JP4565214B2 - 超音波口腔清掃具 - Google Patents

Description

本発明は、口腔内に挿入し、超音波発生部から発生させた超音波を利用して口腔内の洗浄を行う超音波口腔清掃具に関し、特に、超音波を水や薬液等の液体を通じて歯や歯茎等に照射し、口腔内の洗浄を行う超音波口腔清掃具に関する。

従来より、特許文献１，２等において、歯ブラシのヘッド部から超音波を発生させ、歯垢等を除去し口腔内を洗浄する超音波歯ブラシ等が知られている。
これらのうち、特許文献１に記載の歯ブラシは、ヘッドに植えた毛及び歯磨き剤を介して、超音波を歯の表面に伝え、歯の表面の柔らかい歯垢を除去するものである。
一方、特許文献２には、歯ブラシのヘッド部に洗浄水の溜まりやすい空間を構成し、この空間に洗浄水を供給し、溜まった洗浄水を通じて、超音波を伝え、歯垢等の除去を行うものである。

特表平７−５０９１５１号公報 特開平９−２０６１３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、超音波エネルギーは、毛あるいは歯磨き剤を通じてのみ歯の表面に届く構成としたため、実際のところでは、毛を伝わる超音波は途中で減衰して歯にそのエネルギーを十分に伝達できない。また、歯磨き剤あるいは歯磨き剤と唾液や水との混合物は気泡を多く含むため、これらを通じても超音波エネルギーを十分に歯の表面に伝達できない。このため、超音波出力は１０ｍＷ程度と弱いものであり、その洗浄力は限定的であった。

一方、上記特許文献２に記載のように、洗浄水などの液体を通じて超音波のエネルギーを伝達する場合には、超音波の減衰が少なく、効率的に歯や歯茎に超音波エネルギーを伝えることができる。例えば、超音波出力を５００ｍＷ以上とすることも可能である。このため、歯垢除去効果も大きくできる。

ところで、この特許文献２に記載の歯ブラシでは、空間内に洗浄水等の液体が溜まっている場合には、液体が超音波発生器の負荷となる。このため、超音波発生器の振動が抑制され、発熱も抑制されるから、超音波発生器が破壊することはない。
しかしながら、使用中あるいは使用前または使用後などにおいて、超音波発生器で超音波を発生させている間に、液体を溜めている部分を下向きにするなど、何らかの理由でこの部分に溜まっていた液体が流れ出てしまい、超音波発生器の超音波放射面が空中に露出した状態となると、この超音波発生器は無負荷駆動となる。このため、超音波発生器に大きな振動が発生すると共に発熱により大きく昇温し、超音波発生器の圧電素子などが破壊する恐れがある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、液溜め部を有し、この液溜め部に液体がない状態で超音波を発生させても、超音波発生部が破壊しない超音波口腔清掃具を提供することを目的とする。

その解決手段は、筒形状をなし、先端側が開放され、内部に第１液体を保持可能とした液溜め部と、前記液溜め部の基端側に配置された超音波発生部であって、前記液溜め部に第１液体を保持したときにこの第１液体に接する超音波放射面を有し、この超音波放射面から超音波を放射する超音波発生部と、を備える超音波口腔清掃具であって、前記超音波発生部は、電気信号により振動する振動素子と、板表面と板裏面とを有し、この板裏面に前記振動素子が接着された振動板と、フィルム表面とフィルム裏面とを有し、樹脂からなり、このフィルム表面が前記超音波放射面をなすフィルムと、前記振動板の板表面と前記フィルムのフィルム裏面との間に保持され、第２液体からなる液体層と、を含み、前記振動板は、樹脂からなり、この振動板における超音波振動の波長をλsとし、ｎを４以上の自然数としたとき、ｎλs／２の厚さを有する超音波口腔清掃具である。

