Электрическая зубная щетка

Электрическая зубная щетка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к электрической зубной щетке.

Уровень техники

Известна электрическая зубная щетка такого типа, который осуществляет очистку (удаление остатков пищи и налета) за счет размещения быстро движущейся щетки на зубах. Для электрической зубной щетки этого типа предложены различные механизмы возбуждения и способы возбуждения с целью повышения мощности удаления налета и повышения эффективности консервативного лечения.

Например, в Патентных документах 1, 2 раскрыта электрическая зубная щетка, способная переключаться между вращательным возвратно-поступательным движением (движением качения) и линейным возвратно-поступательным движением путем переключения направления вращения двигателя.

Кроме того, в Патентном документе 3 раскрыта идея, состоящая в том, что ориентация относительно оси корпуса зубной щетки обнаруживается в четыре стадии или восемь стадий, и очищаемая секция оценивается на основании результата обнаружения. В частности, по окружности внутри корпуса предусмотрена совокупность сегментов, каждый из которых имеет форму сектора. Ориентация корпуса зубной щетки оценивается путем обнаружения сегмента, в котором находится проводящий шарик, на основании изменения электрического сопротивления. Однако трудно уменьшить размер такого механизма и, кроме того, трудно добиться высокой точности обнаружения, поскольку позиция шарика не стабильна вследствие движения зубной щетки. В Патентном документе 3, для каждой секции регистрируется, сколько раз производилась очистка или время очистки, и выводится оценка, надлежащим ли образом произведена очистка.

Патентный документ 1: японская выкладка полезной модели №4-15426

Патентный документ 2: японская патентная выкладка №5-123221

Патентный документ 3: японская патентная выкладка №2005-152217

Сущность изобретения

Проблемы, стоящие перед изобретением

Задачей настоящего изобретения является обеспечение метода для дополнительного повышения мощности удаления налета и эффективности консервативного лечения электрической зубной щетки.

Средство решения проблем

Для решения вышеозначенной задачи, настоящее изобретение предусматривает следующую конфигурацию.

Электрическая зубная щетка, в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя: щетку; средство возбуждения для приведения щетки в движение; средство обнаружения ориентации для обнаружения ориентации щетки; средство оценивания секции для оценивания очищаемой секции на основании обнаруженной ориентации; и средство управления для переключения режима работы средства возбуждения согласно оценке очищаемой секции.

Здесь, «очищаемая секция» это секция, которая очищается щеткой (за счет контакта со щеткой) из совокупности секций, заданных путем сегментирования поверхностей зубного ряда в полости рта. Остатки пищи и налет налипают по-разному в зависимости от разновидностей (верхняя челюсть/нижняя челюсть, моляр/резец и т.д.) и участков (внутренняя сторона/наружная сторона, поверхность зуба/окклюзионная поверхность, зубодесневой карман) зубов. Таким образом, эффективные операции очистки, например, как применять щетку, как двигать щетку, и скорость, различны для разных секций. Кроме того, даже для зубов одной разновидности, щетка применяется в противоположных направлениях для левого и правого зубных рядов.

Электрическая зубная щетка согласно настоящему изобретению, таким образом, использует конфигурацию, в которой очищаемая секция автоматически оценивается, и, кроме того, режим работы автоматически переключается в зависимости от оценки очищаемой секции. Соответственно, можно реализовать правильную операцию очистки для каждой очищаемой секции и дополнительно можно ожидать повышения мощности удаления налета и эффективности консервативного лечения.

Предпочтительно, средство возбуждения включает в себя двигатель вращательного действия, и средство управления переключает направление вращения двигателя вращательного действия согласно очищаемой секции.

Соответственно, направление движения щетки (движение волосков щетки) можно изменять согласно очищаемой секции. Например, можно осуществлять управление таким образом, чтобы волоски щетки двигались в направлении, в котором налет выскребается из зубодесневого кармана.

Предпочтительно, средство управления переключает частоту движения щетки согласно очищаемой секции.

Например, можно осуществлять управление таким образом, чтобы частота движения уменьшалась в чувствительной секции (секции, где сильная чистка не является предпочтительной) и частота движения увеличивалась в секции, где желателен сильный очистительный эффект.

Предпочтительно, средство обнаружения ориентации имеет датчик ускорения для обнаружения трехмерной ориентации щетки на основании выходного сигнала датчика ускорения.

