CN104720913A

CN104720913A - 电动牙刷

Info

Publication number: CN104720913A
Application number: CN201310701780.8A
Authority: CN
Inventors: B.布罗赫; L.R.赖纳列伯维尔特
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Current assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: EP3062736B1; US10172697B2; CN104720913B; EP3062736A1; AU2014364786B2; AU2014364786A1; TW201538137A; WO2015095373A1; US20160338808A1

Abstract

公开了一种带有电容式触摸控制的电动牙刷设备。牙刷包括具有由马达驱动的摆动毛簇块的头部部分、柄部部分、以及安装在柄部部分中的可弹性变形的电容式触摸控制面板。在一个实施例中，控制面板包括各自与电连接到可编程微处理器的对应电容传感器配对的可移动传感器靶。在邻近传感器靶的控制面板上施加手指压力操作以改变相应的传感器靶-传感器对的电容。微处理器检测电容的变化，这可用来控制马达速度以改变毛簇块的摆动速率。在一个实施例中，提供了传感器靶-传感器的线性阵列，其通过在阵列上的滑动拇指或其它手指运动来启动。公开了相关的操作方法。

Description

电动牙刷

技术领域

本发明涉及电动牙刷，特别是涉及带有电容式触摸控制的电动牙刷设备。

背景技术

已知电动牙刷具有各种可移动的毛簇块，在毛簇块上安装有牙齿清洁元件。可移动的毛簇块由电动马达驱动，该电动马达被构造成在预定刷洗运动中摆动毛簇块。包括机械或电子开关的各种类型的方法可用来控制马达速度或牙刷的其它功能。这种电动牙刷控制中的改善是所期望的。

发明内容

根据一个实施例，带有电容式触摸控制的电动牙刷设备包括马达、柄部部分、在柄部部分中的电容式触摸控制面板、以及与控制面板可操作地相关联的多个电容传感器。多个电容传感器中的每一个具有电容值，该电容值通过使用者触摸控制面板的具体位置来改变，从而启动电容传感器。柄部部分中的微处理器电连接到多个电容传感器和马达。微处理器被构造成：(1)检测多个电容传感器的电容值的变化；(2)测量在多个电容传感器中的相邻电容传感器的电容值的变化之间发生的时间间隔；并且(3)在确定多个电容传感器中的每一个已按预定顺序次序启动且测量的时间间隔中的每一个处于或低于最大预定时间间隔后，即改变马达的速度。牙刷还可包括头部部分，其包括由马达驱动的摆动毛簇块，毛簇块包括多个牙齿清洁元件。在一个实施例中，马达可安装在柄部部分中。在其它实施例中，马达可安装在头部部分中。

根据另一实施例，带有电容式触摸控制的电动牙刷设备包括：马达；联接到头部部分的柄部部分；安装在柄部部分中的电容式触摸控制面板，控制面板可响应于使用者施加向内指向的手指压力而弹性地变形；以及安装在柄部部分中的多个电容传感器，每个传感器与设置在传感器上方的可变形控制面板上的对应的可移动导电传感器靶配对，每个传感器靶可响应于使用者施加手指压力到控制面板而朝其配对的传感器移动，其中每个传感器和传感器靶对具有通过在邻近传感器靶的控制面板上施加手指压力而改变的电容。微处理器安装在柄部部分中且电连接到传感器和马达。微处理器被构造成：检测多个电容传感器的电容值的变化；测量在多个电容传感器中的相邻电容传感器的电容值的变化之间发生的时间间隔；并且在确定多个电容传感器中的每一个已按预定顺序次序启动且测量的时间间隔中的每一个处于或低于最大预定时间间隔后即改变马达的速度。

提供了一种用于控制电动牙刷设备速度的方法。该方法包括：提供电动牙刷，其包括柄部部分、马达、安装在柄部部分中且包括多个导电传感器靶的可弹性变形的电容式触摸控制面板、以及各自与传感器靶之一配对的电容传感器的线性阵列，传感器靶可通过使控制面板变形而移动，每个传感器具有通过在邻近传感器靶的控制面板上的按压动作而改变的电容；使用者用拇指或其它手指按顺序次序在多个传感器靶上方的控制面板上线性地施加按压和滑动运动；使用者通过按压和滑动运动而使控制面板在每个传感器上方向内变形以按顺序次序启动传感器中的每一个；微处理器检测每个启动的传感器中的电容的变化；以及微处理器响应于检测到的每个传感器的电容的变化而改变马达的速度。

