电动牙刷的制作方法

专利名称：电动牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动牙刷。
背景技术：
作为用于支援电动牙刷的正确的使用方法的提案，例如下面的提案已为人们所 知。专利文献1中公开了一种检测刷洗(brushing)时间、刷压、刷子的左右朝向，并显 示左右各自的刷洗的完成度的结构。专利文献2中公开了一种结构一从充电台取出牙刷， 则计时器(timer)就动作来计测刷洗时间。专利文献3中公开了一种结构只在刷压适宜 的时候累积刷洗时间，并且如果累积值达到预先设定的目标时间则进行报知。另外，专利文 献4中公开了一种提案分四阶段或八阶段检测牙刷主体在轴的周围所处的方向，并根据 该检测结果推定刷洗部位的。具体而言，在主体内部，在圆周方向设置多个扇状的区域，根 据电阻的变化来检测导电性的球进入到哪个区域，由此推定牙刷主体朝向。只是，这种机 构难以小型化，而且，由于随着牙刷的运动，球的位置不稳定，因此难以得到高检测精度。另 外，在专利文献4中，对每个部位，记录刷洗的次数及时间，并且输出进行的评价，评价刷洗 是否适宜。专利文献5中公开了一种连续性显示用于刷洗口腔内的各区域的空隙 (interval)的电动牙刷。另外，在专利文献6中公开了一种儿童用的刷牙学习器具，在模拟 齿列的显示部上按顺序点亮各牙，由此对刷洗的顺序进行引导。专利文献1 JP特开平6-315413号公报专利文献2 JP特表2003-534095号公报专利文献3 JP特开昭57-190506号公报专利文献4 JP特开2005-152217号公报专利文献5 JP特表平10-508765号公报专利文献6 JP特开2000-116554号公报

发明内容
发明所要解决的课题由于现有的电动牙刷难以高精度推定正在刷洗的部位，因此只能显示粗略划分下 的完成度，就刷洗的评价指南而言，有用性、可靠性低。另外，刷洗的引导也只能按照预先决 定的方针来对使用者进行引导，缺乏灵活性。本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种用于支援电动牙刷的恰当 的使用方法及正确刷洗的技术。用于解决课题的手段为了达成上述目的，本发明采用以下的结构。本发明的第一方式涉及的电动牙刷，具有刷子；驱动单元，其使上述刷子运动；姿势检测单元，其基于加速度传感器的输出来检测上述刷子的姿势；部位推定单元，其基于 所检测到的姿势，在多个部位的中推定正在刷洗的刷洗部位，其中，通过划分齿列表面来定 义上述多个部位；时间计测单元，其对每个部位分别计测刷洗时间；评价输出单元，其基于 所计测的刷洗时间，评价并输出每个部位的刷洗结果。通过利用加速度传感器的输出，能够高精度判定刷子的姿势，与以前相比，能够以 高精度且高分辨率地辨认刷洗部位。因此，能够用比以前细致的划分(部位)来评价刷洗 结果，能够对使用者提供有用并且可靠性高的评价指南。而且，因为加速度传感器小型，因 此也容易插入电动牙刷主体。也能够利用单轴的加速度传感器，并且，优选地，也能够利用 多轴(两轴、三轴、三轴以上)的加速度传感器。另外，无需将本发明的全部的结构设置在电动牙刷主体上，也可以将结构的一部 分设置在与电动牙刷主体分立的外部设备(例如牙刷的充电器、柄(holder)、专用的显示 器等)上。在后者的情况下，本发明的电动牙刷由电动牙刷主体和外部设备构成。优选地，还具有刷角推定单元，该刷角推定单元基于所检测到的姿势来推定刷角， 该刷角为上述刷子相对于牙轴的角度；上述评价输出单元，还基于所推定出的刷角来评价 并输出每个部位的刷洗结果。由于用不合适的刷角进行刷洗时，比最佳的刷角时的牙垢除去力差，因此有可能 无法得到所期望的刷洗效果，或刷洗需要花费时间。根据本发明的结构，因为输出考虑刷角 的评价，所以使得使用者注意用正确刷角进行刷洗。优选地，还具有刷压检测单元，其检测刷压；上述评价输出单元还基于所检测出的 刷压来评价并输出每个部位的刷洗结果。用不合适的刷压进行刷洗时，有可能产生牙垢除去力降低、刷子寿命降低、对牙龈 的负担增加等问题。因为电动牙刷的刷压比普通牙刷小即可，所以初次使用电动牙刷的大 部分人有超过刷压的倾向。根据本发明的结构，因为输出考虑刷压的评价，所以使得使用者 注意用正确刷压进行刷洗。另外，可以个别(逐个)地评价刷洗时间、刷角、刷压各项目，也可以综合性地评价
多个项目。优选地，还具有刷角引导单元，其对所推定的刷角和预先决定的刷角的最佳值进 行比较，并输出用于向使用者通知刷角是否合适的引导信息。由此，能够使使用者了解最佳的刷角，并学习正确的刷洗。例如，优选地，上述刷角引导单元报知刷角是上述最佳值，或者刷角不是上述最佳值。由此，使用者能够容易地识别出刷角与最佳值一致(或偏离)。报知的方法也可以 是声、光、振动、语音等任一种。并且，优选地，上述刷角引导单元根据刷角和上述最佳值之间的差的大小，阶段性 地改变报知的等级。由于使用者根据报知的等级的变化，能够把握刷角接近最佳值，因此能够容易地 使刷角与最佳值一致。优选地，还具有刷洗部位引导单元，该刷洗部位引导单元基于每个部位的刷洗结 果，在刷洗不充分的部位中决定接下来应该刷洗的部位并进行引导。
通过这种引导，能够无漏刷而进行有效的刷洗。S卩，由于接下来应该刷洗的部位是 从刷洗不充分的部位中选出来的，因此无漏刷，并且免于重复刷洗相同的部位等。另外，由 于在本发明中辨认实际刷洗着的部位，因此即使使用者不按照引导地刷洗其他的部位时， 也能够正确地记录、评价刷洗结果，并且也能够恰当地修正刷洗顺序。优选地，在当前的刷洗部位与应该刷洗的部位不同时，上述刷洗部位引导单元引 导变更刷洗部位。由于在使用者想要重复刷洗已经刷洗结束的部位时等，督促变更刷洗部位，因此 能够进行有效的刷洗。另外，本发明的第二方式涉及的电动牙刷，具有刷子；驱动单元，其使上述刷子 运动；姿势检测单元，其检测上述刷子的姿势；部位推定单元，其基于所检测到的姿势，其 基于所检测到的姿势，在多个部位的中推定正在刷洗的刷洗部位，其中，通过划分齿列表面 来定义上述多个部位；刷角推定单元，其基于所检测到的姿势来推定刷角，该刷角是上述刷 子相对于牙轴的角度；刷角引导单元，其对所推定的刷角和上述刷洗部位的刷角的最佳值 进行比较，并输出向使用者通知刷角是否合适的引导信息。这里，优选地，上述刷角引导单 元报知刷角是上述最佳值、或者报知刷角不是上述最佳值。而且，优选地，上述刷角引导单 元根据刷角和上述最佳值之间的差的大小，阶段性地改变报知的等级。另外，能够尽可能地互相组合上述各个手段及处理来构成本发明。发明的效果本发明能够支援电动牙刷的恰当的使用方法及正确刷洗。


