| 【発明の名称】 |
超音波歯ブラシ |
| 【発明者】 |
【氏名】ロバート ティー．ボック
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| 【要約】 |
【課題】安全かつ洗浄効果のある超音波歯ブラシを提供する。
【解決手段】臨床実験の結果、超音波振動の出力が10mW/cm2より小さい場合には、生体に対して超音波が照射された部分に１℃以上の温度上昇が見られなかったものの、歯垢が充分に除去されず、これと逆に100mW/cm2より大きい場合には、超音波の照射部分に１℃以上の温度上昇が確認された。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 柄（１）の内部に設けた超音波発振手段（２）から発振される超音波振動を、植毛されたブラシ（３）を介して使用者の歯と歯茎及びその周囲の口腔組織へ向け伝播させる超音波歯ブラシにおいて、前記超音波発振手段（２）から発振される超音波振動の出力を10〜100mW/cm2に設定したことを特徴とする超音波歯ブラシ。
【請求項２】 前記超音波発振手段（２）から発振される超音波振動の周波数を 1.3〜1.9 MHzに設定した請求項１記載の超音波歯ブラシ。
【請求項３】 前記超音波発振手段（２）の作動中に亘って、人間が感じ取れる機械的な振動を柄（１）に伝播する振動発振手段（６）を作動させた請求項１または２記載の超音波歯ブラシ。
【請求項４】 前記柄（１）の先端部（１ａ）内に、超音波発振手段（２）を密着埋設すると共に、ブラシヘッド（４）を着脱可能にきつく密着嵌合し、この嵌合状態で先端部（１ａ）の下外面（１ｂ）をブラシヘッド（４）の底表面（４ａ）に圧密着させた請求項１、２または３記載の超音波歯ブラシ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動より歯を洗浄するための持ち運び可能な超音波歯ブラシに関する。詳しくは、柄の内部に設けた超音波発振手段から発振される超音波振動を、植毛されたブラシを介して使用者の歯と歯茎及びその周囲の口腔組織へ向け伝播させる超音波歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波歯ブラシには、例えば特表平７−５０９１５１号公報に開示される如く、柄の先端に、超音波発振手段として圧電変換素子（圧電変換器）を埋設すると共に、複数のブラシ（毛の集まり）が植毛されたブラシヘッド（ブラシ頭部）を着脱可能にきつく密着嵌合し、上記圧電変換素子は、その体積が膨脹及び収縮して、超音波を柄の軸線方向と垂直な方向へ発振し、柄の外面に密着するブラシヘッドの底表面を経てブラシの植毛方向へ伝播されるものがあるものの、超音波振動の具体的な内容については記載されていない。更に、それ以外に構造は異なるが超音波振動を利用するものとして、例えば特開昭６３−１０９８０７号公報や実開平６−５８７２２号公報があるが、これらにも超音波振動の具体的な内容については記載されていない。一方、超音波エネルギーを人体の治療などに応用するのに当たって、米国医療用超音波協会では、生体に対して超音波を照射した部分の組織が、有害な生物学的影響の無い２℃以下であれば、安全であると報告されている。そして、日本の厚生労働省に当たる米国食品医薬局（ＦＤＡ）の食品安全基準では、超音波照射による温度上昇（組織での熱上昇）を１℃以下に設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、このような従来の超音波歯ブラシでは、超音波振動の具体的な内容が明確でないため、歯の洗浄効果は得られるものの、超音波を照射した部分の組織が、温度上昇して有害な生物学的影響を受ける恐れもあって安全性が保障されず、危険であるという問題がある。また、超音波は可聴周波数より高い周波数の音で人間の耳に聞こえないため、超音波発振手段の正常な作動より超音波が発振されてもそれを使用者は感じ取れず、物足りないと共に超音波が確実に発振されているか不安感があるという問題がある。
【０００４】本発明のうち請求項１記載の発明は、安全かつ洗浄効果のある超音波歯ブラシを提供することを目的としたものである。請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、治療効果を向上させることを目的としたものである。請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の目的に加えて、使用者に超音波振動の発振状況を簡単に察知させることを目的としたものである。請求項４記載の発明は、請求項１、２または３に記載の発明の目的に加えて、消耗したブラシを安価に交換可能にしながら低出力の超音波振動を損失なく効率的に伝播することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、超音波発振手段２から発振される超音波振動の出力を10〜100mW/cm2に設定したことを特徴とするものである。