電子歯ブラシ
【課題】歯へのフッ素イオン導入効果を高める。
【解決手段】フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、外側表面に電極２３が配設された柄部２と、先端に植設された導電性ブラシ１０を備え、柄部２の上側に配設されたブラシ部１と、導電性ブラシ１０と電極との間に電圧を印加する電源部１０１と、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が導電性ブラシ１０と電極２３との間に流れるように電源部１０１により生成された電圧を制御する制御部１０７とを備える。
【解決手段】フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、外側表面に電極２３が配設された柄部２と、先端に植設された導電性ブラシ１０を備え、柄部２の上側に配設されたブラシ部１と、導電性ブラシ１０と電極との間に電圧を印加する電源部１０１と、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が導電性ブラシ１０と電極２３との間に流れるように電源部１０１により生成された電圧を制御する制御部１０７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯へのフッ素イオン導入を効果的に行うための電子歯ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯へのフッ素イオン導入を直流で行うと歯がコンデンサー化し、電流が流れにくくなるという分極現象が起こる。そこで、従来の電子歯ブラシでは、歯にパルス電流を流し、パルス電流の休止時間において歯に脱分極が生じることを利用して、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることがなされている。例えば、特許文献１では、通電時間が約１ｍｓ、休止時間が０．１ｍｓのパルス電流、すなわち、約９０９Ｈｚのパルス電流を歯に通電することで、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２２３３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入するためには、休止時間を短くして通電時間を長くすることが好ましいが、休止時間を過度に短くすると、上述したように脱分極が充分に起こらず、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入することができず、フッ素イオン導入効果を高めることは困難となる。
【０００４】
本発明の目的は、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入し、フッ素イオン導入効果を高めることができる電子歯ブラシを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による電子歯ブラシは、フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、外側表面に電極が配設された柄部と、導体部を含み、前記柄部の上側に配設されたブラシ部と、前記電極と前記導体部との間に電圧を印加する電源部と、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、前記電極と前記導体部との間に流れるように前記電圧部により生成された電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、人体により柄部が把持され、ブラシ部が口腔内に挿入されると、柄部に設けられた電極から出力された休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、人体を介して導体部へと流れることから、歯に対して休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流を流すことが可能となり、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることができる。
【０００７】
また、前記パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓ、通電時間を０．１ｍｓとしたことが好ましい。
【０００８】
この構成によれば、パルス電流の休止時間が０．０１ｍｓ、通電時間が０．１ｍｓとされているため、フッ素イオン導入効果をより高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が歯に流れるため、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入し、フッ素イオン導入効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態による電子歯ブラシについて説明する。図１は、本電子歯ブラシの断面図を示している。本電子歯ブラシは、フッ素化合物の水溶液と共に用いられる。フッ素化合物の水溶液としては、歯磨剤と水とを混合したものや口腔洗浄剤の他、フッ素を添加した水道水が採用される。また、歯磨剤としては、モノフルオロリン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、フッ化スズの他、フッ化ジアンミン銀や、歯医者・歯科衛生士が塗布するリン酸性フッ化物溶液が採用される。
