WO2017195631A1 - 歯ブラシ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a toothbrush. More specifically, in order to determine the presence or absence of plaque on the tooth surface, a light emitting unit that irradiates light on the tooth surface and a light receiving unit that receives emitted light from the tooth surface.
- the toothbrush provided.
- Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2008-532619
- a head having bristles is provided, and a raised surface (hair holding surface) of the head is provided.
- a device in which a light emitting element for irradiating light on the tooth surface is mounted in a substantially central region is known (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1).
- the light emission surface (transparent resin surface) of the light emitting element is hemispherical in order to increase the light collection efficiency, and is arranged to protrude outward from the raised surface.
- an object of the present invention is to provide a toothbrush having a condensing part in a specific region of the raised surface of the head part, which can stably maintain the condensing efficiency of the condensing part.
- the toothbrush of the present invention is A main body including a head portion having a raised surface on which bristles are erected, a grip portion to be grasped by hand, and a neck portion connecting the head portion and the grip portion; A light emitting unit that irradiates light through a specific region of the raised surface toward the tooth surface inside the main body, and a light receiving unit that receives light emitted from the tooth surface by the light through the specific region.
- a light receiving and condensing part that condenses the radiated light from the tooth surface toward the light receiving surface of the light receiving part is disposed on the housing portion forming the specific region, Of the raised surfaces of the head portion, a region including the specific region and wider than the specific region is flat.
- inside of main body refers to the inside of the head portion, neck portion, or grip portion.
- “Case portion” forming a specific area refers to a portion corresponding to the specific area of the outer wall (outer casing) of the head portion.
- a raised surface that includes the specific region and is wider than the specific region is flat means that a region that affects the light collection efficiency of the light receiving and collecting unit is flat. To do.
- the entire raised surface may be flat, including a region surrounding the hair in the raised surface.
- the light emitting part irradiates light toward the tooth surface through a specific region of the raised surface.
- the light receiving unit receives the light emitted from the tooth surface by the light through the specific region, that is, through the light receiving and collecting unit. Based on the output of the light receiving unit, the presence or absence of plaque on the tooth surface by a known method for detecting plaque-specific fluorescence as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-522102. Is to be judged.
- the light receiving and condensing unit arranged in the housing portion of the specific region condenses the emitted light from the tooth surface toward the light receiving surface of the light receiving unit.
- the output of the light receiving unit is increased, and as a result, the accuracy of determining the presence or absence of plaque on the tooth surface can be increased.
- region is flat. For this reason, at the time of use, it is hard for a water droplet to adhere to the said light-receiving condensing part and its periphery. Therefore, it is possible to stably maintain the light collection efficiency by the light receiving and collecting unit.
- a plaque detection unit that determines the presence or absence of plaque on the tooth surface based on the output of the light receiving unit may be provided inside the main body.
- the hair is omitted in the “specific region” of the raised surface.
- the light receiving and condensing unit includes a Fresnel lens or a diffraction grating having a flat outer surface present in the specific region of the raised surface and an inner surface protruding toward the inside of the head unit. It consists of a lens.
- the light receiving and condensing unit is a Fresnel lens or a diffraction that has a flat outer surface present in the specific region of the raised surface and an inner surface protruding toward the inside of the head unit. It consists of a lattice lens. Therefore, the thickness of the light receiving and condensing part can be set thinner in the thickness direction perpendicular to the raised surface than in the case of a simple plano-convex lens. As a result, an increase in the thickness of the head portion due to the presence of the light receiving and condensing portion can be suppressed.
- the light receiving part is disposed in the head part,
- the optical characteristics of the light receiving and condensing unit are set such that the emitted light emitted from the tooth surface in contact with the tip of the hair is imaged on the light receiving surface of the light receiving unit.
- the “optical characteristics of the light receiving and condensing unit” refers to, for example, the focal length of the lens forming the light receiving and condensing unit.
- the light receiving part is arranged in the head part.
- the optical characteristics of the light receiving and condensing unit are set so that the emitted light emitted from the tooth surface in contact with the tip of the hair is imaged on the light receiving surface of the light receiving unit. Therefore, the output of the light receiving unit is further increased. As a result, the accuracy of determining the presence or absence of plaque on the tooth surface is increased.
- the light emitting unit and the light receiving unit are arranged side by side inside the head unit, In the specific region, a light emission condensing part that condenses light from the light emitting part toward the tooth surface in contact with the tip of the hair is disposed,
- the light receiving condensing unit and the light emitting condensing unit are formed of a common lens.
- the light emitting part and the light receiving part are arranged side by side inside the head part.
- positioned at the said specific area condenses the light from the said light emission part toward the said tooth surface which is in contact with the front-end
- the said light reception condensing part and the said light emission condensing part consist of a common lens, the increase in the number of members can be prevented. Therefore, this toothbrush can be manufactured in a small size and at a low cost.
- the toothbrush according to an embodiment is characterized in that a plaque detection unit that determines the presence or absence of plaque on the tooth surface based on the output of the light receiving unit is provided inside the grip unit.
- a plaque detection unit for determining the presence or absence of plaque on the tooth surface based on the output of the light receiving unit is provided inside the grip unit. Therefore, the user can know the determination result of the presence or absence of dental plaque while brushing teeth. Thereby, the optical fiber, wiring, etc. which extend outside from this toothbrush can be omitted. In such a case, when the user brushes his / her teeth with the toothbrush, there is no obstruction and the user can easily brush his / her teeth.
- the light collection efficiency can be stably maintained.
- FIG. 1 (A) and 1 (B) are views showing the appearance of an electric toothbrush according to an embodiment in which the plaque detection device of the present invention is incorporated obliquely from opposite sides. It is a figure which shows the longitudinal cross-section when the said electric toothbrush is cut
- FIG. 5A is a diagram showing a cross section of a Fresnel lens constituting the light condensing unit.
- FIG. 5B is a diagram showing the Fresnel lens viewed from below in FIG. FIG.
- FIG. 6A is a diagram illustrating a cross-section of a diffraction grating lens that constitutes a condensing unit.
- FIG. 6B is a diagram showing the diffraction grating lens as viewed from below in FIG. It is a figure which shows the modification by which the plano-convex lens which makes a condensing part is embedded in the outer surface of the outer wall of a head part. It is a figure which shows another modification in which the plano-convex lens which makes a condensing part is embedded at the inner surface of the outer wall of a head part.
- FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating the function of the light collecting unit in the configuration of FIG.
- (Constitution) 1 (A) and 1 (B) show the appearance of an electric toothbrush (indicated by reference numeral 90 as a whole) of one embodiment in which the plaque detection device of the present invention is incorporated, obliquely from opposite sides. It shows what you see.
