背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及一種電動牙刷。該牙刷可以包括刷柄和電驅(qū)動器，或替代地，可以是可附接到容納驅(qū)動器的單獨刷柄模塊的模塊。

老齡化人群遭受的健康問題之一是牙齦萎縮，以及牙齦與牙齒表面分離。該人群成員的萎縮牙齦線處或下方容易發(fā)生蛀牙。蛀牙發(fā)生率的該變化的原因是牙齦松動或退化。正常刷牙經(jīng)常導(dǎo)致將食物顆粒清掃至牙齦與牙齒之間的空隙空間中。這些食物顆粒不可避免地支持在牙齦線處或下方的增殖菌落和隨之發(fā)生的齲齒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種改進的電動牙刷，其以減小齲齒發(fā)生率的方式刷牙。更具體來說，本發(fā)明旨在提供一種使得降低將食物顆粒清掃至牙齦下方的可能性的牙刷。本文提供的牙刷自動地確定并且誘發(fā)牙刷移動的最佳模式。

根據(jù)本發(fā)明，牙刷模塊包括：框架總成；刷毛固持器，其可移動地安裝到框架總成的遠端；以及動力傳輸總成，其可以操作性地連接到驅(qū)動電機并且操作性地連接到刷毛固持器，以便相對于框架沿著橢圓形路徑移動刷毛固持器上的刷毛尖端(bristletip)。在沿著橢圓形路徑進行的單個移動循環(huán)中，刷毛遠離框架且朝向牙齒移位，隨后沿著牙齒移位且在遠離牙齦線的方向上接觸牙齒，隨后朝向框架且遠離牙齒移位回，且隨后沿著框架移位且與牙齒脫離。

牙刷框架可以包括可連接到單獨的刷柄模塊的刷柄或底座。通常，驅(qū)動電機是收容在完整牙刷的刷柄部分中的電動機。

優(yōu)選的是，牙刷模塊還包括定向傳感器，其安裝到框架(刷柄或底座)且適配成檢測框架的定向。定向傳感器操作性地連接到驅(qū)動電機和/或動力傳輸總成，以控制刷毛固持器的運動方向，使得刷毛尖端在取決于框架定向的方向上勾畫出橢圓形路徑。

傳感器被配置成檢測框架的至少兩個交替性定向，并且在牙刷模塊處于交替性定向中的第一定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器在一個方向上的運動，而在牙刷模塊處于交替性定向中的第二定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器在相反的方向上的運動。簡言之，定向傳感器用于檢測刷毛面向的方向，同時檢測目標牙齒表面所處的刷頭側(cè)。

傳感器可以采用球型傳感器的形式。該球完成了包括設(shè)置于牙刷框架中的四個接觸銷中的兩個銷的電路。替代地，傳感器包含重力開關(guān)或加速度計。

根據(jù)本發(fā)明的另一特征，動力傳輸總成包括凸輪元件，凸輪元件執(zhí)行相對于動力傳輸軸線偏心的運動。通常，動力傳輸軸線是電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。動力傳輸總成還包括凸輪動作接收器元件(camming-actionreceiverelement)，其形成有孔口或開口，凸輪元件至少部分設(shè)置在孔口中、與孔口的表面接觸。接收器元件還具有被相對于框架固定的銷穿過的狹槽。狹槽和銷允許凸輪動作接收器元件進行受限運動以產(chǎn)生刷毛的橢圓形路徑。

在牙刷模塊的一個實施方式中，刷毛固持器包括接收器元件。凸輪元件和凸輪動作接收器元件位于刷頭中。

在牙刷模塊的替代實施方式中，凸輪元件和接收器元件設(shè)置成接近(例如)框架的底座部分內(nèi)部的軸或柄的近端，底座部分可以連接到刷柄刷柄，或替代地包括刷柄刷柄。動力傳輸總成包括縱向延伸穿過軸或柄的桿。桿的近端聯(lián)接到凸輪動作接收器元件，而桿的遠端聯(lián)接到刷毛固持器。桿附接到球，球可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在刷柄與刷頭之間的軸或柄中。球的位置部分地確定由刷毛尖端勾畫的橢圓形路徑的大小。

