CN102802465A - 用于牙刷的压力指示灯 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了口腔卫生工具(10)，其包括柄部(12)、头部(14)、以及在所述柄部与所述头部之间延伸的颈部(16)。头部具有多个连结到所述头部的清洁元件(20)和/或按摩元件。所述口腔卫生工具还具有力传感器(32)和输出源(30)。所述输出源向使用者提供对应于多种状况的多个输出信号。

Description

用于牙刷的压力指示灯
发明领域
本发明涉及个人卫生装置，更具体地讲涉及包括压力指示体系的个人卫生装置。
发明背景
利用牙刷来清洁牙齿是人们早已知道的。在刷牙过程期间，使用者一般向刷子施加力，所述刷子通过牙刷的清洁元件将所述力施用在牙齿和齿龈上。必须施用最小水平的力以除去牙斑和碎屑；然而，高水平的力可对个人具有负面健康后果。例如，可发生诸如齿龈刺激的问题，或者一段时间后，齿龈凹陷或牙釉磨蚀。遗憾的是，这些问题的存在会恶化对所述问题有贡献的因素，即高刷洗力。由于一些使用者会感觉这些问题源于不良的清洁，因此在努力纠正所述问题时使用者会在刷牙期间施用甚至更多的力，所述力继而会造成更多的齿龈刺激和/或齿龈凹陷或牙釉磨蚀。
为了避免或减轻这些问题，牙科专业人士建议使用软毛牙刷。然而，即使利用软毛牙刷，高的刷洗力仍可导致这些问题。此外，在刷牙时确定清洁所需的最佳力对个人而言极其困难。一个人可感觉能够清洁所需的最小水平的力，但是难以感觉到过高水平的力。此外，研究表明如果刷洗力增加至过高水平，则牙刷的清洁能力事实上会降低。
其他建议的解决方案可为在刷牙时施用较小的力。然而，如果在刷牙期间施用过小的力，则牙刷的清洁功效常常会降低。此外，类似于高刷洗力，个人会发现难以确定刷洗力何时过低。
因此，需要一种个人卫生工具，所述工具在施用过高的刷洗力时、施用过低的刷洗力时和/或施用充足量的刷洗力时向使用者发出信号。
发明概述
本发明的个人卫生工具能够向使用者提供关于以下力的反馈：过高的施用刷洗力、过低的施用刷洗力、充足量的刷洗力、充足刷洗力范围的下端和/或充足力范围的上端。在向使用者提供这些反馈时，本发明的个人卫生工具能够有助于使用者在利用个人卫生工具时获得较优结果。
在一些实施方案中，口腔卫生工具包括柄部、头部、以及在所述柄部与所述头部之间延伸的颈部。所述头部包括多个清洁元件和/或按摩元件。口腔卫生工具还包括力传感器以及与所述力传感器信号通讯的输出源。输出源被构造成向使用者提供多个输出信号，所述多个输出信号对应于多种状况，其中，所述多种状况包括以下力中的至少两种：过小施加力、过大施加力、充足量的力、充足力范围的下端和充足力范围的上端。
在一些实施方案中，输出源为发光元件且发光元件被定位，使得来自发光元件的光线在发光元件被启动时照亮使用者的脸部。
在一些实施方案中，力传感器包括负载构件、柔顺元件和开关。负载构件至少部分地可枢转地设置在柄部内。柔顺元件向负载构件提供力，从而在围绕负载构件的枢轴点的第一方向上产生力矩。施加的刷洗力在围绕枢轴点的第二方向上产生力矩，所述第二方向不同于第一方向。开关与输出源信号通讯，并且输出源被构造成向使用者提供信号。信号对应于包括以下力中的至少一种的状况：过小施加力、过大施加力、充足量的力、充足力范围的下端和充足力范围的上端。
在一些实施方案中，输出源提供第一输出信号和第二输出信号，其中，所述第一输出信号对应于施加的过小的力，并且其中所述第二输出信号对应于施加的过大的力。
在一些实施方案中，输出源提供第一输出信号和第二输出信号，其中，所述第一输出信号对应于充足力范围的下端，并且其中所述第二输出信号对应于充足力范围的上端。
附图概述
图1为根据本发明构造的诸如牙刷的个人卫生工具的局部剖面图。
图2A-2H为来自根据本发明构造的个人卫生工具的视觉输出信号的示意图。
图3A和3B为根据本发明构造的牙刷的局部剖面图。
图4为根据本发明构造的牙刷的局部剖面图并示出可移除的颈部/头部的特征。
发明详述
定义：
以下文本阐述本发明众多不同实施方案的广泛说明。本说明应被视为仅是示例性说明，并且未述及每一个可能的实施方案，因为描述每一个可能的实施方案即便是可能的话，也是不切实际的，并且应当理解，本文所述的任何特征、特性、组件、组成、成分、产品、步骤或方法均可被删掉、整个或部分地与本文所述的任何其它特征、特性、组件、组成、成分、产品、步骤或方法相组合或用本文所述的任何其它特征、特性、组件、组成、成分、产品、步骤或方法取代。可使用现有技术或在本专利的提交日期之后开发的但仍然属于本权利要求书范围的技术来实施众多可供选择的实施方案。本文所引用的所有公布和专利均以引用方式并入本文。