- the electric toothbrush 90 includes a head portion 4 on which bristles 210 are erected, a grip portion 5 to be gripped by a hand, and a neck portion 3 that connects the head portion 4 and the grip portion 5.
- the head portion 4 and the neck portion 3 are integrally configured as a brush member 2 that can be attached to and detached from the grip portion 5.
- the head portion 4, the neck portion 3, and the grip portion 5 are collectively referred to as a main body 1.
- the main body 1 has an elongated shape in one direction for the convenience of brushing teeth. Note that a charger 100 is shown in FIG.
- FIG. 2 shows a longitudinal section when the electric toothbrush 90 is cut along the longitudinal direction.
- the grip portion 5 has a stem 6 provided so as to protrude from the outer casing of the grip portion 5 toward the neck portion 3 side.
- the stem 6 has a cylindrical shape with a closed tip.
- the neck portion 3 of the brush member 2 is fitted and mounted so as to cover the stem 6. Since the brush member 2 is a consumable part, it is configured to be detachable from the grip portion 5 so that it can be replaced with a new one.
- bristles (brushes) 210 are erected so as to protrude from the raised surface 4a by about 10 mm to 12 mm by flocking in this example.
- the hair 210 may be welded or bonded instead of flocking.
- a switch S for turning the power on / off is provided on the outer surface of the grip portion 5 of the main body 1.
- the grip unit 5 includes a motor 10 as a drive source, a drive circuit 12, a rechargeable battery 13 as a power supply unit, a charging coil 14 and the like.
- the battery 1 can be charged in a non-contact manner by electromagnetic induction only by placing the main body 1 on the charger 100 shown in FIG.
- a bearing 203 is provided inside the stem 6.
- the tip of the eccentric shaft 30 connected to the rotating shaft 11 of the motor 10 is inserted into the bearing 203.
- the eccentric shaft 30 has a weight 300 in the vicinity of the bearing 203, and the center of gravity of the eccentric shaft 30 is deviated from the center of rotation.
- the drive circuit 12 supplies a drive signal (for example, a pulse width modulation signal) according to the operation mode to the motor 10 and rotates the rotating shaft 11 of the motor 10, the eccentric shaft 30 also rotates with the rotation of the rotating shaft 11. . Since the center of gravity of the eccentric shaft 30 is deviated from the center of rotation, the eccentric shaft 30 moves around the center of rotation. Therefore, the tip of the eccentric shaft 30 repeatedly collides with the inner wall of the bearing 203, and the bristles 210 are vibrated (moved) at high speed.
- the hair is omitted in the specific area 4c at the substantially center.
- a light emitting portion 50 and a light receiving portion 51 are arranged side by side.
- a light receiving condensing unit and a light condensing unit 53 as a light emitting condensing unit are disposed in a housing part (outer housing) that forms the specific region 4 c of the head unit 4.
- the outer casing of the head unit 4 includes a flat outer wall 41 including a raised surface 4 a, a flat rear wall 43 facing the outer wall 41, and the outer walls 41 and the peripheral edges of the rear wall 43. It includes a peripheral wall 42 that connects the parts, and is integrally formed in a box shape having a sealed internal space 4i.
- the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 are attached to the inner surface of the back wall 43 via a flat wiring board 54.
- the wiring substrate 54 is electrically connected to the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 on one surface 54a to which the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 are attached, and a surface 54b opposite to the surface 54a. It has wiring (not shown). These wires include a wire 33 provided on the inner surface of the back wall 43, a wire 32 provided through the outer casing of the head unit 4 shown in FIG. 2, and a wire 31 provided on the stem 6. Is electrically connected to the drive circuit 12.
- This light-emitting diode is an LED (model number SM0603UV-405) manufactured by Bivar in this example, and generates light L having a peak wavelength of 405 nm.
- the light receiving unit 51 includes a photodiode that receives the radiated light L ′ from the tooth surface 99a by the light L through the condensing unit 53 in the specific region 4c and outputs a signal corresponding to the intensity of the radiated light L ′.
- the photodiode is a PD (Photo Diode) (model number NJL6401R-3) manufactured by New Japan Radio Co., Ltd.
- the light receiving unit 51 may be formed of a phototransistor instead of a photodiode.
- the condensing part 53 is composed of a plano-convex lens having a flat outer surface 53a existing in the specific region 4c of the raised surface 4a and an inner surface 53b protruding toward the internal space 4i of the head part 4. Yes.
- the plano-convex lens is fitted and held in a through hole provided in the outer wall 41 of the head portion 4.
- the outer surface 53a of the plano-convex lens is in the same plane as the raised surface 4a.
- the entire region of the raised surface 4a of the head portion 4 is flat. That is, the raised surface 4a is flat as a whole, including the specific region 4c and the region surrounding and holding the hair 210 in the raised surface 4a.
- it is not restricted to the whole raising surface 4a,
- region 4c should just be flat.
- the diameter of the plano-convex lens forming the condensing part 53 is 3 mm
- the thickness t0 is 2 mm
- the refractive index is 1.59
- the material is polycarbonate.
- the distance t2 between the plano-convex lens and the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 is set to 2 mm.
- This condensing part 53 works as a light emission condensing part, condenses the light L from the light emitting part 50 toward the tooth surface 99a in contact with the tip of the hair 210, and also works as a light receiving condensing part.
- the radiated light L ′ from 99 a is condensed toward the light receiving surface of the light receiving unit 51. Therefore, the intensity of the light L applied to the tooth surface 99a increases and the intensity of the radiated light L ′ on the light receiving surface increases. Therefore, the output of the light receiving unit 51 is increased.
- the light emission condensing part and the light receiving condensing part consist of a common lens, an increase in the number of members can be prevented. Therefore, this toothbrush can be manufactured in a small size and at a low cost.
- FIG. 3 shows a block configuration of a control system of the electric toothbrush 90.
- a control unit 110 Inside the grip portion 5 of the electric toothbrush 90, a control unit 110, a storage unit 115, an operation unit 130, a notification unit 140, and a power supply unit 170 that form the drive circuit 12 described above are provided.
- the drive unit 101 represents the motor 10, the rotary shaft 11, the eccentric shaft 30, the bearing 203, and the weight 300 described above.
- the control unit 110 includes a CPU (central processing unit) that is operated by software. In addition to driving the motor 10, the control unit 110 performs processing for determining the presence or absence of plaque (or tartar) on the tooth surface 99a, and various other processing. Execute.
- the operation unit 130 includes the switch S described above, and works for the user to turn on / off the power of the electric toothbrush 90.
- the storage unit 115 includes an EEPROM (electrically rewritable nonvolatile memory) that can store data non-temporarily.
- the storage unit 115 stores a control program for controlling the control unit 110.
- the notification unit 140 includes a buzzer and notifies the presence or absence of plaque (or tartar) by the sound of a buzzer sound.
