專利名稱：用于使用頻率可變的超聲來(lái)清潔牙齒的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明一般涉及用于使用超聲來(lái)清潔牙齒的設(shè)備，并且具體地涉及泡沫生成器和 在泡沫的諧振頻率或者附近振動(dòng)泡沫的超聲源的組合。
背景技術(shù)：
液體(如水)中的氣體泡沫在泡沫隨著在泡沫的諧振頻率或者在泡沫的諧振頻率 附近的超聲頻率振動(dòng)時(shí)，造成有力流體流動(dòng)。這樣朝向牙齒導(dǎo)引的流體流動(dòng)具有破壞牙斑 并且從牙齒去除牙斑的效果。這樣的系統(tǒng)是通過(guò)引用將內(nèi)容結(jié)合于此、為本發(fā)明的受讓人 所有的未決的PCT專利申請(qǐng)第PCT/IB2006/054463號(hào)的主題內(nèi)容。然而這樣的設(shè)備使用單 個(gè)超聲頻率。用于這樣的系統(tǒng)的泡沫生成必須相應(yīng)地很精確而讓泡沫具有與超聲信號(hào)的頻 率匹配的半徑，以求超聲信號(hào)的最大效果。在實(shí)踐中，這樣的精確泡沫生成特別是在大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備中難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗?需精確度需要附加費(fèi)用。泡沫生成的精確度不足導(dǎo)致泡沫具有尺寸范圍，這導(dǎo)致設(shè)備的效 率降低，因?yàn)椴⒎撬信菽梢杂行У赜糜谝詥蝹€(gè)超聲頻率清除牙斑。此外，使用單個(gè)超聲 頻率在牙齒上產(chǎn)生固定駐波/干涉模式而超聲的高強(qiáng)度和低強(qiáng)度點(diǎn)總是在相同位置。這通 常在牙齒上產(chǎn)生特定生物膜去除模式，其中某些區(qū)域未與其它區(qū)域一樣好地清潔，從而在 這些區(qū)域中在牙齒上留下牙斑，這是不合需要的。因此，希望泡沫生成器/超聲系統(tǒng)能夠在產(chǎn)生牙齒的更均勻清潔之時(shí)有效利用泡 沫尺寸范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因而，這里描述和示出一種用于從牙齒清除生物膜的裝置，該裝置包括液體介質(zhì) 中的氣體泡沫源，該泡沫具有與有效去除生物膜中的細(xì)菌關(guān)聯(lián)的尺寸范圍，各氣體泡沫具 有諧振頻率；以及超聲信號(hào)源，具有頻率范圍，該超聲頻率范圍包括與大多數(shù)空氣泡沫的諧 振頻率對(duì)應(yīng)的頻率，其中向空氣泡沫/液體的流動(dòng)施加超聲信號(hào)，從而振動(dòng)泡沫使得在到 達(dá)生物膜時(shí)發(fā)生清潔動(dòng)作。這里也描述和示出一種牙刷，該牙刷包括牙刷柄部；牙刷頭部，從體部延伸并且 具有延伸杯形部分；超聲換能器，裝配與杯部分中并且可操作地連接以從杯部分發(fā)送聚焦 于牙齒表面上的超聲波；以及液體介質(zhì)中的氣體泡沫源，該泡沫具有與有效去除生物膜中 的細(xì)菌關(guān)聯(lián)的尺寸。


圖1是如這里所示和所描述的泡沫生成/超聲裝置的框圖。圖2是示出了定位于兩顆牙齒之間的鄰間區(qū)域中的裝置的部分的圖。圖3示出了生成超聲信號(hào)的圖。圖4A和圖4B是示出了用于生成泡沫液體混合物的系統(tǒng)的圖。
圖5是一個(gè)牙刷實(shí)施例的正視部分橫截面圖。圖6是另一實(shí)施例的正視部分橫截面圖。
具體實(shí)施例方式包括柄和延伸頭、在部分或者完全容納于牙齒清潔設(shè)備體部/殼中時(shí)以10大體上 示出的圖1的裝置被設(shè)計(jì)用于清潔牙齒，并且將在該特定應(yīng)用的背景中對(duì)其加以描述。然 而，該裝置的原理可以有效使用于下文討論的其它應(yīng)用中。該裝置一般將泡沫生成器14與 壓電換能器16和稱為驅(qū)動(dòng)電子器件的關(guān)聯(lián)壓電換能器驅(qū)動(dòng)電子器件18相組合。