图1是第一实施方式的电动牙刷的框图。图2是示出了第一实施方式的电动牙刷的内部结构的剖面图。图3是示出了电动牙刷的外观的立体图。图4是示出了刷洗部位的划分的图。图5是示出了第一实施方式的刷洗评价处理的主程序的流程图。图6是第一实施方式的姿势检测处理的流程图。图7是第一实施方式的刷洗部位推定处理(上颚)的流程图。图8是第一实施方式的刷洗部位推定处理(下颚)的流程图。图9是示出了上颚的每个刷洗部位的加速度传感器输出Ax、Ay、Az的一个例子的 图。图10是示出了下颚的每个刷洗部位的加速度传感器输出Ax、Ay、Az的一个例子的 图。图11是示出了刷洗信息的一个例子的图。图12是对刷角进行说明的图。图13是示出了随着刷角变化的传感器输出的波形变化的图。图14是示出了刷洗结果(刷洗时间)的输出例的图。图15是示出了刷洗结果(刷角)的输出例的图。图16是示出了刷洗结果(刷压)的输出例的图。
图17是示出了刷洗结果(刷洗指标)的输出例的图。图18是示出了第二实施方式的刷洗评价处理的主程序的流程图。图19是第三实施方式的刷角推定处理的流程图。图20是示出了报知音随着刷角变化的例子的图。图21是示出了第四实施方式的刷洗评价处理的主程序的流程图。图22是图21的流程图的变形例。图23是第五实施方式的电动牙刷的框图。图24是示出了第五实施方式的充电器的外观的立体图。图25是示出了第六实施方式的刷洗评价处理的主程序的流程图。图26是示出了第七实施方式的电动牙刷的刷子部分的立体图。图27是第七实施方式的刷洗部位推定处理(上颚)的流程图。图28是第七实施方式的刷洗部位推定处理(下颚)的流程图。图29是对加速度传感器输出的噪声降低进行说明的图。图30是示出了电动牙刷的姿势角的定义的图。图31是示出了第八实施方式的电动牙刷的刷子部分的立体图。图32是说明第九实施方式的姿势检测的图。图33是示出了第十实施方式的电动牙刷的刷子部分的图。图34是示出了刷洗部位与光传感器输出之间的关系的表。图35是第十实施方式的刷洗部位推定处理的流程图。
具体实施例方式下面参照附图，例示详细说明本发明的最佳实施方式。(第一实施方式)<电动牙刷的结构>参照图1、图2、图3，说明电动牙刷的结构。图1是第一实施方式的电动牙刷的框 图，图2是示出了第一实施方式的电动牙刷的内部结构的剖面图，图3是示出了电动牙刷的 外观的立体图。电动牙刷具有内置有作为驱动源的马达(motor) 10的电动牙刷主体1 (以下，也 仅称作“主体1”)、具有刷子210的振动部件2。主体1呈大致圆筒形状，兼作为在刷牙时 使用者用来以手握住的手柄部。本实施方式的电动牙刷还具有用于装载放置主体1并进 行充电的充电器100、用于输出刷洗结果的显示器110。在主体1上设置有用于接通(ON) /断开(OFF)电源及切换动作模式的开关S。而 且，在主体1的内部设置有作为驱动源的马达10、驱动电路12、作为2. 4V电源充电池13、 充电用的线圈(Coil)H等。在为充电池13充电时，只要将主体1装载放置在充电器100 上，就能够通过电磁感应以非接触的方式进行充电。驱动电路12具有执行各种运算及控制 处理的CPU (输入输出处理部)120、存储各种设定值及程序的存储器121、计时器122、数据 发送部123等。数据发送部123是用于在同显示器110的数据接收部112之间进行无线通 信的通信单元。显示器110具有用于输出数据接收部112所接收的刷洗结果等的数据的显 示装置111。
在主体1的内部还设置有多轴(这里为χ、y、ζ这三轴)的加速度传感器15。加 速度传感器15如图3所示，设置成χ轴平行于刷面、y轴与主体1的长度方向一致、ζ轴垂 直于刷面。即，在将主体1装载放置在充电器100上时，重力加速度矢量(vector)平行于 y轴；在刷面朝上时，重力加速度矢量平行于ζ轴；在使主体1变为水平且刷面朝向侧面时， 重力加速度矢量平行于χ轴。加速度传感器15各轴的输出被输入到CPU120，用来检测刷子 的三维姿势。作为加速度传感器15，优选能够利用压电(piezo)电阻型、静电电容型或者热检 测型的MEMS传感器。这是由于，MEMS传感器非常小，容易插入到主体1的内部。但是，加 速度传感器15的形式并不限于此，也可以利用电动式、应变计(strain gauge)式、压电 式等的传感器。另外，未特别图示，但也可以设置用于修正各轴的传感器的灵敏度的平衡 (balance)、灵敏度的温度特性、温度漂移(drift)等的修正电路。另外，也可以设置用于去 除动加速度成分、噪声的带通滤波器(低通滤波器low pass filter).另外，也可以通过 平滑化加速度传感器的输出波形来降低噪声。图29是通过平均化前后数100msec的数据 来降低输出波形的高频噪声的例子。另外，主体1的内部具有检测刷压(作用于刷子的负载)的负载传感器(刷压检 测单元)17。负载传感器17能够利用应变仪(strain gauge)、测力传感器(load cell)、压 力传感器等任一种类型的传感器，但根据因为小型容易插入主体1这一理由，最佳的是能 够利用MEMS传感器。振动部件2具有固定于主体1 一侧的杆(stem)部20和安装于该杆部20上的刷 子零件21。刷子零件21的前端植有刷子(刷毛)210。由于刷子零件21是消耗零件，为了 能够替换新品，成为相对于杆部20装卸自由的结构。杆部20由树脂材料构成。杆部20通过由人造橡胶(elastomer)构成的弹性部件 202安装在主体1上。杆部20是前端(刷子侧的端部)封闭的筒状部件，在筒内部的前端 具有轴承203。与马达10的旋转轴11连接的偏心轴30的前端插入到杆部20的轴承203 中。该偏心轴30在轴承203的附近具有重锤300，偏心轴30的重心与其旋转中心错开。另 外，在偏心轴30的前端和轴承203之间设置有微小的游隙(clearance)。〈电动牙刷的驱动原理〉CPU120对马达10供应与动作模式相对应的驱动信号(例如，脉冲宽度调制信 号)，并且使马达10的旋转轴11旋转。偏心轴30也随着旋转轴11的旋转而旋转，但是由 于偏心轴30的重心偏离，因此偏心轴30围绕旋转中心进行盘旋运动。因此，偏心轴30的 前端重复碰撞轴承203的内壁，使杆部20和安装于杆部20上的刷子零件21高速振动(运 动)。即，马达10发挥使刷子振动(运动)的驱动单元的作用，偏心轴30发挥将马达10的 输出(旋转)变换为振动部件2的振动的运动传送机构(运动变换机构)的作用。使用者手持主体1，通过使高速振动的刷子210触碰牙齿从而能够进行刷洗。另 外，CPU120利用计时器122来监视持续动作时间，若已经过规定时间(例如两分钟)自动 地使刷子的振动停止。在本实施方式的电动牙刷中，振动部件2内置有作为运动传送机构的偏心轴30， 特别地，重锤300配置在刷子210的附近。因此，能够高效地使刷子210部分振动。其另一 方面，因为振动部件2 (杆部20)经由弹性部件202而安装于主体1上，所以振动部件2的振动难以传送到主体1。因此，能够降低刷牙时主体1及手的振动，能够提高使用舒适感。<电动牙刷的动作>根据牙齿的种类(上颚/下颚，磨牙/切牙等)或部分(舌侧/颊侧，牙齿表面/ 咬合面等)不同，食物残渣或牙垢的粘附方式也不同。因此，例如刷子的触碰方法(刷角或 刷压)、刷动方法、速度、刷洗时间等，齿列的每个部位的有效的刷洗动作有所不同。