JP2018523548A - 歯ブラシの向き判定システム - Google Patents

Abstract

歯ブラシ（４）の向きを判定するシステムを提供する。このシステムは、歯ブラシ（４）に取り付けるように構成した向きセンサー（２７）と、向きセンサー（２７）から向き情報を受信するように構成した１つまたは２つ以上のプロセッサー（２９）とを備える。１つまたは２つ以上のプロセッサー（２９）はさらに、向きセンサー（２７）が第１の向き（４１）または第２の向き（３３）にあるかどうかを判定するように構成される。第１の向き（４１）は、歯ブラシ（４）がユーザの口腔の左側にある歯（４２）の表面で使用されている場合に対応する。第２の向き（３３）は、歯ブラシ（４）がユーザの口腔の右側にある歯（４０）の表面で使用されている場合に対応する。

Description

本発明は一般に、歯ブラシの向きを判定するシステムに関する。本発明はさらに、歯ブラシを受け容れるためのスリーブの構造に関する。

口腔の衛生は全般的に見て重要であり、多様な口腔の病気を防止するのに役立つ。従って、口腔のすべての領域に対して、均等にかつ妥当な長さの時間でブラシをかけることは重要である。個人にとって、歯をどのように、かつどの部位にブラシをかけているかを確かめることは困難である以上、個人が口腔のいくつかの領域に対して、ブラシをかけ損なうことはありがちなことである。この問題と取り組むために、ブラッシング技術を監視し、ユーザに対してブラッシングに関するフィードバックを提供するシステムを利用することができる。

ブラッシング技術を監視する以前の試みは、歯ブラシに動作センサーを取り付け、ユーザに対して、口腔内のどこにブラシをかけているかに関するフィードバックを提供することを含んでいる。頻繁にあることだが、上記動作センサーが歯ブラシに恒久的に取り付けられ、動作センサーと歯ブラシが１つの完成ユニットを構成する。当該歯ブラシか動作センサーかどちらかが機能停止になれば、その全ユニットを取り換えなければならず、高価になり得る。動作センサーを歯ブラシとは別個に設けた場合には、組立と分解が容易にできる技術を提供する必要がある。

現行の動作センサーは、空間における歯ブラシの位置の変化を判定することができる。しかし、これらのセンサーからのフィードバックが意味し得ることは、口腔の特定の領域を正確に識別できない、もしくは、その領域と他の領域との区別ができない場合に、当該領域を常に検知し損ねてしまうということが判明している。

その結果、動作センサーからフィードバックを提供する迅速かつ信頼性の高い方法が必要になる。それにより、口腔内の異なる領域に対してブラシを均等にかけることが確実になり、ブラッシングの効果を向上させることができる。

本発明の一態様によれば、歯ブラシの向きを判定するシステムであって、歯ブラシに取り付けるように構成した向きセンサーと、前記向きセンサーから向き情報を受信し、該向きセンサーが第１の向きまたは第２の向きにあるかどうかを判定するように構成した１つまたは２つ以上のプロセッサーとを備え、前記第１の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の左側にある歯の表面で使用されている場合に対応し、前記第２の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の右側にある歯の表面で使用されている場合に対応する、歯ブラシの向きを判定するシステムを提供する。

このように、前記向きセンサーからのデータを用いて、歯ブラシがユーザの口腔の左側または右側で使用されているかどうかを判定することができる。口腔のすべての領域に対して均等なブラッシングを確実に行うことは、全般的に見た口腔の衛生にとって重要である。上記データを用いることにより、口腔の左側と右側の部位間の明確な区別が可能になり、ブラッシングに関するフィードバックをユーザに提供できる。特定の実施の形態では、ユーザが上記フィードバックを用いることにより、口腔の両側に対して均等なブラッシングを確実に行うことできる。

ユーザの口腔に対して画定された対称面を設けてもよい。前記第１の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記対称面の左側で角度の範囲を定める長手軸を有し、前記第２の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記対称面の右側で角度の範囲を定める長手軸を有する。前記対称面の左側と右側は、該ユーザの口腔の左側と右側に対応する。

上記角度を用いることにより、広範囲にわたる多様なブラッシング様式に対して、ユーザの口腔の左側と右側のブラッシングを正確に区別できることが判明している。口腔の左側のブラッシングでは、右利きのユーザは、ブラシの先端が左側の歯の前面上に配置されるように、右手の向きを定める傾向がある。口腔の右側のブラッシングでは、当該ユーザは、右手を１８０°近くの角度に亘って回転させることにより、ブラシの頭部の向きをひっくり返す傾向がある。この動作によって、上記向きセンサーは、ユーザの口腔に対する垂直軸を通過するように回転することになる。

前記第１の向きに対応して前記対称面の左側で範囲を定められた前記角度は、前記第２の向きに対応して前記対称面の右側で範囲を定められた前記角度から、略１８０°の角度で離れてもよい。

左側の前歯と右側の前歯は、対称面の反対側にある。ユーザが口腔の左側の歯にブラシをかけるとき、典型的には、歯ブラシの先端を上記対称面の左側に配置し、歯ブラシを略水平位置に保持する。ユーザが口腔の右側の歯にブラシをかけるとき、典型的には、歯ブラシの先端を上記対称面の右側に配置し、歯ブラシを略水平位置に保持する。従って、前記第１の向きと前記第２の向きとの間の角度の差は、約１８０°になる。

前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記向きセンサーが第３の向きまたは第４の向きにあるかどうかを判定するように構成されてもよく、前記第３の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の下側にある歯の上面で使用されている場合に対応し、前記第４の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の上側にある歯の下面で使用されている場合に対応する。前記歯ブラシは、前記歯ブラシの長手軸を中心にして略１８０°の回転によって、前記第３の向きから前記第４の向きに移動されてもよい。