裝置10包括噴嘴/投射(standoff)構(gòu)件12，該構(gòu)件被設(shè)計(jì)成與牙齒、特別是鄰 間區(qū)域相抵地定位，以在產(chǎn)生超聲頻率范圍的壓電換能器16與牙齒之間提供所需間距以 便具體地將牙齒維持于換能器的焦點(diǎn)處或者附近。例如，在超聲信號(hào)的400kHz的中心頻率 處，焦距對(duì)于直徑為IOmm的平坦圓形換能器為6. 7mm。這一尺寸將為牙齒表面以及鄰間空 間提供良好覆蓋。換能器焦點(diǎn)范圍例如對(duì)于300-500kHz的頻率范圍而言將為5. 1-8. 4mm。 換能器16和投射構(gòu)件的總高度不應(yīng)當(dāng)多于20mm，這約為普通牙刷頭的尺寸。根據(jù)上文，構(gòu) 件12的投射距離范圍將為l_15mm。如果包括體部/殼的換能器16具有5mm的厚度，則投射距離優(yōu)選等于換能器在 最低高效頻率處的焦距，該焦距在上例中為5. 1mm。在另一示例中，當(dāng)超聲頻率在0. 75至 1. 25MHz的范圍內(nèi)變化而中心頻率為IMHz時(shí)，直徑為IOmm的平坦圓形換能器的焦距范圍將 從12. 6mm到21mm。優(yōu)選投射距離為12.6mm。如果換能器具有非平坦設(shè)計(jì)則可以減少這一距離。泡沫生成器14在操作時(shí)在向噴嘴構(gòu)件12的液體噴射中產(chǎn)生空氣泡沫流。泡沫生 成器14產(chǎn)生尺寸范圍可有效去除牙斑的泡沫。具體而言，泡沫的尺寸將與牙齒上的生物膜 中存在的細(xì)菌或者稱為菌團(tuán)的菌落/菌群的尺寸匹配。由于細(xì)菌和/或菌團(tuán)具有尺寸范圍， 所以泡沫也將具有通常為微米范圍的對(duì)應(yīng)泡沫尺寸范圍。如上文提到的那樣，壓電換能器 16被設(shè)計(jì)用于由驅(qū)動(dòng)電子器件18驅(qū)動(dòng)的寬帶超聲生成。產(chǎn)生頻率范圍的壓電換能器具有 的優(yōu)點(diǎn)在于匹配泡沫尺寸范圍的諧振頻率，由此產(chǎn)生泡沫尺寸范圍的有效諧振振動(dòng)，這與 僅一個(gè)泡沫尺寸相反。這實(shí)現(xiàn)有效清潔細(xì)菌/菌團(tuán)尺寸范圍以及產(chǎn)生包括鄰間區(qū)域的牙齒 的均勻清潔效果。具體而言，驅(qū)動(dòng)電子器件18和壓電換能器16將產(chǎn)生具有所選中心頻率而特定帶 寬在該頻率周圍的超聲信號(hào)。中心頻率可以在相當(dāng)范圍內(nèi)變化。中心頻率在下端可以是 200kHz，而中心頻率在上端可以是2MHz或者甚至是4MHz。更優(yōu)選的范圍在200kHz與2Mz 之間，而優(yōu)選的中心頻率約為1. 0MHz，盡管400kHz中心頻率也已經(jīng)產(chǎn)生良好結(jié)果。在IMHz 中心頻率而帶寬為50%的情況下，產(chǎn)生的超聲頻率范圍將為750-1250kHz，而對(duì)于400kHz 中心頻率的50%帶寬，則為300kHz-500kHz。除了由壓電換能器/驅(qū)動(dòng)電子器件的組合在所選中心頻率周圍產(chǎn)生的超聲頻率 范圍之外，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生超聲脈沖串，而不是連續(xù)超聲信號(hào)。圖3示出了超聲信號(hào)脈沖串布 置。超聲信號(hào)將在所選時(shí)間T1內(nèi)關(guān)斷而在所選時(shí)間T2內(nèi)接通。超聲信號(hào)的占空比由第一 觸發(fā)控制信號(hào)(觸發(fā)器ι)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，T1和T2相等，各約為ι秒。然而，T1A2 可以通常在0.1至2的范圍內(nèi)變化。然而，時(shí)間T1(超聲關(guān)斷時(shí)間)必須充分，以使得存在用于下一超聲波的新的一組泡沫。時(shí)間T1將因此依賴于泡沫的速率和濃度，但是將通常在 IOms與1秒之間，最優(yōu)選為100ms。超聲的這一長(zhǎng)為T1的“暫?！睂?duì)于防止往往在超聲信號(hào) 連續(xù)或者暫停(關(guān)斷)時(shí)間T1不足時(shí)出現(xiàn)的泡沫凝聚至關(guān)重要。