牙刷的制作方法

牙刷
1.本技术是申请号为201480058713.1，名称为“牙刷”的中国专利申请(基于国际申请日为2014年10月24日、国际申请号为pct/us2014/062113的国际专利申请，于2016年04月25日进入中国国家阶段)的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及牙刷，更特别地，涉及给牙刷增加新特征，包括对实用性和美感诉求的外观定制、可定制的电机模式，以及方便存储的能力。


背景技术：

3.在口腔护理牙刷领域中，电动牙刷和非电动牙刷都存在许多种工业设计风格和美感。许多种风格的形状非常不同，或涂有过于花哨的颜色，不符合对于所有用户来说的风格喜好。同样，允许用户定制设计其牙刷以适应个性需求或喜好是有利的。这种定制设计可使得，例如，在实际的刷牙使用过程中能够更好地抓牢，或者，其在外观上可具有令特定用户愉悦的视觉设计。
4.与传统牙刷的上述设计的问题类似，传统电动牙刷的工作模式使得用户定制的选择有限。传统电动牙刷通常提供单一按钮，以使牙刷内的振动电机打开和关闭。对于电动牙刷来说，一旦通过其主开关激活，通常会保持“打开”(例如电机激活)预定的时间。在该预定时间过去之后，牙刷内的定时器将关闭牙刷电机，并使牙刷回到“关闭”(例如电机未激活)状态。此功能使得牙刷能够告知用户他或她已经刷牙适当的时间，现在可以停止。因为，与通常建议的时间相比，一些用户可能更喜欢刷牙更长或更短的时间，所以使得用户能够对牙刷内的定时器定制默认时间周期将是有利的。
5.在传统牙刷中，在牙刷“打开”期间，振动电机可暂停或脉动其刷牙动作，以表明预定时间周期已经过去。此时间周期通常是30秒，其向牙刷用户表明，他们应从他们牙齿的前部转换到后部，或从他们的下排牙齿转换到上排牙齿。此时间周期间隔不是用户定义的，因此可能与全部用户预期的刷牙持续时间不符。使用户能够设置提醒间隔持续时间以有效地刷牙适当时间(该时间是每个用户认为必须的)将是有利的。
6.传统电动牙刷可提供一个或两个电机速度级别，以适应用户对振动强度的喜好。这些电机速度通常设置为标准开关周期之间的中间级。用户按压牙刷的主开关一次，可将电机打开至其标准速度。再次按压主开关，用户可将电机接入高转速或低转速，以得到高振动强度或低振动强度。第三次按压主开关可完全关闭电机。此操作方法包括不太理想的用户交互，因为用户可能更喜欢仅有一种电机速度，并可能希望电机速度预定成对应于其对振动强度的精确喜好的每分钟转速(rpm)值。当按压牙刷的主开关时，允许用户从多个速度中选择设置电机的单一默认速度将是有利的。
7.传统电动牙刷还通常具有用于操作电机的单一主开关。此开关可通过用户的手指推动或按入，以激活和关闭电机。然而，通过使得用户一旦开始刷牙牙刷便能够自动打开其电机，从而减少了用户所需的直接输入，可有利地改进牙刷的使用体验。
8.为了使机械开关起作用，存在有激活电连接为电机(例如电动牙刷中的振动电机)供电的移动部件。这些移动部件在产品设计中可能会带来一个弱点：必须保持密封以防止水进入。如果水、油、牙膏沫等将渗入牙刷电机的内部，那么电机将停止以适当地发挥作用。比按压开关(和传统电动牙刷中一样)更安全的用于致动牙刷的振动电机的系统，可允许非机械开关或基于手势的开关来致动电机并将牙刷调至“打开”状态。这种无接触解决方案将有利地减小构造所需的部件的数量，并允许对水和其他环境污染物的密封的改进。