还应当理解，除非一个术语在本专利中使用句子“如本文所用，术语‘______’被定义为是指”或一个类似的句子明确定义，否则并不意图将该术语的含义明确或隐含地限制超出其平常的或普通的含义，并且此类术语不应当被解释为被限制在本专利的任一部分中所作出的任何陈述(除了权利要求书的语言之外)的范围内。没有任何术语对本发明而言是必不可少的，除非这样规定。当在本专利中以符合单一意义的方式来提及本专利所附权利要求书中叙述的任一术语时，只是为了清晰起见以便不对读者引起混乱，且并不意图隐含地或者换句话讲将这种权利要求术语限制为该单一的含义。最后，除非权利要求要素是通过描述措辞“装置”和功能而没有描述任何结构来定义的，否则并不是意图基于35U.S.C.§112第六款的运用来解释任一权利要求要素的范围。
如本文所用，“个人卫生工具”涉及可用于个人卫生用途的任何工具。一些合适的实例包括手动或电动牙刷；手动或电动剃刀；手动或电动剃刮器；修剪器等。
如本文所用，“口腔卫生工具”涉及可用于口腔卫生用途的任何装置。此类装置的一些合适的实例包括牙刷(手动及电动)、牙线(手动及电动)、洗牙器等。
说明：
就便于解释而言，下文所述的口腔卫生工具将为手动牙刷；然而，如上所述，根据本发明构造的口腔卫生工具并不限于手动牙刷构造。此外，下文所述的实施方案同样地地适用于刀片、剃刀、其他个人卫生工具等。
如图1所示，在一个实施方案中，牙刷10包括柄部12、头部14、以及在柄部与头部14之间延伸的颈部16。多个清洁元件20连结到头部14。牙刷10还可包括输出源30、力传感器32、定时器34、处理器40和电源36。
输出源30可与力传感器32电气通讯并在使用者于其日常口腔卫生期间施加过大的力、过小的力和/或充足的力时向使用者提供输出信号。可向使用者提供任何适宜的输出信号。输出信号的一些合适的实例包括振动(触频)、音频、视频等、或它们的组合。例如，其中在输出信号为振动处，输出信号元件30可包括使偏心重物旋转的马达。又如，其中在输出信号为音频处，输出信号元件30可包括喇叭、压电音频指示器、磁场音频指示器、音频传感器、扬声器、蜂鸣器等。
又如，其中在输出信号为触频处，输出信号元件30可包括开闭轴，其在旋转时向薄膜施用压力，所述薄膜继而向使用者的手指施加压力。又如，其中在输出信号元件为视频处，输出信号元件30可包括发光二极管或多个光线输出装置，例如柱状图。也设想这些信号的组合。此外，可利用任何适宜数目的信号。
可向使用者提供信号以用于多种不同的状况。例如，输出信号元件30可被构造成使得使用者仅仅被提供对应于以下状况之一的单一信号：(1)施加过小的力；(2)施加过大的力；或(3)施加充足的力。又如，输出信号元件30可被构造成使得使用者被提供选自以下状况的两种信号：(1)施加过小的力；(2)施加过大的力；和/或(3)施加充足的力。又如，输出信号元件30可被构造成向使用者提供两种以上的信号。在此类实施方案中，输出信号元件30可被构造成向使用者提供用于以下状况中的每一种的信号：(1)施加过小的力；(2)施加过大的力；和/或(3)施加充足的力。可向使用者提供信号的其他设想的状况包括用于充足力的限度。例如，可向使用者发出充足力范围的上下端的信号。在此类实例中，可向使用者发出充足力范围的下端和/或充足力范围的上端的信号。就这一点而言，可形成充足力范围以容许使用者有一定的灵活性。
当试图评价以上状况时，若干种考虑因素可考虑在内。例如，口感、清洁功效等。例如，就口感而言，包括极软的清洁元件的口腔护理工具一般可在高于具有较硬的清洁元件的那些口腔护理工具的力下向使用者提供舒适的口感。又如，包括弹性体材料的清洁元件对于使用者来说更舒适，并因此可允许刷牙期间施加较高的力同时仍在使用者的舒适水平内。就功效而言，具有如以下专利所述的表面特征的清洁元件在与具有光滑表面特征的清洁元件进行比较时，可在刷牙期间需要较低的力以提供足够的清洁/牙斑去除，所述专利如美国专利公开5,722,106；5,836,769；6,058,541；6,018,840；美国专利申请公布2006/0080794；2006/0272112；和2007/0251040的。
可考虑在内的另一个考虑因素包括临床安全性。例如，向消费者提供良好的口感的力可导致齿龈刺激、齿龈凹陷和/或牙釉磨蚀。
若干种变量可影响以上考虑因素，例如口感、清洁功效、临床安全性。例如，使用者可在利用电动牙刷时施加特定的洗刷力而在利用手动牙刷时施加不同的力。又如，清洁元件的长度、清洁元件的横截面形状，例如直径、弯曲特性等。由于会影响以上考虑的众多变量，消费者测试、临床测试和/或机械手测试可用于经验确定以下值：(1)施加的过小力；(2)施加的过大力；和/或(3)施加的充足力；(4)施加的充足力范围的下端；和/或(5)施加的充足力范围的上端，所述值仍可提供舒适的口感、清洁功效和临床安全性。
至于用于特定刷洗的充足力容限的上端的适当的值和/或用于特定刷洗的充足力容限的下端的适当的值，消费者测试和/或临床测试可提供某种识别力。一般来讲，消费者将尝试特定的牙刷并且可在刷牙时施用指定的力。刷牙后，可请求消费者提供关于口腔内刷牙的感觉的反馈。此外，可在刷牙之前并随后在刷牙之后进行消费者口腔的牙斑扫描。可对刷牙前后进行比较以便确定在特定力下的功效。此外，可对充足力范围的上端进行临床测试以确定在该值下是否发生齿龈刺激、齿龈凹陷和/或牙釉磨蚀。