- a buzzer instead of or in addition to the buzzer, an LED lamp may be provided, and the presence or absence of dental plaque (or tartar) may be notified by turning on or blinking the LED lamp.
- the power supply unit 170 includes the rechargeable battery 13 described above, and supplies power (in this example, DC 2.4 V) to each unit in the electric toothbrush 90.
- the control unit 110 rotates the motor 10 to vibrate (move) the bristles 210 at high speed. Furthermore, as described below, the control unit 110 functions as a plaque detection unit, and executes processing for determining whether or not there is plaque (or calculus) on the tooth surface 99a.
- the control unit 110 turns on the light emitting unit 50 and irradiates the light L from the light emitting unit 50 to the tooth surface 99 a through the light collecting unit 53 in the specific region 4 c. .
- radiation light L ′ is emitted from the tooth surface 99a.
- the radiated light L ′ is received by the light receiving unit 51 through the light collecting unit 53 in the specific region 4 c.
- the output of the light receiving unit 51 is input to the control unit 110.
- the control unit 110 detects a plaque-specific fluorescence as disclosed in, for example, Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 2002-522102).
- the presence or absence of plaque on the tooth surface 99a is determined.
- the condensing part 53 arrange
- the entire raised surface 4a of the head portion 4 is flat. For this reason, at the time of use, a water droplet does not adhere easily to the condensing part 53 and its circumference
- control unit 110 notifies the presence or absence of plaque (or tartar) by the sounding of a buzzer sound by the notification unit 140.
- the user can know the determination result of the presence or absence of plaque (or tartar) while brushing teeth.
- the optical fiber, wiring, etc. which extend outside from this electric toothbrush 90 can be omitted.
- the user brushes his / her teeth with the electric toothbrush 90 there is no obstacle and the user can easily brush his / her teeth.
- the condensing part 53 is made of a plano-convex lens, but the invention is not limited to this.
- the light condensing unit 53 may include a Fresnel lens 530.
- FIG. 5A shows a cross section of the Fresnel lens 530 corresponding to FIG.
- FIG. 5B shows the Fresnel lens 530 viewed from below in FIG.
- the Fresnel lens 530 has a flat outer surface 530a present in the specific region 4c of the raised surface 4a and an inner surface 530b protruding toward the internal space 4i of the head portion 4.
- the inner surface 530b includes a central portion 531 that is curved and protruded, and a plurality of annular portions 532, 532,... The inclination of the protrusions of the annular portions 532, 532,... Is the same.
- the diameter of the Fresnel lens 530 is 3 mm
- the thickness t30 is 0.3 mm
- the refractive index is 1.59
- the material is polycarbonate.
- the thickness of the condensing part 53 can be set thin in the thickness direction perpendicular to the raised surface 4a, compared to the case of a simple plano-convex lens. As a result, it is possible to suppress an increase in the thickness of the head portion 4 due to the presence of the light collecting portion 53.
- the light condensing unit 53 may include a diffraction grating lens 540.
- FIG. 6A shows a cross section of the diffraction grating lens 540 corresponding to FIG.
- FIG. 6B shows the diffraction grating lens 540 viewed from below in FIG.
- the diffraction grating lens 540 has a flat outer surface 540a existing in the specific region 4c of the raised surface 4a and an inner surface 540b protruding toward the internal space 4i of the head portion 4.
- the inner surface 540b includes a central portion 541 that protrudes in a conical shape, and a plurality of annular portions 542, 543, 544,.
- the pitch between the protrusions of the annular portions 542, 543, 544,... Becomes narrower toward the outer side in the radial direction, and accordingly, each protrusion becomes steeper as it becomes the outer annular portion.
- the thickness of the condensing part 53 is reduced in the thickness direction perpendicular to the raised surface 4 a as compared to the case of a simple plano-convex lens. Can be set. As a result, it is possible to suppress an increase in the thickness of the head portion 4 due to the presence of the light collecting portion 53.
- the plano-convex lens forming the light condensing part 53 is assumed to be fitted and held in a through hole provided in the outer wall 41 of the head part 4.
- the present invention is not limited to this.
- the outer wall 41 ′ of the head portion (indicated by reference numeral 4B) is made of a transparent resin, and the light collecting portion 53 ′ is formed on the outer surface (ie, the raised surface 4a) of the outer wall 41 ′.
- a plano-convex lens may be embedded.
- the flat outer surface of the plano-convex lens forming the condensing portion 53 ′ is in the same plane as the raised surface 4a, as in FIG.
- the convex surface side of the plano-convex lens is embedded partway along the outer wall 41 '.
- FIG. 7 the same reference numerals are given to the components corresponding to the components in FIG. 4 (the same applies to FIGS. 8 to 11 described later).
- the raised surface 4a is flat as a whole, including the specific region 4c and the region surrounding and holding the hair 210 in the raised surface 4a. Therefore, as in the example of FIG. 4, it is difficult for water droplets to adhere to the condensing portion 53 ′ and its surroundings during use. Therefore, it is possible to stably maintain the light collection efficiency by the light collecting portion 53 ′.
- the plano-convex lens as the light condensing part 53 ' can be held more firmly.
- the outer wall 41 ′′ of the head portion (indicated by reference numeral 4C) is made of a transparent resin, and a plano-convex lens is embedded as a condensing portion 53 ′′ on the inner surface of the outer wall 41 ′′.
- the flat surface of the plano-convex lens forming the condensing portion 53 ′′ is in the same plane as the inner surface of the outer wall 41 ′′.
- the convex surface of the plano-convex lens The side is embedded partway through the outer wall 41 ′′.
- the raised surface 4a is flat as a whole, including the specific region 4c and the region surrounding and holding the hair 210 in the raised surface 4a. Therefore, as in the example of FIG. 4, it is difficult for water droplets to adhere to and around the light condensing portion 53 ′′ during use. Therefore, the light condensing efficiency by the light condensing portion 53 ′′ can be stably maintained. In addition, the plano-convex lens as the light condensing part 53 ′′ can be held more firmly.
- the light L generated by the light emitting unit 50 in a state where the tooth surface 99a is in contact with the tip of the bristles 210 is optical of the condensing unit 53 ′′. It is set so as to form an image on the tooth surface 99a depending on the characteristics (particularly, focal length), etc.
- FIG 9A light passing through the vicinity of the lens center among the light L generated by the light emitting unit 50. 9 shows the path of Lc and the paths of light Le and Lf passing through the vicinity of the lens periphery, and the tooth surface 99a is in contact with the tip of the bristles 210 as shown in FIG.
- the radiated light L ′ emitted from the surface 99a is set so as to form an image on the light receiving surface of the light receiving portion 51 by the optical characteristics (particularly, focal length) of the light collecting portion 53 ′′.