ユーザは、口腔の下側にある歯の上面にブラシをかけるために、歯ブラシを略水平向きに保持しながら、歯ブラシの毛部が下方に向くように手の向きを定める傾向がある。ユーザは、口腔の上側にある歯の下面にブラシをかけるために、歯ブラシを略水平向きに保持しながら、歯ブラシの毛部が上方に向くように手の向きを定める傾向がある。上側と下側にある歯のブラッシングを切り替える際には、ユーザは、手を１８０°近くの角度に亘って回転させることにより、歯ブラシの向きを回転させる傾向がある。この動作によって、上記向きセンサーは、歯ブラシの長手軸を中心にして回転することになる。

前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記向きセンサーが第５の向きまたは第６の向きにあるかどうかを判定するように構成されてもよく、前記第５の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の上側にある歯の内面で使用されている場合に対応し、前記第６の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の下側にある歯の内面で使用されている場合に対応する。

前記ユーザの口腔に対して、水平面が画定されてもよい。ユーザの口腔の上側と下側にそれぞれ対応して、前記第５の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記水平面の上側で第１の角度の範囲を定める長手軸を有し、前記第６の向きでは、取り付けられた歯ブラシが該水平面の下側で第２の角度の範囲を定める長手軸を有する。

上記角度により、広範囲にわたる多様なブラッシング様式に対して、ユーザの口腔の上側と下側の歯の内側のブラッシングを正確に区別することが可能になる。口腔の上側の奥歯のブラッシングでは、ユーザは、ブラシの先端が口腔の上部にある状態で、ブラシの毛部が上側の歯の内面上に配置されるように、手の向きを定める傾向がある。口腔の下側の奥歯のブラッシングでは、ユーザは、ブラシの先端が口腔の下部にある状態で、ブラシの毛部が下側の歯の内面上に配置されるように、手の向きを定める傾向がある。上側と下側にある歯の内面のブラッシングを切り替える際には、ユーザは、手を回転させることにより、歯ブラシの向きをひっくり返す傾向がある。この動作によって、上記向きセンサーは、ユーザの口腔に対して画定される水平軸を通過するように回転することになる。

前記向きセンサーは、加速度計を備えてもよい。前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記加速度計から受信する情報を利用して指向性引力（指向性を有する引力）を判定するように構成されてもよい。これを利用すれば、前記プロセッサーが、取りつけられた歯ブラシの空間における向きを判定することができる。

重力の方向を初期化の値として用いることにより、空間における前記歯ブラシの向きを判定してもよい。これにより、ユーザが歯にブラシをかけ始める前に、歯ブラシを空間における特定の向きに配置する必要がなくなる。ユーザが歯ブラシを開始の向きから第１の向きに移動させたとき、指向性引力の変化を判定できる。前記プロセッサーがその後、この重力の方向の変化に基づく歯ブラシの第１の向き、および歯ブラシの最初の向きを判定できるようにしてもよい。

前記向きセンサーは、前記歯ブラシに取り外し可能に結合されてもよい。このようにすれば、同じ向きセンサーを多様な歯ブラシに使用できる。いくつかの実施の形態では、前記向きセンサーを収納し、この向きセンサーを歯ブラシに取り外し可能に結合させるための収納ユニットを設けてもよい。

前記向きセンサーは、前記歯ブラシに対する特有の構成で該歯ブラシに結合されてもよい。このようにすれば、前記向きセンサーに対する歯ブラシの向きが既知である場合に、前記１つまたは２つ以上のプロセッサーが、取りつけられた歯ブラシの向きを判定できるようになる。いくつかの実施の形態では、前記向きセンサーを収納するための収納ユニットを設け、この収納ユニット上に当該収納ユニットの前面を指し示すためのマークを付けてもよい。ユーザはその後、前記向きセンサーを歯ブラシに結合させるとき、上記収納ユニット上の当該マークを歯ブラシの前面に合わせる必要がある。いくつかの実施の形態では、上記収納ユニット上のマークと歯ブラシの毛部は、それらを結合させるときに同じ方向に面していなければならない。

前記１つまたは２つ以上のプロセッサーによる前記第１の向きと前記第２の向きの判定が、電子コンピュータ計算装置におけるゲームを制御するための入力として用いられてもよい。

歯ブラシが特定の向きに配置しているという判定をゲーム用入力として用いて、歯ブラシの向きの映像表示を提供することができる。いくつかの実施の形態では、上記映像表示を用いて、ブラッシングに関するリアルタイムのフィードバックを提供できる。ユーザは、そのフィードバックを用いることにより、口腔の第１と第２の部位に対して均等にブラシをかけることができる。いくつかの実施の形態では、上記ゲーム制御入力の範囲を広げて、第３、第４、第５および第６の向きのいくつか、またはそれらのすべてを含めることができる。いくつかの実施の形態では、向き情報を分析して、口腔の異なる領域に対して均等にブラシがかけられた場合に、当該ゲームがユーザに報酬を付与するようにしてもよい。いくつかの実施の形態では、ユーザが手本にできるように、歯ブラシの向きを表示してもよい。

前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記歯ブラシの前記第１の向きと前記第２の向きのそれぞれに対する特有の最大および最小閾値を判定するように構成されてもよい。上記閾値は、特定のユーザにとって特有であるかもしれない。異なるユーザがブラシをまったく同じように移動させることはない以上、歯ブラシを第１の向きから第２の向きに移動させる第１のユーザは、歯ブラシを第１の向きから第２の向きに移動させる第２のユーザに対して、異なる動作を用いるかもしれない。上記歯ブラシシステムは、異なるユーザに対する最大および最小限度を判定して、第１と第２のユーザの動作を区別することできる。

前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、特定のユーザと結び付けられた最大および最小閾値を格納し、後で呼び出すように構成されてもよい。このようにすれば、特定のユーザの特有の様式に応じて、上記ゲームを改作して、映像の効果を調整することができる。

本発明の一態様によれば、歯ブラシの向きを判定する方法であって、歯ブラシに向きセンサーを取り付け、１つまたは２つ以上のプロセッサーを構成することにより、前記向きセンサーから向き情報を受信し、該向きセンサーが第１の向きまたは第２の向きにあるかどうかを判定することを含み、前記第１の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の左側にある歯の表面で使用されている場合に対応し、前記第２の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の右側にある歯の表面で使用されている場合に対応する、歯ブラシの向きを判定する方法を提供する。

