特許 7601907 口腔治療デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】口腔治療デバイス

(51)【国際特許分類】

   A61C 19/06 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

A61C19/06 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022572344

(86)(22)【出願日】2021-05-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-26

(86)【国際出願番号】 EP2021063398

(87)【国際公開番号】W WO2021239548

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2024-05-15

(31)【優先権主張番号】20176971.8

(32)【優先日】2020-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ゲルハルト ルツ クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ブランダオ シルヴァ プリシラ

(72)【発明者】

【氏名】ヒルガース アヒム ルドルフ

(72)【発明者】

【氏名】バラゴナ マルコ

(72)【発明者】

【氏名】シュレポフ セルゲイ ワイ．

【審査官】大橋 俊之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１７００８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０９６９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２８１７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｃ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

口腔内に挿入される、１００ｋＨｚから３００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を領域制限するための口腔治療ユニットと、前記口腔治療ユニットと組み合わされて使用されるベースユニットとを備える、口腔治療デバイスであって、前記口腔治療ユニットは、
前記口腔治療ユニットに結合又は一体化された第１の洗浄要素と、
初期電磁場を受信し、収束された電磁場を出力する、前記口腔治療ユニットに結合又は一体化されたメタ材料構造とを備え、前記メタ材料構造は、
負の有効誘電率と、
負の有効透過率と、
負の屈折率と
のうちの１つ又は複数を有し、
前記メタ材料構造は、受信された前記初期電磁場を前記メタ材料構造の近距離場領域に領域制限する受動的電磁場収束機能を有し、前記メタ材料構造はユニットセルを備える、口腔治療デバイス。

【請求項2】

前記ユニットセルはアレイ状に配置される、請求項１に記載の口腔治療デバイス。

【請求項3】

各ユニットセルは、
平面的導電性螺旋構造、
平面的導電性リング構造、
平面的導電性蛇行ライン構造、
３Ｄ導電性螺旋構造、
３Ｄ導電性リング構造、又は、
３Ｄ導電性蛇行ライン構造
を備える、請求項１又は２に記載の口腔治療デバイス。

【請求項4】

前記口腔治療ユニットは、第２の洗浄要素を更に備え、前記メタ材料構造は、前記第２の洗浄要素の少なくとも一部又は全てを形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項5】

前記メタ材料構造は、
第１の周波数範囲内の第１の周波数を有する第１の電磁場を受信し、収束させる第１のユニットセルと、
前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲内の第２の周波数を有する第２の電磁場を受信し、収束させる第２のユニットセルと
を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項6】

前記口腔治療ユニットは、前記メタ材料構造によって受信される前記初期電磁場を生成する１つ又は複数のトランスミッタコイルを更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項7】

前記口腔治療ユニットは、前記第１のユニットセルによって受信される第１の周波数範囲内の第１の電磁場と、前記第２のユニットセルによって受信される第２の周波数範囲内の第２の電磁場とを生成するマルチハーモニックトランスミッタコイルを更に備える、請求項５に記載の口腔治療デバイス。

【請求項8】

前記口腔治療ユニットは、第１の周波数範囲内の第１の周波数を有する電磁場を生成する第１のトランスミッタコイルと、第２の周波数範囲内の第２の周波数を有する電磁場を生成する第２のトランスミッタコイルとを更に備える、請求項５に記載の口腔治療デバイス。

【請求項9】

前記ユニットセルは螺旋構造を有し、前記１つ又は複数のトランスミッタコイルのコイルループ及び前記ユニットセルの前記螺旋構造は、平行及び／又は同心状に並べられる、請求項６から８のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項10】

前記ベースユニットは、
電源と、
所与の周波数範囲内の周波数を有する電気信号を生成する、前記電源と結合された電気信号生成ユニットと、
前記所与の周波数範囲内の周波数を有する少なくとも１つの電磁場を生成し、前記口腔治療ユニットに送信する、前記電気信号生成ユニットと通信する１つ又は複数のトランスミッタコイルと
を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項11】

前記口腔治療ユニットは前記ベースユニットに一時的に結合される、請求項１０に記載の口腔治療デバイス。

【請求項12】

前記ベースユニットは、
電源と、
前記口腔治療ユニットの前記１つ又は複数のトランスミッタコイルに供給する所与の周波数範囲内の周波数を有する電気的駆動信号を生成する、前記電源と結合された電気信号生成ユニットと
を備える、請求項６から９のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【請求項13】

前記口腔治療ユニットは前記ベースユニットに一時的に結合され、前記口腔治療ユニットは第１の電気的接点を更に備え、前記ベースユニットは第２の電気的接点を更に備え、前記口腔治療ユニットが前記ベースユニットに結合されたときに前記第１の電気的接点と前記第２の電気的接点とが接触する、請求項１２に記載の口腔治療デバイス。

【請求項14】

前記口腔治療ユニットは、電気歯ブラシヘッド又は電気歯ブラシヘッドの一部であり、前記電気歯ブラシヘッドは、流体射出ノズルを備え、前記ベースユニットは電気歯ブラシハンドルであるか、又は、
１つ又は複数の口腔治療ユニットが、口腔治療マウスピースの弓状部の少なくとも一部を形成するように配置され、前記ベースユニットは電動マウスピースハンドルである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の口腔治療デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、口腔洗浄デバイスの分野、より具体的には、電磁場を利用する口腔洗浄デバイスの分野に関する。

【背景技術】

【0002】

口腔の洗浄及び衛生の分野は絶え間のない発展の下にあり、特に、電動歯ブラシ並びにブラッシングマウスピース、統合されたブラッシング及びフロッシングデバイス又は潅注器などの他の口腔洗浄デバイスの分野においてはそうである。

【0003】

このような発展の１つは、本明細書においてはＲＦ場と称される無線周波数（ＲＦ）電磁場をユーザの歯及び歯茎の近くに生成する手段を含むことである。

【0004】

図１は、非導電性の誘電バリア１２と、第１ＲＦ電極１３と、第２のＲＦ電極１４とを備える既存の口腔治療ユニット１０の単純化された例のシミュレーション結果を示す。

【0005】

使用時に、無線周波数範囲内の電気信号が第１及び第２のＲＦ電極に提供され、それによって、２つの電極の間にＲＦ場１５を生成する。ＲＦ場のラインは、非導電性バリア１２を通過できないので、ＲＦ場は誘電バリアの周りで成形され、ユーザの歯及び歯茎に向かって方向変更／屈折される。

【0006】

換言すれば、図１の例は、３つの要素、すなわち、２つの露出した金属導電体及び１つの絶縁体、並びに電磁場を成形し、歯の近くに行くように方向変更するために必要とされる非導電性バリアを使用してＲＦ場を送達する。

【0007】

しかしながら、図１において示された例は、製造の複雑さを増加させる多くの個別の電動コンポーネントを必要とするとともに、ユーザの口の中に位置する露出した金属電気的接点を必要とし、後者は、口腔内における機械的に鋭く電気的に活性の露出した要素に起因する負傷及び口腔内の不快感のより高いリスクを生む。更には、既存の解決策は、ＲＦ場の領域制限の大雑把な制御を提供するだけであり、放射の形態での電磁エネルギー漏れを起こしやすい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従って、低減された数のコンポーネントを使用し、露出した金属接点が口腔内に位置する必要のない、ＲＦ場の向上された領域制限及び収束を生成する手段に対する需要が存在する。

