口腔衛生装置
【課題】人体に効果的な電流を流すことができる上に、安全性も高いものとする。
【解決手段】ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部１と、把持用の柄部２とを備え、ヘッド部１及び柄部２の夫々に電極１３，２３が設けられて、両電極間に電圧が印加されているものにおいて、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路３と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路４とを備える。昇圧回路によって電池電圧より高く且つ望む電流を流すことができる電圧を確保し、電流制限回路によって突入電流を防ぐと同時に人による抵抗値のばらつきにもかかわらず電流が流れすぎることがない。
【解決手段】ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部１と、把持用の柄部２とを備え、ヘッド部１及び柄部２の夫々に電極１３，２３が設けられて、両電極間に電圧が印加されているものにおいて、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路３と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路４とを備える。昇圧回路によって電池電圧より高く且つ望む電流を流すことができる電圧を確保し、電流制限回路によって突入電流を防ぐと同時に人による抵抗値のばらつきにもかかわらず電流が流れすぎることがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口腔内に微弱な電流を流すことで口腔内の衛生状態を向上させる口腔衛生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子歯ブラシやイオン歯ブラシと称されている口腔衛生装置がある。これは口腔内に微着な電流を流すことで、歯垢を歯面から除去しやすくしてブラッシングの刷掃効果を高めるもので、特許文献１にはブラシ毛が植毛されたヘッド部と、市販電池を収納した柄部とからなり、柄部の一部表面に上記電池の一方の極に接続した電極を配設し、ヘッド部に上記電池の他方の極に接続した電極を配して、柄部を使用者が持ってヘッド部を口腔内に入れた時、使用者の上記柄部を持つ手から身体を通じて口腔内の歯や歯肉とヘッド部間に微弱電流を流すものが示されており、特許文献２には人体の抵抗値のばらつきが電流値に及ぼす影響を避けるために、上記電池の両極に夫々接続された２つの電極を共にヘッド部に設けたものが示されている。
【０００３】
ところで、この種の口腔衛生装置において使用する市販電池の電圧は１．５〜３Ｖであり、人体の抵抗値が平均８０ｋΩあることから、効果が十分得られる電流を流すことは難しい。
【０００４】
また、人体の抵抗値は平均８０ｋΩであるが、実際には４０ｋΩから１２０ｋΩの間でばらついており、電池電圧を３Ｖとすると、流れる定常電流が２５〜７５μＡの範囲でばらつくことになり、人によって得られる効果に大きな差が生じる。
【０００５】
また、上記電池を直列に複数接続したりすることで、電圧を高くすれば、機器全体の大きさが大きくなり、歯磨きの際の取り回しが困難となってしまうとともにコストも高くなる上に、人によっては大きな電流が流れることになるために、安全上の問題が生じる。
【０００６】
人体に通電する時の初期には突入電流が生じるが、これが特に問題となる。図４は生体組織の等価回路であり、コンデンサＣが直列に接続されている抵抗Ｒ２よりも、並列に接続されている他方の回路中の抵抗Ｒ１の抵抗値が十分大きい。この場合、通電初期はコンデンサＣを含む経路に電流が流れるとともに、コンデンサＣに充電されるまでの短い時間に瞬間的にではあるが大きな電流（突入電流）が流れ、コンデンサＣの充電が完了すれば、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１を含む経路で微小電流が流れる。図５に初期の突入電流とその後の定常電流とを示す。
【０００７】
口腔内に電流を流した時の知覚電流を動物実験によって測定すると、約３００μＡで刺激を感じる挙動を示した。また、口腔内から手までを通電経路とする人体での実験では、ＤＣ３Ｖの場合、定常電流が約４０μＡ、突入電流が約１ｍＡであった。定常電流値を上げた時には突入電流も上がることから、通電による刺激を感じやすくなり、安全性の点で問題が大きくなる。
【０００８】
特許文献２で示したものの場合は、口腔内が唾液で満たされている時、ブラシ部を有するヘッド部に設けた２つの電極間が唾液を介して短絡してしまうために、歯や歯茎に殆ど電流が流れず、本来の効果が得られにくいという問題がある。