本発明のさらなる一態様によれば、歯ブラシ保持器であって、相対的に幅狭の上端部と相対的に幅広の下端部を有する歯ブラシを収納し、前記上端部と前記下端部の間に外方にフレアをつけた形状を有するスリーブと、前記スリーブを垂直の向きに支持するための基部とを備え、前記スリーブの下端部は、離間した弾性内壁と外壁を具備し、前記弾性内壁が前記外壁に向けて撓むようになっている、歯ブラシ保持器を提供する。

上記弾性内壁を上記外壁から離間させることにより、当該２つの構成要素間に空隙が形成される。この空隙が上記可撓性スリーブの一部を取り囲むことにより、上記スリーブの厚みのある端部で可撓性が大きくなる。当該端部は、このような構成がなければ、大きな剛性を有することになる。これにより、ユーザは、歯ブラシを上記歯ブラシ保持器に容易に挿入および取り外しができると共に、上記歯ブラシ保持器の基部が幅広になり、上記歯ブラシ保持器と取り付けられた歯ブラシを垂直の向きに効果的に支持できることになる。

上記内壁と外壁が、１つの連続した構造物の一部を構成してもよい。いくつかの実施の形態では、上記内壁は、首状部を取り囲む外壁構造物の連続部分であり、上記内壁を取り囲む上記外壁は、第２の構造物の一部である。

前記歯ブラシ保持器はさらに、基部と流体密閉型内部筺体を備えてもよい。前記流体密閉型内部筺体は、向きセンサーを収納するために用いられる。前記流体密閉型内部筺体は、前記スリーブの一端と前記基部の間に設置される。

この構成によれば、確実に、上記歯ブラシ保持器の重量をその一端に集中させることができる。その重量は、上記歯ブラシ保持器の底端部に集中される。水による損壊に対して保護する必要がある構成部品を収納するために、上記内部筺体を用いてもよい。多様な電子構成部品を収納するために、上記内部筺体を用いることができる。いくつかの実施の形態では、上記内部筺体が充電ポートを収納してもよい。

前記流体密閉型内部筺体には、少なくとも１つのＬＥＤ光源が収納されてもよい。前記ＬＥＤ光源は、ユーザからの入力に応答して第１の状態から第２の状態に移行するように構成される。このようにすれば、光源を用いて、上記歯ブラシの向き判定システムの状況をユーザに指し示すことができる。上記ＬＥＤ光源は、カラー光でも白色光でもよい。あらかじめ設定された光効果を利用して、上記歯ブラシのシステムの状況を指し示してもよい。それらの光効果は、限定されることはないが、律動、明滅、閃光、減退光、または、いずれかの効果の組合せを含むことができる。上記内部筺体の一部は、光が透過できる材料から形成されてもよい。上記歯ブラシ保持器の一部は、光が透過できる材料から形成されてもよい。

前記歯ブラシ保持器の前記基部は、前記スリーブの長手軸に略垂直であってもよい。

上記可撓性スリーブ内に歯ブラシを挿入したとき、その歯ブラシの長手軸は、上記可撓性スリーブの長手軸に平行になる。従って、上記歯ブラシ保持器の基部は、当該歯ブラシと可撓性スリーブの長手軸に垂直になる。すなわち、上記歯ブラシ保持器は、歯ブラシが使用されていないとき、その歯ブラシ用の保持器として利用できる。

本発明の実施の形態をここでは、添付図面を参照して例としてのみ説明する。
歯ブラシ保持器とそれに設置された歯ブラシの正面図である。 他の実施の形態による歯ブラシ保持器の正面図である。 歯ブラシを収納するための歯ブラシ保持器の横断面図である。 他の実施の形態による歯ブラシ保持器の横断面図である。 歯ブラシの第１の向きの概略図である。 歯ブラシの第２の向きの概略図である。 歯ブラシの第３の向きの概略図である。 歯ブラシの第４の向きの概略図である。 歯ブラシの第５の向きの概略図である。 歯ブラシの第６の向きの概略図である。 歯ブラシの向きの較正手順を示すフローチャートである。 移動式デバイスの概略図である。 向き情報の映像表示用のソフトウェア・ルーチンを示すフローチャートである。 向き情報の映像表示用のソフトウェア・ルーチンを示すフローチャート（図８ａの続き）である。 歯ブラシの状況を指し示すためのＬＥＤ光源システムの指令を示す表である。

図１は、歯ブラシ保持器１０に接続された歯ブラシ４を示す。歯ブラシ保持器１０は、熱可塑性エラストマーの外壁１８を備え、概して切頭円錐形状を有する。

歯ブラシ保持器１０の一端には、首状部１４が設けられ、その反対側の端部には、基部１２が設けられている。首状部１４の直径に関しては、歯ブラシ４が首状部１４に挿入できるように、かつ、一度挿入すると首状部１４と歯ブラシ４とがぴったりと嵌合するように選択する。これにより、歯ブラシ４が首状部１４に対して横方向に移動することを防止し、歯ブラシ保持器１０を歯ブラシ４に確実にしっかり結合させることができる。歯ブラシ保持器１０の基部１２は、歯ブラシ保持器１０の首状部１４よりもさらに、半径方向に広がっている。これにより、幅広の基部１２が形成され、歯ブラシ保持器１０の立設が可能になる。

図２は、歯ブラシ保持器１０の横断面図である。ここでは、外壁１８のフレアがついた特徴がより明確に見られる。可撓性スリーブ２０が、首状部１４から基部１２に向けて延設されている。可撓性スリーブ２０は、概して円筒形状であり、歯ブラシ保持器１０の首状部１４の端部に形成された開口部２１と反対側に閉端部１９が設けられている。可撓性スリーブ２０は、外壁１８に囲まれている。歯ブラシ４が首状部１４内に挿入された後に、さらに可撓性スリーブ２０内に挿入される。可撓性スリーブ２０の直径に関しては、歯ブラシ４が可撓性スリーブ２０に対して、概して横方向に移動しないように選択することにより、可撓性スリーブ２０と歯ブラシ４を確実にしっかりと結合できる。