因此，希 望对每个部位进行是否已进行了恰当刷洗的评价。因此，本实施方式的电动牙刷基于加速度传感器15所检测到的刷子的姿势来高 精度地推定刷洗部位，以此实现每个部位的刷洗评价。虽然考虑到各种评价项目，但是这里 只对刷洗时间、刷角、刷压这三个项目进行评价。在本实施方式中，如图4所示，将上下齿列划分为“上颚前颊侧”、“上颚前舌侧”、 “上颚左颊侧”、“上颚左舌侧”、“上颚右颊侧”、“上颚右舌侧”、“下颚前颊侧”、“下颚前舌侧”、 “下颚左颊侧”、“下颚左舌侧”、“下颚右颊侧”、“下颚右舌侧”这12处部位。但是，齿列的划 分并不限于此，可以更粗略的划分，也可以更细致的划分。例如，也考虑上下左右的咬合面。参照图5至图8的流程图来具体地说明刷洗评价的流程。图5是主程序的流程图， 图6至图8是示出了主程序的各处理的详细的流程图。另外，以下说明的处理，只要没有特 别的理由，即为CPU120按照程序而执行的处理。如果接通(ON)电动牙刷的电源接通(ON)，则CPU120基于加速度传感器15的输 出来检测刷子的姿势(倾斜度)(SlO)。接着，CPU120基于SlO所检测出的姿势，来推定刷 洗部位(S20)。接着，CPU120计测刷洗时间(S30)、推定刷角(S40)、检测刷压(S50)。这些 信息按部位之分而记录在存储器中(参照图11)。每隔一定时间重复执行SlO至S50的处 理。如果电源断开(OFF)或持续动作时间达到规定时间(例如两分钟)，则CPU120基于记 录在存储器中的刷洗信息(刷洗时间、刷角、刷压)，评价每个部位的刷洗结果，并且将该评 价结果输出至显示部110 (S60)。另外，每当电动牙刷的电源接通(0N)，就清除存储器内的 刷洗信息。以下详细说明SlO至S60的处理。<姿势的检测>图6是姿势检测处理(SlO)的流程图。CPU 120从加速度传感器15取得x、y、ζ各自的输出Ax、Ay、Az (SlOO)。Ax表示χ 方向的加速度成分，Ay表示y方向的加速度成分，Az表示ζ方向的加速度成分。在牙刷处 于静止状态时(动加速度未作用于加速度传感器15时)，Ax、Ay、Az的合成矢量(vector) A相当于重力加速度。这里，将A= (Ax、Ay、Az)称作姿势矢量。这里，在姿势矢量A= (Ax、Ay、Az)的值大于1. 2g(g为重力加速度)时(S101 是)，返回错误(出错)(S102)。这是因为如果加速度传感器的输出含有的动加速度成分多， 则难以正确确定重力加速度的方向(即刷子的三维姿势)。另外，也可以不像S102那样返 回错误，而是重复执行SlOO和SlOl的处理，直到得到合成矢量的模为1. 2g以下的加速度 传感器的输出Ax、Ay、Az为止。另外，错误判定的阈值不限于1. 2g，也可以是其他的值。〈刷洗部位的推定〉图7、图8是刷洗部位推定处理(S20)的流程图。另外，图9、图10是示出了每个 刷洗部位的加速度传感器的输出Ax、Ay、Az的一个例子的图。
首先，CPU120基于ζ方向的加速度传感器的输出Az，判定是上颚还是下颚(S700)。 上述判定，着眼于刷洗上颚的齿列时刷面大多朝上，刷洗下颚的齿列时刷面大多朝向的情 况。在Az > 0时判定为下颚(S801)，在Az < 0时判定为上颚(S701)。(1)上颚的情况CPU120基于y方向的加速度传感器的输出Ay来判定是否为前牙(S702)。该判定 着眼于这种情况刷洗前牙时牙刷主体1比较水平，但由于刷洗磨牙时存有与嘴唇之间的 干涉，因此牙刷主体1不得不倾斜。在Ay彡阈值a时判定为上颚前牙(S703)。在判定为上颚前牙时，CPU120基于χ方向的加速度传感器的输出Ax来判定是颊 侧还是舌侧(S704)。该判定着眼于这种情况颊侧和舌侧刷子朝向相反。在Ax >0时判 定为“上颚前颊侧”(S705)，在Ax彡0时判定为“上颚前舌侧”(S706)。另一方面，在S702判定为不是上颚前牙时，CPU120基于χ方向的加速度传感器的 输出Ax判定刷子朝向(S707)。在Ax >0时判定为“上颚右颊侧或上颚左舌侧”(S708)，在 Ax彡0时判定为“上颚左颊侧或上颚右舌侧”(S712)。若仅用加速度传感器的输出，难以分清上颚右颊侧和上颚左舌侧及上颚左颊侧和 上颚右舌侧。因此，CPU120基于上次处理(一个时钟周期(clock)前的处理)所判定的刷 洗部位，来筛选部位(S709、S713)。具体而言，在S709中，若上次的刷洗部位为“上颚前颊 侧、上颚右颊侧、上颚右舌侧、下颚前颊侧、下颚右颊侧、下颚右舌侧”中的任一个，则推定为 当前的刷洗部位为“上颚右颊侧”(S710)，若上次的刷洗部位为“上颚前舌侧、上颚左颊侧、 上颚左舌侧、下颚前舌侧、下颚左颊侧、下颚左舌侧，，中的任一个，则推定为当前的刷洗部位 为“上颚左舌侧” (S711)。在S713中，在上次的刷洗部位为“上颚前颊侧、上颚左颊侧、上颚 左舌侧、下颚前颊侧、下颚左颊侧、下颚左舌侧”中的任一个的情况下，推定为当前的刷洗部 位为“上颚左颊侧”(S714)，若上次的刷洗部位为“上颚前舌侧、上颚右颊侧、上颚右舌侧、 下颚前舌侧、下颚右颊侧、下颚右舌测”中的任一个，则推定为当前的刷洗部位为“上颚右舌 侧”(S715)。这种推定成立是因为，以使刷子的移动量或朝向变更尽量少的方式来移动刷洗 部位的可能性高。(2)下颚的情况CPU120基于y方向的加速度传感器的输出Ay来判定是否为前牙(S802)。该判定 着眼于如下情况刷洗前牙时牙刷主体1变得比较水平，但在刷洗磨牙时，牙刷主体1因与 嘴唇干涉而不得不倾斜。在Ay彡阈值b时判定为下颚前牙(S803)。在已判定为下颚前牙时，CPU120基于χ方向的加速度传感器的输出Ax来判定是 颊侧还是舌侧(S804)。该判定着眼于如下情况在颊侧和舌侧，刷子朝向相反。在Αχ<0 时判定为“下颚前颊侧”(S805)，在Ax彡0时判定为“下颚前舌侧”(S806)。另一方面，在S802判定为不是下颚前牙时，CPU120基于χ方向的加速度传感器的 输出Ax来判定刷子朝向(S807)。在Ax >0时判定为“下颚右颊侧或下颚左舌侧”(S808)， 在Ax彡0时判定为“下颚左颊侧或下颚右舌侧”(S812)。在S809中，若上次的刷洗部位为“下颚前颊侧、下颚右颊侧、下颚右舌侧、下颚 前颊侧、上颚右颊侧、上颚右舌侧”中的任一个，则推定为当前的刷洗部位为“下颚右颊 侧”(S810)，若上次的刷洗部位为“下颚前舌侧、下颚左颊侧、下颚左舌侧、上颚前舌侧、上颚 左颊侧、上颚左舌侧”中的任一个，则推定为当前的刷洗部位为“下颚左舌侧”(S811)。在S813中，在上次的刷洗部位为“下颚前颊侧、下颚左颊侧、下颚左舌侧、上颚前颊侧、上颚左 颊侧、上颚左舌侧”中的任一个时，推定为当前的刷洗部位为“下颚左颊侧”(S814)，若上次 的刷洗部位为“下颚前舌侧、下颚右颊侧、下颚右舌侧、上颚前舌侧、上颚右颊侧、上颚右舌 侧”中的任一个，则推定为当前的刷洗部位为“下颚右舌侧”(S815)。