【0009】

更に、本明細書においてはＲＦ場と称される無線周波数（ＲＦ）電磁場をユーザの歯及び歯茎の近くに生成する手段には、口腔内に快適にフィットするためにサイズ制限がある。

【0010】

故に、従って、口腔内に位置するために低減されたフォームファクタを有するコンポーネントを使用して、領域制限されたＲＦ場を生成する手段に対する更なる需要が存在する。

【0011】

米国特許第１０２０１７０１号は、毛に隣接するブラシヘッド上の電極にＲＦエネルギーを送達するＲＦ生成器をハンドル部分に有する口腔洗浄デバイスを開示している。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は特許請求の範囲によって定められる。

【0013】

本発明の態様に従った実施例によると、ユーザの口腔内に挿入されるように適合され、１００ｋＨｚから３００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を領域制限するための口腔治療ユニットであって、口腔治療ユニットは、
口腔治療ユニットに結合又は一体化された第１の洗浄要素と；
初期電磁場を受信し、収束された電磁場を出力するように適合され、口腔治療ユニットに結合又は一体化された材料構造であって、材料構造は、受信された初期電磁場を材料構造の近距離場領域に領域制限する受動的電磁場収束機能を有する、材料構造と
を備える、口腔治療ユニットが提供される。

【0014】

材料構造は、
負の又はほぼゼロの有効誘電率と；
負の又はほぼゼロの有効透過率と；
負の又はほぼゼロの屈折率と
のうちの１つ又は複数を有する。

【0015】

口腔治療ユニットは、ユーザの歯又は歯茎の領域に領域制限された電磁（ＥＭ）場を生むことによってユーザの口の洗浄において支援するために、材料構造の近距離場領域内に例えば無線周波数（ＲＦ）範囲内の周波数を有する電磁場を収束させる手段を提供する。

【0016】

このようにして、誘電性バリア又はユーザの口に接触する口腔治療ユニット内の任意の露出した電気導電体を必要とすることなく、収束ＥＭ場が生成される。

【0017】

更に、収束機能は材料構造の特性であるので、ＥＭ場の形状及び焦点は、口腔治療ユニットの任意の所与の実施態様に従って調節される。

【0018】

実施形態において、材料構造は、複数のユニットセルを備え、任意選択的に、複数のユニットセルはアレイ状に配置される。

【0019】

このようにして、もしもユニットセルの寸法が、印加されるＥＭ場の波長よりも著しく小さかったならば、材料構造は、その全体的な電磁的特性がＥＭ場を修正する単一の要素として働き、ＥＭ場の結果的な領域制限、分布及び成形が、ユニットセル内の個々の特性の均質化からもたらされる。

【0020】

実施形態において、口腔治療ユニットは、第２の洗浄要素を更に備え、材料構造は、第２の洗浄要素の少なくとも一部又は全てを形成する。

【0021】

このようにして、材料構造は、機械的洗浄動作及びＥＭ場の領域制限又は成形の両方に寄与し、それによって、２つの機能を実施する。

【0022】

実施形態において、ユニットセルは、
平面的導電性螺旋構造；
平面的導電性リング構造；
平面的導電性蛇行ライン構造；
３Ｄ導電性螺旋構造；
３Ｄ導電性リング構造；又は、
３Ｄ導電性蛇行ライン構造
を備える。

【0023】

このようにして、材料構造によって受信されたＥＭ場は、一過性の波に変換される。

【0024】

実施形態において、材料構造は、
第１の周波数範囲内の第１の周波数を有する第１の電磁場を受信し、収束させるように適合された第１のユニットセルと；
第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲内の第２の周波数を有する第２の電磁場を受信し、収束させるように適合された２のユニットセルと
を備える。

【0025】

このようにして、異なるデバイス動作モードを作動させることを必要とすることなく、異なる周波数を有する複数のＥＭ場が提供され得る。

【0026】

実施形態において、口腔治療ユニットは、材料構造によって受信される初期電磁場を生成するように適合された１つ又は複数のトランスミッタコイルを更に備える。

【0027】

実施形態において、口腔治療ユニットは、第１のユニットセルによって受信される第１の周波数範囲内の第１の電磁場と、第２のユニットセルによって受信される第２の周波数範囲内の第２の電磁場とを生成するように適合されたマルチハーモニックトランスミッタコイルを更に備える。

【0028】

実施形態において、口腔治療ユニットは、第１の周波数範囲内の第１の周波数を有する電磁場を生成するように適合された第１のトランスミッタコイルと、第２の周波数範囲内の第２の周波数を有する電磁場を生成するように適合された第２のトランスミッタコイルとを更に備える。

【0029】

実施形態において、トランスミッタコイルのコイルループ及びユニットセルの螺旋構造は、平行及び／又は同心状に並べられる。

【0030】

このようにして、トランスミッタコイルとユニットセル又は材料構造との間の結合が向上される。

【0031】

本発明の態様に従った実施例によると、上述された口腔治療ユニットと組み合わされて使用されるベースユニットであって、ベースユニットは、
電源と；
所与の周波数範囲内の周波数を有する電気信号を生成するように適合され、電源と結合された電気信号生成ユニットと；
所与の周波数範囲内の周波数を有する少なくとも１つの電磁場を生成し、口腔治療ユニットに送信するように適合され、電気信号生成器と通信する１つ又は複数のトランスミッタコイルと
を備える、ベースユニットが提供される。

【0032】

本発明の態様に従った実施例によると、上述された口腔治療ユニットと組み合わされて使用されるベースユニットであって、ベースユニットは、
電源と；
口腔治療ユニットのトランスミッタコイルに供給する所与の周波数範囲内の周波数を有する電気的駆動信号を生成するように適合され、電源と結合された電気信号生成ユニットと
を備える、ベースユニットが提供される。

【0033】

本発明の態様に従った実施例によると、
上述された口腔治療ユニットのうちの１つ又は複数と；
上述されたベースユニットと
を備え、口腔治療ユニットはベースユニットに一時的に結合されるように適合される、口腔洗浄デバイスが提供される。

【0034】

本発明の態様に従った実施例によると、
上述された口腔治療ユニットのうちの１つ又は複数と；
上述されたベースユニットと
を備え、
口腔治療ユニットはベースユニットに一時的に結合されるように適合され、口腔治療ユニットは第１の電気的接点を更に備え、ベースユニットは第２の電気的接点を更に備え、口腔治療ユニットがベースユニットに結合されたときに第１の電気的接点と第２の電気的接点とが接触する、口腔洗浄デバイスが提供される。

【0035】

実施形態において、口腔治療ユニットは、電気歯ブラシヘッド又は電気歯ブラシヘッドの一部であり、電気歯ブラシヘッドは、任意選択的に、流体射出ノズルを備え、ベースユニットは電気歯ブラシハンドルであるか、又は、上述された口腔治療ユニットのうちの１つ又は複数が、口腔治療マウスピースのブラッシング弓状部の少なくとも一部を形成するように配置され、ベースユニットは電気マウスピースハンドルである。

【0036】

本発明の更なる態様に従った実施例によると、ユーザの口腔内に挿入されるように適合され、１ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を領域制限及び変調するための口腔治療ユニットであって、口腔治療ユニットは、
口腔治療ユニットに結合又は一体化された第１の洗浄要素と；
初期周波数を有する電磁場を受信し、収束された電磁場を出力するように適合され、口腔治療ユニットに結合又は一体化された電磁場収束要素であって、電磁場収束要素は、第１の材料構造を備え、第１の材料構造は、
第１の材料構造の近距離場領域における減衰率制御機能；又は
電磁場に対する伝播方向修正機能
のうちの１つ又は複数を実施することによって、受信された電磁場を第１の材料構造から所与の距離に領域制限する第１の受動的電磁場収束機能を有する、電磁場収束要素と
を備え、
電磁場収束要素は、領域制限された電磁場を変調し、それによって、変調された電磁場を生成する変調機能を有する、口腔治療ユニットが提供される。