- FIG. 9B shows the path of the light Lc ′ passing through the vicinity of the lens center and the paths of the light Le ′ and Lf ′ passing through the vicinity of the lens periphery of the radiated light L ′ emitted from the tooth surface 99a. Yes.
- the outer casing of the head unit 4 is configured integrally in a box shape.
- the present invention is not limited to this.
- the head part (indicated by reference numeral 4D) is detachably attached to the inner box part 4D2 extending from the stem 6 shown in FIG. 4 and the outer side of the inner box part 4D2.
- You may comprise by the outer cylinder part 4D1 fitted by.
- the inner box portion 4D2 is made of a resin material, and includes a flat outer wall 46, a flat rear wall 48 that faces the outer wall 46, and a peripheral wall 47 that connects the outer wall 46 and the peripheral portions of the rear wall 48.
- a flat outer wall 46 In the inner space 45i of the inner box part 4D2, the light emitting part 50, the light receiving part 51, the wiring board 54, and the wiring 33 that is electrically connected to the drive circuit 12 are arranged as in the head part 4 in FIG. Has been.
- the first light collecting unit 56 is disposed in a portion of the outer wall 46 of the inner box unit 4D2 that faces the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51.
- the first condensing part 56 is composed of a plano-convex lens having a flat outer surface 56a and an inner surface 56b protruding toward the inner space 45i of the inner box part 4D2.
- This plano-convex lens is fitted and held in a through hole provided in the outer wall 46.
- the outer surface 56 a of the plano-convex lens is in the same plane as the outer surface of the outer wall 46. As a result, it is easy to fit and remove the outer cylinder portion 4D1 on the outside of the inner box portion 4D2.
- the outer cylinder portion 4D1 is made of a transparent resin material, and is configured in a rectangular tube shape so as to be slidable and fitted in the lateral direction in FIG. 10 outside the inner box portion 4D2.
- bristles (brushes) 210 are erected by flocking in this example on one surface (raised surface) 4a corresponding to the outer wall 46 of the inner box portion 4D2.
- a second light collecting portion 57 is arranged in a portion (inside the wall) corresponding to the specific region 4c in the outer cylinder portion 4D1.
- the second condensing part 57 is composed of a biconvex lens having an outer surface 57a protruding toward the outer side (tooth surface 99a side) and an inner surface 57b protruding toward the inner side (inner box part 4D2 side). This biconvex lens is embedded and held in the wall of the outer cylinder portion 4D1.
- the light L generated by the light emitting unit 50 is condensed toward the tooth surface 99a through the two light collecting portions of the first light collecting portion 56 and the second light collecting portion 57.
- the radiated light L ′ radiated from the tooth surface 99 a is condensed toward the light receiving surface of the light receiving part 51 through the two light collecting parts of the second light collecting part 57 and the first light collecting part 56. Is done. Therefore, the output of the light receiving unit 51 is increased. As a result, it is possible to improve the determination accuracy for the presence or absence of plaque on the tooth surface 99a.
- the raised surface 4a of the outer cylinder portion 4D1 is flat as a whole including the specific region 4c and the region surrounding and holding the hair 210 in the raised surface 4a. Accordingly, as in the example of FIG. 4, it is difficult for water droplets to adhere to the second light collecting portion 57 and its surroundings during use. Therefore, the light collection efficiency by the second light collection unit 57 can be stably maintained.
- any one of the first light collecting unit 56 and the second light collecting unit 57 may be omitted.
- the light collecting portions 53, 53 ′, 53 ′′,... are arranged in the casing portion that forms the specific region 4c of the head portion 4.
- the present invention is not limited to this.
- substantially hemispherical transparent resins 58 and 59 are respectively provided on the upper surfaces of the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 (surfaces facing the light collecting unit 53). It may be provided to have a light collecting function.