通过以上的处理，推定为当前的刷洗部位为“上颚前颊侧”(S705)、“上颚前舌 侧” (S706)、“上颚右颊侧” (S710)、“上颚左舌侧” (S711)、“上颚左颊侧” (S714)、“上颚右舌 侧”(S715)、“下颚前颊侧”(S805)、“下颚前舌侧”(S806)、“下颚右颊侧”(S810)、“下颚左舌 侧”(S811)、“下颚左颊侧” (S814)及“下颚右舌侧” (S815)中的任一种。另外，上述判定算法(algorithm)只不过是示出的一个例子，只要能够根据加速 度传感器的输出Ax、Ay、Az确定刷洗部位，则可以是任一种算法。例如也可以并不将Αχ、 Ay、Az的值原样作为判定的变量利用，而是在判定时利用通过适当组合Ax、Ay、Az得到的二 维变量。二维变量能够任意设定，例如为Ay/Az、Ax -Ax+Ay -Ay,Az-Ax等。或者，也可以在 将各轴的加速度信息Ax、Ay、Az如图30所示那样地变换为角度信息(姿势角)α、β、Y 后，判定刷洗部位。在图30的例子中，将χ轴相对于重力加速度方向的角度定义为滚转角 (roll angle) α，将y轴相对于重力加速度方向的角度定义为俯仰角(pitch angle) β，将 ζ轴相对于重力加速度方向的角度定义为方位角(yaw angle)角Y。判定所用的阈值能够 根据临床试验等的结果来决定。〈刷洗时间的计测〉图11示出了存储器所记录的刷洗信息的一个例子。图11是刷洗下颚左颊侧的状 态的例子。在刷洗下颚左颊侧之前，对上颚前颊侧刷洗7. 5秒钟，对上颚左颊侧刷洗12. 2 秒钟。另外，“_”表示未记录有数据，即该部位还未进行刷洗。在S30中，CPU120对在S20中推定出的刷洗部位(在图11的例子中为下颚左颊 侧)的刷洗时间进行累加(count up)。例如，若图6的SlO至S50的处理执行一次需0. 1 秒，则下颚左颊侧的刷洗时间计数为仅+0. 1 (增加0. 1)，成为2. 1秒。另外，刷洗信息中记录有刷洗时间的累积值。即，例如在刷洗部位再次移至上颚 左颊侧时，并不对所存储的刷洗时间进行重置(reset)，而是将刷洗时间加到所存储的值 12. 2秒上。〈刷角的推定〉在S40中，CPU120基于在SlO中所检测出的姿势(加速度传感器的输出)来推定 刷角，并且更新当前的刷洗部位(在图11的例中为下颚左颊侧)的刷角的值。此时，优选 地，CPU120根据所存储的刷角的值和本次的推定值，计算并记录刷角的平均值。所谓的刷角，是刷子相对于牙轴(沿着牙头和牙根的轴)的触碰角。图12的上段 示出了刷角=15度的状态，中段示出了刷角=45度的状态，下段示出了刷角=90度的状 态。为了从牙周凹处及牙间有效地掏出食物残渣或牙垢，可以移动刷子以使刷毛前部进入 牙周凹处及牙间。因此，优选地，刷角在35度至55度的范围内。刷角能够根据例如ζ方向的加速度成分Az来推定。这是因为，如图13所示，示出 了 Az的值以在刷角约为90度时Az几乎为0，并且刷角变得越小则Az的值变得越大，Az的 值以这样的方式随着刷角而显著变化。另外，由于χ方向的加速度成分Ax也随着刷角变化， 因此优选地，代替Az而根据Ax来推定刷角，或者根据Ax和Az这两者(Ax与Az的合成矢量的方向)来推定刷角。刷角也可以用连续量计算，并且也可以是诸如“小于35度”、“35 度至55度”、“55度以上”的粗略的推定。〈刷压的检测〉在S50中，CPU120基于负载传感器17的输出来计算刷压，并且更新当前的刷洗部 位(在图11的例中为下颚左颊侧)的刷压的值。此时，优选地，CPU120根据所存储的刷压 的值和本次的检测值，计算并记录刷压的平均值。如果刷压过小，则牙垢去除力低下，并且反之如果刷牙过高，则有可能产生刷子寿 命的降低或对牙龈的负担增加等问题。因为电动牙刷的刷压比普通牙刷小，所以普遍认为 刚开始使用电动牙刷的大部分人有刷压超过的倾向。刷压的最佳值为IOOg左右。<刷洗结果的评价、输出>CPU120基于存储器121所记录的刷洗信息来评价每个部位的刷洗结果，并且将该 评价结果输出在显示部110 (显示装置111)上。图14是刷洗时间的评价结果的输出例。CPU120从存储器121读入各部位的刷洗 时间，例如，将小于7秒评价为“不足”，将7秒至15秒评价为“良好”，将超过15秒评价为 “过量”。该评价结果被发送到显示器110。在显示器110的显示装置111上描绘齿列，并且 该齿列中的符合部位以与评价结果相对应的颜色(“不足”为白色，“良好”为黄色，“过量” 为红色等)点亮。通过观察这种显示，使用者能够直观把握齿列中的哪个部位的刷洗不足 (或者过量)。图15是刷角的评价结果的输出例。例如，用“小于35度”、“35度至55度”、“55度 以上”这三个阶段来评价，并以与评价结果相对应的颜色点亮齿列中的各部位。在用不恰当 的刷角进行刷洗时，牙垢除去力比最佳的刷角要差，因此有可能无法得到所期望的刷洗效 果，或者刷洗需要时间。如果如图15那样地按部位之分输出刷角的评价，则能够使得使用 者注意到用正确的刷角进行刷洗。图16是刷压的评价结果的输出例。例如，小于80g评价为“不足”，80g 150g评 价为“良好”，超过150g评价为“过大”，齿列中的各部位以与评价结果相对应的颜色点亮。 如上所述，如果刷压不适当，可能产生牙垢除去力降低、刷子寿命降低、对牙龈的负担增加 等问题。但是，对使用者而言，难以了解施加怎样程度的力时为最佳的刷压。若该点如图16 那样地按部位之分输出刷压的评价，能够对使用者指示恰当的刷压，使用户注意到用正确 刷压进行刷洗。图17是刷洗指标的评价结果的输出例。所谓的刷洗指标，是用于综合性评价多个 评价项目(刷洗时间、刷角、刷压)的指标，表示刷洗的完成度。刷洗指标的计算式可以任 意定义。在本实施方式中，分别用满分为35分来评价刷洗时间和刷压，用满分为30分来评 价刷角，并且利用这些评价值的总计(满分为100分)作为刷洗指标。在图17的例子中， 以80分以上为“优”，以60分至80分为“良”，以小于60分为“不可”。通过输出这种综合 评价，能够给予使用者更有益的指南。根据以上所述的本实施方式的结构，通过利用加速度传感器的输出，能够高精度 地判定刷子的姿势，与以前相比，能够以高精度且高分辨率地辨认刷洗部位。因此，能够用 比以前细致的划分(部位)评价刷洗结果，能够对使用者提供有用并且可靠性高的评价指 南。而且，因为加速度传感器体积小，所以也具有容易插入电动牙刷主体这一优点。