前述したように、液溜め部を有する超音波口腔清掃具では、液溜め部に液体（第１液体）が溜まっていて、第１液体が超音波放射面に接触している場合には、第１液体が超音波発生部の負荷となる。このため、超音波発生部の振動が抑制され、振動素子に破壊を生じることがなく、適切に超音波振動を起こさせることができる。
しかし、液溜め部に第１液体がない場合には、超音波発生部は無負荷駆動となる。このため、超音波発生部が振動素子と振動板とからなるものでは、振動素子及び振動板が大きく振動し、発熱によって振動素子が大きく昇温して、振動素子と振動板との接着部分が破壊したり、振動素子自身が破壊する恐れがある。

これに対し、本発明の超音波口腔清掃具は、振動板上に第２液体からなる液体層を設け、これを振動板とフィルムとの間に保持している。このような液体層を設けても、液溜め部に第１液体がある場合には、液体層が振動素子や振動板と共に振動し、フィルムを通じて、第１液体に超音波振動を伝えることができる。
一方、液溜め部に第１液体がない状態でも、液体層が音響的な負荷となってある程度の損失を生じさせるため、振動素子の振動が抑制され、発熱による昇温も抑制されて、振動板と振動素子との接着部分が破壊したり、振動素子が破壊することが防止できる。

本発明の振動素子としては、電気信号により振動を生じさせる素子であればよいが、例えば、ＰＺＴ，ＢａＴｉＯ３等の圧電素子や、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）などの電歪素子、磁歪素子などが挙げられる。
振動板としては、金属や樹脂板からなり、所定の厚さを有する板であればよい。具体的には、ステンレスやチタン等の金属板、ＡＢＳ、アクリル、ＰＥＴ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリフェニレネンエーテル、変性ＰＰＥなどの樹脂や、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の樹脂板が挙げられる。また、タルク等の粉末を含む樹脂からなる樹脂板も挙げられる。振動板の厚さは、この超音波口腔清掃具の超音波発生部や液溜め部が口腔内に挿入されることによる寸法制限や、振動板における超音波振動の波長λsの大きさ、振動板で生じる負荷等を考慮して適宜選択すればよい。
フィルムとしては、樹脂からなり、振動板との間に液体層を保持すると共に、そのフィルム表面が超音波放射面を構成するものであればよい。例えば、ポリイミド、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、ＡＢＳ、アクリル、ＰＥＴ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリフェニレネンエーテル、変性ＰＰＥなどの樹脂や、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものが挙げられる。また、タルク等の粉末を含む樹脂からなるものでもよい。

液体層としては、液体（第２液体）からなるものであればよいが、例えば、精製水、食塩水、砂糖水、食用油、薬液、洗浄液などからなるものが挙げられる。また、ジェル状の液体を利用して液体層を構成してもよい。液体層の厚さは、この超音波口腔清掃具の超音波発生部や液溜め部が口腔内に挿入されることによる寸法制限等を考慮して適宜選択すればよい。なお、本発明の第１液体と第２液体とは、同一の液体であっても、異なる液体であっても構わない。
液溜め部としては、筒形状をなし、先端側が開放され、内部に第１液体を保持可能であればよく、例えば、柔らかなシリコーン等のゴム状弾性体からなる筒状の液溜め筒部で構成することができる。あるいは、筒状のスポンジで液溜め筒部を構成することもできる。更には、多数の毛束を筒を構成するように植毛して、この毛束による筒状部分を液溜め部としてもよい。更に、液溜め部に薬液、洗浄液、水等を供給するための供給口が設けられていてもよい。

さらに、液溜め部に第１液体がない状態では、液溜め部に第１液体がある場合に比して、超音波発生部の負荷が少なくなる。このため、振動板として例えば金属板を用い、その厚さを４λ／２未満、例えば、３λ／２，２λ／２，λ／２とすると、振動素子及び振動板が比較的大きく振動し、発熱によって振動素子が比較的大きく昇温して、振動素子と振動板との接着部分が破壊したり、振動素子が破壊する恐れもある。