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記超音波発振手段から発振される超音波振動の周波数を 1.3〜1.9 MHzに設定した構成を加えたことを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記超音波発振手段の作動中に亘って、人間が感じ取れる機械的な振動を柄に伝播する振動発振手段を作動させた構成を加えたことを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の発明の構成に、前記柄の先端部内に、超音波発振手段を密着埋設すると共に、ブラシヘッドを着脱可能にきつく密着嵌合し、この嵌合状態で先端部の下外面をブラシヘッドの底表面に圧密着させた構成を加えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】請求項１の発明は、臨床実験の結果、超音波振動の出力が10mW/cm2より小さい場合には、生体に対して超音波が照射された部分に１℃以上の温度上昇が見られなかったものの、歯垢が充分に除去されず、これと逆に100mW/cm2より大きい場合には、超音波の照射部分に１℃以上の温度上昇が確認されたものである。請求項２の発明は、請求項１記載の構成に対して、前記超音波発振手段から発振される超音波振動の周波数を 1.3〜1.9 MHzに設定した構成を追加したので、臨床実験の結果、 1.3〜1.9 MHzの超音波振動は、歯に付着した歯垢のほとんど全てが除去されると共に、歯茎ラインの下側に発生したバクテリアの生成を破壊することが確認された。請求項３の発明は、請求項１または２記載の構成に対して、前記超音波発振手段の作動中に亘って、人間が感じ取れる機械的な振動を柄に伝播する振動発振手段を作動させた構成を追加したので、可聴周波数より高い周波数の超音波が発振されるのと同時に、人間が感じ取れる機械的振動を発振して柄に伝播させることにより、柄を介して使用者は超音波発振手段の作動状況が察知可能となる。請求項４の発明は、請求項１、２または３記載の構成に対して、前記柄の先端部内に、超音波発振手段を密着埋設すると共に、ブラシヘッドを着脱可能にきつく密着嵌合し、この嵌合状態で先端部の下外面をブラシヘッドの底表面に圧密着させた構成を追加したので、柄の先端部の内周面と超音波発振手段と間に空気層が発生しないと共に、先端部の下外面とブラシヘッドの底表面との間に空気層が発生しない。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。この実施例は、図１〜図３に示す如く、柄１の先端部１ａに、超音波発振手段２として圧電変換素子２ａを埋設すると共に、複数のブラシ３が植毛された筒状のブラシヘッド４を着脱可能にきつく密着嵌合し、この圧電変換素子２ａに交流電圧を印加することにより、その体積が膨脹及び収縮して、超音波を柄１の軸線方向と垂直な方向へ発振させ、上記先端部１ａの下外面１ｂに密着するブラシヘッド４の内底面４ａを経てブラシ３の植毛方向へ伝播する構造の場合を示すものである。
【０００８】上記柄１は、例えば硬質な合成樹脂などで中空な略円筒状に成型され、その中間位置から一端側へ向かうのに従って徐々に小径にすると共に、更に薄い板状の先端部１ａを形成し、それ以外の中間部１ｃと、他端が閉鎖された基端部１ｄとの間を着脱自在に分割し、これら両者間には、例えば環状パッキンなどのシール材１ｅを介在させて密閉している。
【０００９】上記先端部１ａの内部空間には、圧電変換素子２ａを移動不能に配置し、中間部１ｃから基端部１ｄに亘る内部空間には、圧電変換素子２ａを作動させるための超音波発信回路５と、人間が感じ取れる機械的な振動を柄１に伝播するための振動発振手段６と、電池７とを夫々移動不能に配置する。
【００１０】これら圧電変換素子２ａ、超音波発信回路５、振動発振手段６及び電池７に亘って電線８を配線し、柄１の表面に露出して設けたスイッチボタン９の手動操作により、約３分間に亘って超音波発信回路５及び振動発振手段６へ通電されると共に表示部１０を点灯させ、これが柄１の表面に設けたレンズ１１を透して外部から確認可能にしている。
【００１１】上記超音波発信回路５は、電池７から供給された直流電圧を交流電圧に変換して後述する圧電変換素子２ａへ供給する変換器であり、この電池７が本実施例の場合には、例えばニッカド電池（ニッケル‐カドミウム電池）などの蓄電池であり、図示せぬ充電器にセットすることにより充電され、上記表示部１０を作動時と別な色で点灯させる。