Соответственно, ориентацию щетки можно определять с высокой точностью, что позволяет идентифицировать очищаемую секцию с более высокой точностью и более высоким разрешением, чем в традиционных устройствах. Кроме того, компактный датчик ускорения легко помещается в корпус электрической зубной щетки. Можно использовать одноосный датчик ускорения, но предпочтительно использовать многоосный (двухосный, трех- или более осный) датчик ускорения.

Предпочтительно, средство обнаружения ориентации имеет гироскоп для обнаружения трехмерной ориентации щетки на основании выходного сигнала датчика ускорения и выходного сигнала гироскопа.

Выходной сигнал датчика ускорения включает в себя составляющую гравитационного ускорения и составляющую динамического ускорения. Составляющая гравитационного ускорения указывает трехмерную ориентацию щетки, и составляющая динамического ускорения является ненужной составляющей сигнала. Таким образом, трехмерную ориентацию щетки можно вычислять с более высокой точностью, опираясь на выходной сигнал гироскопа и отбрасывая составляющую динамического ускорения.

Предпочтительно, электрическая зубная щетка дополнительно включает в себя средство оценивания угла щетки для оценивания угла щетки, который представляет собой угол щетки относительно оси зуба, на основании обнаруженной ориентации, и средство управления переключает режим работы средства возбуждения согласно оценке очищаемой секции и угла щетки.

Более правильную операцию очистки можно реализовать за счет дополнительного учета угла щетки.

Предпочтительно, электрическая зубная щетка дополнительно включает в себя средство обнаружения нагрузки для обнаружения нагрузки, действующей на щетку, и средство управления запрещает переключение режима работы в отсутствие нагрузки, действующей на щетку.

Например, когда щетка перемещается от правой стороны к левой стороне зубного ряда, ориентация щетки значительно изменяется, поэтому режим работы может часто изменяться в ходе движения. Такое явление не является предпочтительным, поскольку делает управление нестабильным и приводит к ненужному расходованию энергии. Таким образом, согласно настоящему изобретению, вышеозначенное явление при движении щетки можно предотвращать, запрещая переключение режима работы в отсутствие нагрузки, действующей на щетку.

Настоящее изобретение допускает любую возможную комбинацию вышеупомянутых средств и процессов.

Результаты изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает дополнительное повышение мощности удаления налета и эффективности консервативного лечения электрической зубной щетки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема электрической зубной щетки в первом варианте осуществления.

Фиг. 2 - вид в разрезе, демонстрирующий внутреннюю конструкцию электрической зубной щетки в первом варианте осуществления.

Фиг. 3 - вид в перспективе, демонстрирующий внешний вид электрической зубной щетки.

Фиг. 4 - схема сегментации очищаемых секций.

Фиг. 5 - логическая блок-схема основной процедуры автоматического управления режимом работы в первом варианте осуществления.

Фиг. 6 - логическая блок-схема процесса определения ориентации в первом варианте осуществления.

Фиг. 7 - логическая блок-схема процесса вычисления очищаемой секции (верхней челюсти) в первом варианте осуществления.

Фиг. 8 - логическая блок-схема процесса вычисления очищаемой секции (нижней челюсти) в первом варианте осуществления.

Фиг. 9 - логическая блок-схема процесса переключения режима работы в первом варианте осуществления.

Фиг. 10 - диаграмма примеров выходных сигналов датчика ускорения Ax, Ay, Az для каждой очищаемой секции верхней челюсти.

Фиг. 11 - диаграмма примеров выходных сигналов датчика ускорения Ax, Ay, Az для каждой очищаемой секции нижней челюсти.

Фиг. 12 - схема, демонстрирующая направление вращения двигателя и движение щетки.

Фиг. 13 - логическая блок-схема процесса переключения режима работы во втором варианте осуществления.

Фиг. 14 - диаграмма, иллюстрирующая траекторию щетки.

Фиг. 15 - схема, демонстрирующая взаимосвязь между углом щетки и движением щетки.

Фиг. 16 - диаграмма, демонстрирующая изменение формы волны выходного сигнала датчика при изменении угла щетки.

Фиг. 17 - логическая блок-схема основной процедуры автоматического управления режимом работы в третьем варианте осуществления.

Фиг. 18 - логическая блок-схема процесса переключения режима работы в третьем варианте осуществления.

Фиг. 19 - блок-схема электрической зубной щетки в четвертом варианте осуществления.

Фиг. 20 - блок-схема электрической зубной щетки в пятом варианте осуществления.

