JP6953845B2 - 電動歯ブラシ、システム、ブラッシング部位検出方法およびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、歯列におけるブラッシング部位を検出することが可能な電動歯ブラシ、システムおよびブラッシング部位検出方法に関する。

また、この発明は、そのようなブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

従来、例えば特許文献１（特開２００９−２４０７５９号公報）に開示されている電動歯ブラシでは、歯ブラシ本体に加速度センサを備え、この加速度センサの出力から得られるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの動加速度成分を二階積分することにより、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの移動量を算出して、歯磨き中に歯列におけるブラッシング部位（同文献では、歯列がなす平面内における並進位置を指す。）を求めている。

また、同文献では、加速度センサが出力から得られる重力加速度成分に基づいて、歯ブラシの縦軸（ｙ軸）の周りの向き（同文献では、これを「ブラシ角」と呼んでいる。）を求めることが開示されている。または、歯ブラシ本体にさらにジャイロセンサ（ジャイロスコープ）を備え、ジャイロセンサの出力を累積加算（積分）することにより、ブラシ角を求めることも開示されている。このようにして求められたブラシ角に基づいて、歯の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを知ることができる。

特開２００９−２４０７５９号公報

阪勉、「口蓋の形態変異の成因に関する因子分析学的研究―顎顔面頭蓋形態との関連において―」、日本口腔外科学会雑誌、Vol.34、No.3、p451-469、１９８８年３月

しかしながら、特許文献１の電動歯ブラシでは、加速度センサの出力に、ブラシ（毛）を振動させる駆動モータからの振動成分がノイズとして含まれてしまう。また、ブラッシング部位の並進位置を求めるために、加速度センサの出力から得られる動加速度成分を二階積分しているため、演算過程でノイズの影響を大きく受ける。このため、求められたブラッシング部位の並進位置の精度が良くない、という問題がある。

そこで、この発明の課題は、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる電動歯ブラシ、システムおよびブラッシング部位検出方法を提供することにある。

また、この発明の課題は、そのようなブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の電動歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサと、
上記ジャイロセンサの出力に基づいて、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を求めるブラッシング部位検出部と、
上記本体の外部から設定パラメータを受信可能な受信部とを備え、
上記ブラッシング部位検出部は、
ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定するとともに、
上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定し、
上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
上記角度に基づいて、上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とすることを特徴とする。

本明細書で、「ブラッシング部位」とは、口腔内の歯列の表面を区分することで定義される複数の部位のうち、上記毛でブラッシングされている（毛が当たっている）部位をいう。歯列におけるブラッシング部位は、歯列が存在する実空間内での並進位置と、歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかとの組合せによって特定されるものとする。

歯列の「基準位置」とは、上記歯列において、上記角度が測られる基準となる或る位置を指す。

この発明の電動歯ブラシでは、ブラッシング部位検出部が、ジャイロセンサの出力に基づいて、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を求める。すなわち、上記ブラッシング部位検出部は、ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定する。これとともに、上記ブラッシング部位検出部は、本体の外部から受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定する。次に、上記ブラッシング部位検出部は、上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求める。次に、上記ブラッシング部位検出部は、上記角度に基づいて、上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とする。

このようにした場合、上記ジャイロセンサの出力は角速度であるから、ブラシ（毛）を振動させる駆動モータからの振動成分がノイズとして含まれ難い。また、上記ジャイロセンサの出力は角速度であるから、一階積分すれば上記角度を求めることができ、演算過程でノイズの影響を受け難い。したがって、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる。また、上記ブラッシング部位検出部は、上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定する。したがって、様々なユーザの歯列弓のサイズと形状に応じて、上記近似曲線を適切に設定することができる。そのようにした場合、歯列におけるブラッシング部位の並進位置をさらに精度良く求めることができる。

一実施形態の電動歯ブラシでは、上記ブラッシング部位検出部は、上記近似曲線に対して上記基準位置に対応した基準点で接する基準接線を設定するとともに、上記基準接線に対して上記角度をなし、かつ上記近似曲線に接する可動接線を設定し、上記近似曲線に上記可動接線が接する点を上記対応点として求めることを特徴とする。

ここで、「可動接線」とは、上記角度の変化に伴って、言い換えれば、上記歯列におけるブラッシング部位の変化に伴って、可変して設定される接線を意味する。

この一実施形態の電動歯ブラシでは、上記ブラッシング部位検出部は、上記近似曲線に対して上記基準位置に対応した基準点で接する基準接線を設定するとともに、上記基準接線に対して上記角度をなし、かつ上記近似曲線に接する可動接線を設定する。そして、上記近似曲線に上記可動接線が接する点を上記対応点として求める。これにより、上記近似曲線上の上記対応点を、比較的簡単な処理で求めることができる。

一実施形態の電動歯ブラシでは、上記歯列の基準位置は、上記歯列の前面の中央であることを特徴とする。

この一実施形態の電動歯ブラシでは、上記歯列の基準位置は、上記歯列の前面の中央であるから、ユーザが歯磨きを開始する部位として上記ヘッド部の毛を合わせ易い。また、上記ブラッシング部位検出部が上記ブラッシング部位の並進位置を解析的な式で簡単に求めることができる。

別の局面では、この発明の電動歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサ、および、加速度センサと、
上記ジャイロセンサおよび上記加速度センサの出力に基づいて、歯列におけるブラッシング部位を特定するブラッシング部位検出部とを備え、
上記ブラッシング部位検出部は、
上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
上記角度に基づいて、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とするとともに、
上記加速度センサが出力する重力加速度の向きに基づいて上記本体の縦軸の周りで上記ヘッド部の毛が向いている向きを求め、上記ヘッド部の毛が向いている向きに応じて上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定し、
上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置と、上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、上記歯列におけるブラッシング部位を特定することを特徴とする。

この発明の電動歯ブラシでは、上記ブラッシング部位検出部は、上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、さらに、上記角度に基づいて、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とする。これとともに、上記ブラッシング部位検出部は、上記加速度センサが出力する重力加速度の向きに基づいて上記本体の縦軸の周りで上記ヘッド部の毛が向いている向きを求め、上記ヘッド部の毛が向いている向きに応じて上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定する。そして、上記ブラッシング部位検出部は、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置と、上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、上記歯列におけるブラッシング部位を特定する。これにより、歯列におけるブラッシング部位を精度良く特定することができる。

一実施形態の電動歯ブラシでは、
上記ブラッシング部位検出部は、
予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出し、
或る集計単位期間について、上記本体の並進移動量が予め定められた第１閾値以下であるとき、その集計単位期間では、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置を維持する第１の補正処理を行うことを特徴とする。

本明細書で、予め定められた集計単位期間での、上記本体の「並進移動量」、上記本体の縦軸の向きの「変化量」とは、それぞれ、その集計単位期間におけるトータルの並進移動量、トータルの変化量を意味する。

この一実施形態の電動歯ブラシでは、上記ブラッシング部位検出部は、予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出する。そして、上記ブラッシング部位検出部は、或る集計単位期間について、上記本体の並進移動量が予め定められた第１閾値以下であるとき、その集計単位期間では、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置を維持する第１の補正処理を行う。したがって、例えば、歯磨き中のユーザが、上記本体（特に、ヘッド部）の並進移動を殆ど止めた状態で、上記本体の縦軸の向きを大きく変化させたような場合に、その変化の前後で、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置が維持される。これにより、求められた上記ブラッシング部位の並進位置の精度が維持され得る。

一実施形態の電動歯ブラシでは、
上記ブラッシング部位検出部は、
予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出し、
上記本体の並進移動量が予め定められた第２閾値以上であるとき、上記近似曲線上における上記本体の並進移動先に相当する部分へシフトして、上記ジャイロセンサの出力に基づいて上記対応点を求め直す第２の補正処理を行うことを特徴とする。

この一実施形態の電動歯ブラシでは、上記ブラッシング部位検出部は、予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出する。そして、上記ブラッシング部位検出部は、上記本体の並進移動量が予め定められた第２閾値以上であるとき、上記近似曲線上における上記本体の並進移動先に相当する部分へシフトして、上記ジャイロセンサの出力に基づいて上記対応点を求め直す第２の補正処理を行う。したがって、歯磨き中のユーザが、上記本体の縦軸の向きを殆ど変化させることなく、例えば上顎の歯列において左頬側部位から右頬側部位へ前唇側部位を飛び越えて上記本体を並進移動させたような場合に、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる。

なお、上記集計単位期間毎に、上記第１の補正処理と上記第２の補正処理との両方を行うのが望ましい。

一実施形態の電動歯ブラシでは、ブラッシングに関するデータを、上記本体の外部へ送信可能な送信部を備えたことを特徴とする。

本明細書で、「ブラッシングに関するデータ」とは、部位毎の実ブラッシング時間データ（特定されたブラッシング部位とその部位についての実際のブラッシング時間とを対応付けたデータ）や、その他ブラッシングに関するデータを広く含む。

この一実施形態の電動歯ブラシでは、送信部は、ブラッシングに関するデータを、上記本体の外部へ送信することができる。この場合、例えば、上記データを上記本体の外部に設けられたコンピュータ装置によって受信して、様々な処理、用途に用いることができる。