本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例虽然指示本发明的优选实施例，但其仅仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中：

图1是根据本公开的电动牙刷的透视图；

图2A是沿图1的线IIA-IIA截取的牙刷的头部部分的横截面透视图；

图2B是沿图1的线IIB-IIB截取的牙刷的头部部分的侧剖视图；

图3是沿图1的线III-III截取的可移动毛簇块的横截面图；

图4A-I示出在马达驱动的刷洗动作的摆动循环期间图3的可移动毛簇块的顺序横截面图；

图5是可移动毛簇块的备选实施例的横截面图；

图6A和6B分别是电动牙刷头部部分的备选实施例的侧剖视图和俯视平面图；

图7是图1的牙刷的柄部部分的侧剖视图；

图8是包括并入电容式触摸感测控制系统的柄部部分的牙刷的另一实施例的分解透视图；

图9是包括一对可移动传感器靶和静止的电容传感器的电容式触摸传感器按钮的侧剖视图；

图10是图9的电容式触摸传感器按钮的线性阵列的侧剖视图；

图11是电容式触摸感测控制系统的示意性框图；

图12是用于控制牙刷的速度的示例性过程的流程图；以及

图13是具有振动所施加到的头部且并入电容式触摸感测控制系统的振动声波式牙刷的头部和颈部部分的侧剖视图；以及

图14是具有可替换头部且并入电容式触摸感测控制系统的振动声波式牙刷的透视图。

所有附图均为示意性的且未必按比例绘制。

具体实施方式

(多个)优选实施例的以下描述本质上仅为示例性的，而绝不旨在限制本发明、其应用或用途。

根据本发明的原理的说明性实施例的描述旨在结合附图阅读，附图将被视为整个书面描述的一部分。在本文所公开的本发明的实施例的描述中，对方向或定向的任何引用仅是意图为了方便描述而并非旨在以任何方式限制本发明的范围。诸如“下部”、“上部”、“水平”、“竖直”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶”和“底”及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的相对性术语应理解为是指如随后描述或如在所讨论附图中示出的定向。这些相对性术语仅是为了方便描述而并不要求设备以特定定向构造或操作，除非明确这样指出。诸如“附连”、“固结”、“连接”、“联接”、“互连”和类似词的术语是指其中结构直接地或通过居间结构间接地固定或附连到彼此的关系，以及活动的或刚性的附连或关系，除非明确地另外描述。此外，本发明的特征和益处通过参考示例性实施例而示出。因此，本发明明显不应当限于示出可单独存在的特征的一些可能的非限制性组合或其它特征组合的此类示例性实施例；本发明的范围由所附于此的权利要求限定。

图1绘出了呈电动牙刷100形式的口腔护理器具的非限制性示例性实施例。牙刷100包括细长主体101，细长主体包括限定近端103的柄部部分102、限定远端105的头部部分104、以及在近端和远端之间延伸的纵向轴线LA。头部部分104支撑多个牙齿清洁元件106。在一个实施例中，头部部分104可以可拆卸地安装到柄部部分102以形成可替换单元或替换物，从而允许使用者在牙齿清洁元件106已磨损之后补充头部部分和/或改变牙齿清洁元件的类型。因此，在这样的实施例中，在牙刷100的头部部分104和柄部部分102之间形成可分离接头。

牙刷100的柄部部分102和头部部分104可由具有合适刚度的材料或材料组合构成，以分别用于抓取/抓握牙刷和支撑牙齿清洁元件106。可以使用的合适的示例性材料包括但不限于硬塑料，例如聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚酰胺、聚酯、纤维质、SAN、丙烯酸类树脂、ABS和适合牙刷制造的其它热塑性塑料。在各种实施例中，柄部部分102和头部部分104可由相同或不同材料制成。

图7单独绘出牙刷柄部部分102的横截面侧视图。参看图1和图7，柄部部分102包括顶壁181、底壁182以及在顶部和底部之间延伸的侧壁183。顶壁181可包括承窝180，承窝180被构造用于接纳头部部分104上的互补构型的杆184(参见例如图2A和图2B)，以用于将头部部分安装到柄部部分。在一个实施例中，承窝180和杆184可具有圆形横截面；然而，可以提供包括直线和多边形形状的任何合适的横截面形状(例如，正方形、六边形、三角形等)。