9.牙刷的典型摆放场所是浴室水槽，当未使用牙刷时，该环境中的表面可能不允许简易地摆放牙刷。无论是通过减少水池台上的空间，还是减少出现杂乱，使用户能够在竖直表面上摆放牙刷都将是有利的。将牙刷安装在竖直表面上将允许牙刷随洗随干，移除污染病菌和细菌，减小对柜台空间的占用，并允许用户将浴室摆放布置做得更整洁和有序。
10.牙刷竖直地竖立在水池台上是有利的，这与牙刷安装在竖直表面上是有利的具有许多相同的原因(例如，竖直竖立的牙刷比躺倒的牙刷在水池台上占用的空间更少，牙刷的位置可防止受到柜台表面上的病菌的污染，其提供更有序的浴室摆放布置，等等)。


技术实现要素：

11.一种牙刷，包括头部、柄部、构造成将所述头部锁定至所述柄部的锁定机构，所述柄部是可移除的并可用不同设计的不同柄部替换；以及囊部，其包括电机组件和电源，囊部构造成接收于所述柄部内。
12.一种牙刷，包括头部、柄部、构造成将所述头部锁定至所述柄部的锁定机构、包括电机组件和电源的囊部，囊部构造成接收于所述柄部内，以及至少一个构造成使得所述牙刷能够与一个或多个外部计算装置通信的通信连接部。
13.从其阐述性实施例的以下详细描述中，这些特征和优点及其他特征和优点将变得显而易见，将结合附图阅读这些实施例。
附图说明
14.参考以下附图，本公开将在以下优选的实施例中详细描述，其中：
15.图1是示出了根据本原理的牙刷的透视图和分解图的图示；
16.图2是示出了根据本原理的牙刷的透视图和分解图的图示；
17.图3是示出了根据本原理的牙刷的后透视图的图示；
18.图4是示出了根据本原理的包括旅行盖的牙刷的后透视图的图示；
19.图5是示出了根据本原理的牙刷的分解图的图示；
20.图6是示出了包含在根据本原理的牙刷内的电机囊部的横截面图的图示；
21.图7是示出了根据本原理的牙刷的操作方法的图示；
22.图8是示出了牙刷与根据本原理的其他系统的连接系统的示意图的图示；
23.图9是示出了根据本原理的牙刷的锁定机构的横截面的图示；
24.图10是示出了根据本原理的牙刷的锁定机构的横截面的图示；
25.图11是示出了根据本原理的包括具有基本上平的底面的旅行盖的牙刷的透视图的图示。
具体实施方式
26.根据本原理，提供了使用根据本原理的具有各种新特征的牙刷刷牙的系统和方法。一种新特征是使得能够简单定制牙刷外观(例如通过可替换的刷柄或表皮而得到实用性或美感诉求)的设计。另一新特征是可用户定制的电机模式，其可允许根据对各种特点(例如，每分钟转速(rpm)、振动持续时间、振动提醒、姿体控制，等等)的用户特性来改变默认操作。为了允许用户更方便地摆放和接触牙刷，牙刷或其刷盖上可包括微吸带，以使得牙刷能够将安装在任何平滑表面上。
27.可包括非机械接触式传感器，以使得用户能够以更大的可靠性、用更少的移动部件和更强的防止水渗入电机腔体的能力来操作电机和牙刷的工作模式。此外，本牙刷系统的各种实施例也能够具有可定制性、可安装性和无触摸控制的新特征。根据本原理的牙刷系统的可定制性特征可满足用户对产品的喜好，这些喜好是指唯一适合他/她对于美感、人机工程和功能质量的具体并且特殊的标准。
28.应注意，本说明书阐述了根据本原理的牙刷。因此，可以理解的是，本领域技术人员将能够设计各种这样的设备，尽管这里未明确描述或示出，这些设备也可体现本原理并包含在其实质和范围内。
29.这里列举的所有实例和条件语言旨在教导目的，以帮助读者理解本原理和发明人贡献出的概念，从而进一步促进本领域的发展，并且，将不限制于这种具体列举的实例和条件地进行解释。
30.此外，所有这里列举原理、方面和本原理的实施例及其具体实例的叙述，都旨在包含其结构和功能等价物。另外，目的是这种等价物包括目前已知的等价物和未来开发的等价物(即，任何执行相同功能的开发元件，不管结构如何)。