可撓性スリーブ２０はさらに、その閉端部１９が内壁２２に囲まれている。内壁２２と外壁１８は互いに離間されて、それら２つの壁の間に空隙２４が形成されている。内壁２２は、例えば熱可塑性エラストマーなどの可撓性材料から形成されるので、内壁２２が外壁１８に対して、横方向に移動可能となっている。上記２つの壁の間には、空間２４が形成されて、可撓性スリーブ２０の閉端部１９を取り囲んでいる。これにより、内壁２２が任意の半径方向に移動可能となる。内壁２２と外壁１８は、首状部１４に向かって肩状部２３で出合い、連続したユニットを形成する。内壁２２が肩状部２３で外壁１８から分岐することにより、歯ブラシ保持器１０が１つのユニットから形成されることになる。

可撓性スリーブ２０の真下には、内部筺体２６が閉端部１９と基部１２の間に設けられている。内部筺体２６は、非可撓性の材料から形成され、プリント回路基板（ＰＣＢ）２８を収納する。ＰＣＢ２８は、Bluetooth（登録商標） Low Energy (Bluetooth（登録商標） 4.0/ Bluetooth（登録商標） Smart)のモジュール２５と、加速度計２７を備える。加速度計２７は、歯ブラシ保持器１０内部の内部筺体２６を介して歯ブラシ４に結合できる。内部筺体２６内部はさらに、充電回路（図示略）と、充電誘導リング（図示略）と、Micro-USB用充電ステーション３０を含んでいる。

図２ａは、他の実施の形態による歯ブラシ保持器１０の横断面図である。この実施の形態では、内部筺体２６は、歯ブラシ保持器１０の外壁１８内部に配設された第１の上部片２６ａと、歯ブラシ保持器１０の外壁１８の外側に配設された第２の底部片１３とから形成される。上記２つの片２６ａおよび１３は、スナップ留め方式の接続により接合され、内部筺体２６を密封する。内部筺体２６の第２の底部片１３はさらに、歯ブラシ保持器１０の基部１２を形成する。さらに内部筺体２６には、環状の突出部が設けられており、それに対応する外壁１８の環状の窪みの中にスナップ留めできるように配置されている。

ユーザが歯にブラシをかけるとき、生の加速度計データを加速度計２７から無線周波数（例えば、Bluetooth（登録商標））により、図７に示した移動式デバイス１（例えば、スマートフォンやタブレット）に送信する。移動式デバイス１上で作動しているアプリケーションによって、アルゴリズムの中に供給される生のセンサーによるデータが受信される。次に、プロセッサー２９が、歯ブラシ４の向きとブラシをかけている口腔の部位とをコンピュータで算出する。歯ブラシ４の向きの判定方法に関しては、さらに詳細に以下に説明する。

歯ブラシ保持器１０の基部１２は、概して特徴のない外面を有する。その外面は、概して滑らかな平坦であり、その安定した基部上に歯ブラシ保持器１０を立設することができる。基部１２は可撓性スリーブ２０の長手軸に垂直であるため、歯ブラシ４を挿入しても、歯ブラシ保持器１０は安定状態で保たれる。歯ブラシ保持器１０を用いることにより、歯ブラシ４が使用されていないとき、歯ブラシ４を直立した姿勢で保管できる。

ユーザは、歯ブラシ４を歯ブラシ保持器１０に結合させて、システム２を組み立てる。マーカー１６が歯ブラシ保持器１０の外面上に設けられているので、ユーザは歯ブラシ４を正確に挿入できる。歯ブラシ４のマーカー１６と毛部８は、同一の垂直軸に沿って並設されなければならず、その垂直軸はマーカー１６の中心と歯ブラシ毛部８の中心を通るものである。毛部８とマーカー１６はさらに、同一の半径方向に向けられなければならない。図１ａは、他の実施の形態による歯ブラシ保持器１０を示す。追加のマーカー１５が歯ブラシ保持器１０の外面上に設けられ、マーカー１７が内部筺体２６の外面上に設けられている。ユーザは、これらのマーカーを用いて、歯ブラシ保持器１０を内部筺体２６に容易に接続できる。歯ブラシ保持器１０上の第２のマーカー１５と内部筺体２６上のマーカー１７は、同一の垂直軸に沿って並設されなければならない。３つのマーカー１５、１６および１７と歯ブラシ毛部８は、同一の垂直軸に沿って並設されなければならない。あるいは、第１のマーカー１６と歯ブラシ毛部８は、第２のマーカー１５と内部筺体のマーカー１７とは異なる垂直軸に沿って並設されてもよい。

加速度計２７からの情報は、指向性引力を判定するように構成されたプロセッサー２９に送られる。この情報を用いて、空間における歯ブラシ４の向きを判定できる。次に、プロセッサー２９は、加速度計２７の初期の向きと、従ってさらに歯ブラシ４の初期の向きとを、歯ブラシ４と加速度計２７の間の向きの関係に基づいて判定できる。重力の初期方向を初期化の値として用い、そこから、加速度計データの変化に基づいて他のすべての向きを判定することができる。

ユーザが歯にブラシをかけるためにシステム２を使用する前に、システム２はその特定のユーザ用に較正されるべきである。訓練段階の間に較正を行い、図６を参照して、その手順を説明する。訓練段階の間に、ユーザは、口腔の異なる部位にブラシをかけることを通じて指導が行われるが、歯にブラシをかけている間に取るかもしれないすべての姿勢（例えば、直立や洗面台上の前屈み）、および、異なるブラッシングの速さ（強さ）を含むことを目的とする。

