專利名稱：使用剪切增稠流體的電動牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電動牙刷，以及更具體地，本發(fā)明涉及電動牙刷和使用于該電動牙刷的流體的組合，其響應于電動牙刷的操作而改變粘度。
背景技術(shù)：
通常地，眾所周知用于清潔牙齒(包括去除牙斑)的電動牙刷。典型地，電動牙刷依賴于一組刷毛，該組刷毛附著于刷毛安裝板上，然后由驅(qū)動器機制移動刷毛安裝板，以刷洗牙齒表面。各種已知的刷毛結(jié)構(gòu)牙齒的暴露表面產(chǎn)生不同的刷洗效果，并且在特定小的程度上達到牙間或者僅在牙齦線下。然而這種牙刷依賴于用于實際清潔的刷毛的刷洗動作，它典型地要求由使用者對牙齒施加一定量的壓力，以適應牙齒的各種形狀和間隔的差別，以及有效地清洗牙齒。然而這種壓力經(jīng)常導致磨損效果，包括對口腔中的軟組織和硬組織的破壞。當然這是不期望的。
除了刷洗效果，某些電動牙刷以在口腔中產(chǎn)生流體移動的方式進行操作，特別地當刷毛的速度相對較高時，其又產(chǎn)生對出現(xiàn)在牙齒上的任何生物膜牙斑的清潔效果。代替僅僅產(chǎn)生刷洗動作，這些牙刷產(chǎn)生剪切動作，該剪切動作去除生物膜的表面部分，包括刷洗效果不能到達的位置的生物膜，諸如牙間和牙齦線下面。該清潔效果利用在口腔流體中操作的聲學(聲波)頻率牙刷發(fā)生，它花費時間而且經(jīng)常沒有產(chǎn)生最佳的清潔效果。然而，仍然期望使用這種聲波類型的清潔動作，因為它即便有也只是具有非常小的磨損效果，并且可以比刷毛達到更遠的牙齒空隙處。
因此，期望擁有具有小磨損動作但是有效地從牙齒表面清潔生物膜的牙刷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明包括電動牙刷/口腔流體組合，用于從牙齒上去除生物膜，該組合包括口腔流體，其具有當電動牙刷工作件元件的操作速度提高時改變粘度的特性；以及電動牙刷，其具有用于工作件元件的驅(qū)動組件，其中驅(qū)動組件和口腔流體具有兩個操作狀況在一個狀況中，驅(qū)動組件進行操作，使得口腔流體容易地流到牙齒以及牙齒周圍；以及在另一狀況下，驅(qū)動組件和工作件以足夠高的速度進行操作，使得流體粘度基本上增加，在口腔流體/電動牙刷組合的操作中產(chǎn)生大約至少與從牙齒上去除生物膜的閾值一樣大的剪切速率。


圖1是電動牙刷的透視圖，該電動牙刷是本發(fā)明的組合的一部分。
圖2A和圖2B示出了電動牙刷的一部分以及由本發(fā)明的組合產(chǎn)生的流體相對于牙齒的移動。
圖3A、3B以及3C示出了本發(fā)明的牙刷的膜部分的三種不同類型的移動。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的組合的電動牙刷部分，通常用10來表示。電動牙刷包括手柄部分12、頸部部分14以及頭部部分16。頸部14和頭部16的組合稱為刷頭組件。在手柄12中設置有傳統(tǒng)的可充電電池18以及用于周期性地對電池18進行充電的充電線圈19。在手柄12中還有控制電路20，該控制電路20與電池控制組合并且對聲學驅(qū)動系統(tǒng)24供電。可以有聲學驅(qū)動系統(tǒng)24的多種實施方式，包括一個類似于產(chǎn)生聲波動作的音頻揚聲器系統(tǒng)的實施方式。其他可能性包括活塞驅(qū)動系統(tǒng)或者線圈、被驅(qū)動部件以及振動表面的組合。然而，應當理解到，本發(fā)明并不局限于特定的聲學驅(qū)動系統(tǒng)。
驅(qū)動系統(tǒng)24通過聲學部件工作件28產(chǎn)生動作。聲學傳輸線路29連接驅(qū)動系統(tǒng)和聲學部件28。聲學部件28可以是由柔性材料制成的膜或者隔膜，該柔性材料諸如橡膠或者其它類似的材料。它還可以是葉板或者刷毛布置，它沒有與牙齒進行刷洗接觸。
本質(zhì)上，聲學部件代替更熟悉的傳統(tǒng)的牙刷上的牙刷刷毛。通常地，在操作中，聲學部件朝著以及遠離牙齒進出移動，如圖2A中的箭頭所示。聲學部件還可以相對于牙齒在切線方向移動。聲學部件動作的頻率將通常在20-500Hz范圍內(nèi)，優(yōu)選地在50-300Hz范圍內(nèi)。該部件優(yōu)選地是膜元件，它可以由多種材料制成以及可以具有多種配置。但是，它必須具有可以作用于通常在刷頭尺寸上的流體的一個或者多個表面。然而，在此描述的配置以及特定材料并沒有限制本發(fā)明。其他的可能性包括有加肋的柱塞(plunger)、旋轉(zhuǎn)盤以及活塞。