根據(jù)本發(fā)明的另一特征，刷毛固持器是在框架的遠端處沿著刷頭相互間隔的多個刷毛固持器中之一。刷毛固持器沿著框架的軸線縱向間隔。每個刷毛固持器形成有相應(yīng)的孔口或開口。凸輪元件部分地設(shè)置在每個孔口內(nèi)部，以便滾動接觸每個孔口的表面。刷毛固持器可以彼此固定，從而共同地充當凸輪動作接收器元件。替代地，刷毛固持器可以是獨立的，但其協(xié)力執(zhí)行平行運動，其中刷毛尖端由于共同聯(lián)接至凸輪元件而全部沿著同一橢圓形路徑移動。

根據(jù)本發(fā)明，牙刷模塊包括(a)底座，(b)細長中空軸或柄，所述細長中空軸或柄連接到底座，軸或柄在遠端處界定縱向軸線，(c)刷頭，刷頭與底座相對的一端安裝至軸或柄，刷頭包括可以相對于軸或柄和底座移動的刷毛固持器，和(d)動力傳輸總成，其操作性地連接到驅(qū)動器和刷毛固持器。驅(qū)動器通常是具有例如轉(zhuǎn)子等機械能輸出元件的電動機。動力傳輸總成被配置成將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為刷毛固持器的運動，使得其刷毛尖端相對于軸或柄和刷柄勾畫出大體為橢圓形的路徑。橢圓形路徑包括朝向牙齒表面的第一路徑片段、沿著牙齒表面且遠離相應(yīng)牙齦線的第二路徑片段、遠離牙齒表面的第三路徑片段，和與第二路徑片段的方向相反且與牙齒表面間隔開的第四路徑片段。

牙刷模塊可還包括如上文描述的定向傳感器。另外，動力傳輸總成可以包括如上文所論述的凸輪元件和凸輪動作接收器元件。刷毛固持器可以包括接收器元件，或替代地，凸輪元件和接收器元件可以位于底座(其可以包括或可以不包括牙刷的刷柄)中，其中動力傳輸總成包括從接收器元件縱向穿過軸或柄延伸到刷毛固持器的桿。

其中刷毛固持器是沿著刷頭相互間隔的多個刷毛固持器中之一，刷毛固持器中的每一個形成有相應(yīng)孔口，凸輪元件部分地設(shè)置在每個孔口內(nèi)部，以便滾動接觸每個孔口的表面，孔口的橫截面通常在幾何上與凸輪元件的橫截面類似且大于凸輪元件的橫截面。

根據(jù)本發(fā)明的特征，刷頭包括至少一個輔助刷毛固持器，所述輔助刷毛固持器相對于軸或柄和底座固定。

刷頭可以包括設(shè)置在軸或柄的與底座相對的末端處的中空外殼，外殼相對于底座固定，刷毛固持器部分地設(shè)置在外殼內(nèi)部。

本發(fā)明提供了一種電動牙刷，其通過降低將食物顆粒清掃至牙齦下方的可能性來減小齲齒發(fā)生率的方式刷牙。本發(fā)明預(yù)期一種自動地刷牙的方法，其中使用者操作操作性地連接到刷毛固持器的動力傳輸總成，以便相對于牙刷框架沿著橢圓形路徑移動刷毛固持器上的刷毛尖端。在沿著橢圓形路徑的單個移動循環(huán)中，刷毛遠離框架且朝向牙齒移位，隨后沿著牙齒移位且在遠離牙齦線的方向上接觸牙齒，隨后朝向框架返回且遠離牙齒，且隨后沿著框架移位且與牙齒脫離。

方法還預(yù)期對刷毛固持器的移動方向進行自動控制，使得刷毛尖端根據(jù)牙刷定向沿著橢圓形路徑在一個方向或相反方向上移動。方法可以包括操作傳感器以檢測框架的兩個交替性定向，并且在牙刷處于交替性定向中的第一定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器在一個方向上的運動，而在牙刷處于交替性定向中的第二定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器在相反方向上的運動。

操作動力傳輸總成可以包括沿著相對于動力傳輸軸線偏心的回路移動凸輪元件，且因此移動凸輪動作接收器元件。凸輪元件和接收器元件可以具有如上文描述的結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的電動牙刷模塊或總成的縱向截面圖。

圖2是沿著圖1中的線ii-ii截取的縱向截面圖。

圖3是圖1和圖2的牙刷模塊或總成的分解透視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一電動牙刷模塊或總成的縱向截面圖。

圖5是在部分移除了框架或殼體的底座部分的情況下從圖4中的頂部截取的正視圖。

圖6是圖4和圖5的牙刷模塊或總成的分解透視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的牙刷模塊的刷頭的示意性橫向截面圖，其圖解地描繪了刷毛固持器的連續(xù)位置和刷毛尖端的運動路徑。