类似地，机械手测试可用于在给定力下确定特定刷牙的功效。一般来讲，在机械手测试中，由沿着口腔模型的牙齿以刷洗运动移动牙刷的机械臂操纵牙刷。一般来讲，模型牙齿由本领域熟知的合成牙斑覆盖。机械臂可在模拟期间向牙刷施用预定的力。模拟后，可将刷牙之前和刷牙之后的牙斑分析进行比较。由前后牙斑分析可确定清洁功效。通过重复，可确定用于任何清洁元件/按摩元件构型的充足力范围的下限。
消费者测试、临床测试和机械手测试中的每一种可提供与以下条件相关联的力量值的有用信息：(1)施加的过小力；(2)施加的过大力；和/或(3)施加的充足力；(4)施加的充足力范围的下端；和/或(5)施加的充足力范围的上端，所述条件仍可提供舒适的口感以及清洁功效。
在一些实施方案中，过大力的值可大于或等于约1牛顿、1.25牛顿、1.5牛顿、1.75牛顿、2.00牛顿、2.10牛顿、2.20牛顿、2.30牛顿、2.40牛顿、2.50牛顿、2.60牛顿、2.75牛顿、2.85牛顿，大于或等于约3.00牛顿，大于或等于约3.50牛顿，大于或等于约3.75牛顿，大于或等于约4.00牛顿，大于或等于约4.25牛顿，大于或等于约4.50牛顿，大于或等于约4.75牛顿，大于或等于约5.00牛顿，大于或等于约5.25牛顿，大于或等于约5.50牛顿，大于或等于约5.75牛顿，或大于或等于约6.00牛顿。在一些实施方案中，施加的过小力的值可小于或等于约5.00牛顿、约4.75牛顿、约4.5牛顿、约4.25牛顿、约4.00牛顿、约3.75牛顿、约3.5牛顿、约3.25牛顿、约3.00牛顿、约2.75牛顿、约2.50牛顿、约2.25牛顿、约2.00牛顿、约1.75牛顿、约1.50牛顿、约1.25牛顿、约1.00牛顿、约0.75牛顿、或约0.50牛顿。在一些实施方案中，用于充足力范围的下端、充足力范围的上端和/或充足力范围的值可选自以上针对过大力和/或过小力状况提供的任何值。
如上所述，信号组合可用于任何状况组合。例如，为了向使用者指示施用过小力，第一信号可听见同时指示过大力的第二信号可见。可利用任何适宜的信号组合。又如，为了向使用者指示施用过小力，第一信号可被看见且包括第一颜色，同时指示过大力的第二信号可为与第一颜色形成对比的第二颜色。可利用任何适宜的颜色，例如红色、绿色、黄色、蓝色、紫色等，或它们的组合。此类信号组合也可在其中输出源30被构造成提供用于充足力和/或其上端和下端值时施用。
提供给使用者的信号可恒定，例如，在整个日常刷牙期间向使用者提供信号。作为另外一种选择，提供给使用者的信号可在日常刷牙最后提供。例如，其中使用者在日常刷牙的大部分时间内施加过高的力时，提供给使用者的信号可红色闪烁或显示红色可见信号持续预定的时段。又如，其中使用者在日常刷牙的大部分时间内施加过低的力时，提供给使用者的信号可黄色闪烁或显示黄色可见信号持续预定的时段。又如，其中使用者在日常刷牙的大部分时间内施加充足的力时，提供给使用者的信号可绿色闪烁或显示绿色可见信号持续预定的时段。
在其它实施方案中，信号可在例行刷洗期间间歇地提供给使用者。例如，信号可在预定的时间间隔上提供给使用者。例如，信号可每20秒钟提供给使用者。可选择任何适宜的时间间隔。例如，信号之间的时间间隔可大于约0.1秒，大于约0.2秒，大于约0.3秒，大于约0.4秒，大于约0.5秒，大于约0.6秒，大于约0.7秒，大于约0.8秒，大于约0.9秒，大于约1秒，大于约2秒，大于约3秒，大于约4秒，大于约5秒，大于约6秒，大于约10秒，大于约15秒，大于约20秒，大于约25秒，大于约30秒，大于约40秒，大于约50秒，大于约60秒，和/或小于约60秒，小于约50秒，小于约40秒，小于约30秒，小于约25秒，小于约20秒，小于约15秒，小于约10秒，小于约5秒，小于约4秒，小于约3秒，小于约2秒，小于约1.5秒，小于约1秒，小于约0.9秒，小于约0.8秒，小于约0.7秒，小于约0.6秒，小于约0.5秒，小于约0.4秒，小于约0.2秒，或小于约0.1秒。
参见图2A-2H，设想了其中输出信号包括视觉组件的附加实施方案。例如，如上所述，视觉输出信号可包括形成条形图的一系列光源310A-310E。就低施加力情况而言，通电的光源数目可小于就高施加力情况而言的通电光源的数目。例如，为了向使用者发出关于低施加力的信号，单一光源310A可被通电；为了指示高施加力，五个光源310A-310E可被通电，而为了指示充足的力，两个光源(例如，310A和310B)可被通电。又如，为了向使用者发出关于低施加力的信号，第一位置320处的单一光源310A可被通电；为了指示高施加力，第二位置360处的单一光源310E可被通电；并且为了指示充足的力，第三位置340处的单一光源310C可被通电。又如，为了向使用者发出关于充足力的范围下端的信号，光源310B可在位置330处被通电。又如，为了向使用者发出关于充足力的范围上端的信号，光源310D可在位置350处被通电。设想其中光源310A-310E色彩形成对比的实施方案。设想其中诸如310A的单一光源可根据向使用者提供的信号提供多个对比色彩的附加实施方案。
