CN102665598A - 具有产生有效牙齿清洁的驱动力能力的咬嘴 - Google Patents

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Abstract

咬嘴组件包括用于在其中容纳牙齿的托座(12)，该托座具有安装在其上的用于接触并清洁牙齿的刷毛(24)。该托座和刷毛覆盖至少4cm。驱动机构(20)驱动托座，使得刷毛基本上成直角地朝向和远离牙齿表面移动，该驱动机构包括电机(22)，该电机产生足以产生6牛顿每cm的最小刷毛尖端阈值压力和85牛顿每cm的最大值的力。

Description

具有产生有效牙齿清洁的驱动力能力的咬嘴
技术领域
本发明总体上涉及咬嘴型牙齿清洁器具，并且更具体地涉及用于有效清洁的咬嘴器具的特定操作特性。
现有技术
口腔卫生装置的当前实施例，包括电动牙刷和咬嘴，并未针对刷毛尖端压力进行最优化以实现有效清洁。这是因为器具的实际加载以达到针对牙齿的刷毛尖端压力完全由用户控制。因此在此之前不了解对于清洁牙齿有效的电动刷洗器具中的最小刷毛尖端压力。然而，对用于有效牙齿清洁的最小刷毛尖端压力的了解是极为重要的，以便实现有效的咬嘴型牙齿清洁器具，其中用户不具有对器具加载的任何控制并且因此不能影响针对牙齿的刷毛尖端压力。器具单独的作用必须产生所需水平的刷毛尖端压力。除了有效的刷毛尖端压力之外，同样重要的是了解器具驱动机构的驱动力需求，以实现对于咬嘴的特定刷毛区域面积和刷毛密度的期望刷毛尖端压力。当前也不了解该驱动力信息，特别是对于覆盖用户牙齿的主要部分的咬嘴的驱动力信息。
目前在缺乏关于实现特定刷毛区域和刷毛密度的有效清洁所需的刷毛尖端压力和驱动力的可用信息的情况下，不能获得能够在非常短的时间段中进行整个嘴部区域或者其主要部分的有效牙齿清洁的咬嘴牙齿清洁器具的优点。
因此，期望确定该信息，使得能够开发具有刷毛清洁元件的有效咬嘴器具。
发明内容
因此，具有有效清洁能力的咬嘴组件包括：具有安装在其上的用于接触并清洁牙齿的刷毛的咬嘴托座，该咬嘴具有用于接触牙齿的至少4cm2的刷毛区域面积；以及用于驱动咬嘴以使得刷毛区域朝向和远离牙齿表面移动的驱动机构组件，该驱动机构包括对于3-15％的范围内的刷毛尖端密度，提供足以产生6牛顿每cm2的最小刷毛尖端阈值压力的驱动力的电机。
附图说明
图1是用于实现牙齿的有效清洁的咬嘴器具的示意性视图。
图1A是图1的装置的一部分的示意性视图。
图2是示出了对于3％的刷毛密度，以牛顿为单位的驱动力相对于刷毛尖端面积，并且示出了最小驱动力的曲线图。
图3是示出了具有3％的刷毛区域密度的、对于各刷毛区域面积的最小和最大驱动力的曲线图。
图4是示出了具有15％的刷毛区域密度的、对于各刷毛区域面积的最小和最大驱动力的曲线图。
具体实施方式
用于清洁牙齿的咬嘴器具通常不需要用户将针对牙齿的力施加到器具，即其通常是免持的，这是其优点之一。图1总体上示出了咬嘴器具10，其包括托座组件12，用户的牙齿定位在其中。通常，托座12包括被称为托盘的上部分14和下部分16，用于容纳用户的上颌和下颌中的牙齿。托盘部分可以包括相对侧部分17、19以及前部分21，每个部分被分别驱动。尽管所示出的托座12能够容纳用户的所有牙齿，但是咬嘴也可以被布置和配置为仅容纳一部分牙齿。
咬嘴由驱动机构组件20驱动，驱动机构组件20包括电机22。可以包括微处理器但这不是必需的。微处理器可用于例如利用最大电机电流调节/控制最大电机力，或调节/控制最大电机力和最大电机电流。在24处部分地图示的刷毛区域位于托座组件12的内表面上，与牙齿表面相邻，刷毛区域接触牙齿的内部和外部表面，以及咀嚼(咬合)表面，以产生完整的(或部分的)牙齿清洁。尽管可以通过各种驱动机构布置和托座配置来产生托座12的各种运动，但是一个有效的清洁运动是刷毛朝向和远离牙齿表面的横向(内外)运动。在替选方案中，可以通过囊状物或弹簧装置产生刷毛压力，具有不同方向上的刷毛运动。
如上文所述，对于利用任何电动口腔清洁器具的有效牙齿清洁的一个重要的考虑是针对牙齿的刷毛尖端压力。许多这样的手持牙齿清洁器具(特别是牙刷)中的刷毛尖端压力由用户控制。
通常，牙刷仅覆盖相对小的刷洗面积，例如，一个牙齿的一个表面。这也是除了相对于有效清洁的用户压力之外的一个因素。如上文所述，当前的口腔卫生装置，特别是牙刷，并未针对刷毛尖端压力进行最优化。实际上，使用电动牙刷的调查指出，用户针对牙齿施加的刷毛尖端压力的通常量远小于对于有效清洁和舒适性而言最优的量。