- This configuration further increases the output of the light receiving unit 51. As a result, it is possible to improve the determination accuracy regarding the presence or absence of plaque on the tooth surface 99a.
- the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 are arranged inside the head unit 4, but the present invention is not limited to this.
- the light emitting unit 50 and the light receiving unit 51 may be provided inside the main body 1.
- a light emitting diode that forms the light emitting unit 50 and a photodiode that forms the light receiving unit 51 are disposed inside the grip unit 5, and a waveguide including an optical fiber between the light emitting diode, the photodiode, and the light collecting unit 53. May be provided.
- an electric toothbrush has been described, but the present invention is not limited to this.
- the present invention can also be applied to a hand brushed toothbrush.
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Abstract
本発明の歯ブラシは、毛(210)が立設された起毛面(4a)を有するヘッド部(4)、グリップ部、および、ネック部を含む本体を備える。本体の内部に、歯表面(99a)へ向けて起毛面(4a)のうちの特定領域(4c)を通して光(L)を照射する発光部(50)、および、その光による歯表面からの放射光(L')を特定領域(4c)を通して受光する受光部(51)を備える。この受光部(51)の出力に基づいて歯表面(99a)における歯垢の有無が判定されるようになっている。特定領域(4c)をなす筐体部分に、歯表面(99a)からの放射光(L')を受光部(51)の受光面へ向けて集光する受光集光部(53)が配置されている。ヘッド部(4)の起毛面(4a)のうち特定領域(4c)を含み且つ特定領域(4c)よりも広い領域が平坦になっている。
Description
この発明は歯ブラシに関し、より詳しくは、歯表面における歯垢の有無を判定するために、歯表面に対して光を照射する発光部と、その歯表面からの放射光を受光する受光部とを備えた歯ブラシに関する。
従来、この種の歯ブラシとしては、例えば特許文献1(特表2008-532619号公報)に開示されているように、毛が立設されたヘッドを備え、そのヘッドの起毛面(毛保持面)のうち略中央の領域に、歯表面に対して光を照射するための発光素子を搭載したものが知られている(特許文献1の例えば図4参照。)。発光素子の光出射面(透明樹脂の表面)は、集光効率を高めるために半球状になっており、起毛面から外部へ突出して配置されている。
しかしながら、特許文献1における歯ブラシでは、上記ヘッドの起毛面から光出射面が半球状に突出しているため、使用時に、上記半球状の光出射面の周りに水滴が付着し易くなっている。光出射面の周りに水滴(屈折率1.3程度)が付着した場合、光出射面をなす透明樹脂(屈折率1.5程度)と周囲(水滴)との間の屈折率差が0.2程度に小さくなって、レンズ効果がほぼ失われ、集光効率が低下する、という問題が生ずる。この事情は、上記ヘッドの起毛面のうちの特定領域に、歯表面からの放射光を受けるための受光素子と、起毛面から突出した凸状の集光レンズを設ける場合も、同様であると考えられる。
そこで、この発明の課題は、ヘッド部の起毛面のうち特定領域に集光部を備えた歯ブラシであって、集光部の集光効率を安定して維持できるものを提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を含む本体と、
上記本体の内部に、歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する発光部、および、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して受光する受光部を備え、この受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっており、
上記特定領域をなす筐体部分に、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光する受光集光部が配置され、
上記ヘッド部の上記起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっていることを特徴とする。
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を含む本体と、
上記本体の内部に、歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する発光部、および、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して受光する受光部を備え、この受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっており、
上記特定領域をなす筐体部分に、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光する受光集光部が配置され、
上記ヘッド部の上記起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっていることを特徴とする。
ここで、「本体の内部」とは、ヘッド部、ネック部、または、グリップ部の内部を指す。
特定領域をなす「筐体部分」とは、ヘッド部の外壁(外筐体)のうち特定領域に相当する部分を指す。
「起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっている」とは、受光集光部の集光効率に影響を与える領域が平坦になっていることを意味する。上記起毛面のうち毛を取り囲む領域を含めて、上記起毛面の全域が平坦であってもよい。
この発明の歯ブラシでは、発光部が歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する。受光部は、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して、すなわち受光集光部を通して、受光する。この受光部の出力に基づいて、例えば特許文献2(特表2002-522102号公報)に開示されているような歯垢固有の蛍光を検出する公知の手法によって、上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっている。ここで、この歯ブラシでは、上記特定領域の筐体部分に配置された受光集光部が、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光する。したがって、上記受光部の出力が大きくなり、この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。しかも、この歯ブラシでは、上記ヘッド部の上記起毛面のうち少なくとも上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっている。このため、使用時に、上記受光集光部およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、上記受光集光部による集光効率を安定して維持できる。
なお、上記本体の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部を備えても良い。
また、上記起毛面のうちの「特定領域」では、毛が省略されているのが望ましい。
一実施形態の歯ブラシでは、上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなることを特徴とする。
この一実施形態の歯ブラシでは、上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなる。したがって、単純な平凸レンズからなる場合に比して、上記起毛面に対して垂直な厚さ方向に関して、上記受光集光部の厚さを薄く設定できる。この結果、上記受光集光部の存在によって上記ヘッド部の厚さが厚くなるのを抑制できる。
一実施形態の歯ブラシでは、
上記受光部は上記ヘッド部内に配置され、
上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されていることを特徴とする。
上記受光部は上記ヘッド部内に配置され、
上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されていることを特徴とする。
ここで、「受光集光部の光学特性」とは、例えば上記受光集光部をなすレンズの焦点距離を指す。
この一実施形態の歯ブラシでは、上記受光部は上記ヘッド部内に配置されている。そして、上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されている。したがって、上記受光部の出力がさらに大きくなる。この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度が高まる。