就包括可见信号的输出信号而言，诸如310A-310E的光源的放置可为任何适宜的位置。再次参见图1，合适位置的一些实例包括介于头部14和颈部16之间；介于颈部16和柄部12之间。尽管诸如31A-310E的光源可置于柄部12上，但是存在光源由于使用者的手而阻止使用者观察的趋势。为了有利于使用者观察，与颈部16和柄部12重叠的区域57可尤其有利地用于光源放置。区域57可设置在牙刷的背部表面52上。
此外，可选择光源使得光源具有宽的色散角。光源可定位在牙刷上，使得由光源发出的光线位于使用者的视线内。在一些实施方案中，可定位光源使得由光源发出的光线照在使用者脸上。例如，来自光源的光线可在启动时照亮使用者的脸部。这种光线照在使用者脸上可在即使无镜子时也有利于使用者观察到。在此类实施方案中，光源可针对牙刷10的纵向轴线非对称定位。在此类实施方案中，光源可与使用者的脸部成一角度定位。
就那些利用振动装置以便向清洁元件和/或按摩元件提供某种程度的运动的牙刷而言，例如美国专利申请公布2006/0272112和2007/0251040，提供给使用者的过大力；过小力；充足力范围的下端；和/或充足力范围的上端的输出信号可不存在振动。在其它实施方案中，可通过增加和/或降低振动装置的速度向使用者提供输出信号，使得使用者觉察到牙刷和/或振动装置的差别。
其中在输出信号部分包括振动处，振动装置可位于任何适宜的位置内。例如，再次参见图1，振动装置80可位于靠近柄部的抓握端部90的柄部12内。又如，振动装置80可位于靠近区域57的柄部12内。就在日常口腔护理期间利用振动的那些实施方案而言，第二振动装置可添加到牙刷10上用于指示用途。第一振动装置可用于向清洁元件20递送振动有益效果，并且诸如振动装置80的第二振动装置可用于向使用者递送输出信号。
输出源30可在任何适宜的位置提供在牙刷上，所述适宜的位置例如柄部12、颈部16、和/或头部14。例如，输出源30可设置在牙刷10的内部；设置在牙刷10的表面上；或部分设置牙刷10的内部且部分设置在外部。
在一些实施方案中，输出源30可包括与牙刷10信号通讯的外部显示器。在此类实施方案中，外部显示器和牙刷10可借助任何适宜的方式彼此通讯。例如牙刷的个人卫生装置与外部显示器之间的一些合适的通讯实例描述于以下专利中：提交于2009年5月8日题目为“PERSONAL CARESYSTEMS，PRODUCTS，AND METHODS”的美国专利申请序列61/176,618；提交于2009年5月22日题目为“PERSONAL CARESYSTEMS，PRODUCTS，AND METHODS”的61/180,617；以及美国专利申请公布2008/0109973。在此类实施方案中，本文所讨论的信号可借助外部显示器提供给使用者。
力传感器32可在任何适宜的位置处定位在牙刷10上。例如，如图1所示，力传感器32可设置在牙刷10内。又如，力传感器32可部分设置在牙刷10的内部且部分设置在外部。可利用任何适宜的力传感器32。一些合适的实例包括压力换能器、压敏膜和/或阈值传感器。
对于图3A，在一个实施方案中，力传感器32可包括至少一个阈值传感器202。在一个实施方案中，阈值传感器202可包括负载构件210、柔顺元件212和多个开关，例如第一开关214、第二开关216和第三开关218。如图所示，负载构件210可由颈部16延伸到柄部12。负载构件210可绕枢轴点230转动。也设想仅仅具有单个开关的实施方案。
在一些实施方案中，颈部16和/或头部14在操作中可枢转地连接到柄部12和/或可平移地连接到柄部12。在静止状态，即没有施加的刷洗力250，负载构件210可以不接触任何开关。然而，当将刷洗力250施加在多个清洁元件20上时，头部14和/或颈部16可相对柄部12枢转和/或平移。头部14和/或颈部16的枢转和/或平移会导致负载构件210相对柄部12枢转和/或平移。在图2A的实施方案中，如果刷洗力250足以克服通过柔顺元件212施用在负载构件210上的力，使得负载构件210的远端210B接触第一开关214，则负载构件210可执行第一电路275A，从而使第一电路275A通电。使第一电路275A通电可使输出源30(图1所示)通电，所述输出源可向使用者提供第一输出信号。
如果施加附加的刷洗力250，则负载构件210可进一步枢转和/或平移并导致负载构件210的远端210B接触第二开关216，和/或迫使第一开关214换成第二开关216。闭合第二开关216使第二电路275B通电。在执行第二电路275B时，输出源30(图1所示)可向使用者提供第二输出信号。第二输出信号可以任何可觉察的方式不同于第一输出信号。
如果施加另外的刷洗力250，则负载构件210可进一步枢转并导致负载构件210的远端210B接触第三开关218和/或迫使第一开关214和第二开关216换成第三开关218。闭合第三开关218使第三电路275C通电。在执行第三电路275C时，输出源30(图1所示)可向使用者提供第三输出信号。