参看图1和图7，柄部部分102还包括内室172，内室172限定用于支撑DC电动马达170的马达隔室173a和构造用于保持一个或多个电池174的电池隔室173b。马达隔室173a和电池隔室173b可以在室172中彼此邻接或隔离。电池174可以是包括可替换电池和/或可充电电池的任何类型，其经由电连接器175电连接到马达170，电连接器175可包括导电触点、电线等。马达170包括旋转的转子171，转子171具有端部驱动联接器176，其被构造用于可拆卸地联接到并驱动设置在牙刷头部部分104中的驱动轴130(参见例如图2A和图2B)。马达转子171的旋转继而使驱动轴130绕其中心轴线CA旋转。操作面板300设置成电连接到马达170且包括开关或其它类型的促动器以用于控制马达的接通/断开操作和/或速度。

图2A和图2B单独绘出牙刷头部部分104的横截面透视图和侧视图。图3绘出通过毛簇块140中的一个的沿图1的线III-III截取的横截面。在一种构型中，头部部分104包括头部110和连接到头部的细长颈部107。颈部107限定沿纵向轴线LA躺放的头部部分104的开放近端108，近端108与由头部110限定的牙刷100的远端105相反。近端108被构造用于可拆卸地安装到柄部部分102的远端109。

牙刷头部110包括前侧111、相反的后壁112、以及围绕头部的周边延伸的相反的侧向侧壁113。后壁112和侧壁113限定内部腔体114，内部腔体114通过头部110的前侧111开放且被构造成接纳毛簇块120、140，如本文进一步描述的。腔体114可因此具有由头部110的后壁112形成的封闭的底部表面116和面向且延伸穿过头部的前侧111的开放顶部117。

头部110的后壁112和侧向侧壁113可呈现各种形状和轮廓，这些形状和轮廓均不限制本发明。例如，这些壁可以是平面的、成轮廓的、或它们的组合。在一些实施例中，头部110可相对于颈部107在横向于纵向轴线LA的方向上侧向地变宽，以用于支撑多种牙齿清洁元件106。

在示例性实施例中，头部部分104的颈部107和头部110可使用模制、铣削、机加工和/或其它合适的制造方法一体地形成为单个整体结构。然而，在其它实施例中，颈部107和头部110可形成为单独的部件，这些部件然后在制造过程的后续阶段中通过本领域已知的任何合适技术来连接，包括但不限于热焊接或超声焊接、紧密配合组件、联接套管、螺纹接合、粘合或紧固件。头部110和柄部120是否为整体或多件构造(包括连接技术)不限制本发明，除非具体地要求保护。

牙刷100的头部110被构造和结构化为从前侧111支撑多个和各种不同的牙齿清洁元件106。如本文所用，术语“牙齿清洁元件”在一般意义上用来表示可通过相对表面接触而用来清洁、抛光、刮擦或擦洗牙齿和/或口腔软组织(例如，舌头、颊、齿龈等)的不论任何结构。可以使用的牙齿清洁元件的示例包括但不限于刷毛簇、长丝刷毛、纤维刷毛、尼龙刷毛、螺旋刷毛、橡胶刷毛、弹性体突起、柔性聚合物突起、它们的组合和/或包含此类材料或组合的结构。合适的弹性体材料包括适合在口腔卫生设备中使用的任何生物相容性弹性材料。牙齿清洁元件106可通过本领域使用的任何合适方法附连到头部110。例如但不限于，模内成簇(IFT)或无锚定成簇(AFT)可用来安装清洁元件。因此，本发明不受所提供的牙齿清洁元件106的类型或将这些元件锚定到头部部分104的头部110的方法限制。

在一个非限制性实施例中，颈部107可以是具有圆形和环形横截面的大体上管状的，在一些构型中，该横截面可以在直径上沿颈部的长度变化。颈部107的形状和构型中的许多其它变型是可能的。颈部107限定纵向延伸的内部通路115，其从头部部分104的开放近端108延伸穿过颈部进入形成于头部110中的开放腔体114。通路115因此与腔体114连通。