防止泡沫凝聚是使用超 聲信號(hào)脈沖串的本系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。時(shí)間T2包含一個(gè)或者多個(gè)超聲脈沖串?？梢宰兓?4-24指示的脈沖串頻率。在 一個(gè)示例中，脈沖串的頻率范圍在25與600Hz之間。這稱為由第二觸發(fā)信號(hào)(觸發(fā)器2) 控制的脈沖串重復(fù)頻率(BRF)。最低可能的BRF依賴于I\+T2的值，其中BRT = 1/Ι\+Τ2，其 中在T2期間僅有一個(gè)脈沖串。優(yōu)選地，脈沖串重復(fù)頻率在100-500ΗΖ的范圍內(nèi)。最優(yōu)選地， 頻率約為200Hz。在各脈沖串內(nèi)，在超聲設(shè)備產(chǎn)生的頻率范圍內(nèi)的一個(gè)超聲頻率處有多個(gè)個(gè) 別超聲循環(huán)25。在一個(gè)示例中，一個(gè)脈沖串中的超聲信號(hào)頻率為1MHz。各脈沖串內(nèi)的循環(huán) 數(shù)目可以通常在50-5000的范圍內(nèi)變化，而優(yōu)選值約為1000。這獲得在圖3中由26指示的 超聲信號(hào)模式，該模式包括在超聲設(shè)備接通(T2)時(shí)、繼而為暫停時(shí)間(T1)、在超聲設(shè)備關(guān)斷 時(shí)超聲信號(hào)30在所選超聲頻率處的相繼脈沖串。然而應(yīng)當(dāng)理解1\、T2, BRF的上述優(yōu)選值和每脈沖串的循環(huán)數(shù)目?jī)H為舉例，因?yàn)樽?優(yōu)設(shè)置取決于實(shí)際流動(dòng)的參數(shù)，這些參數(shù)包括泡沫濃度、泡沫尺寸分布、泡沫流速、泡沫液 體流速和泡沫液體速率。超聲信號(hào)在各時(shí)間段T2內(nèi)的頻率可以相同而頻率對(duì)于各相繼時(shí)間T2而言改變，或 者超聲信號(hào)的頻率可以在各時(shí)間T2內(nèi)改變，即根據(jù)預(yù)選模式隨超聲頻率在超聲設(shè)備的帶寬 內(nèi)改變而改變。超聲信號(hào)的最優(yōu)頻率范圍依賴于包括若干安全參數(shù)的若干參數(shù)。如下確定的頻率 范圍的下端受一個(gè)這樣的安全考慮所限制。為了有效去除生物膜而需要的超聲信號(hào)的幅度 在稱為峰值稀疏分?jǐn)?shù)(rarefractional)壓力的范圍0. 3-0. 5MPa內(nèi)。峰值稀疏分?jǐn)?shù)壓力與 關(guān)聯(lián)于超聲信號(hào)的機(jī)械指數(shù)(MI)值有關(guān)，該MI值又是包括牙齒、齒齦和骨骼的組織可能受 損的可能性的良好指標(biāo)。機(jī)械指數(shù)定義如下在使用診斷超聲時(shí)，F(xiàn)DA允許1. 9的最大Ml。使用0. 5MPa的壓力P(這是在有效 壓力的上端)，所得超聲頻率下限為69kHz以便滿足FDA MI標(biāo)準(zhǔn)。超聲信號(hào)的強(qiáng)度也受安全問(wèn)題限制。例如，1. 9MI將使在300kHz超聲信號(hào)的最大 峰值稀疏分?jǐn)?shù)壓力限于l.OMPa。這一值將根據(jù)實(shí)際超聲頻率而改變。另外，將考慮占空比 的FDA最大時(shí)間平均強(qiáng)度設(shè)置成0. 720W/cm2。可以根據(jù)P的值計(jì)算強(qiáng)度I如下
尸2I =——
Ipc在超聲波連續(xù)而壓力為IMPa時(shí)強(qiáng)度為34W/cm2。因而，就這些值而言的最大占空 比將為2. 1%。在使用0. 5MPa時(shí)，強(qiáng)度減少至8. 4W/cm2，這將最大占空比值增加至8. 5%。 因此，占空比對(duì)于適應(yīng)壓力和強(qiáng)度的安全考慮同時(shí)仍然產(chǎn)生有效超聲動(dòng)作至關(guān)重要?？梢愿鶕?jù)圖3中所示超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)參數(shù)來(lái)計(jì)算占空比。