この手順を促進させるために、口腔を６つの識別可能領域に区分できる。それらの領域は、左側の歯の前面、右側の歯の前面、下側の歯の上面、上側の歯の下面、上側の歯の内面および下側の歯の内面である。

訓練段階の間に、図６のステップＳ５０では、プロセッサー２９が加速度計２７から生のバイトデータを受信し、そのデータは、x方向、y方向およびz方向の浮動小数点数に変換される。データは、地球の重力gの倍数で記録される。上記生の加速度計データから、各軸方向の加速度情報の２つの成分である重力と直線加速度を算出する。重力を用いて、歯ブラシ４の向きを判定し、直線加速度を用いて、ブラッシングの傾向を判定できる。

上記重力成分を加速度計２７から分離するが、Ｓ５２において、以下の式を用いて、上記加速度計データの低域フィルタリングを行うことによって得られるデータである。
g_x,new ＝ coeff.g_x,old ＋ (1-coeff)accel_x, （１）
ここで、g_x,newは新たに算出する重力のx成分、g_x,oldは重力のx成分の以前の値、accel_xはx方向の加速度の現在値、およびcoeffはフィルター係数である。

上記フィルター係数は、以下の式により得られる。
coeff ＝ T/(T+Δt’) （２）
ここで、Tはフィルター時定数、およびΔtはサンプル更新時間である。フィルター時定数０．４秒とサンプル更新０．１秒を用いて、フィルター係数０．８が得られる。
y方向およびz方向の重力成分も同様に算出できる。

上記直線加速度成分は、Ｓ５４において、上記加速度データから上記重力成分を減算することにより、以下のように算出される。
linear_x ＝ accel_x − g_x,new, （３）
ここで、linear_xは直線加速度のx成分である。y方向およびz方向の直線加速度も同様に算出できる。

上記重力と直線加速度のコンピュータ算出に加えて、Ｓ５６において、x方向、y方向およびz方向のそれぞれにおける直線加速度の連続したサンプル間の差の二乗を算出する。さらに、Ｓ５８において、x方向、y方向およびz方向の直線加速度の連続したサンプル間の差の二乗の合計を算出することにより、ユーザがブラシをかけているか否かを判定する。

ステップＳ６０とＳ６２をそれぞれ通じて、直線加速度の変化の平均と重力の変化の平均を各方向において算出する。

データ収集が一度完了したら、ステップＳ６４において、口腔の各領域および加速度の各成分に対する最大および最小値を判定する。口腔の特定の部位（例えば、左側の歯の前面）に対して、上記アルゴリズムが１２個の制約のすべてを通じて繰り返され、当該重力成分と直線加速度成分はそれぞれ、３つのx、yおよびzの各方向で、それと結びつけられた最大および最小値を有する。上記訓練の手順を通じて、ステップＳ６６において、各方向における直線加速度の変化の平均および重力の変化の平均の最大限と最小限を格納し、閾値として用いることで、さらに後に歯ブラシ４の向きを予測できるようになる。

較正が一度完了したら、ユーザは自由に歯にブラシをかけることができ、プロセッサー２９が、口腔のどの領域にブラシがかけられているかを歯ブラシ４の向きに基づいて判定する。ユーザが歯にブラシをかけると、加速度計２７からのデータが処理され、その結果得られたデータと口腔の各領域に対して訓練段階の間に得られた閾値とが比較される。その重力成分と直線加速度成分の両方が口腔の特定領域の最大および最小値の範囲内である場合には、プロセッサー２９は、歯ブラシ４がその位置に対応する向きになっていると判定する。プロセッサー２９はその後、ブラシがかけられている口腔の領域を出力する。

ユーザが上記訓練アルゴリズムを一度も使用したことがない場合には、上記結果得られたデータと閾値のサンプル・データセットを比較する。そのユーザは、上記訓練段階を完了することにより、あらかじめ格納されたサンプル・データセットの閾値をいつでも上書きすることができる。

図３ａおよび図３ｂはそれぞれ、左側４２および右側４０にある歯の前面に対応する歯ブラシ４の第１の向き４１および第２の向き３３を示す。ユーザの口腔３４に対して、対称面３６を画定することができる。この面３６は口腔３４を半分に区分し、それらの半分はそれぞれ、口腔３４の左側と右側を表す。

右利きのユーザが（図３ｂに示すように）口腔３４の左側の歯にブラシをかけるとき、歯ブラシ４の先端６が対称面３６の左側に配置されるように歯ブラシ４を向ける傾向があり、歯ブラシ４の毛部８が口腔３４の左側の歯４２の前面に接触している。この姿勢で、歯ブラシ４の長手軸３８は、対称面３６に対して第１の角度θ₁をなすことになる。

上記ユーザが（図３ａに示すように）口腔３４の右側の歯にブラシをかけるために、右手を１８０°近くの角度に亘って回転させて歯ブラシ４の向きをひっくり返す傾向がある。それにより、歯ブラシ４の先端６が対称面３６の右側に配置されている状態になり、毛部８が右側の歯４０の前面に接触している。この動作によって、加速度計２７は概して、対称面３６を通過するように回転することになる。ここで、歯ブラシ４の長手軸３８は、対称面３６に対して第２の角度θ₂をなすことになる。

異なるユーザは、歯ブラシ４を互いに少し相違して保持する傾向がある。それ故、それぞれの向きごとに、広範囲にわたる多様なブラッシング様式があることになる。θ₁とθ₂の間の差は、異なるユーザごとに相違する。いくつかのユーザは、第１の向き４１および第２の向き３３の各向きで、当該ユーザの口腔３４に対して歯ブラシ４を略垂直に保持する。この例では、θ₁とθ₂が約１８０°の角度で離れていることになる。

図４ａおよび図４ｂはそれぞれ、下側の歯４６の上面および上側の歯４４の下面に対応する歯ブラシ４の第３の向き４３および第４の向き４５を示す。

ユーザが（図４ａに示すように）下側の歯４６の上面にブラシをかけるとき、歯ブラシ４の毛部８が下側の歯４６の上面に接触しているように歯ブラシ４を向けて、毛部８が対称面３６に沿った方向「Ａ」に対し、概して平行になる。この向きは、下側の歯４６の上面に関して、口腔３４の左側と右側で略同じである。