これに対し、本発明の超音波口腔清掃具は、振動板に振動によって損失が生じやすい樹脂を用い、しかも、その厚さをｎλs／２の厚さ（ｎ：４以上の自然数）としている。具体的には、４λs／２、５λs／２、…とする。このため、液溜め部に第１液体がある場合には、振動板は振動素子とともに振動し、液体層及びフィルムを通じて、第１液体に超音波振動をより確実に伝えることができる。
一方、液溜め部に液体がない場合でも、振動板自身にある程度の損失が生じるので、超音波発生部全体としては、液体層と共に振動板も負荷となる。このため、振動素子の振動がより効果的に抑制され、発熱による昇温もより効果的に抑制されて、振動板と振動素子との接着部分が破壊したり、振動素子が破壊することを防止できる。

更に、上記のいずれかに記載の超音波口腔清掃具であって、前記フィルムは、このフィルムにおける超音波振動の波長をλfとしたとき、λf／８以下の厚さを有する超音波口腔清掃具とすると良い。

フィルムの厚みが厚くなると、振動素子から生じた超音波振動が効率よく第１液体に伝わらなくなり、十分な超音波出力が得られない恐れがある。
これに対し、本発明では、フィルムの厚さをλf／８以下と薄くしているため、音響的にみればフィルムが存在しないのとほぼ等しい。このため、振動素子から生じた超音波振動を効率よく第１液体に伝え、十分に高い超音波出力を確保できる。

更に、上記のいずれかに記載の超音波口腔清掃具であって、前記振動板の板表面は、平面をなし、前記フィルムのフィルム裏面は、曲面をなす、または、前記振動板の板表面に対し平行でない平面をなす超音波口腔清掃具とすると良い。

液溜め部に第１液体がある場合には、液体とフィルムとは音響的に似たインピーダンスであるから、フィルムでの反射はそれほど大きくない。このため、第１液体と第２液体（液体層）との間にフィルムがあっても、その存在には関係なく、振動素子から生じた超音波振動が十分に第１液体に伝わる。
しかし、振動板の板表面とフィルムのフィルム裏面とが共に平面で互いに平行な場合においては、液溜め部に第１液体がない場合には、フィルム裏面である程度反射が起きるため、定在波となって共振する恐れがある。
これに対し、本発明では、振動板の板表面は平面をなすが、フィルムのフィルム裏面は、曲面、または、振動板の板表面に対し平行でない平面をなす。このような構成とすることで、液溜め部に第１液体がなく、フィルム裏面である程度反射が起きても、それが定在波となって共振することが避けられる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る超音波歯ブラシ１００（超音波口腔清掃具）について、図１及び図２を参照して説明する。図１は超音波歯ブラシ１００の概要を示す説明図であり、図２はそのヘッド部１５０の構造を示す説明図である。
超音波歯ブラシ１００は、ヒトの口腔内にヘッド部１５０を挿入して、口腔内の歯、歯茎等の歯垢その他を除去するのに用いる。この超音波歯ブラシ１００は、手指でこの歯ブラシを把持するための把持部１１０、ブラシをなす毛束が植設されたヘッド部１５０、及び、これらを結ぶ軸状の頸部１２０からなる。

このうち、把持部１１０をなす把持部ケース１１１内には、駆動用回路基板１１２、薬液タンク１１４、液送ポンプ１１６、バッテリ１１７などが内蔵されており、駆動用回路基板１１２の制御によって、薬液タンク１１４に貯留されていた薬液（第１液体）が液送ポンプ１１６によって、頸部１２０内の薬液供給チューブ１２３を通じて、ヘッド部１５０の薬液保持筒（液溜め部）１７４内（図２参照）に供給される。薬液は、使用者が適宜、薬液補給口１１５から薬液タンク１１４に補充する。更に、駆動用回路基板１１２の制御によって、頸部１２０及びヘッド部１５０内のリード線を通じて、圧電素子（振動素子）１６２（図２参照）が、約３ＭＨｚで駆動される。また、駆動用回路基板１１２、液送ポンプ１１６等は、バッテリ１１７によって駆動されており、このバッテリ１１７は、充電用回路１１８を通じて適宜充電される。