圖8是沿著圖9中的線viii-viii截取的根據(jù)本發(fā)明的刷頭的局部縱向截面圖，其示出了固定輔助刷毛。

圖9是圖8的刷頭的示意性橫向截面圖，其圖解地描繪了刷毛固持器的連續(xù)位置和刷毛尖端的運動路徑。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一牙刷模塊或總成的刷頭的局部縱向截面圖，其示出了固定輔助刷毛和可移動刷毛固持器。

圖11是圖10的刷頭的示意性橫向截面圖，其圖解地描繪了刷毛固持器的連續(xù)位置和刷毛尖端的運動路徑。

圖12是圖4到圖6的牙刷模塊中的動力傳輸總成的示意性側(cè)面正視圖。

圖13是圖12的動力傳輸總成的選定組件與牙刷模塊的刷毛固持器的示意性軸向正視圖。

圖14是圖4至圖6的牙刷模塊或附件的示意性縱向截面圖，其示出了牙刷模塊或附件的選定動力傳輸。

圖15是圖14的刷頭的示意性橫向截面圖，其圖解地描繪了刷毛固持器的連續(xù)位置和刷毛尖端的運動路徑。

圖16a至圖16d是用于檢測牙刷定向的球型傳感器的示意性表示，其示出牙刷的四個不同定向。

圖17a至圖17d是用于檢測牙刷定向的重力開關(guān)或傳感器的示意性表示，其示出了牙刷的四個不同定向。

圖18是包括用于根據(jù)牙刷定向來控制牙刷移動方向的定向傳感器的電路的框圖。

具體實施方式

圖1至圖3描繪了電動牙刷模塊100，其包括框架總成102、可移動地安裝到框架總成的遠端的多個刷毛固持器104，和動力傳輸總成106?？蚣?02包括底座部分108，其可拆卸地連接到容納電動機或驅(qū)動器112的刷柄110。在將框架底座108附接到刷柄110之后，動力傳輸總成106可以在輸入或近端處操作性地連接到電動機或驅(qū)動器112。動力傳輸總成106在下游或遠端處操作性地連接到刷毛固持器104，以便相對于框架102沿著橢圓形路徑116(參看例如圖7)移動刷毛固持器上的刷毛尖端114。在沿著橢圓形路徑116的單個移動循環(huán)中，刷毛遠離框架102且朝向用戶的牙齒tt移位(箭頭116a)，隨后沿著牙齒tt移位且在遠離牙齦線的方向上接觸牙齒(箭頭116b)，隨后朝向框架102且遠離牙齒tt移位回(箭頭116c)，且隨后沿著框架102移位且與牙齒tt脫離(箭頭116d)。

如圖1至圖3中進一步描繪，框架102包括中空柄118，其近端與底座108是連續(xù)的，其自由端支撐刷頭外殼或支架120。底座部分108形成有凹進肩部122，凹進肩部容置在環(huán)形套管124中。套管124還在近端側(cè)容置安裝支架126。

動力傳輸總成106包括驅(qū)動軸128，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在框架柄118的通道或內(nèi)腔129內(nèi)部，且其近端固定到耦合元件130，耦合元件可釋放地連接到電動機或驅(qū)動器112的轉(zhuǎn)子軸132。驅(qū)動軸128在遠端處插入到凸輪軸134中，且與凸輪軸134旋轉(zhuǎn)固定。凸輪軸134可以通過環(huán)氧樹脂或其它粘合劑固定到驅(qū)動軸128。

作為動力傳輸總成106的一部分的凸輪軸134穿過各個刷毛固持器104上的開口或孔口136。凸輪軸134與界定孔口136的刷毛固持器104的表面(未單獨地標示)接觸。

凸輪軸134相對于驅(qū)動軸128偏心地安裝，且在其旋轉(zhuǎn)期間越過橢圓形路徑，該橢圓形路徑被傳輸?shù)剿⒚坛制?04，使得刷毛尖端114沿著橢圓形路徑116移動。因此，刷毛固持器104充當凸輪動作接收器元件，其接收凸輪軸134的偏心運動，且響應(yīng)于偏心運動而產(chǎn)生刷毛尖端114的橢圓形運動路徑。