ユーザが（図４ｂに示すように）上側の歯４４の下面にブラシをかけるために、その手を１８０°近くの角度に亘って回転させて歯ブラシ４の向きをひっくり返す傾向がある。それにより、毛部８が上側の歯４４の下面に接触して、対称面３６に沿った方向「Ｂ」に対し、概して平行になる。この動作によって、加速度計２７は概して、歯ブラシ４の長手軸３８を中心にして回転することになる。この向きは、上側の歯４４の下面に関して、口腔３４の左側と右側で略同じである。

第３の向き４３と第４の向き４５の各向きでは、ユーザは、毛部８がユーザの口腔３４に対する垂直軸に沿って並ぶように歯ブラシ４を保持することになる。従って、方向「Ａ」と「Ｂ」が約１８０°の角度で離れていることになる。

図５ａおよび図５ｂはそれぞれ、上側の歯５０の内面および下側の歯５２の内面に対応する歯ブラシ４の第５の向き４７および第６の向き４９を示す。ユーザの口腔３４に対して、水平面４８を画定できる。この面４８は口腔３４を半分に区分し、それらの半分はそれぞれ、口腔３４の上側と上側を表す。

ユーザが（図５ａに示すように）口腔３４の上側の歯５０の内側にブラシをかけるとき、歯ブラシ４の先端６が水平面４８の上側に配置されるように歯ブラシ４を向ける傾向があり、歯ブラシ４の毛部８が口腔３４の上側の歯５０の内面に接触している。この姿勢で、歯ブラシ４の長手軸３８は、水平面４８に対して角度θ₃をなすことになる。

ユーザが（図５ｂに示すように）口腔３４の下側の歯５２の内面にブラシをかけるために、その手を回転させて歯ブラシ４の向きをひっくり返す傾向がある。それにより、歯ブラシ４の先端６が水平面４８の下側に配置されている状態になり、毛部８が下側の歯５２の内面に接触している。この動作によって、加速度計２７は概して、水平面４８を通過するように回転することになる。ここで、歯ブラシ４の長手軸３８は、水平面４８に対して角度θ₄をなすことになる。

前述したように、異なるユーザは、歯ブラシ４を互いに少し相違して保持する傾向があるため、広範囲にわたる多様なブラッシング様式が起こり得る。θ₃とθ₄の間の差は、異なるユーザごとに相違する。いくつかのユーザは、第５の向き４７および第６の向き４９の各向きで、当該ユーザの口腔３４に対して歯ブラシ４を略垂直に保持する。この例では、θ₃とθ₄が約１８０°の角度で離れていることになる。

プロセッサー２９による歯ブラシの向きの判定は、移動式デバイス１におけるゲームを制御するための入力として利用可能であり、歯ブラシ４がゲーム制御器になる。これにより、ユーザには、歯ブラシ４の向きについて、移動式デバイス１の表示画面３を介して映像のフィードバックが提供される。

移動式デバイス１上で作動しているソフトウェア・アプリケーションは、特定のブラッシング動作をゲーム内の対象９の動作に変換するように構成される。そのゲームの対象９の位置と、空間における歯ブラシ４の向きとが、１対１の対応関係になっている。歯ブラシ４の向きの変化が、当該ゲームにおける対象９の位置の変化に直接に対応する。

上記ゲームにおける対象９を用いて、レベルのナビゲーションおよび報酬の収集を行う。上記ソフトウェア・アプリケーションにより、ゲームにおける成績の測定および記録を行い、その結果をブラッシング技術に関連させる。上記ゲームによって、ユーザは、以前の得点を上回るように奨励されることにより、整然と歯にブラシをかけ、かつ、口腔３４のすべての領域に均等に注意を払ってブラシをかけるようになる。

図８ａ、図８ｂは、上記ソフトウェア・アプリケーションの作動方式の概要を表すフローチャートである。

ユーザは、移動式・携帯式デバイス１上で上記ソフトウェア・アプリケーションを開始する（Ｓ１０）。次に、そのソフトウェア・アプリケーションにより、ユーザが自身のキャラクターを選択できる（Ｓ１１）。この同じソフトウェア・アプリケーションを用いて、異なるユーザのプロフィールを格納してもよい。

プロフィールを一度選択したら、ユーザには、多様なオプションが提供される。ユーザは、「設定」メニュー（Ｓ１２）で、上記ゲームの多様な態様を制御するオプションを有する。それらの態様は、ゲームの難易度（Ｓ１４）、音楽（Ｓ１５）、およびゲームの継続時間（Ｓ１３）を含む。ユーザはさらに、当該ユーザのプロフィールから、そのブラッシング履歴およびブラッシングに関する以前の統計の閲覧を行うこともできる（Ｓ１６）。これらの統計は、限定されることはないが、口腔３４のどの領域にブラシをかけているか、各領域にどれほど長くブラシをかけているか、ユーザが各領域にどれほど速くブラシをかけているか、および歯にブラシをかけるのに費やした合計時間を含む。ユーザはさらに、これまでに取得した点数、および、上記同じソフトウェア・アプリケーションを用いた他のユーザによるスコアボード上で、当該ユーザがどこにフィーチャーしているかを確認することもできる（Ｓ１７）。当該ユーザは、蓄積した点数をアプリケーション格納庫で使用して（Ｓ１８）、例えば新規のレベルなど、新規のゲームフィーチャーのロックを解除することができる。

準備ができたなら、ユーザは、上記ソフトウェア・アプリケーション上でプレーする所望のゲームを選択することができる（Ｓ１９）。次に、そのユーザは、上記ゲームに向きデータを提供するための上記センサーを含む歯ブラシ保持器１０に、歯ブラシ４を接続しなければならない（Ｓ２０）。歯ブラシ４と歯ブラシ保持器１０を一度接続すれば、上記ソフトウェア・アプリケーションは、歯ブラシ保持器１０にBluetooth（登録商標） Low Energyのモジュール２５を介して接続されることになる（Ｓ２１）。