頸部１２０は、軸状をなし、筒状の頸部ケース１２１と、この内部に挿通された薬液供給チューブ１２３及びリード線を有している。

ヘッド部１５０は、図２に拡大して示すように、超音波発生部１６１を保持する箱状のブラシ本体部１５１と、このブラシ本体部１５１に着脱交換可能に装着されたブラシカップ部材１７１とからなる。
ブラシカップ部材１７１は、ＡＢＳ樹脂からなり、ブラシ本体部１５１を包囲するようにして、これに装着されたブラシ基部１７２と、これの先端側面１７２Ｂ（図２中上面）にリング状に植設された毛束１７３とからなる。

このブラシカップ部材１７１の中央部には、ブラシ基部１７２の中央部から図２中上方に延びる形態を有する薬液保持筒１７４が配設されている。そして、この薬液保持筒１７４、後述する超音波発生部１６１等により、薬液（第１液体）を内部に保持するための液保持空間ＳＬが構成されている。
薬液保持筒１７４は、ゴム状弾性を有するシリコーンからなり、基端側（図２中下方）に位置する略円錐台形状の基端部１７４Ｂと、この基端部１７４Ｂから延びる円筒状の先端部１７４Ｔ（外形４．５ｍｍφ、内径２．５ｍｍφ）とを有する。薬液保持筒１７４の基端部１７４Ｂの内壁面と、超音波発生部１６１のうちこの液保持空間ＳＬに面する超音波放射面１６５Ｂ（８ｍｍφ）とは、約６０度の角度をなしている。薬液保持筒１７４の先端部１７４Ｔの先端には、開口１７４Ｋが設けられ、液保持空間ＳＬを外部に開放している。
液保持空間ＳＬには、薬液供給チューブ１２３、及び、ブラシ本体部１５１に形成した薬液供給路１５３を通じて、この液保持空間ＳＬに開口する薬液供給口１５２から、薬液タンク１１４内の薬液が液送ポンプ１１６によって適量ずつ供給されて、液保持空間ＳＬ内を満たし、更には、使用者による使用中に開口１７４Ｋから薬液が口腔内に供給される。

薬液保持筒１７４（液保持空間ＳＬ）の基端側（図２中下方）には、圧電素子１６２と振動板１６３と液体層１６４とフィルム１６５等からなる超音波発生部１６１が配設され、その周縁がブラシ本体部１５１に保持されている。
このうち、圧電素子１６２は、公知のＰＺＴ系セラミックからなる円板状の圧電素子であり、リード線を通じて駆動用回路基板１１２から与えられた高周波信号によって共振し、約３ＭＨｚの厚み方向（図２中上下方向）の超音波振動を生じる。この圧電素子１６２の直径は８ｍｍφ、厚さは０．６７ｍｍであり、この圧電素子１６２の音速は４０００ｍ／ｓである。従って、この圧電素子１６２を伝わる超音波の波長λpは、λp＝１．３３ｍｍであり、圧電素子１６３の厚さは、λp／２に相当する。

振動板１６３は、平坦な板表面１６３Ｂ（図２中上面）と板裏面１６３Ｃ（図２中下面）とを有し、圧電素子１６２よりやや大径（１１ｍｍφ）の円板状をなす。振動板１６３の板裏面１６３Ｂには、上述の圧電素子１６２が接着されている。振動板１６３は、樹脂、具体的にはＡＢＳからなる。振動板１６２は、この振動板１６２における超音波振動の波長をλsとし、ｎを自然数としたとき、ｎλs／２の厚さを有する。具体的には、ＡＢＳにおける音速は２４００ｍ／ｓであるので、周波数を３ＭＨｚとしたとき、振動板１６３を伝わる超音波の波長λs は、λs ＝０．８ｍｍである。そこで、振動板１６３の厚さを、０．４ｍｍ（λs／２）、０．８ｍｍ（２λs／２）、１．２ｍｍ（３λs／２）、１．６ｍｍ（４λs／２）、２．０ｍｍ（５λs／２）、２．４ｍｍ（６λs／２）、…とする。特に、ｎ＝４以上、即ち、１．６ｍｍ（４λs／２）、２．０ｍｍ（５λs／２）、２．４ｍｍ（６λs／２）、…とするのが好ましい。