別の局面では、この発明のシステムは、上記電動歯ブラシと、この電動歯ブラシの本体の外部に設けられたコンピュータ装置とを、互いに通信可能に含む。

「コンピュータ装置」とは、名称の如何を問わず、実質的にコンピュータとして動作すれば足りる。例えば、スマートフォン、タブレット端末などであってもよい。

一実施形態のシステムでは、
上記歯列における複数の部位を予め定められた順序で、かつ、それぞれ予め定められたブラッシング設定期間だけブラッシングしてゆくブラッシング手順が定められており、
上記ブラッシング部位検出部によって特定されたブラッシング部位に基づいて、上記ブラッシング手順に対する一致の程度を表す評価値を算出するブラッシング評価部を備えたことを特徴とする。

この一実施形態のシステムでは、上記歯列における複数の部位を予め定められた順序で、かつ、それぞれ予め定められたブラッシング設定期間だけブラッシングしてゆくブラッシング手順が定められている。ここで、ブラッシング評価部は、上記ブラッシング部位検出部によって特定されたブラッシング部位に基づいて、上記ブラッシング手順に対する一致の程度を表す評価値を算出する。したがって、ユーザは、この評価値に基づいて、上記ブラッシング手順に対する一致（または不一致）の程度を知ることができる。

別の局面では、この発明のブラッシング部位検出方法は、
歯列において電動歯ブラシによってブラッシングされるブラッシング部位を検出するブラッシング部位検出方法であって、
上記電動歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサと、
上記本体の外部から設定パラメータを受信可能な受信部とを備え、
上記ブラッシング部位検出方法は、
ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定するとともに、
上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定し、
上記歯列が存在する実空間内で、上記歯列の基準位置に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす差分角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
上記実空間内での上記差分角度に基づいて、データ空間内に設定された上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置を表すデータとすることを特徴とする。

この発明のブラッシング部位検出方法では、まず、ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定する。これとともに、電動歯ブラシの本体の外部から受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定する。次に、上記歯列が存在する実空間内で、上記歯列の基準位置に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす差分角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求める。次に、上記実空間内での上記差分角度に基づいて、データ空間内に設定された上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置を表すデータとする。

このようにした場合、上記ジャイロセンサの出力は角速度であるから、ブラシ（毛）を振動させる駆動モータからの振動成分がノイズとして含まれ難い。また、上記ジャイロセンサの出力は角速度であるから、一階積分すれば上記差分角度を求めることができ、演算過程でノイズの影響を受け難い。したがって、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる。また、このブラッシング部位検出方法では、上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定する。したがって、様々なユーザの歯列弓のサイズと形状に応じて、上記近似曲線を適切に設定することができる。そのようにした場合、歯列におけるブラッシング部位の並進位置をさらに精度良く求めることができる。

別の局面では、この発明のプログラムは、上記ブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

この発明のプログラムによれば、上記ブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させることができる。
さらに別の局面では、この発明のブラッシング部位検出方法は、
歯列において電動歯ブラシによってブラッシングされるブラッシング部位を検出するブラッシング部位検出方法であって、
上記電動歯ブラシは、
毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサ、および、加速度センサとを備え、
上記ブラッシング部位検出方法は、
上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
上記角度に基づいて、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とするとともに、
上記加速度センサが出力する重力加速度の向きに基づいて上記本体の縦軸の周りで上記ヘッド部の毛が向いている向きを求め、上記ヘッド部の毛が向いている向きに応じて上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定し、
上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置と、上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、上記歯列におけるブラッシング部位を特定することを特徴とする。
この発明のブラッシング部位検出方法によれば、歯列におけるブラッシング部位を精度良く特定することができる。
さらに別の局面では、この発明のプログラムは、上記ブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
この発明のプログラムによれば、上記ブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させることができる。

以上より明らかなように、この発明の電動歯ブラシ、システムおよびブラッシング部位検出方法によれば、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる。

また、この発明のプログラムによれば、そのようなブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させることができる。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、この発明の一実施形態の電動歯ブラシの外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示す図である。 上記電動歯ブラシを縦軸方向に沿って切断したときの縦断面を示す図である。 上記電動歯ブラシの制御系のブロック構成を示す図である。 この発明の一実施形態のブラッシング部位検出方法としての、上記電動歯ブラシによる、歯列におけるブラッシング部位を特定する処理の概略フローを示す図である。 図４中に示されたブラッシング部位の並進位置を求める処理（ステップＳ２）の詳細なフローを示す図である。 口腔内の歯列における１６箇所の部位を示す図である。 図７（Ａ）は楕円の一部である「標準」的な近似曲線を示す図である。図７（Ｂ）は別の楕円の一部である「縦長」の近似曲線を示す図である。図７（Ｃ）はさらに別の楕円の一部である「小型」の近似曲線を示す図である。 実空間内で、歯列の基準位置に対してヘッド部の毛が接するときの本体の縦軸（Ｙ軸）に対して、歯列のブラッシング部位に対してヘッド部の毛が接するときの本体の縦軸（Ｙ軸）がなす差分角度θを説明する図である。 上記差分角度θに基づいて、データ空間で、「標準」的な近似曲線上においてブラッシング部位に対応する対応点を求める処理を説明する図である。 本体の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとった状態で、ヘッド部の側（＋Ｙ方向）から見たときに、加速度センサが出力する重力加速度Ｇの向きを示す図である。 ユーザの顔に対してヘッド部（＋Ｙ方向）が左向きに配された状態を、ユーザ目線で示す図である。 ユーザの顔に対してヘッド部（＋Ｙ方向）が右向きに配された状態を、ユーザ目線で示す図である。 図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は、上顎の歯列の「左奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。図１３（Ｄ）〜図１３（Ｆ）は、下顎の歯列の「左奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｂ）は、上顎の歯列の「前歯」の前面、後面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。図１４（Ｃ）〜図１４（Ｄ）は、下顎の歯列の「前歯」の前面、後面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、上顎の歯列の「右奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）は、下顎の歯列の「右奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示す図である。 歯磨き中のユーザが、ヘッド部の並進移動を殆ど止めた状態で、本体の縦軸（Ｙ軸）の向きを大きく変化させる態様を例示する図である。 歯磨き中のユーザが、本体の縦軸（Ｙ軸）の向きを殆ど変化させることなく、部位を飛び越えて本体を大きく並進移動させる態様を例示する図である。 補正処理のフローを示す図である。 上記差分角度θに基づいて、データ空間で、近似曲線としての放物線上においてブラッシング部位に対応する対応点を求める処理を説明する図である。 上記電動歯ブラシとスマートフォンとを含むシステムの構成を例示する図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（電動歯ブラシの構成）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、この発明の一実施形態の電動歯ブラシ（全体を符号９０で示す。）の外観を、互いに反対の側から斜めに見たところを示している。この電動歯ブラシ９０は、毛２１０が立設されたヘッド部４と、手で握られるべきグリップ部５と、ヘッド部４とグリップ部５とを連結するネック部３とを、縦軸方向（Ｙ軸方向）に沿って備えている。ヘッド部４とネック部３とは、グリップ部５に対して着脱可能なブラシ部材２として一体に構成されている。ヘッド部４、ネック部３、グリップ部５を併せて、本体１と呼ぶ。本体１は、歯磨きの便宜のために、Ｙ軸方向に細長い形状を有している。なお、図１（Ａ）中には充電器１００が図示されている。

図２は、電動歯ブラシ９０を縦軸（Ｙ軸）に沿って切断したときの縦断面を示している。グリップ部５は、このグリップ部５の外筐体からネック部３側へ突き出るように設けられたステム６を有している。ステム６は、先端が閉じた筒状の形状を有している。この例では、上記ブラシ部材２のネック部３が、このステム６を覆うように嵌合して装着されている。ブラシ部材２は消耗部品ゆえ、新品に交換できるよう、グリップ部５に対して着脱自在な構成となっている。ブラシ部材２のヘッド部４の片側の面（起毛面）４ａには、毛（ブラシ）２１０が、この例では植毛により、起毛面４ａから１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度突出するように立設されている。なお、毛２１０は、植毛ではなく、溶着または接着されていても良い。

本体１のグリップ部５の外面には、電源のオン／オフを行うための電源スイッチＳが設けられている。また、グリップ部５の内部には、駆動源であるモータ１０、駆動回路１２、電源部としての充電池１３、充電用のコイル１４、加速度センサ１５、ジャイロセンサ１６などが搭載されている。充電池１３を充電する際には、図１（Ａ）中に示した充電器１００に本体１を載置するだけで、電磁誘導により非接触で充電可能である。

図２中に示すように、ステム６の内部には、軸受２０３が設けられている。モータ１０の回転軸１１に連結された偏心軸３０の先端が、この軸受２０３に挿入されている。偏心軸３０は、軸受２０３の近傍に重り３００を有しており、偏心軸３０の重心はその回転中心からずれている。駆動回路１２が動作モードに応じた駆動信号（たとえばパルス幅変調信号）をモータ１０に供給し、モータ１０の回転軸１１を回転させると、回転軸１１の回転に伴って偏心軸３０も回転する。偏心軸３０は、その回転中心から重心がずれているために、回転中心の回りに旋回するような運動を行う。よって、偏心軸３０の先端が軸受２０３の内壁に対して衝突を繰り返し、毛２１０を高速に振動（運動）させることとなる。