ユーザが一度「プレー」を押し、かつブラッシングを開始すれば（移動式デバイス１のプロセッサー２９がそのように判定すれば）（Ｓ２２）、上記ゲームのプレーが始まり、タイマーが開始され、このセッションに対する新規の得点のカウントが始まることになる。このゲームにより、ユーザがどのような様式で歯にブラシをかけているかについての情報の記録が開始される（Ｓ２３）。

ユーザが、そのゲーム中にいつでも歯にブラシをかけるのを停止した場合には（Ｓ２４）、当該ゲームが停止される（Ｓ２５）。その後、当該ユーザが特定の時間制限内に歯にブラシをかけるのを再開した場合には、そのゲームが再開される（Ｓ２７）。ユーザがその時間制限内に歯にブラシをかけるのを再開しなかった場合には、当該ゲームが中止される。あるいは、ユーザが自身で、ゲームの終了を選択できる（Ｓ２６）。一度ゲームを終了したなら、当該セッションに対するブラッシングのデータが記録され、ユーザが後にそれにアクセス可能である。

ユーザが歯にブラシをかけている間に、プロセッサー２９により、口腔３４内の歯ブラシ４の現在位置が出力される。各向きが、口腔３４内の異なる位置に対応する。口腔３４内の歯ブラシ４の位置が、当該ゲーム内における対象９の位置に変換される。このように、ゲームの制御可能な対象９の位置が、歯ブラシ４の向きに直接に関係する。この映像表示により、ユーザは明確に、ブラシをかけている位置を確認できる。ユーザが第１の向き４１から第２の向き３３に変えると、ゲームの対象９が第１の位置１１から第２の位置１３に移動する。従って、ゲームのプレー中にユーザに表示されている画像は、ユーザがブラシをかけている口腔３４内の位置に応じて変化する（Ｓ３０）。ゲームにおける障害物または収集物を、ゲームの特定の位置に方策として設置してもよい。これらの位置が、ユーザの口腔３４内の特定の領域、および歯ブラシ４の向きに対応し、そのユーザが特定の位置にブラシをかけるのを抑制または奨励する。このように、このゲームを用いて、ユーザが口腔３４の異なる領域にブラシをかけるように指図することができる。

ユーザは、口腔３４にブラシをより長い時間かけた場合（Ｓ３１）、口腔３４のすべての領域にブラシを十分にかけた場合（Ｓ３２）および特定のブラッシングの速さを達成した場合（Ｓ３３）には、ゲームにおける報酬を得る。その報酬により、ユーザは、推奨される時間の間に最適な速さでブラシをかけるように奨励されることにより、良好な口腔の衛生が促進されるように設計されている。

ユーザが過度にゆっくりと歯にブラシをかけた場合、もしくはブラシをかけるのを止めた場合には、表示されているゲーム画像が変わり、当該セッションに対する蓄積した得点から点数が減じられることになる。それ故、ユーザは速さを高めるように奨励される（Ｓ３４）。同様に、ユーザが口腔３４の１つの領域にブラシをかけることのみに集中している場合には、表示画像が変わって、ブラシをかけている口腔３４内の位置を当該ユーザが変えるように奨励することになる（Ｓ３５）。

上記タイマーがそのカウントダウンを一度完了したら、このゲームは終了し、ユーザはその得点、および歯にブラシをどのようにかけていたかに関する情報を閲覧できる（Ｓ４０）。次に、当該セッションに対するブラッシングのデータが記録され、そのユーザは後に、それにアクセスして利用できる（Ｓ４１）。

ユーザは歯にブラシをかけていないときには、その歯ブラシの向き判定システム２の状況に関する情報を得ることを所望できる。関心を持ち得る情報は、歯ブラシの向き判定システム２のスイッチがオンまたはオフになっているか、そのバッテリーの寿命、および歯ブラシの向き判定システム２が上記ソフトウェア・アプリケーションに接続されているかを含む。

ＬＥＤ光源システム３１は、歯ブラシ保持器１０の内部筺体２６内に配置されている。ＬＥＤ光源システム３１は、少なくとも１つのカラー光（図示略）と少なくとも１つの白色光（図示略）を含む。内部筺体２６の第２の下部１３は、光が透過できる材料から構成されており、ユーザは、そのＬＥＤが発する如何なる光でも見ることができる。ＬＥＤが発する光によって、歯ブラシ保持器１０の外部が光った状態になる。歯ブラシの向き判定システム２の状況に関するフィードバックを受信するために、ユーザは、ＬＥＤ光源システム３１の中にプログラムされた音声による指令または一連の物理的方法による指令のいずれかを使用することができる。プロセッサー２９により、ユーザからの入力が処理され、当該ＬＥＤが、歯ブラシの向き判定システム２の状況に関する情報を明滅、律動、閃光などの手段を介して、および異なる色を用いて通信する。物理的方法による指令は、歯ブラシ保持器１０の基部１２の表面上の軽打を含み、その軽打はプログラムされた指示セットに対応する。

図９は、プログラム可能ないくつかの指令と、それに対応するＬＥＤが発する信号を示す。歯ブラシの向き判定システム２では、基部１２を所定の時間制限内に２回軽打すれば、そのスイッチがオンまたはオフされる。判定システム２のスイッチがオンになれば、当該ＬＥＤの輝度がオフからオンに徐々に高くなる（Ｓ７３）。また、判定システム２のスイッチがオフになれば、当該ＬＥＤがオンからオフに徐々に消えていく（Ｓ７４）。ユーザが基部１２の表面上を１回軽打すれば、そのユーザに対して、歯ブラシの向き判定システム２の状況に関する情報が通信される。システム２のスイッチが既にオンになっているなら、当該ＬＥＤは３回の明滅を発する（Ｓ７０）。また、システム２のスイッチがオフであるなら、光は発せられない（Ｓ７１）。システム２が上記ソフトウェア・アプリケーションに接続され、ブラッシングに使用する準備ができたなら、所定長さの時間、光の律動が発せられる（Ｓ７２）。また、システム２が当該ソフトウェア・アプリケーションをロードしている最中、もしくは、それに接続している過程にあるなら、所定長さの時間、間断のない光が表示される（Ｓ７５）。ユーザが向き判定システム２の名前を呼びかけたなら、当該ＬＥＤは、使用する準備ができていることを指し示すために、３回の閃光を発する（Ｓ７６）。