【００１２】上記圧電変換素子２ａは、圧電効果（ピエゾ効果）により後述する超音波発信回路５から電気信号を入力すると、その体積が膨脹及び収縮して、超音波信号を出力する例えば圧電セラミック素子などの圧電振動子であり、超音波を柄１の軸線方向と垂直な方向へ発振させ、この超音波振動の出力を10〜100mW/cm2に設定すると共に、その周波数を 1.3〜1.9 MHzに設定する。
【００１３】本実施例の場合には、この圧電変換素子２ａを例えば４×17×１mm程度の薄板状に形成して柄１の軸線方向と略平行に配置し、その周囲に粘状硬化タイプの合成樹脂接着剤２ｂを充填して封入することにより、上記柄１の先端部１ａの内周面との間に空気層が発生しない構造にしている。
【００１４】更に、上記振動発振手段６は、本実施例の場合、図１に示す如く、電動モーター６ａの回転軸に固着した偏心板６ｂであり、これを上記圧電変換素子２ａの作動中に亘って作動させる。
【００１５】また、上記柄１の先端部１ａの上面は、その先端側から中間部１ｃ側へ向かうのに従って肉厚寸法が徐々に厚くなるように緩やかに傾斜させると共に、この傾斜上面１ｆと対向する前記ブラシヘッド４の上面部４ｂの内面を平行となるように緩やかに傾斜させ、この上面部４ｂには、係合孔４ｃを貫通開穿し、上記先端部１ａの傾斜上面１ｆには、該係合孔４ｃと嵌り合う突起１ｇを突設する。
【００１６】本実施例の場合には、この突起１ｇをブラシヘッド４の圧入方向へ対称な形状、図２に示す如く例えば山形などに形成することにより、ブラシヘッド４の装着に際して柄１の先端部１ａを圧入した時に、ブラシヘッド４の係合孔４ｃに対して突起１ｆが軽い力で確実に嵌合すると共に、簡単に抜けない構造にしている。
【００１７】次に、斯かる超音波歯ブラシの作用について説明する。先ず、使用者が上記柄１の基端部１ｃを握り持ち、スイッチボタン９を押圧して超音波発振手段２の圧電変換素子２ａに例えば６〜12Vの電圧が印加されると、この圧電変換素子２ａから超音波が柄１の軸線方向と垂直な方向へ発振され、この柄１の下外面に密着するブラシヘッド４の内底面４ａを経てブラシ３の植毛方向へ伝播される。
【００１８】この作動状態で図３示す如く、ブラシ３の先端を、使用者の歯Ｔと歯茎Ａ及びその周囲の口腔組織に接触させると、これらに超音波Ｕ振動がブラシ３の植毛方向へ伝播され、更にブラシ３に付着した練り歯磨き材や唾液などの水分を介して歯Ｔと歯茎Ａなどに超音波Ｕ振動が伝えられ、超音波Ｕは非常に細かい波長なので歯Ｔの表面だけでなく、歯周ポケットＰなどの従来の歯ブラシでは届き難い細かい部分まで作用して歯垢が除去されると同時に歯周病治療などの効果が得られる。
【００１９】この際、一日に２回、１回３分間ずつ３０日に亘って使用する米国食品医薬局（ＦＤＡ）の臨床実験を行った結果、超音波振動の出力が10mW/cm2より小さい場合には、生体に対して超音波が照射された部分に１℃以上の温度上昇が見られなかったものの、歯垢の除去率が不充分であることが確認された。これと逆に100mW/cm2より大きい場合には、超音波の照射部分に１℃以上の温度上昇が確認された。
【００２０】そして、超音波振動の出力を10〜100mW/cm2に設定した場合には、歯垢が充分に除去されると共に、超音波の照射による温度上昇が0.7 ℃以下であり、安全基準の１℃に対して充分余裕があることが確認された。その結果、安全かつ洗浄効果のある超音波歯ブラシを提供できる。
【００２１】特に、超音波の照射による温度上昇を抑えるため、超音波振動を低出力に設定した場合には、歯垢の除去率が低下しないように超音波の伝播損失を極力少なくする必要がある。
【００２２】そこで、本実施例では、圧電変換素子２ａの周囲に合成樹脂接着剤２ｂを充填し封入させて、柄１の先端部１ａの内周面との間に空気層が発生しない構造にすると共に、先端部１ａの下外面１ｂをブラシヘッド４の内底面４ａを密着させて、これら両者間に空気層が発生しない構造にしている。その結果、消耗したブラシ３を安価に交換可能にしながら低出力の超音波振動を損失なく効率的に伝播できる。
【００２３】更に、超音波振動の周波数を 1.3〜1.9 MHzに設定した場合には、臨床実験によって、１回の歯磨きで歯に付着した歯垢のほとんど全て（約97％）が除去され、睡眠中の歯垢増殖力（夜間プラークの形成）が約1/4 にまで激減することが確認されると共に、歯茎ラインの下側に発生したバクテリアの生成を破壊することが確認された。
【００２４】更にまた、１ヶ月の使用によって、歯周病は、出血が約1/2 以下にまで減少すると共に約3/4 の被験者の病状が改善され、歯槽膿漏については、約1/4 以上の被験者の病状が改善され、３ヶ月の使用で約半数近くの被験者の病状が改善された。長期間(６ヶ月)の使用によって歯肉炎の発生に予防効果があり、口内炎(口唇潰瘍)の治療と予防に効果があることも確認された。その結果、治療効果を向上できる。