液体層１６４は、振動板１６３の板表面１６３Ｂと、後述するフィルム１６４のフィルム裏面１６４Ｃとの間に保持された水からなる。また、液体層１６４の周囲は、振動板１６３の板表面１６３Ｂ及びフィルム１６４のフィルム裏面１６４Ｃに接着された筒状のガイド１６６によって取り囲まれている。

フィルム１６５は、平坦なフィルム表面１６５Ｂ（図２中上面）とフィルム裏面（図２中下面）とを有する樹脂からなる薄膜であり、上述したように、液体層１６４を振動板１６３上に保持している。詳しくは、フィルム１６５は、振動板１６３に対して１〜１０度傾けた状態で配設されている。従って、振動板１６３の板表面１６３Ｂとフィルム１６５のフィルム裏面１６５Ｃとは平行でない。このフィルム１６５のフィルム表面１６５Ｂは、液保持空間ＳＬに露出する超音波放射面１６５Ｂをなしている。
なお、本実施形態のフィルム１６５は、平坦なフィルム表面１６５Ｂとフィルム裏面とを有するが、先端側（図２中上方）に凸、あるいは、基端側（図２中下方）に凸となる曲面を有するフィルムを用いることもできる。

超音波発生部１６１は、このような構成となっているため、圧電素子１６２で発生した超音波振動は、振動板１６３、液体層１６４、及び、フィルム１６５を伝わり、液保持空間ＳＬに溜められた薬液内に超音波が放射される。

このような超音波歯ブラシ１００では、ブラシカップ部材１７１の毛束１７３によって、歯の表面や歯と歯茎の間の歯垢を掻き取ることができる。更に、この超音波歯ブラシ１００では、薬液保持筒１７４内の液保持空間ＳＬに薬液を溜めた上で、口腔内にヘッド部１５０を挿入し、薬液保持筒１７４の開口部１７４Ｋを歯の表面や歯と歯茎の間に密接させ、圧電素子１６２を超音波駆動させることで、超音波が薬液を通じて歯の表面や歯と歯茎の間に照射される。これにより、歯の表面や歯と歯茎の間の歯垢が剥離され、乳化、除去される。特に、薬液を通じて超音波を直接歯や歯茎に照射するため、強力な超音波（５００ｍＷ以上）によって、通常のブラシによる掻き取りでは除去しにくい、歯の表面に強固に密着した歯垢や歯周ポケット内の歯垢をも除去することができる。

ところで、このような超音波歯ブラシ１００では、薬液保持筒１７４内の液保持空間ＳＬに薬液が溜まっている場合には、薬液が超音波発生部１６１の負荷となるため、その振動が抑制される。このため、圧電素子１６２の昇温も抑制される。

一方、超音波歯ブラシ１００の使用中あるいは使用前後に、使用者が薬液保持筒１７４の先端を下向きにするなどによって、液保持空間ＳＬ内の薬液が薬液保持筒１７４の開口１７４Ｋから、多量にあるいは全量抜け出てしまう場合があり得る。従来のものでは、このように液保持空間ＳＬ内に薬液がない状態であるにも拘わらず、圧電素子１６２を駆動した場合には、圧電素子１６２にとって負荷となるべき薬液がないため、その振動が抑制されずに極めて大きくなる。その結果、圧電素子１６２自身が破壊したり、その特性が低下したり、圧電素子１６２と振動板１６３との接着部分が破壊することもある。
これに対し、本実施形態の超音波歯ブラシ１００では、振動板１６３上に液体層１６４を設けている。このため、液保持空間ＳＬに薬液がなくなった場合でも、液体層１６４が音響的な負荷となってある程度の損失を生じさせるため、圧電素子１６２の振動が抑制され、発熱による昇温も抑制されて、圧電素子１６２と振動板１６３との接着部分が破壊したり、圧電素子１６２が破壊することを防止できる。