第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号可对应于上述状况中的任何一种。此外，第一输出信号、第二输出信号和/或第三输出信号可以任何可觉察的方式彼此不同，所述方式的一些实例如本文所述。
如图所示，枢轴点230设置于柄部内。该构型尤其有益于其中颈部16和/或头部14可置换的牙刷。在此类构型中，颈部16和/或头部14可包括接纳区，其在连结到柄部12时用于接纳负载构件210的近端210A。作为另外一种选择，负载构件210可与颈部16和/或头部14整体连接。可置换颈部16和/或头部14装置的其它实施方案参见图4描述。就其中负载构件210平移的那些实施方案而言，可不需要枢轴点230。
在一些实施方案中，柔顺元件212可为贮存来自负载构件210的运动的能量的任何适宜的元件。此外，在一些实施方案中，柔顺元件212可为在不存在刷洗力250时将负载构件210返回至其初始位置的任何适宜的元件。柔顺元件212的一些合适的实例包括但不限于弹簧；弹性材料，例如橡胶塑料、热塑性弹性体、苯乙烯基弹性体、弹性体与例如聚丙烯的其他聚合物的共混物；气体、液体和/或凝胶填充装置(例如，弹性外壳、容器，例如气球、囊状物；可压缩的气体圆筒、弹性包覆成型结构)等，和/或它们的组合。在一个具体的实施方案中，合适的柔顺元件212包括购自位于200 NewCanton Way，Robbinsville，NJ 08691-2343的McMaster Carr并以PN9663K54出售的不锈钢弹簧并切割成0.40的长度，其中，所述弹簧端部接地。此外，如果需要，可利用多个柔顺元件。
柔顺元件212可基于施加到负载构件210上的所期望的力矩定位在任何适宜的位置内。在一些实施方案中，柔顺元件212可被定制尺寸以提供充足的力来对抗刷洗力250的较低阈值。
参见图3A和3B，在未施加刷洗力250的静止状态，柔顺元件212可被构造成使得负载构件210接触第四开关272。第四开关272可与输出源30(图1所示)电气通讯并且可执行第四电路275D。第四电路275D的通电可向使用者提供被施加的过小的刷洗压力的输出信号。施加刷洗力250时，负载构件210的远端210B可与第四开关272脱离，从而使第四电路275D断电。如果施加充足的刷洗力250，则负载构件210的远端210B可保持相对静止且不接触任何开关214、216、218和/或272，从而不闭合所述开关中的任何一个。这会导致输出源30(图1所示)不向使用者提供可对应于充足刷洗力的信号。
在一些实施方案中，负载构件210可为任何适宜的导电材料。适宜材料的一些实例包括铝、铜、铅、钢等，和/或它们的组合。此外，在一些实施方案中，负载构件210可包括导电聚合物。此外，在一些实施方案中，可利用导电的非金属材料，例如导电聚合物。
本文所用术语“导电非金属材料”包括含有一种或多种非金属和一种或多种金属的材料，例如包含金属颗粒的聚合组合物。通常这样的化合物是通过混合固体导电颗粒(例如碳黑、不锈钢纤维、银或铝的薄片或镍包敷的纤维)和电绝缘的块状热塑性塑料(例如，聚苯乙烯、聚烯烃、尼龙、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等)而制成。
最近，用本身导电的聚合物和它们与普通绝缘聚合物(包括但不限于聚苯胺)的共混物来替代碳黑或上述的填充金属颗粒的化合物的兴趣越来越高。聚苯胺(或简写为PANI)和它的合成以及该聚合物的导电形态的制备(例如，通过将聚苯胺与质子酸接触得到盐复合物)，已描述于现有技术中。此外，导电聚合物是已知的并且被用于工业生产中，尤其是在电子元件零件的制造中。导电聚合物组合物的一些实例示于美国专利公开5,256,335；5,281,363；5,378,403；5,662,833；5,958,303；6,030,550；和6,149,840中。附加的导电聚合物组合物描述于美国专利公开5,866,043和6,685,854中。如本文所用，术语“导电非金属材料”也包括这些类型的组合物。
适用于本发明的另一种导电基板描述于美国专利公开6,291,568、6,495,069和6,646,540中。该基板在静止或非活性时具有第一导电水平，并且由于应力变化(即机械或电应力)具有第二导电水平。机械应力可包括拉伸和/或压缩。该基板包含颗粒状的组合物，其每一种颗粒包含至少一种基本非导电的聚合物和至少一种导电填充剂。导电填充剂可为一种或多种金属、其它导电或半导电元件和氧化物或本身导电的半导电无机或有机聚合物。颗粒通常为至多1mm，并且颗粒(导体)与聚合物体积比适当地为至少3∶1。预期被压缩时导电的其他基板适用于本发明。
在一些实施方案中，负载构件210可为非导电的。在此类实施方案中，负载构件210可由多种材料形成。一般来讲，应选择负载构件210的材料使得负载构件210可承受在刷牙期间施加的力(例如无永久性变形，如果存在的话也为最小挠曲)以及通过柔顺元件212施加到负载构件210的力。此外，合适的材料可为无腐蚀且硬挺的。可用于负载构件210的材料的一些合适的实例包括不锈钢、镀钢、高密度塑料等，和/或它们的组合。