【００１１】
図１に示すように本電子歯ブラシは、ユーザによって把持される柄部２と、柄部２の上部において柄部２と着脱自在に配設されたブラシ部１とを備えている。ブラシ部１は、導電性ブラシ１０（導体部）、軸部１１、及び通電板１２を備えている。軸部１１は、上下方向を長手方向とし、上側に向かうにつれて断面積が小さくなるようなテーパー形状を有し、下端において柄部２と着脱自在に接続されている。
【００１２】
導電性ブラシ１０は、ブラシ部１の長手方向と直交するようにブラシ部１の上部に植設された導電性の繊維束からなるブラシから構成され、ユーザの歯をブラッシングする。通電板１２は、軸部１１の内部に配設された平板状の導電性の部材から構成され、導電性ブラシ１０及び駆動軸２１間を電気的に接続する。
【００１３】
柄部２は、電池２０、駆動軸２１、アクチュエータ２２、電極２３、及び回路基板２４を備えている。電池２０は、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池又は、乾電池等から構成されている。駆動軸２１は、導電性の部材から構成され、上端にブラシ部１が取り付けられ、アクチュエータ２２からの駆動力によって、上下方向（軸方向）への往復運動等の動作を行い、ブラシ部１にアクチュエータ２２の駆動力を伝達する。アクチュエータ２２は、電池２０からの電力によって、駆動軸２１を上下方向（長手方向）への往復運動等の動作をさせる。電極２３は、電池２０のプラス側に接続され、柄部２の外表面に配設されたプラス電極である。回路基板２４は、図２に示す昇圧回路１０２、昇圧制御部１０３、トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ、制御抵抗Ｒｌｉｍ１，Ｒｌｉｍ２、電流制限制御電圧部１０６、及び制御部１０７等が実装された回路基板である。
【００１４】
図２は、本電子歯ブラシのブロック図を示している。本電子歯ブラシは、電源部１０１、昇圧回路１０２、昇圧制御部１０３、出力抵抗Ｒｏ１、導電部材１０４、導電部材１０５、出力抵抗Ｒｏ２、トランジスタＴＲａ、制御抵抗Ｒｌｉｍ１、電流制限制御電圧部１０６、制御部１０７、トランジスタＴＲｂ、及び制御抵抗Ｒｌｉｍ２を備えている。
【００１５】
電源部１０１は、図１に示す電池２０から構成され、導電性ブラシ１０と電極２３との間に電圧を印加するものであり、電池電圧ＶＢを生成する。昇圧回路１０２は、電池電圧ＶＢを昇圧して電圧Ｖｈ（Ｖｈ＞ＶＢ）を生成する。ここで、電圧Ｖｈは、人体を含む通電経路の抵抗が大きくばらついたとしても、所望の効果を得ることができるレベルの電流を流すことが可能な電圧であることが好ましく、例えば、人体を含む経路の最大抵抗（接触抵抗等も含む）を１５０ｋΩと見込む場合において、１００μＡの電流を流したい場合は、電圧Ｖｈは１５Ｖ（＝１５０ｋΩ×１００μＡ）とされる。
【００１６】
昇圧制御部１０３は、昇圧回路１０２が電圧Ｖｈを生成するように昇圧回路１０２を制御する。出力抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２は、導電性ブラシ１０と電極２３とが外部短絡されたときに回路を保護するための安全装置と機能する抵抗である。
【００１７】
導電部材１０４は、図１に示す電極２３から構成され、柄部２が把持されることで人体の手と接触し、人体に電流を流す。
【００１８】
導電部材１０５は、図１に示す導電性ブラシ１０、通電板１２、及び駆動軸２１から構成され、導電部材１０４から出力された電流、すなわち、電極２３から出力された電流を人体の歯を介して受け、出力抵抗Ｒｏ２に出力する。なお、図１に示す導電性ブラシ１０、通電板１２、駆動軸２１、及び出力抵抗Ｒｏ２は電気的に接続されている。そのため、昇圧回路１０２で生成された電圧Ｖｈを導電性ブラシ１０及び電極２３間に印加した状態で、ユーザにより柄部２が把持され、導電性ブラシ１０が歯に接触されると、出力抵抗Ｒｏ１から電極２３、人体、導電性ブラシ１０、通電板１２、駆動軸２１、出力抵抗Ｒｏ２、及びトランジスタＴＲａへと電流が流れる。
【００１９】
電流制限制御電圧部１０６は、所定レベルの直流の基準電圧ＤＣを生成する電圧回路から構成される。制御抵抗Ｒｌｉｍ１は、基準電圧ＤＣを受けてトランジスタＴＲａに一定レベルのベース電流を流す。すなわち、電流制限制御電圧部１０６及び制御抵抗Ｒｌｉｍ１は、トランジスタＴＲａに一定レベルのベース電流を流すことで、トランジスタＴＲａのコレクタ電流を一定レベル以下に制限し、人体に１００μＡを超えるような電流が流れることを防止する。
【００２０】
トランジスタＴＲａは、ベースが制御抵抗Ｒｌｉｍ１に接続され、コレクタが出力抵抗Ｒｏ２に接続され、エミッタが制御抵抗Ｒｌｉｍ２に接続されたバイポーラトランジスタから構成される。制御抵抗Ｒｌｉｍ２は、一端がトランジスタＴＲａのエミッタに接続され、他端がグラウンドに接続された可変抵抗から構成され、抵抗値を調整することで、トランジスタＴＲａのコレクタ電流を調整する。
【００２１】
トランジスタＴＲｂは、ベースが制御部１０７に接続され、コレクタがトランジスタＴＲａのベースに接続され、エミッタがグラウンドに接続されたバイポーラトランジスタから構成され、制御部１０７の制御の下、オンオフして、人体にパルス電流を流す。