参看图2A-B和图3，驱动轴130可旋转地设置在头部部分104的内部。驱动轴130沿纵向轴线LA从接近近端108的点朝远端105延伸穿过内部通路115。在一个实施例中，驱动轴130具有设置在颈部107中的从动近端部段136a和伸入头部110的开放腔体114中的工作远端部段136b，从动近端部段136a在一个非限制性实施例中可以为基本上直的，工作远端部段136b被构造用于操作可移动的毛簇块120、140，如本文进一步描述的。驱动轴130的近端133包括适配联接器132，其被构造用于可拆卸地接合设置在柄部部分102中的马达170的驱动联接器176(参见图7)，从而将驱动轴联接到马达。马达转子171的旋转继而使驱动轴130绕其中心轴线CA旋转。在各种实施例中，中心轴线CA可与纵向轴线LA同心地对齐或平行于纵向轴线LA。轴承135可以靠近颈部107和头部110之间的结合部设置在驱动轴130的近端部段136a和远端部段136b之间以用于支撑驱动轴130。这有助于支撑工作远端部段136b以对抗当使用者刷洗和抵靠其口腔表面按压牙齿清洁元件106A时施加在驱动轴130上的横向或剪切力。

牙刷头部110可包括一个或多个电动可移动的毛簇块120和140，其通过驱动轴130的远端部段136b接合。毛簇块120、140均被构造用于将多个移动的牙齿清洁元件106A安装到其上，如本文进一步描述的。每个轴驱动的毛簇块120、140可包括呈刷毛和/或弹性体清洁元件形式的牙齿清洁元件106A。除了所提供的任何可移动的毛簇块之外，头部110还可包括非马达驱动的固定的或静止的牙齿清洁元件106B。静止的牙齿清洁元件106B可类似地包括刷毛和/或弹性体清洁元件。如本文所用，术语“可移动的”毛簇块和“移动的”牙齿清洁元件是指具有在刷洗期间在不接触使用者的口腔表面(例如，牙齿、齿龈等)的情况下通过动力驱动器(例如马达)的操作产生的运动以赋予移动的毛簇块和牙齿清洁元件。术语“固定的”或“静止的”牙齿清洁元件是指当不与使用者的口腔表面接触时为静态并且主要仅仅由于刷牙动作而移动的元件。

参看图2和图3，毛簇块120可以是靠近牙刷头部110的远端105和端壁169设置的最远端毛簇块。在一个实施例中，毛簇块120可以是如美国专利5,625,916所描述的摆动式毛簇块，该专利全文以引用方式并入本文中。毛簇块120可以在可逆方向上旋转地且弓形地来回移动通过围绕中心支撑心轴121的有限弓形路径，该路径横向于纵向轴线LA取向且限定旋转轴线。心轴121可以安装在设置于贮器124中的合适轴承122中且由轴承122支撑以提供心轴的平稳旋转移动，其中贮器124形成于腔体114的内部。在一些实施例中，大部分毛簇块120可以大体上定位在形成于头部110中的开放腔体114中。

在一个实施例中，毛簇块120通过由驱动轴130的弯曲的或偏心的远端134形成的第一角向偏移区段促动和操作，远端134限定第一偏心凸轮138。凸轮138可具有包括双弯曲的大体钩状构型，该双弯曲具有远离驱动轴130的中心轴线CA向外弯曲的第一部分和朝中心轴线CA向内弯回的第二部分。凸轮138接合形成于毛簇块120的侧面中的操作槽缝137。驱动轴130经过360度的旋转使毛簇块120横向于牙刷100的纵向轴线LA来回摆动或枢转通过围绕心轴121的弓形运动路径。在一个代表性但非限制性示例中，弓形运动路径可以在约10-90度之间且包括10度和90度，并且在一些实施例中更特别地在20-30度之间且包括20度和30度。

如图2A和图2B所示，毛簇块120包括形成于上部刷毛保持部分123的面向外顶部表面126中的多个开口125，开口125被构造用于通过开口插入和安装刷毛簇和/或弹性体清洁元件。开口125可具有任何合适形状(在俯视平面图中)。毛簇块120可具有任何合适构型。在一个非限制性实施例中，毛簇块120可具有在俯视平面图中圆形的形状。在形状上的许多其它变型是可能的。