根據(jù)每脈沖串的循環(huán)數(shù)目 除以超聲頻率來(lái)計(jì)算脈沖串長(zhǎng)度。例如，在超聲頻率為400kHz而每脈沖串有1000個(gè)循環(huán) 時(shí)，脈沖串長(zhǎng)度為2. 5ms。在T2期間的占空比取決于脈沖串長(zhǎng)度(t)和脈沖串重復(fù)頻率、具體為BRF x(t)/100(以％為單位)。系統(tǒng)的總占空比為T2/I\+T2X BRFx(t)/100(以％為單 位)。對(duì)于200Hz的BRF、0. 2/s的T1和0. 03s的T2，系統(tǒng)的占空比為10%。如上文所示，本系統(tǒng)的一個(gè)重要方面在于生成形式為超聲信號(hào)脈沖串的超聲頻率 圍，而該頻率范圍與泡沫生成器產(chǎn)生的泡沫尺寸范圍關(guān)聯(lián)/對(duì)應(yīng)，該泡沫尺寸范圍又與 牙齒上的牙斑生物膜的細(xì)菌和/或菌團(tuán)尺寸范圍關(guān)聯(lián)。在圖4A和圖4B中更具體地示出了泡沫生成器14。一般而言，泡沫生成器14混合 空氣和水以產(chǎn)生泡沫。如上文所示，重要的是在裝置的操作期間防止泡沫凝聚/聚集。因 而，持續(xù)地產(chǎn)生泡沫，從而總是有朝向牙齒導(dǎo)引的新的一組泡沫。泡沫凝聚速率依賴于泡沫 流速和濃度以及超聲信號(hào)的強(qiáng)度和占空比。在流速的一個(gè)示例中，當(dāng)從直徑為Imm的噴嘴 排放泡沫液體時(shí)，從13ml/min的流量獲得28cm/s的流速。泡沫混合物的速率由泵產(chǎn)生。如在圖4A和圖4B中的40所示，一般優(yōu)選連續(xù)流離 心泵。泵40包括殼42和葉輪44，該葉輪為引入泵中的氣體泡沫和液體產(chǎn)生抽吸效果，從 而有力地混合它們、然后將所得流體泡沫混合物引向連接到噴嘴/投射元件12的排放端口 46。這樣的離心泵眾所周知并且商業(yè)上可用。在圖4B中示出了形成移向葉輪的氣體(優(yōu)選為空氣)泡沫/液體混合物。這包 括體部分50和在空氣入口管60的近端59處的空氣入口 56，該體部分包括用于來(lái)自貯存 器54(圖1)的流體的開(kāi)口?？諝馊肟?56處于大氣壓P0。圍繞空氣入口管60的內(nèi)部體積 58中的液體的壓力Pl按照取決于內(nèi)部體積58中的液體水位高度的因子大于壓力P0。內(nèi) 部體積58的尺度隨著內(nèi)部體積迫近空氣入口管60的遠(yuǎn)端61而減少。體部分50的內(nèi)表面 63與空氣入口管60的遠(yuǎn)端61間隔一小段距離。在所示實(shí)施例中，在Pl與空氣入口管60 的出口 62處的壓力P2之間存在有壓力降，該壓力P2大于由內(nèi)部體積58中的液體高度生 成的壓力。體部分50的內(nèi)表面63的尺度大。例如，當(dāng)出口開(kāi)口 62為0.3mm而入口管60 的外徑為0. 6mm時(shí)，則內(nèi)表面63在點(diǎn)66處的直徑應(yīng)當(dāng)小于0. 67mm。將來(lái)自直通出口 62的泡沫/液體混合物抽吸到徹底混合液體和空氣的葉輪中。所 得泡沫/液體流然后被引向連接線路70中去往噴嘴/投射元件12?？梢詮娜萜?2向液體 添加肥皂或者表面活性物質(zhì)(表面活性劑)。這減少流體的表面張力從而增加小泡沫的數(shù) 目和泡沫的均勻性。適當(dāng)表面活性劑的一個(gè)示例為可以按照0. 25m%的數(shù)量添加的十二烷 基硫酸鈉。這實(shí)現(xiàn)最優(yōu)表面張力和粘度。增加液體的粘度會(huì)增加剪切力，并且可以具有抵 御牙齒上的細(xì)菌的更大效果。應(yīng)當(dāng)理解圖4A和圖4B圖示了用于生成泡沫-液體流的一個(gè)實(shí)施例。可以使用許 多其它泵或者用于混合液體和氣體的類似設(shè)備。產(chǎn)生細(xì)微泡沫混合物的一種替代方式是用 泵向上抽吸空氣和液體、然后在泵中向混合物加壓?？諝鈱⑷芙庠谝后w中。當(dāng)通過(guò)噴嘴釋放 加壓的空氣和液體時(shí)，由于壓力下降而形成空氣泡沫。甚至有可能使用預(yù)加壓的氣體_液 體混合物，例如包含充有碳酸氣的流體的加壓C02。