【００２２】
制御部１０７は、トランジスタＴＲｂをオンオフ制御することで、人体にパルス電流を流す。ここで、制御部１０７は、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が導電性ブラシ１０と電極２３との間に流れるように、トランジスタＴＲｂをオンオフ制御することが好ましく、より好ましくは、パルス電流の通電時間と休止時間との比率を１０：１とすることが好ましく、更に好ましくは、パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓとし、通電時間を０．１ｍｓとすることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明による効果を確認するために行った実験について説明する。図３はこの実験に用いられた実験システムの回路図を示している。この実験システムは、パルス生成部３０１、アンプ３０２、オシロスコープ３０３、抵抗Ｒ１、及び試料３０４等を備えている。パルス生成部３０１は、種々のデューティー比を有する矩形状のパルス電圧を生成する。アンプ３０２は、パルス生成部３０１により生成されたパルス電圧を増幅する。抵抗Ｒ１は、１０００Ωの抵抗値を有し、マイナス電極Ｐ２及びアンプ３０２間に接続されている。抵抗Ｒ１にはオシロスコープ３０３が取り付けられ、試料３０４を流れる電流及び抵抗Ｒ１の電圧を測定する。
【００２４】
試料３０４としては、３ｍｍ×４ｍｍの窓を残し、残りをシーリング剤を用いてシーリングした牛の下顎の前歯Ｔ１を用いた。そして、前歯Ｔ１の歯髄にプラス電極Ｐ１を接続し、前歯Ｔ１をフッ化ナトリウム（ＮａＦ）４％溶液に浸漬すると共に、マイナス電極Ｐ２をフッ化ナトリウム４％溶液に浸漬し、１５Ｖの電圧を５分間通電し、窓に取り込まれたフッ素を酸で溶かし、前歯Ｔ１にイオン導入されたフッ素イオンの濃度を測定した。シーリング剤としては、レジンとコーキング剤とを採用した。マイナス電極Ｐ２としてはＰｔを用いた。プラス電極Ｐ１としては、リード線を用い、前歯Ｔ１から歯髄を抜き取り、抜き取った箇所にリード線を挿入した。なお、牛の歯を用いたのは人間の歯と特性が似ているからである。
【００２５】
図４は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示し、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図５は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯Ｔ１に流れる電流の波形図を示し、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
【００２６】
図４において、電圧がオンすると、前歯Ｔ１に流れる電流は、図５に示すように急激に増大した後、直ぐに一定のレベルまで下がり、電圧がオフするまで、ほぼ一定のレベルで推移している。一方、図４において、電圧がオフすると、前歯Ｔ１に流れる電流は、図５に示すように、急激に減少してマイナスのピーク電流値まで下がった後、直ぐに０まで増大し、電圧が次にオンするまで、０のレベルで推移している。そのため、前歯Ｔ１にはほぼ矩形状のパルス電流が流れていることが分かる。ここで、前歯Ｔ１に流れる電流がマイナスのピーク電流値まで下がるのは、前歯Ｔ１がパルス電流の休止時間によって脱分極するからである。
【００２７】
図６は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ未満のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示し、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図７は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯Ｔ１に流れる電流の波形図を示し、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
【００２８】
図６において電圧をオンしたとき、図７において前歯Ｔ１に流れる電流が図４のようにマイナスのピーク電流値まで下がっていないのは、休止時間が０．１ｍｓ未満であるため、前歯Ｔ１において脱分極が充分に完了していないことに起因している。
【００２９】
これに対して、図４においては、休止時間が０．１ｍｓ以上とされているため、前歯Ｔ１において充分な脱分極が発生し、前歯Ｔ１に流れる電流がマイナスのピーク値まで下がっていることが分かる。これらのことから、歯に対して、休止時間が０．０１ｍｓ未満の矩形状のパルス電流を流す場合よりも、休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電流を流す場合の方が、充分な脱分極を発生させることが可能となり、短時間でより多くのフッ素イオンを導入することが可能となり、フッ素イオン導入効果を高めることができることが分かる。
【００３０】
