特表 2024-522916 清掃看護用具およびそのエネルギー交換装置と圧力警報機構

(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】2024-06-21

(54)【発明の名称】清掃看護用具およびそのエネルギー交換装置と圧力警報機構

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/16 20060101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

H02K33/16 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580498

(86)(22)【出願日】2022-06-28

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 CN2022101744

(87)【国際公開番号】W WO2023274188

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】202110719558.5

(32)【優先日】2021-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523052971

【氏名又は名称】上海携福電器有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＳＨＩＦＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ４８９ Ｊｉｎｂａｉ Ｒｏａｄ， Ｊｉｎｓｈａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｚｏｎｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１５０６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(72)【発明者】

【氏名】戴 曉国

(72)【発明者】

【氏名】徐 振武

【テーマコード（参考）】

5H633

【Ｆターム（参考）】

5H633BB03

5H633GG02

5H633HH03

5H633JA02

(57)【要約】

本発明は、清掃看護用具およびそのエネルギー交換装置と圧力警報機構を提供する。本発明によるエネルギー交換装置は、トランスデューサを備え、弾性アセンブリが、少なくとも１つの近位端弾性部材と少なくとも１つの遠位端弾性部材とを備え、近位端弾性部材および遠位端弾性部材が、それぞれ第１縁部と第２縁部とを有し、第１縁部は、駆動軸に固定結合されて駆動軸に伴って移動し、第２縁部は、近位端弾性部材と遠位端弾性部材が弾性変形したときの固定縁部を構成し、近位端弾性部材の平面は、ラック中位平面に対して第１角度を形成し、遠位端弾性部材の平面は、中位平面に対して第２角度を形成する。本発明によるエネルギー交換装置を採用すると、弾性部材を失効から保護し、エネルギー交換装置の体積を減少させることができ、弾性アセンブリによる圧力警報機構の実現に有利である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランスデューサ（７、７’）と駆動コイル（１２１、１２２、２２１、３２１、３２２、３２３、３２４）とを備え、
前記トランスデューサは、トランスデューサラック（１１０、５１０）と、トランスデューサラックに取り付けられた磁石と、前記トランスデューサラックに取り付けられた弾性アセンブリと、駆動軸（１０１、５０１）と、を備え、前記駆動軸は、近位端と遠位端を有し、かつ前記駆動軸は、前記トランスデューサラックに固定結合され、前記駆動軸は、前記縦軸（Ｌ２）を画定し、かつ前記縦軸は、前記清掃看護用具における洗浄力（Ｆ１）の方向に実質的に垂直な中位平面（Ｐ）を通って延び、
前記駆動コイルは、前記トランスデューサ（７、７’）の磁石に対して配置され、前記トランスデューサは、前記駆動コイルに対して移動可能である、
清掃看護用具に用いられるエネルギー交換装置であって、
前記弾性アセンブリは、前記縦軸（Ｌ２）に沿ってオフセット配置された少なくとも１つの近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と少なくとも１つの遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）とを備え、前記近位端弾性部材は、前記遠位端弾性部材よりも前記駆動軸の近位端に近く、
前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）および前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）が、それぞれ第１縁部（１０９、５０９）と第２縁部（１０８、５０８）とを有し、前記第１縁部（１０９、５０９）は、前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、前記第２縁部（１０８、５０８）は、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材が弾性変形したときの固定縁部を構成し、前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）のそれぞれの平面は、実質的に前記縦軸から径方向外側に延びていることを特徴とするエネルギー交換装置。

【請求項2】

前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材のそれぞれの前記縦軸の幅に沿った中心線の間の距離は、少なくとも３．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項3】

前記近位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して（Ｐ）第１角度を形成し、前記遠位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して第２角度を形成し、前記第１角度と前記第２角度は、１０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項4】

前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面の対向する両側に位置するか、または前記中位平面の同じ側に位置し、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面（Ｐ）に対して垂直で前記縦軸を含む垂直平面の対向する両側または同じ側に位置し、
あるいは、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とは、前記垂直平面の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置。

【請求項5】

前記近位端弾性部材は、プラスチックまたは金属であり、または主にプラスチックまたは金属で構成され、前記遠位端弾性部材は、プラスチックであり、または主にプラスチックで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー交換装置。

【請求項6】

前記近位端弾性部材は、前記縦軸に対して対称に対で配置され、前記遠位端弾性部材は、前記縦軸に対して対称に対で配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置。

【請求項7】

前記弾性アセンブリは、少なくとも別の弾性部材（１０４Ａ、１０４Ｂ）をさらに備え、前記少なくとも別の弾性部材は、金属で構成され、かつ前記縦軸に沿って前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とに対してオフセット配置され、前記金属弾性部材の平面と前記中位平面との間の角度は、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材の平面と前記中位平面との間の角度よりも小さく、
前記別の弾性部材の弾性率は、前記遠位端弾性部材の弾性率の２０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項8】

前記トランスデューサラックは、前記駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分（１１２）と、前記駆動軸から径方向に離間した対をなすラック締結壁（１１３）とを備え、
前記ラック締結壁（１１３）は、上凸部と下凸部とを有し、前記上凸部と前記下凸部は、前記ラック締結壁においてフセット配置され、
前記第１縁部は、前記トランスデューサラック部分に固定され、前記第２縁部は、前記ラック締結壁の上凸部と下凸部にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項9】

前記駆動コイルは、前記清掃看護用具のハウジングに対して相対運動がないように配置され、前記駆動コイルは、前記磁石が発生する磁界に配置され、前記磁石（１０２、１０３、２０２、２０３、３０２）が発生する磁力線と駆動コイル（１２１、１２２）における電流Ｉの方向とのなす角は、約９０度であり、
前記駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、これにより、前記駆動コイルと前記磁石とは、相互作用して駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を生じ、前記往復力対は、前記トランスデューサを駆動して共振させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項10】

清掃看護用具に用いられる圧力警報機構であって、
縦軸を画定して近位端と遠位端を有する駆動軸であって、駆動部が前記駆動軸の前記遠位端から前記駆動軸に取り付けられ、清掃看護用具の洗浄力（Ｆ１）が第一方向に沿ったとき、前記近位端が第一方向に沿って第一変位を生じる駆動軸（１０１）と、
第１縁部（１０９）が前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、その位置が前記駆動軸の支点を構成する近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と、
前記近位端弾性部材に対して縦軸に沿って前記遠位端に向けてオフセットされ、第１縁部（１０９）が前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、前記洗浄力（Ｆ１）が前記近位端に加わると、第１縁部の位置にある駆動軸が前記第１方向と反対する第２方向に沿って第２変位を生じる遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）と、
固定部材及び可動部材を有するセンサ装置であって、前記可動部材が前記駆動部に設けられ、前記洗浄力（Ｆ１）が前記近位端に加わると、前記可動部材が前記固定部材に対して第２方向に沿って第３変位を生じ、前記洗浄力（Ｆ１）が最大圧力（Ｆ１_Ｍ）を超えると、前記可動部材の固定部材に対する変位が前記圧力警報機構の警報装置に警報指示を発生させる可動部材と、を備える圧力警報機構。

【請求項11】

前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）のそれぞれは、前記第１縁部に対向する第２縁部（１０８、５０８）を有し、前記第２縁部（１０８、５０８）が、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とが弾性変形した時の固定縁部を構成し、
前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材のそれぞれの前記縦軸の幅に沿った中心線の間の距離が、少なくとも３．５ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項12】

前記縦軸は、中位平面を通って延び、前記中位平面は、実質的に前記洗浄力に対して垂直であり、前記近位端弾性部材の平面は、前記中位平面（Ｐ）に対して第１角度を形成し、前記遠位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して第２角度を形成し、前記第１角度と前記第２角度は、１０度以上９０度以下であり、
前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面の対向する両側に位置するか、または前記中位平面の同じ側に位置し、かつ、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面（Ｐ）に対して垂直で前記縦軸を含む垂直平面の対向する両側または同じ側に位置するか、または前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とは、前記垂直平面の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の圧力警報機構。

【請求項13】

前記駆動部は、磁石とラックとを備え、前記磁石は、前記ラックを介して前記駆動軸の遠位端に取り付けられ、
前記可動部材は、前記駆動軸の近位端よりも前記近位端弾性部材から離れていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項14】

前記センサ装置の固定部材は、誘導要素と放出源とを備え、前記誘導要素と前記放出源との間には、隙間が形成され、前記可動部材は、前記誘導要素と前記放出源との間の隙間に移動可能に入り込むバリアブロックを備え、
前記誘導要素と前記放出源は、電気、磁気、光誘導要素と放出源のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項15】

前記誘導要素および前記放出源は、前記清掃看護用具のハウジングまたは前記ハウジングに対して固定された部品に設置されていることを特徴とする請求項１４に記載の圧力警報機構。

【請求項16】

前記圧力警報機構は、前記最大圧力（Ｆ１_Ｍ）が２．５Ｎから１５Ｎの範囲内になるように、前記可動部材の移動範囲を制限する圧力制限部を備え、
前記最大圧力制限部は、前記清掃看護用具のハウジングまたは前記ハウジングに対して固定された部品に設置されていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項17】

前記清掃看護用具のハウジングに対して相対運動がないように配置する駆動コイルをさらに備え、前記駆動コイルは、前記駆動部の磁石が発生する磁界に配置され、前記磁石（１０２、１０３、２０２、２０３、３０２）が発生する磁力線と駆動コイル（１２１、１２２）における電流Ｉの方向とのなす角は、約９０度であり、
前記駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、これにより、前記駆動コイルと前記磁石とは、相互作用して前記駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を生じ、前記往復力対は、前記駆動軸と、前記近位端弾性部材と、前記遠位端弾性部材とを備える前記トランスデューサを駆動して共振させることを特徴とする請求項１６に記載の圧力警報機構。

【請求項18】

請求項１から９のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置または請求項１０から１７のいずれか１項に記載の圧力警報機構を有する清掃看護用具であって、前記清掃看護用具は、電動歯ブラシ、電気シェーバー、電気洗顔器、電気入浴器の１つを備える清掃看護用具。

【請求項19】

前記トランスデューサ（７）と前記清掃看護用具の清掃アセンブリは、共振体を構成し、前記駆動コイルと前記磁石は、相互作用して駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を発生し、前記往復力対は、前記共振体を駆動して共振させ、前記共振体の固有周波数ｆ_ｎは、前記往復力対の周波数ｆ_０の８５％と１１５％の間に介在することを特徴とする請求項１８に記載の清掃看護用具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、清掃看護用具の技術分野に関し、より具体的には、清掃看護用具におけるエネルギー交換装置および圧力警報機構に関わるものである。

【背景技術】

【0002】

電動歯ブラシ、電気シェーバー、電気洗顔器、電気入浴器などの個人清掃看護用具にとって、重要なのは、往復運動を清掃要素の予想回転運動に変換することができるエネルギー交換装置を持つべきであり、これらの個人清掃看護用具は、構造が簡単で、組み立てが便利で、使用寿命が長く、安全で信頼性があり、体積が小さいべきである。

【0003】

清掃要素を駆動するための駆動機構としては、例えば、モータ、磁気システム、電磁システム等、多くのものが知られている。駆動構造には、高価で複雑な構造であり、騒音やモータの減衰も存在するボールベアリングなどのベアリングを使用してドライバを支持するものもある。

