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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-07
(54)【発明の名称】ブラシ毛駆動の脈動
(51)【国際特許分類】
A61C 17/34 20060101AFI20220630BHJP
A46B 9/04 20060101ALI20220630BHJP
【ＦＩ】
A61C17/34 J
A46B9/04
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021566516
(86)(22)【出願日】2020-05-19
(85)【翻訳文提出日】2021-11-09
(86)【国際出願番号】 IB2020054737
(87)【国際公開番号】W WO2020234768
(87)【国際公開日】2020-11-26
(31)【優先権主張番号】62/850,303
(32)【優先日】2019-05-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508117514
【氏名又は名称】ブラウン ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100137523
【弁理士】
【氏名又は名称】出口 智也
(74)【代理人】
【識別番号】100141830
【弁理士】
【氏名又は名称】村田 卓久
(74)【代理人】
【識別番号】100152423
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 一真
(74)【代理人】
【識別番号】100196047
【弁理士】
【氏名又は名称】柳本 陽征
(72)【発明者】
【氏名】カレン、リン、クレア－ツィメット
(72)【発明者】
【氏名】ニクラス、アルトマン
(72)【発明者】
【氏名】トーマス、フリッチュ
(72)【発明者】
【氏名】ノルベルト、シェーファー
【テーマコード（参考）】
3B202
【Ｆターム（参考）】
3B202AA07
3B202BA01
3B202BC04
3B202BD03
3B202BD06
3B202DB04
3B202EE06
(57)【要約】
ブラシ毛駆動の脈動を有する電動歯ブラシは、ブラシ毛ホルダと、ブラシ毛ホルダに取り付けられたブラシ毛束と、を有するブラシヘッドを含む。ブラシ毛束及び対応するブラシ毛は、ブラシヘッドの取り付け面に対して垂直及び／又は非垂直の角度で配設される。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルを含む。電動歯ブラシハンドルは、リニアモータ及びブラシ毛ホルダに連結された歯車構造を介してブラシ毛ホルダを駆動するように構成されたリニアモータを含む。リニアモータは、回転周波数閾値（例えば、１００Ｈｚ、１２０Ｈｚなど）を超える回転周波数で、ブラシ毛ホルダを時計回り及び反時計回りに回転させる。リニアモータはまた、ブラシヘッドを、ブラシ毛の回転と同期して接触面に向かう方向及び接触面から離れる方向に振動させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電動歯ブラシであって、ブラシヘッドに対して非垂直の角度で前記ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドと、
前記ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられ、前記ブラシヘッドの取り付け面に垂直な回転軸を中心に回転可能な前記ブラシヘッドに取り付けられた前記複数本のブラシ毛を駆動するように構成されたモータ、具体的にはリニアモータを含む、ハンドルであって、前記複数本のブラシ毛は、少なくとも１つの回転周波数で、前記ブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転可能であり、前記少なくとも１つの回転周波数は、周波数閾値以上である、ハンドルと、を備え、
前記ブラシヘッドは、前記複数本のブラシ毛の前記回転と同期して接触面に向かって、及び前記接触面から離れる方向に動く、電動歯ブラシ。
【請求項2】
電動歯ブラシであって、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドと、
前記ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられたハンドルであって、
モータに連結された歯車構造を駆動するように構成された、モータ、具体的にはリニアモータを含み、前記歯車構造は、前記モータの動きを、前記ブラシヘッドに取り付けられた前記複数本のブラシ毛の回転に変換して、前記複数本のブラシ毛を、所定の回転周波数で前記ブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させるように構成されており、前記ブラシヘッドは、接触面に向かって、及び前記接触面から離れる方向に動き、前記ブラシヘッドの動きは前記複数本の前記ブラシ毛の特性によって生じる、ハンドルと、を備える、電動歯ブラシ。
【請求項3】
前記複数本の前記ブラシ毛の前記特性は、ブラシ毛密度、前記ブラシヘッドに前記複数本のブラシ毛が取り付けられる角度、並びに屈曲力及び座屈力をもたらす、前記複数本のブラシ毛の剛性のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の電動歯ブラシ。
【請求項4】
前記モータは、前記複数本のブラシ毛を、第１の時間間隔中に時計回りに回転させ、第２の時間間隔中に反時計回りに回転させるように構成されており、前記所定の回転周波数に対応する期間は、前記第１の時間間隔と前記第２の時間間隔との組み合わせを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項5】
前記複数本のブラシ毛は、前記ブラシヘッドに対して非垂直の角度で前記ブラシヘッドに取り付けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項6】
前記ブラシヘッドは、ブラシ毛接触力の標準偏差に対応する量を前記接触面に向かって、及び前記接触面から離れる方向に動く、請求項１～５のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項7】
前記ブラシヘッドは、前記所定の回転周波数に対応する１つ以上の振動周波数で振動することによって前記複数本のブラシ毛の前記回転と同期して、前記接触面に向かって、及び前記接触面から離れる方向に動く、請求項１～６のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項8】
前記ブラシヘッドの振動振幅は、前記接触面に印加される荷重が閾値量を上回って増加するにつれて増加し、具体的には、前記閾値は０．８Ｎ～１．０Ｎである、請求項７に記載の電動歯ブラシ。
【請求項9】
前記ブラシヘッドと、ブラシネックと、を含むリフィルを更に備え、前記リフィルは前記電動歯ブラシハンドルに取り外し可能に取り付けられ、前記リフィルが前記電動歯ブラシハンドルに取り付けられるとき、前記リフィルの内側表面と前記電動歯ブラシハンドルの外側表面との間の距離は、０．１６ｍｍ未満である、請求項１～８のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項10】
前記モータは、前記複数本のブラシ毛を、時計回り及び反時計回りに所定の回転角度回転させるように構成されており、前記所定の回転周波数は１００Ｈｚより高い、請求項１～９及び１１のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項11】
前記ハンドルは、光源と、圧力センサと、を更に含み、前記光源は、前記圧力センサによって検出された圧力の変化に応答して色を変えるように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項12】
前記ブラシ毛特性は、前記振動量が、第１の印加力閾値を下回る振動量から前記第１の印加力閾値を上回る振動量へとほぼ３倍になるように設定され、具体的には、前記印加力の標準偏差として表される前記振動量は、前記第１の閾値を０．１Ｎ～０．１５Ｎ下回り、前記第１の閾値を上回る前記振動量は０．３５Ｎ～０．４５Ｎであり、前記第１の閾値は０．８Ｎ以上である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電動歯ブラシ。