刷毛固持器或凸輪動作接收器104另外形成有相應(yīng)的細長狹槽138，固定到刷頭120的銷140穿過。銷140平行于驅(qū)動軸128和凸輪軸134的旋轉(zhuǎn)軸線142沿著刷頭120縱向延伸。狹槽138和銷140配合準許刷毛固持器104進行受限的旋轉(zhuǎn)和平移移動，這是沿著橢圓形路徑116移動刷毛尖端114所必需的。

刷毛固持器104沿著框架102的軸線縱向隔開，框架102的軸線與驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)軸線142大體上重合。凸輪軸134部分設(shè)置在每個刷毛固持器或接收器元件104的孔口136內(nèi)部，以便滾動接觸每個孔口的表面。如圖1至圖3中所描繪，刷毛固持器104可以是獨立元件，但協(xié)力執(zhí)行平行運動，其中刷毛尖端114由于與凸輪元件134共同聯(lián)接而全部沿著同一橢圓形路徑移動。替代地，刷毛固持器可以彼此固定，從而共同充當整體式凸輪動作接收器元件。

刷頭120還攜載四個輔助刷毛陣列144，每一個均包括經(jīng)由膠水、熱焊接或錨定板或環(huán)線性對準地安裝至共同支撐件148的多個刷毛簇146。刷毛陣列144相對于框架102固定。每一個支撐件148通過壓配合(且可選擇地通過膠粘或超聲波焊接)入刷頭上的相應(yīng)孔152內(nèi)的一對栓釘150固定至刷頭120。刷毛簇146輔助用戶相對于目標牙齒來定位牙刷模塊100。為此，刷毛簇146具有多個長度，使得刷毛簇的自由端154與刷毛固持器104的最大延伸遠離框架總成102且尤其是刷頭120的移動刷毛尖端114大致共面。

牙刷模塊100還包括定向傳感器156(圖18)，其安裝到框架102(在刷柄110或底座部分108中)且適配成檢測框架的定向。定向傳感器156可以操作性地連接到電動機或驅(qū)動器112且/或操作性地連接到動力傳輸總成106，以控制刷毛固持器104的運動方向，使得刷毛尖端114在取決于框架102的定向的方向上勾畫出橢圓形路徑116。

傳感器156被配置成檢測框架102的至少兩個交替性定向，并且在牙刷模塊100處于交替性定向中的第一定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器104在一個方向上的運動，而在牙刷模塊處于交替性定向中的第二定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器104在相反方向上的運動。簡言之，定向傳感器156用于檢測牙刷模塊100及其刷毛面向的方向，且同時檢測目標牙齒表面tt所處的刷頭120側(cè)。

傳感器156可以采用下文參考圖16a至圖16d詳細論述的球型傳感器的形式。替代地，傳感器156包括下文參考圖17a至圖17d論述的重力開關(guān)或加速度計。

圖4至圖6描繪了另一電動牙刷模塊200。模塊200包括框架總成202、可移動地安裝到框架總成遠端的多個刷毛固持器204，和動力傳輸總成206?？蚣?02包括兩個縱向框架殼體或半部202a和202b。在組裝好時，框架202包括底座部分208，其可拆卸地連接到容納電動機或驅(qū)動器212的刷柄210。底座部分208形成有凹進肩部222，凹進肩部容置在環(huán)形套管224中。套管224還從近端側(cè)容置安裝支架226。總成框架202還包括中空柄218和中空頭部或外殼220。

在將框架底座208附接到刷柄210之后，動力傳輸總成206可以在輸入或近端處操作性地連接到電動機或驅(qū)動器212。動力傳輸總成206在下游或遠端處操作性地連接到刷毛固持器204，以便相對于框架202沿著橢圓形路徑216(參看例如圖15)移動刷毛尖端214。在沿著橢圓形路徑216的單個移動循環(huán)中，刷毛遠離框架202且朝向用戶的牙齒tt移位(箭頭216a)，隨后沿著牙齒tt移位且在遠離牙齦線的方向上接觸牙齒(箭頭216b)，隨后朝向框架202且遠離牙齒tt移位返回(箭頭216c)，且隨后沿著框架202移位且與牙齒tt脫離(箭頭216d)。

