专利名称：使用剪切增稠流体的电动牙刷的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电动牙刷，以及更具体地，本发明涉及电动牙刷和使用于该电动牙刷的流体的组合，其响应于电动牙刷的操作而改变粘度。
背景技术：
通常地，众所周知用于清洁牙齿(包括去除牙斑)的电动牙刷。典型地，电动牙刷依赖于一组刷毛，该组刷毛附着于刷毛安装板上，然后由驱动器机制移动刷毛安装板，以刷洗牙齿表面。各种已知的刷毛结构牙齿的暴露表面产生不同的刷洗效果，并且在特定小的程度上达到牙间或者仅在牙龈线下。然而这种牙刷依赖于用于实际清洁的刷毛的刷洗动作，它典型地要求由使用者对牙齿施加一定量的压力，以适应牙齿的各种形状和间隔的差别，以及有效地清洗牙齿。然而这种压力经常导致磨损效果，包括对口腔中的软组织和硬组织的破坏。当然这是不期望的。
除了刷洗效果，某些电动牙刷以在口腔中产生流体移动的方式进行操作，特别地当刷毛的速度相对较高时，其又产生对出现在牙齿上的任何生物膜牙斑的清洁效果。代替仅仅产生刷洗动作，这些牙刷产生剪切动作，该剪切动作去除生物膜的表面部分，包括刷洗效果不能到达的位置的生物膜，诸如牙间和牙龈线下面。该清洁效果利用在口腔流体中操作的声学(声波)频率牙刷发生，它花费时间而且经常没有产生最佳的清洁效果。然而，仍然期望使用这种声波类型的清洁动作，因为它即便有也只是具有非常小的磨损效果，并且可以比刷毛达到更远的牙齿空隙处。
因此，期望拥有具有小磨损动作但是有效地从牙齿表面清洁生物膜的牙刷。
发明内容
因此，本发明包括电动牙刷/口腔流体组合，用于从牙齿上去除生物膜，该组合包括口腔流体，其具有当电动牙刷工作件元件的操作速度提高时改变粘度的特性；以及电动牙刷，其具有用于工作件元件的驱动组件，其中驱动组件和口腔流体具有两个操作状况在一个状况中，驱动组件进行操作，使得口腔流体容易地流到牙齿以及牙齿周围；以及在另一状况下，驱动组件和工作件以足够高的速度进行操作，使得流体粘度基本上增加，在口腔流体/电动牙刷组合的操作中产生大约至少与从牙齿上去除生物膜的阈值一样大的剪切速率。
图1是电动牙刷的透视图，该电动牙刷是本发明的组合的一部分。
图2A和图2B示出了电动牙刷的一部分以及由本发明的组合产生的流体相对于牙齿的移动。
图3A、3B以及3C示出了本发明的牙刷的膜部分的三种不同类型的移动。
具体实施例方式
图1示出了本发明的组合的电动牙刷部分，通常用10来表示。电动牙刷包括手柄部分12、颈部部分14以及头部部分16。颈部14和头部16的组合称为刷头组件。在手柄12中设置有传统的可充电电池18以及用于周期性地对电池18进行充电的充电线圈19。在手柄12中还有控制电路20，该控制电路20与电池控制组合并且对声学驱动系统24供电。可以有声学驱动系统24的多种实施方式，包括一个类似于产生声波动作的音频扬声器系统的实施方式。其他可能性包括活塞驱动系统或者线圈、被驱动部件以及振动表面的组合。然而，应当理解到，本发明并不局限于特定的声学驱动系统。
驱动系统24通过声学部件工作件28产生动作。声学传输线路29连接驱动系统和声学部件28。声学部件28可以是由柔性材料制成的膜或者隔膜，该柔性材料诸如橡胶或者其它类似的材料。它还可以是叶板或者刷毛布置，它没有与牙齿进行刷洗接触。
本质上，声学部件代替更熟悉的传统的牙刷上的牙刷刷毛。通常地，在操作中，声学部件朝着以及远离牙齿进出移动，如图2A中的箭头所示。声学部件还可以相对于牙齿在切线方向移动。声学部件动作的频率将通常在20-500Hz范围内，优选地在50-300Hz范围内。该部件优选地是膜元件，它可以由多种材料制成以及可以具有多种配置。但是，它必须具有可以作用于通常在刷头尺寸上的流体的一个或者多个表面。然而，在此描述的配置以及特定材料并没有限制本发明。其他的可能性包括有加肋的柱塞(plunger)、旋转盘以及活塞。