【請求項13】
電動歯ブラシのブラシ毛駆動の脈動を提供する方法であって、電動歯ブラシハンドルに含まれるモータによって、歯車構造に、ブラシヘッドに含まれる複数本のブラシ毛を、周波数閾値以上の回転周波数で前記ブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させることであって、前記複数本のブラシ毛は、前記ブラシヘッドに対して非垂直の角度で前記ブラシヘッドに取り付けられている、ことと、
前記複数本のブラシ毛が回転するときに、前記モータ及び前記歯車構造によって、前記複数本のブラシ毛の前記回転と同期して前記ブラシヘッドを接触面に向かって、及び前記接触面から離れる方向に動かすことと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して電動歯ブラシシステムに関し、より具体的には、ブラシ毛の回転と同期したブラシヘッドの振動に関する。
【背景技術】
【0002】
典型的には、電動歯ブラシは、歯ブラシヘッドと、歯ブラシネックと、歯ブラシハンドルと、を有する。ブラシヘッドは、単数又は複数のブラシ毛束を含む平坦な表面を有する可動ブラシ毛ホルダを含む。歯ブラシハンドル内のモータは、ブラシ毛ホルダの動きを制御し、円形運動パターンなどで、ブラシ毛を上下左右に動かす。
【0003】
しかしながら、ブラシ毛が動くと、歯ブラシヘッド、ネック、又はハンドルも、例えば、ブラシヘッド又はネックの硬質プラスチックを介して振動してよい。硬質プラスチックを介したこれらの追加の振動は、ユーザにとって煩わしく、不快であり得る。場合によっては、ブラシヘッド又はネックの振動は、ブラシ毛の動きによる振動よりも大きい。ユーザは、振動時にブラシネック又はブラシヘッドと偶発的に接触したときの不快感を報告している。
【0004】
更に、ユーザが電動歯ブラシに追加の力を印加するときに、ブラシ毛の動きが元の運動パターンから下に傾くことが知られている。場合によっては、荷重下においてブラシ毛が潰れて、ブラシ毛の動きが著しく低減される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
ブラシヘッドの振動をブラシ毛の回転と同期させ、ブラシヘッド、ネック、又はハンドルの硬質プラスチックでの望ましくない振動を除去するために、電動歯ブラシは、ブラシヘッド上の可動ブラシ毛ホルダに取り付けられた、いくつかのブラシ毛束を含む。各ブラシ毛束は、数本のブラシ毛を含み、ブラシ毛束及び対応するブラシ毛は、ブラシヘッドの取り付け面に対して垂直又は非垂直の角度で配設されてよい（本明細書では「真っ直ぐな毛束」及び「真っ直ぐなブラシ毛」又は「角度付けされた毛束」及び「角度付けされたブラシ毛」とも呼ばれる）。毛束は、任意の好適な角度で配設されてよく、一部の毛束は、他の毛束とは異なる角度で配設されてよい。加えて、毛束は、取り付け面に垂直な線に対して上下に傾いていてよい、取り付け面に垂直な線に対して左右に角度付けされてよい、又は取り付け面に垂直な線に対して上下及び左右の組み合わせで角度付けされてよい。
【0006】
加えて、電動歯ブラシは、リニアモータなどモータと、モータが動く際に毛束を回転させる、モータに連結された歯車構造と、を含む。毛束は、所定の回転角度（例えば、２８°、３３°、４５°など）で、かつ閾値周波数（例えば、１００Ｈｚ、１１５Ｈｚ、１３０Ｈｚ、１４５Ｈｚなど）を超える特定の回転周波数で前後に回転される。いくつかの実施態様では、１回の回転サイクル、つまり期間は、第１の時間間隔中の、所定の回転角度の前半（例えば、１４°、１６°、２２°）から所定の回転角度の後半（例えば、－１４°、－１６°、－２２°など）までの時計回りの回転を含んでよく、第２の時間間隔中の、所定の回転角度の前半（例えば、１４°、１６°、２２°など）に戻る反時計回りの回転を含んでよい。換言すれば、回転周波数に対応する期間は、第１の時間間隔と第２の時間間隔との組み合わせを含む。また、いくつかの実施態様では、毛束は、閾値周波数範囲（例えば、１００Ｈｚ～２００Ｈｚ、１００Ｈｚ～１５０Ｈｚなど）内である、特定の回転周波数で回転されてよい。
【0007】
角度付けられた毛束がリニアモータの動きに従って回転するとき、及びブラシ毛がユーザの歯の表面など接触面と接触するとき、動きによってブラシ毛が屈曲／座屈し、ブラシヘッドを接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に周期的に動かし、微小振動（本明細書では「ブラシ毛駆動の脈動」とも呼ばれる）をもたらす。微小振動振幅は、閾値力（例えば、０．８Ｎ）以上である力が接触面に印加されるときに増加する。更に、微小振動周波数は、毛束の回転の周波数に同期する。これにより、より円滑なブラッシング体験がユーザにもたらされ、歯磨き期間中の電動歯ブラシのノイズレベルを低減する。加えて、微小振動振幅は、ハンドル内で生成されるのではなく、ブラシ毛において、及びブラシ毛を介して生成され、硬質プラスチックであるブラシヘッドの背面及びブラシネックを介して伝達される。このようにして、ユーザが硬質プラスチックとの偶発的接触を経験するときには、潜在的に不快な振動が硬質プラスチックを通して低減される。
【0008】
更に、接触面に追加荷重が印加されるときには、ブラシ毛の動きは安定したままであり、ブラシ毛は、所定の回転角度での回転を続ける。また更に、電動歯ブラシを試験したユーザは、微小振動を伴う歯磨き時に向上した経験を報告した。
【0009】
一実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルを含む。電動歯ブラシハンドルは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を駆動して、ブラシヘッドの取り付け面に垂直な回転軸を中心として、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させるように構成されたモータを含む。ブラシヘッドは、複数本のブラシ毛の回転と同期して接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。
【0010】
別の実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルを含む。電動歯ブラシハンドルは、モータに連結された歯車構造を駆動するように構成されたモータを含み、歯車構造は、モータの動きを、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛の回転に変換して、所定の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させ、ブラシ毛駆動の脈動を介してブラシヘッドを接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動かすように構成されている。
【0011】
更に別の実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルを含む。電動歯ブラシハンドルは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を駆動して、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させ、ブラシヘッドを振動させるように構成されたモータを含む。ブラシヘッドの振動量は、接触面に印加される荷重が閾値量を上回って増加するときに増加する。
【0012】
別の実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルを含む。電動歯ブラシハンドルは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を駆動して、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させ、ブラシヘッドを振動させるように構成されたモータを含む。ブラシヘッドは、回転周波数に対応する１つ以上の振動周波数で振動する。
【0013】
更に別の実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り付けられたブラシネックと、ブラシネックに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルと、を含む。電動歯ブラシハンドルは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を駆動して、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させ、複数本のブラシ毛、ブラシヘッド、及びブラシネックを振動させるように構成されたモータを含む。複数本のブラシ毛における振動量は、ブラシヘッドにおける振動量及びブラシネックにおける振動量を超える。