【特許文献１】特許第２５６０１６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９２５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、人体に効果的な電流を流すことができる上に、安全性も高い口腔衛生装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る口腔衛生装置は、ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部と、把持用の柄部とを備え、ヘッド部及び柄部の夫々に電極が設けられて、両電極間に電圧が印加されているものにおいて、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路とを備えていることに特徴を有している。昇圧回路を設けることで、電池電圧より高く且つ望む電流を流すことができる電圧を確保するものであり、また電流制限回路を設けることで、突入電流を防ぐと同時に人による抵抗値のばらつきにもかかわらず、電流が流れすぎることがないようにしたものである。
【００１１】
上記電流制限値としては、３００μＡ以下とするのが好ましい。この値よりも大きい電流が流れる時には個人差があるものの、人体に刺激が生じる虞がきわめて高くなる。
【００１２】
また、電流制限値を可変としておくのも好ましい。抵抗値についての個人差に応ずることができる。
【００１３】
そして電流をパルス状としておくことも歯茎へのマッサージ効果を高めることができる点で好ましく、この場合、パルス形状はヘッド部の電極を陰極側とする単極であることが電極金属の溶出を防ぐことができる点で望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は昇圧手段によって適切な電流値が得られる電圧値の電圧を印加していることから、口腔内の歯垢剥離効果や歯牙へのフッ素導入効果、歯茎への間サージ効果といった効果を適切に得られるものであり、しかも突入電流等の刺激を感ずることになる電流は電流制限回路によって制限されて流れないために、安全性も高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２において、１は軸部１１の一端側面にブラシ１０を植設したヘッド部、２は電池２０を内蔵する柄部であり、柄部２は上記電池２０の他に、上記ヘッド部１が一端に連結される駆動軸２１と、この駆動軸２１に軸方向の往復運動などの動きを行わせるアクチュエータ２２、回路基板２４を内蔵している。また、上記柄部２の外表面には電極２３が配設されており、ヘッド部１もそのブラシ１０の根元近傍に電極１３を備えている。
【００１６】
ここにおける上記電極２３は、図１に示す出力抵抗Ｒｏ１と上記回路基板２４上に実装された昇圧回路３とを介して上記電池２０の陽極に接続されたものであり、またヘッド部１の電極１３は軸部１１内に配した通電板１２と駆動軸２１と回路基板２４とを介して上記電池２０の陰極に接続されたものである。
【００１７】
また、上記回路基板２４は、上記昇圧回路３に加えて、図１に示す電流制限回路４を備えている。制御抵抗Ｒlim1と電流制限トランジスタＴＲａ及び制限抵抗Ｒlim2とからなる電流制限回路４は、基準電圧ＤＣから制御抵抗Ｒlim1を介して一定のベース電流を作り出し、電流制限トランジスタＴＲａに流すことのできるコレクタ電流を制限する。制限抵抗Ｒlim2は基準電圧の調整用であり、可変抵抗で構成すれば、抵抗値の個人差や電流に対する反応の個人差などに応じて電流制限値を調整することができる。なお、電流制限によって流すことができる電流は、前記動物実験の結果などを踏まえれば３００μＡ以下とするのが好ましい。
【００１８】
ここで、上記昇圧回路３は、電池電圧ＶＢを昇圧して電圧Ｖｈ（Ｖｈ＞ＶＢ）を生成するのであるが、この電圧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、所望の効果を得られる電流を流すことができる電圧であることが望ましく、たと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１００μＡの電流を流したい場合は、電圧Ｖｈは１５Ｖ（＝１５０ｋΩ×１００μＡ）とすることになる。
【００１９】