一実施形態の歯ブラシでは、
上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置され、
上記特定領域に、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する発光集光部が配置され、
上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなることを特徴とする。
上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置され、
上記特定領域に、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する発光集光部が配置され、
上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなることを特徴とする。
この一実施形態の歯ブラシでは、上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置されている。そして、上記特定領域に配置された発光集光部が、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する。したがって、上記歯表面に照射される光の強度が高まる。したがって、上記受光部の出力がさらに大きくなる。この結果、上記歯表面における歯垢の有無についての判定精度が高まる。また、上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなるので、部材数の増加を防ぐことができる。したがって、この歯ブラシは、小型、低コストに製造され得る。
一実施形態の歯ブラシでは、上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられていることを特徴とする。
この一実施形態の歯ブラシでは、上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられている。したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この歯ブラシから外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この歯ブラシによって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。
以上より明らかなように、この発明の歯ブラシによれば、集光効率を安定して維持できる。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(構成)
図1(A)、図1(B)は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシ(全体を符号90で示す。)の外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示している。この電動歯ブラシ90は、毛210が立設されたヘッド部4と、手で握られるべきグリップ部5と、ヘッド部4とグリップ部5とを連結するネック部3とを備えている。ヘッド部4とネック部3とは、グリップ部5に対して着脱可能なブラシ部材2として一体に構成されている。ヘッド部4、ネック部3、グリップ部5を併せて、本体1と呼ぶ。本体1は、歯磨きの便宜のために、一方向に細長い形状を有している。なお、図1(A)中には充電器100が図示されている。
(構成)
図1(A)、図1(B)は、この発明の歯垢検出装置が組み込まれた一実施形態の電動歯ブラシ(全体を符号90で示す。)の外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示している。この電動歯ブラシ90は、毛210が立設されたヘッド部4と、手で握られるべきグリップ部5と、ヘッド部4とグリップ部5とを連結するネック部3とを備えている。ヘッド部4とネック部3とは、グリップ部5に対して着脱可能なブラシ部材2として一体に構成されている。ヘッド部4、ネック部3、グリップ部5を併せて、本体1と呼ぶ。本体1は、歯磨きの便宜のために、一方向に細長い形状を有している。なお、図1(A)中には充電器100が図示されている。
図2は、電動歯ブラシ90を長手方向に沿って切断したときの縦断面を示している。グリップ部5は、このグリップ部5の外筐体からネック部3側へ突き出るように設けられたステム6を有している。ステム6は、先端が閉じた筒状の形状を有している。この例では、上記ブラシ部材2のネック部3が、このステム6を覆うように嵌合して装着されている。ブラシ部材2は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、グリップ部5に対して着脱自在な構成となっている。ブラシ部材2のヘッド部4の片側の面(起毛面)4aには、毛(ブラシ)210が、この例では植毛により、起毛面4aから10mm~12mm程度突出するように立設されている。なお、毛210は、植毛ではなく、溶着または接着されていても良い。
本体1のグリップ部5の外面には、電源のオン/オフを行うためのスイッチSが設けられている。また、グリップ部5の内部には、駆動源であるモータ10、駆動回路12、電源部としての充電池13、充電用のコイル14などが設けられている。充電池13を充電する際には、図1(A)中に示した充電器100に本体1を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電可能である。
図2中に示すように、ステム6の内部には、軸受203が設けられている。モータ10の回転軸11に連結された偏心軸30の先端が、この軸受203に挿入される。偏心軸30は、軸受203の近傍に重り300を有しており、偏心軸30の重心はその回転中心からずれている。駆動回路12が動作モードに応じた駆動信号(たとえばパルス幅変調信号)をモータ10に供給し、モータ10の回転軸11を回転させると、回転軸11の回転に伴って偏心軸30も回転する。偏心軸30は、その回転中心から重心がずれているために、回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸30の先端が軸受203の内壁に対して衝突を繰り返し、毛210を高速に振動(運動)させることとなる。
ヘッド部4の起毛面4aのうち、略中央の特定領域4cでは、毛が省略されている。ヘッド部4の特定領域4cに対応する内部には、発光部50と、受光部51とが、互いに並べて配置されている。ヘッド部4の特定領域4cをなす筐体部分(外筐体)には、受光集光部および発光集光部としての集光部53が配置されている。
図4に示すように、ヘッド部4の外筐体は、起毛面4aを含む平坦な外壁41と、この外壁41と対向する平坦な背面壁43と、これらの外壁41、背面壁43の周縁部同士をつなぐ周壁42とを含んで、密閉された内部空間4iを有する箱状に一体に構成されている。外壁41、背面壁43、および周壁42は、厚さt1=1mm~3mm程度の樹脂材料からなっている。
発光部50と受光部51は、背面壁43の内面に、平板状の配線基板54を介して取り付けられている。配線基板54は、発光部50と受光部51が取り付けられている一方の面54a、および、その面54aと反対側の面54bに、発光部50と受光部51にそれぞれ電気的に接続された図示しない配線を有している。これらの配線は、背面壁43の内面に設けられた配線33と、図2中に示すヘッド部4の外筐体を貫通して設けられた配線32と、ステム6に設けられた配線31とを介して、駆動回路12に電気的に接続されている。
図4中に示す発光部50は、特定領域4cの集光部53を通して歯表面99aへ向けて紫外または青色に相当するピーク波長をもつ光Lを照射する発光ダイオードを含んでいる。この発光ダイオードは、この例ではバイバー(Bivar)社製のLED(型番SM0603UV-405)であり、405nmのピーク波長をもつ光Lを発生する。
受光部51は、光Lによる歯表面99aからの放射光L′を特定領域4cの集光部53を通して受けて、放射光L′の強度に応じた信号を出力するフォトダイオードを含んでいる。このフォトダイオードは、この例では新日本無線株式会社製のPD(Photo Diode)(型番NJL6401R-3)からなる。なお、受光部51は、フォトダイオードではなく、フォトトランジスタからなっていても良い。
集光部53は、この例では、起毛面4aのうちの特定領域4cに存在する平坦な外面53aと、ヘッド部4の内部空間4iへ向かって突起した内面53bとを有する平凸レンズからなっている。この平凸レンズは、ヘッド部4の外壁41に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されている。この例では、この平凸レンズの外面53aは、起毛面4aと同一面内にある。この結果、ヘッド部4の起毛面4aの全域が平坦になっている。すなわち、起毛面4aは、特定領域4c、および、起毛面4aのうち毛210を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。なお、起毛面4aの全域に限られず、特定領域4cよりも広い、集光部53の集光効率に影響を与える領域が平坦になっていればよい。
この例では、集光部53をなす平凸レンズの直径は3mm、厚さt0は2mm、屈折率は1.59、材質はポリカーボネートに設定されている。また、上記平凸レンズと発光部50、受光部51との距離t2は2mmに設定されている。
この集光部53は、発光集光部として働いて発光部50からの光Lを毛210の先端に接している歯表面99aへ向けて集光するとともに、受光集光部として働いて歯表面99aからの放射光L′を受光部51の受光面へ向けて集光する。したがって、歯表面99aに照射される光Lの強度が高まるとともに、受光面での放射光L′の強度が高まる。したがって、受光部51の出力が大きくなる。また、発光集光部と受光集光部とが共通のレンズからなるので、部材数の増加を防ぐことができる。したがって、この歯ブラシは、小型、低コストに製造され得る。