加速度センサ１５は、この例では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの市販品からなり、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の加速度を表す信号を出力する。Ｘ，Ｙ，Ｚは、本体１に固定された直交座標系を示している。この例では、図１（Ａ）中に示すように、Ｘ軸が起毛面４ａに対して平行になり、Ｙ軸が本体１の縦軸方向においてグリップ部５からヘッド部４へ向かう向きに一致し、Ｚ軸が起毛面４ａから毛２１０の先端へ向かう向きに一致するように設定されている。例えば、本体１を充電器１００に載置したときに、重力加速度ベクトルが−Ｙ方向になり、毛２１０の先端を下に向けたときに、重力加速度ベクトルが＋Ｚ方向になる。加速度センサ１５の各軸の出力は後述の制御部１１０に入力され、ブラッシング部位を特定するために利用される（詳しくは、後述する。）。

ジャイロセンサ１６は、この例では、ＭＥＭＳタイプの市販品からなり、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸の角速度、すなわち、Ｚ軸周りの角速度、Ｘ軸周りの角速度、Ｙ軸周りの角速度を表す信号を出力する。ジャイロセンサ１６の各軸の出力は後述の制御部１１０に入力され、加速度センサ１５の出力と併せて、ブラッシング部位を特定するために利用される（詳しくは、後述する。）

なお、ブラッシング部位に実際に毛２１０が当たっているか否かは、本体１内に搭載された図示しない荷重センサ（毛２１０に作用する荷重を検知する）によって検知される。

図３は、電動歯ブラシ９０の制御系のブロック構成を示している。この電動歯ブラシ９０のグリップ部５の内部には、既述の加速度センサ１５、ジャイロセンサ１６に加えて、上述の駆動回路１２をなす制御部１１０と、記憶部１１５と、操作部１３０と、報知部１４０と、通信部１８０と、電源部１７０とを備えている。なお、駆動部１０１は、既述のモータ１０、回転軸１１、偏心軸３０、軸受２０３、および、重り３００を表している。

制御部１１０は、この例ではソフトウェアによって動作するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を含み、モータ１０の駆動に加えて、歯列におけるブラッシング部位を特定するための処理、その他の各種処理を実行する。また、制御部１１０は、時間を計測するタイマを内蔵している。

操作部１３０は、既述の電源スイッチＳを含み、ユーザがこの電動歯ブラシ９０の電源のオン／オフを行うために働く。

記憶部１１５は、この例では、非一時的にデータを記憶し得るＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ）を含んでいる。記憶部１１５には、制御部１１０を制御するための制御プログラムが格納されている。また、この例では、記憶部１１５には、歯磨きに伴って、歯列における部位毎の実際のブラッシング時間を表すデータ（これを「実ブラッシング時間データ」と呼ぶ。）など、ブラッシングに関するデータがテーブルとして格納される（後述）。

報知部１４０は、この例では赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ１４０Ｒ、緑色ＬＥＤランプ１４０Ｇ（図１（Ａ）参照）を含み、それらのＬＥＤランプ１４０Ｒ，１４０Ｇの点灯、消灯によって、予め定められたブラッシング手順に対する歯磨きの進度を報知する。さらに、報知部１４０は、ブザー（図示せず）を含み、ブザーの鳴動によって、ブラッシング手順に対する歯磨きの進度を報知しても良い。

通信部１８０は、制御部１１０によって制御されて、各種情報（実ブラッシング時間データなど）を送信部としてネットワークを介して外部の装置に送信したり、また、外部の装置からの各種情報（後述の設定パラメータなど）をネットワークを介して受信部として受信して制御部１１０に受け渡したりする。このネットワークを介した通信は、この例では無線通信（例えば、ＢＴ（Bluetooth（登録商標））通信、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） low energy）通信など）とする。ネットワークは、典型的には家庭内ＬＡＮ（Local Area Network）、病院内ＬＡＮであるが、これに限定されず、インターネットなどであってもよい。

電源部１７０は、既述の充電池１３を含み、この電動歯ブラシ９０内の各部へ電力（この例では、ＤＣ電圧）を供給する。

（歯列における区分）
この例では、図６に示すように、上下の歯列９８Ｕ，９８Ｌを、１６箇所の部位ＳＱ１，ＳＱ２，…，ＳＱ１６に区分するものとする（隣り合う部位の間の境界は破線で表されている。）。上顎の歯列９８Ｕは、左奥歯のところに、左頬側部位ＳＱ１、左噛み合わせ面部位ＳＱ８、左舌側部位ＳＱ７を含み、前歯のところに、前唇側部位ＳＱ２、前舌側部位ＳＱ６を含み、また、右奥歯のところに、右頬側部位ＳＱ３、右噛み合わせ面部位ＳＱ４、右舌側部位ＳＱ５を含む。下顎の歯列９８Ｌは、左奥歯のところに、左頬側部位ＳＱ９、左噛み合わせ面部位ＳＱ１６、左舌側部位ＳＱ１５を含み、前歯のところに、前唇側部位ＳＱ１０、前舌側部位ＳＱ１４を含み、また、右奥歯のところに、右頬側部位ＳＱ１１、右噛み合わせ面部位ＳＱ１２、右舌側部位ＳＱ１３を含む。

上顎の歯列９８Ｕでは、「前歯」として、左右３本ずつ、計６本が含まれている。「左奥歯」、「右奥歯」としてそれぞれ５本が含まれている。これらの「左奥歯」、「前歯」、「右奥歯」は、歯列弓に沿った並進位置の範囲を区分している。上顎の歯列９８Ｕにおいて、「前歯」の範囲は、前面の中央である基準位置ＢＰ０から左右へそれぞれ２０ｍｍの範囲（つまり、左右の幅４０ｍｍの範囲）として区分されている。「左奥歯」は、前面の中央ＢＰ０から左へ２０ｍｍを超える範囲として区分されている。「右奥歯」は、前面の中央ＢＰ０から右へ２０ｍｍを超える範囲として区分されている。これらの区分は、下顎の歯列９８Ｌでも同様になっている。

まとめると、上顎の歯列９８Ｕ、下顎の歯列９８Ｌは、それぞれ、歯列弓に沿った並進位置の範囲と、前面、噛み合わせ面、後面のいずれであるかとの組合せによって、次の表１のように区分されている。ここで、表１の表体は、表頭に掲げられた並進位置の範囲（「左奥歯」、「前歯」、「右奥歯」）と、表側に掲げられた「前面」、「噛み合わせ面」、「後面」のいずれであるかとの組合せによって定められた各部位の番号ＳＱ１〜ＳＱ１６を示している。なお、「前歯」については、「噛み合わせ面」との組合せに該当する部位（区分）が設定されていない（それを符号「−」で示す。）。
（表１）歯列の区分

なお、歯列の区分はこれに限らず、より細かい区分でもよい。例えば、歯列弓に沿って個々の歯毎に区分してもよいし、さらに個々の歯を左右半分ずつに区分してもよい。

（ブラッシング部位検出方法）
図４は、一実施形態のブラッシング部位検出方法として、電動歯ブラシ９０の制御部１１０が、歯列９８Ｕ，９８Ｌにおけるブラッシング部位を特定する処理の概略フローを示している。この例では、図６中に示した上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１からＳＱ８まで、続いて、下顎の歯列９８Ｌにおいて部位ＳＱ９からＳＱ１６まで、数字が次第に大きくなる順序でブラッシングしてゆくように、予めブラッシング手順が定められているものとする。

図４のフローで、ユーザが電動歯ブラシ９０の電源スイッチＳをオンすると、制御部１１０がモータ１０を回転させて、毛２１０を振動させる。ここで、上記ブラッシング手順に従って、電源スイッチＳをオンする時点（瞬間）では、ユーザは、歯列９８Ｕの前面の中央である基準位置ＢＰ０（図８参照）にヘッド部４の毛２１０を当てているものとする。この基準位置ＢＰ０には、ユーザがヘッド部４の毛２１０を合わせ易い。図４のステップＳ１に示すように、制御部１１０が内蔵タイマによるブラッシング時間の計測をスタートする。

次に、ステップＳ２に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて、歯列９８Ｕまたは９８Ｌ（最初は上顎の歯列９８Ｕに限られる）におけるブラッシング部位（符号「ＢＰ」で表す。）の並進位置を求める（詳しくは、後述する。）。

次に、ステップＳ３に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、加速度センサ１５の出力に基づいて本体１の縦軸（Ｙ軸）の周りでヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）を求め、そのヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）に応じて、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定する（詳しくは、後述する。）。

次に、ステップＳ４に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて求められたブラッシング部位ＢＰの並進位置と、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰを特定する。

次に、ステップＳ５に示すように、制御部１１０は、内蔵タイマによる時刻の計測結果に基づいて、特定されたブラッシング部位ＢＰについてのブラッシング設定期間が経過したか否かを判定する。その部位ＢＰについてのブラッシング設定期間が未だ経過していなければ（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。この例では、制御部１１０は、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を、処理単位期間としての０．１秒間毎に繰り返すものとする。

次に、上記特定されたブラッシング部位ＢＰについてのブラッシング設定期間が経過したら（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部１１０は、例えば報知部１４０に含まれた緑色ＬＥＤランプ１４０Ｇを例えば０．２秒間程度だけ一時的に点灯することによって、その部位ＢＰについてのブラッシング設定期間が経過したことをユーザに知らせる（ステップＳ６）。その部位ＢＰについて、ブラッシング設定期間を例えば１秒間以上超えたにもかかわらず、ユーザがブラッシングを継続しているときは（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ６で、磨きすぎの防止のために、例えば赤色ＬＥＤランプ１４０Ｒを例えば０．２秒間程度だけ一時的に点灯することによって、ユーザに警告を発してもよい。また、ＬＥＤランプ１４０Ｇまたは１４０Ｒの一時的な点灯に併せて、報知部１４０に含まれたブザーの鳴動によって、ブラッシング手順に対する歯磨きの進度を報知しても良い。