在没有用户控制的咬嘴牙齿清洁器具中，对于所选择的产生有效清洁所需的刷毛密度，通过咬嘴动作至少提供刷毛尖端压力的最小值或阈值，对于器具的成功操作而言是关键的。此外，器具的驱动系统/机构必须能够针对特定的刷毛密度和刷毛区域(由刷毛覆盖的面积)提供至少产生最小阈值刷毛尖端压力所需的力量。如上文所述，在此之前不了解阈值刷毛尖端压力和驱动力的信息，这不利于有成本效益的咬嘴的设计。然而，如这里阐述的，已经发现产生牙齿的有效清洁所需的刷毛尖端压力的最小值。该信息又允许设计有效的咬嘴器具以及对于咬嘴的驱动机构和电机布置的操作需求。
本发明人已发现最小有效刷毛尖端压力阈值约为6牛顿每cm2刷毛覆盖面积。被限定为咬嘴中的刷毛的最小轮廓内的面积的最小刷毛区域面积是至少4cm2，以产生有效咬嘴布置，并且通常将是相当大的，高达例如用户的嘴中的所有牙齿的表面积。此外，作为所有刷毛的横截面积的和除以刷毛区域面积的刷毛密度的最小值对于要通过合理的清洁往复运动进行清洁的牙齿表面的覆盖来说是3％。刷毛密度可以从3％向上变化。这里提供了用于15％的刷毛密度(呈现为对于用户舒适性的最大值)和3％的刷毛密度的特定信息。
根据以上信息，可以使用最小(阈值)刷毛尖端压力乘以刷毛区域密度来计算驱动力能力阈值。在一个示例中，对于4cm2的刷毛区域面积(其被指示是用于咬嘴器具的最小值)和3％的刷毛密度，电机必须产生的最小力是0.18牛顿每cm2。应认识到，4cm2的刷毛区域面积通常大于由电动牙刷覆盖的最大刷毛区域面积，这使这里公开的咬嘴装置区别于通常的电动牙刷。
图2是示出了对于从4cm2直到100cm2的各个刷毛区域面积的、用于实现最小(阈值)刷毛尖端压力的最小驱动力能力的曲线图，其中刷毛区域面积的整个范围大于通常的电动牙刷。图2的曲线图以图线示出了相对于刷毛区域面积的驱动力能力。对角线30以牛顿为单位示出了阈值驱动力能力随着咬嘴的刷毛区域面积的增加而增加。竖直线32是由咬嘴覆盖的最小刷毛区域面积，例如4cm2。图2基于3％的最小刷毛密度。由线30和32定界的面积34反映了产生咬嘴的有效清洁结果的操作面积。
图3也是对于3％的刷毛密度的曲线图，其随着刷毛区域的增加示出了最大驱动力能力值(以及来自图2的最小驱动力能力值)。图3在水平轴上参考刷毛区域面积，而在竖直轴上是电机的驱动力能力。图3图示了相对于电机的驱动力能力的咬嘴的完整的操作面积。线36表示在4cm2至80cm2的范围中、对于刷毛区域面积的有效清洁结果的最小驱动力。该线与图2中的线30相当，尽管驱动力刻度不同(较大)。小的竖直线38是用于咬嘴的4cm2的最小刷毛区域面积。对角线40指示再次对于从4cm2(最小)至80cm2的刷毛区域面积的最大驱动力。该线限定了相对于维持用户使用器具时的舒适性的最大驱动力。对于任何刷毛区域面积，在线40以上，电机力产生了通常对于用户而言不适的刷毛尖端压力。因此，对于从4cm2至80cm2的各个刷毛区域面积，面积42限定了由有效性(线36)和舒适性(线40)定界的用于咬嘴的期望操作面积。
图4示出了对于15％的刷毛密度的相似信息。如图可见，最大驱动力随着刷毛区域密度的增加而增加。与图2相似，线46(相当于图2中的线30)指示最小驱动力，而线48指示最大驱动力。对于4cm2和80cm2之间的刷毛区域面积的由线46和48定界的面积50是在维持期望的用户舒适性时的有效操作面积。
下面给出的表格示出了第一栏的刷毛区域面积，其中连续的栏以牛顿为单位指示对于3％的刷毛密度和15％的刷毛密度二者的最小驱动力和最大驱动力。最大力将随着刷毛密度的增加而变化，尽管最大力对于刷毛区域面积的所有值，每单位面积是相同的。
参照图1和1A，托座12被分段并且由机械驱动系统52机械驱动，机械驱动系统52包括用于提供期望的刷毛朝向和远离牙齿的内外移动的多个连杆臂54和枢转点56。连接到托座的分离的托盘部分的连杆臂由电机22驱动。这是咬嘴的传统布置并且因此这里不作详细描述。能够提供上述力的电机22可商业上获得自若干来源。一个示例是Maxon EC45扁平电机。其他可用的电机可以提供相同的能力。
因此，已公开了在免持咬嘴装置中导致有效的牙齿清洁但是不会对用户造成不适的咬嘴的操作特性。
尽管出于说明的目的已公开了优选实施例，但是应理解，在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神的情况下，可以在实施例中并入各种改变、修改和替换。