今、昇圧回路３で生成した電圧Ｖｈを電極１３，２３間に加えた状態で柄部２を握るとともにヘッド部１を口腔内に入れたならば、出力抵抗Ｒｏ１から電極２３、人体、電極１３、駆動軸２１、出力抵抗Ｒｏ２、電流制限トランジスタＴＲａと電流が流れるが、この電流は上述のコレクタ電流によってたとえば１００μＡに制限される。このために人体の抵抗値が低くても上記電流値（１００μＡ）以上の電流が流れることはなく、前記突入電流も抑えられるために、人体に流れる電流は、図３に実線で示すように、破線で示した従来例のような安全性に問題のあるものではなくなる。
【００２０】
なお、図１に示した回路構成は一例であり、たとえば出力抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２はなくてもよく、また電流制限の構成も図示例に限るものではない。
【００２１】
また、図１に示すように、電流制限トランジスタＴＲａのベース電位を一定周期でゼロとすることによって電流を一時的に遮断することで人体に流れる電流をパルス状とするトランジスタＴＲｂを設けてもよい。ちなみに人体に流れる上記電流をパルス状、殊に４０００Ｈｚ〜１５０００Ｈｚの周波数のパルス状とした場合、歯茎へのマッサージ効果が増大する。
【００２２】
なお、電極１３側が陰極となる単極のパルス状としているわけであるが、これは電極金属の溶出を防ぐためである。口腔内に入れる電極が陽極となることがあれば、その時、歯牙や歯茎は陰極となり、陽極側の金属が溶出して陰極の歯牙や歯茎に析出することになるからである。
【００２３】
上記実施例では、アクチュエータ２２を備えてヘッド部１に動きを加えることができるものを示したが、このようなアクチュエータ２２（またはこれに代わる駆動手段）を備えていないものであってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の動作を示すもので、(a)は電流波形図、(b)は電圧波形図である。
【図４】人体の等価回路を示す回路図である。
【図５】突入電流波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ ヘッド部
２ 柄部
３ 昇圧回路
４ 電流制限回路
１３ 電極
２３ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口腔内に微弱な電流を流すことで口腔内の衛生状態を向上させる口腔衛生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子歯ブラシやイオン歯ブラシと称されている口腔衛生装置がある。これは口腔内に微着な電流を流すことで、歯垢を歯面から除去しやすくしてブラッシングの刷掃効果を高めるもので、特許文献１にはブラシ毛が植毛されたヘッド部と、市販電池を収納した柄部とからなり、柄部の一部表面に上記電池の一方の極に接続した電極を配設し、ヘッド部に上記電池の他方の極に接続した電極を配して、柄部を使用者が持ってヘッド部を口腔内に入れた時、使用者の上記柄部を持つ手から身体を通じて口腔内の歯や歯肉とヘッド部間に微弱電流を流すものが示されており、特許文献２には人体の抵抗値のばらつきが電流値に及ぼす影響を避けるために、上記電池の両極に夫々接続された２つの電極を共にヘッド部に設けたものが示されている。
【０００３】
ところで、この種の口腔衛生装置において使用する市販電池の電圧は１．５〜３Ｖであり、人体の抵抗値が平均８０ｋΩあることから、効果が十分得られる電流を流すことは難しい。
【０００４】
また、人体の抵抗値は平均８０ｋΩであるが、実際には４０ｋΩから１２０ｋΩの間でばらついており、電池電圧を３Ｖとすると、流れる定常電流が２５〜７５μＡの範囲でばらつくことになり、人によって得られる効果に大きな差が生じる。
【０００５】
また、上記電池を直列に複数接続したりすることで、電圧を高くすれば、機器全体の大きさが大きくなり、歯磨きの際の取り回しが困難となってしまうとともにコストも高くなる上に、人によっては大きな電流が流れることになるために、安全上の問題が生じる。
【０００６】
人体に通電する時の初期には突入電流が生じるが、これが特に問題となる。図４は生体組織の等価回路であり、コンデンサＣが直列に接続されている抵抗Ｒ２よりも、並列に接続されている他方の回路中の抵抗Ｒ１の抵抗値が十分大きい。この場合、通電初期はコンデンサＣを含む経路に電流が流れるとともに、コンデンサＣに充電されるまでの短い時間に瞬間的にではあるが大きな電流（突入電流）が流れ、コンデンサＣの充電が完了すれば、抵抗値の大きい抵抗Ｒ１を含む経路で微小電流が流れる。図５に初期の突入電流とその後の定常電流とを示す。
【０００７】