【0014】
別の実施形態では、電動歯ブラシは、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を含むブラシヘッドを含む。電動歯ブラシはまた、ブラシヘッドに取り付けられたブラシネックと、ブラシネックに取り外し可能に取り付けられた電動歯ブラシハンドルと、を含む。電動歯ブラシハンドルは、ブラシヘッドに取り付けられた複数本のブラシ毛を駆動して、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに所定の回転角度で回転させ、ブラシヘッドを振動させるように構成されたモータを含む。複数本のブラシ毛の回転量は、接触面に印加される荷重が増加するときに実質的に同じままである。
【0015】
更に別の実施形態では、電動歯ブラシのブラシ毛駆動の脈動を提供する方法は、電動歯ブラシハンドルに含まれるモータによって歯車構造に、ブラシヘッドに含まれる複数本のブラシ毛を、周波数閾値以上の回転周波数でブラシヘッドに対して時計回り及び反時計回りに回転させることを含み、複数本のブラシ毛は、ブラシヘッドに対して非垂直の角度でブラシヘッドに取り付けられる。複数本のブラシ毛が回転するとき、本方法は、モータ又は歯車構造によってブラシヘッドを、複数本のブラシ毛の回転と同期して接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動かすことを含む。
【図面の簡単な説明】
【0016】
以下に記載される図は、本明細書に開示されるシステム及び方法の様々な態様を表す。各図は開示されるシステム及び方法の特定の態様の実施形態を示すものであること、並びに、図面の各々はその可能な実施形態と調和することを意図したものであることを理解されたい。更に、可能な限り、以下の説明は、以下の図に含められた参照符号を参照しており、それらの図において、複数の図に記された特徴は、一貫した参照符号を用いて指定されている。
【図1】角度付けられたブラシ毛を有する、例示的な電動歯ブラシを示す。
【図3A】電動歯ブラシハンドルの内部の例示的な断面図を示す。
【図3B】電動歯ブラシのリフィルの内部の例示的な断面図を示す。
【図5A】接触面にゼロの力が印加されたときのブラシヘッドの例示的な動きを示すグラフを示す。
【図5B】接触面に様々な量の力が印加されたときのブラシヘッドの例示的な動きを示す別のグラフを示す。
【図6】接触面に様々な量の力が印加されたときのブラシヘッドの振動量を示す更に別のグラフを示す。
【図7A】ブラシヘッドの振動の周波数成分のフーリエ変換分析を示すグラフを示す。
【図7B】代替電動歯ブラシシステムにおけるブラシヘッドの振動の周波数成分のフーリエ変換分析を示すグラフである。
【図8A】ブラシヘッドの例示的な動き及び第１のリフィル設計を有する第１のリフィルのためのブラシ毛の回転を示すグラフを示す。
【図8B】ブラシヘッドの例示的な動き及び第２のリフィル設計を有する第２のリフィルのためのブラシ毛の回転を示すグラフを示す。
【図8C】ブラシヘッドの例示的な動き及び第３のリフィル設計を有する第３のリフィルのためのブラシ毛の回転を示すグラフを示す。
【図9A】接触面に様々な量の力が印加されるときの、経時的なブラシ毛の例示的な回転角度を示すグラフを示す。
【図9B】接触面に様々な量の力が印加されるときの、経時的なブラシ毛の回転の例示的な角度を示すグラフを示す、代替電動歯ブラシシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下の文言は、多数の異なる実施形態の詳細な説明を記載するものであるが、本明細書の法的範囲は、本特許及び等価物の最後に記載された特許請求の範囲の語句によって定義されることを理解されたい。この詳細な説明は例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、可能な全ての実施形態を説明することは非現実的であるので、可能な全ての実施形態を説明するものではない。現在の技術、又は本特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、多数の代替の実施形態を実施することができるが、このような実施形態はやはり、特許請求の範囲の範囲内に含まれることになる。
【0018】
また、「本特許において使用されるとき、『＿』という用語は・・・を意味するようにここで定義される」という文又は類似の文を使用して本明細書において用語が明示的に定義されない限り、その単純又は通常の意味を超えて、明示的又は暗示的のいずれかで、その用語の意味を制限する意図はまったくないことを理解されたく、更に、かかる用語は、（特許請求の範囲の言語を除き）本特許のいずれかの項においてなされるいずれかの記述に基づいて範囲を制限されると解釈されるべきではない。本特許の最後にある請求項に記載されているいずれかの用語が、ある単一の意味と一致した形で本特許内で言及されている限りにおいては、読み手を混乱させないように、単に分かりやすくする目的だけのためにそうしているのであって、暗示又はその他の方法によって、請求項の当該用語をその１つの意味に限定することは意図していない。最後に、特許請求の範囲の要素が、いかなる構造の詳述も伴わずに、「意味する」という語及び機能を記述することによって定義されるものでない限り、いかなる特許請求される要素の範囲も、米国特許法第１１２条第６段落の適用に基づいて解釈されることは意図しない。
【0019】
図１は、角度付けられたブラシ毛を有する、例示的な電動歯ブラシ１００を示す。電動歯ブラシ１００は、電動歯ブラシハンドル３５と、電動歯ブラシハンドル３５に取り外し可能に取り付けられ、ブラシネック９５に取り付けられたブラシヘッド９０を含むブラシリフィル９２と、を含んでよい。電動歯ブラシ１００は、モータ３７と、モータ３７との電気通信をなすエネルギー源３９と、を含んでよい。モータ３７は、ブラシ毛ホルダを動かすために、ブラシヘッド９０に配設された可動ブラシ毛ホルダに動作可能に連結される。より具体的には、ブラシ毛ホルダは、ブラシヘッド９０に含まれるディスクであってもよく、毛束のそれぞれはディスクに取り付けられている。ディスクが回転すると、毛束のそれぞれが回転する。いくつかの実施形態では、モータ３７はリニアモータであり、図３を参照して以下により詳細に記載する歯車構造を介して可動ブラシ毛ホルダに動作可能に連結される。ブラシ毛ホルダは、回転、振動（oscillate）、並進、及び振動（vibrate）を行うこと、又はこれらの組み合わせである動きを経験し得る。モータ３７は、所定の回転角度（例えば、２８°、３３°、４５°など）で、かつ閾値周波数（例えば、１００Ｈｚ、１１５Ｈｚ、１３０Ｈｚ、１４５Ｈｚなど）を超える特定の回転周波数で、ブラシ毛ホルダを前後に回転／振動させてよい。例えば、モータ３７は、１秒あたり１００サイクルを超えて、第１の時間間隔中に所定の回転角度でブラシ毛ホルダを時計回りに回転させ、次いで、第２の時間間隔中に所定の回転角度でブラシ毛ホルダを反時計回りに回転させてよい。いくつかの実施態様では、ブラシ毛ホルダは、閾値周波数範囲（例えば、１００Ｈｚ～２００Ｈｚ、１００Ｈｚ～１５０Ｈｚなど）内である、特定の回転周波数で回転されてよい。
【0020】
ブラシ毛束１０は、ブラシ毛ホルダに取り付けられ、数本のブラシ毛を含む。図１に示すように、ブラシ毛束１０及びブラシ毛のうちの少なくともいくつかは、ブラシヘッド９０の取り付け面に対して角度付けされており、その結果、ブラシ毛束１０及びブラシ毛は、ブラシヘッド９０の取り付け面に対して非垂直の角度で配設される。これについては、図２を参照して以下により詳細に記載する。ブラシヘッド９０は、ブラシ毛ホルダのブラシ毛（又は他の構成要素）が劣化したときに、取り外され、交換され得るように、取り外し可能なヘッドとして提供され得る。モータをブラシ毛ホルダに動作可能に連結する（又は別様にブラシ毛ホルダ又はヘッドを動かす）ための駆動システムの例を含む、本発明と共に使用され得る電動歯ブラシの例、ブラシ毛ホルダで使用するための洗浄要素の種類、取り外し可能なヘッドで使用するのに好適な構造、ブラシ毛ホルダの動き、他の構造的構成要素及び特徴、並びに電動歯ブラシの動作又は機能的特徴又は特性は、米国特許出願公開第２００２／０１２９４５４号、同第２００５／０００００４４号、同第２００３／０１０１５２６号、米国特許第５，５７７，２８５号、同第５，３１１，６３３号、同第５，２８９，６０４号、同第５，９７４，６１５号、同第５，９３０，８５８号、同第５，９４３，７２３号、米国特許出願公開第２００３／０１５４５６７号、同第２００３／０１６３８８１号、同第２００５／０２３５４３９号、米国特許第６，６４８，６４１号、米国特許出願公開第２００５／００５０６５８号、同第２００５／００５０６５９号、同第２００５／００５３８９５号、同第２００５／００６６４５９号、同第２００４／０１５４１１２号、米国特許第６，０５８，５４１号、及び米国特許出願第２００５／００８０５０号に開示されている。