聲學傳輸線路29連接聲學驅(qū)動系統(tǒng)24和例如膜28的被驅(qū)動部件，聲學傳輸線路延伸經(jīng)過牙刷的頸部部分14。傳輸線路29可以采用多種形式。它可以是流體填充的管、空氣填充的管以及從驅(qū)動系統(tǒng)24傳輸能量到聲學部件28的致動器臂。傳輸線路中的流體可以是調(diào)制油或者天然油，或者其還可以是基于水的流體。添加劑可以用于防止細菌生長。
在操作中，傳輸線路29傳輸由驅(qū)動組件24生成的聲學能量到牙刷的頭部部分16，以及具體地傳輸?shù)铰晫W部件28或者類似的部件，諸如優(yōu)選實施方式中的膜。在操作中，由經(jīng)過傳輸線路29傳輸?shù)穆晫W驅(qū)動能量驅(qū)動聲學部件28進和出。通常部件28將朝著牙齒以及離開牙齒移動，但是可以在其他方向上移動。在所示的實施方式中，聲學部件28通常是矩形，尺寸大約為3mm×10mm，但是可以使用不用的配置。部件28在凹入構(gòu)造以及較直或者甚至凸出構(gòu)造之間移動。
在操作中，根據(jù)所使用的特定驅(qū)動系統(tǒng)，部件的前面部分32將在0.5mm和5mm之間移動。圖1的膜結(jié)構(gòu)還包括延伸在膜外周周圍的支座肋(standoff rib)34。肋34接觸牙齒的表面以及作為流體邊界，使得膜的動作可以向膜和牙齒之間的流體施加極大的壓力。
當膜28不移動或者移動地非常慢的時間期間，作為本組合系統(tǒng)的一部分的牙刷所使用的口腔流體是液態(tài)的，該流體輕松地圍繞牙齒和牙齦線下以及在它們之間流動。當致動器(膜)增加到高速(速度范圍0.5-25m/s)時，如下文更詳細地描述的，流體的粘度急劇增加到流體具有類似于牙齒上的牙斑的粘度的程度，使得流體對出現(xiàn)在牙齒上的生物膜(牙斑)產(chǎn)生高效剪切效果。
由于致動或者引導部件的高速動作而展示出這種提高的粘度特性的流體稱為“剪切增稠”流體。在它們當中是淀粉的各種組合，包括谷類淀粉和水，以及特定的現(xiàn)有牙膏和水、土豆淀粉和選定的粉末。淀粉和水的比率為1∶1至1∶3時可有效地作為剪切增稠流體。可以使用其它剪切增稠流體。已經(jīng)示出剪切增稠與適合于口中狀況的流體容量(0.5ml或者更少)一起發(fā)生。通過諸如柔性膜的致動部件的高速動作產(chǎn)生的力，流體的粘度將急劇增加。具有上文所討論的移動范圍的頻率260Hz顯示出產(chǎn)生良好結(jié)果。
當致動器(膜)處于靜止或者非常慢的動作(第一操作狀況)時，這種流體的粘度將在100Pa.sec.以下，而在操作的剪切增稠動作時，粘度可以增加若干個數(shù)量級，產(chǎn)生達到3000Pa.或者更高的剪切速率。需要100至1000Pa之間的剪切速率用于去除生物膜。當流體處于高粘度狀態(tài)時的流體的剪切速率必須足夠大到足以去除生物膜。
圖2A和圖2B示出了分別在“慢”或者停止致動器階段和“快”致動器階段期間的剪切增稠流體對牙齒的動作。在慢階段中，流體40在牙齒42-42周圍移動以及移動進牙齒之間的空隙44中，以及移動進牙齦和牙齒之間(未示出)的空隙中。在慢速或者停止致動器模式下，如上文所指出的，流體是非常流暢的、具有低粘度，并且因此具有低剪切。
圖2B示出了致動器的快速模式，其中在所示的實施方式中膜46以260Hz的頻率移動。當致動器以該高頻率移動時，剪切增稠流體40的粘度基本上增加(若干個數(shù)量級)，遠遠地高于水或者普通牙膏的粘度。通過快速移動的致動器46，現(xiàn)在的高粘度流體40的移動導致將力傳遞到目標空隙，高粘度流體對出現(xiàn)在牙齒上的生物膜產(chǎn)生很大的效果，從牙齒上將它們剪切掉。基本上，整個生物膜層受這種動作的影響，而不僅僅是其上部分的一小部分。產(chǎn)生了有效的清潔。不存在由刷洗動作引起的對組織的損害，因為其是移動的高粘度流體的剪切動作，該高粘度流體產(chǎn)生生物膜的去除，而沒有刷洗。
因為當流體處于低粘度模式下時流體移動到牙間間隙以及牙齦線之下，所以當其處于高粘度模式時(當膜處于其快速模式下時)的流體動作除了牙齒暴露表面的這種清潔以外，還對那些牙間以及牙齦線間隙產(chǎn)生有效的生物膜清潔。
圖3A、3B以及3C示出了膜致動器(慢和快階段)的三種不同的可能動作。在圖3A中，膜偏轉(zhuǎn)在第一階段50中以較慢的速度，隨著時間朝著牙齒方向線性地改變，其中流體流動到牙齒周圍以及流進牙齦縫(牙間間隙)，接著在第二階段52期間，向相反方向快速移動而遠離牙齒，用于清潔動作。時間t1可以大約為8ms，而時間t2可以大約為2ms。然后連續(xù)地重復階段50和52的動作，產(chǎn)生針于牙齒(包括牙間以及牙齦線以下)的交替流體流動/生物膜清潔處理。