Claims (6)

1.一种具有有效清洁能力的咬嘴组件，包括：
咬嘴托座(12)，具有安装在其上的用于接触并清洁牙齿的刷毛(24)，所述咬嘴具有用于接触牙齿的至少4cm2的刷毛区域面积；以及
驱动机构组件(20)，用于驱动所述咬嘴以使得所述刷毛区域朝向和远离牙齿表面移动，所述驱动机构包括对于3-15％的范围内的刷毛尖端密度，提供足以产生6牛顿每cm2的最小刷毛尖端阈值压力的驱动力的电机(22)。
2.根据权利要求1所述的咬嘴组件，其中所述刷毛区域基本上成直角地朝向和远离牙齿表面移动。
3.根据权利要求1所述的咬嘴组件，其中所述电机具有至少0.18牛顿每cm2刷毛区域面积的驱动力。
4.根据权利要求1所述的咬嘴组件，其中所述刷毛区域面积在4cm2至80cm2的范围内。
5.根据权利要求1所述的咬嘴组件，其中所述咬嘴托座能够容纳用户的基本上所有的牙齿，以及其中所述刷毛区域覆盖所述托座容纳的所有牙齿。
6.根据权利要求1所述的咬嘴组件，其中所述电机产生的力被控制，以使得所述刷毛利用至少6牛顿每cm2和更大的刷毛尖端压力产生有效清洁，同时将力限制到对于用户是舒适的最大值，即约85牛顿每cm2或更小。
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