口腔内に電流を流した時の知覚電流を動物実験によって測定すると、約３００μＡで刺激を感じる挙動を示した。また、口腔内から手までを通電経路とする人体での実験では、ＤＣ３Ｖの場合、定常電流が約４０μＡ、突入電流が約１ｍＡであった。定常電流値を上げた時には突入電流も上がることから、通電による刺激を感じやすくなり、安全性の点で問題が大きくなる。
【０００８】
特許文献２で示したものの場合は、口腔内が唾液で満たされている時、ブラシ部を有するヘッド部に設けた２つの電極間が唾液を介して短絡してしまうために、歯や歯茎に殆ど電流が流れず、本来の効果が得られにくいという問題がある。
【特許文献１】特許第２５６０１６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９２５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、人体に効果的な電流を流すことができる上に、安全性も高い口腔衛生装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る口腔衛生装置は、ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部と、把持用の柄部とを備え、ヘッド部及び柄部の夫々に電極が設けられて、両電極間に電圧が印加されているものにおいて、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路とを備えていることに特徴を有している。昇圧回路を設けることで、電池電圧より高く且つ望む電流を流すことができる電圧を確保するものであり、また電流制限回路を設けることで、突入電流を防ぐと同時に人による抵抗値のばらつきにもかかわらず、電流が流れすぎることがないようにしたものである。
【００１１】
上記電流制限値としては、３００μＡ以下とするのが好ましい。この値よりも大きい電流が流れる時には個人差があるものの、人体に刺激が生じる虞がきわめて高くなる。
【００１２】
また、電流制限値を可変としておくのも好ましい。抵抗値についての個人差に応ずることができる。
【００１３】
そして電流をパルス状としておくことも歯茎へのマッサージ効果を高めることができる点で好ましく、この場合、パルス形状はヘッド部の電極を陰極側とする単極であることが電極金属の溶出を防ぐことができる点で望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は昇圧手段によって適切な電流値が得られる電圧値の電圧を印加していることから、口腔内の歯垢剥離効果や歯牙へのフッ素導入効果、歯茎への間サージ効果といった効果を適切に得られるものであり、しかも突入電流等の刺激を感ずることになる電流は電流制限回路によって制限されて流れないために、安全性も高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２において、１は軸部１１の一端側面にブラシ１０を植設したヘッド部、２は電池２０を内蔵する柄部であり、柄部２は上記電池２０の他に、上記ヘッド部１が一端に連結される駆動軸２１と、この駆動軸２１に軸方向の往復運動などの動きを行わせるアクチュエータ２２、回路基板２４を内蔵している。また、上記柄部２の外表面には電極２３が配設されており、ヘッド部１もそのブラシ１０の根元近傍に電極１３を備えている。
【００１６】
ここにおける上記電極２３は、図１に示す出力抵抗Ｒｏ１と上記回路基板２４上に実装された昇圧回路３とを介して上記電池２０の陽極に接続されたものであり、またヘッド部１の電極１３は軸部１１内に配した通電板１２と駆動軸２１と回路基板２４とを介して上記電池２０の陰極に接続されたものである。
【００１７】
また、上記回路基板２４は、上記昇圧回路３に加えて、図１に示す電流制限回路４を備えている。制御抵抗Ｒlim1と電流制限トランジスタＴＲａ及び制限抵抗Ｒlim2とからなる電流制限回路４は、基準電圧ＤＣから制御抵抗Ｒlim1を介して一定のベース電流を作り出し、電流制限トランジスタＴＲａに流すことのできるコレクタ電流を制限する。制限抵抗Ｒlim2は基準電圧の調整用であり、可変抵抗で構成すれば、抵抗値の個人差や電流に対する反応の個人差などに応じて電流制限値を調整することができる。なお、電流制限によって流すことができる電流は、前記動物実験の結果などを踏まえれば３００μＡ以下とするのが好ましい。
【００１８】
ここで、上記昇圧回路３は、電池電圧ＶＢを昇圧して電圧Ｖｈ（Ｖｈ＞ＶＢ）を生成するのであるが、この電圧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、所望の効果を得られる電流を流すことができる電圧であることが望ましく、たと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１００μＡの電流を流したい場合は、電圧Ｖｈは１５Ｖ（＝１５０ｋΩ×１００μＡ）とすることになる。