另外，图14至图17的评价结果也可以同时显示在显示装置111上，并且可以按顺 序表示。在后者的情况下，可以自动切换显示，也可以通过使用者操作按钮来切换显示另外，在上述实施方式中，牙刷的电源一断开就自动显示结果。但是，由于也可以 假定在与显示器的设置地点不同的地点刷牙，因此，优选地，例如设置这样的功能如果使 用者按下设置在显示器或牙刷主体上的按钮，则从牙刷主体向显示器发送刷洗信息，在显 示器上显示结果。优选也能够印刷(打印)存储器所存储的刷洗信息、评价结果。例如也可以在充 电器或显示器上搭载打印机，并且能够从牙刷主体、充电器、显示器向外部的打印机发送印 刷数据。另外，优选具有通过无线通信或者有线通信向外部设备(个人计算机、移动电话和 PDA等)传送刷洗信息、评价结果的数据的功能。另外，也可以在牙刷主体、充电器、显示器 等上设置存储卡、扩展槽(slot)，能够将刷洗信息、评价结果的数据记录在外部存储卡上。另外，能够对每个部位将刷洗时间、刷角、刷压的最佳值(目标值)设定为不同的 值。例如，在磨牙的牙表面(侧面)，为了从牙周凹处及牙间有效地掏出食物残渣或牙垢， 优选刷角为35度至55度，但对于牙表面比较大的前牙，优选更大的角度(例如55度至90 度)。另外，对于磨牙的咬合面，优选刷角约为0度。并且，不根据刷洗效果的观点，而从避 免给牙龈等的组织带来的损伤(damage)的观点看来，也能够决定最佳的刷洗时间、刷角、 刷压。这样，若对每个部位设定最佳值，并进行评价，则能够提供更有用并且可靠性高的评 价指南。(第二实施方式)图18是第二实施方式的刷洗评价处理的流程图。与第一实施方式中的在刷洗结 束后输出刷洗结果相对，在第二实施方式中，在刷洗过程中也能输出中间结果(S55)。除此 之外的结构与第一实施方式的结构相同。根据本实施方式的处理，由于能够一边实时确认刷洗时间、刷洗指标(完成度)的 进展情况，一边进行刷洗，提高便利性。另外，通过确认刷角及刷压的评价结果，用户能够判 断刷角及刷压是否适当。另外，在第二实施方式中，输出刷角的中间结果的功能与本发明的 刷角引导单元相对应。(第三实施方式)图19是第三实施方式的刷角推定处理(图5的S40)的流程图。在本实施方式中， CPU120推定出刷角之后，根据需要来输出用于向使用者通知刷角是否合适的引导信息。CPU120首先基于加速度传感器所得到的姿势矢量A(特别是ζ方向的加速度成分 Az)，来推定刷角(S1900)。然后，CPU120在S20中更新所推定的当前的刷洗部位的刷角的 值(S1901)。此时，优选地，CPU120根据所存储的刷角的值和本次的推定值，来计算并记录 刷角的平均值。接着，CPU120对刷角的推定值和当前的刷洗部位的刷角的最佳值进行比较 (S1902)。例如，假定刷角的最佳值为“35度至55度”。若刷角的推定值进入到该范围内(S 1903:是)，则输出一级的报知(引导)(S1904)。在刷角的推定值与最佳值之间的差为15 度以内(即，20度至35度或55度至70度)时(S1905 是)，输出二级的报知(S1906)。在 推定值与最佳值之间的差为30度以内(即，5度至20度或70度至85度)时(S1907:是)， 输出三级的报知(S1908)。在差大于30度时不进行报知(S1907 否)。
图20示出了报知音随着刷角变化的例子。在刷角为90度的状态下什么都不报 知。如果缓缓旋转刷子，则在刷角达到85度的时刻，输出“噼”的三级的报知音。如果进一 步旋转刷子，在刷角达到70度的时刻，输出“噼噼”的二级的报知音，在达到最佳值55度的 时刻，输出“噼噼噼”的一级的报知音。使用者根据这种报知音的变化，能够把握刷角正在接近最佳值，因此能够容易地 使刷角与最佳值相一致。另外，由于直观上操作是愉快的，所以即使作为对孩子等教授正确 刷角的学习器具也是有用的另外，报知的方法除了声音以外，也能够利用光、振动、语音等。利用光的情况下， 只要根据等级改变颜色或者改变闪烁图案即可。在利用振动的情况下，只要根据等级改变 振动的强度或长度即可。在利用声音的情况下，例如可以报知如“请向后倾斜30度左右”、 “请再稍稍倾斜”、“是最佳的刷角”的内容。另外，在本实施方式中，报知刷角为最佳值，但反之，也可以在刷角为最佳值时什 么都不报知，若刷角偏离最佳值则输出报知(警告)。(第四实施方式)图21是第四实施方式的刷洗评价处理的流程图。与第二实施方式的不同之处在 于，追加基于每个部位的刷洗结果，来决定接下来应该刷洗的部位，进行引导的处理(S56、 S57)。除此之外的结构与第二实施方式的结构相同。如果在SlO至S55的处理中更新当前的刷洗部位的刷洗结果，则CPU120对当前的 刷洗部位判定是否已达成刷洗目标(S56)。例如用刷洗时间是否已达到10秒、刷洗指标是 否已超过80分等，判定目标是否达成即可。在目标未达成时(S56:否)，应该继续刷洗当前 的刷洗部位，所以返回SlO的处理。在目标达成时(S56:是)，当前的刷洗部位的刷洗结束， 应该转移到其他的部位，所以进入到S57的处理。在S57中，CPU120参照各部位的刷洗结果，选择目标未达成部位(即刷洗不充分 的部位)。在存在多个目标未达成部位时，将从当前的刷洗部位容易移动的部位决定为接下 来应该刷洗的部位。一般而言，普遍认为如果按照一气呵成的要领使刷子按顺序移动，则能 够有效防止漏刷。因此，可以预先准备用于定义例如“上颚左颊侧一上颚前颊侧一上颚右颊 侧一下颚右颊侧一下颚前颊侧一下颚左颊侧一下颚左舌侧一下颚前舌侧一下颚右舌侧一 上颚右舌侧一上颚前舌侧一上颚左舌侧”这样的一气呵成的刷洗顺序的模板数据，并且按 照该刷洗顺序来决定下一个刷洗部位。然后，CPU120将已决定的下一个刷洗部位显示在显 示器110上。例如，使齿列中的对应部位闪烁或者用规定的颜色点亮即可。通过这种引导，能够无漏刷并且进行有效的刷洗。即，由于接下来应该刷洗的部位 是从刷洗不充分的部位中选出来的，因此能够实现无漏刷，并且免于重复刷洗相同的部位 等。另外，由于本实施方式的牙刷可辨认实际刷洗着的部位，因此即使用者不按照引导而刷 洗其他的部位时，也能够正确记录、评价刷洗结果，并且也能够恰当地修正刷洗顺序。另外，CPU120也能够判定使用者是否正在刷洗所引导的部位。例如如图22的 流程图所示，在推定出当前的刷洗部位之后(S20)，CPU120判定当前的刷洗部位是否适当 (S25)，在与应该刷洗的部位不同时(S25:否)，只要引导变更刷洗部位即可(S57)。在使用 者想要对已经刷洗结束的部位进行重复刷洗时等，督促变更刷洗部位，因此能够进行有效 的刷洗。
(第五实施方式)图23是第五实施方式的电动牙刷的框图。本实施方式的电动牙刷在主体1的内 部具有多轴(这里为三轴)的陀螺仪(gyroscope) 16。另外，在充电器100中设置有显示 装置111和数据接收部112。图24是示出了第五实施方式的充电器100的外观的立体图。 另外，显示装置111可以用液晶板构成，也可以用LED等发光元件构成陀螺仪16是为了能够检测ζ轴系的角速度、χ轴系的角速度y轴系的角速度而设 置的。也能够利用振动式、光学式、机械式等任意型的结构来作为陀螺仪16，但根据小型的 容易插入到主体1这一理由，最好能够使用MEMS传感器。另外，也可以不利用输出角速度 的速率陀螺仪(rate gyro)，而利用输出角度的速率积分陀螺仪或姿势陀螺仪。另外，为了 去除刷子的振动的噪声(例如，作为刷子的驱动频率的IOOHz至300Hz左右的频率成分)， 也可以对陀螺仪的输出进行带通滤波。在牙刷主体1处于静止状态时(例如，刷子持续触碰一个刷洗部位的状态时)，加 速度传感器15的输出实质上只含有重力加速度成分。