【0037】

電磁場収束要素を備える口腔治療ユニットは、到来する電磁場を、無線周波数範囲などの所望の周波数範囲に変調するための手段を提供する。

【0038】

無線周波数範囲内の周波数を有する電磁場は、口腔治療用途には望ましいが、無線周波数のために調整された受動的電磁場収束機能を有する材料構造は、例えば材料構造のフォームファクタ又は製造コストのせいで、口腔治療用途への適用には適していない。ＧＨｚ周波数など、無線周波数よりも大きな周波数のために調整された受動的電磁場収束機能を有する材料構造は、従来の製造技術を使用してより小さなフォームファクタに製造され、それによって、製造のコストを低減するが、ＧＨｚ範囲内の周波数を有する電磁場は口腔治療用途のために常に最適であるわけではない。

【0039】

それ故、変調機能を有する電磁場収束要素を有する口腔治療ユニットを提供することによって、口腔治療ユニットは、ＧＨｚ周波数範囲など、高電磁周波数範囲に電磁場を収束及び領域制限するように調整された材料構造を含み、変調機能は、口腔の治療における使用のために周波数を無線周波数範囲にするように、収束ＥＭ場の周波数を変調させる。

【0040】

実施形態において、変調機能は、領域制限された電磁場の初期周波数を変調し、それによって、変調及び領域制限された、初期周波数よりも低い所望の周波数範囲内の変調された周波数を有する電磁場を生成する周波数ダウンシフト機能を含む。

【0041】

このようにして、例えばＧＨｚ範囲内の、領域制限されたＥＭ場の初期周波数は、無線周波数範囲などの所望の周波数範囲にシフトダウンされる。

【0042】

実施形態において、変調機能は、
領域制限された電磁場の周波数と；
領域制限された電磁場の振幅と；
領域制限された電磁場の位相と
のうちの１つ又は複数を変調するように適合される。

【0043】

このようにして、初期ＥＭ場は、用途に応じて任意の所望のやり方において変調される。

【0044】

実施形態において、電磁場収束要素は、変調機能を実施するための機械的アクチュエータを備え、機械的アクチュエータは第１の材料構造に対して機械的振動を付与するように適合され、任意選択的に、機械的アクチュエータは、
ＣＭＵＴと；
電気活性ポリマーと；
強誘電性ポリマーアクチュエータと；
圧電アクチュエータと；
圧電屈曲アクチュエータと；
ＭＥＭＳ傾斜運動デバイスと
のうちの１つ又は複数を備える。

【0045】

材料構造の受動的電磁場収束機能は、材料構造の内部共振によって制御される。機械的アクチュエータによって材料構造に機械的振動を提供することによって、材料構造の内部共振は、機械的振動の周波数に基づいて変調される。機械的アクチュエータは、例えば、設計によって、又は、追加的な電気ダイオードコンポーネントを含むことによって、非線形的性能を有する。

【0046】

実施形態において、機械的アクチュエータは柔軟性コンポーネント（３３５）を備え、第１の材料構造は機械的アクチュエータに組み込まれる。

【0047】

このようにして、機械的作動ユニット及び材料構造は、信号変調及び電磁場収束機能の両方を実施する単一のコンポーネントとして形成される。

【0048】

実施形態において、第１の材料構造は第２の受動的電磁場収束機能を有し、第１の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第１の周波数成分に対して働き、第２の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第２の周波数成分に対して働く。

【0049】

このようにして、第１及び第２の周波数成分の両方が収束され、第１の材料構造内に領域制限され、それによって、ヘテロダインとも称される周波数混合を発生させ、それによって、受信された電磁場の周波数を変調する。

【0050】

実施形態において、電磁場収束要素は第２の材料構造を備え、第２の材料構造は第２の受動的電磁場収束機能を有し、第１の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第１の周波数成分に対して働き、第２の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第２の周波数成分に働き、任意選択的に、収束された第１の周波数成分及び収束された第２の周波数成分が第１の材料構造及び第２の材料構造の両方内に領域制限され、それによって、受信された電磁場の収束された第１の周波数成分と受信された電磁場の収束された第２の周波数成分との間に周波数混合を発生させ、それによって、周波数変調機能を実施するように、第１の材料構造は第２の材料構造に対して配置される。

【0051】

このようにして、第１及び第２の周波数成分の両方が収束され、第１及び第２の材料構造内に領域制限され、それによって、ヘテロダインとも称される周波数混合を発生させ、それによって、受信された電磁場の周波数を変調する。

【0052】

実施形態において、第１の材料構造及び／又は第２の材料構造は、時間ドメイン波形を収束された電磁場に付与する時間遅延機能を有する。

【0053】

このようにして、例えば所与のデューティサイクルを有する一連の収束された電磁パルスを送達するために、時間ドメイン波形が電磁場に付与される。

【0054】

実施形態において、電磁場収束要素は、受信された電磁場に対して周波数変調機能を実施するように適合された非線形電子コンポーネントを備え、任意選択的に、非線形電子コンポーネントは、
ダイオードと；
複数のダイオードと；
ＭＩＭデバイスと；
トランジスタと；
受動トランジスタと
のうちの１つ又は複数を備える。

【0055】

実施形態において、口腔治療ユニットは、電磁場収束要素によって受信される電磁場を生成するように適合された１つ又は複数のトランスミッタコイルを更に備える。

【0056】

本発明の態様に従った実施例によると、上述された口腔治療ユニットと組み合わされて使用されるベースユニットであって、ベースユニットは、
電源と；
所与の周波数範囲内の周波数を有する電気信号を生成するように適合され、電源と結合された電気信号生成ユニットと；
所与の周波数範囲内の周波数を有する少なくとも１つの電磁場を生成し、口腔治療ユニットに送信するように適合され、電気信号生成器と通信する１つ又は複数のトランスミッタコイルと
を備える、ベースユニットが提供される。

【0057】

本発明の態様に従った実施例によると、上述された口腔治療ユニットと組み合わされて使用されるベースユニットであって、ベースユニットは、
電源と；
口腔治療ユニットの１つ又は複数のトランスミッタコイルに供給する所与の周波数範囲内の周波数を有する電気的駆動信号を生成するように適合され、電源と結合された電気信号生成ユニットと
を備える、ベースユニットが提供される。

【0058】

本発明の態様に従った実施例によると、
上述された口腔治療ユニットのうちの１つ又は複数と；
上述されたベースユニットと
を備え、口腔治療ユニットはベースユニットに一時的に結合されるように適合される、口腔治療デバイスが提供される。

【0059】

本発明の態様に従った実施例によると、
上述された口腔治療ユニットのうちの１つ又は複数と；
上述されたベースユニットと
を備え、
口腔治療ユニットはベースユニットに一時的に結合されるように適合され、口腔治療ユニットは第１の電気的接点を更に備え、ベースユニットは第２の電気的接点を更に備え、口腔治療ユニットがベースユニットに結合されたときに第１の電気的接点と第２の電気的接点とが接触する、口腔治療デバイスが提供される。