【0004】

本出願人の別の授権公告号がＣＮ１０４６１７７３２Ｂである中国の発明特許には、個人清掃看護用具が開示され、そのトランスデューサは、駆動軸と、駆動軸の左、右側のブラケットに締結されたトランスデューサ弾性部材固定具と、少なくとも２つの永久磁石と、永久磁石を固定結合するための対応する永久磁石ブラケットと、永久磁石ブラケットに固定結合されて駆動軸に固定結合された左、右側のトランスデューサ伝動アームと、駆動軸の縦軸の左右両側に設置された少なくとも２つの左側トランスデューサ弾性部材および右側トランスデューサ弾性部材と、を備え、左、右側の永久磁石は、互いに独立しており、一方側の永久磁石は、駆動コイル方向に向かう磁極極性がＳ極またはＮ極であり、他方側の永久磁石は、駆動コイル方向に向かう磁極極性が一方側の永久磁石の磁極極性とは反対であり、左、右側の永久磁石は、その内部磁力線方向と駆動コイルの縦軸方向の角度がそれぞれ４５°より大きく１３５°未満になるように設置され、左、右側の永久磁石は、弾性部材固定部材に対して移動可能であり、駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉを通過させる場合に、左、右側の永久磁石の運動方向と駆動コイル鉄心の縦軸方向は、ほぼ平行である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の態様において、駆動軸にボールベアリングを取り付ける必要がないが、弾性部材は清掃要素の圧力をバランスさせる能力が限られているため、長時間で使用すると、弾性部材の疲労をもたらして降伏しやすく、それによってトランスデューサの寿命に影響を与え、または弾性部材がそれぞれ対応するトランスデューサ伝動アームと固定結合し、トランスデューサの固定部材と固定結合しているため、トランスデューサの全体体積が大きく、清掃用具の小型化に不利である。そのため、既存の個人清掃看護用具に対して改良する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

従来技術における不足を克服するために、本発明は、個人清掃看護用具を提供し、個人清掃看護用具は、トランスデューサと駆動コイルとを備え、トランスデューサは、トランスデューサラックと、トランスデューサラックに取り付けられた磁石と、トランスデューサラックに取り付けられた弾性アセンブリと、駆動軸と、を備え、前記駆動軸は、近位端と遠位端を有し、かつ駆動軸は、トランスデューサラックに固定結合され、前記駆動軸は、縦軸を画定し、かつ縦軸は、清掃看護用具における洗浄力に実質的に垂直な中位平面を通って延び、駆動コイルは、前記トランスデューサの磁石に対して配置され、前記トランスデューサは、駆動コイルに対して移動可能であり、前記弾性アセンブリは、縦軸に沿ってオフセット配置された少なくとも１つの近位端弾性部材と少なくとも１つの遠位端弾性部材とを備え、近位端弾性部材は、遠位端弾性部材よりも駆動軸の近位端に近く、近位端弾性部材および遠位端弾性部材が、それぞれ第１縁部と第２縁部とを有し、第１縁部は、駆動軸に固定結合されて駆動軸に伴って移動し、第２縁部は、近位端弾性部材と遠位端弾性部材が弾性変形したときの固定縁部を構成し、近位端弾性部材と遠位端弾性部材のそれぞれの平面は、実質的に前記縦軸から径方向外側に延びている。

【0007】

本発明の好ましい態様によれば、近位端弾性部材と遠位端弾性部材のそれぞれの縦軸の幅に沿った中心線の間の距離は、少なくとも３．５ｍｍである。

【0008】

本発明の好ましい態様によれば、近位端弾性部材の平面は、中位平面に対して第１角度を形成し、遠位端弾性部材の平面は、中位平面に対して第２角度を形成し、第１角度と第２角度は、１０度以上９０度以下である。

【0009】

本発明の好ましい態様によれば、近位端弾性部材と遠位端弾性部材は、中位平面の対向する両側に位置するか、または中位平面の同じ側に位置し、近位端弾性部材と遠位端弾性部材は、中位平面Ｐに対して垂直で縦軸を含む垂直平面の対向する両側または同じ側に位置する。あるいは、近位端弾性部材と遠位端弾性部材とは、垂直平面の方向に沿って配置されている。

【0010】

本発明の別の好ましい態様によれば、近位端弾性部材は、プラスチックまたは金属で構成され、遠位端弾性部材は、プラスチックで構成されている。

【0011】

本発明の別の好ましい態様によれば、近位端弾性部材は、縦軸に対して対称に対で配置され、遠位端弾性部材は、縦軸に対して対称に対で配置されている。

【0012】

本発明の別の好ましい態様によれば、弾性アセンブリは、少なくとも別の弾性部材をさらに備え、少なくとも別の弾性部材は、金属で構成され、弾性部材は、縦軸に沿って近位端弾性部材と遠位端弾性部材とに対してオフセット配置され、金属弾性部材の平面と中位平面との間の角度は、近位端弾性部材と遠位端弾性部材の平面と中位平面との間の角度よりも小さく、金属の別の弾性部材の全体の弾性率は、遠位端弾性部材の全体の弾性率の２０倍以上である。

【0013】

本発明の別の好ましい態様によれば、トランスデューサラックは、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分と、駆動軸から径方向に離間した対をなすラック締結壁とを備え、ラック締結壁は、上凸部と下凸部とを有し、上凸部と下凸部は、ラック締結壁においてオフセット配置され、第１縁部は、トランスデューサラック部分に固定され、第２縁部は、ラック締結壁の上凸部と下凸部にそれぞれ固定されている。

【0014】

また、本発明は、清掃看護用具に用いられる圧力警報機構を提供し、当該圧力警報機構は、縦軸を画定して近位端と遠位端を有する駆動軸であって、駆動部が駆動軸の遠位端から駆動軸に取り付けられ、清掃看護用具の洗浄力Ｆ１が第一方向に沿ったとき、近位端が第一方向に沿って第一変位を生じる駆動軸と、第１縁部が駆動軸に固定結合されて駆動軸に伴って移動し、その位置が駆動軸の支点を構成する近位端弾性部材と、近位端弾性部材に対して縦軸に沿って遠位端に向けてオフセットされ、第１縁部が駆動軸に固定結合されて駆動軸に伴って移動し、洗浄力Ｆ１が近位端に加わると、第１縁部の位置にある駆動軸が第１方向と反対する第２方向に沿って第２変位を生じる遠位端弾性部材と、固定部材及び可動部材を有するセンサ装置であって、可動部材が駆動部に設けられ、洗浄力Ｆ１が近位端に加わると、可動部材が固定部材に対して第２方向に沿って第３変位を生じ、洗浄力Ｆ１が最大圧力Ｆ１_Ｍを超えると、可動部材の固定部材に対する変位が圧力警報機構の警報装置に警報指示を発生させる可動部材と、を備える。

【0015】

本発明の別の好ましい態様によれば、近位端弾性部材と遠位端弾性部材のそれぞれは、第１縁部に対向する第２縁部を有し、第２縁部が、近位端弾性部材と遠位端弾性部材とが弾性変形した時の固定縁部を構成し、近位端弾性部材と遠位端弾性部材のそれぞれの縦軸の幅に沿った中心線の間の距離が、少なくとも３．５ｍｍである。前記近位端弾性部材の平面は、前記中位平面（Ｐ）に対して第１角度を形成し、前記遠位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して第２角度を形成し、第１角度と第２角度は、１０度以上９０度以下である。

【0016】

本発明の別の好ましい態様によれば、縦軸は、中位平面を通って延び、中位平面は、実質的に洗浄力に対して垂直であり、近位端弾性部材の平面は、中位平面Ｐに対して第１角度を形成し、遠位端弾性部材の平面は、中位平面に対して第２角度を形成し、第１角度と第２角度は、１０度以上９０度以下であり、近位端弾性部材と遠位端弾性部材は、中位平面の対向する両側に位置するか、または中位平面の同じ側に位置し、かつ、近位端弾性部材と遠位端弾性部材は、洗浄力方向と縦軸が位置する平面の対向する両側に位置するか、または洗浄力方向に沿って位置する。

【0017】

本発明の別の好ましい態様によれば、駆動部は、磁石とラックとを備え、磁石は、ラックを介して駆動軸の遠位端に取り付けられ、可動部材は、駆動軸の近位端よりも近位端弾性部材から離れている。

【0018】

本発明の別の好ましい態様によれば、センサ装置の固定部材は、誘導要素と放出源とを備え、誘導要素と放出源との間には、隙間が形成され、可動部材は、誘導要素と放出源との間の隙間に移動可能に入り込むバリアブロックを備え、誘導要素と放出源は、電気、磁気、光誘導要素と放出源のうちの少なくとも１つを備える。

【0019】

本発明の別の好ましい態様によれば、誘導要素および放出源は、清掃看護用具の回路基板やハウジングやハウジングに対して固定された部品に配置されている。ここで、ハウジングに対して固定される部品は、回路基板や電池ボックスラックなどを備える。

【0020】

本発明の別の好ましい態様によれば、圧力警報機構は、誘導要素の最大圧力Ｆ１_Ｍが２．５Ｎから１５Ｎの範囲内になるように、可動部材の移動範囲を制限する圧力制限部を備え、最大圧力制限部は、清掃看護用具のハウジングまたはハウジングに対して固定された部品に設置されている。

【0021】

また、本発明は、前記エネルギー交換装置または前記圧力警報機構を有する清掃看護用具をさらに提供し、清掃看護用具は、電動歯ブラシ、電気シェーバー、電気洗顔器、電気入浴器の１つを備える。

【0022】

また、本発明によると、駆動コイルは、前記清掃看護用具のハウジングに対して相対運動がないように配置され、前記駆動コイルは、前記磁石が発生する磁界に配置され、前記磁石が発生する磁力線と駆動コイルにおける電流Ｉの方向とのなす角は、約９０度であり、駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、これにより、前記駆動コイルと前記磁石とは、相互作用して駆動軸の縦軸を軸線とする往復力対を生じ、往復力対は、前記トランスデューサを駆動して共振させる。

【0023】

また、本発明による清掃看護用具において、トランスデューサと清掃看護用具の清掃アセンブリは、共振体を構成し、前記駆動コイルと前記磁石は、相互作用して駆動軸の縦軸Ｌ２を軸線とする往復力対を発生し、前記往復力対は、前記共振体を駆動して共振させ、前記共振体の固有周波数ｆ_ｎは、前記往復力対の周波数ｆ_０の８５％と１１５％の間に介在する。

【発明の効果】

【0024】

本発明によるエネルギー交換装置を採用すると、弾性部材が疲労して降伏しやすい問題を解決し、エネルギー交換装置の使用寿命を高め、個人清掃看護用具の小型化を実現し、しかも組み立てが便利で、回転が穏やかで、騒音が小さく、減衰が低く、安全で信頼できる。また、圧力警報機構は、清掃要素に加わる圧力の大きさを識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

本発明をより完全に理解するために、添付図面を参照して例示的な実施例の以下の説明を考慮することができる。

【0026】

【図1】図１は、本発明の好ましい第１実施例による個人清掃看護用具および内部機構の斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す清掃看護用具のエネルギー交換装置を備える内部機構の分解図である。

【図3】図３は、本発明の好ましい第１実施例によるエネルギー交換装置の斜視図である。

【図4】図４は、本発明の好ましい第１実施例によるエネルギー交換装置の斜視図であり、エネルギー交換装置における弾性アセンブリを示す。

【図5】図５は、本発明の第１実施例に適用可能な二種類の第１弾性部材と駆動軸を示す。

【図6】図６は、本発明の第１実施例に適用可能なトランスデューサの二種類の第１弾性部材を示す。

【図7】図７は、清掃要素と第１弾性部材と第２弾性部材の位置関係を示す概略端面図である。

【図8】図８は、本発明の好ましい実施例による縦軸に沿った弾性部材および清掃アセンブリの力を示す略図である。

【図9】図９は、本発明の第１実施例によるエネルギー交換装置および回路基板の底面斜視図である。

【図10】図１０は、本発明の好ましい第２実施例によるエネルギー変換装置の斜視図である。

【図11】図１１は、図１０のエネルギー交換装置の別の斜視図であり、駆動コイルを示す。

【図12】図１２は、本発明の第３実施例によるエネルギー変換装置の斜視図である。

【図13】図１３は、駆動コイルが取り外された図１２に示すエネルギー交換装置の別の斜視図である。

【図14】図１４は、本発明の第４実施例によるエネルギー変換装置の斜視図である。

【図15】図１５は、図１４に示す本発明の第４実施例によるエネルギー交換装置における駆動軸、弾性部材および磁石の組み合わせの概略図である。

【図16】図１６は、図１５に示す本発明の好ましい第４実施例によるエネルギー交換装置における弾性部材の概略図である。

【図17】図１７は、本発明の好ましい第４実施例によるエネルギー交換装置のホルダ、弾性部材と清掃要素の関係図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、具体的な実施例および図面を合わせて本発明を詳しく説明する。以下の記載では、本発明を十分に理解し易くするために、いろいろな詳細を説明するが、本発明が上記の記載と異なる別の形態で実施できることは明らかであり、当業者にとって、本発明の主旨を脱出しない範囲で実際の応用状況に応じて拡張・推論することができるので、本発明の保護範囲を上記の具体的な実施例に限定しないことは言うまでもない。