図８は、図３に示す実験システムによる実験結果を示したグラフであり、縦軸はフッ素イオン濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸はパルス電流の周波数を示している。グラフＧ１は、前歯Ｔ１に直流電流を流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ２は、周波数が９０９Ｈｚ、通電時間が１ｍｓ、休止時間が０．１ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ３は、周波数が３０３０Ｈｚ、通電時間が０．３ｍｓ、休止時間が０．０３ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ４は、周波数が９０９０Ｈｚ、通電時間が０．１ｍｓ、休止時間が０．０１ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ５は、周波数が２０２０２Ｈｚ、通電時間が０．０４５ｍｓ、休止時間が０．００４５ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ６は、周波数が５０５０５Ｈｚ、通電時間が０．０１８ｍｓ、休止時間が０．００１８ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示している。
【００３１】
図８に示すように、周波数が９０９０Ｈｚとなるまでは、周波数が増大するにつれて、フッ素イオン濃度が上昇しているが、周波数が９０９０Ｈｚを超えると、グラフＧ５及びＧ６はグラフＧ４に比べてフッ素イオン濃度が低下していることが分かる。これは、グラフＧ５及びＧ６の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ未満であり、脱分極が充分に完了していないことに起因している。一方、グラフＧ４の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ以上であり、脱分極が充分に発生しているため、グラフＧ５及びＧ６よりもフッ素イオン濃度が高くなっている。
【００３２】
また、グラフＧ２及びＧ３の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ以上であり、脱分極が充分発生しているにもかかわらず、グラフＧ４〜Ｇ６よりもフッ素イオン濃度が低くなっているのは、前歯Ｔ１に流れる矩形状のパルス電流の周波数が低いことに起因していると考えられる。
【００３３】
このように、本電子歯ブラシによれば、歯に流す矩形状のパルス電流の休止時間を０．１ｍｓ以上にしたため、脱分極を充分に生じさせ、短時間でより多くのフッ素イオンを導入することが可能となり、イオン導入効果を高めることができる。更に、パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓにし、通電時間を０．１ｍｓとし、９０９０Ｈｚのパルス電流を歯に流すことで、フッ素イオン導入効果をより高めることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、導体部を導電性ブラシ１０により構成したが、これに限定されず、電極により構成してもよい。この場合、ブラシ部１の表面において、図１に示す導電性ブラシ１０の近傍下側の位置に穴を設け、この穴に導体部としての電極を埋設すると共に、この電極を通電板１２と電気的に接続すればよい。また、この場合、導電性ブラシ１０に代えて、導電性を有しないブラシを採用してもよい。こうすることで、ブラシ部１が口腔内に挿入されると、人体に流れる電流が唾液を介して電極へと流れ、人体の歯に電流を流すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態による電子歯ブラシの断面図を示している。
【図２】本実施の形態による電子歯ブラシのブロック図を示している。
【図３】実験システムの回路図である。
【図４】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗における電圧の波形図を示している。
【図５】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯に流れる電流の波形図を示している。
【図６】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ未満の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示している。
【図７】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗に流れる電流、すなわち前歯に流れる電流の波形図を示している。
【図８】図３に示す実験システムによる実験結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブラシ部
２ 柄部
１０ 導電性ブラシ
１１ 軸部
１２ 通電板
２０ 電池
２１ 駆動軸
２２ アクチュエータ
２３ 電極
２４ 回路基板
１０１ 電源部
１０２ 昇圧回路
１０３ 昇圧制御部
１０４，１０５ 導電部材
１０６ 電流制限制御電圧部
１０７ 制御部
Ｒ１ 抵抗
Ｒｌｉｍ１，Ｒｌｉｍ２ 制御抵抗
Ｒｏ１，Ｒｏ２ 出力抵抗