31.说明书中提到本原理的“一个实施例”或“一实施例”及其其他变型意味着，在本原理的至少一个实施例中包含结合实施例描述的特殊特征、结构、特性等。因此，术语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现，以及任何其他在说明书中各种位置出现的变型，并非必须都指的是相同的实施例。
32.现在参考图1，根据本原理阐述性地描述了牙刷1的透视图和分解图。在一个实施例中，牙刷1的新特征是模块化设计，其可使得能够简单且低成本地更换部件和/或使得用户的定制选择最大化。通过减少制造和安装的成本与困难，和通过使得用户能够用定制部件(例如购买或其自己制造)定制其个人牙刷，用户可选择人机工程舒适且外观令每个用户都满意的部件，并使得能够低成本地维护、更换部件和制造。
33.在一个实施例中，根据本原理阐述性地描述了组装好的牙刷1。还描述了组装好的牙刷1的分解形式，其包括刷头5、刷柄25、电机组件10和电池30。电机组件10和电池30可通过电机组件的电池架15附接在一起。然后，可将组合的电机组件10和电池30放在刷柄25和/或刷头5内，两个剩余部件(例如，刷柄25、刷头5)可通过锁定机构20牢固地彼此连接。
34.如果用户希望购买和/或安装具有独特形状、颜色或设计的单独定制形式的刷柄25，那么其可购买并仅更换其牙刷上的该部件(例如刷柄25)，这可通过不使用工具而容易地改变牙刷1的设计来降低定制牙刷1的成本。
35.将牙刷1分成四个更小的、模块化的简单拆卸的部件，可明显地降低更换刷柄25或刷头5的成本，并增加更换牙刷部件的简易性，以定制该设计。此实施例的设计还通过将生
产过程中工厂所需的部件和组件的数量减到最小，来降低制造成本。刷柄25还设计为具有简单的几何形状，使得没有三维(3d)设计经验的用户也可能能够容易地改变外部形状和外观，以满足其对功能或美感的特殊期望。
36.在一个实施例中，可不包括电机组件10和电池30，它们可以是牙刷1的可选部件。由于刷头5和刷柄25能够借助锁定机构20彼此牢固地连接，所以它们自身(例如没有电机或电池)完全能够用作非电动牙刷。包含电机组件10和电池30在此实施例中是可选的，其可在以后增加，或根本不增加，取决于特定用户的喜好。
37.应注意，用户可分别购买并安装(不使用工具)电机组件10和电池30来升级他/她的牙刷，以改进其牙刷1的功能性，从而包括振动电机。另外，应注意，如果电机组件10损坏或功能失常，那么可能仅更换该部件，不需要使用工具，这可降低成本(例如，用户的维护成本、制造商的担保成本，等等)，并使得用户能够进行简单维修和更换。
38.现在参考图2，根据本原理的一个实施例阐述性地描述了牙刷35的透视图和分解图。在此实施例中，模块化结构可包括刷头40、刷柄50、电机组件45、电池55、外壳60和螺钉65。外壳60可适配在刷柄50上，并可通过螺钉65固定在适当的位置中。刷头40可扣在刷柄50上，刷头75的外表面可与外壳70的外表面平齐。使独立的、可更换的部件外壳60仅由用户可握住的牙刷35的最外层组成，可大幅减小部件的部件尺寸和体积，从而，与传统牙刷相比降低生产成本。应注意，通过减小部件尺寸和体积，可大幅降低通过例如注射成型、计算机数控(cnc)加工、三维(3d)打印或任何其他生产方法来生产定制形式的部件的材料成本。