【0028】

以下、電動歯ブラシを個人清掃看護用具の典型例として、添付図面を合わせて本発明の例示的な実施例をより詳細に説明する。以下、電動歯ブラシを例に挙げて説明するが、本発明は、これに限定しない。本発明は、電気シェーバー、電気洗顔器、電気入浴器などトランスデューサを通じて清掃動作を提供する清掃看護用具に適用してもよい。

【0029】

明確にするために、本明細書は、「上」、「下」、「左」、「右」、「近位端」、「遠位端」などの空間的な相対位置を表す語を用いて、図に示す１つの要素または特徴と他の要素（１つまたは複数）または特徴（１つまたは複数）との相互関係を簡単に説明し、その中で、駆動コイルの縦軸方向とは、駆動コイルに電流Ｉが流れるときに鉄心内部に発生する磁力線と平行する方向を意味する。「上」、「下」は、駆動軸の縦軸に関するものであり、対応する図に向かって、駆動軸の縦軸に平行な上向き方向を「上」と定義し、駆動軸の縦軸に平行な下向き方向を「下」と定義する。「左」および「右」は、駆動軸の縦軸に関するものであり、対応する図に向かって、駆動軸の縦軸に垂直な方向に沿って駆動軸の縦軸の左側を「左」と定義し、その右側を「右」と定義する。「近位端／近位側」とは、清掃看護用具の使用時に洗浄力が作用する位置に近い端部または側部を意味する。「遠位端／遠位側」とは、清掃看護用具の使用時に洗浄力が作用する位置から離れる端部または側部を意味する。

【0030】

さらに、本願で使用される用語「および／または」には、列挙された１つまたは複数の関連用語のいずれか１つまたはすべての組合せが含まれる。

【0031】

本明細書では、「第１」などの用語を用いて複数の要素または構成部分を説明するが、これらの要素または構成部分は、これらの用語によって制限されるべきではない。これらの用語は、単に１つの要素または構成部分を他の要素または構成部分と区別するために使用され、「順序」を含まない。したがって、以下に説明する要素または構成部分の序数語を相互に入れ替えても、本発明の構想と範囲を超えていない。

【0032】

図１および図２は、それぞれ本発明の好ましい第１実施例による清掃看護用具の斜視図および分解斜視図を示す。以下、清掃看護用具は、電動歯ブラシを例として説明する。電動歯ブラシは、主にハンドル１と、ハンドル１に着脱可能に取り付けられた清掃アセンブリとを備える。ハンドル１は、ハンドルハウジングと、ハンドルハウジングに取り付けられた各機能部品とを備える。電動歯ブラシの清掃アセンブリは、清掃要素キャリア２と、清掃要素キャリア２に分布する清掃要素３とを有する歯ブラシヘッドの形態をとる。歯ブラシヘッドのキャリア２は、例えばハンドル１にスナップ結合されて取り付けられ、スナップ結合は、駆動ハンドル１と清掃アセンブリとを確実に結合することができ、また、駆動ハンドル１と清掃アセンブリとを容易に分離することができる。清掃要素３は、ブラシ毛のようなものであってもよい。

【0033】

清掃看護用具のハンドル１における機能部品は、主に電源部、制御部、トリガ部およびエネルギー交換装置を備える。通常、電源部は、用具の各部に電力を供給するために、電池ボックス１３５内に設置された充電電池５と充電回路を備える。制御部は、電動歯ブラシの各種動作モードおよび電動歯ブラシの開閉等を制御するために、主に回路基板４を備える。トリガ部は、電動歯ブラシの運転を開始および停止するためのスイッチを備える。エネルギー交換装置は、入力された電気エネルギーを清掃アセンブリの往復運動を提供する機械的エネルギーに変換するように構成されている。

【0034】

図２、図３および図４は、本発明の第１実施例によるエネルギー交換装置を示す。このエネルギー交換装置は、主にトランスデューサ７を備え、エネルギー交換装置の駆動コイルは、トランスデューサ７に対して配置されている。トランスデューサ７は、主にトランスデューサラック１１０と、第１磁石１０２と、第２磁石１０３と、清掃アセンブリが着脱可能に取り付けた駆動軸１０１と、共振運動を引き起こすための弾性アセンブリとを備える。

【0035】

好ましくは、トランスデューサラック１１０の材料は、プラスチックであり、第１実施例において、トランスデューサ７の一部である第１磁石１０２、第２磁石１０３は、磁石１０２、１０３がトランスデューサ７の全体の一部になるように、接着剤、ねじ、または射出成形などの手段によってトランスデューサラック１１０の清掃要素３から離れた遠位端に固定結合されている。

【0036】

好ましくは、エネルギー交換装置は、トランスデューサ上ケース１３１と、トランスデューサ下ケース１３２とをさらに備え、これらは、例えば締結ねじ１３３によって互いに締結されることで、トランスデューサラック１１０のラック締結アーム１１３を２つのケースの間に押圧し、それに応じてトランスデューサラック１１０をロックする。トランスデューサ上ケース１３１とトランスデューサ下ケース１３２は、用具のハウジングにさらに締結される。しかし、理解すべきところは、他の代替的な実施例において、トランスデューサ上ケースとトランスデューサ下ケースは、ハンドルハウジングと一体化された一部であってもよい。

【0037】

好ましい第１実施例において、図４に示すように、トランスデューサ７の弾性アセンブリは、４つの第１弾性部材１０４と、４つの第２弾性部材１０５とを備える。より具体的には、図４に示すように、駆動軸１０１に沿って、弾性アセンブリは、近位端から遠位端まで、２つの第１弾性部材１０４Ａ、２つの第２弾性部材（近位端弾性部材）１０５Ａ、２つの第２弾性部材（遠位端弾性部材）１０５Ｂおよび２つの第１弾性部材１０４Ｂを順に備える。

【0038】

第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの各々は、略直方体である。第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂのラック締結アーム１１３からトランスデューサラック部分１１２までの距離は、弾性部材長さであり、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの駆動軸の縦軸Ｌ２の方向に沿った距離は、弾性部材幅と呼ばれ、直方体の残りの一辺の長さは、弾性部材厚さであり、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂのそれぞれの長さおよび幅からなる平面は、弾性部材平面である。同様に、各第２弾性部材１０５は、略直方体であり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂのラック締結アーム１１３のラック突起１１１からトランスデューサラック部分１１２までの距離は、弾性部材の長さであり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの駆動軸の縦軸方向に沿う距離は、弾性部材の幅であり、直方体の他方の辺の長さは、弾性部材の厚さである。第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの長さおよび幅からなる平面は、弾性部材平面である。

【0039】

図７に示すように、４つの第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂは、エネルギー交換装置の中位平面Ｐにある同一平面内に位置する。本発明によるエネルギー交換装置に対して、中位平面Ｐは、洗浄力Ｆ１の方向に垂直で駆動軸の縦軸Ｌ２が位置する平面と定義され、洗浄力Ｆ１と駆動軸の縦軸Ｌ２とは垂直である。電動歯ブラシにおいて、洗浄力Ｆ１の方向は、清掃要素３の縦軸Ｌ１が位置する方向と定義され、すなわち、中位平面Ｐは、清掃要素３の縦軸Ｌ１に実質的に垂直である。第１弾性部材１０４は、中位平面Ｐにあるため、第１弾性部材１０４の平面と駆動軸の縦軸Ｌ２との角度は、０度である。より具体的には、第１実施例において、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの弾性部材平面と清掃要素の縦軸Ｌ１との角度は、それぞれβ１、β２、β３、β４であり、図７に示すように、本実施例において、β１、β２、β３、β４は、いずれも９０度に等しく、清掃要素の縦軸Ｌ１は、第１弾性部材平面に垂直である。しかし、他の代替的な実施例において、角度β１、β２、β３、β４は、他の異なる値をとることもできる。

【0040】

さらに、弾性アセンブリの第２弾性部材１０５は、対で配置されている近位端弾性部材１０５Ａと遠位端弾性部材１０５Ｂとを備え、２対の弾性部材は、縦軸Ｌ２に沿ってオフセット配置されている。近位端弾性部材１０５Ａは、駆動軸１０１の近位端に近いが、遠位端弾性部材１０５Ｂは、駆動軸１０１の遠位端に近い。第２弾性部材１０５の平面は、ラック突起１１１と駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２とを接続する平面であり、好ましくは、この平面と縦軸Ｌ２が位置する中位平面との間の角度は、３０度より大きく、より好ましくは、この平面と縦軸Ｌ２との間の角度は、３０度より小さい。

【0041】

４つの第２弾性部材１０５は、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂが中位平面Ｐに位置する配置形態とは異なり、いずれも中位平面Ｐに対して角度をなして配置され、言い換えれば、４つの第２弾性部材１０５は、清掃要素３の縦軸Ｌ１および縦軸Ｌ２が位置する平面に対して角度をなして配置されている。近位端弾性部材１０５Ａと遠位端弾性部材１０５Ｂは、それぞれ中間平面Ｐの対向する両側に傾斜して配置されており、図７に示すように、近位端弾性部材１０５Ａは、中位平面Ｐの上側面に位置して中位平面Ｐに対して角度をなして配置され、遠位端弾性部材１０５Ｂは、中位平面Ｐの下側に位置して中位平面Ｐに対して角度をなして配置されている。

【0042】

図７に示すように、４つの第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂは、それぞれ縦軸Ｌ１に対してα１、α２、α３、α４をなし、弾性部材の降伏によるトランスデューサの失効を回避するために、角度α１、α２、α３、α４は、８０度以下０度以上であり、より好ましくは、角度α１、α２、α３、α４は、６０度以下０度以上である。図７に示す第１実施例において、角度α１、α２、α３、α４は、いずれも６０度に等しい。言い換えれば、４つの第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面と中位平面Ｐとの間の角度は、１０度以上９０度以下であり、より好ましくは、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面と中位平面Ｐとの間の角度は、３０度以上９０度以下である。図７に示す実施例において、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面と中位平面Ｐとの間の角度は、いずれも３０度である。理解すべきところは、他の代替的な実施例において、角度α１、α２、α３、α４は、異なる値をとることもできる。

【0043】

第１実施例において、第１弾性部材１０４および第２弾性部材１０５は、いずれもトランスデューサラック１１０によって固定されている。具体的には、図４に示すように、トランスデューサラック１１０は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２と、トランスデューサラック部分１１２から径方向に離れて配置された２つのラック締結アーム１１３とを備える。ここで、ラック締結アーム１１３は、縦軸Ｌ２の対向する両側に対で設けられている。

【0044】

対をなす第１弾性部材１０４の縁部１０６は、２つのラック締結アーム１１３にそれぞれ固定結合され、第１弾性部材１０４の別の縁部１０７は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合され、縦軸Ｌ２の位置に実質的に対応し、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂは、ラック締結アーム１１３と縦軸Ｌ２に隣接するトランスデューサラック部分１１２との間に延在する。