在噴嘴處，將生成可以用于去除牙斑生 物膜的泡沫。牙斑生物膜中的典型細(xì)菌有些呈半徑約為4μ m的球狀。由于細(xì)菌通常很硬，所以 特別是如果泡沫小于細(xì)菌，則它們可能在施加的剪切應(yīng)力之下并未破裂。因此，泡沫應(yīng)當(dāng)通 常大于細(xì)菌的尺寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌通常按菌落來(lái)組織。這些菌落或者菌團(tuán)通常比菌團(tuán)內(nèi)的 細(xì)菌更易于驅(qū)除。菌落半徑可以在5μπι與25μπι之間變化。這一尺寸范圍中的泡沫因此在從牙齒有效和快速地去除細(xì)菌時(shí)最高效。在操作時(shí)，泡沫生成器在連續(xù)流中產(chǎn)生所需尺寸的泡沫。泡沫的尺寸可以在 +/-30%的范圍內(nèi)變化，這允許使用相對(duì)廉價(jià)的泡沫生成器。泡沫尺寸范圍至關(guān)重要，并且 各種泡沫尺寸在它們的諧振頻率由超聲賦能時(shí)對(duì)牙斑中通常遇到的各種菌落尺寸起作用。 泡沫由周期性的超聲信號(hào)脈沖串諧振而超聲具有所選接通/關(guān)斷模式，該模式往往防止泡 沫聚集，因此增加牙斑去除的有效性。使用超聲頻率范圍除了對(duì)泡沫尺寸范圍有效性起作 用的優(yōu)點(diǎn)之外，還在牙斑上產(chǎn)生可變干涉模式，該模式產(chǎn)生更均勻的清潔效果。如上文討論的那樣，圖1-4的裝置用于有效地去除牙斑細(xì)菌。然而，該系統(tǒng)可以用 于清潔包括隔膜和微芯片的其它表面以及在各種應(yīng)用中清潔生物膜傳染。泡沫尺寸和超聲 頻率范圍必須完全匹配于細(xì)菌或者其它待去除的項(xiàng)目的尺寸。在圖5中示出了形式為牙刷的口腔清潔設(shè)備的另一實(shí)施例，該牙刷將牙刷的氣體 泡沫和/或振動(dòng)與超聲信號(hào)一起使用。在這一實(shí)施例中，牙刷/施加裝置80包括柄部81 和頭部82。柄部81包括壓電器件84、泡沫生成器86和用于在所選運(yùn)動(dòng)中移動(dòng)牙刷頭的牙 刷驅(qū)動(dòng)電路88。牙刷驅(qū)動(dòng)電路可以與氣體泡沫和超聲或者僅與超聲或者不與任何物質(zhì)一起 使用。牙刷驅(qū)動(dòng)可以是用于振動(dòng)在圖5中與剛毛83 —起示出的頭部82的多個(gè)不同驅(qū)動(dòng)布 置中的任何布置。泡沫生成器84和壓電器件85類似于上文針對(duì)圖1-4描述的單元。如果 希望則可以在附著到牙刷80的單獨(dú)單元中提供它們。水容器85連接到泡沫生成器。柄部81包括延伸到頭部82的伸長(zhǎng)段90。接線91或者輸送來(lái)自壓電器件84的壓 電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的類似元件從泡沫生成器86延伸經(jīng)過(guò)伸長(zhǎng)段90，如同用于氣體泡沫/液體混 合物的線路92延伸那樣。頭部82包括其中設(shè)置有杯構(gòu)件100的彎曲表面98。杯構(gòu)件100 是彎曲的，例如prophy杯，該杯被成形為朝向牙齒聚焦(即導(dǎo)引)由定位于杯構(gòu)件100上 或者中的壓電換能器102和104產(chǎn)生的超聲波。杯構(gòu)件100優(yōu)選地由柔性易彎材料如橡膠 或者其它聚合物彈性體制成。可以提供附加超聲換能器以便在杯構(gòu)件周圍提供超聲換能器 環(huán)。如圖所示，超聲換能器通常位于杯構(gòu)件100的中間附近。在杯構(gòu)件100的中心的開(kāi)口 106為移動(dòng)經(jīng)過(guò)線路92的氣體泡沫/液體提供出 口。在操作期間，開(kāi)口 106適于作為用于引向目標(biāo)表面如牙齒的液體介質(zhì)中的氣體泡沫的 出口。由于杯構(gòu)件100的形狀而朝向目標(biāo)表面聚焦由換能器102和104產(chǎn)生的超聲波。超 聲波如上文具體討論的那樣振動(dòng)液體介質(zhì)中的泡沫，從而產(chǎn)生上述所需清潔泡沫動(dòng)作。