Фиг. 21 - логическая блок-схема основной процедуры автоматического управления режимом работы в пятом варианте осуществления.

Фиг. 22 - схема, демонстрирующая изменение ориентации корпуса зубной щетки, когда щетка прижимается к зубам.

Фиг. 23 - диаграмма, демонстрирующая изменение формы волны выходного сигнала датчика при изменении ориентации, показанном на фиг. 22.

Фиг. 24 - вид в перспективе щеточного участка электрической зубной щетки в шестом варианте осуществления.

Фиг. 25 - логическая блок-схема процесса вычисления очищаемой секции (верхней челюсти) в шестом варианте осуществления.

Фиг. 26 - логическая блок-схема процесса вычисления очищаемой секции (нижней челюсти) в шестом варианте осуществления.

Фиг. 27 - диаграмма, иллюстрирующая снижение шума выходного сигнала датчика ускорения.

Фиг. 28 - схема, поясняющая определения углов ориентации электрической зубной щетки.

Фиг. 29 - диаграмма, иллюстрирующая управление изменением скорости возбуждения.

Фиг. 30 - вид в перспективе щеточного участка электрической зубной щетки в седьмом варианте осуществления.

Фиг. 31 - схема, демонстрирующая измерение ориентации в восьмом варианте осуществления.

Фиг. 32 - логическая блок-схема процесса обновления информации ориентации в девятом варианте осуществления.

Предпочтительные варианты осуществления

В дальнейшем, соответствующие варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на фигуры в порядке иллюстрации.

(Первый вариант осуществления)

<Конструкция электрической зубной щетки>

Конструкция электрической зубной щетки будет описана со ссылкой на фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 показана блок-схема электрической зубной щетки в первом варианте осуществления, на фиг. 2 - вид в разрезе, демонстрирующий внутреннюю конструкцию электрической зубной щетки в первом варианте осуществления, и на фиг. 3 - вид в перспективе, демонстрирующий внешний вид электрической зубной щетки.

Электрическая зубная щетка включает в себя корпус 1 электрической зубной щетки (далее именуемый просто «корпус 1»), содержащий двигатель 10 служащий источником возбуждения, и вибрирующий элемент 2, имеющий щетку 210. Корпус 1, в общем случае, имеет цилиндрическую форму и также служит участком рукоятки, который пользователь держит рукой при чистке своих зубов.

Корпус 1 снабжен переключателем S для включения/выключения питания. Внутри корпуса 1 предусмотрены двигатель 10, служащий источником возбуждения, схема возбуждения 12, аккумулятор 13, служащий источником питания 2,4 В, катушка 14 для зарядки и т.п. Для зарядки аккумулятора 13 корпус 1 просто помещается на зарядное устройство 100, в результате чего осуществляется бесконтактная зарядка посредством электромагнитной индукции. Схема возбуждения 12 имеет БО (блок обработки входа/выхода) 120 для выполнения различных операций и управления, память 121 для хранения программ и различных значений настройки, таймер 122 и т.п.

Многоосный датчик ускорения (здесь, с тремя осями x, y, z) 15 дополнительно предусмотрен внутри корпуса 1. Согласно фиг. 3, датчик ускорения 15 обеспечен так, что ось x параллельна чистящей стороне щетки, ось y совпадает с продольным направлением корпуса 1, и ось z вертикальна к чистящей стороне щетки. Другими словами, когда корпус 1 располагается на зарядном устройстве 100, вектор гравитационного ускорения параллелен оси y. Когда чистящая сторона щетки повернута вверх, вектор гравитационного ускорения параллелен оси z. Когда чистящая сторона щетки повернута в бок при горизонтальной ориентации корпуса 1, вектор гравитационного ускорения параллелен оси x. Выходной сигнал датчика ускорения 15 по каждой оси поступает на БО 120 и используется для определения трехмерной ориентации щетки.

В качестве датчика ускорения 15 предпочтительно использовать датчик MEMS пьезорезисторного типа, емкостного типа или теплового типа. Причина в том, что датчик MEMS очень мал и легко помещается внутри корпуса 1. Однако тип датчика ускорения 15 этим не ограничивается, и можно использовать датчик электродинамического типа, тензодатчик или пьезоэлектрический датчик. Хотя на фигурах это конкретно не показано, можно предусмотреть корректирующую схему для коррекции баланса чувствительности датчика между осями, температурных характеристик чувствительности, температурного дрейфа и т.д. Кроме того, можно предусмотреть полосовой фильтр (фильтр низких частот) для удаления составляющих динамического ускорения или шума. Кроме того, шум можно снижать путем сглаживания выходного сигнала датчика ускорения. На фиг. 27 показан пример, в котором высокочастотный шум выходного сигнала снижается путем усреднения данных по интервалу в несколько десятков миллисекунд.