【0045】

同様に、第２弾性部材１０５Ａと第２弾性部材１０５Ｂの縁部１０９は、それぞれ駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合され、反対側の縁部１０８は、ラック締結アーム１１３に固定結合されている。第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの中位平面Ｐに対する角度配置を実現するために、ラック突起１１１は、ラック締結アーム１１３の対向する両側面から突出している。ラック突起１１１は、ラック締結アーム１１３の一部であるため、ラック突起１１１は、トランスデューサラック１１０の一部であると理解することもできる。第２弾性部材１０５の縁部１０８は、それぞれ対応するラック突起１１１に固定されている。

【0046】

他の代替的な実施例において、ラック突起１１１を設けなくてもよく、例えば、ラック突起１１１の代わりに、ラック締結アーム１１３を厚くしてよい。

【0047】

駆動軸の縦軸Ｌ２に沿ってずれて分布する２つの第１弾性部材１０４Ａと２つの第１弾性部材１０４Ｂの材料は、いずれも金属である。図５および図６に示すように、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿って分布する２つの第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂは、一体の第１弾性部材アセンブリを構成してもよく、このアセンブリは、一枚の金属シートからプレス成形され、あるいは、１つの弾性部材２０４Ａおよび１つの弾性部材２０４Ｂをそれぞれ含む２つの弾性部材アセンブリから形成されてもよい。他の代替的な実施例において、４つの独立した弾性部材を組み合わせて第１弾性部材アセンブリを構成してもよい。上述した各種の第１弾性部材のアセンブリは、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿って分布する２つの独立した第１弾性部材１０４Ａと、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿って分布する２つの独立した第１遠位端弾性部材１０４Ｂとから構成されていると考えることができる。

【0048】

より具体的には、近位端弾性部材は、２つの独立した第２弾性部材１０５Ａを備え、遠位端弾性部材は、２つの独立した第２弾性部材１０５Ｂを備えると考えることができる。図４に示すように、トランスデューサラック１１０には、対応する第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの別の縁部１０８をそれぞれ固定結合する４つのラック突起１１１が分布し、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの別の縁部１０９は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合されているので、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂは、ラック突起１１１と駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２との間に延びることになる。

【0049】

図２、図３、図４に示すように、トランスデューサ７の第１磁石１０２と第２磁石１０３は、駆動軸の縦軸Ｌ２の上側と下側に対称に分布し（下の左右と一致せず、すなわち、磁石が上下に配置され、駆動コイルが左右に配置されている。）、つまり、それぞれ中位平面Ｐの上側と下側に位置している。第１駆動コイル１２１と第２駆動コイル１２２は、それぞれ駆動軸の縦軸Ｌ２の左右両側に位置し、第１駆動コイル１２１と第２駆動コイル１２２は、ハンドルハウジングに対して相対移動しないように、ハンドルハウジングに対して固定配置されている。第１磁石１０２、第２磁石１０３の磁極は、第１駆動コイル１２１または第２駆動コイル１２２に向かい、同じ駆動コイル１２１または１２２に向かう第１磁石１０２、第２磁石１０３は、反対の磁極を有し、図４に示すように、第２駆動コイル１２２に向かう第１磁石１０２は、Ｓ極であり、第２駆動コイル１２２に向かう第２磁石１０３は、Ｎ極である。第１駆動コイル１２１および第２駆動コイル１２２における電流Ｉの方向は、第１磁石１０２、第２磁石１０３内部の磁力線方向に対して垂直である。

【0050】

以下、本発明の第１実施例によるエネルギー交換装置を用いて運動解析を行う。

【0051】

図１乃至図４を参照すると、使用者は、電動歯ブラシのスイッチボタンをトリガして電動歯ブラシを起動し、ハンドル１の回路基板４は、駆動コイル１２１、１２２を起動し、第１駆動コイル１２１と第２駆動コイル１２２には、周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、第１駆動コイル１２１の電流Ｉの方向が、第２駆動コイル１２２の電流Ｉの方向と反対であり、第１駆動コイル１２１の電流Ｉの方向が、時計方向であれば、第２駆動コイル１２２の電流Ｉの方向は、反時計方向となる。同じ駆動コイルに向かう第１磁石１０２、第２磁石１０３は、反対の磁極を有する。第１駆動コイル１２１および第２駆動コイル１２２とハンドルハウジングは、相対運動しない。第１磁石１０２と第２磁石１０３とで形成された磁界と通電する第１駆動コイル１２１および第２駆動コイル１２２とが相互作用して電磁力を発生する。第１磁石１０２と第２磁石１０３が受けた電磁力は、大きさが等しく方向が逆であり、トランスデューサ７が平衡の電磁力を受けるが、第１磁石１０２と第２磁石１０３は、それぞれ駆動軸の縦軸Ｌ２の上下側に分布しているため、電磁力は、トランスデューサ７に電磁トルクＭ１を形成する。第１駆動コイル１２１と第２駆動コイル１２２を流れる電流Ｉは、交流であるため、トランスデューサ７の電磁トルクＭ１の方向もそれに応じて交互であり、トランスデューサ７が、駆動コイル１２１、１２２からの往復力対を受ける。このように、駆動軸の縦軸Ｌ２の両側には、電磁力があり、弾性部材１０４、１０５は、電磁力を受ける主要な部材である。初期状態において、トランスデューサの電磁トルクＭ１の方向は、反時計方向であると仮定する。トランスデューサの電磁トルクＭ１は、弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂおよび第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂに曲げ弾性変形を生じさせ、このとき、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂのラック締結アーム１１３に固定結合された縁部は、固定端または静止端である。第１弾性部材１０４が電磁モーメントＭ１により往復曲げ弾性変形してトランスデューサ７と清掃アセンブリを共振運動させるために、第１弾性部材１０４Ａと１０４Ｂの弾性部材の平面と中位平面Ｐとの間の角度は、３０度未満となっている。第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂも同様に電磁モーメントＭ１によって往復曲げ弾性変形し、トランスデューサ７および清掃アセンブリを共振運動させる。このように、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの駆動軸１０１に固定結合された縁部１０９が弾性変形の可動端または共振端となり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂのラック突起１１１に固定結合された縁部１０８が弾性変形の固定端または静止端となる。

【0052】

第１実施例において、弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの材料は、金属であるか、主に金属で構成され、第２弾性部材１０５Ａの材料は、プラスチックであっても金属であってもよく、第２弾性部材１０５Ｂの材料は、プラスチックであるか、主にプラスチック部材である。本発明において、説明の便宜上、一般に、弾性部材は、金属またはプラスチックであることを指摘されているが、理解すべきところは、弾性部材は、金属とプラスチックの複合体であってもよい。当該弾性部材の剛性係数の６０％以上が金属による場合、弾性部材は、主に金属から構成されていると呼ぶ。当該弾性部材の剛性係数の６０％以上がプラスチックによる場合、弾性部材は、主にプラスチックから構成されていると呼ぶ。金属およびプラスチックが寄与する剛性係数は、いずれも当該弾性部材の剛性係数の６０％より大きくない場合、弾性部材は、金属とプラスチックの複合体である。

【0053】

第２弾性部材１０５の材料は、プラスチックであるか、主にプラスチックで構成されており、図４に示すように、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの幅は、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの幅よりも大きく設定されている。

【0054】

以下、弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの材料がいずれもプラスチックである場合を例として分析する。

【0055】

固体力学原理に従って、曲げ弾性変形状態において、弾性部材は、線形ばねに均等し、直方体弾性部材を例にすると、弾性部材に均等する線形ばねの剛性係数は、以下の式で表される。

【0056】

【数1】

【0057】

ここで、Ｅは、材料の弾性率であり、Ｉ_ｚは、駆動力や駆動モーメントに対応する弾性部材の慣性モーメントであり、ａは、駆動力による弾性部材での作用点から当該弾性部材がハンドルハウジングに対して静止した弾性部材１０４の縁部１０６または弾性部材１０５の縁部１０８までの距離である。第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂのａは、第１弾性部材ａ_１であり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂのａは、第２弾性部材ａ_２である。第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂに対応するばね剛性係数は、第１弾性部材剛性係数Ｋ_１であり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂに対応するばね剛性係数は、第２弾性部材剛性係数Ｋ_２である。

【0058】

第１実施例において、好ましくは、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの材料の弾性率Ｅ_１は、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの材料の弾性率Ｅ_２の２０倍よりも大きい。例えば、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの材料は、ステンレス鋼であり、弾性率Ｅ_１は、１９６Ｇｐａであり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの材料は、ＰＯＭであり、弾性率Ｅ_２は、２．５Ｇｐａである。第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの電磁トルクＭ１に対する慣性モーメントは、第１弾性部材の慣性モーメントＩ_ｚ１であり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの電磁トルクＭ１に対する慣性モーメントは、第２弾性部材の慣性モーメントＩ_ｚ２である。固体力学によると、直方体の慣性モーメントは、以下の式で表される。

【0059】

【数2】

【0060】

ここで、ｂは、対応する前記弾性部材の幅であり、ｈは、対応する前記弾性部材の厚さである。第１実施例において、好ましくは、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの慣性モーメントＩ_ｚ１のｂは、１．３ｍｍであり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの慣性モーメントＩ_ｚ２のｂは、３．５ｍｍであり、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの慣性モーメントＩ_ｚ１のｈは、０．１６ｍｍであり、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの慣性モーメントＩ_ｚ２のｈは、０．３ｍｍである。図７の左上隅の第２弾性部材１０５Ｂおよび図７の左側の第１弾性部材１０４Ｂを参照すると、第２弾性部材ａ_２＊ｃｏｓ（β_１－α_１）は、第１弾性部材ａ_１以上である。第１実施例において、β_１は、９０度であり、α_１は、６０度である。明らかに、第１弾性部材の平面と清掃要素の縦軸Ｌ１との角度は、角度βである。第２弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度は、角度αであり、角度β１が、角度α１より大きく、第２弾性部材のａ_２が第１弾性部材ａ_１より大きいことを保証するように、第１弾性部材の縁部１０７は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合され、第１弾性部材の別の縁部１０６は、ラック締結アーム１１３に固定結合され、第２弾性部材の縁部１０９は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合され、第２弾性部材の別の端部は、ラック突起１１１に固定結合されている。計算により、第１弾性部材のＥ_１＊Ｉ_ｚ１／（ａ_１ ^３）は、第２弾性部材のＥ_２＊Ｉ_ｚ２／（ａ_２ ^３）の６．８倍より大きく、すなわち、第１弾性部材の剛性係数Ｋ_１は、第２弾性部材の剛性係数Ｋ_２の６．８倍より大きい。第１実施例において、トランスデューサ７と清掃アセンブリからなる振動体の駆動軸の縦軸Ｌ２に対する等価質量は、Ｍ_ｍであり、この振動体の固有周波数は、ｆ_ｎであり、

【数3】

となる。

【0061】

ここで、Ｋ_ｎは、すべての第１弾性部材の剛性係数の和に、すべての第２弾性部材の剛性係数を加えたものである。第１弾性部材の剛性係数の和は、Ｋ_１ｔであり、第２弾性部材の剛性係数の和は、Ｋ_２ｔである。