図3は、電動歯ブラシ90の制御系のブロック構成を示している。この電動歯ブラシ90のグリップ部5の内部には、上述の駆動回路12をなす制御部110と、記憶部115と、操作部130と、報知部140と、電源部170とを備えている。なお、駆動部101は、既述のモータ10、回転軸11、偏心軸30、軸受203、および、重り300を表している。
制御部110は、ソフトウェアによって動作するCPU(中央演算処理ユニット)を含み、モータ10の駆動に加えて、歯表面99aにおける歯垢(または歯石)の有無の判定のための処理、その他の各種処理を実行する。
操作部130は、既述のスイッチSを含み、ユーザがこの電動歯ブラシ90の電源のオン/オフを行うために働く。
記憶部115は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るEEPROM(電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ)を含んでいる。記憶部115には、制御部110を制御するための制御プログラムが格納されている。
報知部140は、この例ではブザーを含み、ブザー音の鳴動によって、歯垢(または歯石)の有無を報知する。なお、ブザーに代えて、またはそれに加えて、LEDランプを備えて、そのLEDランプの点灯または点滅によって、歯垢(または歯石)の有無を報知しても良い。
電源部170は、既述の充電池13を含み、この電動歯ブラシ90内の各部へ電力(この例では、DC2.4V)を供給する。
(動作)
この電動歯ブラシ90では、ユーザがスイッチSをオンすると、制御部110がモータ10を回転させて、毛210を高速に振動(運動)させる。さらに、制御部110は、次に述べるように、歯垢検出部として働いて、歯表面99aにおける歯垢(または歯石)の有無の判定のための処理を実行する。
この電動歯ブラシ90では、ユーザがスイッチSをオンすると、制御部110がモータ10を回転させて、毛210を高速に振動(運動)させる。さらに、制御部110は、次に述べるように、歯垢検出部として働いて、歯表面99aにおける歯垢(または歯石)の有無の判定のための処理を実行する。
具体的には、制御部110は、図4中に示すように、発光部50をオンして、発光部50から特定領域4cの集光部53を通して歯表面99aへ向けて光Lを照射させる。それに応じて、歯表面99aから放射光L′が放射される。この放射光L′は、特定領域4cの集光部53を通して、受光部51によって受光される。受光部51の出力は、制御部110に入力される。
続いて、制御部110は、この受光部51の出力に基づいて、例えば特許文献2(特表2002-522102号公報)に開示されているような歯垢固有の蛍光を検出する公知の手法によって、歯表面99aにおける歯垢の有無を判定する。ここで、この歯ブラシでは、特定領域4cの筐体部分に配置された集光部53が、発光集光部として働いて発光部50からの光Lを毛210の先端に接している歯表面99aへ向けて集光するとともに、受光集光部として働いて歯表面99aからの放射光L′を受光部51の受光面へ向けて集光する。したがって、受光部51の出力が大きくなり、この結果、歯表面99aにおける歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。
しかも、この電動歯ブラシ90では、ヘッド部4の起毛面4aの全域が平坦になっている。このため、使用時に、集光部53およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部53による集光効率を安定して維持できる。
この後、制御部110は、この例では報知部140によるブザー音の鳴動によって、歯垢(または歯石)の有無を報知する。
したがって、ユーザは、歯磨きを行いながら、歯垢(または歯石)の有無の判定結果を知ることができる。これにより、この電動歯ブラシ90から外部へ伸びる光ファイバ、配線などを省略し得る。そのようにした場合、ユーザが、この電動歯ブラシ90によって歯磨きを行うときに、邪魔物がなく、容易に歯磨きを行うことができる。
(変形例1)
上の例では、集光部53は平凸レンズからなるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図5(A)、図5(B)に示すように、集光部53はフレネルレンズ530からなっていても良い。図5(A)は、フレネルレンズ530の図4に対応する断面を示している。図5(B)は、図5(A)においてフレネルレンズ530を下方から見たところを示している。
上の例では、集光部53は平凸レンズからなるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図5(A)、図5(B)に示すように、集光部53はフレネルレンズ530からなっていても良い。図5(A)は、フレネルレンズ530の図4に対応する断面を示している。図5(B)は、図5(A)においてフレネルレンズ530を下方から見たところを示している。
このフレネルレンズ530は、起毛面4aのうちの特定領域4cに存在する平坦な外面530aと、ヘッド部4の内部空間4iへ向かって突起した内面530bとを有する。内面530bは、湾曲して突起した中央の部分531と、その周りを取り巻く断面鋸歯状に突起した複数の環状部分532,532,…とを含んでいる。環状部分532,532,…の突起の傾斜は同じになっている。
この例では、フレネルレンズ530の直径は3mm、厚さt30は0.3mm、屈折率は1.59、材質はポリカーボネートに設定されている。
このフレネルレンズ530では、単純な平凸レンズからなる場合に比して、起毛面4aに対して垂直な厚さ方向に関して、集光部53の厚さを薄く設定できる。この結果、集光部53の存在によってヘッド部4の厚さが厚くなるのを抑制できる。
(変形例2)
また、図6(A)、図6(B)に示すように、集光部53は回折格子レンズ540からなっていても良い。図6(A)は、回折格子レンズ540の図4に対応する断面を示している。図6(B)は、図6(A)において回折格子レンズ540を下方から見たところを示している。
また、図6(A)、図6(B)に示すように、集光部53は回折格子レンズ540からなっていても良い。図6(A)は、回折格子レンズ540の図4に対応する断面を示している。図6(B)は、図6(A)において回折格子レンズ540を下方から見たところを示している。
この回折格子レンズ540は、起毛面4aのうちの特定領域4cに存在する平坦な外面540aと、ヘッド部4の内部空間4iへ向かって突起した内面540bとを有する。内面540bは、円錐状に突起した中央の部分541と、その周りを取り巻く断面鋸歯状に突起した複数の環状部分542,543,544,…とを含んでいる。環状部分542,543,544,…の突起の間のピッチは径方向外側になるほど狭くなっており、それに伴って、各突起は、外側の環状部分になるほど、急峻になっている。
この回折格子レンズ540では、フレネルレンズ530の場合と同様に、単純な平凸レンズからなる場合に比して、起毛面4aに対して垂直な厚さ方向に関して、集光部53の厚さを薄く設定できる。この結果、集光部53の存在によってヘッド部4の厚さが厚くなるのを抑制できる。
(変形例3)
上述の図4の例では、集光部53をなす平凸レンズは、ヘッド部4の外壁41に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図7に示すように、ヘッド部(符号4Bで示す。)の外壁41′を透明な樹脂で構成し、この外壁41′の外面(つまり、起毛面4a)に、集光部53′として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、この集光部53′をなす平凸レンズの平坦な外面は、図4におけるのと同様に、起毛面4aと同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁41′の途中までに埋め込まれている。なお、図7において、図4中の構成要素と対応する構成要素には同じ符号を付している(後述の図8~図11において同様。)。
上述の図4の例では、集光部53をなす平凸レンズは、ヘッド部4の外壁41に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図7に示すように、ヘッド部(符号4Bで示す。)の外壁41′を透明な樹脂で構成し、この外壁41′の外面(つまり、起毛面4a)に、集光部53′として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、この集光部53′をなす平凸レンズの平坦な外面は、図4におけるのと同様に、起毛面4aと同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁41′の途中までに埋め込まれている。なお、図7において、図4中の構成要素と対応する構成要素には同じ符号を付している(後述の図8~図11において同様。)。
この構成によれば、起毛面4aは、特定領域4c、および、起毛面4aのうち毛210を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図4の例におけるのと同様に、使用時に、集光部53′およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部53′による集光効率を安定して維持できる。しかも、集光部53′としての平凸レンズをより強固に保持できる。
(変形例4)
同様に、図8に示すように、ヘッド部(符号4Cで示す。)の外壁41″を透明な樹脂で構成し、この外壁41″の内面に、集光部53″として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、図7におけるのとは異なり、この集光部53″をなす平凸レンズの平坦な面は、外壁41″の内面と同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁41″の途中までに埋め込まれている。