【００１９】
今、昇圧回路３で生成した電圧Ｖｈを電極１３，２３間に加えた状態で柄部２を握るとともにヘッド部１を口腔内に入れたならば、出力抵抗Ｒｏ１から電極２３、人体、電極１３、駆動軸２１、出力抵抗Ｒｏ２、電流制限トランジスタＴＲａと電流が流れるが、この電流は上述のコレクタ電流によってたとえば１００μＡに制限される。このために人体の抵抗値が低くても上記電流値（１００μＡ）以上の電流が流れることはなく、前記突入電流も抑えられるために、人体に流れる電流は、図３に実線で示すように、破線で示した従来例のような安全性に問題のあるものではなくなる。
【００２０】
なお、図１に示した回路構成は一例であり、たとえば出力抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２はなくてもよく、また電流制限の構成も図示例に限るものではない。
【００２１】
また、図１に示すように、電流制限トランジスタＴＲａのベース電位を一定周期でゼロとすることによって電流を一時的に遮断することで人体に流れる電流をパルス状とするトランジスタＴＲｂを設けてもよい。ちなみに人体に流れる上記電流をパルス状、殊に４０００Ｈｚ〜１５０００Ｈｚの周波数のパルス状とした場合、歯茎へのマッサージ効果が増大する。
【００２２】
なお、電極１３側が陰極となる単極のパルス状としているわけであるが、これは電極金属の溶出を防ぐためである。口腔内に入れる電極が陽極となることがあれば、その時、歯牙や歯茎は陰極となり、陽極側の金属が溶出して陰極の歯牙や歯茎に析出することになるからである。
【００２３】
上記実施例では、アクチュエータ２２を備えてヘッド部１に動きを加えることができるものを示したが、このようなアクチュエータ２２（またはこれに代わる駆動手段）を備えていないものであってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の動作を示すもので、(a)は電流波形図、(b)は電圧波形図である。
【図４】人体の等価回路を示す回路図である。
【図５】突入電流波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ ヘッド部
２ 柄部
３ 昇圧回路
４ 電流制限回路
１３ 電極
２３ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部と、把持用の柄部とを備え、ヘッド部及び柄部の夫々に電極が設けられて、両電極間に電圧が印加されている口腔衛生装置において、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路とを備えていることを特徴とする口腔衛生装置。
【請求項２】
電流制限値が３００μＡ以下であることを特徴とする請求項１記載の口腔衛生装置。
【請求項３】
電流制限値を可変としていることを特徴とする請求項１記載の口腔衛生装置。
【請求項４】
電流をパルス状としていることを特徴とする請求項１または２記載の口腔衛生装置。
【請求項５】
パルス形状がヘッド部の電極を陰極側とする単極であることを特徴とする請求項３記載の口腔衛生装置。
【請求項１】
ブラシを備えて人体の口腔内に入れられるヘッド部と、把持用の柄部とを備え、ヘッド部及び柄部の夫々に電極が設けられて、両電極間に電圧が印加されている口腔衛生装置において、電源である電池の出力電圧を昇圧して上記電極間に印加する昇圧回路と、一方の電極から人体を介して他方の電極へと流れる電流を制限する電流制限回路とを備えていることを特徴とする口腔衛生装置。
【請求項２】
電流制限値が３００μＡ以下であることを特徴とする請求項１記載の口腔衛生装置。
【請求項３】
電流制限値を可変としていることを特徴とする請求項１記載の口腔衛生装置。
【請求項４】
電流をパルス状としていることを特徴とする請求項１または２記載の口腔衛生装置。
【請求項５】
パルス形状がヘッド部の電極を陰極側とする単極であることを特徴とする請求項３記載の口腔衛生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−９３０３８（Ｐ２００８−９３０３８Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７５６８１（Ｐ２００６−２７５６８１）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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