【0062】

駆動周波数ｆ_０が機械固有周波数ｆ_ｎに等しいと、機械部分は、強制共鳴運動にある。駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れると、トランスデューサ７と清掃アセンブリは、周波数ｆ_０の電磁力を受け、駆動力の周波数ｆ_０は、トランスデューサ７の固有周波数ｆ_ｎの８５％から１１５％の間にある。単振動原理によれば、一般的に、駆動力の周波数ｆ_０は、機械固有周波数ｆ_ｎの８５％から１１５％の間にあると、機械部分が強制共振運動にあり、共振運動と共鳴運動の電気エネルギーが機械エネルギーに変換される効率が高いと考えることができる。トランスデューサ７と清掃アセンブリの共振運動において、弾性部材は、材料内力の作用により一部のエネルギーを消費するので、材料内部抵抗がエネルギーを消費することに相当し、この部分のエネルギーは、弾性部材材料が発熱する現象として現れ、弾性率が小さいほど、材料内部抵抗が大きいほど、材料温度が上昇する。そのため、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂは、主に金属で構成され、第１弾性部材は、高い弾性率を有し、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂは、主にプラスチックで構成され、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの弾性率は、小さく、金属材料の放熱効果は、プラスチック材料の放熱効果より大幅に大きい。トランスデューサ７および清掃アセンブリの共振運動において、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの温度上昇は、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの温度上昇よりも大幅に低い。温度の上昇により、弾性部材材料の弾性率が低下し、弾性部材の剛性係数が小さくなる。第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂがプラスチックである実施例において、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの温度上昇が第１弾性部材の剛性係数に与える影響は、無視できる程度に小さく、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの温度上昇が第２弾性部材の剛性係数に与える影響は、大きく、トランスデューサ７および清掃アセンブリが動作期間内に常に共振運動状態にあるようにするために、上記各式および原理分析を纏めると、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの角度係数が温度上昇によりゼロに低下したと仮定し、（Ｋ_１ｔ＋Ｋ_２ｔ）^２／（Ｋ_１ｔ）^２＜１．１５／０．８５であるとともにＫ_１ｔ＞６．１３Ｋ_２ｔであるときに、トランスデューサ７と清掃アセンブリは、動作期間内に常に共振運動状態にある。トランスデューサ７および清掃アセンブリの固有周波数でのばね剛性係数は、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの剛性係数に主に依存する。第１実施例において、すべての第１弾性部材の剛性係数の和は、トランスデューサが動作期間内に常に効率的な共鳴状態にあることを保証するように、すべての第２弾性部材の剛性係数の和の６．１３倍よりも大きい。

【0063】

他の代替的な実施例において、近位端弾性部材１０５Ａの材料は、金属であるか、主に金属で構成され、遠位端弾性部材１０５Ｂの材料は、プラスチックであるか、主にプラスチックで構成され、すべての第１弾性部材の剛性係数の和にすべての近位端第２弾性部材の剛性係数の加えたものは、すべての第２弾性部材の剛性係数の和の６．１３倍よりも大きい。この場合、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの材料は、金属であり、第２弾性部材１０５Ｂの材料は、プラスチックであり、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの弾性率は、第２弾性部材１０５Ｂの弾性率の２０倍以上である。第１弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度は、角度βである。第２弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度は、角度αであり、角度βが、角度αより大きい。

【0064】

図８は、本発明の好ましい実施例による縦軸に沿った弾性部材および清掃アセンブリの力を示す略図である。図８に示すように、清掃要素３に加わる圧力Ｆ１に対して、第２弾性部材１０５Ａにおける等効力がＦ２であり、第２弾性部材１０５Ｂにおける等効力がＦ３である。清掃要素３に加わる圧力Ｆ１は、清掃要素の縦軸Ｌ１と略平行である。本発明において、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面は、清掃要素の縦軸Ｌ１に対して８０度未満の角度αをなし、具体的には、６０度である。清掃要素３に圧力Ｆ１を加えると、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂは、清掃要素の縦軸Ｌ１に対して平行な分力を発生することができる。第２弾性部材１０５Ａと１０５Ｂの縁部１０９は、トランスデューサラック部分１１２に固定結合され、別の縁部１０８は、ラック突起１１１に固定結合されているので、モーメント平衡と力平衡の原則に従って、第２弾性部材１０５Ａにおける等効力Ｆ２の方向は、圧力Ｆ１の方向と反対であり、第２弾性部材１０５Ｂにおける等効力Ｆ３の方向は、圧力Ｆ１の方向と同じであり、第２弾性部材１０５Ａは、等効力Ｆ２を発生するように引張状態を呈し、第２弾性部材１０５Ｂは、等効力Ｆ３を発生するように引張状態を呈している。

【0065】

また、圧力Ｆ１の第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面に対する垂直な分力は、第２弾性部材の圧力曲げ変形をもたらし、この圧力曲げ変形は、第２弾性部材の内部応力をさらに増加させ、第２弾性部材の降伏をもたらし、それによってトランスデューサ７の固有周波数の急激な変化をもたらし、トランスデューサを失効させる可能性がある。本発明において、角度αが、８０度未満０度以上である。より好ましくは、角度αが、６０度以下０度以上であり、それにより、圧力Ｆ１の第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面に対する垂直な分力を効果的に低減し、圧力Ｆ１による第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの圧力曲げ変形を低減する。

【0066】

重要なことは、発明者は、第２弾性部材１０５Ａにおける等効力Ｆ２と第２弾性部材１０５Ｂにおける等効力Ｆ３との間の距離がモーメント平衡にとって特に重要であることを発見し、大量の実験を経て、生産プロセスの実行可能性も考慮して、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿った方向において、第２弾性部材１０５Ａの中心線Ｌ３は、少なくとも１つの第２弾性部材１０５Ｂの中心線Ｌ４から３．５ｍｍ以上離れ、中心線は、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面に位置するとともに、ラック突起１１１から駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に指向する第２弾性部材平面中心線であり、また、中心線は、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂの平面に位置するとともに、トランスデューサラック１１０から駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に指向する第２弾性部材平面中心線であると理解することもできる。少なくとも１つの近位端第２弾性部材の中心線Ｌ３は、少なくとも１つの遠位端第２弾性部材の中心線Ｌ４から３．５ｍｍ以上離れているため、１つの第２弾性部材１０５Ａだけの場合に比べて、清掃要素３における圧力Ｆ１による第２弾性部材１０５のねじれ変形をより回避することができ、第２弾性部材の過大な応力を回避し、トランスデューサ７の失効を回避することができる。

【0067】

図８、図９、図１０を引き続き参照すると、本発明において、第２弾性部材１０５Ａおよび第２弾性部材１０５Ｂの材料の伸長または圧縮により、清掃要素圧力Ｆ１および清掃要素圧力Ｆ１によるモーメントＭ_Ｆをバランスさせることができる。近位端の第２弾性部材１０５Ａの対応する駆動軸１０１に対する力の作用点は、Ｏ１点であり、清掃要素圧力Ｆ１によるモーメントＭ_Ｆは、清掃要素圧力Ｆ１のＯ１点に対するモーメントであり、モーメントＭ_Ｆの方向は、時計方向である。図８の応力解析とモーメント平衡によれば、第２弾性部材１０５Ａと第２弾性部材１０５Ｂの材料が伸長し、第２弾性部材１０５Ａが伸長した距離は、Ｙ_１であり、第２弾性部材１０５Ｂの材料が伸長した距離は、Ｙ_２である。フックの法則によれば、Ｙ_２が、（Ｆ３／Ｅ）に比例し、第２弾性部材１０５Ｂにおける等効力Ｆ３は、モーメントＭ_Ｆをバランスさせる作用を持ち、Ｅは、第２弾性部材１０５Ｂの材料の弾性率である。本発明において、第２弾性部材１０５Ｂの材料は、プラスチックであり、第１弾性部材１０４の材料は、金属であり、第１弾性部材１０４の材料の弾性率は、第２弾性部材１０５Ｂの材料の弾性率の２０倍以上である。本発明において、プラスチックの第２弾性部材１０５Ｂを創造的に導入したので、Ｙ_２が、（Ｆ３／Ｅ）に比例することに従って、同じＦ３の条件で、同じ清掃要素圧力Ｆ１の下で、プラスチックの第２弾性部材１０５Ｂは、金属の第２弾性部材１０５Ｂと比較して、第２弾性部材１０５Ｂ材料が伸長する距離Ｙ_２を２０倍以上大きく発生することができる。

【0068】

他の代替的な実施例において、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂを駆動軸の縦軸Ｌ２周りに１８０度回転させると、Ｙ_２は、第２弾性部材１０５Ｂの材料が圧縮された距離となり、したがって、Ｙ_２は、第２弾性部材１０５Ｂの材料が伸長または圧縮された距離となる。

【0069】

有利には、近位端弾性部材１０５Ａ、遠位端弾性部材１０５Ｂおよびトランスデューサラックの駆動軸に基づいて、ブラシヘッドに加えられた洗浄力が所定値を超えたときに警報を発するように構成された電動歯ブラシ用の圧力警報機構を構成することができる。圧力警報機構は、センサ装置を備え、センサ装置は、少なくとも１つの可動部材を備え、当該可動部材は、駆動軸の遠位端の磁石またはトランスデューサラックに設け、好ましくは、縦軸Ｌ２に沿って磁石の遠位端またはトランスデューサラックの遠位端に設け、洗浄力Ｆ１が近位端に印加されると、この可動部材は、第２方向に沿って第３変位Ｙ_３を生じ、洗浄力Ｆ１が最大圧力Ｆ１_Ｍを超えると、可動部材の変位は、圧力警報機構の警報装置に警報指示を発生させる。

【0070】

図８の例と合わせて、第２弾性部材１０５Ｂおよびその位置にある駆動軸部分は、清掃要素圧力Ｆ１により清掃要素圧力Ｆ１とは逆方向の変位Ｙ_２を生じる。第２弾性部材１０５Ａに対して清掃要素３からより離れたトランスデューサラック１１０部分および磁石は、清掃要素圧力Ｆ１により清掃要素圧力Ｆ１とは逆方向の変位Ｙ_３を生じる。第２弾性部材１０５Ｂと第２弾性部材１０５Ａが駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２に固定結合されているため、変位Ｙ_３と変位Ｙ_２は、正比例関係にある。

【0071】

第１実施例において、図４に示すように、可動部材は、トランスデューサラック１１０の清掃要素３から離れた尾部に配置されたラック追従ブロック１１４を備え、ラック追従ブロック１１４は、凸形状を呈し、清掃要素圧力Ｆ１により、第２弾性部材１０５Ｂは、弾性変形状態にあり、ラック追従ブロック１１４は、清掃要素圧力Ｆ１とは逆方向の変位Ｙ_３を生じ、変位Ｙ_３は、清掃要素圧力Ｆ１の増加に伴って大きくなる。回路基板４には、ラック追従ブロック１１４に隣接する両側にＬＥＤ光源４０２や感光要素４０１などのセンサ装置が配置されており、感光要素４０１が受光する光束が変化すると、感光要素４０１の等価抵抗にも対応する変化が生じ、回路基板４は、感光要素４０１の等価抵抗の大きさを検出して圧力Ｆ１の変化を感知する。使用者が清掃要素３に加わる圧力Ｆ１を大きくすると、ラック追従ブロック１１４の変位Ｙ_３が大きくなり、ラック追従ブロック１１４が光源４０２と感光要素４０１との間の隙間にさらに入り込み、感光要素４０１が得られる光源４０２からの光束が減少し、感光要素４０１の等価抵抗が大きくなり、回路基板４が感光要素４０１の等価抵抗が大きくなったことを検出し、清掃要素圧力Ｆ１が大きくなることの認識を実現し、清掃要素圧力Ｆ１の大きさが予め設定された閾値に達した場合、電動歯ブラシは、音、光、振動などの方法で清掃要素にかかる圧力Ｆ１が大きすぎることを使用者に注意し、清掃要素にかかる圧力Ｆ１を下げるように使用者に注意することができる。同様に、使用者が清掃要素３に加わる圧力Ｆ１を下げると、ラック追従ブロック１１４の変位Ｙ_３が小さくなり、ラック追従ブロック１１４が光源４０２と感光要素４０１との間に介在する隙間を減少し、感光要素４０１が得られる光源４０２からの光束が大きくなり、感光要素４０１の等価抵抗が小さくなり、回路基板４が感光要素４０１の等価抵抗の低減を検出し、清掃要素圧力Ｆ１が大きくなることの認識を実現し、清掃要素圧力Ｆ１が予め設定された圧力が大きすぎる閾値未満である場合、電動歯ブラシは、音、光、振動などの方式の注意を終了させる。