此时，由于能够正确检测刷子的三维 姿势，因此能够高精度推定刷洗部位及刷角。但是，牙刷主体1处于移动状态时(例如，刷 子从某一刷洗部位向其他的刷洗部位移动时)，加速度传感器的输出不仅含有重力加速度 成分，而且也会含有动加速度成分。动加速度成分在计算三维姿势上成为不需要的信号成 分(噪声)。另一方面，在牙刷主体1处于静止状态时观测不到陀螺仪16的输出，而陀螺 仪16仅在牙刷主体1移动时才输出明显的信号。在本实施方式中，利用这种传感器特性的 差，基于加速度传感器15和陀螺仪16这两者的输出，来检测牙刷的三维姿势。具体而言，在姿势检测处理中(SlO)，CPU120首先得到加速度传感器15的输出和 陀螺仪16的输出。在陀螺仪16的输出的绝对值比规定的阈值小时，CPU120认为牙刷主体 1静止，根据加速度传感器15的输出Ax、Ay、Az来求得三维姿势。在陀螺仪16的任一个轴 的输出的绝对值达到规定的阈值以上时，CPU120根据陀螺仪16的输出，推定x、y、z各方向 的动加速度成分，并且修正Ax、Ay、Az的值。由此，能够消除Ax、Ay、Az所包含的动加速度 成分，能够高精度计算刷子的三维姿势。另外，也可以不利用陀螺仪的输出来修正加速度传感器的输出，而是在得到陀螺 仪的输出时不检测刷子的姿势这样进行处理。即，仅仅在陀螺仪的输出比规定的阈值小时， 才进行姿势检测、刷洗部位推定、刷洗时间计测、刷角推定、刷压检测等处理。由此，仅仅在 根据加速度传感器的输出所推定出的姿势具有某种程度的可靠性时，执行刷洗结果的记 录、评价。另外，也可以根据陀螺仪的输出，计算χ轴系的角度变化量Δ eyz、y轴系的角度变 化量Δ θ ζχ、ζ轴系的角度变化量Δ θ xy，并且通过使一个时钟周期前的姿势检测处理所得 到的姿势矢量A' = (Ax'，Ay' ,Az')仅旋转角度(Δ θ yz，Δ θ ζχ，Δ θ xy)，由此计算当 前的姿势矢量A= (Ax、Ay、Az)。另外，也可以不利用加速度信息Ax、Ay、Az，而通过滚转角 α、俯仰角β、方位角Y的角度信息(参照图30)，来计算、评价电动牙刷的姿势。根据以上所述的本实施方式的结构，通过组合加速度传感器和陀螺仪的输出(包 括根据条件来选择加速度传感器和陀螺仪的输出中的任一个)，以此能够更高精度求得电 动牙刷的三维姿势。另外，在平移运动多的振动式电动牙刷的情况下，利用加速度传感器和 带通滤波器的组合，也能够得到足够的精度的姿势信息。但是，由于转动(rolling)方式的情况下，牙刷主体发生三维的起伏，因此若仅用加速度信息，则有误差因子大、姿势检测的 精度低的危险。在这种情况下，利用陀螺仪的角速度信息的本实施方式的方法是有效的(第六实施方式)图25是第六实施方式的流程图。在本实施方式中，CPU120首先基于负载传感器 17的输出，判定负载是否作用于刷子上(S5)。例如在负载传感器17的输出值超过规定的 阈值时，只要认为“负载作用于刷子上”即可。下一步骤以后的处理处于等待状态，直到负 载作用于刷子上为止(S5:S)。如果负载未作用在刷子上，则刷子在部位间移动的可能性高。由于移动期间刷子 的姿势大幅变化，因此刷洗部位的推定精度低，并且可以说记录、评价移动过程中的刷洗时 间、刷角等是不妥的。因此，如本实施方式那样，在负载未作用于刷子的期间内，禁止姿势检 测、刷洗部位推定、刷洗时间的计测、刷角的推定、刷压的检测、刷洗结果的输出等处理，以 此能够省略无价值的处理，能够提高推定精度及评价的可靠性。(第七实施方式)图26示出了第七实施方式的电动牙刷的刷子部分。本实施方式的电动牙刷具有 检测刷子部分的温度的温度传感器18。温度传感器18设置于刷子的背面。温度传感器18 也能够利用红外线传感器、热敏电阻等任一种传感器。图27、图28是刷洗部位推定处理(S20)的流程图。与第一实施方式的刷洗部位推 定处理(图7、图8)之间的区别在于，基于温度传感器18的输出来判别颊侧和舌侧。在图27的上颚的处理中，若基于加速度传感器15的输出，筛选到“上颚左颊侧 或者上颚右舌侧”(S708)，则CPU120判定温度传感器18的输出值是否在规定的范围内 (S2709)。由于刷子处于颊侧时，温度传感器18接触或接近颊的里侧，因此得到接近体温的 输出值。与之相对，由于在刷子处于舌侧时，温度传感器18接触外部空气，因此得到比体温 低的输出值。因此，CPU120在例如温度传感器18的输出值在36度至38度的范围内的情况 下，判定为“上颚右颊侧”(S710)，并且除此以外的情况下判定为“上颚左舌侧”(S711)。同 样地，基于温度传感器18的输出值，也能够判别“上颚左颊侧”和“上颚右舌侧”(S2713)。 下颚的处理也同样地，基于温度传感器18的输出值，能够判别“下颚左舌侧”和“下颚右颊 侧” (S2809)，以及判别“下颚右舌侧”和“下颚左颊侧”(S2813)。(第八实施方式)图31示出了第八实施方式的电动牙刷的刷子部分。在第七实施方式中，为了辨认 刷洗部位(颊侧和舌侧的判别)利用了温度传感器18的温度信息，但在该第八实施方式 中，利用图像信息。如图31所示，在刷头的y轴方向的前端设置有照相机19。照相机19可以是可见 光照相机或红外线照相机等，只要能取得口腔内的图像信息，则可以利用任一种照相机。红 外线照相机监控放射热(红外线热像仪)。因为刷洗中的口腔内可能是暗的，所以可以说与 可见光照相机相比，优选红外线照相机。在本实施方式中，因为如以下所述那样只要知道小 舌的轮廓即可，所以照相机的分辨率也可以不那么高。CPU120与第七实施方式同样地，基于加速度传感器15的输出、筛选到“上颚左颊 侧或上颚右舌侧”(参照图27的S708)。接着，CPU120从照相机19取得图像，并且根据该 图像检测小舌。小舌的检测能够利用公知的图像解析技术。例如想到了通过边缘(edge)提取或霍夫变换(Hough Transform)检测小舌的轮廓，或通过模式匹配检测小舌等。由于 刷子处于舌侧时，刷头的前端朝向喉部，因此在图像中拍摄到小舌的可能性高。另一方面， 在刷子处于颊侧时，图像拍不到小舌。因此，CPU120在能够检测到小舌时，判定为“上颚右 舌侧”，在不能检测到小舌时，判定为“上颚左颊侧”。同样地，也能够判别“上颚左颊侧”和 “上颚右舌侧”、“下颚左舌侧”和“下颚右颊侧”、“下颚右舌侧”和“下颚左颊侧”。并且，作为刷洗部位，也能够判别左右的咬合面。是否为咬合面，例如能够基于X 方向的加速度成分Ax来判定。这是因为刷洗咬合面时刷面几乎水平，Ax的输出接近于0。 另外，根据ζ方向的加速度成分Az或者方位角γ也能够判定是否为咬合面。并且，上颚还 是下颚能够通过图像中的小舌的上下朝向来判定，左或右能够通过图像中的小舌的水平方 向的位置来判定如以上所述，在本实施方式中，与第一实施方式相比，能够细致地判别刷洗部位。 例如，能够将上下齿列划分为“上颚前颊侧”、“上颚前舌侧”、“上颚左颊侧”、“上颚左舌侧”、 “上颚左咬合面”、“上颚右颊侧”、“上颚右舌侧”、“上颚右咬合面”、“下颚前颊侧”、“下颚前舌 侧”、“下颚左颊侧”、“下颚左舌侧”、“下颚左咬合面”、“下颚右颊侧”、“下颚右舌侧”及“下颚 右咬合面”这16处。