Вибрирующий элемент 2 включает в себя участок ножки 20, прикрепленный к стороне корпуса 1 и щеточную часть 21, присоединенную к этому участку ножки 20. Щетка 210 встроена в конец наконечника щеточной части 21. Щеточная часть 21 является расходным элементом и, таким образом, имеет конфигурацию, позволяющую удалять ее с участка ножки 20 для замены на новую.

Участок ножки 20 выполнен из полимерного материала. Участок ножки 20 установлен на корпусе 1 с прокладкой в виде упругого элемента 202 из эластомера. Участок ножки 20 представляет собой трубчатую деталь, закрытую на конце наконечника (конце со стороны щетки) и имеет подшипник 203 на конце наконечника внутри трубки. Конец наконечника оси 30 эксцентрика, соединенной с осью вращения 11 двигателя 10, вставлен в подшипник 203 участка ножки 20. Эта ось 30 эксцентрика имеет груз 300 вблизи подшипника 203, и центр тяжести оси 30 эксцентрика смещен относительно центра вращения. Заметим, что между концом наконечника оси 30 эксцентрика и подшипником 203 предусмотрен небольшой зазор.

<Принцип возбуждения электрической зубной щетки>

БО 120 подает сигнал возбуждения (например, сигнал широтно-импульсной модуляции) в соответствии с режимом работы на двигатель 10 для вращения оси вращения 11 двигателя 10. Ось 30 эксцентрика также вращается совместно с осью вращения 11, причем ось 30 эксцентрика движется так, что оборачивается вокруг центра вращения вследствие смещения центра тяжести. Таким образом, конец наконечника оси 30 эксцентрика неоднократно сталкивается с внутренней стенкой подшипника 203, заставляя участок ножки 20 и присоединенную к нему щеточную часть 21 вибрировать (двигаться) с высокой скоростью. Другими словами, двигатель 10 действует как средство возбуждения вибрации (движения) щетки, и ось 30 эксцентрика действует как механизм передачи движения (механизм преобразования движения) для преобразования выхода (вращения) двигателя 10 в вибрацию вибрирующего элемента 2.

Пользователь может осуществлять очистку, держа корпус 1 в руке и прикасаясь быстро вибрирующей щеткой 210 к зубам. Заметим, что БО 120 отслеживает продолжительность операции с помощью таймера 122 и автоматически останавливает вибрацию щетки по истечении предписанного времени (например, двух минут).

В электрической зубной щетке в настоящем варианте осуществления, ось 30 эксцентрика, которая является механизмом передачи движения, содержится в вибрирующем элементе 2, и, в частности, груз 300 располагается вблизи щетки 210. Таким образом, можно эффективно колебать часть щетки 210. С другой стороны, поскольку вибрирующий элемент 2 (участок ножки 20) установлен на корпусе 1 с прокладкой в виде упругого элемента 202, вибрация вибрирующего элемента 2 слабо передается в корпус 1. Это позволяет снижать вибрацию корпуса 1 и руки в ходе чистки зубов, тем самым улучшая потребительские качества.

<Работа электрической зубной щетки>

Остатки пищи и налет налипают по-разному в зависимости от разновидностей (верхняя челюсть/нижняя челюсть, моляр/резец и т.д.) и участков (внутренняя сторона/наружная сторона, поверхность зуба/окклюзионная поверхность) зубов. Таким образом, эффективные операции очистки, например, как применять щетку (угол щетки или давление щетки), как двигать щетку, скорость и время чистки, различны для разных секций зубного ряда. Кроме того, даже для зубов одной разновидности, щетка применяется в противоположных направлениях для левого и правого зубных рядов.

Таким образом, электрическая зубная щетка в настоящем варианте осуществления вычисляет очищаемую секцию на основании ориентации щетки, определяемой датчиком ускорения 15, и автоматически переключает режим работы (направление вращения, скорость вращения и т.п.) двигателя 10 в зависимости от очищаемой секции.