【0072】

本発明による実施例において、プラスチックまたは主にプラスチックからなる第２弾性部材１０５Ｂを導入したので、変位Ｙ_３が効果的に増幅され、すなわち、第２弾性部材１０５Ａに対して清掃要素３からより離れたトランスデューサラック１１０の部分と磁石との、清掃要素圧力Ｆ１により発生する清掃要素圧力Ｆ１とは反対方向の変位が効果的に増幅される。

【0073】

警報機構の実施例は、適切に変形してもよく、例えば、ラック追従ブロック１１４に貫通孔を設け、清掃要素圧力Ｆ１がゼロになると、光源４０２の光がラック追従ブロック１１４の貫通孔を通過しないか、少量で通過して感光要素４０１の感光面に入射し、ラック追従ブロック１１４の残りの部分は、光源４０２からの光が受光素子４０１の受光面に入射するのを遮断し、その際、感光要素４０１の等価抵抗が大きくなる。清掃要素圧力Ｆ１が大きくなると、ＬＥＤ４０２の光は、ラック追従ブロック１１４の貫通孔をより多く通過して感光要素４０１の感光面に入射し、その際、感光要素４０１の等価抵抗が小さくなり、回路基板４による清掃要素圧力Ｆ１の大きさの検出が実現される。

【0074】

上記実施例におけるラック追従ブロック１１４は、磁石表面に対して凸の形状であるが、もちろん、ラック追従ブロック１１４は、凹形状、平面形状、曲面形状であってもよく、そのうちのいずれかの面の変位Ｙ_３を利用して、ラック追従ブロック１１４の少なくとも一つの面を感光要素４０１に接近または離間させ、感光要素４０１が光源４０２からの光を受光できる入射角を変化させ、感光要素４０１上の光束量が清掃要素圧力Ｆ１の単調な変化に伴って単調に変化する。

【0075】

磁石をセンサ装置の可動部材として、清掃要素から離れた磁石の変位Ｙ_３を利用して、ホール要素やコイルなどの磁場誘導要素を回路基板４に取り付け、磁石の変位Ｙ_３により磁場誘導要素の磁場強度の変化をもたらし、磁場誘導要素の電圧値の変化を形成し、回路基板４による清掃要素圧力Ｆ１の大きさの検出を実現することもできる。

【0076】

また、好ましくは、エネルギー交換装置は、起動圧力Ｆ４を備えるように設定されている。具体的には、第２弾性部材１０５Ａよりも清掃要素から離れたトランスデューサラック１１０の部分と磁石にバネを取り付けて予締することができ、清掃要素圧力Ｆ１が清掃要素起動圧力Ｆ４よりも大きい場合にのみ、近位端第２弾性部材と遠位端第２弾性部材とが変位Ｙ_２と変位Ｙ_３を生じる。

【0077】

圧力Ｆ１が大きくなることにより、弾性部材に関する力であるＦ２、Ｆ３が大きくなり、大きくなるＦ２、Ｆ３は、第２弾性部材を屈服させて弾性を失う。本発明において、エネルギー交換装置は、圧力Ｆ１を最大圧力Ｆ１_Ｍに制限する最大圧力制限部をさらに備え、すなわちエネルギー交換装置は、最大圧力Ｆ１_Ｍを有するように構成されている。図９の実施例において、回路基板に貫通孔４０３が開設され、貫通孔４０３は、ラック追従ブロック１１４が通過してハンドルハウジングに接触させることができる。清掃要素３の圧力Ｆ１が清掃要素最大圧力Ｆ１_Ｍ以上である場合、ラック追従ブロック１１４は、ハンドルハウジングに接触し、ハンドルハウジングは、最大圧力制限部を構成して、ラック追従ブロック１１４の更なる移動を制限し、変位Ｙ_２と変位Ｙ_３は、もはや大きくならず、それによって第２弾性部材が常に弾性変形の範囲内にあることを保証する。圧力Ｆ１が最大圧力Ｆ１_Ｍより小さく、清掃要素起動圧力Ｆ４より大きい場合にのみ、圧力Ｆ１の単調な変化に伴い、変位Ｙ_２と変位Ｙ_３が単調に変化する。

【0078】

電動歯ブラシに対して、好ましくは、清掃要素最大圧力Ｆ１_Ｍの範囲は、２．５Ｎ～１０Ｎであり、清掃要素起動圧力Ｆ４は、０Ｎ以上２Ｎ以下である。清掃要素の圧力Ｆ１が清掃要素の最大圧力Ｆ１_Ｍを超えて単調に増加し続けるにつれて、ハンドルハウジングまたはハンドルハウジングに対して静止する部品は、変位Ｙ_２と変位Ｙ_３が単調に変化しなくなるようにトランスデューサ７を拘束する。

【0079】

上述の共振分析と力学分析に基づいて、清掃要素３の圧力Ｆ１は、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの余分な曲げ変形を引き起こすが、本発明は、第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂを導入して清掃要素３の圧力Ｆ１による力とモーメントをバランスさせるため、清掃要素３の圧力Ｆ１による第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの余分な曲げ変形を大幅に減少させ、したがって、トランスデューサ７を共振状態で長寿命に動作させることができ、第２遠位端弾性部材１０５Ｂがトランスデューサの固有周波数におけるばね剛性係数に与える影響は、限られ、トランスデューサ７の周波数に対する調整が容易になる。第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂおよび第２弾性部材１０５Ａ、１０５Ｂは、トランスデューサ７の製造を容易にするように、射出成形プロセスにより完成することができる。

【0080】

第１実施例の変形例として、図４において駆動軸の左側に位置する上方の第１弾性部材１０４Ａのみ、または図４において駆動軸の右側に位置する下方の第１弾性部材１０４Ｂのみのように、第１弾性部材が１つだけであってもよく、１つの第１弾性部材によっても、上記の第１弾性部材の組み合わせに対する要求を満たすことができ、１つの第１弾性部材によっても、本発明の目的を達成することができる。

【0081】

第１実施例の別の変形例として、図４において駆動軸の左側に位置する１つの第２弾性部材１０５Ａと図４において駆動軸の右側に位置する１つの第２弾性部材１０５Ｂを備える２つの第２弾性部材だけであってもよく、２つの第２弾性部材のそれぞれは、中位平面Ｐの両側に位置するとともに、中位平面Ｐに垂直で縦軸Ｌ２を備える垂直平面の両側に位置する。１つの第２弾性部材１０５Ａと１つの第２弾性部材１０５Ｂの弾性部材によっても、第２弾性部材の組み合わせに対する本発明の要求を満たすことができ、本発明の目的を達成することができる。

【0082】

他の変形例において、第２弾性部材は、中位平面Ｐの同じ側に位置してもよく、または、中位平面Ｐに垂直で縦軸Ｌ２を備える垂直平面の同じ側に位置してもよい。

【0083】

図１０および図１１は、本発明の第２実施例によるエネルギー交換装置の斜視図を示しており、エネルギー交換装置の磁石コイル機構は、第１実施例における磁石コイル機構とは異なる構造を有している。図１０、図１１のように、駆動コイル２２１は、駆動軸の縦軸Ｌ２に対して中央に配置され、磁石２０２、２０３は、それぞれ駆動コイル２２１の両側に分布し、トランスデューサラック１１０は、駆動軸の縦軸Ｌ２を中心にして両側に延びてさらに下方に延びて２つの支持アーム１１５を形成し、２つの磁石は、それぞれの支持アーム１１５に締結され、磁石による磁場は、駆動コイルを通過し、上記と同様の分析により、図１０、図１１に示す磁石２０２、２０３および駆動コイル２２１の配置によっても、本発明の目的を達成することができる。

【0084】

図１２および図１３は、本発明の第３実施例によるトランスデューサの斜視図を示す。図１２、図１３を参照すると、中空の円筒磁石３０２が駆動軸１０１に締結され、駆動コイル３２１、３２２、３２３、３２４が中空の円筒磁石の外側の周囲に配置され、磁石による磁場は、駆動コイルを通過し、上記と同様の分析により、図１２、図１３に示す磁石と駆動コイルの配置によっても、本発明の目的を達成することができる。

【0085】

もちろん、磁石および駆動コイルと弾性部材および清掃要素３の相対位置は、変化してもよく、例えば磁石と駆動コイルは、清掃要素３に対してより近いか、または磁石と駆動コイルは、２つの第２弾性部材の間に介在している。

【0086】

従来の清掃用具のエネルギー交換装置において、弾性部材の固定端または静止端は、駆動軸の縦軸に位置し、ａ_ｃｎは、駆動力から駆動軸の縦軸までの距離であり、弾性部材の剛性係数計算式のａでもあり、駆動力の力対は、駆動力にａ_ｃｎを乗算して得られるものであり、小さな駆動力のままで十分な力対を保証するために、ａ_ｃｎは、十分な大きさを必要とする。弾性部材の剛性係数の適切な大きさを維持するために、弾性部材のサイズは、やや大きくなる。また、弾性部材の他端は、トランスデューサ伝動アームに固定結合されているため、従来のエネルギー交換装置は、大きなサイズを持っている。

【0087】

これにより、本実施例において、第１弾性部材１０４は、駆動軸の電磁トルクＭ１を受ける。トランスデューサラック１１０には、対応する第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの別の縁部１０６をそれぞれ固定結合する２つのラック締結アーム１１３が分布し、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂの縁部１０７は、トランスデューサラック部１１２に固定結合され、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部１１２は、駆動軸１１０の一部を包絡し、第１弾性部材１０４Ａ、１０４Ｂは、ラック締結アーム１１３と駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分１１２との間に延在する。駆動軸の縦軸Ｌ２から第１弾性部材の縁部１０６までの距離は、弾性部材の剛性係数計算式のａである。駆動軸の縦軸Ｌ２から第１弾性部材の他端１０６までの距離と電磁力対Ｍ１の力腕とは、直接的な関係がないので、駆動軸の縦軸Ｌ２から第１弾性部材の縁部１０６までの距離は、十分に小さくてもよく、弾性部材のサイズは、もっと小さくてもよく、トランスデューサ７の全体サイズは、もっと小さくてもよく、それによって清掃装置の小型化を実現することができる。

【0088】

第１実施例において、トランスデューサ７が共振状態にあると、第２弾性部材１０５Ａとプラスチックの第２弾性部材１０５Ｂの駆動軸の縦軸Ｌ２に沿った位置ずれ分布を用いて、清掃要素圧力Ｆ１による変位Ｙ_３の増幅を実現し、清掃要素圧力Ｆ１の検出を実現する。清掃要素圧力Ｆ１に対する検出は、いくつかの清掃用具において必要であり、例えば電動歯ブラシにおいて、清掃要素圧力Ｆ１が大きすぎると歯肉を傷つけるので、使用者に圧力Ｆ１の大きさを注意する必要がある。しかし、他のいくつかの用途では、清掃用具は、清掃要素圧力Ｆ１の検出を実現する要求が強くないが、トランスデューサと清掃アセンブリが共振範囲内であり、清掃要素の圧力Ｆ１がより大きくなることが望ましい。このため、本発明は、上述の実施例におけるすべての第２弾性部材の材料を金属に交換する、すなわち、図１４、図１５、図１６、図１７に示すエネルギー交換装置の第４実施例を提供する。

【0089】

第４実施例において、トランスデューサ７’は、駆動軸５０１と、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿って分布する２つの近位端弾性部材５０５Ａと、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿って分布する２つの遠位端弾性部材５０５Ｂと、磁石５０２と、磁石５０３と、トランスデューサラック５１０とを備える。２つの磁石５０２、５０３は、いずれもトランスデューサラック５１０に固定されている。トランスデューサラック５１０の材料は、プラスチックであり、駆動軸５０１、近位端弾性部材５０５Ａおよび遠位端弾性部材５０５Ｂは、トランスデューサラック５１０を介して結合され、磁石５０２、５０３は、接着剤やネジや射出成形を介してトランスデューサラックの清掃要素から離れた尾部に固定結合されている。