声学传输线路29连接声学驱动系统24和例如膜28的被驱动部件，声学传输线路延伸经过牙刷的颈部部分14。传输线路29可以采用多种形式。它可以是流体填充的管、空气填充的管以及从驱动系统24传输能量到声学部件28的致动器臂。传输线路中的流体可以是调制油或者天然油，或者其还可以是基于水的流体。添加剂可以用于防止细菌生长。
在操作中，传输线路29传输由驱动组件24生成的声学能量到牙刷的头部部分16，以及具体地传输到声学部件28或者类似的部件，诸如优选实施方式中的膜。在操作中，由经过传输线路29传输的声学驱动能量驱动声学部件28进和出。通常部件28将朝着牙齿以及离开牙齿移动，但是可以在其他方向上移动。在所示的实施方式中，声学部件28通常是矩形，尺寸大约为3mm×10mm，但是可以使用不用的配置。部件28在凹入构造以及较直或者甚至凸出构造之间移动。
在操作中，根据所使用的特定驱动系统，部件的前面部分32将在0.5mm和5mm之间移动。图1的膜结构还包括延伸在膜外周周围的支座肋(standoff rib)34。肋34接触牙齿的表面以及作为流体边界，使得膜的动作可以向膜和牙齿之间的流体施加极大的压力。
当膜28不移动或者移动地非常慢的时间期间，作为本组合系统的一部分的牙刷所使用的口腔流体是液态的，该流体轻松地围绕牙齿和牙龈线下以及在它们之间流动。当致动器(膜)增加到高速(速度范围0.5-25m/s)时，如下文更详细地描述的，流体的粘度急剧增加到流体具有类似于牙齿上的牙斑的粘度的程度，使得流体对出现在牙齿上的生物膜(牙斑)产生高效剪切效果。
由于致动或者引导部件的高速动作而展示出这种提高的粘度特性的流体称为“剪切增稠”流体。在它们当中是淀粉的各种组合，包括谷类淀粉和水，以及特定的现有牙膏和水、土豆淀粉和选定的粉末。淀粉和水的比率为1∶1至1∶3时可有效地作为剪切增稠流体。可以使用其它剪切增稠流体。已经示出剪切增稠与适合于口中状况的流体容量(0.5ml或者更少)一起发生。通过诸如柔性膜的致动部件的高速动作产生的力，流体的粘度将急剧增加。具有上文所讨论的移动范围的频率260Hz显示出产生良好结果。
当致动器(膜)处于静止或者非常慢的动作(第一操作状况)时，这种流体的粘度将在100Pa.sec.以下，而在操作的剪切增稠动作时，粘度可以增加若干个数量级，产生达到3000Pa.或者更高的剪切速率。需要100至1000Pa之间的剪切速率用于去除生物膜。当流体处于高粘度状态时的流体的剪切速率必须足够大到足以去除生物膜。
图2A和图2B示出了分别在“慢”或者停止致动器阶段和“快”致动器阶段期间的剪切增稠流体对牙齿的动作。在慢阶段中，流体40在牙齿42-42周围移动以及移动进牙齿之间的空隙44中，以及移动进牙龈和牙齿之间(未示出)的空隙中。在慢速或者停止致动器模式下，如上文所指出的，流体是非常流畅的、具有低粘度，并且因此具有低剪切。
图2B示出了致动器的快速模式，其中在所示的实施方式中膜46以260Hz的频率移动。当致动器以该高频率移动时，剪切增稠流体40的粘度基本上增加(若干个数量级)，远远地高于水或者普通牙膏的粘度。通过快速移动的致动器46，现在的高粘度流体40的移动导致将力传递到目标空隙，高粘度流体对出现在牙齿上的生物膜产生很大的效果，从牙齿上将它们剪切掉。基本上，整个生物膜层受这种动作的影响，而不仅仅是其上部分的一小部分。产生了有效的清洁。不存在由刷洗动作引起的对组织的损害，因为其是移动的高粘度流体的剪切动作，该高粘度流体产生生物膜的去除，而没有刷洗。
因为当流体处于低粘度模式下时流体移动到牙间间隙以及牙龈线之下，所以当其处于高粘度模式时(当膜处于其快速模式下时)的流体动作除了牙齿暴露表面的这种清洁以外，还对那些牙间以及牙龈线间隙产生有效的生物膜清洁。
图3A、3B以及3C示出了膜致动器(慢和快阶段)的三种不同的可能动作。在图3A中，膜偏转在第一阶段50中以较慢的速度，随着时间朝着牙齿方向线性地改变，其中流体流动到牙齿周围以及流进牙龈缝(牙间间隙)，接着在第二阶段52期间，向相反方向快速移动而远离牙齿，用于清洁动作。时间t1可以大约为8ms，而时间t2可以大约为2ms。然后连续地重复阶段50和52的动作，产生针于牙齿(包括牙间以及牙龈线以下)的交替流体流动/生物膜清洁处理。