В настоящем варианте осуществления, согласно фиг. 4, верхний и нижний зубные ряды разделены на 16 секций: «верхнечелюстная передняя наружная сторона», «верхнечелюстная передняя внутренняя сторона», «верхнечелюстная левая наружная сторона», «верхнечелюстная левая внутренняя сторона», «верхнечелюстная левая окклюзионная поверхность», «верхнечелюстная правая наружная сторона», «верхнечелюстная правая внутренняя сторона», «верхнечелюстная правая окклюзионная поверхность», «нижнечелюстная передняя наружная сторона», «нижнечелюстная передняя внутренняя сторона», «нижнечелюстная левая наружная сторона», «нижнечелюстная левая внутренняя сторона», «нижнечелюстная левая окклюзионная поверхность», «нижнечелюстная правая наружная сторона», «нижнечелюстная правая внутренняя сторона» и «нижнечелюстная правая окклюзионная поверхность». Однако сегментация зубного ряда не ограничивается вышеозначенной сегментацией, и зубной ряд можно разделить более грубо или более детально.

Автоматическое управление режимом работы будет конкретно описано со ссылкой на логические блок-схемы на фиг. 5-9. На фиг. 5 показана логическая блок-схема основной процедуры, и на фиг. 6-9 показаны логические блок-схемы, демонстрирующие детали каждого процесса основной процедуры. Заметим, что описанные ниже процессы представляют собой процессы, выполняемые БО 120 в соответствии с программой, если не указано обратное.

При включении электрической зубной щетки БО 120 определяет ориентацию (наклон) щетки на основании выходного сигнала датчика ускорения 15 (S10). Затем БО 120 вычисляет очищаемую секцию на основании ориентации, определяемой на S10 (S20). Затем БО 120 осуществляет управление для переключения режима работы в соответствии с очищаемой секцией, вычисленной на S20 (S30). Процессы на S10-S30 повторно выполняются с определенными интервалами времени, и режим работы изменяется надлежащим образом каждый раз при изменении очищаемой секции. При выключении питания, или когда продолжительность операции достигает предписанного времени (например, двух минут), или при переключении режима работы вручную, основная процедура на фиг. 5 заканчивается. В дальнейшем будут подробно описаны процессы на S10-S30.

<Определение ориентации>

На фиг. 6 показана логическая блок-схема процесса определения ориентации (S10).

БО 120 получает входные сигналы Ax, Ay, Az по осям x, y, z, соответственно, от датчика ускорения 15 (S100). Ax выражает составляющую ускорения в направлении x. Ay выражает составляющую ускорения в направлении y. Az выражает составляющую ускорения в направлении z. Когда зубная щетка находится в состоянии покоя (когда динамическое ускорение не действует на датчик ускорения 15), составной вектор A их Ax, Ay, Az эквивалентен гравитационному ускорению. Здесь, A=(Ax, Ay, Az) называется вектором ориентации.

Здесь, если модуль вектора ориентации A=(Ax, Ay, Az) больше, чем 1,2 g (g - гравитационное ускорение) (S101; ДА), возвращается ошибка (S102). Причина в том, что включение большой величины составляющей динамического ускорения в выходной сигнал датчика ускорения затрудняет точное определение направления гравитационного ускорения (т.е. трехмерной ориентации щетки). Заметим, что вместо возвращения ошибки, как на этапе S102, процессы на S100 и S101 могут повторяться, пока не будут получены выходные сигналы датчика ускорения Ax, Ay, Az, для которых модуль составного вектора будет 1,2 g или менее. Заметим, что пороговое значение при определении ошибки не ограничивается 1,2 g и может быть любым другим значением.

<Вычисление очищаемой секции>

На фиг. 7 и 8 получены логические блок-схемы процесса оценивания очищаемой секции (S20). На фиг. 10 и 11 показаны диаграммы примеры выходных сигналов датчика ускорения Ax, Ay, Az для каждой очищаемой секции.

Сначала БО 120 определяет, является ли челюсть верхней или нижней, на основании выходного сигнала Az датчика ускорения в направлении z (S700). Это определение основано на представлении о том, что чистящая сторона щетки, в основном, обращена вверх при очистке верхнечелюстного зубного ряда, и что чистящая сторона щетки, в основном, обращена вниз при очистке нижнечелюстного зубного ряда. Если Az>0, определяется, что это нижняя челюсть (S801). Если Az≤0, определяется, что это верхняя челюсть (S701).