【0021】
ブラシ毛束１０及びブラシ毛は、ブラシヘッド９０の取り付け面に対して非垂直の角度で配設されているものとして図１に示されているが、これは単に例示を容易にするための一例に過ぎない。他の実施態様では、ブラシ毛束１０及びブラシ毛は、ブラシヘッド９０の取り付け面に対して垂直の角度で配設される。
【0022】
いくつかの実施形態では、電動歯ブラシ１００は、電動歯ブラシのヘッド９０、ネック９５、又はハンドル３５内に含まれ得る１つ又は複数のセンサを含んでよい。センサとしては、カメラなど光センサ若しくは撮像センサ、ホールセンサなど電磁界センサ、静電容量センサ、抵抗センサ、誘導性センサ、湿度センサ、多軸加速度計など運動センサ若しくは加速度センサ若しくは傾斜センサ、圧力センサ、ガスセンサ、振動センサ、温度センサなどが挙げられてよい。電動歯ブラシ１００はまた、圧力センサで検出された力又は圧力に基づいて色を変えるように構成されている、ハンドル３５又はブラシネック９５の外部の周囲に配設された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでよい。例えば、電動歯ブラシ１００が起動され、ユーザが歯磨きを開始すると、ＬＥＤは白色光を発してよい。ユーザが第１の閾値力（例えば、０．８Ｎ）を超える力を歯の表面に印加すると、ＬＥＤは色を変え、ユーザが適切な量の力で歯を磨いていることを示す緑色光を発してよい。次いで、ユーザが第２の閾値力（例えば、２．５Ｎ）を上回る力を印加することによって過剰な力を印加し始めると、ＬＥＤは再び色を変え、ユーザが最適な力の範囲（例えば、０．８Ｎ～２．５Ｎ）外の力を印加していることを示す赤色光又は別の有色光を発してよい。電動歯ブラシ１００に含まれるコントローラは、圧力センサから圧力データ又は力データを受信してよい。コントローラは、圧力データ又は力データを第１の閾値力及び第２の閾値力と比較してよく、比較に基づいてＬＥＤに制御信号を提供して、特定の色を発してよい。
【0023】
いくつかの実施形態では、リフィル９２は使い捨てであり、いくつかのリフィル９２は、電動歯ブラシハンドル３５に取り付けられ、電動歯ブラシハンドル３５から取り外されてよい。例えば、４人家族が同一の電動歯ブラシハンドル３５を共有してよく、各人は、使用中に電動歯ブラシハンドル３５に自身のリフィル９２を取り付ける。加えて、リフィル９２は、限られた寿命を有してよく、ユーザは、特定の使用回数後に、古いリフィルを新しいリフィルに交換してよい。
【0024】
図２は、図１のブラシヘッド９０の拡大図を示す。上記のように、ブラシヘッド９０は取り付け面２０２を含み、取り付け面２０２には可動ブラシ毛ホルダ２０６が配設されている。数本のブラシ毛をそれぞれ含むブラシ毛束１０、２０４には、ブラシ毛ホルダ２０６が取り付けられている。図２に示すように、毛束１０、２０４は、取り付け面２０２に対して様々な非垂直の角度で配設されてよい。加えて、毛束１０、２０４は、取り付け面２０２に垂直な線に対して上下に傾いていてよい、又は取り付け面２０２に垂直な線に対して左右に角度付けされてよい、又は取り付け面２０２に垂直な線に対して上下及び左右の組み合わせで角度付けされてよい。
【0025】
所定の回転角度、所定の回転周波数でブラシ毛ホルダ２０６を回転させるために、モータ３７は、ブラシ毛ホルダ２０６に連結された歯車構造に連結されている。モータ３７は、歯車構造を駆動するリニアモータであってよい。リニアモータ３７が上下に動くとき、歯車構造は、リニアモータ３７の動きをブラシ毛の回転に変換する。より具体的には、リニアモータ３７は、リニアモータ３７に連結された駆動シャフトを介して直線振動運動を提供してよく、直線振動はブラシヘッド９０に伝達され、それぞれの歯車ユニットによって、駆動シャフトが沿って振動する長手方向軸に対して本質的に垂直であり得る回転軸の周りでの、又はブラシヘッド９０の取り付け面に垂直な回転軸を中心とした、ブラシ毛ホルダ２０６の振動回転に変換されてよい。モータ３７は、直線振動運動を介して歯車構造に、閾値周波数（例えば、１００Ｈｚ）を超える特定の回転周波数（例えば、１４５Ｈｚ）でブラシ毛を所定の回転角度（例えば、２８°）で時計回り及び反時計回りに回転させる。ブラシ毛が回転するとき、モータ３７はまた、直線振動運動を介してブラシヘッド９０を振動させ、ブラシ毛の回転と同期してユーザの歯など接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。
【0026】
モータ３７及び歯車構造の少なくとも一部分を含む電動歯ブラシハンドル３５の内部を図３Ａに示す。いくつかの実施形態では、駆動シャフトは、歯車構造に含まれてよい。上記のように、電動歯ブラシ１００は、電動歯ブラシハンドル３５と、取り外し可能なリフィル９２と、を含む。モータハウジング３０２は、ハンドル３５内に配設されている。
【0027】
リニアモータ３７は、モータハウジング３０２と、両方向矢印Ａで示すように、長手方向（長手方向軸Ｌに平行）に沿った直線振動用に取り付けられた電機子３０４と、固定子３０６と、両方向矢印Ｂで示すように、長手方向に沿った直線振動用に取り付けられた二次質量ユニット３０８と、を有してよい。デカルト座標システムが示されており、このシステムでは、ｘ軸は長手方向軸Ｌと一致し、ｙ軸は、ｘ軸に対して横方向に垂直である。ｚ軸は、接触面に向かう方向及び接触面から離れる方向である。
【0028】
固定子３０６は、モータハウジング３０２と固定的に接続され得るコイルコア３１２と、コイルコア３１２の周りに巻かれた固定子コイル３１４と、を備える。図３ＡではＥ字形（すなわち、３つの歯状）の地鉄を示すが、これは、他の地鉄設計、例えばＵ字形（すなわち、２つの歯状）の地鉄が用いられ得ることを除外するものではない。コイルコア３１２の歯は、電機子３０４の中央部３１８に取り付けられた永久磁石配列３１６に面する端面を有する。リニアモータ３７は、動作中に固定子コイル３１４に電流を供給するために少なくとも２つの電気接点を備えてよい。コイルコア３１２は、強磁性金属シート（「軟鉄」、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系金属）など単離されたシートの積層体で作製されてよい。
【0029】
電機子３０４はまた、強磁性金属シート（例えば、Ｆｅ－Ｎｉ系金属）など単離シートの積層体で（少なくとも部分的に）作製されてよい。電機子３０４は、少なくとも１つの電機子取り付けばねアセンブリ３２０、３２２によってハウジング３０２に取り付けられてよく、二次質量ユニット３０８は、少なくとも１つの二次質量体取り付けばねアセンブリ３２４、３２６によってモータハウジング３０２に取り付けられてよい。図示の例示的な実施形態では、電機子３０４は、２つの電機子取り付けばねアセンブリ３２０及び３２２によってハウジング３０２に取り付けられ、二次質量体３２８は、２つの二次質量体取り付けばねアセンブリ３２４及び３２６によってハウジングに取り付けられる。一実施形態では、電機子取り付けばねアセンブリ３２０及び３２２又は二次質量体取り付けばねアセンブリ３２４及び３２６は、それぞれが長手方向軸Ｌに垂直な平面に静止状態で延在し得る板ばねとして具現化されてよく、これらの板ばねは、ばねの外側に配置された第１締結部と、バネのより中心の領域に配置された第２締結部と、を有するスパイラル状の形状を有してよい。
【0030】