可利用任何适宜的开关。适宜开关的实例由位于701 Brooks AvenueSouth，Thief River Falls，MN 56701的Omron Electronics Inc.-ECB分部提供并以Digi-Key(部件号SW418-ND)出售。其他合适的实例包括任何自恢复开关、瞬间触片、舌簧、页片、按钮、按扣、薄膜、磁铁、霍尔效应传感器等，和/或它们的组合。在一些实施方案中，可选择开关使得开关处于正常打开位置。
再次参见图1，如上所述，本发明的牙刷10还可包括处理器40。处理器40可用于记录日常刷牙期间使用者的表现。例如，使用者可刷牙持续预定的时段，例如两分钟，该时段之后处理器40可导致输出源30向使用者提供信号，所述信号指示两分钟时段的时间内施加充足的力。又如，处理器40可导致输出源30向使用者提供信号，所述信号指示施加充足的力约两分钟时段的一半。又如，处理器40可导致输出源30向使用者提供信号，所述信号指示施加较大的力持续两分钟时段的全部和/或超过50％。又如，处理器40可导致输出源30向使用者提供信号，所述信号指示施加较小的力两分钟时段的全部和/或超过50％。提供给使用者的信号可包括本文上述的那些信号。
此外，处理器40可用于消除指示的力尖峰。在此类实施方案中，处理器40可起到用于输出源30的缓冲器的作用，其通过在状况发生和输出源30提供信号之间建立时间延迟。例如，处理器40可被构造成包括五秒的时间延迟，使得施加的过高的刷洗力必须在处理器40导致输出源30向使用者提供信号之前保持过高至少五秒。如此构造的话，处理器40可过滤来自力传感器32的输入，使得输出源30不会向使用者产生多个闪光信号。时间延迟可为任何适宜的延迟。例如，在一些实施方案中，时间延迟可小于约10秒，小于约9秒，小于约8秒，小于约7秒，小于约6秒，小于约5秒，小于约4秒，小于约3秒，小于约2秒，小于约1秒，小于约0.75秒，小于约0.5秒，小于约0.25秒，小于约0.10秒。
可利用其它合适的减少和/或消除力尖峰的机构。例如，在一些实施方案中，可利用至少一级的低通滤波器。在此类实施方案中，低通滤波器可阻止力尖峰由于力尖峰的高频率而传递至输出源30。又如，处理器40可被编程以包括数字过滤器，其可消除力尖峰导致的信号输出。
前面讨论了信号之间的时间间隔。在一些实施方案中，处理器40可被构造成调整提供给使用者的信号之间的时间间隔，所述调整是在特定的日常刷牙期间或一系列日常刷牙期间。例如，在第一日常刷牙期间，如果使用者在过大力和/或过小力之间交替变化，则提供给使用者的信号之间的间隔可处于第一时间间隔。然而，如果在第一日常刷牙内，使用者也提供预定处于充足力范围内的力，则提供给使用者的信号可处于第二时间间隔。在此类实施方案中，第一时间间隔可小于第二时间间隔，从而向使用者提供更多反馈。在一些实施方案中，时间间隔可被转换，使得对于处于预定充足力范围内的力，使用者被提供更多反馈。
如上所述，处理器40可类似地在一系列日常刷牙期间调整提供给使用者的信号之间的时间间隔。例如，在第一日常刷牙期间，使用者可对于第一日常刷牙的大部分时段施加过大力和/或过小力。在第一日常刷牙期间，信号之间的时间间隔可处于第一时间间隔。处理器40可被构造成在第一日常刷牙期间处理关于施加力的数据并调整用于下一次日常刷牙的时间间隔。例如，就第二日常刷牙而言，基于第一日常刷牙的数据，处理器40可在第二日常刷牙期间调整信号之间的时间间隔为第二时间间隔。第二时间间隔可小于第一时间间隔，使得使用者可在第二日常刷牙期间被提供更多反馈。如果在第二日常刷牙期间，就第二日常刷牙的大部分时段而言，使用者施加充足力范围内的力，则处理器40可调整用于第三日常刷牙的信号之间的时间间隔。例如，用于第三日常刷牙的信号之间的时间间隔可小于第二时间间隔。然而，如果在第二时间间隔期间，就第二日常刷牙的大部分时间而言，使用者施加对于第二日常刷牙的大部分时段而言过高和/或过低的力，则处理器40可调整用于第三日常刷牙的信号之间的时间间隔小于第二时间间隔，使得使用者可被提供甚至比第二日常刷牙更多的反馈。在一些实施方案中，处理器可被构造成以增加和/或减少的时间间隔提供更多的关于充足力范围内的力的反馈。
在一些实施方案中，牙刷10可包括可置换的头部14和/或颈部16。具体地讲，头部14可由颈部16移除和/或颈部16可由柄部12移除。在下文，不管头部14是否可由颈部16移除或颈部16是否可由柄部12移除，此类可置换元件均被称作“替换物”。在此类实施方案中，处理器40可被编程多种算法，以便对于众多不同替换物设置用于以下力的预定值：(1)过高力；(2)过低力；(3)充足力；(4)充足力范围的下端；和/或(5)充足力范围的上端。例如，如果用于第一替换物的充足力范围的上端为3.00牛顿且用于第二替换物的充足的刷洗力范围的上端为3.50牛顿，则处理器40可被构造成识别用于第一替换物的上端范围值和用于第二替换物的上端范围值。同样，处理器40可被编程使得输出源30向使用者提供对应于特定替换物的信号。能够识别特定替换物的口腔护理工具的一些合适的实例描述于美国专利公开7,086,111；7,207,080；和7,024,717中。