(1) В случае верхней челюсти

БО 120 определяет, передний зуб или нет, на основании выходного сигнала Ay датчика ускорения в направлении y (S702). Это определение основано на представлении о том, что корпус 1 зубной щетки ориентирован относительно горизонтально при очистке передних зубов, тогда как корпус 1 зубной щетки принудительно ориентирован наклонно при очистке моляров, поскольку ему мешают губы. Если Ay ≤ пороговому значению a, определяется, что это верхний передний зуб (S703).

Если определено, что это верхний передний зуб, БО 120 определяет, наружная сторона или внутренняя сторона, на основании выходного сигнала Ax датчика ускорения в направлении x (S704). Это определение производится на основании представления о том, что щетка ориентируется в противоположных направлениях между наружной стороной и внутренней стороной. Если Ax>0, определяется, что это «верхнечелюстная передняя наружная сторона» (S705), и если Ax≤0, определяется, что это «верхнечелюстная передняя внутренняя сторона» (S706).

С другой стороны, если на этапе S702 определено, что это не верхний передний зуб, БО 120 определяет, окклюзионная поверхность или нет, на основании выходного сигнала Ax датчика ускорения в направлении x (S707). Это определение производится на основании представления о том, что чистящая сторона щетки, в общем случае, ориентирована горизонтально при очистке окклюзионной поверхности, и что выходной сигнал Ax чрезвычайно мал. Если пороговое значение b > Ax > порогового значения c, то определяется, что это «верхнечелюстная левая окклюзионная поверхность или верхнечелюстная правая окклюзионная поверхность» (S708). Заметим, что в первом варианте осуществления верхнечелюстная левая окклюзионная поверхность и верхнечелюстная правая окклюзионная поверхность специально не различаются друг от друга. Причина в том, что в случае окклюзионной поверхности, нет большой необходимости в изменении операции очистки между левой и правой сторонами.

Если Ax ≥ пороговому значению b или Ax ≤ порогового значения c, БО 120 определяет, наружная сторона или внутренняя сторона, в зависимости от того, Ax больше нуля или нет (S709). Это определение производится на основании представления о том, что щетка ориентируется в противоположных направлениях между наружной стороной и внутренней стороной. Если Ax>0, то определяется, что это «верхнечелюстная правая наружная сторона или верхнечелюстная левая внутренняя сторона» (S710). Если Ax≤0, то определяется, что это «верхнечелюстная левая наружная сторона или верхнечелюстная правая внутренняя сторона» (S711). Заметим, что в первом варианте осуществления верхнечелюстная правая наружная сторона и верхнечелюстная левая внутренняя сторона специально не различаются друг от друга. Причина в том, что нет большой необходимости в изменении операции очистки между этими секциями. Это применимо к верхнечелюстной левой наружной стороне и верхнечелюстной правой внутренней стороне.

(2) В случае нижней челюсти

БО 120 определяет, передний зуб или нет, на основании выходного сигнала Ay датчика ускорения в направлении y (S802). Это определение основано на представлении о том, что корпус 1 зубной щетки ориентирован относительно горизонтально при очистке передних зубов, тогда как корпус 1 зубной щетки принудительно ориентирован наклонно при очистке моляров, поскольку ему мешают губы. Если Ay ≤ порогового значения d, определяется, что это нижний передний зуб (S803).

Если определено, что это нижний передний зуб, то БО 120 определяет, наружная сторона или внутренняя сторона, на основании выходного сигнала Ax датчика ускорения в направлении x (S804). Это определение производится на основании представления о том, что щетка ориентируется в противоположных направлениях между наружной стороной и внутренней стороной. Если Ax<0, определяется, что это «нижнечелюстная передняя наружная сторона» (S805), и если Ax≥0, определяется, что это «нижнечелюстная передняя внутренняя сторона» (S806).

С другой стороны, если на этапе S802 определено, что это не нижний передний зуб, то БО 120 определяет, окклюзионная поверхность или нет, на основании выходного сигнала Ax датчика ускорения в направлении x (S807). Это определение производится на основании представления о том, что чистящая сторона щетки в общем случае, ориентирована горизонтально при очистке окклюзионной поверхности, и что выходной сигнал Ax чрезвычайно мал. Если пороговое значение e > Ax > пороговое значение f, определяется, что это «нижнечелюстная левая окклюзионная поверхность или нижнечелюстная правая окклюзионная поверхность» (S808). Заметим, что в первом варианте осуществления нижнечелюстная левая окклюзионная поверхность и нижнечелюстная правая окклюзионная поверхность специально не различаются друг от друга. Причина в том, что в случае окклюзионной поверхности, нет большой необходимости в изменении операции очистки между левой и правой сторонами.