取り付けばねアセンブリ３２０、３２２、３２４、３２６のそれぞれは、モータハウジング３０２において、又はそれに対して固定的に接続された一端（すなわち、第１の締結部を有する）、及び電機子３０４又は二次質量ユニット３０８とそれぞれ固定的に接続されたもう一端（すなわち、第２の締結部）にあってよい。上記のばねアセンブリ３２０、３２２、３２４、又は３２６のそれぞれは、単一の板ばねで、又はｘ方向に積層された（具体的には同一形状の）板ばねの積層体で作製されてよい。板バネのそれぞれは、目標ばね定数を達成するために、ｘ方向に特定の厚さを有してよい。板バネの厚さ及び数は、共振周波数及び反共振（つまり、相殺）周波数などリニアモータ３７の構成要素の特性を調整するように設定されてよい（反共振、つまり相殺周波数は、電機子及び二次質量体が本質的に対向する位相で動くだけではなく、モータハウジングに伝達される振動が最小となるように本質的に同一の振幅で動く周波数である）。高いばね定数は、２枚の薄い板ばねの積層体ではなく、１枚の厚い板ばねによって達成され得るが、より厚い板ばねは、２枚の薄い板バネの積層体とは異なるたわみ曲線を有し、後者がより良好な耐疲労性を有し、したがってモータ設計全体の長寿命挙動を改善し得ることが見出されている。２つの振動システムとして、すなわち、それぞれの電機子取り付けばねアセンブリ３２０及び３２２と共に電機子３０４を備える第１のシステム、並びに二次質量ユニット３０８及びそれぞれの二次質量体取り付けばねアセンブリ３２４及び３２６を備える第２のシステムは、しっかり連結され、２つのシステムの共振周波数は強く依存している。一実施形態では、電機子３０４は、ｘ方向に延在し、長手方向軸線Ｌに対して中心に配設される係止突起部３４２及び３４４を有してよい。本開示によるリニアモータの例示的な実施形態について図３Ａに示すように、下部係止突起部３４２は、下部電機子取り付けばねアセンブリ３２２と固定的に接続されてよい。更に、上部係止突起部３４４は、上部電機子取り付けばねアセンブリ３２０と固定的に接続されてよい。加えて、上部係止突起部３４４は、駆動シャフト３４６との接続を確立してよく、これにより、二重矢印Ａで示す電機子３０４の直線振動は、運動中に駆動シャフト３４６へ、及び駆動シャフト３４６からブラシ毛ホルダ２０６に伝達される。駆動シャフト３４６は、長手方向軸線Ｌに対して中心に配設されてよい。
【0031】
更に、二次質量体３２８は、ｘ方向（すなわち、長手延在方向）に延在し、長手延在方向軸Ｌに沿って中心に配設される係止突起部３４８及び３５０を有してよい。上部係止突起部３５０は、二次質量体取り付けばねアセンブリ３２６と固定的に接続されてよい。更に、下部係止突起部３４８は、下部二次質量体取り付けばねアセンブリ３２４と固定的に接続されてよい。
【0032】
電機子３０４（それぞれの電機子取り付けアセンブリ３２０及び３２２と合わせて）及び二次質量ユニット３０８のアセンブリ全体は、本質的に、２質量系発振器を形成する（ここでは電機子３０４が、駆動シャフト３４６を介して、動作中に駆動されることになる、より遠くの、少なくとも部分的にばね様である取り付け部と接続され得ることを無視し、また、ハウジングの振動は、ハウジング質量も無視できるように、互いに完全に相殺され得ると仮定する）。以下でより詳細に説明するように、二次質量ユニット３０８は、動作中に電機子振動に対して対向振動に励起されるように用いられる。したがって、一方では、モータハウジング３０２（したがって、リニアモータ３７が取り付けられる電動歯ブラシ１００のハンドル３５）に伝達される振動は、二次質量ユニット３０８を有さない設計よりも低減され、他方では、ハウジングに伝達される振動は、電機子３０４の振動に対する二次質量ユニット３０８の逆位相振動により、少なくとも部分的に互いに相殺し合う。これを達成するために、電機子３０４の振動の変化（例えば、リニアモータ３７で印加される荷重による）は、対向振動が、電気装置のハンドル部を保持するユーザが感じる振動を低減できるように、二次質量ユニット３０８に迅速に伝達される。
【0033】
電機子３０４は、いくつかの部分、すなわち、２つの端部３５２及び３５４と、１つの中央部３１８と、中央部３１８の一端をそれぞれの端部３５２又は３５４とそれぞれ接続する２つの中間部分３５６及び３５８と、を備えてよい。すなわち、下部中間部３５６は、中央部３１８の下端を下端部３５２と接続させ、上部中間部３５８は、中央部３１８の上端を上端部３５４と接続させる。下端部３５２及び上端部３５４は、モータハウジング３０２まで一定の距離を有する長手方向軸Ｌの周りに中心として配設されてよく、中央部３１８は、モータハウジング３０２に対してごくわずかな距離で配置される。すなわち、中央部３１８は、長手方向軸Ｌに平行であり、モータハウジング３０２により近い長手方向軸に沿って延在する。したがって、中央部３１８は、中央部３１８とモータハウジング３０２の反対側との間でより多くの構造容積が利用可能となるように、モータハウジング３０２の片側に向かって後退する。固定子が電機子の周りに配置される電動歯ブラシで知られている他のリニアモータ設計とは対照的に、電機子３０４のこの特定の設計は、上記のように、モータハウジングの反対側で電機子３０４の中央部３１８の反対側に固定子３０６を配置することを可能にする。永久磁石アセンブリ３１６は、コイルコア３１２の歯の端面に面する電機子３０４の中央部３１８の側に配設される。永久磁石は、（焼結）ＦｅＮｄＢ（ネオジム－鉄－ボロン）材料で作製されてよい。
【0034】
具体的には、コイルコア３１２の端面と永久磁石配列３１６との間の空隙は、長手方向軸Ｌに近接して、これに対してほぼ中心に延在してよく、この設計は、動作中により低い傾斜力をもたらし得、取り付けばねアセンブリを電機子用ベアリングとしても使用することを支援する。これは、一方では、より単純なモータ設計をもたらし、したがって、比較的低コストのリニアモータを実現し、他方では、所与の構造容積においてより高い力がリニアモータによって提供されることを可能にする設計オプションをもたらす。
【0035】
図３Ｂは、リフィル９２に含まれてブラシ毛ホルダ２０６の動きを駆動する、例示的な歯車構造を示す。図３Ａに示し、電動歯ブラシハンドル３５に含まれる駆動シャフト３４６は、リフィル部９２に連結され、直線的に振動する。駆動シャフト３４６は、接続部３５１で終結する電動歯ブラシハンドル３５内の概ね管状の前側ハウジング３４９の中空内に延在し、接続部３５１は、取り付け部においてそれぞれのコネクタ構造と特定の機械的接続を確立するのに好適なコネクタ構造を備えてよい。駆動シャフト３４６は、その自由端（電機子３０４に連結されている端部の反対側）に、取り付け要素３６６のそれぞれの磁気連結要素との磁気接続を確立するための磁気連結要素３５５を収容し得るホルダ部３５３を有し、その結果、駆動シャフト３４６は、駆動運動のために、電機子３０４によってもたらされた直線運動をリフィル９２に取り付けられたブラシ毛ホルダ３７０に伝達することができる。直線運動は、リフィル９２内のそれぞれの歯車ユニットによって、駆動シャフトが沿って振動する長手方向軸に対して本質的に垂直であり得る回転軸の周りでの、又はブラシヘッド９０の取り付け面に垂直な回転軸を中心とした、ブラシ毛ホルダ２０６の振動回転に変換されてよい。
【0036】
図３Ｂを参照すると、リフィル９２は、リニアモータ３７に連結された駆動シャフト３４６に連結された歯車構造を含み、歯車構造は、近位端３６４Ａ及び遠位端３６４Ｂを有する駆動部材３６４を含む。近位端３６４Ａは、第１の取り付け要素３６６を備えてよく、遠位端３６４Ｂは接続部３６８を備えてよい。接続部３６８は、ブラシ毛ホルダ（例えば３７０）に連結されてよい。ブラシ毛ホルダ３７０は、駆動時にブラシ毛ホルダ３７０が振動回転方式で動き得るように、取り付けハウジング３７２に回転可能に連結されてよい。図３Ｂに示すように、接続されると、電動歯ブラシハンドル３５の外側表面とリフィル９２の内側表面とが密接に接触して、接触ゾーン３８０が生じる。隙間を回避するために、圧入が使用されてよく、締まり嵌めでは、両部分間の直径が０．０４ｍｍ～０．１６ｍｍであってよい。電動歯ブラシハンドル３５の接続部３５１とリフィル９２の取り付け要素との間でのこの緊密な嵌合、つまり隙間の欠如は、リフィル９２の左右の動きを阻止する横剛性を生み出す。このようにして、ブラシ毛がユーザの歯の表面など接触面と接触して動く際に生じるブラシ毛の屈曲力及び座屈力は、左右ではなく、接触面に向かって、及び接触面から離れる方向でのブラシ毛ホルダ３７０内の動きを誘発する。
【0037】
第１の取り付け要素３６６は、永久磁石又は磁化可能な要素、例えば、磁化可能な鉄若しくは鋼のブロックなどを含んでよい。典型的には、オーステナイト鋼は磁化可能ではないが、マルテンサイト鋼又はフェライト鋼は、典型的には磁化可能である。第１の取り付け要素３６６は、駆動部材３６４の近位端３６４Ａの凹部内に配設されてよい。
【0038】
図示のように、駆動部材３６４は、矢印３７４で示すように、長手方向軸Ｌ２に対して概ね平行に往復運動してよい。接続部３６８が旋回軸３７６に対して偏心しているため、駆動部材３６４の往復運動は、回転軸を中心としてブラシ毛ホルダ３７０を回転させる。
【0039】