次に、ユーザが歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおいて上記特定されたブラッシング部位ＢＰの「次の部位」にヘッド部４を移動したら（ステップＳ７でＹＥＳ）、制御部１１０は、上記特定されたブラッシング部位ＢＰとその部位ＢＰについての実際のブラッシング時間とを対応付けて、記憶部１１５に用意されたテーブルに、部位毎の実ブラッシング時間データとして記録する（ステップＳ８）。なお、記憶部１１５には、ブラッシングに関するその他の情報を併せて記録してもよい。

この後、ステップＳ１に戻って、上記「次の部位」のために、制御部１１０が内蔵タイマによるブラッシング時間の計測をスタートする。

このようにして、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰを順次特定し、部位毎の実ブラッシング時間データを順次記録してゆく。そして、上述のブラッシング手順が完了するか、または、電源スイッチＳがオフされたら（ステップＳ９）、処理を終了する。

（ブラッシング部位の並進位置を求める処理）
図４中に示されたステップＳ２の処理（ジャイロセンサ１６の出力に基づいてブラッシング部位の並進位置を求める処理）について、図５の詳細なフローを用いて説明する。

ｉ） まず、図５のステップＳ２１に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、図９に示すように、ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間ＤＳ内に、歯列９８Ｕ，９８Ｌに対応して湾曲した楕円Ｅの一部に相当する近似曲線Ｅ１を設定する。

具体的には、歯科分野で知られているように、歯列弓は楕円の一部で近似され得る（非特許文献１）。そこで、この例では、図７（Ａ）に示すように、「標準」的な歯列に相当するように、短径２ａ＝７１．７６ｍｍ、長径２ｂ＝１２８．２ｍｍを有する楕円Ｅのうち、奥行きＤ１≒５０ｍｍ、幅Ｗ１≒７０ｍｍの部分を、近似曲線Ｅ１として用いる。

この例では、図９に示すように、近似曲線Ｅ１は、ｘ軸に対して基準点としての原点Ｏ（０，０）で上に凸の態様で接するように設定される。原点Ｏ（０，０）でｘ軸に対して上に凸の態様で接する楕円Ｅは、ａ，ｂを正の係数（つまり、ａ＞０、ｂ＞０）として、
（ｘ／ａ）^２＋｛（ｙ＋ｂ）／ｂ｝^２＝１ …（Ｅｑ．１）
と表される。特に、楕円Ｅのうち上に凸の部分に相当する近似曲線Ｅ１については、陽関数で
ｙ＝ｂ［｛１^２−（ｘ／ａ）^２｝^１／２−１］ …（Ｅｑ．１′）
と表される。このようにした場合、係数ａ，ｂを定めることによって近似曲線Ｅ１を実際の歯列９８Ｕ，９８Ｌに近似した態様に設定できる。したがって、この近似曲線Ｅ１上で、ブラッシング部位の並進位置を表す対応点Ｐを精度良く求めることが可能になる。

なお、このステップＳ２１の処理は、ステップＳ２の処理の度に行うのではなく、電源オン後に１回だけ実行するものとしてもよい。また、データ空間ＤＳに近似曲線Ｅ１を設定するとは、この例では、近似曲線Ｅ１をなす点列の座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）（ｉ＝０，１，２，…）を記憶部１１５に記憶させる処理を行うことを意味する。また、近似曲線Ｅ１のデータは記憶部１１５に予め保存されていてもよい。

ii） 次に、図５のステップＳ２２に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、図８に示すように、歯列９８Ｕまたは９８Ｌ（図８の例では、歯列９８Ｕを示す。）が存在する実空間ＲＳ内で、歯列９８Ｕの基準位置ＢＰ０にヘッド部４の毛２１０が接するときの本体１の縦軸（Ｙ軸）Ｙ０に対して、歯列９８Ｕまたは９８Ｌのブラッシング部位ＢＰにヘッド部４の毛２１０が接するときの本体１の縦軸（Ｙ軸）Ｙ１がなす差分角度θを、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて求める。

詳しくは、この例では、既述のように、電源スイッチＳをオンする時点（瞬間）では、ユーザは、歯列９８Ｕの前面の中央である基準位置ＢＰ０にヘッド部４の毛２１０を当てる。その後、ユーザは、上記ブラッシング手順に従って、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの別の部位（ブラッシング部位）ＢＰにヘッド部４の毛２１０を当ててゆく。これにより、歯列９８Ｕの基準位置ＢＰ０にヘッド部４の毛２１０が接するときの本体１の縦軸（Ｙ軸）Ｙ０に対して、歯列９８Ｕまたは９８Ｌのブラッシング部位ＢＰにヘッド部４の毛２１０が接するときの本体１の縦軸（Ｙ軸）Ｙ１が角度（差分角度）θをなす。制御部１１０は、その差分角度θを、ジャイロセンサ１６の出力（角速度）に基づいて求める。ここで、ジャイロセンサ１６の出力は角速度であるから、一階積分すれば差分角度θを求めることができる。

なお、制御部１１０は、図５のステップＳ２１の処理とステップＳ２２の処理とを並行して行ってもよいし、ステップＳ２１の処理よりもステップＳ２２の処理を先に行ってもよい。

iii） 次に、図５のステップＳ２３，Ｓ２４に示すように、制御部１１０がブラッシング部位検出部として働いて、図９に示すように、データ空間ＤＳ内で、近似曲線Ｅ１に対して基準位置ＢＰ０に対応した原点Ｏで接する基準接線（この例では、ｘ軸に相当する。）を設定するとともに、基準接線（ｘ軸）に対して差分角度θをなし、かつ近似曲線Ｅ１に接する可動接線Ｑを設定する。ここで、可動接線Ｑは、差分角度θの変化に伴って、言い換えれば、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰの変化に伴って、可変して設定される。そして、制御部１１０は、近似曲線Ｅ１に可動接線Ｑが接する点を対応点Ｐとして求める（図５のステップＳ２５）。これにより、近似曲線Ｅ１上の対応点Ｐを、比較的簡単な処理で求めることができる。

具体的には、図９に示すように、或る可動接線Ｑがその近似曲線Ｅ１に点Ｐ（ｘ_１，ｙ_１）で接するものとする。その可動接線Ｑの方程式は、数学公式により、
ｘｘ_１／ａ^２＋（ｙ＋ｂ)(ｙ_１＋ｂ）／ｂ^２＝１ …（Ｅｑ．２）
と表される。

また、点Ｐ（ｘ_１，ｙ_１）は楕円Ｅ上の点であるから、次式が成り立つ。
（ｘ_１／ａ）^２＋｛（ｙ_１＋ｂ）／ｂ｝^２＝１ …（Ｅｑ．３）

ここで、可動接線Ｑの傾きをｍとすると、式（Ｅｑ．２）に基づいて、
ｍ＝−ｂ^２ｘ_１／ａ^２（ｙ_１＋ｂ） …（Ｅｑ．４）
と表される。

式（Ｅｑ．３）と式（Ｅｑ．４）とを用いて、近似曲線Ｅ１に対する接点Ｐの座標ｘ_１，ｙ_１をそれぞれ傾きｍで表すと、次のように表される。
ｘ_１＝−ａ^２ｍ／｛ａ^２ｍ^２＋ｂ^２}^１／２
ｙ_１＝−ｂ＋ｂ^２／｛ａ^２ｍ^２＋ｂ^２}^１／２
…（Ｅｑ．５）

さらに、可動接線Ｑがｘ軸に対してなす角度をθ（反時計回りの向きを正とし、−π／２≦θ≦π／２とする。）とし、傾きｍ＝ｔａｎθと表すものとする。すると、式（Ｅｑ．５）は次のように表される。
ｘ_１＝−ａ^２（ｔａｎθ）／｛ａ^２（ｔａｎθ）^２＋ｂ^２}^１／２
ｙ_１＝−ｂ＋ｂ^２／｛ａ^２（ｔａｎθ）^２＋ｂ^２}^１／２
…（Ｅｑ．６）

この式（Ｅｑ．６）に従って、実空間ＲＳ内での差分角度θに基づいて、データ空間ＤＳ内で近似曲線Ｅ１上においてブラッシング部位ＢＰに対応する対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）が求まる。この対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）をブラッシング部位ＢＰの並進位置を表すデータとする。このようにして、ブラッシング部位ＢＰの並進位置を解析的な式（Ｅｑ．６）で簡単に求めることができる。特に、歯列９８Ｕの前面の中央を基準位置ＢＰ０とすることによって、式（Ｅｑ．６）は簡素化されている。なお、歯列９８Ｌの前面の中央を基準位置ＢＰ０としてもよい。

このようにした場合、ジャイロセンサ１６の出力は角速度であるから、駆動部１０１（モータ１０）からの振動成分がノイズとして含まれ難い。また、ジャイロセンサ１６の出力は角速度であるから、一階積分すれば差分角度θを求めることができ、演算過程でノイズの影響を受け難い。したがって、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰの並進位置を精度良く求めることができる。