同様に、図8に示すように、ヘッド部(符号4Cで示す。)の外壁41″を透明な樹脂で構成し、この外壁41″の内面に、集光部53″として平凸レンズを埋め込んだ構成としてもよい。この例では、図7におけるのとは異なり、この集光部53″をなす平凸レンズの平坦な面は、外壁41″の内面と同一面内にある。この平凸レンズの凸面側が外壁41″の途中までに埋め込まれている。
この構成においても、起毛面4aは、特定領域4c、および、起毛面4aのうち毛210を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図4の例におけるのと同様に、使用時に、集光部53″およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、集光部53″による集光効率を安定して維持できる。しかも、集光部53″としての平凸レンズをより強固に保持できる。
また、図8の構成では、図9(A)に示すように、歯表面99aが毛210の先端に接している状態で、発光部50が発生した光Lは、集光部53″の光学特性(特に、焦点距離)によって、歯表面99a上に結像するように設定されている。図9(A)中には、発光部50が発生した光Lのうち、レンズ中心近傍を通る光Lcの経路、レンズ周縁近傍を通る光Le,Lfの経路がそれぞれ示されている。また、図9(B)に示すように、歯表面99aが毛210の先端に接している状態で、歯表面99aが発した放射光L′は、集光部53″の光学特性(特に、焦点距離)によって、受光部51の受光面上に結像するように設定されている。図9(B)には、歯表面99aが発した放射光L′のうち、レンズ中心近傍を通る光Lc′の経路、レンズ周縁近傍を通る光Le′,Lf′の経路がそれぞれ示されている。
このように、集光部53″の光学特性が設定されていれば、受光部51の出力がさらに大きくなる。この結果、歯表面99a上における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。この事情は、先に述べた図4、図7の例でも同様である。
(変形例5)
上述の図4の例では、ヘッド部4の外筐体は箱状に一体に構成されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図10に示すように、ヘッド部(符号4Dで示す。)を、図4中に示したステム6を延在してなる内箱部4D2と、この内箱部4D2の外側に着脱自在に嵌合される外筒部4D1とによって構成してもよい。
上述の図4の例では、ヘッド部4の外筐体は箱状に一体に構成されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図10に示すように、ヘッド部(符号4Dで示す。)を、図4中に示したステム6を延在してなる内箱部4D2と、この内箱部4D2の外側に着脱自在に嵌合される外筒部4D1とによって構成してもよい。
この例では、内箱部4D2は、樹脂材料からなり、平坦な外壁46と、この外壁46と対向する平坦な背面壁48と、これらの外壁46、背面壁48の周縁部同士をつなぐ周壁47とを含んで、密閉された内部空間45iを有する箱状に一体に構成されている。内箱部4D2の内部空間45iには、図4中のヘッド部4におけるのと同様に、発光部50、受光部51、配線基板54、および、駆動回路12に電気的につながる配線33が配置されている。また、内箱部4D2の外壁46のうち、発光部50、受光部51に対向する部分に、第1の集光部56が配置されている。
第1の集光部56は、この例では、平坦な外面56aと、内箱部4D2の内部空間45iへ向かって突起した内面56bとを有する平凸レンズからなっている。この平凸レンズは、外壁46に設けられた貫通孔に嵌め込まれて保持されている。この例では、この平凸レンズの外面56aは、外壁46の外面と同一面内にある。この結果、内箱部4D2の外側に外筒部4D1を嵌合して着脱するのが容易になっている。
外筒部4D1は、透明な樹脂材料からなり、内箱部4D2の外側に、図10における横方向にスライドして嵌合され得るように角筒状に構成されている。外筒部4D1の外周面のうち、内箱部4D2の外壁46に対応する片側の面(起毛面)4aには、毛(ブラシ)210が、この例では植毛により、立設されている。
外筒部4D1の起毛面4aのうち、略中央の特定領域4cでは、毛が省略されている。外筒部4D1のうち特定領域4cに対応する部分(壁内)に、第2の集光部57が配置されている。
第2の集光部57は、外側(歯表面99a側)へ向かって突起した外面57aと内側(内箱部4D2側)へ向かつて突起した内面57bとを有する両凸レンズからなっている。この両凸レンズは、外筒部4D1の壁内に埋め込まれて保持されている。
この図10の構成では、発光部50が発生した光Lは、第1の集光部56と第2の集光部57との2つの集光部を通して、歯表面99aへ向けて集光される。また、歯表面99aから放射された放射光L′は、第2の集光部57と第1の集光部56との2つの集光部を通して、受光部51の受光面へ向けて集光される。したがって、受光部51の出力が大きくなる。この結果、歯表面99aにおける歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。
また、外筒部4D1の起毛面4aは、特定領域4c、および、起毛面4aのうち毛210を取り囲んで保持している領域を含めて、全体として平坦になっている。したがって、図4の例におけるのと同様に、使用時に、第2の集光部57およびその周りに水滴が付着し難い。したがって、第2の集光部57による集光効率を安定して維持できる。
なお、第1の集光部56と第2の集光部57とのうちいずれか一方を省略してもよい。
(変形例6)
上述の各例では、集光部53,53′,53″,…は、ヘッド部4の特定領域4cをなす筐体部分に配置されるものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図11(図4に対応する)に示すように、発光部50、受光部51の上面(集光部53に対向する側の面)に、それぞれ略半球状の透明樹脂58,59を設けて、集光機能を持たせてもよい。
上述の各例では、集光部53,53′,53″,…は、ヘッド部4の特定領域4cをなす筐体部分に配置されるものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図11(図4に対応する)に示すように、発光部50、受光部51の上面(集光部53に対向する側の面)に、それぞれ略半球状の透明樹脂58,59を設けて、集光機能を持たせてもよい。
この構成により、受光部51の出力がさらに大きくなる。この結果、歯表面99a上における歯垢の有無についての判定精度を高めることができる。
上述の実施形態では、発光部50と受光部51がヘッド部4の内部に配置されたが、これに限られるものではない。発光部50と受光部51は本体1の内部に設けられていればよい。例えば、発光部50をなす発光ダイオードと受光部51をなすフォトダイオードとがグリップ部5の内部に配置され、これらの発光ダイオード、フォトダイオードと集光部53との間に光ファイバからなる導波路が設けられた構成であってもよい。
この例では、電動歯ブラシについて述べたが、これに限られるものではない。この発明は、手磨き式の歯ブラシにも適用できる。
以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。
4、4B、4C、4D ヘッド部
4a 起毛面
4c 特定領域
50 発光部
51 受光部
53、53′、53″ 集光部
56 第1の集光部
57 第2の集光部
90 電動歯ブラシ
530 フレネルレンズ
540 回折格子レンズ
4a 起毛面
4c 特定領域
50 発光部
51 受光部
53、53′、53″ 集光部
56 第1の集光部
57 第2の集光部
90 電動歯ブラシ
530 フレネルレンズ
540 回折格子レンズ
Claims (5)
- 毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を含む本体と、
上記本体の内部に、歯表面へ向けて上記起毛面のうちの特定領域を通して光を照射する発光部、および、上記光による上記歯表面からの放射光を上記特定領域を通して受光する受光部を備え、この受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無が判定されるようになっており、
上記特定領域をなす筐体部分に、上記歯表面からの放射光を上記受光部の受光面へ向けて集光する受光集光部が配置され、
上記ヘッド部の上記起毛面のうち上記特定領域を含み且つ上記特定領域よりも広い領域が平坦になっていることを特徴とする歯ブラシ。 - 請求項1に記載の歯ブラシにおいて、
上記受光集光部は、上記起毛面のうちの上記特定領域に存在する平坦な外面と、上記ヘッド部の内部へ向かって突起した内面とを有するフレネルレンズまたは回折格子レンズからなることを特徴とする歯ブラシ。 - 請求項1または2に記載の歯ブラシにおいて、
上記受光部は上記ヘッド部内に配置され、
上記受光集光部の光学特性は、上記毛の先端に接している上記歯表面が発した放射光を上記受光部の受光面上に結像するように設定されていることを特徴とする歯ブラシ。 - 請求項1から3までのいずれか一つに記載の歯ブラシにおいて、
上記発光部および上記受光部は上記ヘッド部の内部に互いに並べて配置され、
上記特定領域に、上記発光部からの光を上記毛の先端に接している上記歯表面へ向けて集光する発光集光部が配置され、
上記受光集光部と上記発光集光部とが共通のレンズからなることを特徴とする歯ブラシ。 - 請求項1から4までのいずれか一つに記載の歯ブラシにおいて、
上記グリップ部の内部に、上記受光部の出力に基づいて上記歯表面における歯垢の有無を判定する歯垢検出部が設けられていることを特徴とする歯ブラシ。
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