【００２５】また、上記圧電変換素子２ａから可聴周波数より高い周波数の超音波が発振されるのと同時に、振動発振手段６の電動モーター６ａ及び偏心板６ｂから人間が感じ取れる機械的振動を発振して柄１に伝播させることにより、柄１を介して使用者は超音波発振手段２の作動状況が察知可能となる。その結果、使用者に超音波振動の発振状況を簡単に察知できる。
【００２６】尚、前示実施例では、柄１の先端に超音波発振手段２の圧電変換素子２ａを埋設すると共に、複数のブラシ３が植毛されたブラシヘッド４を着脱可能にきつく密着嵌合し、上記圧電変換素子２ａの体積が膨脹及び収縮して、超音波を柄１の軸線方向と垂直な方向へ発振させる構造の場合を示したが、これに限定されず、超音波を利用する構造であれば、図示せぬが柄１の先端にブラシヘッド４を用いずにブラシ３を直接に植毛するなど、他の構造であっても良い。
【００２７】更に、超音波発振手段２から発振される超音波振動の周波数を、1.3〜1.9 MHzに設定したが、これに限定するものでなく、人体治療に有効でかつ安全が確認されている周波数であれば、1.3 MHzより低い周波数に設定したり、1.9 MHzより高いの周波数に設定しても良い。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、臨床実験の結果、超音波振動の出力が10mW/cm2より小さい場合には、生体に対して超音波が照射された部分に１℃以上の温度上昇が見られなかったものの、歯垢が充分に除去されず、これと逆に100mW/cm2より大きい場合には、超音波の照射部分に１℃以上の温度上昇が確認されたので、安全かつ洗浄効果のある超音波歯ブラシを提供できる。従って、人体に使用した場合に安全性が保障されない従来のものに比べ、超音波を照射した部分の組織が、有害な生物学的影響を受ける恐れは全く無く、安心して使用できる。
【００２９】請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、臨床実験の結果、 1.3〜1.9 MHzの超音波振動は、歯に付着した歯垢のほとんど全てが除去されると共に、歯茎ラインの下側に発生したバクテリアの生成を破壊することが確認されたので、治療効果を向上できる。従って、歯垢と共に歯垢中の虫歯菌や歯周病菌が確実に剥がれるため、健康的な歯茎を作り、歯周病菌及び歯肉炎やそれによる出血に顕著な抑制効果がある。
【００３０】請求項３の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、可聴周波数より高い周波数の超音波が発振されるのと同時に、人間が感じ取れる機械的振動を発振して柄に伝播させることにより、柄を介して使用者は超音波発振手段の作動状況が察知可能となるので、使用者に超音波振動の発振状況を簡単に察知できる。従って、超音波発振手段の正常な作動より超音波振動が発生されてもそれを使用者が感じ取れない従来のものに比べ、満足感が得られる。また、振動発振手段の作動により柄を介してブラシも振動するため、力を加えずに歯と歯茎及びその周囲の口腔組織に接触させるだけで、歯が磨かれると共に歯茎及び口腔組織がマッサージされ、ブラシを強く擦る必要が無いから使用勝手が良い。
【００３１】請求項４の発明は、請求項１、２または３の発明の効果に加えて、柄の先端部の内周面と超音波発振手段と間に空気層が発生しないと共に、先端部の下外面とブラシヘッドの底表面との間に空気層が発生しないので、消耗したブラシを安価に交換可能にしながら低出力の超音波振動を損失なく効率的に伝播できる。従って、ブラシ交換を経済的に行えると共に、電力消費が小さくて電源が電池である場合には、電池寿命が長く、頻繁に電池を交換したり充電する必要がない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１３８１７
【氏名又は名称】朝日医理科株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年９月１８日（２００１．９．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０９９５５
【弁理士】
【氏名又は名称】細井 貞行 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−８８４２６（Ｐ２００３−８８４２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月２５日（２００３．３．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２８３６９８（Ｐ２００１−２８３６９８） |
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