ＴＲａ，ＴＲｂ トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯へのフッ素イオン導入を効果的に行うための電子歯ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯へのフッ素イオン導入を直流で行うと歯がコンデンサー化し、電流が流れにくくなるという分極現象が起こる。そこで、従来の電子歯ブラシでは、歯にパルス電流を流し、パルス電流の休止時間において歯に脱分極が生じることを利用して、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることがなされている。例えば、特許文献１では、通電時間が約１ｍｓ、休止時間が０．１ｍｓのパルス電流、すなわち、約９０９Ｈｚのパルス電流を歯に通電することで、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２２３３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入するためには、休止時間を短くして通電時間を長くすることが好ましいが、休止時間を過度に短くすると、上述したように脱分極が充分に起こらず、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入することができず、フッ素イオン導入効果を高めることは困難となる。
【０００４】
本発明の目的は、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入し、フッ素イオン導入効果を高めることができる電子歯ブラシを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による電子歯ブラシは、フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、外側表面に電極が配設された柄部と、導体部を含み、前記柄部の上側に配設されたブラシ部と、前記電極と前記導体部との間に電圧を印加する電源部と、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、前記電極と前記導体部との間に流れるように前記電圧部により生成された電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、人体により柄部が把持され、ブラシ部が口腔内に挿入されると、柄部に設けられた電極から出力された休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、人体を介して導体部へと流れることから、歯に対して休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流を流すことが可能となり、歯へのフッ素イオン導入効果を高めることができる。
【０００７】
また、前記パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓ、通電時間を０．１ｍｓとしたことが好ましい。
【０００８】
この構成によれば、パルス電流の休止時間が０．０１ｍｓ、通電時間が０．１ｍｓとされているため、フッ素イオン導入効果をより高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が歯に流れるため、短時間でより多くのフッ素イオンを歯に導入し、フッ素イオン導入効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態による電子歯ブラシについて説明する。図１は、本電子歯ブラシの断面図を示している。本電子歯ブラシは、フッ素化合物の水溶液と共に用いられる。フッ素化合物の水溶液としては、歯磨剤と水とを混合したものや口腔洗浄剤の他、フッ素を添加した水道水が採用される。また、歯磨剤としては、モノフルオロリン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、フッ化スズの他、フッ化ジアンミン銀や、歯医者・歯科衛生士が塗布するリン酸性フッ化物溶液が採用される。
【００１１】
図１に示すように本電子歯ブラシは、ユーザによって把持される柄部２と、柄部２の上部において柄部２と着脱自在に配設されたブラシ部１とを備えている。ブラシ部１は、導電性ブラシ１０（導体部）、軸部１１、及び通電板１２を備えている。軸部１１は、上下方向を長手方向とし、上側に向かうにつれて断面積が小さくなるようなテーパー形状を有し、下端において柄部２と着脱自在に接続されている。
【００１２】
導電性ブラシ１０は、ブラシ部１の長手方向と直交するようにブラシ部１の上部に植設された導電性の繊維束からなるブラシから構成され、ユーザの歯をブラッシングする。通電板１２は、軸部１１の内部に配設された平板状の導電性の部材から構成され、導電性ブラシ１０及び駆動軸２１間を電気的に接続する。
【００１３】
柄部２は、電池２０、駆動軸２１、アクチュエータ２２、電極２３、及び回路基板２４を備えている。電池２０は、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池又は、乾電池等から構成されている。駆動軸２１は、導電性の部材から構成され、上端にブラシ部１が取り付けられ、アクチュエータ２２からの駆動力によって、上下方向（軸方向）への往復運動等の動作を行い、ブラシ部１にアクチュエータ２２の駆動力を伝達する。アクチュエータ２２は、電池２０からの電力によって、駆動軸２１を上下方向（長手方向）への往復運動等の動作をさせる。電極２３は、電池２０のプラス側に接続され、柄部２の外表面に配設されたプラス電極である。回路基板２４は、図２に示す昇圧回路１０２、昇圧制御部１０３、トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ、制御抵抗Ｒｌｉｍ１，Ｒｌｉｍ２、電流制限制御電圧部１０６、及び制御部１０７等が実装された回路基板である。