也 可以在這一實(shí)施例中使用上文參照?qǐng)D1-4的實(shí)施例討論的超聲信號(hào)特性(包括各種可能頻 率范圍和中心頻率、接通/關(guān)斷時(shí)間和脈沖串速率)，盡管應(yīng)當(dāng)理解也可以使用單個(gè)超聲頻 率。這提供上文具體描述的具有泡沫尺寸范圍的良好清潔動(dòng)作。如果希望則在頭部82上提供剛毛83以提供刷洗動(dòng)作，而刷頭運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)電路88 產(chǎn)生。振動(dòng)動(dòng)作可以僅與超聲或者與超聲和氣體泡沫一起使用。除了如上文討論的超聲波作用于泡沫的效果(這些超聲波又作用于牙斑上以便 從牙齒清除牙斑)之外，氣體泡沫/液體可以用來(lái)從換能器向牙齒傳送超聲波以便直接作 用于牙斑上。氣體泡沫/液體因此充當(dāng)用于超聲波的引導(dǎo)。當(dāng)這一布置中的相繼超聲能量 脈沖串充分長(zhǎng)時(shí)，各超聲脈沖串的一部分將到達(dá)牙齒的表面而能量損失不多，從而產(chǎn)生所 需清潔效果。在這一布置中，當(dāng)例如使用水作為用于引導(dǎo)超聲波的流體時(shí)，需要在操作期間在流體從杯或者從空心構(gòu)件中的其它開(kāi)口流出時(shí)補(bǔ)充(補(bǔ)給)流體。在另一實(shí)施例中，如圖6中所示，可以使用兩個(gè)單獨(dú)泵107、108，一個(gè)用于通過(guò)線路110泵送泡沫/液體，而另一個(gè) 通過(guò)線路112泵送無(wú)泡沫的液體。例如可以在牙齒的表面附近通過(guò)杯構(gòu)件114釋放泡沫/ 液體，而其它液體填充杯以充當(dāng)用于超聲波的傳送。作為一種替代，凝膠體可以用來(lái)填充杯 用于傳送超聲。凝膠體也可以有助于清除牙斑，因?yàn)樗鼘⑴c泡沫/流體混合并且增加其粘 度，由此有益于與清潔關(guān)聯(lián)的剪切力。對(duì)于圖6的兩種液體的實(shí)施例，也可以使用不同的和否則不兼容的流體化學(xué)物， 這些化學(xué)物按照由杯構(gòu)件限定的體積恰在被施加到牙齒之前混合。一個(gè)示例是用于牙齒漂 白。在圖6的實(shí)施例中，泡沫/液體以充分速率向生物膜的表面供應(yīng)泡沫以沖洗掉先前泡 沫群，從而維持部位清潔以便于超聲動(dòng)作。雖然這里出于示例目的已經(jīng)公開(kāi)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解可以在實(shí)施 例中并入各種改變、修改和替換而不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
一種用于從牙齒清除生物膜的裝置，包括液體介質(zhì)中的氣體泡沫源(14)，泡沫具有與有效地去除所述生物膜中的細(xì)菌關(guān)聯(lián)的尺寸范圍，各氣體泡沫具有諧振頻率；以及超聲信號(hào)源(16，18)，具有頻率范圍，超聲頻率范圍包括與大多數(shù)所述空氣泡沫的諧振頻率對(duì)應(yīng)的頻率，其中向空氣泡沫/液體的流動(dòng)施加超聲信號(hào)，從而振動(dòng)所述泡沫使得在到達(dá)所述生物膜時(shí)發(fā)生清潔動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在基本上防止所述泡沫在它們移向所述牙齒時(shí)凝 聚的接通/關(guān)斷模式中生成所述超聲信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述接通/關(guān)斷模式在5%-70%的時(shí)間接通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述接通時(shí)間約為50%的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述關(guān)斷時(shí)間約為0.1至1秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中泡沫尺寸范圍和所述超聲頻率范圍與細(xì)菌或者菌 