【0090】

第４実施例において、トランスデューサ７’の弾性アセンブリは、少なくとも１つの近位端弾性部材５０５Ａと１つの遠位端弾性部材５０５Ｂとを備えるべきであり、１つの第２近位端弾性部材５０５Ａと１つの第２遠位端弾性部材５０５Ｂは、それぞれ駆動軸の縦軸Ｌ２が位置する中位平面Ｐの対向する両側に位置している。中位平面Ｐの両側に分布する１つの近位端弾性部材５０５Ａと１つの遠位端弾性部材５０５Ｂは、駆動軸の縦軸Ｌ２の両側からの電磁力に耐えることができ、それによってトランスデューサに力をバランスさせ、騒音と衝撃を低減することができる。

【0091】

本発明の第４実施例において、トランスデューサ７’は、２つの近位端弾性部材５０５Ａと２つの遠位端弾性部材５０５Ｂとを備え、近位端弾性部材５０５Ａと遠位端弾性部材５０５Ｂは、異なる傾斜角度を有して縦軸Ｌ２に沿って前後にずれ、ここで、近位端弾性部材５０５Ａは、遠位端弾性部材５０５Ｂよりも駆動軸５０１の近位端に近い。

【0092】

第１実施例の構成と同様に、トランスデューサラック５１０は、駆動軸を包絡するラック部分５１２と、ラック締結アーム５１３とを備え、ラック突起５１１が、ラック締結アーム５１３から突出する。近位端弾性部材５０５Ａおよび遠位端弾性部材５０５Ｂは、それぞれラック突起５１１および駆動軸を包絡するラック部分５１２と互いに固定結合されている。

【0093】

図１５に示すように、トランスデューサラック５１０には、対応する弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの縁部５０８をそれぞれ固定結合する４つのラック突起５１１が分布し、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの別の縁部５０９は、駆動軸５０１を包絡するトランスデューサラック部分５１２に固定結合され、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂは、ラック突起５１１と駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分５１２との間に延びる。他の代替的な実施例において、本発明の実施に影響を与えることなく、ラック突起５１１の代わりに、ラック締結アーム５１３を厚くしてよい。

【0094】

弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂは、略直方体であり、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂのラック突起５１１から駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分５１２までの距離は、弾性部材の長さであり、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの駆動軸の縦軸方向に沿う距離は、弾性部材の幅であり、直方体の別の辺の長さは、弾性部材の厚さである。弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂのそれぞれの長さおよび幅からなる平面は、弾性部材平面である。弾性部材平面は、ラック突起５１１と駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分５１２とを接続する平面であり、好ましくは、この平面と駆動軸の縦軸Ｌ２との間の角度は、３０度より小さい。本実施例において、４つの弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの平面と清掃要素の縦軸Ｌ１との角度は、それぞれδ１、δ２、δ３、δ４である。本実施例において、δ１、δ２、δ３、δ４は、いずれも６０度に等しく、言い換えれば、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの平面と中位平面Ｐとの角度は、３０度である。理解すべきところは、他の代替的な実施例において、δ１、δ２、δ３、δ４は、異なる値を取ることができる。

【0095】

第４実施例において、近位端弾性部材５０５Ａおよび遠位端弾性部材５０５Ｂの材料は、いずれも金属である。弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂは、図１６に示すように、縦軸に沿って互いに独立した２つの弾性本体を形成することができ、２つの弾性本体が、それぞれ対称に配置された２つの弾性部材を備え、それぞれの独立した弾性本体は、その中間部および両端に位置する貫通孔を形成し、これらの貫通孔は、弾性本体をトランスデューサラックの縦軸に固定する。他の代替的な実施例において、４つの独立した弾性部材を組み合わせて弾性部材アセンブリを構成してもよい。もちろん、トランスデューサ弾性部材は、本発明の範囲に入る他の設置形態を有してもよい。

【0096】

図１４に示すように、トランスデューサラックの清掃要素から離れた尾部が、駆動軸５０１を包絡し、磁石５０２、５０３は、駆動軸の縦軸Ｌ２の両側に対称に分布する。第１駆動コイルおよび第２駆動コイルは、それぞれ駆動軸の縦軸Ｌ２の両側に位置し、第１駆動コイルおよび第２駆動コイルは、ハンドルハウジングに対して相対移動しない。磁石５０２、磁石５０３は、同じ駆動コイルに向かうときに逆の磁極を有し、例えば、第２駆動コイルに向かう磁石５０２の磁極がＳ極となり、第２駆動コイルに向かう磁石５０３の磁極がＮ極となる。第１駆動コイルおよび第２駆動コイルにおける電流Ｉの方向は、磁石５０２、磁石５０３内部の磁力線方向に対して垂直である。

【0097】

第４実施例におけるトランスデューサ７’の運動解析は、第１実施形態におけるトランスデューサ７の運動解析と同様であり、ここではその説明を繰り返さない。

【0098】

本発明の第４実施例において、近位端弾性部材５０５Ａおよび遠位端弾性部材５０５Ｂの材料は、金属である。固体力学原理に従って、曲げ弾性変形状態において、弾性部材は、線形ばねに均等し、直方体弾性部材を例にすると、弾性部材に均等する線形ばねの剛性係数は、Ｋ＝３＊Ｅ＊Ｉ_ｚ／（ａ^３）であり、ここで、Ｅは、材料の弾性率であり、Ｉ_ｚは、駆動力や駆動モーメントに対応する弾性部材の慣性モーメントであり、ａは、駆動力による弾性部材での作用点から当該弾性部材がハンドルハウジングに対して静止した弾性部材の別の縁部５０８までの距離である。

【0099】

駆動周波数ｆ_０が機械固有周波数ｆ_ｎに等しい場合、機械部分は、強制共鳴運動にある。駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れると、トランスデューサ７’と清掃アセンブリは、周波数ｆ_０の電磁力を受け、駆動力の周波数ｆ_０は、トランスデューサ７の固有周波数ｆ_ｎの８５％から１１５％の間にある。単振動原理によれば、一般的に、駆動力の周波数ｆ_０は、機械固有周波数ｆ_ｎの８５％から１１５％の間にあると、機械部分が強制共振運動にあり、共振運動と共鳴運動の電気エネルギーが機械エネルギーに変換される効率が高いと考えることができる。

【0100】

同様に、図８を参照すると、清掃要素３に加わる圧力は、Ｆ１であり、近位端弾性部材５０５Ａにおける等効力は、Ｆ２であり、遠位端弾性部材５０５Ｂにおける等効力は、Ｆ３である。清掃要素３に加わる圧力Ｆ１は、清掃要素の縦軸Ｌ１と平行であり、すなわち中位平面Ｐ対して垂直である。図１７を参照すると、第４実施例において、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの平面と清掃要素の縦軸Ｌ１との角度は、角度δであり、角度δが、８０度未満であり、本実施例における角度δが、６０度である。清掃要素３に圧力Ｆ１を加えると、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂは、清掃要素の縦軸Ｌ１に対して平行な分力を発生することができる。弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの縁部５０９は、駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分５１２に固定結合され、別の縁部５０８は、ラック突起５１１に固定結合されているので、モーメント平衡と力平衡の原則に従って、近位端弾性部材５０５Ａにおける等効力Ｆ２の方向は、圧力Ｆ１の方向と反対であり、遠位端弾性部材５０５Ｂにおける等効力Ｆ３の方向は、圧力Ｆ１の方向と同じであり、近位端弾性部材５０５Ａは、等効力Ｆ２を発生するように引張状態を呈し、遠位端弾性部材５０５Ｂは、等効力Ｆ３を発生するように引張状態を呈している。圧力Ｆ１の弾性部材の平面に対する垂直な分力は、弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂの圧力曲げ変形をもたらし、この圧力曲げ変形は、弾性部材の内部応力をさらに増加させ、弾性部材の降伏をもたらし、それによってトランスデューサ５１０の固有周波数の急激な変化をもたらし、トランスデューサを失効させる可能性がある。トランスデューサの失効を回避するために、本発明において、角度δが、８０度未満０度以上である。より好ましくは、角度δが、６０度以下０度以上であり、圧力Ｆ１の第３弾性部材の平面に対する垂直な分力を効果的に低減し、圧力Ｆ１による第３弾性部材の圧力曲げ変形を低減する。

【0101】

同様に、重要なことは、近位端弾性部材５０５Ａにおける等効力Ｆ２と遠位端弾性部材５０５Ｂにおける等効力Ｆ３との間の距離がモーメント平衡にとって特に重要であり、大量の実験を経て、生産プロセスの実行可能性も考慮して、駆動軸の縦軸Ｌ２に沿った方向において、近位端弾性部材の中心線Ｌ５は、遠位端弾性部材の中心線Ｌ６から３．５ｍｍ以上離れ、中心線は、弾性部材の平面に位置するとともに、ラック締結アーム５１３から駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分５１２に指向する第２弾性部材平面中心線である。図１４に示すように、少なくとも１つの第３近位端弾性部材の中心線Ｌ５は、第３遠位端弾性部材の中心線Ｌ６から３．５ｍｍ以上離れているため、１つの近位端弾性部材５０５Ａだけの場合に比べて、清掃要素３における圧力Ｆ１による弾性部材５０５Ａ、５０５Ｂのねじれ変形をより回避することができ、弾性部材の過大な応力を回避し、トランスデューサの失効を回避することができる。

【0102】

本発明の第４実施例の１つの変形例として、例えば図１５において駆動軸の左側に位置する１つの近位端弾性部材５０５Ａと図１５において駆動軸の右側に位置する１つの弾性部材５０５Ｂとを備える２つの弾性部材５０５だけであってもよく、これでも、本発明の弾性部材の組み合わせに対する要求を満たすことができる。

【0103】

磁石の分布と磁石の位置に対して、図１０、図１１、図１２、図１３の解析と同様であり、ここではその説明を繰り返さない。以上の様々な組み合わせは、いずれも本発明の保護範囲に入る。

【0104】

明らかに、第１実施例と同様に、第４実施例における金属の近位端弾性部材５０５Ａおよび遠位端弾性部材５０５Ｂも、清掃要素の圧力Ｆ１の識別を実現することができる。清掃要素における圧力Ｆ１の清掃要素最大圧力Ｆ１_Ｍの範囲は、３Ｎ～１５Ｎであり、清掃要素起動圧力Ｆ４は、０Ｎ以上２．５Ｎ以下である。

【0105】

本発明のエネルギー交換装置によれば、駆動軸に沿って位置ずれに配置された弾性部材を導入して、清掃要素における圧力Ｆ１による力とモーメントをバランスさせ、清掃要素３における圧力Ｆ１による弾性部材への余分な曲げ変形を低減し、それによって、共振状態でトランスデューサを長寿命に動作させることができ、一方、トランスデューサと清掃アセンブリが共振範囲内にあることを確保し、清掃要素に加わる力をより大きくすることができる。また、本発明に係る弾性部材の配置方式によれば、清掃装置の小型化を図ることができる。

【0106】

共振状態や共鳴状態でのエネルギー伝達効率は、非常に高い。従来のベアリング（例えばボールベアリング）を用いた駆動構造において、ベアリングのような拘束部材を設けることは、回転運動以外にも清掃要素の運動が存在することを防止するためであるが、このような拘束は、騒音とエネルギー損失をもたらし、コストも増加する。本発明によれば、弾性部材と永久磁石とを合理的に配置するので、トランスデューサの滑らかな回動を実現することができ、それにより、清掃用具の回転回動を実現するために必要であった拘束部材を省くことができる。永久磁石を合理的に配置することで、トランスデューサ７、トランスデューサで受ける電磁合力をほぼゼロにし、トランスデューサ７、トランスデューサに作用するトルクを巧みに利用することで、拘束構造を省くことができるので、清掃用具の構造をよりコンパクトにし、回転をよりスムーズにし、騒音をより小さくすることができる。