動力傳輸總成206基本上包括例如由鋼制成的扁平棒或桿228，其延伸穿過框架柄218。一對球半部230'和230"附接到桿228，且形成可旋轉(zhuǎn)地收容在柄218中的樞軸球230。球230用作萬向接頭，從而允許桿228圍繞柄218(和框架202)的縱向軸線232旋轉(zhuǎn)，以及圍繞橫向軸線234樞轉(zhuǎn)。球230通常定位在桿228的大致幾何中心處。然而，可以改變球230的確切位置，以調(diào)整刷毛尖端214越過的橢圓形路徑216的大小。

支撐刷毛簇239的各個線性陣列236的刷毛固持器204作為設(shè)置在刷頭外殼220中的合成刷毛單元204'的一部分彼此平行地剛性連接。桿228在遠端處插入到刷毛單元204'中的扁平通道238中，且剛性地固定到刷毛單元204'。桿228在近端處耦合到凸輪動作接收器元件240，且尤其是插入到其上的開槽突起241中。接收器元件240形成有界定圓柱形凸輪表面(未單獨地標示)的孔口242，且還形成有細長狹槽244。狹槽244被錨定銷246穿過、相對于框架202固定，且其相對的兩端經(jīng)由一對輔助支架248和250固定到框架。支架250利用插入支架248上的相應(yīng)孔254內(nèi)的四個支腳或栓釘252設(shè)置在各個角處。一對螺栓258插入穿過支架248中的相應(yīng)凸緣260，且被旋擰到框架殼體202b上的孔或插口262中。

狹槽244和銷246配合準許接收器元件240進行受限的旋轉(zhuǎn)和平移移動，該受限移動使得刷毛尖端214沿著橢圓形路徑216移動。

動力傳輸總成206還包括動力耦合元件264，動力耦合元件264包括圓柱形盤266和凸輪元件268。盤266可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架248上的圓形開口270中，而凸輪元件268被插入到凸輪動作接收器元件240的孔口242中。盤266上形成有凹部272和鍵控脊(keyingridge)274，以用于驅(qū)動地(且可釋放地)將耦合元件264，且因此將整個動力傳輸總成206聯(lián)接到電動機212的轉(zhuǎn)子軸276。凸輪元件268偏心地安裝到盤266，因此在將驅(qū)動電機210耦合到耦合元件266時，引發(fā)接收器元件240進行橢圓形移動，該移動由桿228傳輸?shù)剿⒚珕卧?04'且因此傳輸?shù)剿⒚舛?14。凸輪元件268接觸凸輪動作接收器元件240的環(huán)繞且因此界定孔口242的表面(未單獨地標示)。

刷毛固持器204沿著單元204'且同時沿著框架202的軸線232縱向隔開。雖然刷毛固持器204彼此固定，但交替性定向配置預(yù)期刷毛固持器204是協(xié)力執(zhí)行平行運動的獨立元件，其中刷毛尖端214由于共同聯(lián)接至驅(qū)動桿228而全部沿著同一橢圓形路徑移動。

刷頭220還攜載四個輔助刷毛陣列278，每一個均包括線性對準地安裝至刷頭220處的框架殼體202a的多個刷毛簇280。刷毛陣列280因此相對于框架202是固定的。刷毛簇280可以被配置成輔助用戶相對于目標牙齒tt定位牙刷模塊200。為此，刷毛簇280可以具備多個長度，使得刷毛簇的自由端282與刷毛固持器204的最大延伸遠離框架總成202且尤其是刷頭220的移動刷毛尖端214大致共面。用戶因此將牙刷模塊200定位成使得刷毛端部282與一個或多個牙齒的頰、唇、舌或腭表面接合。例如，根據(jù)牙刷的定向，用戶正在刷右下頜的牙齒的舌表面還是頰表面，在路徑216的刷牙行程216b期間朝向刷頭220的一側(cè)或另一側(cè)驅(qū)動刷毛固持器204。

如上文參考圖1至圖3所論述，牙刷模塊200還包括定向傳感器156(圖18)，其安裝到框架202且適配成檢測框架的定向。定向傳感器156可以操作性地連接到電動機或驅(qū)動器212且/或操作性地連接到動力傳輸總成206，以控制刷毛固持器204的運動方向，使得刷毛尖端214在取決于框架202的定向的方向上勾畫出橢圓形路徑216。

傳感器156被配置成檢測框架202的至少兩個交替性定向，并且在牙刷模塊200處于交替性定向中的第一定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器204在一個方向上的運動，而在牙刷模塊處于交替性定向中的第二定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器204在相反方向上的運動。簡言之，定向傳感器156用于檢測牙刷模塊200及其刷毛面向的方向，且同時檢測目標牙齒表面tt所處的刷頭220側(cè)。