駆動部材３６４は比較的細くてよく、リフィル９２内でのコンパクトな適合を可能にする。加えて、駆動部材３６４は、機械的に安定していてよく、約１０Ｎの力を伝達することが可能であってよい。したがって、駆動部材３６４は、少なくとも２００Ｈｚ、約２２５Ｈｚより高い、約２５０Ｈｚより高い、約２７５Ｈｚより高い、又は所与の値を含む若しくは所与の値内の任意の数若しくは任意の範囲の固有周波数を有してよい。
【0040】
駆動部材３６４は任意の好適な材料を含んでよい。いくつかの例としては、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、駆動部材３６４に追加の補強が加えられてよい。例えば、補強繊維、例えばＫｅｖｌａｒ（商標）繊維を駆動部材３６４の材料に加えてよい。任意の他の好適な補強繊維が加えられてよい。加えて、駆動部材３６４は、座屈の可能性を低減するように構成されている形状を備えてよい。例えば、駆動部材３６４は、十字形、Ｙ形、又は任意の他の好適な形状である断面を備えてよい。
【0041】
前述したように、いくつかの実施形態では、電動歯ブラシ１００は、約１２０Ｈｚより高い動作周波数を有してよい。このような周波数では、いくつかの実施形態において、リフィル９２が動作周波数の共振周波数よりも大きい共振周波数を有することが重要である。リフィル９２の共振周波数が所望の周波数にあまりに近い場合、動作中に、リフィル９２内で共振運動が誘発され得る。例えば、リフィル９２又は駆動部材３６４は、左右の動きを経験してよい。この左右の動きは、ユーザを不快にし得る、及び／又は動作中の更なるノイズを発生させ得る。共振運動が望ましくないこれらの実施形態については、リフィル９２の共振周波数は、所望の周波数の約１２５パーセントより高くてもよい。
【0042】
直線振動運動Ａは、モータ３７に連結された歯車構造に、ブラシ毛ホルダ２０６を回転させる。いくつかの実施態様では、ブラシ毛ホルダ２０６の回転周波数は、直線振動運動Ａの周波数に比例する。更に、回転振幅又は所定の回転角度は、振動運動Ａの振幅に比例する。
【0043】
閾値距離未満の電動歯ブラシハンドル３５との圧入を有するリフィル９２に含まれる歯車構造にブラシ毛ホルダ２０６を回転させることに加えて、ユーザの歯の表面など接触面と接触しているとき、モータの直線振動運動Ｍ、電子歯ブラシハンドル３５に対するリフィル９２の緊密な嵌合若しくは横剛性を含む歯車構造、及び／又はブラシ毛が動くときに生じる、ブラシ毛の屈曲力及び座屈力は、ブラシヘッド９０を、周期的に接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に（ｚ方向とも呼ばれる）わずかに動かし（例えば、接触面の方向での運動量は、３００μｍ未満であってよく、１００μｍ～３００μｍなどであってよい）、この動きは、振動又は微小振動と呼ばれてよい。いくつかの実施形態では、微小振動は、ブラシ毛密度、ブラシ毛がブラシ毛ホルダ２０６に配設される角度、屈曲力及び座屈力を生じさせるブラシ毛繊維の剛性などブラシ毛の特性によって生じてよい。図４は、ブラシ毛が３つの異なるブラシヘッド９０に対して回転するときのブラシヘッド９０の例示的な動きを示す。各ブラシヘッド９０は、異なるブラシヘッド設計を含んでよく、毛束１０は異なる角度で角度付けされ、ブラシヘッド９０は異なるブラシ毛密度を含む。例えば、第１のブラシヘッド（ブラシヘッドＡ）内の毛束１０は角度付けられてよく、約３７４０本のブラシ毛のブラシ毛密度を有してよい。第２のブラシヘッド（ブラシヘッドＢ）内の毛束１０は真っ直ぐであってよく、約４０００本のブラシ毛のより高いブラシ毛密度を有してよい。第３のブラシヘッド（ブラシヘッドＣ）内の毛束１０は角度付けられてよく、約２４６０本のブラシ毛のより低いブラシ毛密度を有してよい。
【0044】
表４００に示すように、ブラシ毛が左に回転すると、ブラシ毛Ｂ及びブラシヘッドＣは、ブラシヘッドＡよりも小さい振幅（例えば、５０μｍ）で接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。ブラシ毛が左に回転すると、ブラシヘッドＡは、ブラシヘッドＢ及びＣよりも大きい振幅（例えば、１５０μｍ）で接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。ブラシ毛が右に回転すると、ブラシヘッドＢは、この場合も、より小さい振幅（例えば、５０μｍ）で接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。したがって、ブラシヘッドＢは、ブラシ毛の１回転サイクル中に２回振動する。これは、以下により詳細に記載する図８Ｂに更に例示する。ブラシ毛が左に回転するとき、ブラシヘッドＣは接触面に向かって、及び接触面から離れる方向にのみ動く。これは、以下により詳細に記載する図８Ｃに更に例示する。加えて、ブラシ毛が右に回転するとき、ブラシヘッドＡは、回転の第１の部分中には動かない。ブラシヘッドＡは、次いで、右への回転の第２の部分中に、より小さい振幅（例えば、５０μｍ）で、接触面に向かって、及び接触面から離れる方向に動く。これは、以下により詳細に記載する図８Ａに更に例示する。
【0045】
図５Ａ及び図５Ｂは、ブラシヘッド９０から接触面に様々な量の力が印加されるときのブラシヘッド９０の動きを示す。この動きは、モータ３７が作動し、ブラシ毛が回転している間に生じる。この動きは、接触面に向かって、及び接触面から離れる方向へのブラシヘッド９０の動きであるｚ方向、及びブラシヘッド９０の左右の動きであるｙ方向に例示される。ｘ方向はブラシヘッド９０の上下の動きである。いずれの場合も、図５Ａのグラフ５００は、ブラシヘッド９０から接触面にゼロの力が印加された（例えば、電動歯ブラシ１００はユーザの歯とまだ接触していない）ときのブラシヘッド９０の動きを示す。このシナリオでは、ブラシヘッド９０はごくわずかに動き、ｚ方向よりもｙ方向に動くように見えるが、それでもなおｙ方向での動きはほとんどない（例えば、１００μｍ未満）。図５Ｂのグラフ５５０は、ブラシヘッド９０から接触面にゼロの力が印加されるとき、ブラシヘッド９０から接触面に１Ｎの力が加えられるとき、ブラシヘッド９０から接触面に２Ｎの力が加えられるとき、及びブラシヘッド９０から接触面に３Ｎの力が加えられるときのブラシヘッド９０の動きの比較分析を示す。ブラシヘッド９０から接触面にゼロの力が印加されるときにはｚ方向への動きはほとんどないが、１Ｎ、２Ｎ、及び３Ｎの力が印加されるときに、ブラシヘッド９０は、ｚ方向に著しくより多くの動きを呈する。各例において、ブラシヘッド９０は、ｚ方向に約２００～３００μｍ動く。加えて、１Ｎ、２Ｎ、及び３Ｎの力が印加されるときのｙ方向の動きは、ゼロの力が印加されるときとほぼ同じである。
【0046】
このことは、接触面に様々な量の力が印加されるときにブラシヘッド９０のブラシ毛を介して伝達される振動の量を示すグラフ６００を示す、図６により明確に示されている。グラフ６００は、接触面に印加される力の関数として振動量を示し、振動量は、印加された荷重ごとに測定された力の標準偏差として測定される。印加された力の標準偏差は、ブラシヘッド９０のｚ方向での振動力又はブラシ毛接触力の振幅を示す。これは、ブラシ毛の屈曲力／座屈力が増加すると、ブラシヘッド９０は上に、接触面から離れる方向へと動き、屈曲力／座屈力が減少すると、ブラシヘッド９０は接触面に向かって下に戻るためである。いずれの場合も、グラフ６００に示すように、接触面に印加される力が１Ｎ未満であるときには、振動量は０．１Ｎ～０．１５Ｎである。接触面に印加される力が閾値量を上回って増加すると（例えば、０．８Ｎ以上）、振動量は０．３５Ｎ～０．４５Ｎへと著しく増加し、荷重が１Ｎ未満であるときの振動量と比較して３倍の振動量となる。
【0047】
更に、ブラシヘッド９０の振動、つまり接触面に向かって、及び接触面から離れる方向への周期的な動きは、ブラシヘッド９０が回転周波数に対応する振動周波数で振動するために、ブラシ毛の回転と同期してよい。より具体的には、ブラシヘッド９０の振動周波数成分は、振動周波数が回転周波数と調和するように、ブラシ毛の回転周波数及び／又は回転周波数の倍数として基本周波数を含んでよい。結果として、歯磨き期間中に電動歯ブラシ１００によって生じるノイズの量は、これらの高調波効果を呈さない代替システムと比較して減少する。これはまた、より滑らかな音及びより円滑な歯磨き体験をユーザに提供する。
【0048】