更に、本実施形態では、振動板１６３に振動によって損失が生じやすい樹脂を用い、しかも、その厚さをｎλs／２の厚さ（ｎ：４以上の自然数）としている。このため、液保持空間ＳＬに薬液がある場合には、振動板１６３が圧電素子１６２と共に振動し、液体層１６４及びフィルム１６５を通じて、薬液に超音波振動をより確実に伝えることができる。
一方、液保持空間ＳＬに薬液がなくなった場合でも、振動板１６３自身にある程度の損失が生じるので、超音波発生部１６１全体としては、液体層１６４と共に振動板１６３も負荷となる。このため、圧電素子１６２の振動がより効果的に抑制され、発熱による昇温もより効果的に抑制されて、圧電素子１６２と振動板１６３との接着部分が破壊したり、圧電素子１６２が破壊することをより効果的に防止できる。

また、本実施形態では、フィルム１６４の厚みをλf／８以下と薄くしている。このため、音響的にみればこのフィルム１６４は存在しないのとほぼ等しい。このため、圧電素子１６２から生じた超音波振動を効率よく薬液に伝え、十分高い超音波出力を確保できる。
また、本実施形態では、振動板１６３の板表面１６３Ｂ及びフィルム１６４のフィルム裏面１６４Ｃは、共に平面をなすが互いに平行ではない。このため、液保持空間ＳＬに薬液がなく、フィルム裏面１６４Ｃである程度反射が起きても、それが定在波となって共振することが避けられる。

（実施例１〜３）
次いで、本発明の実施例１〜３について説明する。
実施例１に係る超音波歯ブラシ１００は、振動板１６３を厚さ２．０ｍｍ（５λs／２）のＡＢＳ板とし、液体層１６４を厚さ０．９ｍｍの水層とし、フィルム１６５を厚さ３０μｍのポリエチレン（ＰＥ）フィルムとした。そして、フィルム１６５（フィルム裏面１６５Ｃ）を振動板１６３（板表面１６３Ｂ）に対し、５度程度傾斜させた。
実施例２に係る超音波歯ブラシ１００は、液体層１６４を厚さを３．０ｍｍとした。それ以外は実施例１と同様である。
実施例３に係る超音波歯ブラシ１００は、振動板１６３を厚さ１．２ｍｍ（３λs／２）とした。それ以外は実施例１と同様である。

（比較例１，２）
実施例との比較のために、比較例１，２の超音波歯ブラシを用意した。
比較例１，２に係る超音波歯ブラシは、超音波発生部の構成が上記実施例１〜３と異なる。即ち、比較例１，２に係る超音波歯ブラシの超音波発生部は、上記実施例１〜３と同様な圧電素子１６２と、これに接着された振動板１６３のみからなり、液体層及びフィルムは存在しない。
具体的には、比較例１に係る超音波歯ブラシは、振動板１６３が厚さ ２．０ｍｍのＡＢＳ板からなる（実施例１，２と同様）。
比較例２に係る超音波歯ブラシは、振動板１６３が厚さ１．２ｍｍのＡＢＳ板からなる（実施例３と同様）。

次に、本発明の効果を検証するために、実施例１〜３及び比較例１，２の超音波歯ブラシ１００等について、その特性を調査した。具体的には、超音波歯ブラシ１００等の液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合のそれぞれについて、圧電素子１６２の周波数とインピーダンスとの関係を調べた。その結果を図３〜図７に示す。横軸は圧電素子１６２の周波数を示し、縦軸は圧電素子１６２のインピーダンスを示す。破線は液保持空間ＳＬに薬液がある場合の特性変化を示し、実線は液保持空間ＳＬに薬液がない場合の特性変化を示す。
なお、図３は実施例１に係る超音波歯ブラシ１００についての結果を示す。図４は実施例２に係る超音波歯ブラシ１００についての結果を示す。図５は実施例３に係る超音波歯ブラシ１００についての結果を示す。図６は比較例１に係る超音波歯ブラシについての結果を示す。図７は比較例２に係る超音波歯ブラシについての結果を示す。