首先参看图2A-B和图3，在一个非限制性示例性实施例中，毛簇块140可以是在横截面中大体上T形的或蘑菇形的。牙刷140包括上部刷毛保持部分142、下部基座部分143、以及在部分142和143之间缩窄的宽度减小的中间部分144。刷毛保持部分142具有足以安装刷毛和/或弹性体牙齿清洁构件的竖直高度。形成于上部刷毛保持部分142的面向外顶部表面159中的多个开口158被构造用于通过开口插入和安装刷毛簇和/或弹性体清洁元件，例如牙齿清洁元件106A(以虚线示出)。开口158可为任何合适形状(在俯视平面图中)。顶部表面159在相反的侧向侧160之间横向于纵向轴线LA延伸。在一个实施例中，顶部表面159可以是基本上平坦的；然而，也可以使用弓形弯曲或波状的轮廓。毛簇块140可以是纵向细长的，其具有比在侧向侧160之间测量的侧向宽度更大的轴向长度(平行于纵向轴线LA测量)。

在一个实施例中，刷毛保持部分142具有宽度W1，该宽度W1可以比中间部分144的宽度W2(在其侧向侧161之间的最窄点处测量)更宽，并且在一些实施例中，宽度W1可以比侧向侧162之间的基座部分143的宽度W3更宽。中间部分144的宽度W2可以分别小于刷毛保持部分142的宽度W1和基座部分143的宽度W3两者。这样把基座部分143捕获或捕集在形成于牙刷头部110中的腔体114的一部分内的贮器145中，以防止毛簇块140通过头部的前侧111从腔体被横向抽出，如本文进一步描述的。

贮器145可由定位在腔体114中的相反的侧向壁146a、146b形成和限定(参见例如图3)。壁146a、146b可以是安装在腔体114内部的单独结构或者可以由牙刷头部110的侧向侧壁113的一体的内部部分形成。在一个实施例中，壁146a、146b还可限定各自朝纵向轴线LA延伸的一对向内伸出的操作凸缘147。凸缘147侧向地/横向地间隔开以形成从牙刷头部110的前侧111到贮器145的宽度减小的入口148。入口148具有侧向宽度W2，该宽度W2小于贮器145的宽度W4。凸缘147的自由端可各自具有凸形弯曲或倒圆的表面以平滑地且滑动地接合毛簇块140，如本文进一步描述的。在一个实施例中，壁146a、146b在凸缘147以下的部分可以是基本上竖直的。在凸缘147和壁146a、146b之间形成的过渡部或肩部154可以是凹形倒圆的，以避免锐角并提供逐渐成轮廓的滑动表面，该滑动表面被构造成抵接地且滑动地接触在毛簇块140的基座部分143上的向外张开的腿部延伸部153以便平滑移动。

贮器145的底部部分还可包括向上延伸的隆起149，其形成于牙刷头部110的后壁112上方且大体上靠近和邻近后壁112。参看图2A-B和图3，隆起149限定枢轴，该枢轴被构造成接合形成于毛簇块140的基座部分143上的底部表面150。在一个实施例中，隆起149可以大体上成形为形成于贮器145内部的纵向延伸脊。在该构型中，隆起149可具有沿纵向轴线LA测量的轴向长度，其与毛簇块140的基座部分143的轴向长度基本上共延，以将毛簇块的移动限制到左右侧向摇摆运动并最小化沿纵向轴线LA在前后方向上(即，近端向远端)的摇摆。脊形隆起149可具有连续的或中断的长度和结构。然而，在隆起149的形状和构型上的其它变型是可能的。例如，在另一可能的实施例中，隆起149可具有半球形或半圆形形状(例如，浅凹或小块)，其带有显著小于毛簇块基座部分143的轴向长度的有限轴向长度。

在一个实施例中，隆起149可形成于升高的底座151上，底座151在贮器145的边界内从腔体114的底部表面116向上延伸。底座151可以是安装在贮器145内部的单独结构或者可以由牙刷头部110的后壁112的一体化内部部分形成。底座151在任一侧向侧上形成两个凹坑152，以用于在毛簇块的移动期间接纳毛簇块140的基座部分143上的侧向且向外张开的腿部延伸部153。腿部延伸部153比毛簇块140的中间部分144侧向延伸得更远。

参看图3，中间部分144可具有大体上凹形弯曲的侧表面155以用于抵接地且滑动地接合形成于牙刷头部110中的倒圆凸缘147。这确保当毛簇块140移动通过其各个位置时的平滑且无约束的运动，如本文进一步描述的。类似地，毛簇块140的上部刷毛保持部分142的底侧可包括凹形倒圆的底部表面156，其成轮廓以平滑地接合形成于牙刷头部110中的倒圆凸缘147的顶部表面157。顶部表面可被构造成包括升高的纵向延伸导轨157a，以便于与毛簇块上部刷毛保持部分142的底侧表面156的平滑无约束接触。