上述の式（Ｅｑ．６）に従って対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）が求まれば、そのブラッシング部位ＢＰの並進位置が、表１に示した「左奥歯」、「前歯」、「右奥歯」のいずれの区分に属するかが決定される。

例えば、実空間ＲＳ内での差分角度θ＝６０°であり、それに伴ってデータ空間ＤＳでの対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）≒（−２５．０，−１８．１）（単位ｍｍ）であれば、ブラッシング部位ＢＰの並進位置は「左奥歯」の区分に属する。実空間ＲＳ内での差分角度θ＝４５°であり、それに伴ってデータ空間ＤＳでの対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）≒（−１７．５，−８．２）（単位ｍｍ）であれば、ブラッシング部位ＢＰの並進位置は「前歯」の区分に属する。実空間ＲＳ内での差分角度θ＝−６０°であり、それに伴ってデータ空間ＤＳでの対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）≒（２５．０，−１８．１）（単位ｍｍ）であれば、ブラッシング部位ＢＰの並進位置は「右奥歯」の区分に属する。

（前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定）
次に、図４中に示されたステップＳ３の処理（加速度センサ１５の出力に基づいて、本体１の縦軸（Ｙ軸）の周りでヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）を求め、そのヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）に応じて、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定する処理）について、図６および図１０〜図１５を用いて詳細に説明する。

図６によって説明したブラッシング手順では、上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１からＳＱ８まで、続いて、下顎の歯列９８ＬにおいてＳＱ９からＳＱ１６まで、数字が次第に大きくなる順序でブラッシングしてゆくものとした。さらに、そのブラッシング手順では、各部位ＳＱ１〜ＳＱ１６のブラッシング時に、図６中にそれぞれ（ＨＬ）または（ＨＲ）と括弧書きで付記しているように、本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとった状態で、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きと右向きのいずれに配されるかが設定されているものとする。符号ＨＬは、図１１に示すように、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きに配されることを表している。一方、符号ＨＲは、図１２に示すように、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きに配されることを表している。図６から分かるように、「左奥歯」として区分されている部位ＳＱ１，ＳＱ７，ＳＱ８，ＳＱ９，ＳＱ１５，ＳＱ１６のブラッシング時には、ヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配されることが設定されている。一方、「右奥歯」として区分されている部位ＳＱ３，ＳＱ４，ＳＱ５，ＳＱ１１，ＳＱ１２，ＳＱ１３のブラッシング時には、ヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配されることが設定されている。これらの設定は、それぞれ「左奥歯」、「右奥歯」のブラッシングの際に必然的に要請されるものである。また、「前歯」として区分されている部位ＳＱ２，ＳＱ６，ＳＱ１０，ＳＱ１４のブラッシング時には、この例では、それぞれの直前の部位のブラッシングの際におけるのと同じ向きに設定されている。すなわち、部位ＳＱ２，ＳＱ１０のブラッシング時には、ヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配されることが設定されている。また、部位ＳＱ６，ＳＱ１４のブラッシング時には、ヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配されることが設定されている。

図１０は、本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとった状態で、ヘッド部４の側（＋Ｙ方向）から見たときに、加速度センサ１５が出力する重力加速度Ｇの向きを示している。この図１０から分かるように、加速度センサ１５が出力する重力加速度Ｇの向きに基づいて、本体１の縦軸（Ｙ軸）の周りでヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）が縦軸の周りの回転角φとして表される。この例では、縦軸の周りの回転角φは、鉛直下方を０°とし、図１０のように本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとった状態で、ヘッド部４の側（＋Ｙ方向）から見たときに、反時計回りに０°〜３５９．９９°（小数点以下２桁までとする。）の範囲内の値をとるものとする。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は、上顎の歯列９８Ｕの「左奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配された状態で、図１３（Ａ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが９０°〜１３５°の範囲内にあれば、前面（したがって、左頬側部位）ＳＱ１がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１３（Ｂ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが１３５°〜２２５°の範囲内にあれば、噛み合わせ面（したがって、左噛み合わせ面部位）ＳＱ８がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１３（Ｃ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが２２５°〜２７０°の範囲内にあれば、後面（したがって、左舌側部位）ＳＱ７がブラッシングされていると判定される。

同様に、図１３（Ｄ）〜図１３（Ｆ）は、下顎の歯列９８Ｌの「左奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配された状態で、図１３（Ｄ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが４５°〜９０°の範囲内にあれば、前面（したがって、左頬側部位）ＳＱ９がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１３（Ｅ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが０°〜４５°または３１５°〜３５９．９９°の範囲内にあれば、噛み合わせ面（したがって、左噛み合わせ面部位）ＳＱ１６がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１３（Ｆ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが２７０°〜３１５°の範囲内にあれば、後面（したがって、左舌側部位）ＳＱ１５がブラッシングされていると判定される。

図１４（Ａ）〜図１４（Ｂ）は、上顎の歯列９８Ｕの「前歯」の前面、後面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配された状態で、図１４（Ａ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが９０°〜１８０°の範囲内にあれば、前面（したがって、前唇側部位）ＳＱ２がブラッシングされていると判定される。なお、その状態で、ブラッシング手順から外れて、縦軸の周りの回転角φが１８０°〜２７０°の範囲内にあれば、後面（したがって、前舌側部位）ＳＱ６がブラッシングされていると判定される。一方、本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配された状態で、図１４（Ｂ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが９０°〜１８０°の範囲内にあれば、後面（したがって、前舌側部位）ＳＱ６がブラッシングされていると判定される。なお、その状態で、ブラッシング手順から外れて、縦軸の周りの回転角φが１８０°〜２７０°の範囲内にあれば、前面（したがって、前唇側部位）ＳＱ２がブラッシングされていると判定される。

同様に、図１４（Ｃ）〜図１４（Ｄ）は、下顎の歯列９８Ｌの「前歯」の前面、後面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬに配された状態で、図１４（Ｃ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが０°〜９０°の範囲内にあれば、前面（したがって、前唇側部位）ＳＱ１０がブラッシングされていると判定される。なお、その状態で、ブラッシング手順から外れて、縦軸の周りの回転角φが２７０°〜３５９．９９°の範囲内にあれば、後面（したがって、前舌側部位）ＳＱ１４がブラッシングされていると判定される。一方、本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配された状態で、図１４（Ｄ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが０°〜９０°の範囲内にあれば、後面（したがって、前舌側部位）ＳＱ１４がブラッシングされていると判定される。なお、その状態で、ブラッシング手順から外れて、縦軸の周りの回転角φが２７０°〜３５９．９９°の範囲内にあれば、前面（したがって、前唇側部位）ＳＱ１０がブラッシングされていると判定される。

図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、上顎の歯列９８Ｕの「右奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配された状態で、図１５（Ａ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが９０°〜１３５°の範囲内にあれば、後面（したがって、右舌側部位）ＳＱ５がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１５（Ｂ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが１３５°〜２２５°の範囲内にあれば、噛み合わせ面（したがって、右噛み合わせ面部位）ＳＱ４がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１５（Ｃ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが２２５°〜２７０°の範囲内にあれば、前面（したがって、右頬側部位）ＳＱ３がブラッシングされていると判定される。

同様に、図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）は、下顎の歯列９８Ｌの「右奥歯」の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定するための区分を示している。本体１の縦軸（Ｙ軸）が水平な姿勢をとり、ユーザの顔に対してヘッド部４（＋Ｙ方向）が右向きＨＲに配された状態で、図１５（Ｄ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが４５°〜９０°の範囲内にあれば、後面（したがって、右舌側部位）ＳＱ１３がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１５（Ｅ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが０°〜４５°または３１５°〜３５９．９９°の範囲内にあれば、噛み合わせ面（したがって、右噛み合わせ面部位）ＳＱ１２がブラッシングされていると判定される。その状態で、図１５（Ｆ）に示すように、縦軸の周りの回転角φが２７０°〜３１５°の範囲内にあれば、前面（したがって、右頬側部位）ＳＱ１１がブラッシングされていると判定される。

まとめると、縦軸の周りの回転角φと前面、後面、噛み合わせ面との対応関係は、次の表２のようになる。ここで、表２の表体は、ヘッド部４（＋Ｙ方向）が左向きＨＬまたは右向きＨＲに配された場合における、縦軸の周りの回転角φを示している。表２の表側は、縦軸の周りの回転角φに対応した、上顎の歯列９８Ｕまたは下顎の歯列９８Ｌの「左奥歯」の前面、噛み合わせ面、後面、「前歯」の前面、後面、「右奥歯」の前面、噛み合わせ面、後面をそれぞれ示している。なお、表２の表体における符号「−」は、ブラッシングが起こり得ないことを示している。括弧（）内の回転角φは、ブラッシングが起こり得るが、既述のブラッシング手順から外れていることを示している。
（表２）縦軸の周りの回転角φと前面、後面、噛み合わせ面との対応関係

表２に示すように、ヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）を表す縦軸の周りの回転角φに応じて、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定することができる。

このように、制御部１１０は、加速度センサ１５の出力に基づいて本体１の縦軸（Ｙ軸）の周りでヘッド部４の毛２１０が向いている向き（＋Ｚ方向）を縦軸の周りの回転角φとして求め、その縦軸の周りの回転角φに応じて、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定することができる。

したがって、既述のように、制御部１１０は、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて求められたブラッシング部位ＢＰの並進位置と、歯列９８Ｕまたは９８Ｌの前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰを特定することができる。これにより、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰを精度良く特定することができる。