圖3B示出了第二可能的慢階段-快階段膜動作，其中在第一階段60期間(時間t1上的流體流動)，膜致動的線性移動在朝著牙齒的方向上是慢的，接著在時間t2上的第二階段62(生物清潔)期間，快速移動而遠離牙齒，接著在時間t3上的第三階段64期間(流體流動)，在同一方向上進一步移動而遠離牙齒，以及最后，在時間t4上的第四階段66期間(生物膜清潔)，在相反方向快速移回向牙齒。隨著時間，慢/快膜移動的模式自身重復進行，從而給出期望的清潔動作。
圖3C示出了在針對時間t1期間的流動的慢階段期間(70)膜的振動動作，以及在針對時間t2期間的流體流動的快階段72期間的三角驅(qū)動動作。
圖3A、3B以及3C的膜的致動模式的實例僅僅是示意性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易確定以及實施其它致動模式。然而，重要的是，對于電動牙刷的慢階段或者模式，在牙齒周圍產(chǎn)生牙粉的液態(tài)流動，接著快速移動以產(chǎn)生口腔流體的剪切增稠，即粘度的大幅增加，其又產(chǎn)生對牙齒上生物膜的剪切效果。本系統(tǒng)使用諸如柔性膜的制動器與剪切增稠流體的組合，其具有的優(yōu)勢是可以快速地實現(xiàn)包括牙間的高水平有效清潔，而沒有任何諸如由刷毛刷洗動作引起的不舒服或者組織損害的不利效果。
盡管為了說明目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是應該理解到，在不偏離所附權(quán)利要求書所限定的精神的前提下，可以將多種改變、修改以及替換并入本實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于從牙齒上去除生物膜的電動牙刷/口腔流體組合，包括口腔流體，具有當電動牙刷工作件元件的操作速度增加時改變粘度的特性；以及電動牙刷，具有用于工作件元件的驅(qū)動組件，其中所述驅(qū)動組件和所述口腔流體具有兩個操作狀況，在一個操作狀況下，所述驅(qū)動組件進行操作，使得所述口腔流體以液態(tài)來容易地流到牙齒以及牙齒周圍；以及在另一狀況下，所述驅(qū)動組件和所述工作件以足夠高的速度操作，使得所述流體的粘度基本上增加，在所述口腔流體/電動牙刷組合的操作中產(chǎn)生大約至少與從所述牙齒去除生物膜的閾值一樣大的剪切速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中在第二狀況下，所述口腔流體具有引起剪切速率大約等于用于從牙齒去除生物膜的剪切速率的粘度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中在第二操作模式中，所述工作件元件以15-500Hz范圍內(nèi)的頻率移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中所述工作件元件包括作為流體邊界的邊界元件，該邊界元件從所述工作件元件表面延伸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中所述工作件元件是柔性膜，在操作中所述柔性膜朝向所述牙齒移動以及從所述牙齒移開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中所述工作件元件是柔性膜，在操作中所述柔性膜相對于所述牙齒的表面沿切線移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中在第二狀況下，所述口腔流體具有至少與用于去除牙間生物膜的閾值剪切速率一樣大的粘度，以及其中所述電動牙刷適合用于去除牙間生物膜。
全文摘要
電動牙刷和口腔流體的組合，其中根據(jù)電動牙刷的諸如柔性膜的工作件元件部分的動作，該口腔流體具有改變粘度的特性。該電動牙刷具有兩個操作狀況。在一個狀況下，膜以使得流體為液態(tài)并且容易地流動到牙齒(包括牙間區(qū)域)以及牙齒周圍的速度，朝向牙齒移動以及從牙齒移動開。在第二狀況下，響應于流體粘度基本上增加，該膜以明顯較高的速度移動，具有至少與從牙齒去除生物膜所必須的剪切速率一樣大的剪切速率。
文檔編號A61C17/20GK101083951SQ200580044012
公開日2007年12月5日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者J·格雷茨, M·A·A·沙爾利格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司