39.外壳60可包括简单的几何形状，以确保3d设计软件的所有用户(例如，从新手到老手)都能够容易地改变外部形状和外观，以适应其对功能和/或美感的特殊喜好。应注意，此实施例可能不包括电机组件45和电池55，以降低制造成本和/或为用户提供相对便宜、简单且非电动形式的牙刷35。
40.现在参考图3，根据本原理的一个实施例阐述性地描述了牙刷的后透视图。此实施例可包括整个具有刷柄90、刷头95和微吸带100的牙刷85。牙刷85的部件可以是可拆卸的组装设计的模块化元件，或者，其可以是无法拆卸的熔合单体牙刷元件，或者是可用工具或不用工具来拆卸的牙刷元件。
41.微吸带100可以是软的、柔性的带子，当抵靠按压在平滑且平坦的表面上时，该带子可沿着其整个用软带材料密封的表面产生多个不透气的小真空。因为软带材料在真空周围产生不透气的密封，这些密封的、真空的凹口具有弹性的以便于移除。微吸带在非常平滑且平坦的表面上特别有效，该表面使得能够在真空周围产生更牢固的不透气的密封。在浴室中，最平滑且最平坦的表面通常是浴室镜和瓷砖壁。这些表面(例如浴室镜、瓷砖壁等)使得牙刷85能够方便地安装至典型浴室的各种材料和位置。
42.通过包括此安装功能，微吸带100可使得水池和柜台区域上的杂乱减少，这使得用户能够容易地整理他/她的浴室外围，从而增加浴室中的有效的摆放空间。另外，通过将牙刷安装在竖直面上，牙刷的刷毛与例如水池和柜台的表面隔开，该表面会通过病菌和细菌污染牙刷的刷毛，并使牙刷使用不卫生。
43.现在参考图4，根据本原理阐述性地描述了包括旅行盖的牙刷的后透视图。在一个实施例中，牙刷105包括刷头110、刷柄115和旅行盖120。旅行盖120可包括微吸带125，其可使得能够安装至各种表面。微吸带125使得能够将牙刷105安装至任何平坦的、平滑的表面，
并且，不用使旅行盖120与表面(例如浴室镜、瓷砖壁等)分离，便可将牙刷105从旅行盖120移除以接近牙刷105。
44.在一个实施例中，在使用之后，可通过简单地将牙刷105放入安装好的旅行盖120来摆放牙刷105，不需要将旅行盖120从其所安装的表面移除。应注意，旅行盖120也可从其所安装的表面移除，并重新安装至另一表面。应注意，旅行盖120在旅行时也可用作与牙刷105一起使用的盖，以保护牙刷105不受到行李等中的病菌、细菌、环境污染物的影响。
45.现在参考图5，根据本原理阐述性地描述了示出了牙刷的分解图的图示。在一个实施例中，根据本原理阐述性地示出了囊部170，其可放在牙刷内并包含电机组件。根据本原理的各种实施例，按钮(例如商标按钮)169可包含在头部(例如可更换的头部)上，并可位于头部上的任何地方(例如前部、顶前部、底前部、后部等)。
46.现在参考图6，根据本原理阐述性地描述了示出了包含在牙刷内的电机囊部170的横截面图的图示。在一个实施例中，保持电机155与任何污染物(例如牙膏)和传导物质(例如水)隔开，其例如可能使电机155的线路短路，从而使其功能失常。在一个实施例中，通过使得能够用由微控制器140控制的非机械开关致动电机155，来保持电机155与污染物和传导物质隔开。基于微控制器140被编程为如何对一个或多个所连接的传感器作出反应，微控制器140可以改变模式或者打开或关闭电机155。
47.在一个实施例中，一个所连接的传感器可以是电容传感器135，其可通过其电容检测例如用户的手指的接近。一旦微控制器140借助电容传感器135检测到预设水平的电容，微控制器140便可激活、停用或改变电机155的模式。由于电容传感器135不需要与用户的手指直接接触，所以所有电子设备均可安全地密封在不可渗透的塑料层165的后面。通过将电子传感器和电机密封在不可渗透的塑料层165(例如单个塑料壁)的后面，而不是多部件组件(例如用于机械开关)的后面，本原理使得在湿润环境(例如浴室、淋浴器等)中的使用过程中能够具有非常好的可靠性，因为湿气和其他污染物无法进入电机囊部170。