落的尺寸關(guān)聯(lián)，以便將其從所述牙齒驅(qū)除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述超聲信號(hào)具有范圍為IOOkHz至4MHz的中心 頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述中心頻率的范圍為200kHz至2MHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述中心頻率約為400kHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述中心頻率約為1MHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中在脈沖串重復(fù)率范圍為20-200HZ的超聲脈沖串 中產(chǎn)生所述超聲信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中各超聲脈沖串中的超聲循環(huán)數(shù)目范圍為 50-5000。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述超聲信號(hào)具有約50%的帶寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括近似地在超聲場(chǎng)的焦點(diǎn)值周圍在所述牙齒與所 述超聲信號(hào)換能器之間提供所選距離的投射元件(12)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述泡沫在靜止時(shí)的半徑與它們?cè)谒龀暤?影響之下在諧振時(shí)的最大半徑約為1 2.5。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括按照為了維持所述泡沫尺寸相對(duì)小而選擇的數(shù) 量來(lái)進(jìn)行向所述液體添加的表面活性劑(72)的供應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述泡沫液體的速率范圍為0.1-lOm/s。
18.一種用于從所選表面清除生物膜的裝置，包括液體介質(zhì)中的氣體泡沫源(14)，泡沫具有與有效地去除所述生物膜中的細(xì)菌關(guān)聯(lián)的尺 寸范圍，各氣體泡沫具有諧振頻率；以及超聲信號(hào)源(16，18)，具有頻率范圍，超聲頻率范圍包括與大多數(shù)所述氣體泡沫的諧振 頻率對(duì)應(yīng)的頻率，其中向空氣泡沫/液體的流動(dòng)施加超聲信號(hào)，從而振動(dòng)所述泡沫使得在 到達(dá)所述生物膜時(shí)發(fā)生清潔動(dòng)作。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中在基本上防止所述泡沫在它們移向所述表面時(shí) 凝聚的接通/關(guān)斷模式中生成所述超聲信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述接通/關(guān)斷模式在5%-70%的時(shí)間接通。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中泡沫尺寸范圍和所述超聲頻率范圍與細(xì)菌或者 菌落的尺寸關(guān)聯(lián)，以便將其從所述選擇的表面驅(qū)除。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中在超聲脈沖串中產(chǎn)生所述超聲信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述泡沫在靜止時(shí)的半徑與它們?cè)谒龀暤?影響之下在諧振時(shí)的最大半徑約為1 2.5。