颈部16与柄部12之间的互连性可以任何适宜的方式提供。在图4所示的一个实施方案中，负载构件210可包括近端部分404，其包括可允许颈部16和头部14搭扣配合到柄部12上的唇缘420。唇缘420可设置在负载构件210的近端部分430上。近端部分430可被接纳在颈部16中的类似形状的接纳区(未示出)内。
唇缘420可被构造成使得唇缘420为弹簧加载的。在此类实施方案中，唇缘420可被推进近端部分430内，从而有利于将颈部16连结到近端部分430。在此类实施方案中，唇缘420可包括倾斜的近端表面420A，其可有利于将颈部16连结到近端部分430。
近端部分430可与负载构件210被整体地构造。作为另外一种选择，近端部分430可为连结到负载构件210的离散组件。在一些实施方案中，唇缘420可为相对于近端部分430的离散组件。
本发明的牙刷10还可包括定时器34。定时器34可定位在牙刷10内或可设置在远程显示器内。定时器34可被构造成自动开始于例如刷洗力250(图3A和3B所示)的施加。与刷洗力250(图3A和3B所示)的施用加立地或联合地，定时器34可通过牙刷10的运动而被启动。在此类实施方案中，牙刷10可包括加速度计或其他合适的用于测量/监测牙刷10运动的装置。此类用于监测/测量牙刷10运动的装置描述于2008年11月20日提交的题目为“PERSONAL CARE SYSTEMS，PRODUCTS，AND METHODS”的美国专利申请序列61/116,327中。合适的定时器34的一个实例为购自其中销售集成电路的多家电子器件商店的555定时器集成电路。
本发明的牙刷10还可包括电源36。电源36可为能够向牙刷10提供能量的任何适宜的元件。适宜的实例包括电池。电池可被定制尺寸以便最小化牙刷10内所需的基板面的量。例如，在其中输出源30由发光元件或振动马达(用于向使用者发出信号并且不是用于使头部的清洁元件和/或头部的运动振动的)组成处，电源36可尺寸较小，例如小于AAA电池。在此类实施方案中，振动装置可较小。电池可为再充电的，或者可为一次性的。此外，可利用多个电池。在一些实施方案中，电源36可包括交流电源，如由公用事业公司向住宅提供的。其他合适的电源描述于2008年4月15日提交且题目为“Personal Care Products and Methods”的美国专利申请序列12/102881中。
在一些实施方案中，可向使用者提供操纵的开关110(图1B所示)，所述开关可允许使用者在压力指示开始以及定时器开始时进行控制。开关110(图1B所示)可与电源36及输出信号元件30和/或定时器34电气通讯。
再次参见图1，柄部12、颈部16和头部14可由任何适宜的材料构造成。一些合适的实例包括聚丙烯、尼龙、高密度聚乙烯、其他可模塑的稳定聚合物等、和/或它们的组合。在一些实施方案中，柄部12、颈部16和/或头部14可由第一材料形成，并且包括用于接纳不同于第一材料的第二材料的凹口、沟槽、凹槽。例如，柄部可包括一个弹性抓握部件或多个弹性抓握部件。所述多个弹性抓握部件中的弹性体可为类似的材料或可为不同的材料，例如颜色、硬度、它们的组合等。
柄部的弹性抓握部件可用于将定时器34、输出信号元件30、处理器40和/或电源36的一部分至少部分地包覆成型。在此类实施方案中，这些组件可借助可类似包覆成型的线路电气通讯。弹性抓握部件可包括定位用于使用者的手掌抓握的部分，和/或定位用于使用者的拇指和食指抓握的部分。这些弹性抓握部件可由相同的材料组成或可能由不同的材料组成，所述不同为例如颜色、形状、组成、硬度等、和/或它们的组合。
柄部12的弹性抓握部件可借助外部沟槽、凹槽、凹口和/或借助内部沟槽、凹槽、凹口与颈部中的沟槽、凹槽和/或凹口通讯。在一些实施方案中，弹性抓握部件可借助内部沟槽、凹槽、和/或凹口和/或外部沟槽、凹槽、和/或凹口与头部中的沟槽、凹槽和/或凹口通讯。作为另外一种选择，柄部12的抓握部件可为与头部和/或颈部离散的元件。
此外，尽管本文涉及的为清洁元件20，但是头部14也可包括多种元件。例如，头部14可包括清洁元件和/或按摩元件。清洁元件和/或按摩元件的一些合适的实例包括刷毛、研磨弹性体元件、以特定取向或排列的弹性体元件，例如枢转翅片、洁牙杯等。弹性体清洁元件和/或按摩元件的一些合适的实例描述于美国专利申请公布2007/0251040；2004/0154112；2006/0272112；以及美国专利公开6,553,604；6,151,745中。清洁元件和/或按摩元件可被削尖、切口、卷曲、凹陷等。这些清洁元件和/或按摩元件的一些合适的实例描述于美国专利公开6,151,745；6,058,541；5,268,005；5,313,909；4,802,255；6,018,840；5,836,769；5,722,106；6,475,553；以及美国专利申请公布2006/0080794中。