【００１４】
図２は、本電子歯ブラシのブロック図を示している。本電子歯ブラシは、電源部１０１、昇圧回路１０２、昇圧制御部１０３、出力抵抗Ｒｏ１、導電部材１０４、導電部材１０５、出力抵抗Ｒｏ２、トランジスタＴＲａ、制御抵抗Ｒｌｉｍ１、電流制限制御電圧部１０６、制御部１０７、トランジスタＴＲｂ、及び制御抵抗Ｒｌｉｍ２を備えている。
【００１５】
電源部１０１は、図１に示す電池２０から構成され、導電性ブラシ１０と電極２３との間に電圧を印加するものであり、電池電圧ＶＢを生成する。昇圧回路１０２は、電池電圧ＶＢを昇圧して電圧Ｖｈ（Ｖｈ＞ＶＢ）を生成する。ここで、電圧Ｖｈは、人体を含む通電経路の抵抗が大きくばらついたとしても、所望の効果を得ることができるレベルの電流を流すことが可能な電圧であることが好ましく、例えば、人体を含む経路の最大抵抗（接触抵抗等も含む）を１５０ｋΩと見込む場合において、１００μＡの電流を流したい場合は、電圧Ｖｈは１５Ｖ（＝１５０ｋΩ×１００μＡ）とされる。
【００１６】
昇圧制御部１０３は、昇圧回路１０２が電圧Ｖｈを生成するように昇圧回路１０２を制御する。出力抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２は、導電性ブラシ１０と電極２３とが外部短絡されたときに回路を保護するための安全装置と機能する抵抗である。
【００１７】
導電部材１０４は、図１に示す電極２３から構成され、柄部２が把持されることで人体の手と接触し、人体に電流を流す。
【００１８】
導電部材１０５は、図１に示す導電性ブラシ１０、通電板１２、及び駆動軸２１から構成され、導電部材１０４から出力された電流、すなわち、電極２３から出力された電流を人体の歯を介して受け、出力抵抗Ｒｏ２に出力する。なお、図１に示す導電性ブラシ１０、通電板１２、駆動軸２１、及び出力抵抗Ｒｏ２は電気的に接続されている。そのため、昇圧回路１０２で生成された電圧Ｖｈを導電性ブラシ１０及び電極２３間に印加した状態で、ユーザにより柄部２が把持され、導電性ブラシ１０が歯に接触されると、出力抵抗Ｒｏ１から電極２３、人体、導電性ブラシ１０、通電板１２、駆動軸２１、出力抵抗Ｒｏ２、及びトランジスタＴＲａへと電流が流れる。
【００１９】
電流制限制御電圧部１０６は、所定レベルの直流の基準電圧ＤＣを生成する電圧回路から構成される。制御抵抗Ｒｌｉｍ１は、基準電圧ＤＣを受けてトランジスタＴＲａに一定レベルのベース電流を流す。すなわち、電流制限制御電圧部１０６及び制御抵抗Ｒｌｉｍ１は、トランジスタＴＲａに一定レベルのベース電流を流すことで、トランジスタＴＲａのコレクタ電流を一定レベル以下に制限し、人体に１００μＡを超えるような電流が流れることを防止する。
【００２０】
トランジスタＴＲａは、ベースが制御抵抗Ｒｌｉｍ１に接続され、コレクタが出力抵抗Ｒｏ２に接続され、エミッタが制御抵抗Ｒｌｉｍ２に接続されたバイポーラトランジスタから構成される。制御抵抗Ｒｌｉｍ２は、一端がトランジスタＴＲａのエミッタに接続され、他端がグラウンドに接続された可変抵抗から構成され、抵抗値を調整することで、トランジスタＴＲａのコレクタ電流を調整する。
【００２１】
トランジスタＴＲｂは、ベースが制御部１０７に接続され、コレクタがトランジスタＴＲａのベースに接続され、エミッタがグラウンドに接続されたバイポーラトランジスタから構成され、制御部１０７の制御の下、オンオフして、人体にパルス電流を流す。
【００２２】
制御部１０７は、トランジスタＴＲｂをオンオフ制御することで、人体にパルス電流を流す。ここで、制御部１０７は、休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が導電性ブラシ１０と電極２３との間に流れるように、トランジスタＴＲｂをオンオフ制御することが好ましく、より好ましくは、パルス電流の通電時間と休止時間との比率を１０：１とすることが好ましく、更に好ましくは、パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓとし、通電時間を０．１ｍｓとすることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明による効果を確認するために行った実験について説明する。図３はこの実験に用いられた実験システムの回路図を示している。この実験システムは、パルス生成部３０１、アンプ３０２、オシロスコープ３０３、抵抗Ｒ１、及び試料３０４等を備えている。パルス生成部３０１は、種々のデューティー比を有する矩形状のパルス電圧を生成する。アンプ３０２は、パルス生成部３０１により生成されたパルス電圧を増幅する。抵抗Ｒ１は、１０００Ωの抵抗値を有し、マイナス電極Ｐ２及びアンプ３０２間に接続されている。抵抗Ｒ１にはオシロスコープ３０３が取り付けられ、試料３０４を流れる電流及び抵抗Ｒ１の電圧を測定する。
【００２４】