なお、左利きのユーザについては、上述のブラッシング手順全体の左右を入れ替えるのが望ましい。

（補正処理）
図６によって説明したブラッシング手順では、その図中に矢印ＨＣＧ１，ＨＣＧ２，ＨＣＧ３，ＨＣＧ４で示すように、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおいて部位ＳＱ２から部位ＳＱ３へ移動する際、部位ＳＱ６から部位ＳＱ７へ移動する際、部位ＳＱ１０から部位ＳＱ１１へ移動する際、部位ＳＱ１４から部位ＳＱ１５へ移動する際に、それぞれ、ヘッド部４の並進移動が殆ど止められた状態で、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きが左向きＨＬから右向きＨＲへ、またはその逆に右向きＨＲから左向きＨＬへ、大きく変更される。また、図１６に示すように、上記ブラッシング手順とは無関係に、歯磨き中のユーザが、ヘッド部４の並進移動を殆ど止めた状態で、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きを、例えば矢印ＭＶ１で示すようにＹ２からＹ３へ大きく変化させる場合がある。このように、ヘッド部４の並進移動が殆ど止められた状態で、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きが大きく変化される場合は、図４中に示されたステップＳ２の処理（ジャイロセンサ１６の出力に基づいてブラッシング部位の並進位置を求める処理）において、誤差を生じる。

また、上述のブラッシング手順から外れて、例えば図１７に示すように、歯磨き中のユーザが、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きを殆ど変化させることなく、例えば上顎の歯列９８Ｕにおいて矢印ＭＶ２で示すように左頬側部位ＳＱ１から右舌側部位ＳＱ５へ、部位を飛び越えて本体１を大きく並進移動させる場合がある。このように、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きを殆ど変化させることなく、部位を飛び越えて本体１が大きく並進移動される場合は、図４中に示されたステップＳ２の処理（ジャイロセンサ１６の出力に基づいてブラッシング部位の並進位置を求める処理）において、誤差を生じる。

そこで、この例では、制御部１１０は、図４におけるステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す間に、図１８のフローに示す補正処理を行う。

すなわち、制御部１１０は、図１８のステップＳ４１に示すように、処理単位期間としての０．１秒間毎に、加速度センサ１５が出力する本体１の加速度に基づいて二階積分を行って本体１の並進移動量を算出する。ここで、本体１の３軸方向の加速度をそれぞれＡｃｃ＿Ｘ，Ａｃｃ＿Ｙ，Ａｃｃ＿Ｚで表し、３軸方向の速度をそれぞれｖ＿Ｘ，ｖ＿Ｙ，ｖ＿Ｚで表し、３軸方向の本体１の並進移動量をそれぞれＤ＿Ｘ，Ｄ＿Ｙ，Ｄ＿Ｚで表すものとする。すると、処理単位期間毎の本体１の並進移動量Ｄｉ（ただし、ｉ＝１，２，３，…）は、次の式（Ｅｑ．７），（Ｅｑ．８），（Ｅｑ．９）により求められる。
ｖ＿Ｘ＝∫（Ａｃｃ＿Ｘ）ｄｔ
ｖ＿Ｙ＝∫（Ａｃｃ＿Ｙ）ｄｔ
ｖ＿Ｚ＝∫（Ａｃｃ＿Ｚ）ｄｔ
…（Ｅｑ．７）
Ｄ＿Ｘ＝∫（ｖ＿Ｘ）ｄｔ
Ｄ＿Ｙ＝∫（ｖ＿Ｙ）ｄｔ
Ｄ＿Ｚ＝∫（ｖ＿Ｚ）ｄｔ
…（Ｅｑ．８）
Ｄｉ＝（Ｄ＿Ｘ）＋（Ｄ＿Ｙ）＋（Ｄ＿Ｚ） …（Ｅｑ．９）

次に、制御部１１０は、ステップＳ４２に示すように、予め定められた集計単位期間としての０．５秒間毎に、本体１の並進移動量Ｄｉを集計する。ここで、処理単位期間毎の並進移動量Ｄｉを、それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５と表すものとすると、或る集計単位期間について、トータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、次の式（Ｅｑ．１０）により求められる。
Ｄ＿ｔｏｔａｌ＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５ …（Ｅｑ．１０）

次に、制御部１１０は、ステップＳ４３に示すように、或る集計単位期間について、トータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌが予め定められた第１閾値α１以下であるか否かを判断する。この例では、α１＝２０ｍｍに設定されている。ここで、Ｄ_ｔｏｔａｌ≦α１であるとき（ステップＳ４３でＹＥＳ）、ステップＳ４４に進んで、制御部１１０は、その集計単位期間では、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて求められたブラッシング部位ＢＰの並進位置を維持する（第１の補正処理）。

このようにした場合、例えば図１６に示したような、歯磨き中のユーザが、本体１（特に、ヘッド部４）の並進移動を殆ど止めた状態で、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きを大きく変化させたような場合に、その変化の前後で、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて求められたブラッシング部位ＢＰの並進位置が維持される。これにより、求められたブラッシング部位ＢＰの並進位置の精度を維持することができる。

なお、歯列の区分が表１のものよりも細かく区分された場合、例えば、歯列弓に沿って個々の歯毎に区分された場合、さらに個々の歯が左右半分ずつに区分された場合は、それに応じて、第１閾値α１の値を、例えば１０ｍｍ、５ｍｍというように、より小さく設定するのが望ましい。

一方、図１８のステップＳ４３で、トータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌが第１閾値α１を超えていれば（ステップＳ４３でＮＯ）、ステップＳ４５に進んで、制御部１１０は、その集計単位期間について、トータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌが予め定められた第２閾値α２以上であるか否かを判断する。この例では、α２はα１よりも大きく、α２＝３０ｍｍに設定されている。ここで、Ｄ_ｔｏｔａｌ≧α２であるとき（ステップＳ４５でＹＥＳ）、ステップＳ４６に進んで、制御部１１０は、データ空間ＤＳ内の近似曲線Ｅ１上における本体１の並進移動先に相当する部分へシフトして、ジャイロセンサ１６の出力に基づいて対応点Ｐを求め直す（第２の補正処理）。

例えば図１７に示したような、本体１の縦軸（Ｙ軸）の向きを殆ど変化させることなく、例えば上顎の歯列９８Ｕにおいて左頬側部位ＳＱ１から右舌側部位ＳＱ５へ、部位を飛び越えて本体１が大きく並進移動されたような場合に、制御部１１０は、図９に示したデータ空間ＤＳ内の近似曲線Ｅ１上における、ｘ座標が−ａ近傍の点から＋ａ近傍の点へシフトして、ジャイロセンサ１６の出力（差分角度θ）に基づいて対応点Ｐを求め直す。

このようにした場合、歯列９８Ｕまたは９８Ｌにおけるブラッシング部位ＢＰの並進位置を精度良く求めることができる。

この例では、加速度センサ１５の出力に基づいて二階積分を行って処理単位期間毎の本体１の並進移動量Ｄｉを算出している。このため、算出された本体１のトータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、ノイズの影響を受けて、精度が良くないと言える。しかし、算出された本体１のトータルの並進移動量Ｄ＿ｔｏｔａｌを、本体１（特に、ヘッド部４）の並進移動量が殆ど無いか（図１８のステップＳ４３）、極端に大きいか（図１８のステップＳ４５）の判定に用いることには、支障がない。

なお、α１＜Ｄ＿ｔｏｔａｌ＜α２であれば（図１８のステップＳ４３でＮＯ、かつ、図１８のステップＳ４５でＮＯ）、制御部１１０は、補正の必要が無いと判断して、図４のフロー（ステップＳ２〜Ｓ５）にリターンする。

上の例では、ブラッシング部位ＢＰの並進位置を求めるために、図７（Ａ）に示した楕円Ｅの一部である「標準」的な近似曲線Ｅ１を用いた。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、「標準」的な歯列に比して奥行きが長く且つ幅が狭い「縦長」の歯列を有するユーザについては、図７（Ｂ）に示すように、短径２ａ′＝６０．４３ｍｍ、長径２ｂ′＝１３６．２ｍｍを有する楕円Ｅ′のうち、奥行きＤ２≒６０ｍｍ、幅Ｗ２≒６０ｍｍの部分を、近似曲線Ｅ２として用いてもよい。また、「標準」的な歯列に比して「小型」の歯列を有するユーザについては、図７（Ｃ）に示すように、短径２ａ″＝６２．２１ｍｍ、長径２ｂ″＝１３５．９ｍｍを有する楕円Ｅ″のうち、奥行きＤ３≒５０ｍｍ、幅Ｗ３≒６０ｍｍの部分を、近似曲線Ｅ３として用いてもよい。これらの「標準」的な近似曲線Ｅ１、「縦長」の近似曲線Ｅ２、または、「小型」の近似曲線Ｅ３の選択（短径、長径の設定を含む。）は、この例では、本体１の外部から受信部としての通信部１８０を通して、設定パラメータを受信することによって実行される。そのようにした場合、様々なユーザの歯列弓のサイズと形状に応じて、近似曲線を適切に設定することができる。これにより、歯列におけるブラッシング部位ＢＰの並進位置をさらに精度良く求めることができる。