Если Ax ≥ порогового значения e или Ax ≤ порогового значения f, то БО 120 определяет, наружная сторона или внутренняя сторона, в зависимости от того, Ax больше нуля или нет (S809). Это определение производится на основании представления о том, что щетка ориентируется в противоположных направлениях между наружной стороной и внутренней стороной. Если Ax>0, определяется, что это «нижнечелюстная правая наружная сторона или нижнечелюстная левая внутренняя сторона» (S810). Если Ax≤0, определяется, что это «нижнечелюстная левая наружная сторона или нижнечелюстная правая внутренняя сторона» (S811). Заметим, что в первом варианте осуществления нижнечелюстная правая наружная сторона и нижнечелюстная левая внутренняя сторона специально не различаются друг от друга. Причина в том, что нет большой необходимости в изменении операции очистки между этими частями. Это применимо к нижнечелюстной левой наружной стороне и нижнечелюстной правой внутренней стороне.

Посредством вышеописанных процессов, очищаемая в данный момент секция задается как любая из «верхнечелюстной передней наружной стороны» (S705), «верхнечелюстной передней внутренней стороны» (S706), «верхнечелюстной окклюзионной поверхности» (S708), «верхнечелюстной правой наружной стороны или верхнечелюстной левой внутренней стороны» (S710), «верхнечелюстной левой наружной стороны или верхнечелюстной правой внутренней стороны» (S711), «нижнечелюстной передней наружной стороны» (S805), «нижнечелюстной передней внутренней стороны» (S806), «нижнечелюстной окклюзионной поверхности» (S808), «нижнечелюстной правой наружной стороны или нижнечелюстной левой внутренней стороны» (S810), и «нижнечелюстной левой наружной стороны или нижнечелюстной правой внутренней стороны» (S811).

Заметим, что вышеозначенный алгоритм определения показан только в порядке примера, и любой алгоритм можно применять, при условии, что очищаемую секцию можно задавать на основании выходных сигналов Ax, Ay, Az датчика ускорения. Например, определение можно производить без использования значений Ax, Ay, Az как таковых в качестве переменных определений, но с использованием вторичной переменной, полученной надлежащим объединением Ax, Ay, Az. Вторичную переменную можно, по желанию, задать, например, как Ay/Az, Ax·Ax+Ay·Ay, Ay−Ax. Как вариант, информацию ускорения для каждой оси Ax, Ay, Az можно преобразовывать в угловую информацию (угол ориентации) α, β, γ, как показано на фиг. 28, до определения очищаемой секции. В примере, показанном на фиг. 28, угол оси x относительно направления гравитационного ускорения, угол оси y относительно направления гравитационного ускорения и угол оси z относительно направления гравитационного ускорения определяются как угол поворота α, угол тангажа β и угол рыскания γ соответственно. Пороговые значения для использования при определении можно определять из результатов клинических испытаний и т.п.

<Переключение режима работы>

В электрической зубной щетке, согласно настоящему варианту осуществления, вращательное движение оси эксцентрика используется для генерации вибрации щетки, как описано выше. В случае такого принципа возбуждения, щетка вибрирует по эллиптической траектории в плоскости (в плоскости zx) вертикальной к оси вращения двигателя. Затем, при обращении направления вращения двигателя щетка описывает траекторию, симметричную относительно плоскости yz, поскольку вибрационный механизм зубной щетки симметричен относительно плоскости yz.

На фиг. 12 схематически показано направление вращения двигателя и движение щетки. Когда двигатель вращается вперед, волоски щетки движутся таким образом, чтобы выскребать налет из зубодесневого кармана на нижнечелюстной правой внутренней стороне, но при этом волоски щетки движутся таким образом, чтобы заталкивать налет в зубодесневой карман на нижнечелюстной правой наружной стороне. Таким образом, можно понять, что желательно, чтобы двигатель вращался вперед при очистке нижнечелюстной правой внутренней стороны. С другой стороны, можно понять, что желательно, чтобы двигатель вращался назад, чтобы волоски щетки выскребали налет при очистке нижнечелюстной правой наружной стороны. На основании таких соображений, в настоящем варианте осуществления, направление вращения (прямое вращение/обратное вращение) вращательного двигателя переключается в зависимости от очищаемой секции.