24.一種牙刷，包括牙刷柄部(81)；牙刷頭部(82)，從所述柄部延伸并且具有延伸杯形部分(100)；超聲換能器(102，104)，裝配與所述杯部分中并且可操作地連接以從所述杯部分發(fā)送 聚焦于牙齒表面上的超聲波；以及液體介質(zhì)中的氣體泡沫源(86)，泡沫具有與有效地去除所述生物膜中的細(xì)菌關(guān)聯(lián)的尺寸。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中所述氣體泡沫源和用于操作所述換能器的驅(qū)動(dòng) 電子器件(84)容納于所述柄部中。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中所述氣體泡沫源和用于操作所述換能器的驅(qū)動(dòng) 電子器件(84)容納于在所述牙刷以外、但是可操作地連接到所述牙刷的構(gòu)件中。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中所述牙刷頭包括基本上圍繞所述頭部的多個(gè)剛 毛(83)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中所述氣體泡沫源提供泡沫尺寸范圍，并且其中 所述超聲信號(hào)源提供頻率范圍，其中所述超聲頻率范圍包括與大多數(shù)所述氣體泡沫的諧振 頻率對(duì)應(yīng)的頻率。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中在基本上防止所述泡沫在它們移向所述牙齒時(shí) 凝聚的接通/關(guān)斷模式中生成所述超聲信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的牙刷，其中所述柄包括在所述裝置的操作期間振動(dòng)所述牙 刷頭的部件(88)。
31.一種牙刷，包括牙刷頭(82)，具有延伸杯狀構(gòu)件(100)；超聲換能器(102，104)，定位于所述杯狀構(gòu)件中以在所述牙齒的方向上從其傳輸超聲 波；以及牙刷柄(81)，操作地連接到所述牙刷頭，其中所述柄包括在所述牙刷的操作期間振動(dòng) 所述牙刷頭的部件(88)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的牙刷，其中所述杯構(gòu)件包括柔性材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的牙刷，包括所述杯構(gòu)件中的多個(gè)超聲換能器。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的牙刷，包括向所述杯構(gòu)件提供并且引向所述牙齒的液體介 質(zhì)中的氣體泡沫源(107)和用于輔助將所述超聲波引向所述牙齒的不同于所述氣體泡沫/ 液體的向所述杯構(gòu)件提供的液體源(108)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的牙刷，其中在所述牙齒附近通過(guò)所述杯構(gòu)件釋放所述氣體 泡沫/液體。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的牙刷，其中所述氣體泡沫/液體和其它液體包括按照由所述杯構(gòu)件限定的體積混合以便后續(xù)施加到所述牙齒的兩種不兼容化學(xué)液體 。
全文摘要
一種裝置，包括液體介質(zhì)中的氣體(空氣)泡沫源(14)，該氣體泡沫具有與牙齒或者其它表面上的單獨(dú)細(xì)菌或者菌落的尺寸關(guān)聯(lián)的尺寸范圍。超聲信號(hào)源(16，18)具有在200kHz與2MHz之間的頻率范圍，該超聲頻率范圍包括大多數(shù)泡沫的諧振頻率。向引向牙齒上的生物膜的泡沫/液體流施加超聲實(shí)現(xiàn)驅(qū)除/去除生物膜。
文檔編號(hào)A61C17/20GK101820832SQ200880110549
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者B·戈坦博斯, B·瑪?shù)? J·D·弗拉塞爾, J·J·M·詹森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司