ＬＥＤが発する光の色は、バッテリーの充電量に依存する。そのバッテリーが満充電であるなら、当該ＬＥＤは白色光を発する。当該バッテリーの充電状態が一度、十分に低レベルに達したなら、当該ＬＥＤはカラー光を発し、そのバッテリーの充電が必要であることをユーザに報せる。

Claims (21)

1. 歯ブラシの向きを判定するシステムであって、
   歯ブラシに取り付けるように構成した向きセンサーと、
   前記向きセンサーから向き情報を受信し、該向きセンサーが第１の向きまたは第２の向きにあるかどうかを判定するように構成した１つまたは２つ以上のプロセッサーと、を備え、
   前記第１の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の左側にある歯の表面で使用されている場合に対応し、前記第２の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の右側にある歯の表面で使用されている場合に対応する、ことを特徴とする歯ブラシの向きを判定するシステム。
2. 前記ユーザの口腔に対して画定された対称面が存在し、該ユーザの口腔の左側と右側に対応して、前記第１の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記対称面の左側で角度の範囲を定める長手軸を有し、前記第２の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記対称面の右側で角度の範囲を定める長手軸を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の向きに対応して前記対称面の左側で範囲を定められた前記角度は、前記第２の向きに対応して前記対称面の右側で範囲を定められた前記角度から、略１８０°の角度で離れている、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記向きセンサーが第３の向きまたは第４の向きにあるかどうかを判定するように構成され、前記第３の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の下側にある歯の上面で使用されている場合に対応し、前記第４の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の上側にある歯の下面で使用されている場合に対応する、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
5. ユーザの口腔の下側にある歯の上面に対応する前記第３の向きは、ユーザの口腔の上側にある歯の下面に対応する前記第４の向きと、取り付けられた歯ブラシの長手軸を中心にして略１８０°の回転動作によって区別される、ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記向きセンサーが第５の向きまたは第６の向きにあるかどうかを判定するように構成され、前記第５の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の上側にある歯の内面で使用されている場合に対応し、前記第６の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の下側にある歯の内面で使用されている場合に対応する、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
7. 前記ユーザの口腔に対して画定された水平面が存在し、ユーザの口腔の上側と下側にそれぞれ対応して、前記第５の向きでは、取り付けられた歯ブラシが前記水平面の上側で第１の角度の範囲を定める長手軸を有し、前記第６の向きでは、取り付けられた歯ブラシが該水平面の下側で第２の角度の範囲を定める長手軸を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記向きセンサーは加速度計を備え、前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、前記加速度計から受信する情報を利用して指向性引力を判定するように構成される、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
9. 重力の方向を初期化の値として用いることにより、空間における前記歯ブラシの向きを判定する、ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記向きセンサーは、前記歯ブラシに取り外し可能に結合される、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
11. 前記向きセンサーは、前記歯ブラシに対する特有の構成で該歯ブラシに結合される、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
12. 前記１つまたは２つ以上のプロセッサーによる前記第１の向きと前記第２の向きの判定が、電子コンピュータ計算装置におけるゲームを制御するための入力として用いられる、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
13. 前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、特定のユーザに対して、前記歯ブラシの前記第１の向きと前記第２の向きのそれぞれに対する特有の最大および最小閾値を判定するように構成される、ことを特徴とする先行請求項のいずれかに記載のシステム。
14. 前記１つまたは２つ以上のプロセッサーは、特定のユーザと結び付けられた特有の最大および最小閾値を格納し、後で呼び出すように構成される、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
15. 歯ブラシの向きを判定する方法であって、
    歯ブラシに向きセンサーを取り付け、
    １つまたは２つ以上のプロセッサーを構成することにより、前記向きセンサーから向き情報を受信し、該向きセンサーが第１の向きまたは第２の向きにあるかどうかを判定することを含み、
    前記第１の向きは、前記歯ブラシがユーザの口腔の左側にある歯の表面で使用されている場合に対応し、前記第２の向きは、該歯ブラシがユーザの口腔の右側にある歯の表面で使用されている場合に対応する、ことを特徴とする歯ブラシの向きを判定する方法。
16. 歯ブラシ保持器であって、
    相対的に幅狭の上端部と相対的に幅広の下端部を有する歯ブラシを収納し、前記上端部と前記下端部の間に外方にフレアをつけた形状を有するスリーブと、
    前記スリーブを垂直の向きに支持するための基部と、を備え、
    前記スリーブの下端部は、離間した弾性内壁と外壁を具備し、前記弾性内壁が前記外壁に向けて撓むようになっている、ことを特徴とする歯ブラシ保持器。
17. 前記スリーブの一端と前記基部の間に設置される、向きセンサーを収納するための流体密閉型内部筺体を備える、ことを特徴とする請求項１６に記載の歯ブラシ保持器。
18. 前記流体密閉型内部筺体には、少なくとも１つのＬＥＤが収納され、前記少なくとも１つのＬＥＤは、ユーザからの入力に応答して第１の状態から第２の状態に移行するように構成される、ことを特徴とする請求項１７に記載の歯ブラシ保持器。
19. 前記基部は、前記スリーブの長手軸に略垂直である、ことを特徴とする請求項１６〜１８に記載の歯ブラシ保持器。
20. 添付図面を参照して本明細書において略記載および／または例示している装置。
21. 添付図面を参照して本明細書において略記載している方法。
    

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