また、制御部１１０が取得した部位毎の実ブラッシング時間データ、その他ブラッシングに関するデータを、送信部としての通信部１８０を通して、本体１の外部へ送信してもよい。この場合、例えば、そのデータを本体１の外部に設けられたコンピュータ装置によって受信して、様々な処理、用途に用いることができる。

（別の近似曲線）
上述の実施形態では、実空間ＲＳにおける被験者の歯列弓を、データ空間ＤＳにおける楕円Ｅの一部に相当する曲線（近似曲線Ｅ１，Ｅ２またはＥ３）によって近似したが、これに限られるものではない。

図１９に示すように、実空間ＲＳにおける被験者の歯列弓を、データ空間ＤＳにおける放物線Ｕによって近似してもよい。便宜上、その放物線Ｕは、原点Ｏ（０，０）でｘ軸に対して上に凸の態様で接するものとする。

原点Ｏ（０，０）でｘ軸に対して上に凸の態様で接する放物線Ｕは、ｐを負の係数（つまり、ｐ＜０）として、
４ｐｙ＝ｘ^２ …（Ｅｑ．１１）
と表される。

或る可動接線Ｑがその放物線Ｕに点Ｐ（ｘ_１，ｙ_１）で接するものとする。その可動接線Ｑの方程式は、数学公式により、
２ｐ（ｙ＋ｙ_１）＝ｘｘ_１ …（Ｅｑ．１２）
と表される。

また、点Ｐ（ｘ_１，ｙ_１）は放物線Ｕ上の点であるから、次式が成り立つ。
４ｐｙ_１＝ｘ_１ ^２ …（Ｅｑ．１３）

ここで、可動接線Ｑの傾きをｍとすると、式（Ｅｑ．１２）に基づいて、
ｍ＝ｘ_１／２ｐ …（Ｅｑ．１４）
と表される。

式（Ｅｑ．１３）と式（Ｅｑ．１４）とを用いて、放物線Ｕに対する接点Ｐの座標ｘ_１，ｙ_１をそれぞれ傾きｍで表すと、次のように表される。
ｘ_１＝２ｐｍ
ｙ_１＝ｐｍ^２
…（Ｅｑ．１５）

さらに、可動接線Ｑがｘ軸に対してなす角度をθ（反時計回りの向きを正とし、−π／２≦θ≦π／２とする。）とし、傾きｍ＝ｔａｎθと表すものとする。すると、式（Ｅｑ．１５）は次のように表される。
ｘ_１＝２ｐ（ｔａｎθ）
ｙ_１＝ｐ（ｔａｎθ）^２
…（Ｅｑ．１６）

この式（Ｅｑ．１６）に従って、実空間ＲＳ内での差分角度θに基づいて、データ空間ＤＳ内で放物線Ｕ上においてブラッシング部位ＢＰに対応する対応点Ｐの座標（ｘ_１，ｙ_１）が求まる。

このようにした場合、係数ｐを定めることによって近似曲線を設定できる。したがって、対応点Ｐを求める処理を簡単に行うことができる。

（システム）
図２０は、上述の電動歯ブラシ９０とスマートフォン６００とを含むシステム（全体を符号７００で示す。）の構成を例示している。このシステム７００は、電動歯ブラシ９０と、コンピュータ装置としてのスマートフォン６００とを、ネットワーク９００を介して互いに無線通信可能に備えている。

スマートフォン６００は、本体６００Ｍと、この本体６００Ｍに搭載された、制御部６１０と、記憶部６２０と、操作部６３０と、表示器６４０と、通信部６８０と、電源部６９０とを含んでいる。このスマートフォン６００は、市販のスマートフォンに、後述のアプリケーションソフトウェアをインストールしたものである。

制御部６１０は、ＣＰＵおよびその補助回路を含み、スマートフォン６００の各部を制御し、記憶部６２０に記憶されたプログラムおよびデータに従って処理を実行する。例えば、操作部６３０を介して入力された指示に基づいて、通信部６８０から入力されたデータを処理し、処理したデータを、記憶部６２０に記憶させたり、表示器６４０で表示させたり、通信部６８０を介して出力させたりする。

記憶部６２０は、制御部６１０でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御部６１０で実行するための基本的なプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）とを含む。また、記憶部６２０の記憶領域を補助するための補助記憶装置の記憶媒体として、半導体メモリ（メモリカード、ＳＳＤ（Solid State Drive））などが用いられてもよい。

操作部６３０は、この例では、表示器６４０上に設けられたタッチパネルからなっている。なお、キーボードその他のハードウェア操作デバイスを含んでいても良い。

表示器６４０は、この例ではＬＣＤ（液晶表示素子）または有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイからなる表示画面を含む。表示器６４０は、制御部６１０による制御に従って、様々な画像を表示画面に表示させる。

通信部６８０は、制御部６１０による制御に従って、ネットワーク９００を介して、電動歯ブラシ９０との間で無線通信（例えば、ＢＴ通信、ＢＬＥ通信など）可能に構成されている。

電源部６９０は、この例では充電池を含み、このスマートフォン６００の各部へ電力を供給する。

ユーザは、スマートフォン６００に予め、アプリケーションソフトウェア（これを「電動歯ブラシプログラム」と呼ぶ。）をインストールしておくものとする。この電動歯ブラシプログラムは、電動歯ブラシ９０との間で無線通信を行って、電動歯ブラシ９０にブラッシング手順等に関する各種設定を行ったり、電動歯ブラシ９０からブラッシング部位ＢＰを特定するデータや、ブラッシング部位の並進位置（座標値）、ヘッド部４の毛２１０が向いている向き、ジャイロセンサや加速度センサの出力値等を受信して様々な処理に用いたりするプログラムである。

（近似曲線の設定）
例えば、ユーザがこの電動歯ブラシプログラムを起動させ、操作部６３０を介して「電動歯ブラシ設定」モードを選択するものとする。すると、表示器６４０に「近似曲線設定」画面が表示され、「標準」的な近似曲線Ｅ１（短径２ａ＝７１．７６ｍｍ、長径２ｂ＝１２８．２ｍｍを有する楕円Ｅのうち、奥行きＤ１≒５０ｍｍ、幅Ｗ１≒７０ｍｍの部分）と、「縦長」の近似曲線Ｅ２（短径２ａ′＝６０．４３ｍｍ、長径２ｂ′＝１３６．２ｍｍを有する楕円Ｅ′のうち、奥行きＤ２≒６０ｍｍ、幅Ｗ２≒６０ｍｍの部分）と、「小型」の近似曲線Ｅ３（短径２ａ″＝６２．２１ｍｍ、長径２ｂ″＝１３５．９ｍｍを有する楕円Ｅ″のうち、奥行きＤ３≒５０ｍｍ、幅Ｗ３≒６０ｍｍの部分）とが、選択候補として表示される。ユーザが操作部６３０を介してそれらの選択候補のうちのいずれかを選択すると、電動歯ブラシ９０に、その選択された近似曲線が設定される。

なお、選択される楕円の短径、長径、および、選択される楕円のうち近似曲線として用いられる部分の寸法（奥行き、幅）は、表示器６４０の画面上で、連続値で可変して設定可能になっていてもよい。

また、近似曲線として放物線Ｕを用いる場合は、その係数ｐを可変して設定するのが望ましい。

（ブラッシングの評価）
図６によって説明したブラッシング手順では、上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１からＳＱ８まで、続いて、下顎の歯列９８Ｌにおいて部位ＳＱ９からＳＱ１６まで、数字が次第に大きくなる順序でブラッシングしてゆくものとした。さらに、そのブラッシング手順では、次の表３に例示するように、各部位ＳＱ１〜ＳＱ１６のブラッシング時に、それぞれ各部位ＳＱ１〜ＳＱ１６毎に予め定められたブラッシング設定期間だけブラッシングしてゆくことが設定されているものとする。例えば、ブラッシング設定期間は、上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１については８秒間、部位ＳＱ２については４秒間、部位ＳＱ３については９秒間、…というように設定されている。また、下顎の歯列９８Ｌにおいて部位ＳＱ９については５秒間、部位ＳＱ１０については５秒間、部位ＳＱ１１については７秒間、…というように設定されている。
（表３）

図４のステップＳ８に関して述べたように、特定されたブラッシング部位ＢＰとその部位ＢＰについての実際のブラッシング時間とが対応付けられて、記憶部１１５に用意されたテーブルに部位毎の実ブラッシング時間データとして記録されている。この例では、表３中に示すように、実際のブラッシング時間は、上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１については７．２秒間、部位ＳＱ２については３．７秒間、部位ＳＱ３については６．９秒間、…という値であった。また、下顎の歯列９８Ｌおいて部位ＳＱ９については５秒間、部位ＳＱ１０については４．６秒間、部位ＳＱ１１については６．６秒間、…という値であった。

この例では、スマートフォン６００の制御部６１０が、通信部６８０を介して電動歯ブラシ９０から記憶部１１５のテーブルに記録されたデータ（部位毎の実ブラッシング時間データを含む。）を受信する。制御部６１０は、ブラッシング評価部として働いて、上記部位毎の実ブラッシング時間データに基づいて、上記ブラッシング手順に対する一致の程度を表す評価値（ブラッシング評価値）を算出する。

具体的には、各部位ＳＱ１〜ＳＱ１６毎に、ブラッシング評価値（単位％）を次式により算出する。
（ブラッシング評価値）＝１００×（実際のブラッシング時間（ｓｅｃ））／（ブラッシング設定期間（ｓｅｃ））