48.在一个实施例中，电机囊部170在印刷电路板(pcb)组件145中可包括加速计150。加速计150可检测牙刷的运动，并可将运动信息传送至微控制器140，作为例如恒定的信息流。可将微控制器140编程为，一旦加速计150检测到足够的运动(例如与刷牙的运动类似的运动)，便激活电机155或改变模式，从而使得牙刷能够运动激活(例如不需要使用机械开关)，并简化用户激活牙刷以进行使用的动作。
49.应注意，根据本原理的运动激活的牙刷使得用户能够容易地开始刷他们的牙，并且，牙刷中的电机150可自动打开，以增加刷牙动作的有效性。使用基于触摸的传感器或加速计来激活牙刷，使得能够将所有电子设备容纳在单个内部单元中。通过将电机155和所有电子部件组合在可移除的囊部170中，电机155和开关可以是牙刷组件的可选的、可移除的元件。由于电机囊部170(包括电机155)是可移除的，所以电机囊部170可与牙刷的剩余部分分开生产、组装和购买。这是有利的，因为一些用户可能更喜欢非电动牙刷，更喜欢更便宜的牙刷，和/或更喜欢可以是电动的(例如装有电机囊部170)或非电动的(例如移除了电机囊部170)牙刷，取决于用户当前的喜好。
50.现在参考图7，继续参考图6，根据本原理阐述性地描述了示出了牙刷的操作方法的图示。在一个实施例中，用户可用其手指压在塑料囊部表面171的外部上，以根据本原理激活牙刷130内的电机囊部170内的电容传感器。应注意，根据一个实施例的牙刷130的设计
通过减少部件和部件线路(水或其他污染物会通过其污染牙刷130的内部电组件，并使其功能失常)，简化了牙刷130的外部。此外，通过减少并简化牙刷130的外部部件，可容易地改变、拆卸、重装和/或使用例如铸造、cnc、3d打印或其他生产方式来定制牙刷130。
51.现在参考图8，根据本原理阐述性地描述了示出了牙刷的与其他系统连接的连接系统的示意图的图示。在一个实施例中，示出了牙刷175，其包括多个与计算装置的物理连接和无线连接。描述了拆卸状态的牙刷175，以显示电机组件180的剖视图，并且，在电机组件180中可包括微通用串行总线(usb)槽185。计算机195或手机200可用一条或多条电缆(例如usb电缆)与牙刷175连接，并且，可用计算机195、手机200、205或其他计算装置上的图形用户界面(gui)191来操作工作模式。
52.在一个实施例中，gui 191可包括多个构造成调节例如电机的速度、间隔提醒脉冲的定时、自动切断之前的操作时间的长度等的模块，并可用计算产品(例如计算机、手机、平板电脑等)来接入，该计算产品包括用于储存用户喜好和输入数据的非瞬时计算机可读存储介质。在用计算机195或手机200、205的gui 191调节选项之后，可将牙刷175的改变后的工作模式保存至电机组件180内的微控制器181的内部存储器。
53.在一个实施例中，在牙刷175与第二计算装置195、200、205分离之后，牙刷175的新的默认行为将表现出新设置的电机转速、提醒间隔、自动定时切断，以及其他相互作用行为，如用gui 191指定的。应注意，重新定义牙刷的工作模式的优点是，将牙刷完全地调节至特定用户的喜好并产生更好的刷牙体验。一些用户可能更喜欢高转速以得到更强的振动，例如其发现其牙齿特别难以清洗。其他用户可能更喜欢不太强的振动，例如其具有会感到不适或被强振动损伤的敏感性牙龈。