図７Ａは、閾値量の力（例えば、２Ｎ）を超える量の力が接触面に印加される歯磨き期間中のブラシヘッド９０の振動の周波数成分を示すグラフ７００を示す。周波数成分は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などブラシヘッド９０のブラシ毛を介して伝達された振動のフーリエ変換解析から決定される。ブラシ毛の回転周波数は１４５Ｈｚである。グラフ７００に示すように、ピーク周波数は、１４７Ｈｚ、２９３Ｈｚ、及び４３７Ｈｚであり、それぞれ回転周波数と実質的に同じ、回転周波数の２倍、及び回転周波数の３倍である。したがって、ブラシヘッド９０の振動はブラシ毛の回転と同期し、回転周波数及び振動数は互いに調和している。
【0049】
対照的に、ハンドル駆動の脈動を含む代替電動歯ブラシは、図７Ｂのグラフ７５０に示すように類似の高調波効果を呈さない。代わりに、代替電動歯ブラシの振動の周波数成分は、複数の基本周波数、及びこれらの基本周波数の混合物を含むように見えるので、より大きく、耳障りな音を発する歯ブラシとなる。より具体的には、グラフ７５０に示すように、ピーク周波数は、回転周波数と実質的に同じである９３Ｈｚの第１の基本周波数と、代替電動歯ブラシの脈動周波数と実質的に同じである４１７Ｈｚの第２の基本周波数と、を含む。ピーク周波数としてはまた、第１の基本周波数のほぼ２倍である１８４Ｈｚ、第２の基本周波数と第１の基本周波数の２倍との差である２３３Ｈｚ、第１の基本周波数のほぼ３倍である２７７Ｈｚ、第２の基本周波数と第１の基本周波数との間の差にほぼ等しい３２７Ｈｚ、第１の基本周波数のほぼ４倍である３６７Ｈｚ、第１の基本周波数のほぼ５倍である４６０Ｈｚ、及び第１の基本周波数と第２の基本周波数との合計である５１０Ｈｚが挙げられる。
【0050】
図８Ａ～図８Ｃは、ブラシヘッド９０の振動と３つの異なるリフィル９２のブラシ毛の回転との同期の更なる例を示す。各リフィル９２は、毛束１０が異なる角度で角度付けされているリフィル設計を含んでよく、異なる毛束サイズ、ブラシ毛密度、及びブラシ毛の総数を含んでよく、これらは微小振動の振幅及び振動数に影響を与える。例えば、第１のリフィルの毛束１０は、１６°で角度付けされてよく、第２のリフィルの毛束１０はブラシヘッドに対して垂直であってよく、第３のリフィルの毛束１０は、１６°で角度付けされてよく、第１のリフィルよりも著しく低いブラシ毛密度を有してよい。
【0051】
グラフ８００、８３０、８６０のそれぞれは、時間の関数としてブラシ毛の回転運動とブラシヘッドの動きとの比較を含む。各グラフ８００、８３０、８６０では、ブラシ毛及びブラシヘッド９０の両方が正弦波運動パターンを呈する。加えて、振動周波数及び回転周波数は、同じ、又は互いの倍数のように見える。例えば、グラフ８００では、振動及び回転の各サイクルの期間は約７ｍｓのように見え、約１４５Ｈｚの振動周波数及び回転周波数を示す。グラフ８３０では、振動の期間は、回転の期間の約半分の長さのように見え、約１４５Ｈｚの回転周波数及び約２９０Ｈｚの振動周波数を示す。グラフ８００に類似して、グラフ８６０では、振動及び回転の両期間は約７ｍｓごとのように見え、約１４５Ｈｚの振動周波数及び回転周波数を示す。
【0052】
加えて、各グラフ８００、８３０、８６０では、振動及び回転の期間及び振幅は、経時的に一貫したままである。例えば、グラフ８００では、振動の各期間は約７ｍｓであり、回転の各期間は約７ｍｓである。更に、グラフ８００では、振動の各振幅は約０．１５ｍｍであり、回転の各振幅は約１．５ｍｍである。振幅及び期間は経時的に変化しない。これは、振動の期間及び振幅が一貫せず、経時的に、又は異なる歯磨き荷重が印加されると大きく変化し得る代替電動歯ブラシとは異なる。
【0053】
更に、歯磨き期間中、モータ３７は、接触面に印加される荷重又は力の量に関係なく、ブラシブラシ毛ホルダ２０６に、所定の回転角度に一致する、一貫した回転角度を維持させる。これについては、接触面に様々な量の力が印加されるときの、経時的なブラシ毛の例示的な回転角度を示すグラフ１０００を示す図９Ａに示す。グラフ１０００では、０Ｎが接触面に印加されたときの回転角度は、約３３°である。同様に、１Ｎ、２Ｎ、又は３Ｎが接触面に印加されるときの回転角度はまた、約３３°、又は例えば、３１°～３５°である。したがって、ブラシ毛の回転量は、接触面に印加される荷重が増加するときも実質的に同じままである。ブラシ毛ホルダ２０６の回転角度は、代替電動歯ブラシシステムでのように荷重下で減少せず、より大きな荷重は、ブラシ毛が潰れること、及び／又は印加された荷重がモータ／歯車システムの有効な動きを低減することに起因して、より小さい回転角度をもたらす。
【0054】
対照的に、図９Ｂのグラフ１０５０に示すように、代替電動歯ブラシシステムでは、０Ｎが接触面に印加されたときの回転角度は、約４６°である。しかしながら、２Ｎが接触面に印加されると、回転角度は約３６°に減少し、３Ｎが接触面に適用されると、回転角度は約３２°に更に減少する。したがって、図９Ｂの代替電動歯ブラシシステムでは、印加される荷重は、モータ／歯車システムの有効な動きを低減する。
【0055】
本明細書全体を通して、複数の実例が、単一の実例として説明される構成要素、動作、又は構造を実装してもよい。１つ以上の方法の個々の動作が別個の動作として図示及び説明されているが、個々の動作のうちの１つ以上が同時に実施されてもよく、また動作が図示の順序で実施される必要はない。例示的な構成における別個の構成要素として提示される構造及び機能は、組み合わされた構造又は構成要素として実現されてもよい。同様に、単一の構成要素として提示される構造及び機能は、別個の構成要素としても実現され得る。これら及び他の変形、修正、追加、及び改善も本明細書の主題の範囲に含まれる。
【0056】
更に、特定の実施形態については、論理又はいくつかのルーチン、サブルーチン、アプリケーション、又は指示を含むものとして本明細書に記載されている。これらは、ソフトウェア（例えば、機械可読媒体上に若しくは送信信号内に具現化されたコード）又はハードウェアのいずれかを形成し得る。ハードウェアでは、ルーチンなどは、特定の動作を実施することが可能な有形のユニットであり、特定の様式で構成又は配置され得る。例示的な実施形態では、１つ以上のコンピュータシステム（例えば、スタンドアロン、クライアント若しくはサーバーコンピュータシステム）又はコンピュータシステムの１つ以上のハードウェアモジュール（例えば、プロセッサ若しくはプロセッサのグループ）が、本明細書に記載されるような特定の動作を実施するように動作するハードウェアモジュールとしてソフトウェア（例えば、アプリケーション若しくはアプリケーション部分）によって構成されてもよい。
【0057】
様々な実施形態において、ハードウェアモジュールは、機械的に実装されても電子的に実装されてもよい。例えば、ハードウェアモジュールは、（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの専用プロセッサとして）永続的に構成された専用回路又はロジックを含んでもよい。ハードウェアモジュールはまた、特定の動作を実施するようにソフトウェアによって一時的に構成されるプログラマブルロジック又は回路（例えば、汎用プロセッサ若しくは他のプログラマブルプロセッサ内に包含される）を含んでもよい。ハードウェアモジュールを機械的に、専用にかつ永続的に構成された回路に実装するか、それとも一時的に構成された回路（例えば、ソフトウェアによって構成される）に実装するかの判断は、コスト及び時間の考慮によって判定され得ることが理解されるであろう。
【0058】
したがって、用語「ハードウェアモジュール」は、特定の様式で動作するようにあるいは本明細書に記載された特定の動作を実施するように、物理的に構築された実体であっても、恒久的に構成された（例えば、配線された）実体であっても、一時的に構成された（例えば、プログラムされた）実体であっても、有形の実体を包含すると理解されるべきである。ハードウェアモジュールが一時的に構成される（例えば、プログラムされる）実施形態を考慮すると、ハードウェアモジュールのそれぞれは、任意の時点で構成又は具現化される必要はない。例えば、ハードウェアモジュールが、ソフトウェアを使用して構成された汎用プロセッサを含む場合、汎用プロセッサは、異なる時間にそれぞれの異なるハードウェアモジュールとして構成されてもよい。したがって、ソフトウェアは、例えば、ある１つの時点では特定のハードウェアモジュールを形成するように、また異なる時点では異なるハードウェアモジュールを形成するように、プロセッサを構成してもよい。
【0059】