実施例１に係る超音波歯ブラシ１００の結果について見ると（図３参照）、液保持空間ＳＬに薬液がある場合（破線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３６Ωであった。また、液保持空間ＳＬに薬液がない場合（実線）にも、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３６Ωであった。従って、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とで、インピーダンスの差はほとんどなかった。更に、周波数を変化させたときのインピーダンスの変化が、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とほぼ同じ傾向を示した。なお、入力電圧は１７．３Ｖである。また、超音波出力は５００ｍＷである。

実施例２に係る超音波歯ブラシ１００では（図４参照）、液保持空間ＳＬに薬液がある場合（破線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３２Ωであった。また、液保持空間ＳＬに薬液がない場合（実線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３３Ωであった。従って、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とで、インピーダンスの差は僅か約１Ωであった。更に、周波数を変化させたときのインピーダンスの変化が、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とほぼ同じ傾向を示した。なお、入力電圧は１７．３Ｖである。また、超音波出力は５００ｍＷである。

実施例３に係る超音波歯ブラシ１００では（図５参照）、液保持空間ＳＬに薬液がある場合（破線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３４Ωであった。また、液保持空間ＳＬに薬液がない場合（実線）にも、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３４Ωであった。従って、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とで、インピーダンスの差はほとんどなかった。更に、周波数を変化させたときのインピーダンスの変化が、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とほぼ同じ傾向を示した。なお、入力電圧は１７．５Ｖである。また、超音波出力は５００ｍＷである。

一方、比較例１に係る超音波歯ブラシでは（図６参照）、液保持空間に薬液がある場合（破線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３２Ωであった。一方、液保持空間に薬液がない場合（実線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約１６Ωであった。従って、液保持空間に薬液がある場合とない場合とで、インピーダンスの差が約１６Ωもあった。その上、周波数を変化させたときのインピーダンスの変化が、液保持空間に薬液がある場合とない場合とで大幅に異なる結果となった。なお、入力電圧は１６．７Ｖである。また、超音波出力は５００ｍＷである。

比較例２に係る超音波歯ブラシでは（図７参照）、液保持空間に薬液がある場合（破線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約３７Ωであった。一方、液保持空間に薬液がない場合（実線）には、約３．０ＭＨｚにおいて、インピーダンスが最小値を示し、約１６Ωであった。従って、液保持空間に薬液がある場合とない場合とで、インピーダンスの差が約２１Ωもあった。その上、周波数を変化させたときのインピーダンスの変化が、液保持空間に薬液がある場合とない場合とで大幅に異なる結果となった。なお、入力電圧は１７．１Ｖである。また、超音波出力は５００ｍＷである。

これらの結果を考察すると、まず、比較例１，２に係る超音波歯ブラシでは、液保持空間に薬液がある場合とない場合とで、約３．０ＭＨｚにおけるインピーダンスの差が大きく、液保持空間に薬液がない場合には、インピーダンスが極端に小さくなる。このため、液保持空間に薬液がない場合には、薬液がある場合と比較して、圧電素子１６２が激しく振動することになる。そうすると、圧電素子１６２が大きく昇温し、圧電素子１６２が破壊したり、圧電素子１６２が振動板１６３から剥がれるなどの不具合が発生しやすい。

これに対し、実施例１〜３に係る超音波歯ブラシ１００では、液保持空間ＳＬに薬液がある場合とない場合とで、約３．０ＭＨｚにおけるインピーダンスの差が殆どなく、液保持空間ＳＬに薬液がない場合でも、インピーダンスが小さくならない。このような結果が生じる主たる理由は、液体層１６４が音響的な負荷となるためと考えられる。このため、液保持空間ＳＬに薬液がない場合でも、圧電素子１６２が激しく振動することはない。従って、圧電素子１６２が大きく昇温することもなく、圧電素子１６２が破壊したり、圧電素子１６２が振動板１６３から剥がれるなどの不具合を防止できる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、ヘッド部１５０の他、頸部１２０や把持部１１０を有する超音波歯ブラシ１００に本発明を適用したが、液溜め部と超音波発生部とを備える超音波口腔清掃具であればよく、頸部や把持部を備えない形態の清掃具にも適用することができる。