【0060】

本発明の態様に従った実施例によると、上述された口腔洗浄デバイスであって、
口腔治療ユニットは、電気歯ブラシヘッド又は電気歯ブラシヘッドの一部であり、電気歯ブラシヘッドは、任意選択的に、流体射出ノズルを備え、ベースユニットは電気歯ブラシハンドルであるか、又は、
１つ又は複数の口腔治療ユニットが、口腔治療マウスピースの弓状部の少なくとも一部を形成するように配置され、ベースユニットは電動マウスピースハンドルである、口腔洗浄デバイスが提供される。

【0061】

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかであり、これらを参照することによって解明されよう。

【0062】

次に、本発明のより良好な理解のために、及び、本発明がどのように実行に移されるかをより明確に示すために、添付の図面が例示のみを目的として参照される。

【図面の簡単な説明】

【0063】

【図1】既存の口腔治療ユニットのシミュレーション結果の例の概略的な図を示す。

【図2】本発明の態様によるユーザの口腔を治療するための口腔治療ユニットの概略的な図を示す。

【図3a】図２において示された材料構造の例示的なユニットセルの概略的な図を示す。

【図3b】図３ａのユニットセルのための対応するＲ－Ｌ－Ｃ等価共振回路を示す。

【図4】本発明の態様による口腔治療ユニットの更なる実施例を示す。

【図5】本発明の態様による口腔治療ユニットの更なる実施例を示す。

【図6】本発明の態様による口腔治療ユニットの更なる実施例を示す。

【図7】本発明の態様による口腔洗浄デバイスの実施例を示す。

【図8】口腔洗浄デバイスが洗浄又は治療マウスピースである実施例を示す。

【図9】本発明の態様による口腔洗浄デバイスを使用するための方法を示す。

【図10】本発明の態様による変調機能を有する口腔治療ユニットの実施例を示す。

【図11】本発明の態様による変調機能を有する口腔治療ユニットの更なる実施例を示す。

【図12】本発明の態様による変調機能を有する口腔治療ユニットの更なる実施例を示す。

【図13】２つの異なる周波数成分に対して動作することが可能な材料構造のユニットセルの実施例を示す。

【図14】本発明の更なる態様による口腔洗浄デバイスを使用するための方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0064】

本発明が図面を参照して説明される。

【0065】

詳細な説明及び特定の実施例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示すが、例示のみを目的とすると意図されるものであり、本発明の範囲を限定すると意図されるものでないことが理解されるべきである。本発明の装置、システム及び方法のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からより良好に理解されよう。図面は単なる概略であって、縮尺通りに描かれていないことが理解されるべきである。図面全体を通じて同一の又は類似の部分を示すために同一の参照番号が使用されることも理解されるべきである。

【0066】

本発明は、口腔内に挿入されるように適合され、１００ｋＨｚから３００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を領域制限するための口腔治療ユニット又は複数の口腔治療ユニットのアセンブリを提供し、これは、ベースユニットと組み合わされて口腔洗浄デバイスの一部を形成し、口腔治療ユニットに結合される第１の洗浄要素を含む。口腔治療ユニットは、初期電磁場を受信し、収束された電磁場を出力するように適合され、口腔治療ユニットに結合された材料構造を更に含み、材料構造は、受信された初期電磁場を材料構造の近距離場領域に収束させる受動的電磁場収束機能を有する。

【0067】

本発明の更なる態様は、口内に挿入されるように適合され、１ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を領域制限及び変調するための口腔治療ユニット又は複数の口腔治療ユニットのアセンブリを提供し、これは、ベースユニットと組み合わされて口腔洗浄デバイスの一部を形成し、口腔治療ユニットに結合された第１の洗浄要素を含む。口腔治療ユニットは、初期周波数を有する電磁場を受信し、収束された電磁場を出力するように適合された電磁場収束要素を更に備える。電磁場収束要素は、第１の材料構造を備え、第１の材料構造は、第１の材料構造の近距離場領域における減衰率制御機能；又は電磁場に対する伝播方向修正機能のうちの１つ又は複数を実施することによって、変調された電磁場を第１の材料構造から所与の距離に領域制限する第１の受動的電磁場収束機能を有する。電磁場収束要素は、領域制限された電磁場を変調し、それによって、変調された電磁場を生成する変調機能を有する。

【0068】

図２は、本発明の態様によるユーザの口腔を治療するための口腔治療ユニット２０の概略的な図を示す。口腔の治療としては、例えば、ユーザの歯、歯茎又は舌のうちの任意のものの洗浄などがある。

【0069】

口腔治療ユニット２０はプラテン２２を備え、これは、所望の実施態様に従って成形されるデバイス又はデバイスのサブユニットを形成する様々なコンポーネントを受けるための基本的部品として定められる。例えば、プラテンは、平面的であり、又は湾曲している。口腔治療デバイスは、口腔治療デバイスに結合された１つ又は複数の洗浄要素２４を備える。口腔治療ユニットは、ブラッシングマウスピースなどの任意の適切な口腔治療デバイスの一部を形成する。図２において示された実施例において、口腔治療ユニットは、電気歯ブラシなどの歯ブラシのヘッドの一部であり、洗浄要素は歯ブラシの毛である。代替的な口腔治療ユニット及び洗浄要素は、以下において更に説明される。

【0070】

口腔治療ユニット２０は、複数のユニットセルを備える材料構造２６を更に備え、これは口腔治療デバイスに結合され、電磁場２８を受信し、収束された電磁場３０を出力するように適合される。材料構造は、受信された無線周波数信号を材料構造の近距離場領域に収束させる受動的無線周波数収束機能を有する。

【0071】

材料構造は、いわゆるメタ材料、より具体的には電磁的メタ材料の一例である。計算機モデリング及びアルゴリズム設計プロセスを使用して、負の又はほぼゼロの有効誘電率、負の又はほぼゼロの有効透過率、及び負の又はほぼゼロの屈折率などの、調整可能で風変わりな電磁的特性を有する電磁的メタ材料が設計され得る。

【0072】

メタ材料は、新興の技術であり、その組成によってではなく、その構造、すなわち、１つ又は複数の材料及びユニットセルの幾何学的配置によって影響される人工材料として定義される。メタ材料は、負の屈折率など、自然に発生する材料においては得られない特徴を可能とするように設計される。材料構造２６などのメタ材料は、ユニットセルのアレイから成り、以下に更に論じられるように、その特徴的サイズは、本明細書において説明されるデバイスによって利用される信号波長よりも著しく小さい。材料構造の例示的なユニットセルに関する詳細は、図３を参照して以下に論じられる。

【0073】

所望の電磁場収束機能に従ってメタ材料の有効特性を調整することによって、電磁波及び／又は電磁場は、電磁波を吸収、遮断、増強、屈曲又は反射することによって操作される。

【0074】

電磁的メタ材料は、負の又はほぼゼロの有効透過率、負の又はほぼゼロの有効誘電率、又は負の又はほぼゼロの屈折率を示し、負の又はほぼゼロの屈折率は、材料構造の誘電率及び透過率の両方が同時に負であるときに生まれる。

【0075】

概して、ＥＭ場収束には負の屈折率が望ましい。低ＭＨｚ無線周波数（ＲＦ）範囲内の周波数を有するＥＭ場の場合、線源から１波長未満だけ離れた場所として定義される近距離場における超分解能だけが必要とされる。更に、負であることが必要なのは有効電磁的特性のうちの１つだけであり、というのは、収束されたＲＦ電磁場を生むために一過性の波を増強するためにはそれだけで十分だからである。加えて、低周波数の準静的限界において、すなわち低ＭＨｚ範囲内の周波数について、電場及び電磁場はほとんど分離され、それによって、材料要件を単純化する。