圖7圖解地描繪了牙刷模塊100(具有成三角形頭部120')的操作，其示出了刷毛固持器104的多個連續(xù)位置160和刷毛尖端114的多個連續(xù)位置162。如果牙齒tt處于上頜而非如所描繪的下頜，那么刷毛尖端114沿著由箭頭116a、116b、1116c、116d指示的路徑116的運動方向?qū)⒎崔D(zhuǎn)。傳感器156檢測到牙刷定向改變時，通過圖18中示出的電路自動地實施運動方向的此反轉(zhuǎn)。

圖7示出了沒有固定刷毛陣列144的牙刷模塊100的操作性配置。圖8和9圖示了經(jīng)修改的牙刷模塊100'，其具有以固定關(guān)系安裝到刷頭120'的多個隔開的輔助刷毛簇144'。攜載刷毛114'的刷毛固持器104'可以通過動力傳輸鏈106'沿著橢圓形路徑116'移動，動力傳輸鏈包括驅(qū)動軸128'和偏心凸輪軸134'。刷毛固持器104'穿過多個連續(xù)位置160'，且刷毛114'的頂端通過多個連續(xù)位置162'。

圖10和圖11圖示了經(jīng)修改的牙刷模塊100"，其具有以固定關(guān)系安裝到刷頭120"的多個線性刷毛陣列144"。攜載線性刷毛陣列114"的線性固持器104"可以通過動力傳輸鏈106"沿著橢圓形路徑116"移動，動力傳輸鏈包括驅(qū)動軸128"和偏心凸輪軸134"。刷毛固持器104"穿過多個連續(xù)位置160"，且刷毛114"的頂端通過多個連續(xù)位置162"。

圖12和圖13提供了示出圖4至圖6的牙刷實施方式的動力傳輸總成或鏈206的關(guān)鍵組件的簡化視圖。桿228的近端284設(shè)置在凸輪動作接收器元件240的突出部241上的凹部286中。樞軸球230定位成與凹部286相距距離l1，該距離大致等于樞軸球230與刷毛固持器單元204'之間的距離l2。如上文指示，可以沿著柄218調(diào)整球230的位置且因此調(diào)整相對距離l1和l2以相對于突出部241的移動放大或縮小刷毛固持器204的成比例移動。

圖14是牙刷模塊200的簡化或圖解視圖，其示出了處于更接近頭部220的位置的球接頭或樞軸球230。自然，結(jié)果是沿著路徑216的移動幅度減小。

圖15圖解地說明了牙刷模塊200(其橫截面為長方形的頭部220具有優(yōu)選最小化的厚度th的)的操作，其示出了刷毛固持器204的多個連續(xù)位置260和刷毛尖端214的多個連續(xù)位置262。如果牙齒tt處于上頜而非如描繪的下頜，那么刷毛尖端214沿著由箭頭216a、216b、216c、216d指示的路徑216的運動方向?qū)⒎崔D(zhuǎn)。傳感器156檢測到牙刷的定向改變時，通過圖18中示出的電路自動地實施運動方向的此反轉(zhuǎn)。

圖16a至圖16d示出了通過放大的橢圓形刷柄302示意性地表示的牙刷模塊100或200的四個不同定向，其中定向傳感器(圖18中的156)呈球型傳感器304的形式。球型傳感器304包括正方形或立方體外殼306和位于外殼內(nèi)的自由滾動球308以及四個電極或接觸銷310，銷附接到外殼306的印刷電路板基板312。每個電極或接觸銷310沿著分別由字母a、b、c、d標示的外殼306的各個壁定位。普通牙刷或刷毛陣列312通過其相對于刷柄302的位置和定向來指示被刷牙齒在用戶頜中的位置。球308和電極或接觸銷310是由例如鎳等低電阻材料制成，或涂覆有材料，因此球308可以是鍍鎳鋼球和鍍鎳鋼銷310。

圖16a描繪了用于清潔前下外部牙齒表面、右下內(nèi)部牙齒表面，和左下外部牙齒表面的牙刷定向。球308與電路相抵地設(shè)置，且在銷310沿著外殼306的壁a和b的情況下閉合電路。

圖16b描繪了用于清潔前下內(nèi)部牙齒表面、右下外部牙齒表面，和左下內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。球308與電路相抵地設(shè)置，且在銷310沿著外殼306的壁a和d的情況下閉合電路。