また、上記実施形態では、薬液保持筒１７４の周囲に毛束１７３を植設したが、薬液保持筒の周囲に毛束を設けない形態の清掃具としてもよい。
また、上記実施形態では、超音波振動子として、約３ＭＨｚの超音波を発生する圧電素子１６２を例示して説明したが、各部の寸法その他を考慮して、適宜の周波数の超音波を用いればよい。
また、上記実施形態では、ヘッド部１５０は、ブラシ本体部１５１と、これに対して着脱、交換可能で、薬液保持筒１７４や毛束１７３を備えるブラシカップ部材１７１とからなるものを例示した。しかし、ヘッド部として、薬液保持筒や毛束などが着脱及び交換不能のものに本発明を適用しても良い。また、毛束は着脱、交換可能であるが、薬液保持筒は交換不能のものに本発明を適用することもできる。

実施形態に係る超音波歯ブラシの概要を示す説明図である。 実施形態に係る超音波歯ブラシのヘッド部の構造を示す説明図である。 実施例１に係る超音波歯ブラシの特性変化を示すグラフである。 実施例２に係る超音波歯ブラシの特性変化を示すグラフである。 実施例３に係る超音波歯ブラシの特性変化を示すグラフである。 比較例１に係る超音波歯ブラシの特性変化を示すグラフである。 比較例２に係る超音波歯ブラシの特性変化を示すグラフである。

符号の説明

１００ 超音波歯ブラシ（超音波口腔清掃具）
１１０ 把持部
１２０ 頸部
１５０ ヘッド部
１５１ ブラシ本体部
１６１ 超音波発生部
１６２ 圧電素子（振動素子）
１６３ 振動板
１６３Ｂ 板表面
１６３Ｃ 板裏面
１６４ 液体層
１６５ フィルム
１６５Ｂ フィルム表面、超音波放射面
１６５Ｃ フィルム裏面
１７１ ブラシカップ部材
１７２ ブラシ基部
１７３ 毛束
１７４ 薬液保持筒（液溜め部）
１７４Ｋ 開口部
ＳＬ 液保持空間

Claims (3)

1. 筒形状をなし、先端側が開放され、内部に第１液体を保持可能とした液溜め部と、
   前記液溜め部の基端側に配置された超音波発生部であって、前記液溜め部に第１液体を保持したときにこの第１液体に接する超音波放射面を有し、この超音波放射面から超音波を放射する超音波発生部と、
   を備える超音波口腔清掃具であって、
   前記超音波発生部は、
   電気信号により振動する振動素子と、
   板表面と板裏面とを有し、この板裏面に前記振動素子が接着された振動板と、
   フィルム表面とフィルム裏面とを有し、樹脂からなり、このフィルム表面が前記超音波放射面をなすフィルムと、
   前記振動板の板表面と前記フィルムのフィルム裏面との間に保持され、第２液体からなる液体層と、
   を含み、
   前記振動板は、
   樹脂からなり、
   この振動板における超音波振動の波長をλsとし、ｎを４以上の自然数としたとき、
   ｎλs／２の厚さを有する
   超音波口腔清掃具。
2. 請求項１に記載の超音波口腔清掃具であって、
   前記フィルムは、このフィルムにおける超音波振動の波長をλfとしたとき、λf／８以下の厚さを有する
   超音波口腔清掃具。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波口腔清掃具であって、
   前記振動板の板表面は、平面をなし、
   前記フィルムのフィルム裏面は、曲面をなす、または、前記振動板の板表面に対し平行でない平面をなす
   超音波口腔清掃具。

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