試料３０４としては、３ｍｍ×４ｍｍの窓を残し、残りをシーリング剤を用いてシーリングした牛の下顎の前歯Ｔ１を用いた。そして、前歯Ｔ１の歯髄にプラス電極Ｐ１を接続し、前歯Ｔ１をフッ化ナトリウム（ＮａＦ）４％溶液に浸漬すると共に、マイナス電極Ｐ２をフッ化ナトリウム４％溶液に浸漬し、１５Ｖの電圧を５分間通電し、窓に取り込まれたフッ素を酸で溶かし、前歯Ｔ１にイオン導入されたフッ素イオンの濃度を測定した。シーリング剤としては、レジンとコーキング剤とを採用した。マイナス電極Ｐ２としてはＰｔを用いた。プラス電極Ｐ１としては、リード線を用い、前歯Ｔ１から歯髄を抜き取り、抜き取った箇所にリード線を挿入した。なお、牛の歯を用いたのは人間の歯と特性が似ているからである。
【００２５】
図４は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示し、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図５は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯Ｔ１に流れる電流の波形図を示し、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
【００２６】
図４において、電圧がオンすると、前歯Ｔ１に流れる電流は、図５に示すように急激に増大した後、直ぐに一定のレベルまで下がり、電圧がオフするまで、ほぼ一定のレベルで推移している。一方、図４において、電圧がオフすると、前歯Ｔ１に流れる電流は、図５に示すように、急激に減少してマイナスのピーク電流値まで下がった後、直ぐに０まで増大し、電圧が次にオンするまで、０のレベルで推移している。そのため、前歯Ｔ１にはほぼ矩形状のパルス電流が流れていることが分かる。ここで、前歯Ｔ１に流れる電流がマイナスのピーク電流値まで下がるのは、前歯Ｔ１がパルス電流の休止時間によって脱分極するからである。
【００２７】
図６は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ未満のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示し、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図７は、アンプ３０２から休止時間が０．０１ｍｓ以上のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯Ｔ１に流れる電流の波形図を示し、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示している。
【００２８】
図６において電圧をオンしたとき、図７において前歯Ｔ１に流れる電流が図４のようにマイナスのピーク電流値まで下がっていないのは、休止時間が０．１ｍｓ未満であるため、前歯Ｔ１において脱分極が充分に完了していないことに起因している。
【００２９】
これに対して、図４においては、休止時間が０．１ｍｓ以上とされているため、前歯Ｔ１において充分な脱分極が発生し、前歯Ｔ１に流れる電流がマイナスのピーク値まで下がっていることが分かる。これらのことから、歯に対して、休止時間が０．０１ｍｓ未満の矩形状のパルス電流を流す場合よりも、休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電流を流す場合の方が、充分な脱分極を発生させることが可能となり、短時間でより多くのフッ素イオンを導入することが可能となり、フッ素イオン導入効果を高めることができることが分かる。
【００３０】
図８は、図３に示す実験システムによる実験結果を示したグラフであり、縦軸はフッ素イオン濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸はパルス電流の周波数を示している。グラフＧ１は、前歯Ｔ１に直流電流を流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ２は、周波数が９０９Ｈｚ、通電時間が１ｍｓ、休止時間が０．１ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ３は、周波数が３０３０Ｈｚ、通電時間が０．３ｍｓ、休止時間が０．０３ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ４は、周波数が９０９０Ｈｚ、通電時間が０．１ｍｓ、休止時間が０．０１ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ５は、周波数が２０２０２Ｈｚ、通電時間が０．０４５ｍｓ、休止時間が０．００４５ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示し、グラフＧ６は、周波数が５０５０５Ｈｚ、通電時間が０．０１８ｍｓ、休止時間が０．００１８ｍｓの矩形状のパルス電流を前歯Ｔ１に流したときのフッ素イオン濃度を示している。
【００３１】
図８に示すように、周波数が９０９０Ｈｚとなるまでは、周波数が増大するにつれて、フッ素イオン濃度が上昇しているが、周波数が９０９０Ｈｚを超えると、グラフＧ５及びＧ６はグラフＧ４に比べてフッ素イオン濃度が低下していることが分かる。これは、グラフＧ５及びＧ６の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ未満であり、脱分極が充分に完了していないことに起因している。一方、グラフＧ４の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ以上であり、脱分極が充分に発生しているため、グラフＧ５及びＧ６よりもフッ素イオン濃度が高くなっている。