圖16c描繪了用于清潔前上外部牙齒表面、左上外部牙齒表面，和右上內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。球308與電路相抵地設(shè)置，且在銷310沿著外殼306的壁c和b的情況下閉合電路。

圖16dc描繪了用于清潔前上內(nèi)部牙齒表面、右上外部牙齒表面，和左上內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。球308與電路相抵地設(shè)置，且在銷310沿著外殼306的壁c和d的情況下閉合電路。

圖16a至圖16d中的彎曲箭頭314表示各個牙刷定向上的接觸牙齒“動力”行程的角度方向。反指箭頭316表示傳感器軸線。

沿著壁c的銷310可以是負電壓或低電壓極，而沿著壁a的銷310是正電壓或高電壓極。如果銷b為正或銷d為負，那么電機在一個方向上(即，逆時針)轉(zhuǎn)動，而如果銷b為負或銷d為正，那么電機在相反方向上轉(zhuǎn)動。

圖17a至圖17d示出了通過放大的橢圓形刷柄402示意性地表示的牙刷模塊100或200的四個不同定向，其中定向傳感器(圖18中的156)呈重力傳感器或加速度計404的形式。傳感器404包括偏心質(zhì)量406和常規(guī)機械和電氣組件(未示出)(例如，壓電晶體和檢測器電路)。普通牙刷或刷毛陣列412通過其相對于刷柄402的位置和定向來指示被刷牙齒在用戶頜中的位置。

圖17a描繪了用于清潔前下外部牙齒表面、右下內(nèi)部牙齒表面，和左下外部牙齒表面的牙刷定向。圖17b描繪了用于清潔前下內(nèi)部牙齒表面、右下外部牙齒表面，和左下內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。圖16c描繪了用于清潔前上外部牙齒表面、左上外部牙齒表面，和右上內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。圖16dc描繪了用于清潔前上內(nèi)部牙齒表面、右上外部牙齒表面，和左上內(nèi)部牙齒表面的牙刷定向。

如圖18中示出，用于控制刷毛固持器104或204的移動方向的電路包括定向傳感器156和硬連線邏輯電路或微處理器420，其分別被配置成根據(jù)來自定向傳感器156的信號來確定牙刷定向。邏輯電路或微處理器420連接到電機驅(qū)動電路422，電機驅(qū)動電路進而連接到電動機或驅(qū)動器112、212。

牙刷模塊100、200使得用戶能夠通過降低將食物顆粒清掃至牙齦下方的可能性來減小齲齒的發(fā)生率的方式刷牙。本發(fā)明預(yù)期一種自動刷牙的方法，其中使用者操作操作性地連接到刷毛固持器104或204的動力傳輸總成106或206，以便相對于牙刷框架102或202沿著橢圓形路徑116或216移動刷毛固持器上的刷毛尖端114或214。在沿著橢圓形路徑116或216的單個移動循環(huán)中，刷毛尖端114或214遠離框架102或202且朝向牙齒tt移位，隨后沿著牙齒移位且在遠離牙齦線的方向上接觸牙齒，隨后朝向框架102或202且遠離牙齒tt移位返回，且隨后沿著框架102或202移位且與牙齒tt脫離。

方法還預(yù)期對刷毛固持器104或204的移動方向進行自動控制，使得刷毛尖端114或214根據(jù)牙刷定向沿著橢圓形路徑116或216在一個方向上或相反方向上移動。方法可以包括操作定向傳感器156(304、404)以檢測框架102或402的兩個交替性定向，并且在牙刷模塊100或200處于交替性定向中的第一定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器104或204在一個方向上的運動，而在牙刷處于交替性定向中的第二定向時引發(fā)或?qū)崿F(xiàn)刷毛固持器在相反方向上的運動。

操作動力傳輸總成106或206可以包括沿著回路移動凸輪元件134或268，所述凸輪元件相對于轉(zhuǎn)子132或276的動力傳輸軸線偏心，且因此移動凸輪動作接收器元件104或240。

應(yīng)注意，橢圓形路徑116和216可以是細長或扁平的，使得接近行程116a、216a和縮回行程116c、216c與刷行程116b、216b和返回行程116d、216d相比較小。特別是在提供固定輔助刷毛陣列144和278的情況下，可以示例性地在數(shù)毫米到大約一厘米的范圍內(nèi)維持刷毛末端114和214在正交于牙齒表面tt的方向上的運動。