【0076】

本発明の関心対象となるＥＭ場は、無線周波数（ＲＦ）範囲からマイクロ波まで、例えば１００ｋＨｚ～３００ＧＨｚの広範囲の周波数を有し、波長は、一般的に、メートル範囲まで長く、これは、口腔洗浄デバイスなどの小さなデバイスにとっては特に大きすぎる。従って、メタ材料のユニットセルは、深サブ波長領域のための寸法まで小型化される。現在、２０００から１４４００までのユニットセルサイズに対する波長の比率が可能であり、口腔ケアデバイスに適した小型化されたコンパクトなＲＦメタ材料構造を可能とする。

【0077】

図３ａは、平面図における例示的なユニットセル４０の概略的な図を示し、材料構造の断面図４１が図２において示されている。図３ｂは、図３ａのユニットセル４０のための対応するＲ－Ｌ－Ｃ等価共振回路５０の単純化されたバージョンを示す。

【0078】

図３ａにおいて示されるユニットセル４０の特性は、いくつかの特徴的な寸法によって定められる。これらは、導電路４２の幅、導電路の間の間隔、誘電層４５の全体的長さを通じて誘電層の底部の第２の中央容量性パッド（図示されず）に接続され得る中央容量性パッド４４の辺長である。いくつかの実施例において、中央容量性パッド４４は、誘電層４５の厚さ全体には延在しない。メタ材料のＥＭ場成形及び収束効果は、ユニットセル内の内部共振によって誘起された、負の透過率などの負の有効電磁的パラメータのおかげである。内部共振はユニットセルの設計によって定められ、これは、図３ｂにおいて示される共振Ｒ－Ｌ－Ｃ回路と等価的に見なされ得、インダクタンス及び容量は、導電率、透過率及び誘電率などの材料パラメータに加えてユニットセルの幾何学的パラメータの関数である。ユニットセルの内部共振に影響を与える追加的な幾何学的パラメータとしては、巻き数、矩形コイルの辺長、ユニットセルサイズ及びユニットセルの異なる層の間の距離などがある。

【0079】

更に、ユニットセルは、断面図４１によって示されるように、誘電層４５を含む。誘電層は、任意の適切な誘電材料で形成される。実施例において、誘電層は、ガラス強化エポキシ積層材料から構成される。

【0080】

図３ｂにおいて示されるＲ－Ｌ－Ｃ回路は、ユニットセル設計の準静的表現に対応する。インダクタンスＬは、螺旋の自己インダクタンスによって与えられ、容量Ｃは、平行な側壁（隣接する巻き）と、ユニットセルの中央の２つの矩形導電パッドによって形成される垂直キャパシタとの間の総分布容量の合計によって与えられる相当する容量に対応し、レジスタＲは、スキン効果によって生じる抵抗、渦電流によって生じる近接損失、金属配線のシート抵抗、及び誘電損失の合計によって与えられる総抵抗に対応する。隣接しない側壁間の容量結合などの高次効果は、無視できるものと見なされる。

【0081】

図３ａにおいて示されるユニットセルは、平面的螺旋共振体の一例であり、これは、負の又はほぼゼロの有効透過率を呈するメタ材料のグループに属するが、負の又はほぼゼロの誘電率、又は負の又はほぼゼロの屈折率も実現される。ＲＦ周波数範囲内の信号のためのこのタイプの深サブ波長メタ材料設計の実施例は、ａ～λ_０／２０００程度のユニットセルサイズａを有し、ここでλ_０は自由空間波長であり、ａはユニットセルの特徴的なサイズである。３ＭＨｚから３００ＧＨｚの間の範囲の無線周波数の自由空間波長はほぼ１ミリメートルから１００メートル程度である。上記の長さの分数（λ_０／２０００）に従って、０．５μｍ～５０ｍｍのユニットセルサイズを有するメタ材料が設計され、これは口腔洗浄デバイス、例えば、歯ブラシのプラテン内又はマウスピースの全体的弓状部などのための許容範囲内にある。λ_０／１４４００の最新の製造技術に従うと、０．０７μｍ～７ｍｍの更に小さいユニットセルサイズも設計される。

【0082】

負の又はほぼゼロの誘電率ε及び／又は負の又はほぼゼロの磁気透過率μ及び／又は負の又はほぼゼロの屈折率を有する上述された材料構造又はメタ材料は、受動的要素と考えられる。構造的設計を通じて、送信されたＲＦ場は材料構造によって受信され、それによってメタ材料を通過して、一過性の波、すなわち、電磁波としては伝播しないがそのエネルギーが空間的に、特には材料構造の近距離場領域内に集中する振動する電場及び／又は電磁場を生み、又は、以下に更に論じられるようなＧＨｚ周波数範囲内の周波数の場合には方向変更された伝播波を生む。

【0083】

上に論じられたように、メタ材料は内部共振するユニットセルを構築ブロックとして利用する。メタ材料の基礎をなす物理現象は、信号干渉の形態での、内部共振と到来する電磁波との間の相互作用及びユニットセル間の相互作用からもたらされる。両方の相互作用は組み合わされて、バンドギャップ、一過性の波が生じる周波数帯域を生じさせ、波動減衰を促進する。ただ１つの共振体（ユニットセル）を有するだけでは局所的な減衰しか（特定の周波数におけるモーダルな結合しか）もたらさない。共振体の集合的配置を有することで、全体的な減衰が生成され、故に、バンドギャップ及び対応する一過性の波が生成される。

【0084】

本明細書において論じられる材料構造内のユニットセルは、ユニットセルの規則的なアレイを形成するように１Ｄ、２Ｄ、又は３Ｄの周期的配置に配置される。

【0085】

典型的には、提案されるメタ材料の有効特性を設計及び測定するために、インシリコモードと称される計算機によるシミュレーションが使用される。インシリコ設計された材料は、薄膜製造プロセス、積層造形、及びプリント回路基板フォトリソグラフィなどの商用の標準的な製造技術を使用して容易なやり方で製造され得る。

【0086】

更に、特定の目標特性を有するメタ材料は、機械学習などの既存の設計プロセスを使用して設計され、これは、大きなパラメトリック設計空間を探索するために使用され得、スクラッチからメタ材料構造を設計することさえ可能である。加えて、トライアルアンドエラーパラメトリック探索法が、いくつかの調節可能なパラメータを有する初期メタ材料反復ユニットの設計など、制約の所与のセット内で設計を最適化するために使用される。

【0087】

３Ｄプリンティングなどの新たな作成技術は、電磁的メタ材料などの複雑な内部構造を有する材料の迅速で安価な生産を可能とする。

【0088】

簡単に図２を振り返ると、上述された材料構造２６を備える口腔治療ユニット２０は、受信された無線周波数信号２８を、例えば上述されたユニットセルのアレイによって実現された収束機能によって成形し、収束させる手段を提供する。換言すれば、材料構造２６は、伝播する電磁場２８を一過性の波に変換し、それによって受動的ＥＭ場３０を促進するか、又は、伝播する波を操作／方向変更し、例えば、負の屈折を促進し、場収束３０を可能とする。

【0089】

図４は、本発明の態様による口腔治療ユニット６０の更なる実施例を示す。図２と共有される参照番号は類似の特徴を指す。

【0090】

図４において示される実施例において、口腔治療ユニット６０は、追加的な洗浄要素６２を更に備え、材料構造２６は追加的な洗浄要素に組み込まれるか、又は、材料構造２６は追加的な洗浄要素６２自体を形成するように配置される。