54.调节电机的转速可使得能够定制优选的振动强度，并且，可根据本原理在刷牙过程中应用该喜好。对于取决于用户的更多或更少时间的相同类型的特殊喜好，可表达为可变间隔定时提醒或可变自动切断时间。此外，也可用gui 191在基于触摸的传感器和基于运动的加速计传感器之间切换激活牙刷的方式，取决于用户的优选工作模式。
55.在另一实施例中，电机组件180可用电机组件180上的无线数据模块210与无线装置205(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)连接。无线连接的优点是，不需要拆卸牙刷175来接触微控制器并重新对牙刷175的工作模式编程。应注意，根据本原理的无线连接可以是任何类型的使得装置能够与其他装置通信的无线连接(例如蓝牙、wi
‑
fi比，等等)。
56.现在参考图9，根据本原理阐述性地描述了示出了牙刷的锁定机构的横截面的图示。在一个实施例中，刷柄235可从外表皮250伸出，并可包括槽240和孔225。刷头245可包括打开的接收端230，其形状可与刷柄235的顶部相应，使得二者可以匹配的方式连接在一起。
57.在一个实施例中，根据相应孔225来确定尺寸的柱220和槽口215，以及槽240，可包含并定位在接收开口230的内壁上。当接收开口230位于刷柄235的顶部上时，柱220一开始可导入槽240中，当其到达槽的底部时，其可“咔哒”连接并接合孔225。在柱220滑入槽240的同时，槽口215将接合槽的顶部，从而防止刷头245与刷柄235不正确地耦接。
58.现在参考图10，根据本原理阐述性地描述了示出了牙刷的锁定机构的横截面的图示。在一个实施例中，刷头255可包括互锁表面260以及一个或多个凹口265。刷柄270可包括互锁表面275以及一个或多个肋部280。当刷头255与刷柄270连接时，两组互锁表面可变得完全匹配，并且，沿着每条轴线限制刷头255相对于刷柄270的旋转。另外，当将刷头插入刷
柄时，其肋部280可扣入刷头的凹口中。这两个特征的匹配可阻止沿着刷柄270的主轴的平移运动，使得刷头255在刷用户的牙齿时不会变得分离。当对匹配的肋部280和凹口265施加足够的力时，可移除刷头255并用不同的刷头替换，或者，可重新附接相同的刷头255。
59.现在参考图11，根据本原理阐述性地描述了示出了包括旅行盖285的牙刷280的透视图，旅行盖285具有基本上平坦的底面290。在一个实施例中，通过提供平坦的底面290，平行面285在用作牙刷280的摆放容器的同时，能够不用其他连接方式而竖直地竖立在水池或柜台表面上。此结构至少由于改进的摆放效率，以及当牙刷280竖直竖立摆放于浴室环境中时刷毛与污染表面的卫生隔离，而是有利的。
60.应注意，虽然根据本原理阐述性地描述了以上结构，但是根据本原理也可使用其他类型的结构。
61.将上文理解为在每个方面都是阐述性的和代表性的，而不是限制性的，这里公开的本发明的范围不从详细说明书确定，而是从根据专利法所允许的全部范围解释的权利要求书确定。应进一步理解，因为附图中描述的一些组成系统部件和方法优选地在软件中实现，所以系统部件或过程功能块之间的实际连接可根据本原理编程的方式而不同。获得这里的教导，相关领域中的普通技术人员将能够考虑本原理的这些和类似的实现方式或结构。
62.虽然这里已经参考附图描述了阐述性实施例，但是应理解，本原理不限于那些精确的实施例，在不背离本原理的范围或实质的前提下，相关领域中的普通技术人员可在其中进行各种改变和修改。所有这种改变和修改均旨在包含于如所附权利要求书中阐述的本原理的范围内。