另外，在本实施方式中，仅在判别颊侧/舌侧中利用图像信息，但优选地通过图像 信息来辨认全部的刷洗部位。只是由于口腔内狭窄，难以知道全部的位置关系，因此与仅用 图像信息辨认全部的刷洗部位相比，最好并用加速度传感器(加速度传感器及陀螺仪)的 姿势信息。另外，在本实施方式中，以小舌为检测对象，但也可以通过识别口腔内的其他的 部位(例如，舌、喉、牙及牙龈等)来判定刷子的位置及姿势。例如若图像上拍摄到舌及喉， 则能够判定为刷子处于舌侧。(第九实施方式)第九实施方式采用通过单轴加速度传感器进行姿势检测和刷洗部位辨认的结构。图32上段示出了刷洗颊侧或舌侧的牙表面的状态。此时，刷角(方位角Y)约为 90度，重力加速度的χ轴方向成分约为Ig或者-Ig (正负与齿列的左右相对应)，重力加速 度的ζ轴方向成分几乎为0。另一方面，图32下段示出了刷洗咬合面的状态。此时，刷角 (方位角Y )几乎为0度，重力加速度的χ轴方向成分几乎为0，重力加速度的ζ轴方向成 分约为Ig或者-Ig (正负与齿列的上下相对应)。若利用这种特性，则即使仅仅使用X轴的加速度传感器或ζ轴的加速度传感器，也 能够判别“颊侧或舌侧的牙表面”还是“咬合面”，并且也能够判别左右上下。(第十实施方式)如上所述，仅仅用加速度传感器的输出信号，难以区别上颚右颊侧和上颚左舌侧。 这是因为，在上颚右颊侧与上颚左舌侧之间，加速度传感器的输出信号不产生显著的差。同 样地，也难以区别上颚左颊侧和上颚右舌侧、下颚右颊侧和下颚左舌侧、下颚左颊侧和下颚 右舌侧。因此，在第十实施方式中，在刷头设置多个光传感器，基于该光传感器的输出信号 和加速度传感器的输出信号进行刷洗部位的辨认。光传感器能够利用光电二极管(Photo diode)、光敏晶体三极管(photo thansistor)等。图33㈧至(C)示出了第十实施方式的电动牙刷的结构。图33㈧示出了将刷子零件21安装在牙刷主体1的杆部20之前的状态，图33 (B)示出了将刷子零件21安装在杆 部20之后的状态。另外，图33(C)是从箭头D3方向(刷子的背面侧)观察图33 (B)的图如图33(A)所示，在杆部20的表面设置有四个光传感器41、42、43及44。光传感 器41至44分别通过配线40而与主体1内部的电路基板相连接，并通过该配线40进行电 力供应及信号传送。另一方面，刷子零件21用透光性高的材料制成，如图33(B)那样，在将 刷子零件21安装在杆部20的状态下，各光传感器41至44成为通过刷子零件21能够检测 光的结构。另外，也可以是这样的结构刷子零件21整体不是用透光性高的材料形成的， 仅仅用透光性高的材料形成光传感器的一部分或者在光传感器的一部分设置孔。这样，通 过采用将光传感器设置于牙刷主体1 一侧(杆部20)的结构，以此能够简单地形成光传感 器的电力供应结构。另外，在刷子零件上也可以不设置光传感器，所以能够降低消耗零件即 刷子零件的成本。虽然有成本上的不利，但也能够采用在刷子零件上设置光传感器的结构。 此时的电力供应结构，例如能够采用以下结构(1)在刷子零件21和杆部20上分别设置线 圈，通过电磁感应来供应电力，⑵在刷子零件21和杆部20上分别设置电极或者连接器， 在将刷子零件21安装在杆部20上时，实现两者的电连接等。如图33(B)及(C)所示，光传感器41配置在刷头的前端，检测箭头Dl方向的光。 另外，光传感器42配置在刷头的侧面，检测箭头D2方向的光。另外，光传感器43配置在刷 头的背面，检测箭头D3方向的光，并且光传感器44配置在刷头的前表面，检测箭头D4方向 的光。图34示出了刷洗部位和各光传感器的输出之间的关系。在此例子中，用五个阶段 评价传感器输出的信号强度(亮度)。例如，刷洗上颚左颊侧时，由于光传感器43紧贴脸 颊，因此为“非常暗”的状态，但光传感器44朝向口腔内，因此为“比较亮”的状态。另一方 面，在用加速度传感器的输出难以与上颚左颊侧相区别的上颚右舌侧的情况下，光传感器 43朝向口腔内，为“比较亮”的状态，光传感器44朝向牙龈一侧，因此为“微暗”的状态。这 样，由于根据刷洗部位，各光传感器的输出产生有意义的差，因此通过用多个光传感器的输 出划分情况，以此能够筛选刷洗部位。此时，由于通过光传感器输出能够区别的刷洗部位和 通过加速度传感器能够区别的刷洗部位不同，因此通过两个传感器的输出结果互相补充， 能够高精度地确定刷洗部位。图35是示出了刷洗部位推定处理的一个例子的流程图。另外，在图35的各步骤 中，通过试验等预先决定用于与光传感器的输出进行比较的阈值。在全部的步骤可以利用 相同的阈值，也可以每个步骤使用不同的阈值。CPU120在取得光传感器41至44的输出信号之后，首先调查全部的光传感器输出 是否比阈值大(S3500)。在全部的光传感器输出比阈值大时(S3500 是)，有可能刷头在口 腔外。由于此时无法根据光传感器输出进行判定，因此仅用加速度传感器输出判定刷洗部 位(S3502)。另外，S3502的判定处理能够利用与例如第一实施方式(图7、图8)相同的算法。接着，CPU120调查全部的光传感器输出是否比阈值小(S3501)。全部的光传感器 输出比阈值小时，有可能周围环境非常暗。此时，由于光传感器输出的判定困难，因此还是 仅用加速度传感器输出，判定刷洗部位(S3502)。在能够根据光传感器输出进行判定时(S3501 否)，CPU120首先调查光传感 器41的输出是否比阈值大(S3503)。光传感器41的输出大时(S3503:是)判定为“前牙”(S3504)，除此之外时(S3503 否)判定为“不是前牙”(S3505)。在“不是前牙”时，CPU120 基于ζ方向的加速度传感器的输出Az，判定是“上颚” (S3506)还是“下颚” (S3507)。接着， 在是“上颚”时，CPU120基于χ方向的加速度传感器的输出Ax，判定是“咬合面”(S3508)还 是“左颊侧或者右舌侧”(S3509)还是“左舌侧或者右颊侧”(S3510)。“下颚”的情况也是同 样地，CPU120基于χ方向的加速度传感器的输出Ax，判定是“咬合面”(S3511)还是“左颊 侧或者右舌侧”(S3512)还是“左舌侧或者右颊侧”(S3513)。接着，CPU120通过将光传感器42、43或者44的输出与阈值进行比较，判定是“左 颚”(S3514)还是“右颚”(S3515)。由此，能够实现用加速度传感器输出难以区别的判别， 艮口，能够判别左颊侧和右舌侧及右颊侧和左舌侧。刷洗部位推定后的处理(刷洗时间计测、 刷角推定、刷压检测等)与上述的实施方式相同根据以上所述的本实施方式的结构，由于通过组合两种传感器输出能够详细并且 正确的推定刷洗部位，因此能够恰当地评价每个部位的刷洗完成度。因此，能够为使用者提 供有用并且可靠性高的评价指南。(其他)上述实施方式的结构只不过举例示出了本发明的一个具体例。本发明的范围并不 限定于上述实施方式，在其技术思想的范围内能够进行各种变形。