【0091】

言い換えれば、メタ材料ユニットセル、又はメタ材料構造を備える追加的な洗浄要素６２は、２つの機能を実施する。１つ目は、未修正の洗浄要素２４、すなわち毛とともになされる機械的洗浄である。２つ目は、追加的な洗浄要素６２に組み込まれた材料構造によるＥＭ場収束であり、追加的な洗浄要素６２は、誘電体マトリックスに埋め込まれた細長い、平面外の螺旋共振体、又は大径（幅広）の高分子洗浄要素（例えば、毛）を備え、高分子洗浄要素は、上部層及び底部層にプリントされた平面的な螺旋メタ材料構造であって、追加的な洗浄要素の長さを貫通する導電性ワイヤによって接続された平面的な螺旋メタ材料構造を有する。

【0092】

材料構造のユニットセルの基本的な設計は、図３ａにおいて示されたものと同一である。しかしながら、メタ材料は洗浄要素、例えば毛、シリコーン柱、ゴム状パッド、又はプロフィーカップに直接的に一体化されるので、追加的に材料構造に洗浄機能が付加されている。

【0093】

図５は、本発明の態様による口腔治療ユニット７０の更なる実施例を示す。図２と共有される参照番号は類似の特徴を指す。

【0094】

図５において示される実施例において、口腔治療ユニット７０は、上述された材料構造２６によって受信される電磁場２８を送信するように適合されたトランスミッタコイル７２を更に備える。

【0095】

この実施例において、単一のループ又はソレノイドを有し、電磁場を送信するトランスミッタコイルは、口腔治療ユニットのプラテン内に位置する。トランスミッタコイルは、口腔治療ユニット内に一体化され、又は、口腔治療ユニットに一時的に取り付けられる。材料構造は、トランスミッタコイルから固定的な距離の位置、典型的には、０．５～５ｍｍの距離に位置する。この距離は、トランスミッタコイルと材料構造との間の結合を最適化するように調節される。コイルループ及び螺旋メタ材料は、電磁場をメタ材料内に効率的に結合するように、互いに対して平行及び同心状に対向し、１つの平面内に同心状に並べられる。

【0096】

上述されたように、メタ材料の負の又はほぼゼロの有効特性（誘電率、屈折率及び透過率）は、電磁場及びエネルギーの漏れを最小化し、歯又は歯茎組織に向かったより良好な近距離場収束３０を促進する。

【0097】

図６は、複数の洗浄要素７６と、第１の周波数範囲内の第１の周波数を有する電磁場を受信し、領域制限するように適合された第１のユニットセル７７のアレイと、第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲内の第２の周波数を有する電磁場を受信し、領域制限するように適合された第２のユニットセル７８のアレイとを備える口腔治療ユニット７５の更なる実施例を示す。

【0098】

換言すれば、口腔治療ユニット又は材料構造は、複数のユニットセルの１つ又は複数のアレイを備え、その各々は、異なる動作周波数に対して調整された電磁場レンズとして働き、故に、歯ブラシ及びマウスピースなどの口腔ケアデバイスにおいて実現され得る複数の動作モードを促進する。

【0099】

この実施形態において、複数の周波数において電磁場を送信するマルチハーモニックトランスミッタコイル又は複数のトランスミッタコイルのいずれか１つが、口腔治療ユニット又はベースユニットに組み込まれる。

【0100】

言い換えれば、口腔治療ユニットは、異なる共振周波数について増強されたＥＭ場領域制限を提供するように構成されたメタ材料のアレイを含み、歯石、バイオフィルム、着色、歯茎組織、ポケット、人工歯根、歯列矯正などの口腔における特定のゾーンを対象とする複数の動作モードを可能とする可能性を有する。このようにして、複数のＥＭエネルギーレベルが、異なるデバイス動作モードを作動させることを必要とすることなく、要望に応じて提供され得る。例えば、口腔治療ユニットは、全てが異なるデバイス設定を必要とする以下のモード、すなわち、着色の除去のために洗浄モード、歯石治療モード、又は歯肉ポケットの治療のための歯茎ヘルスモードを実施する。

【0101】

上述された口腔治療ユニットは、電気歯ブラシハンドルなどのベースユニットと組み合わされて使用される電気歯ブラシヘッドの一部であるか、又はこれに一体化される。

【0102】

図７は、本発明の態様による口腔洗浄デバイス８０の実施例を示し、口腔治療ユニット７０の内側のトランスミッタコイル７２へのエネルギー及び信号送信路が、破線で示されている。

【0103】

口腔洗浄デバイスは、ベースユニット８２に一時的に結合された上述の口腔治療ユニット７０を備え、ベースユニット８２は、電源８４と、電源に結合され、電気的駆動信号を生成するように適合された電気信号生成ユニット８６とを備える。ベースユニットは、洗浄のために必要とされる機械的運動を生成するための駆動トレイン／伝達技術又はアクチュエータを更に備える（図示されず）。

【0104】

口腔治療ユニットが、破線で示されているトランスミッタコイル７２を備える場合、口腔治療ユニットはベースユニットに一時的に結合されるように適合され、口腔治療ユニットは第１の電気的接点８８を更に備え、ベースユニットは第２の電気的接点９０を更に備え、口腔治療ユニットがベースユニットに結合されたときに第１の電気的接点と第２の電気的接点とが接触する。故に、電気信号生成ユニット８６によって生成された電気信号は、出力される収束ＥＭ場３０を生むために材料構造２６に受信される電磁場２８を生成するために口腔治療ユニットにおけるトランスミッタコイル７２に提供される。

【0105】

或は、もしも口腔治療ユニットがトランスミッタコイルを備えていないならば、ベースユニット８２が、口腔治療ユニットに電磁信号を送信するように適合され、電気信号生成器と通信するトランスミッタコイルを備える。この場合、口腔治療ユニットとベースユニットとの間の電気的接点は必要とされず、材料構造が受動的なので、口腔治療ユニット内に電動のコンポーネントは必要とされない。

【0106】

上述された実施例において、電気歯ブラシの文脈で口腔洗浄デバイスが説明された。しかしながら、口腔洗浄デバイスは、ブラッシング／洗浄又は治療マウスピースなどの任意の口腔洗浄デバイスであってよい。

【0107】

図８は、口腔洗浄デバイスが治療マウスピース１００である実施例を示し、複数の口腔治療ユニット１１５が弓状部１１０を形成するように結合及び配置されている。図２及び図４を参照して詳細に上述されたように、口腔治療ユニット１１５の各々は、口腔治療ユニットに一時的に結合されたベースユニット１３５に位置する複数のトランスミッタコイル１３０から供給された受信された電磁場から領域制限された電磁場を生むように適合された材料構造を備える。ベースユニット１３５は、図７を参照して上述された電源１４０と信号生成器１４５とを更に備える。

【0108】

図９は、上述された口腔洗浄デバイスを使用するための方法２００を示す。

【0109】

方法は、ステップ２１０において、口腔洗浄デバイスの１つ又は複数の口腔治療ユニットをユーザの口の中に提供することによって開始される。

【0110】

ステップ２２０において、口腔治療ユニットの洗浄要素が、機械的洗浄運動を使用してユーザの口腔を洗浄するために使用され、電磁信号が口腔治療ユニットの材料構造に送信され、それによって、洗浄プロセスにおける支援のために、収束された無線周波数電磁場をユーザの口腔の歯茎又は歯の近傍に生成する。