清洁元件和/或按摩元件可以任何适宜的方式连结到头部14。常规方法包括网装固定、锚定剂自由成簇和注模成簇。就包括弹性体的那些清洁/按摩元件而言，这些元件可彼此整体形成，例如具有整体的基座部分并由此向外延伸。
头部可包括由任何适宜的材料构成的软组织清洁器。适宜材料的一些实例包括弹性体材料；聚丙烯、聚乙烯等；类似物和/或它们的组合。软组织清洁器可包括任何适宜的软组织清洁元件。此类元件以及牙刷上软组织清洁器的构型的一些实例描述于美国专利申请2006/0010628；2005/0166344；2005/0210612；2006/0195995；2008/0189888；2006/0052806；2004/0255416；2005/0000049；2005/0038461；2004/0134007；2006/0026784；20070049956；2008/0244849；2005/0000043；2007/140959；以及美国专利公开5,980,542；6,402,768；和6,102,923中。
在此类包括软组织清洁器的实施方案中，可进行消费者测试、机械手测试和/或临床测试，使得可设置力的较高阈值与力的较低阈值以向使用者提供关于向软组织例如舌头的施加力的反馈。就包括软组织清洁器的那些实施方案而言，牙刷可包括加速度计或用于监测牙刷取向的其它合适的装置。与诸如刷洗力250的施加力组合，处理器40可测定软组织清洁器是否啮合或清洁元件是否啮合。所述信号或多种信号可如本文所述提供给使用者。向使用者提供关于软组织的施加力的反馈可有助于使用者预防对例如乳头状突起的软组织的损伤，然而仍可实现有效的清洁。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一个文件，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请，均据此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其他一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。进一步，如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
尽管举例说明和描述了本发明的特定实施方案，但是对本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附权利要求旨在涵盖处于本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (12)

1.一种口腔卫生工具，包括：
柄部(12)、头部(14)、以及在所述柄部与所述头部之间延伸的颈部(16)，所述头部包括连结到所述头部的多个清洁元件(20)和/或按摩元件；
力传感器(32)；以及
与所述力传感器信号通讯的输出源(30)；
其特征在于，所述输出源向使用者提供多个输出信号，所述多个输出信号对应于多种状况，其中所述多种状况包括以下力中的至少两种：过小施加力、过大施加力、充足量的力、充足力范围的下端和充足力范围的上端。
2.如权利要求1所述的口腔卫生工具，其特征在于，处理器(40)与所述输出源信号通讯。
3.如前述任一项权利要求所述的口腔卫生工具，其特征在于，所述力传感器包括具有柔顺元件(212)的负载构件(210)，其中所述负载构件可移动地耦接到所述柄部。
4.如前述任一项权利要求所述的口腔卫生工具，其中，所述负载构件可枢转地安装在所述柄部内，其中所述负载构件包括远端部分(210B)和近端部分，并且其中所述近端部分(210A)从所述柄部延伸出来并与所述颈部的一部分接合。
5.如前述任一项权利要求所述的口腔卫生工具，其中，所述头部和/或颈部在第一方向上在所述负载构件上施加力，并且其中所述柔顺元件在第二方向上在所述负载构件上施加力。
6.如权利要求1-4中任一项所述的口腔卫生工具，其中，所述头部和/或颈部在第一方向上在所述负载构件上施加力，并且其中所述柔顺元件在所述第一方向上在所述负载构件上施加力。
7.如权利要求1-4中任一项所述的口腔卫生工具，其中，所述头部和/或颈部在所述负载构件上施加力，从而产生围绕枢轴的第一力矩，并且其中所述柔顺元件在所述负载构件上施加力，从而产生围绕所述枢轴的第二力矩，所述第一力矩和所述第二力矩在相反的方向。
8.如前述任一项权利要求所述的口腔卫生工具，其中，所述力传感器包括多个开关，其中所述多个开关包括第一开关(214)和第二开关(216)，其中所述第一开关与第一输出信号相关联且所述第二开关与第二输出信号相关联。
9.如权利要求8所述的口腔卫生工具，其中，所述第一输出信号不同于所述第二输出信号。
10.如前述任一项权利要求所述的口腔卫生工具，还包括定时器。
11.如权利要求10所述的口腔卫生工具，其中，所述定时器和所述力传感器与所述处理器信号通讯。
12.如权利要求1所述的口腔卫生工具，其中，所述输出信号在外部显示器上被提供给使用者。
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