ハードウェアモジュールは、他のハードウェアモジュールに情報を提供し、他のハードウェアモジュールから情報を受け取ることができる。したがって、記載されたハードウェアモジュールは、通信可能に連結されていると見なされ得る。複数のそのようなハードウェアモジュールが同時に存在する場合、通信は、ハードウェアモジュールを接続する信号伝送を通じて（例えば、適切な回路及びバスを介して）達成され得る。複数のハードウェアモジュールが異なる時間に構成又はインスタンス化される実施形態では、そのようなハードウェアモジュール間の通信は、例えば、複数のハードウェアモジュールがアクセスするメモリ構造内の情報の記憶及び取り出しを通じて達成されてもよい。例えば、１つのハードウェアモジュールは、ある動作を実施し、そのハードウェアモジュールが通信可能に連結されているメモリデバイス内にその動作の出力を記憶することができる。次いで、更なるハードウェアモジュールが後に、記憶された出力を取り出し、処理するために、メモリデバイスにアクセスすることができる。ハードウェアモジュールはまた、入力又は出力デバイスとの通信を開始することができ、リソース（例えば、情報の集合体）上で動作することができる。
【0060】
本明細書に記載される例示的方法の様々な動作は、少なくとも部分的に、関連する動作を実施するように一時的に構成された（例えば、ソフトウェアによって）又は永続的に構成された１つ以上のプロセッサによって実施されてもよい。一時的に構成されたか、又は永続的に構成されたかにかかわらず、このようなプロセッサは、１つ以上の動作若しくは機能を実施するように動作するプロセッサ実装モジュールを形成し得る。本明細書で言及されるモジュールは、いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサ実装モジュールを含み得る。
【0061】
同様に、本明細書に記載される方法又はルーチンは、少なくとも部分的にプロセッサ実装され得る。例えば、ある方法の動作のうちの少なくともいくつかは、１つ以上のプロセッサ又はプロセッサ実装ハードウェアモジュールによって実施され得る。それらの動作の特定の性能は、１つ以上のプロセッサに分散されてもよく、単一のマシン内に存在するだけでなく、多数の機械にわたって展開されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサは、単一の場所（例えば、家庭環境、オフィス環境内に、あるいはサーバーファームとして）に配置されてもよく、他の実施形態では、プロセッサは、いくつかの場所にわたって分散されてもよい。
【0062】
それらの動作の特定の性能は、１つ以上のプロセッサに分散されてもよく、単一のマシン内に存在するだけでなく、多数の機械にわたって展開されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサ又はプロセッサ実装モジュールが、単一の地理的位置（例えば、家庭環境、オフィス環境、又はサーバーファーム内）に配置されてもよい。他の例示的な実施形態では、１つ以上のプロセッサ又はプロセッサ実装モジュールが、多数の地理的位置にわたって分散されてもよい。
【0063】
特に明記しない限り、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「判定する」、「提示する」、「表示する」などの単語を用いた本明細書における説明は、１つ以上のメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又はこれらの組み合わせ）、レジスタ、又は情報を受信、記憶、送信、又は表示する他の機械構成要素内に物理的（例えば、電子的、磁気的、又は光学的）量として表現されるデータを操作又は変換する機械（例えば、コンピュータ）のアクション又はプロセスに関連し得る。
【0064】
本明細書全体を通した「一実施形態（one embodiment）」又は「ある実施形態（an embodiment）」への言及は、本実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含められることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所における「一実施形態では（in one embodiment）」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すものではない。
【0065】
いくつかの実施形態は、その派生物と共に「連結された」及び「接続された」という表現を用いて説明され得る。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の要素が直接物理的又は電気的に接触していることを示すために、「連結された」という用語を用いて説明され得る。しかしながら、「連結された」という用語はまた、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、依然として互いに協働又は相互作用することを意味し得る。実施形態は、この状況に限定されない。
【0066】
本明細書で使用するとき、「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」という用語又はこれらの任意の他の変化形は、非排他的な包含に対応することを意図したものである。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていないか、あるいはそのようなプロセス、方法、物品、又は装置に固有の他の要素を含み得る。更に、そうでない旨が明示的に記載されない限り、「又は、若しくは、あるいは（or）」は、包含的な「又は、若しくは、あるいは（or）」を指すものであり、排他的な「又は、若しくは、あるいは（or）」を指すものではない。例えば、条件Ａ又はＢは、Ａが真であり（あるいは存在し）かつＢが偽である（あるいは存在しない）こと、Ａが偽であり（あるいは存在せず）かつＢが真である（あるいは存在する）こと、並びに、ＡとＢの両方が真である（あるいは存在する）こと、のうちのいずれか１つによって満足される。
【0067】
加えて、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書の実施形態の要素及び構成要素を説明するために用いられる。これは単に便宜上行われ、説明の一般的な意味を与えるものである。本明細書及び以下の特許請求の範囲は、１つ又は少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形はまた、そうでないことを意味することが明らかでない限り、複数形も含む。
【0068】
本開示との関連において、「実質的に」という用語は、理論上は正確な一致又は挙動を示すことが期待されるが、実際にはわずかに正確ではないものとして具体化され得る要素又は機構の構成を意味する。そのようなものであるから、本用語は、定量的な値、測定値、又はその他の関連する表現が、問題とされる対象物の基本的機能に変化をもたらすことなく、記載される基準から変動し得る程度を示すものである。
【0069】
本明細書に開示される寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。その代わりに、特に指示がない限り、そのような寸法は各々、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」と開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【0070】
あらゆる相互参照又は関連する特許若しくは出願を含む、本明細書に引用される全ての文献の開示は、明確に除外する、ないしは別の形で限定されない限り、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとは見なされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのようないかなる発明も教示、示唆又は開示するとは見なされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照により組み込まれた文書内の同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【0071】
この詳細な説明は例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、また、可能な全ての実施形態を説明することは不可能ではないとしても非現実的であるので、可能な全ての実施形態を説明するものではない。現在の技術又は本出願の出願日後に開発された技術のいずれかを使用して、多数の代替的な実施形態が実現され得る。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【国際調査報告】