【0111】

上述された実施例において、口腔洗浄ユニットの材料構造は、受信された電磁場に対して受動的電磁場収束機能だけを実施するように適合される。口腔治療の分野において、収束された電磁場は、好ましくは、無線周波数範囲内にある。それ故、上記の実施例は、無線周波数範囲内の周波数を有する電磁場を受信するように適合され、特には、材料構造又は材料構造のユニットセルは、無線周波数範囲内の周波数を有する電磁場を収束及び領域制限するように適合される。

【0112】

しかしながら、口腔治療デバイスにおける使用に適切なサイズ及びフォームファクタの無線周波数範囲内の受動的電磁場収束機能を有する材料構造又はユニットセルは、製造が難しく、コストがかかる。

【0113】

上述された長さの等式の分数に従うと、０．５μｍから１５０ｍｍの間のユニットセルサイズを有し、１ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内の周波数を有する電磁場を収束させるように適合されたメタ材料は、従来の設計技術によって設計され得、又は０．０７μｍから２１ｍｍくらい小さいものが先進の設計技術によって設計され得、これらは口腔治療デバイスのために、例えば、歯ブラシのブラシヘッド又はマウスピースの弓状部における配置のために許容可能な範囲である。

【0114】

メタ材料について、低電磁周波数範囲の代わりに高電磁周波数範囲の電磁場で働くことの利点としては、口腔治療デバイスの内側にふさわしい低減されたフォームファクタ、広範なメタ材料設計の可能性などがあるが、より高い周波数において動作するＥＭ場は、口腔ヘルスケア用途には適していない。

【0115】

それ故、発明者は、上述された口腔治療ユニット、ベースユニット及びこれらの組み合わせの特徴及び機能に加えて、口腔治療ユニットが、例えばＧＨｚ周波数範囲内の初期周波数を有する電磁場を受信し、ＭＨｚ周波数範囲、例えば無線周波数範囲内の収束された電磁場を出力するように適合された電磁場収束要素を備え得ることを認識した。電磁場収束要素は、上述された材料構造などの第１の材料構造を備え、第１の材料構造は、第１の材料構造の近距離場領域における減衰率制御機能、又は電磁場に対する伝播方向修正機能のうちの１つ又は複数を実施して、受信された電磁場を第１の材料構造から所与の距離に初期周波数において領域制限する第１の受動的電磁場収束機能を有する。次いで、電磁場収束要素は、変調機能によって電磁場を変調し、それによって、変調及び領域制限された電磁場を生成する。

【0116】

電磁場収束要素及び変調機能は、いくつものやり方で実現され、そのうちのいくつかの例が以下に説明される。以下に説明される口腔治療ユニットは、上述されたシステムのうちの任意のものに組み込まれることが留意されるべきである。

【0117】

変調機能は、領域制限された電磁場の周波数、振幅又は位相のうちの１つ又は複数を変調するように適合される。特定の実施例において、変調機能は、領域制限された電磁場の初期周波数を変調し、それによって、変調及び領域制限された、初期周波数よりも低い所望の周波数範囲内の変調された周波数を有する電磁場を生成する周波数ダウンシフト機能を含む。

【0118】

１つの実施例において、電磁場収束要素は、受信された電磁場に対して周波数変調機能を実施するように適合されたダイオード、複数のダイオード、ＭＩＭデバイス（これは、背向ダイオードの機能を有する金属－絶縁体－金属デバイスである）、トランジスタ、又は受動トランジスタなどの非線形電子コンポーネントを備える。

【0119】

図１０は、本発明の態様によるユーザの口腔を治療するための口腔治療ユニット３００の概略的な図を示す。口腔の治療としては、例えば、ユーザの歯、歯茎又は舌のうちの任意のものの洗浄などがある。

【0120】

前述の実施例と同様に、口腔治療ユニット３００は、プラテン２２と、口腔治療ユニットに結合された１つ又は複数の洗浄要素２４とを備える。上記と同様に、プラテンは、所望の実施態様に従って成形されるデバイス又はデバイスのサブユニットを形成する様々なコンポーネントを受けるための基本的部品として定められる。例えば、プラテンは、平面的であり、又は湾曲している。口腔治療ユニットは、ブラッシングマウスピースなどの任意の適切な口腔治療デバイスの一部を形成する。図１０において示された実施例において、口腔治療ユニットは、電気歯ブラシなどの歯ブラシのヘッドの一部であり、洗浄要素は歯ブラシの毛である。代替的な口腔治療ユニット及び洗浄要素は、以下において更に説明される。

【0121】

図１０において示される実施例において、口腔治療ユニット３００は、初期周波数を有する電磁場３０４を受信し、収束及び変調された電磁場３０６を出力するように適合された電磁場収束要素３０２を更に備える。電磁場収束要素３０２は、複数のユニットセルを備える材料構造３０８を備え、これは電磁場を受信し、収束された電磁場３０６を出力するように適合される。材料構造は、場減衰制御によって、又は、代替的に、伝播する電磁波の方向変更によって、受信された電磁場を材料構造の近距離場領域に収束させ、それによって、負の屈折及び電磁場の収束を促進する受動的電磁場収束機能を有する。

【0122】

更に、電磁場収束要素３０２は、容量型微細加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、強誘電性ポリマーアクチュエータ、電気活性ポリマー、バイブレータ又はデジタルミラーデバイスなどの、変調機能を実施するための機械的アクチュエータ３１０を備え、機械的アクチュエータは第１の材料構造３０８に対して機械的振動を付与するように適合される。機械的アクチュエータによって第１の材料構造に付与される機械的振動は、機械的振動の周波数に従って材料構造又は材料構造のユニットセルの内部共振をシフトさせる。このようにして、領域制限された電磁場の周波数、振幅又は位相が、機械的振動の周波数に従って変調される。例えば、第１の材料構造に対して各々が機械的振動を付与する２つの機械的オシレータを提供することによって、領域制限された電磁場の位相が変調される。

【0123】

実際上、上述されたように口腔治療ユニット又は結合されたベースユニットに位置する１つ又は複数のトランスミッタコイルが、互いに非常に接近した２つの周波数成分によって、例えばＧＨｚ範囲内の高周波数電磁場を生成し、放射するために使用される。この電磁場は、機械的アクチュエータ３１０又は機械的アクチュエータ自体に一体化されたメタ材料を含む混成部に結合された材料構造３０８に衝突する。材料構造の役割は、一過性の場が生成される場合には減衰率を制御することによって、又は、後進波が生成される場合には焦点距離を制御することによって、電磁場を修正することである。機械的アクチュエータはＭＨｚ範囲において動作し、材料構造を形成するユニットセルの内部共振を修正し、それによって、材料構造によって領域制限された電磁場の変調を提供する。

【0124】

言い換えれば、１つ又は複数のメタ材料ユニットセルが、例えばＭＨｚ範囲内の低周波数、電磁場制御、及び制御された距離における収束を可能とするために、機械的に作動される。機械的アクチュエータは、例えば、設計によって、又は、追加的な電気ダイオードコンポーネントを含むことによって、非線形的性能を有する。

【0125】

適切な機械的アクチュエータとしては、圧電要素などがあり、これとしては、結晶性アクチュエータが、所望の周波数範囲、例えば、無線周波数のＭＨｚ範囲で振動させることが可能な数少ない固体状態（非ＭＥＭＳ）アクチュエータの１つである。例えば、圧電アクチュエータのアレイが、材料構造の下に置かれ、所望のＭＨｚ周波数で作動される。