【００３２】
また、グラフＧ２及びＧ３の場合は、休止時間が０．０１ｍｓ以上であり、脱分極が充分発生しているにもかかわらず、グラフＧ４〜Ｇ６よりもフッ素イオン濃度が低くなっているのは、前歯Ｔ１に流れる矩形状のパルス電流の周波数が低いことに起因していると考えられる。
【００３３】
このように、本電子歯ブラシによれば、歯に流す矩形状のパルス電流の休止時間を０．１ｍｓ以上にしたため、脱分極を充分に生じさせ、短時間でより多くのフッ素イオンを導入することが可能となり、イオン導入効果を高めることができる。更に、パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓにし、通電時間を０．１ｍｓとし、９０９０Ｈｚのパルス電流を歯に流すことで、フッ素イオン導入効果をより高めることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、導体部を導電性ブラシ１０により構成したが、これに限定されず、電極により構成してもよい。この場合、ブラシ部１の表面において、図１に示す導電性ブラシ１０の近傍下側の位置に穴を設け、この穴に導体部としての電極を埋設すると共に、この電極を通電板１２と電気的に接続すればよい。また、この場合、導電性ブラシ１０に代えて、導電性を有しないブラシを採用してもよい。こうすることで、ブラシ部１が口腔内に挿入されると、人体に流れる電流が唾液を介して電極へと流れ、人体の歯に電流を流すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態による電子歯ブラシの断面図を示している。
【図２】本実施の形態による電子歯ブラシのブロック図を示している。
【図３】実験システムの回路図である。
【図４】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗における電圧の波形図を示している。
【図５】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１に流れる電流、すなわち前歯に流れる電流の波形図を示している。
【図６】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ未満の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗Ｒ１における電圧の波形図を示している。
【図７】アンプから休止時間が０．０１ｍｓ以上の矩形状のパルス電圧が出力されたときの抵抗に流れる電流、すなわち前歯に流れる電流の波形図を示している。
【図８】図３に示す実験システムによる実験結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブラシ部
２ 柄部
１０ 導電性ブラシ
１１ 軸部
１２ 通電板
２０ 電池
２１ 駆動軸
２２ アクチュエータ
２３ 電極
２４ 回路基板
１０１ 電源部
１０２ 昇圧回路
１０３ 昇圧制御部
１０４，１０５ 導電部材
１０６ 電流制限制御電圧部
１０７ 制御部
Ｒ１ 抵抗
Ｒｌｉｍ１，Ｒｌｉｍ２ 制御抵抗
Ｒｏ１，Ｒｏ２ 出力抵抗
ＴＲａ，ＴＲｂ トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、
外側表面に電極が配設された柄部と、
導体部を含み、前記柄部の上側に配設されたブラシ部と、
前記電極と前記導体部との間に電圧を印加する電源部と、
休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、前記電極と前記導体部との間に流れるように前記電圧部により生成された電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする電子歯ブラシ。
【請求項２】
前記パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓ、通電時間を０．１ｍｓとしたことを特徴とする請求項１記載の電子歯ブラシ。
【請求項１】
フッ素化合物の水溶液と共に用いられる電子歯ブラシであって、
外側表面に電極が配設された柄部と、
導体部を含み、前記柄部の上側に配設されたブラシ部と、
前記電極と前記導体部との間に電圧を印加する電源部と、
休止時間が約０．０１ｍｓ以上のパルス電流が、前記電極と前記導体部との間に流れるように前記電圧部により生成された電圧を制御する制御部とを備えることを特徴とする電子歯ブラシ。
【請求項２】
前記パルス電流の休止時間を０．０１ｍｓ、通電時間を０．１ｍｓとしたことを特徴とする請求項１記載の電子歯ブラシ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２１２３５０（Ｐ２００８−２１２３５０Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３１３４（Ｐ２００７−５３１３４）
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【出願人】（８０３０００１１５）学校法人東京理科大学 (545)
【Ｆターム（参考）】
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