图3B示出了第二可能的慢阶段-快阶段膜动作，其中在第一阶段60期间(时间t1上的流体流动)，膜致动的线性移动在朝着牙齿的方向上是慢的，接着在时间t2上的第二阶段62(生物清洁)期间，快速移动而远离牙齿，接着在时间t3上的第三阶段64期间(流体流动)，在同一方向上进一步移动而远离牙齿，以及最后，在时间t4上的第四阶段66期间(生物膜清洁)，在相反方向快速移回向牙齿。随着时间，慢/快膜移动的模式自身重复进行，从而给出期望的清洁动作。
图3C示出了在针对时间t1期间的流动的慢阶段期间(70)膜的振动动作，以及在针对时间t2期间的流体流动的快阶段72期间的三角驱动动作。
图3A、3B以及3C的膜的致动模式的实例仅仅是示意性的。本领域的技术人员可以很容易确定以及实施其它致动模式。然而，重要的是，对于电动牙刷的慢阶段或者模式，在牙齿周围产生牙粉的液态流动，接着快速移动以产生口腔流体的剪切增稠，即粘度的大幅增加，其又产生对牙齿上生物膜的剪切效果。本系统使用诸如柔性膜的制动器与剪切增稠流体的组合，其具有的优势是可以快速地实现包括牙间的高水平有效清洁，而没有任何诸如由刷毛刷洗动作引起的不舒服或者组织损害的不利效果。
尽管为了说明目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是应该理解到，在不偏离所附权利要求书所限定的精神的前提下，可以将多种改变、修改以及替换并入本实施方式。
权利要求
1.一种用于从牙齿上去除生物膜的电动牙刷/口腔流体组合，包括口腔流体，具有当电动牙刷工作件元件的操作速度增加时改变粘度的特性；以及电动牙刷，具有用于工作件元件的驱动组件，其中所述驱动组件和所述口腔流体具有两个操作状况，在一个操作状况下，所述驱动组件进行操作，使得所述口腔流体以液态来容易地流到牙齿以及牙齿周围；以及在另一状况下，所述驱动组件和所述工作件以足够高的速度操作，使得所述流体的粘度基本上增加，在所述口腔流体/电动牙刷组合的操作中产生大约至少与从所述牙齿去除生物膜的阈值一样大的剪切速率。
2.根据权利要求1所述的组合，其中在第二状况下，所述口腔流体具有引起剪切速率大约等于用于从牙齿去除生物膜的剪切速率的粘度。
3.根据权利要求1所述的组合，其中在第二操作模式中，所述工作件元件以15-500Hz范围内的频率移动。
4.根据权利要求1所述的组合，其中所述工作件元件包括作为流体边界的边界元件，该边界元件从所述工作件元件表面延伸出。
5.根据权利要求1所述的组合，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齿移动以及从所述牙齿移开。
6.根据权利要求1所述的组合，其中所述工作件元件是柔性膜，在操作中所述柔性膜相对于所述牙齿的表面沿切线移动。
7.根据权利要求1所述的组合，其中在第二状况下，所述口腔流体具有至少与用于去除牙间生物膜的阈值剪切速率一样大的粘度，以及其中所述电动牙刷适合用于去除牙间生物膜。
全文摘要
电动牙刷和口腔流体的组合，其中根据电动牙刷的诸如柔性膜的工作件元件部分的动作，该口腔流体具有改变粘度的特性。该电动牙刷具有两个操作状况。在一个状况下，膜以使得流体为液态并且容易地流动到牙齿(包括牙间区域)以及牙齿周围的速度，朝向牙齿移动以及从牙齿移动开。在第二状况下，响应于流体粘度基本上增加，该膜以明显较高的速度移动，具有至少与从牙齿去除生物膜所必须的剪切速率一样大的剪切速率。
文档编号A61C17/20GK101083951SQ200580044012
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月22日
发明者J·格雷茨, M·A·A·沙尔利格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司