【0126】

標準的な機械的アクチュエータについて、線形作動距離は、アクチュエータが十分に大きくない限り、必要とされるものよりも小さい。その結果として、電磁場収束要素のフォームファクタが、口腔治療ユニットに組み込まれるために理想的なものよりも大きくなる。しかしながら、非常に小型のフォームを有する機械的アクチュエータ、例えば薄い圧電層の二層構造を薄い基板の上部に有する屈曲型アクチュエータが使用可能である。特には、屈曲型アクチュエータにおいては、固定的な基板に比べてより一層小さな圧電層の線膨張からもたらされる、アクチュエータに垂直な屈曲によって、大きな作動距離が達成される。

【0127】

材料構造３０８は、トランスミッタコイル及びコイルループから固定的な距離に位置付けられ、材料構造のユニットセルは、電磁場を材料構造内に効率的に結合するように、互いに対して平行に対向し、１つの平面内に同心状に並べられる。材料構造が、場の漏れを最小化し、歯又は歯茎組織に向かった制御可能な電磁場収束を提供する一方、電磁的メタ材料に結合された機械的アクチュエータが、制御可能な変調された電磁場を送達する信号変調を提供する。

【0128】

図４に関して上述された実施例と同様に、材料構造は、更に、洗浄要素内に組み込まれ得る。

【0129】

代替的に、機械的アクチュエータ３１０は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）傾斜運動デバイスを備え、これは、電極によって生成される静電力を使用して小さなミラーの位置を制御する。ＭＥＭＳデバイスとして、ＤＭＤは、非常に薄いフォームファクタの電磁場収束要素を形成するために、材料構造の下に位置付けられ、この電磁場収束要素は口腔治療ユニットのプラテン内に組み込まれる。

【0130】

材料構造はＤＭＤによって支持され、又は、代替的に、ＤＭＤの上に堆積され、ＭＨｚ周波数で振動させられる。これは、ミラーを前後に素早く傾斜させることで達成される。

【0131】

図１１は、上述された電磁場収束要素３２５を備える口腔治療ユニット３２０の実施例を示し、機械的アクチュエータ３３０はメンブラン３３５を有するＣＭＵＴセルを備え、第１の材料構造は部分的に又は全体的にメンブランに組み込まれている。

【0132】

メタ材料ユニットセルを備え、屈曲型機械的アクチュエータのために使用可能とされた混成型メタＣＭＵＴセルは、例えば、設計によって、又は、追加的な電気ダイオードコンポーネントによって、非線形作動を行うように適合される。ＣＭＵＴのメンブランに材料構造を組み込む原理は、ＣＭＵＴセル、強誘電性ポリマー、又は電気活性ポリマー（ＥＡＰ）などの任意の適切なタイプの屈曲ベースのアクチュエータに適用される。

【0133】

上述されたように、材料構造に付与される機械的振動は、ユニットセルの内部共振においてシフトを起こすことによって、電磁場を変調する。

【0134】

図１２は、第１の材料構造３５０と第２の材料構造３５５とを備える電磁場収束要素３４５を有する口腔治療ユニット３４０の実施例を示す。

【0135】

上述されたように、第１の材料構造は第１の受動的電磁場収束機能を有する。同様に、第２の材料構造は第２の受動的電磁場収束機能を有し、第１及び第２の収束機能は、受信された電磁場の第１及び第２の周波数成分などの異なる周波数に対してそれぞれ働くように調整される。

【0136】

例えば、１つ又は複数のトランスミッタコイルが、互いに非常に接近した２つの周波数成分によって、例えばＧＨｚ範囲内の高周波数電磁場を生成し、放射するために使用される。第１及び第２の材料構造内のこれら２つの周波数成分の組み合わせは、内部の非線形性によって、周波数混合とも称されるヘテロダインをもたらす。電磁場収束要素内の第１及び第２の材料構造は、混合して、変調された電磁場を形成する２つの周波数成分の各々について、制御可能な減衰率を有する一過性の場を生成することによって、又は、例えば後進波の生成を介して電磁波の伝播方向を修正することによって、電磁的出力場３０６を領域制限し、収束させ、それによって、深焦点距離制御を提供する。

【0137】

言い換えれば、口腔治療ユニットは２つの材料構造を備え、その各々が、受信された電磁場の２つの周波数成分のうちの１つを対象とするように設計された１つ又は複数のユニットセルで構成され、２つの材料構造は、互いに隣接するように積層され、低周波数の電磁場、例えば無線周波数範囲内の電磁場の領域制限及び収束を提供する。

【0138】

第１の材料構造によって電磁場収束要素内の電磁場の第１の周波数成分を領域制限し、第２の材料構造によって電磁場収束要素内の電磁場の第２の周波数成分を領域制限することによって、２つの周波数成分の間に周波数混合が生じ、それによって、個々の周波数成分よりも低い周波数を有する変調された電磁場を生成する。

【0139】

更に、異なる周波数において調整された材料構造の積層は、遅延ラインとして動作し、あるデューティサイクルを有する電磁的インパルスを送達するための矩形波などの、電磁場に対して働く新たな時間ドメイン波形を生成するために使用される。

【0140】

代替的に、電磁場の第１の周波数成分に対して動作するように適合された第１の材料構造と電磁場の第２の周波数成分に対して動作するように適合された第２の材料構造とを備える電磁場収束要素ではなく、第１及び第２の周波数成分の両方に対して動作するように適合された単一の材料構造を備える電磁場収束要素でも同様の結果が達成される。

【0141】

言い換えれば、材料構造は、第１の受動的電磁場収束機能と第２の受動的電磁場収束機能とを有し、第１の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第１の周波数成分に対して働き、第２の受動的電磁場収束機能は受信された電磁場の第２の周波数成分に対して働く。

【0142】

図１３は、電磁場の第１の周波数成分及び第２の周波数成分に対して動作することが可能な材料構造のユニットセル３６０の実施例を示す。ユニットセル３６０は、中央導電体３６５と、第１の導電体３７０と、第２の導電体３７５とを備える。図１３から分かるように、第１及び第２の導電体は、それら自体と中央導電体との間の間隔が異なり、これは、ユニットセルが２つの異なる内部共振周波数を有することを意味し、そのうちの１つは第１の導電体（第１の周波数成分に対して働く）のためのものであり、もう１つは第２の導電体（第２の周波数成分に対して働く）のためのものである。

【0143】

この実施例において、材料構造は第１の周波数成分及び第２の周波数成分の両方を第１の材料構造内に領域制限するので、２つの周波数成分の間に周波数混合が生じ、それによって、個々の成分よりも低い周波数を有する変調された電磁場を生成する。

【0144】

図１４は、上述された電磁場収束要素を備える口腔洗浄デバイスを使用するための方法４００を示す。

【0145】

方法は、ステップ４１０において、口腔洗浄デバイスの１つ又は複数の口腔治療ユニットをユーザの口の中に提供することによって開始される。

【0146】

ステップ４２０において、口腔治療ユニットの洗浄要素が、機械的洗浄運動を使用してユーザの口腔を洗浄するために使用され、初期電磁場が口腔治療ユニットの電磁場収束要素に送信され、それによって、洗浄プロセスにおける支援のために、収束及び変調された電磁場をユーザの口腔の歯茎又は歯の近傍に生成する。

【0147】

開示された実施形態に対する変形例が、特許請求された本発明を実践するにあたって、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、当業者によって理解及び実行され得る。特許請求の範囲において、「備える、含む」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数性を排除するものではない。

【0148】

特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。

【0149】

もしも「適合される」という語が特許請求の範囲又は説明において使用されているならば、「適合される」という語は「構成される」という語と等価であると意図されることが留意される。

【0150】

請求項における任意の参照記号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】