表３のデータの例では、ブラッシング評価値は、上顎の歯列９８Ｕにおいて部位ＳＱ１については９０％、部位ＳＱ２については９３％、部位ＳＱ３については７７％、…という値になる。また、下顎の歯列９８Ｌおいて部位ＳＱ９については１００％、部位ＳＱ１０については９２％、部位ＳＱ１１については９４％、…という値になる。

この例では、スマートフォン６００の制御部６１０は、表示器６４０の表示画面に、これらのブラッシング評価値を表示させる。それにより、ユーザは表示器６４０の表示画面を見て、上記ブラッシング手順に対する自身のブラッシングの仕方の一致または不一致の程度を知ることができる。特に、上記ブラッシング手順に対する自身のブラッシングの不一致の傾向、例えば、上顎の歯列９８Ｕにおいて左奥歯の後面（部位ＳＱ７）と右奥歯の後面（部位ＳＱ５）が特にブラッシング不足となる傾向など、を知ることができる。したがって、ユーザは自身のブラッシングの仕方を改善できる。

上述の実施形態では、電動歯ブラシ９０の制御部１１０がブラッシング部位検出部の機能を実行したが、これに限られるものではない。歯磨き中に電動歯ブラシ９０とスマートフォン６００との間で通信を行いながら、スマートフォン６００の制御部６１０がブラッシング部位検出部の機能の一部または全部を実行してもよい。そのようにした場合、電動歯ブラシ９０の制御部１１０の構成を簡素化できる。これにより、制御部１１０を、ＣＰＵに代えて、例えばロジックＩＣ（集積回路）によって構成することが可能になる。

例えば、電動歯ブラシ９０の制御部１１０がブラッシング部位検出部の機能のうちブラッシング部位ＢＰの基本的な特定（図４のフロー、特にステップＳ２，Ｓ３）を行う一方、スマートフォン６００の制御部６１０が補正処理（図１８のフロー）を行ってもよい。これにより、電動歯ブラシ９０とスマートフォン６００との間で処理負荷を分散できる。

電動歯ブラシ９０と組み合わされたシステムを構成するために、スマートフォン６００に代えて、タブレット端末、パーソナルコンピュータなど、実質的にコンピュータ装置として機能する装置を用いてもよい。

また、上述の電動歯ブラシ９０の制御部１１０またはスマートフォン６００の制御部６１０が実行する処理の方法は、アプリケーションソフトウェア（コンピュータプログラム）として、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル万能ディスク）、フラッシュメモリなどの非一時的（non-transitory）にデータを記憶可能な記録媒体に記録され得る。このような記録媒体に記録されたアプリケーションソフトウェアを、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、スマートフォンなどの実質的なコンピュータ装置にインストールすることによって、それらのコンピュータ装置に、上述の方法を実行させることができる。

なお、ユーザの歯列弓が水平面に対して傾斜している場合は、データ空間にｘｙｚ直交座標系を設定し、水平なｘｙ平面に対して傾斜した近似曲線を設定してもよい。これにより、そのようなユーザの歯列弓を近似曲線で精度良く近似できる。したがって、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を精度良く求めることができる。

以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

１，６００Ｍ 本体
３ ネック部
４ ヘッド部
５ グリップ部
１５ 加速度センサ
１６ ジャイロセンサ
９０ 電動歯ブラシ
１１０，６１０ 制御部
２１０ 毛
６００ スマートフォン
６４０ 表示器
７００ システム

Claims (13)

1. 毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
   上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサと、
   上記ジャイロセンサの出力に基づいて、歯列におけるブラッシング部位の並進位置を求めるブラッシング部位検出部と、
   上記本体の外部から設定パラメータを受信可能な受信部とを備え、
   上記ブラッシング部位検出部は、
   ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定するとともに、
   上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定し、
   上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
   上記角度に基づいて、上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とすることを特徴とする電動歯ブラシ。
2. 請求項１に記載の電動歯ブラシにおいて、
   上記ブラッシング部位検出部は、上記近似曲線に対して上記基準位置に対応した基準点で接する基準接線を設定するとともに、上記基準接線に対して上記角度をなし、かつ上記近似曲線に接する可動接線を設定し、上記近似曲線に上記可動接線が接する点を上記対応点として求めることを特徴とする電動歯ブラシ。
3. 請求項１または２に記載の電動歯ブラシにおいて、
   上記歯列の基準位置は、上記歯列の前面の中央であることを特徴とする電動歯ブラシ。
4. 毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
   上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサ、および、加速度センサと、
   上記ジャイロセンサおよび上記加速度センサの出力に基づいて、歯列におけるブラッシング部位を特定するブラッシング部位検出部とを備え、
   上記ブラッシング部位検出部は、
   上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
   上記角度に基づいて、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とするとともに、
   上記加速度センサが出力する重力加速度の向きに基づいて上記本体の縦軸の周りで上記ヘッド部の毛が向いている向きを求め、上記ヘッド部の毛が向いている向きに応じて上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定し、
   上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置と、上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、上記歯列におけるブラッシング部位を特定することを特徴とする電動歯ブラシ。
5. 請求項４に記載の電動歯ブラシにおいて、
   上記ブラッシング部位検出部は、
   予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出し、
   或る集計単位期間について、上記本体の並進移動量が予め定められた第１閾値以下であるとき、その集計単位期間では、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置を維持する第１の補正処理を行うことを特徴とする電動歯ブラシ。
6. 請求項４に記載の電動歯ブラシにおいて、
   上記ブラッシング部位検出部は、
   予め定められた集計単位期間毎に、上記加速度センサが出力する上記本体の加速度に基づいて上記本体の並進移動量を算出し、
   上記本体の並進移動量が予め定められた第２閾値以上であるとき、上記近似曲線上における上記本体の並進移動先に相当する部分へシフトして、上記ジャイロセンサの出力に基づいて上記対応点を求め直す第２の補正処理を行うことを特徴とする電動歯ブラシ。
7. 請求項１から６までのいずれか一つに記載の電動歯ブラシにおいて、
   ブラッシングに関するデータを、上記本体の外部へ送信可能な送信部を備えたことを特徴とする電動歯ブラシ。
8. 請求項７に記載の電動歯ブラシと、この電動歯ブラシの本体の外部に設けられたコンピュータ装置とを、互いに通信可能に含むシステム。
9. 請求項８に記載のシステムにおいて、
   上記歯列における複数の部位を予め定められた順序で、かつ、それぞれ予め定められたブラッシング設定期間だけブラッシングしてゆくブラッシング手順が定められており、
   上記ブラッシング部位検出部によって特定されたブラッシング部位に基づいて、上記ブラッシング手順に対する一致の程度を表す評価値を算出するブラッシング評価部を備えたことを特徴とするシステム。
10. 歯列において電動歯ブラシによってブラッシングされるブラッシング部位を検出するブラッシング部位検出方法であって、
    上記電動歯ブラシは、
    毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
    上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサと、
    上記本体の外部から設定パラメータを受信可能な受信部とを備え、
    上記ブラッシング部位検出方法は、
    ｘｙ直交座標系が定められたデータ空間内に、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線を、正の係数ａおよびｂを用いて、関数ｙ＝ｂ［｛１−（ｘ／ａ） ^２ ｝ ^１／２ −１］で表される楕円の一部に相当する曲線として、または、負の係数ｐを用いて、関数４ｐｙ＝ｘ ^２ で表される放物線として設定するとともに、
    上記受信部を通して受信した設定パラメータに応じて、上記係数ａおよびｂまたは上記係数ｐを可変して設定し、
    上記歯列が存在する実空間内で、上記歯列の基準位置に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に対して上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす差分角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
    上記実空間内での上記差分角度に基づいて、データ空間内に設定された上記近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置を表すデータとすることを特徴とするブラッシング部位検出方法。
11. 請求項１０に記載のブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
12. 歯列において電動歯ブラシによってブラッシングされるブラッシング部位を検出するブラッシング部位検出方法であって、
    上記電動歯ブラシは、
    毛が立設された起毛面を有するヘッド部、手で握られるべきグリップ部、および、上記ヘッド部と上記グリップ部とを連結するネック部を、縦軸方向に沿って有する本体と、
    上記本体の内部に搭載され、上記本体の角速度を検知するジャイロセンサ、および、加速度センサとを備え、
    上記ブラッシング部位検出方法は、
    上記歯列の基準位置に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸に対して、上記歯列のブラッシング部位に上記ヘッド部の毛が接するときの上記本体の縦軸がなす角度を、上記ジャイロセンサの出力に基づいて求め、
    上記角度に基づいて、上記歯列に対応して湾曲した近似曲線上において上記ブラッシング部位に対応する対応点を求めて、その対応点の座標を上記ブラッシング部位の並進位置とするとともに、
    上記加速度センサが出力する重力加速度の向きに基づいて上記本体の縦軸の周りで上記ヘッド部の毛が向いている向きを求め、上記ヘッド部の毛が向いている向きに応じて上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかを判定し、
    上記ジャイロセンサの出力に基づいて求められた上記ブラッシング部位の並進位置と、上記歯列の前面、後面、噛み合わせ面のうちいずれがブラッシングされているかの判定結果との組合せによって、上記歯列におけるブラッシング部位を特定することを特徴とするブラッシング部位検出方法。
13. 請求項１２に記載のブラッシング部位検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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