例如，优选地，互相结合 上述各实施方式的结构。另外，在上述实施方式中，举例示出了偏心重锤振动方式的电动牙 刷，但本发明也能够使用于其他运动方式的电动牙刷。例如，也能够是用于旋转往复运动、 直线往复运动、刷毛旋转运动或切换组合它们的电动牙刷。此时，通过根据刷洗部位切换运 动频率或对旋转往复运动和直线往复运动进行切换，能够切换动作模式。另外，优选地，本 发明也能够使用于刷子部具有超声波振动元件并且用刷子的振动和超声波这两者进行刷 洗型的电动牙刷。另外，为了进一步提高刷子的姿势检测的精度和刷洗部位及刷角的推定精度，优 选地，根据加速度传感器和陀螺仪的输出，计算刷子相对于基准位置的移动量及相对姿势。 就基准位置而言，可以将电源接通时刻的姿势设定为基准位置，或者设置使得使用者输入 基准位置(开始刷洗的位置)的规格(例如，在牙刷主体水平的姿势下使刷子触碰上颚前 颊侧的状态下，按压开关)。能够通过对根据加速度传感器输出所得到的χ轴方向、y轴方 向及ζ轴方向各自的动加速度成分进行二次积分，来计算移动量(移动距离)。其中，在计 算移动量时，将牙刷的坐标系xyz变换为以重力加速度方向为Z轴的坐标系XYZ (上述基准 位置可以是原点)。例如，通过对每一个时钟周期计算并累积X、Y、Z各自的移动距离，能够 推算出相对于基准位置(初始位置)的相对位置。并且，若已知相对于基准位置的相对位 置，则与上述的实施方式相比，能够进一步正确并且详细地辨认刷洗部位。并且，优选地，利 用根据磁传感器等得到的方位信息来计算刷子的位置。另外，在从加速度传感器输出提取 动加速度成分时，能够使用高通滤波器等的带通滤波器。此时，为了去除刷子振动的噪声， 优选去掉与刷子的驱动频率相当的IOOHz至300Hz左右的频率成分。另外，优选地，组合陀 螺仪能够计算更正确的移动量及移动方向。并且，就前牙而言，由于用左右任一只手拿着 牙刷主体，刷子的姿势都会改变180度，因此也可以使得使用者登记方便的手(拿牙刷的 手)，并且根据所登记的方便的手变换刷洗部位的判定算法，或者变更动作模式(马达旋转 方向、刷子的移动)。
另外，在上述实施方式中，对刷洗时间、刷角及刷压这三个项目进行了评价，但也 可以仅评价这些中的任意一个。并且，优选地，追加其他的评价项目在牙刷主体上可以设置用于引导(或者规定)把持位置的凹凸形状。例如，如果 牙刷主体的前端部分(使用者把持牙刷主体时拇指及食指的指尖或者关节接触的位置)存 在突起或凹部，则使用者会有意或无意地使手指与突起或凹部嵌合来把持(握住)牙刷。 利用该凹凸位置，能够将用户引导到规定的把持状态。典型地，在图3的y轴系的角度中， 使刷子朝向(ζ轴的负方向)为0度时，在约士45度的位置设置两个突起(或者凹部)，也 可以在约士 135度的位置设置两个凹部(或者突起)。如果使手指与该凹凸嵌合来把持牙 刷，则容易使刷角保持45度。在上述实施方式中，电动牙刷主体1的CPU120执行刷洗部位的推定、刷洗时间的 计测、刷角的推定、刷压的检测及刷洗结果的评价等处理。但是，也可以使与电动牙刷主体1 不同的外部设备执行这些处理的一部分或者全部。例如，将加速度传感器或陀螺仪等的这 些设置于电动牙刷主体1上的各种传感器的输出，依次传送至外部设备，并且通过外部设 备的CPU执行刷洗部位推定等处理。通过在复杂的运算处理或计算量多的运算处理中利用 CPU功能强大的外部设备资源，能够进行高速处理。另一方面，由于装载在电动牙刷主体上 的CPU为低功能的即可，因此能够实现电动牙刷本身的低成本化及小型化。另外，外部设备 除了电动牙刷的显示器、充电器之外，个人计算机或游戏设备等，只要是内置CPU的设备即 可，能够利用任一种设备。在上述实施方式中，举例示出了为了辨认刷洗部位(判别颊侧和舌侧)而利用温 度传感器、照相机、光传感器的结构，但除此之外也能够利用超声波传感器等距离传感器。 例如，与图26的温度传感器同样地，在刷子的背面设置距离传感器。由于刷洗颊侧时，距离 传感器接近或接触脸颊，因此距离传感器的测定值是非常小的值。另一方面，由于在刷洗舌 侧时距离传感器朝向口腔内，因此距离传感器的测定值相对变大。因此，通过比较距离传感 器的测定值和阈值(例如5mm)，能够进行是颊侧还是舌侧的判别。
权利要求
一种电动牙刷，其特征在于，具有刷子；驱动单元，其使上述刷子运动；中推定正在刷洗的刷洗部位，其中，通过划分齿列表面来定义上述多个部位；时间计测单元，其对每个部位分别计测刷洗时间；评价输出单元，其基于所计测的刷洗时间，评价并输出每个部位的刷洗结果。
2.根据权利要求1记载的电动牙刷，其特征在于，还具有刷角推定单元，该刷角推定单元基于所检测到的姿势来推定刷角，该刷角为上 述刷子相对于牙轴的角度；上述评价输出单元，还基于所推定的刷角来评价并输出每个部位的刷洗结果。
3.根据权利要求1或2记载的电动牙刷，其特征在于， 还具有刷压检测单元，其检测刷压；上述评价输出单元还基于所检测到的刷压来评价并输出每个部位的刷洗结果。
4.根据权利要求2记载的电动牙刷，其特征在于，还具有刷角引导单元，其对所推定的刷角和预先决定的刷角的最佳值进行比较，并输 出用于向使用者通知刷角是否合适的引导信息。
5.根据权利要求4记载的电动牙刷，其特征在于，上述刷角引导单元报知刷角是上述最佳值，或者报知刷角不是上述最佳值。
6.根据权利要求5记载的电动牙刷，其特征在于，上述刷角引导单元根据刷角和上述最佳值之间的差的大小，阶段性地改变报知的等级。
7.根据权利要求1记载的电动牙刷，其特征在于，还具有刷洗部位引导单元，该刷洗部位引导单元基于每个部位的刷洗结果，在刷洗不 充分的部位中决定接下来应该刷洗的部位并进行引导。
8.根据权利要求7记载的电动牙刷，其特征在于，在当前的刷洗部位与应该刷洗的部位不同时，上述刷洗部位引导单元引导变更刷洗部位。
9.一种电动牙刷，其特征在于，具有 刷子；驱动单元，其使上述刷子运动；刷角推定单元，其基于所检测到的姿势来推定刷角，该刷角是上述刷子相对于牙轴的 角度；刷角引导单元，其对所推定的刷角和上述刷洗部位的刷角的最佳值进行比较，并输出 向使用者通知刷角是否合适的引导信息。
10.根据权利要求9记载的电动牙刷，其特征在于，上述刷角引导单元报知刷角是上述最佳值、或者报知刷角不是上述最佳值。
11.根据权利要求10记载的电动牙刷，其特征在于，上述刷角引导单元根据刷角和上述最佳值之间的差的大小，阶段性地改变报知的等
全文摘要
在电动牙刷的主体1上设置三轴加速度传感器15。CPU120根据加度传感器15的输出来检测牙刷主体1的三维姿势，基于刷子的姿势来推定刷洗部位。并且，CPU120用计时器计测该刷洗部位的刷洗时间。基于所计测出的刷洗时间，评价并输出每个部位的刷洗结果。
文档编号A61C17/00GK101969879SQ20098010901
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年3月14日
发明者三木章利, 岩堀敏之, 高桥邦芳 申请人:欧姆龙健康医疗事业株式会社