【0107】

本発明は、上記のように好ましい実施例で開示されたが、本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、可能な変更および修正を行うことができる。したがって、本発明の技術案を逸脱しない内容と、本発明の技術実質に基づいて上記実施例に対して行ったいかなる修正、同等の変化および修飾も、本発明の請求項に規定された保護範囲内に入る。

【符号の説明】

【0108】

１ ハンドル
２ 清掃要素キャリア
３ 清掃要素
４ 回路基板
５ 電池
７、７’ トランスデューサ
１０１ 駆動軸
１０２ 第１磁石
１０３ 第２磁石
１０４ 第１弾性部材
１０４Ａ 第１弾性部材
１０４Ｂ 第１弾性部材
１０５ 第２弾性部材
１０５Ａ 近位端第２弾性部材
１０５Ｂ 遠位端第２弾性部材
１０６ 第１弾性部材の縁部
１０７ 第１弾性部材の縁部
１０８ 第２弾性部材の縁部
１０９ 第２弾性部材の縁部
１１０ トランスデューサラック
１１１ ラック突起
１１２ 駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分
１１３ ラック締結アーム
１１４ ラック追従ブロック
１１５ 支持アーム
１２１ 第１駆動コイル
１２２ 第２駆動コイル
１３１ トランスデューサ上ケース
１３２ トランスデューサ下ケース
１３３ 締結ねじ
１３４ 駆動コイルホルダ
１３５ 電池ボックス
２０２ 磁石
２０３ 磁石
２２１ 駆動コイル
２０４Ａ、２０４Ｂ 第１弾性部材
３０２ 円筒磁石
３２１、３２２、３２３、３２４ 駆動コイル
４０１ 感光要素
４０２ 光源
５０１ 駆動軸
５０２ 第１磁石
５０３ 第２磁石
５０５Ａ 近位端弾性部材
５０５Ｂ 遠位端弾性部材
５０８ 弾性部材の縁部
５０９ 弾性部材の縁部
５１０ トランスデューサラック
５１１ ラック突起
５１２ 駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分
５１３ ラック締結アーム
Ｌ１ 清掃要素の縦軸
Ｌ２ 駆動軸の縦軸
Ｌ３ 近位端第２弾性部材の中心線
Ｌ４ 遠位端第２弾性部材の中心線
Ｌ５ 近位端弾性部材の中心線
Ｌ６ 遠位端弾性部材の中心線
α１、α２、α３、α４ 第２弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度
β１、β２、β３、β４ 第１弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度
δ１、δ２、δ３、δ４ 弾性部材の平面と清掃要素の縦軸との角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランスデューサ（７、７’）と駆動コイル（１２１、１２２、２２１、３２１、３２２、３２３、３２４）とを備え、
前記トランスデューサは、トランスデューサラック（１１０、５１０）と、トランスデューサラックに取り付けられた磁石と、前記トランスデューサラックに取り付けられた弾性アセンブリと、駆動軸（１０１、５０１）と、を備え、前記駆動軸は、近位端と遠位端を有し、かつ前記駆動軸は、前記トランスデューサラックに固定結合され、前記駆動軸は、前記縦軸（Ｌ２）を画定し、かつ前記縦軸は、前記清掃看護用具における洗浄力（Ｆ１）の方向に実質的に垂直な中位平面（Ｐ）を通って延び、
前記駆動コイルは、前記トランスデューサ（７、７’）の磁石に対して配置され、前記トランスデューサは、前記駆動コイルに対して移動可能である、
清掃看護用具に用いられるエネルギー交換装置であって、
前記弾性アセンブリは、前記縦軸（Ｌ２）に沿ってオフセット配置された少なくとも１つの近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と少なくとも１つの遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）とを備え、前記近位端弾性部材は、前記遠位端弾性部材よりも前記駆動軸の近位端に近く、
前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）および前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）が、それぞれ第１縁部（１０９、５０９）と第２縁部（１０８、５０８）とを有し、前記第１縁部（１０９、５０９）は、前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、前記第２縁部（１０８、５０８）は、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材が弾性変形したときの固定縁部を構成し、前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）のそれぞれの平面は、実質的に前記縦軸から径方向外側に延びていることを特徴とするエネルギー交換装置。

【請求項2】

前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材のそれぞれの前記縦軸の幅に沿った中心線の間の距離は、少なくとも３．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項3】

前記近位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して（Ｐ）第１角度を形成し、前記遠位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して第２角度を形成し、前記第１角度と前記第２角度は、１０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項4】

前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面の対向する両側に位置するか、または前記中位平面の同じ側に位置し、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面（Ｐ）に対して垂直で前記縦軸を含む垂直平面の対向する両側または同じ側に位置し、
あるいは、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とは、前記垂直平面の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置。

【請求項5】

前記近位端弾性部材は、プラスチックまたは金属であり、または主にプラスチックまたは金属で構成され、前記遠位端弾性部材は、プラスチックであり、または主にプラスチックで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギー交換装置。

【請求項6】

前記近位端弾性部材は、前記縦軸に対して対称に対で配置され、前記遠位端弾性部材は、前記縦軸に対して対称に対で配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置。

【請求項7】

前記弾性アセンブリは、少なくとも別の弾性部材（１０４Ａ、１０４Ｂ）をさらに備え、前記少なくとも別の弾性部材は、金属で構成され、かつ前記縦軸に沿って前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とに対してオフセット配置され、前記金属弾性部材の平面と前記中位平面との間の角度は、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材の平面と前記中位平面との間の角度よりも小さく、
前記別の弾性部材の弾性率は、前記遠位端弾性部材の弾性率の２０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項8】

前記トランスデューサラックは、前記駆動軸を包絡するトランスデューサラック部分（１１２）と、前記駆動軸から径方向に離間した対をなすラック締結壁（１１３）とを備え、
前記ラック締結壁（１１３）は、上凸部と下凸部とを有し、前記上凸部と前記下凸部は、前記ラック締結壁においてフセット配置され、
前記第１縁部は、前記トランスデューサラック部分に固定され、前記第２縁部は、前記ラック締結壁の上凸部と下凸部にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項9】

前記駆動コイルは、前記清掃看護用具のハウジングに対して相対運動がないように配置され、前記駆動コイルは、前記磁石が発生する磁界に配置され、前記磁石（１０２、１０３、２０２、２０３、３０２）が発生する磁力線と駆動コイル（１２１、１２２）における電流Ｉの方向とのなす角は、約９０度であり、
前記駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、これにより、前記駆動コイルと前記磁石とは、相互作用して駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を生じ、前記往復力対は、前記トランスデューサを駆動して共振させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー交換装置。

【請求項10】

清掃看護用具に用いられる圧力警報機構であって、
縦軸を画定して近位端と遠位端を有する駆動軸であって、駆動部が前記駆動軸の前記遠位端から前記駆動軸に取り付けられ、清掃看護用具の洗浄力（Ｆ１）が第一方向に沿ったとき、前記近位端が第一方向に沿って第一変位を生じる駆動軸（１０１）と、
第１縁部（１０９）が前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、その位置が前記駆動軸の支点を構成する近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と、
前記近位端弾性部材に対して縦軸に沿って前記遠位端に向けてオフセットされ、第１縁部（１０９）が前記駆動軸に固定結合されて前記駆動軸に伴って移動し、前記洗浄力（Ｆ１）が前記近位端に加わると、第１縁部の位置にある駆動軸が前記第１方向と反対する第２方向に沿って第２変位を生じる遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）と、
固定部材及び可動部材を有するセンサ装置であって、前記可動部材が前記駆動部に設けられ、前記洗浄力（Ｆ１）が前記近位端に加わると、前記可動部材が前記固定部材に対して第２方向に沿って第３変位を生じ、前記洗浄力（Ｆ１）が最大圧力（Ｆ１_Ｍ）を超えると、前記可動部材の固定部材に対する変位が前記圧力警報機構の警報装置に警報指示を発生させる可動部材と、を備える圧力警報機構。

【請求項11】

前記近位端弾性部材（１０５Ａ、５０５Ａ）と前記遠位端弾性部材（１０５Ｂ、５０５Ｂ）のそれぞれは、前記第１縁部に対向する第２縁部（１０８、５０８）を有し、前記第２縁部（１０８、５０８）が、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とが弾性変形した時の固定縁部を構成し、
前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材のそれぞれの前記縦軸の幅に沿った中心線の間の距離が、少なくとも３．５ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項12】

前記縦軸は、中位平面を通って延び、前記中位平面は、実質的に前記洗浄力に対して垂直であり、前記近位端弾性部材の平面は、前記中位平面（Ｐ）に対して第１角度を形成し、前記遠位端弾性部材の平面は、前記中位平面に対して第２角度を形成し、前記第１角度と前記第２角度は、１０度以上９０度以下であり、
前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面の対向する両側に位置するか、または前記中位平面の同じ側に位置し、かつ、前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材は、前記中位平面（Ｐ）に対して垂直で前記縦軸を含む垂直平面の対向する両側または同じ側に位置するか、または前記近位端弾性部材と前記遠位端弾性部材とは、前記垂直平面の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の圧力警報機構。

【請求項13】

前記駆動部は、磁石とラックとを備え、前記磁石は、前記ラックを介して前記駆動軸の遠位端に取り付けられ、
前記可動部材は、前記駆動軸の近位端よりも前記近位端弾性部材から離れていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項14】

前記センサ装置の固定部材は、誘導要素と放出源とを備え、前記誘導要素と前記放出源との間には、隙間が形成され、前記可動部材は、前記誘導要素と前記放出源との間の隙間に移動可能に入り込むバリアブロックを備え、
前記誘導要素と前記放出源は、電気、磁気、光誘導要素と放出源のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項15】

前記誘導要素および前記放出源は、前記清掃看護用具のハウジングまたは前記ハウジングに対して固定された部品に設置されていることを特徴とする請求項１４に記載の圧力警報機構。

【請求項16】

前記圧力警報機構は、前記最大圧力（Ｆ１_Ｍ）が２．５Ｎから１５Ｎの範囲内になるように、前記可動部材の移動範囲を制限する圧力制限部を備え、
前記最大圧力制限部は、前記清掃看護用具のハウジングまたは前記ハウジングに対して固定された部品に設置されていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力警報機構。

【請求項17】

前記清掃看護用具のハウジングに対して相対運動がないように配置する駆動コイルをさらに備え、前記駆動コイルは、前記駆動部の磁石が発生する磁界に配置され、前記磁石（１０２、１０３、２０２、２０３、３０２）が発生する磁力線と駆動コイル（１２１、１２２）における電流Ｉの方向とのなす角は、約９０度であり、
前記駆動コイルに周波数ｆ_０の交流電流Ｉが流れ、これにより、前記駆動コイルと前記磁石とは、相互作用して前記駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を生じ、前記往復力対は、前記駆動軸と、前記近位端弾性部材と、前記遠位端弾性部材とを備える前記トランスデューサを駆動して共振させることを特徴とする請求項１６に記載の圧力警報機構。

【請求項18】

請求項１～３および７～９のいずれか１項に記載のエネルギー交換装置または請求項１０、１１、および１３～１７のいずれか１項に記載の圧力警報機構を有する清掃看護用具であって、前記清掃看護用具は、電動歯ブラシ、電気シェーバー、電気洗顔器、電気入浴器の１つを備える清掃看護用具。

【請求項19】

前記トランスデューサ（７）と前記清掃看護用具の清掃アセンブリは、共振体を構成し、前記駆動コイルと前記磁石は、相互作用して駆動軸の縦軸（Ｌ２）を軸線とする往復力対を発生し、前記往復力対は、前記共振体を駆動して共振させ、前記共振体の固有周波数ｆ_ｎは、前記往復力対の周波数ｆ_０の８５％と１１５％の間に介在することを特徴とする請求項１８に記載の清掃看護用具。

【国際調査報告】