На фиг. 9 показана логическая блок-схема процесса переключения режима работы (S30). БО 120 проверяет, изменилась ли очищаемая секция, путем сравнения очищаемой секции, заданной на S20, с очищаемой секцией в предыдущем процессе (процессе на один такт раньше) (S900). Заметим, что очищаемая секция в предыдущем процессе сохраняется в памяти.

Когда очищаемая секция изменяется (S900; ДА), БО 120 определяет, к какой группе относится очищаемая в данный момент секция, первой группе «нижнечелюстная левая наружная сторона, нижнечелюстная правая внутренняя сторона, верхнечелюстная левая внутренняя сторона, верхнечелюстная правая наружная сторона» или второй группе «нижнечелюстная правая наружная сторона, нижнечелюстная левая внутренняя сторона, верхнечелюстная правая внутренняя сторона, верхнечелюстная левая наружная сторона» (S901). Затем, если к первой группе, то БО 120 задает направление вращения двигателя как прямое вращение (S902). Если ко второй группе, то БО 120 задает направление вращения двигателя как обратное вращение (S903).

Таким образом, направление вращения двигателя управляется таким образом, чтобы обеспечить надлежащее и эффективное движение волосков щетки, подходящее для очищаемой секции, и, таким образом, увеличить мощность удаления налета.

(Второй вариант осуществления)

Теперь опишем электрическую зубную щетку во втором варианте осуществления настоящего изобретения. В первом варианте осуществления направление вращения двигателя управляется в зависимости от очищаемой секции. Во втором варианте осуществления частота (частота движения, конкретно скорость вращения двигателя) щетки регулируется в зависимости от очищаемой секции. Другая конструкция аналогична конструкции первого варианта осуществления и, таким образом, ниже, в основном, будет описана конструкция, относящаяся к настоящему варианту осуществления.

На фиг. 13 показана логическая блок-схема процесса переключения режима работы (S30 на фиг. 5) во втором варианте осуществления. БО 120 проверяет, изменилась ли очищаемая секция, путем сравнения очищаемой секции, заданной на S20, с очищаемой секцией в предыдущем процессе (процессе на один такт раньше) (S900). Заметим, что очищаемая секция в предыдущем процессе сохраняется в памяти.

Если очищаемая секция изменяется (S900; ДА), то БО 120 определяет, к какой группе относится очищаемая в данный момент секция, к первой группе «нижнечелюстная передняя наружная сторона, нижнечелюстная передняя внутренняя сторона, верхнечелюстная передняя наружная сторона, верхнечелюстная передняя внутренняя сторона», второй группе «нижнечелюстная левая наружная сторона, нижнечелюстная левая внутренняя сторона, нижнечелюстная правая наружная сторона, нижнечелюстная правая внутренняя сторона, верхнечелюстная левая наружная сторона, верхнечелюстная левая внутренняя сторона, верхнечелюстная правая наружная сторона, верхнечелюстная правая внутренняя сторона», или третьей группе - «нижнечелюстная левая окклюзионная поверхность, нижнечелюстная правая окклюзионная поверхность, верхнечелюстная левая окклюзионная поверхность, верхнечелюстная правая окклюзионная поверхность» (S1301). Первая группа - это секция, где десны чувствительны и где сильная очистка не является предпочтительной. Третья группа - это секция, где щетка не касается десен и желателен сильный очистительный эффект.

В случае первой группы, БО 120 регулирует скорость вращения двигателя так, чтобы щетка вибрировала на частоте на одну ступень ниже текущего значения настройки (S1302). В случае второй группы, БО 120 регулирует скорость вращения двигателя так, чтобы щетка вибрировала на частоте, равной текущему значению настройки (S1303). В случае третьей группы, БО 120 регулирует скорость вращения двигателя так, чтобы щетка вибрировала на частоте на одну ступень выше текущего значения настройки (S1304). Например, в зубной щетке, где предусмотрено пятиступенчатое переключение частоты, когда текущее значение настройки равно «3», очистка первой группы осуществляется на частоте «2», очистка второй группы осуществляется на частоте «3», и очистка третьей группы осуществляется на частоте «4».

Соответственно, интенсивность очистки можно задавать низкой для секции, где десны чувствительны. Напротив, интенсивность чистки можно задавать высокой для секции, где желателен сильный очистительный эффект. Таким образом, можно повысить эффект и эффективность чистки консервативного лечения.

Хотя в настоящем варианте осуществления частота щетки регулир