在一个实施例中，毛簇块140安装在由驱动轴130的弯曲或偏心部分形成的第二角向偏移区段上且由其促动，该弯曲或偏心部分限定第二偏心凸轮139。参看图2A、图2B和图3，凸轮139设置在驱动轴130的远端134和近端133之间。在各种实施例中，凸轮139可包括如图所示至少一个弯曲139a，其带有邻接的直区段139b，该直区段139b具有与驱动轴130的中心轴线CA横向地偏移且平行于中心轴线CA的轴线。凸轮139被构造和布置成接合毛簇块140中的竖直取向且细长的操作槽缝141，以用于当驱动轴130旋转时在横向于牙刷100的纵向轴线LA的多个方向上移动毛簇块。在一个备选实施例中，可以提供两个弯曲139a，且在两者间设有偏移的直区段139b。

应当指出，在图3所示的实施例中，毛簇块140的周边边缘或侧面均未附连或联接到牙刷头部110，使得毛簇块在由驱动轴凸轮139驱动时可自由地移动以竖直地、侧向地和角向地(即，倾斜)横向于纵向轴线LA平移位置。这允许毛簇块140模拟许多口腔护理专家推荐的巴斯刷牙技术。在本实施例中在毛簇块140和牙刷头部部分104之间的唯一联接点是通过形成于毛簇块的中间部分144中的凸轮139接合槽缝141。竖直、侧向和角向运动的范围可通过在毛簇块140的基座部分143和中间部分144与形成于牙刷头部110的贮器145中的凸缘147之间的接合由设计限制，如本文进一步描述的。

现在将更详细地描述由毛簇块140形成的电动操作和刷洗运动。图4A-I示出顺序的“静止”图像，这些图像显示了当由装马达的驱动轴130驱动时在完成毛簇块140的完整摆动循环期间出现的毛簇块140的各种位置。将会理解，所示这些位置作为由旋转的驱动轴和形成于其上的偏心凸轮139产生的连续循环运动的一部分而在几分之一秒内迅速出现。在该实施例中，刷牙运动的摆动循环复制巴斯刷牙技术。

为清楚起见，在图4A-I中未标出毛簇块140的所有元件，以便更好显示毛簇块在运动中的位置和与牙刷头部部分的各个部件的相互作用。相应地，还应对图3进行参考，了解到不带标记的类似地绘制的部件在图4A-I中与图3中相同。

在一个示例性实施例中，一种用于移动电动牙刷100的毛簇块140通过摆动循环的方法包括首先提供具有可移动的头部部分104的电动牙刷100。在图4A-I中，驱动轴130在顺时针方向上旋转，并且偏心凸轮139绕驱动轴顺时针旋转以驱动毛簇块140通过摆动循环。图3和图4A-I所示的竖直轴线VA将提供可用于在摆动循环的各个部分期间描述毛簇块140的取向的参考平面。驱动轴130限定沿纵向轴线LA延伸的纵向取向的或水平的旋转轴线，从而为描述毛簇块140的运动提供另一参考点。由于毛簇块140的顶部(上部刷毛保持部分142)、底部(基座部分143)和侧向侧(即，侧向侧160、161和162)不在物理上附连到其中安装有毛簇块的牙刷头部110的侧向侧壁113或底壁112，所以毛簇块140的这种自由悬浮布置有利地提供了三个运动自由度，而不局限于简单的竖直移动或仅绕固定枢转轴线的枢转移动。因此，毛簇块140角向地(即，摇摆或倾斜)、竖直地和侧向地(水平地)自由移动，从而允许由电动牙刷提供摆动运动循环，这有利地复制了通常由人工刷牙技术实现的复合刷牙运动(例如，巴斯运动)。

毛簇块140可在摆动循环中经由竖直升高/降低运动、侧向运动和倾斜运动的组合而移动通过图4A所示最低的底部竖直位置“B”和图4E所示最高的顶部竖直位置“T”，如本文进一步描述的。

摆动循环将为方便起见而非限制地进行描述，其中将毛簇块140随意地定位在图4A所示底部竖直位置“B”处的起点位置。毛簇块140处于直立取向，其中毛簇块的顶部表面159面朝上并且取向成与头部部分104的竖直轴线VA成大约90度(即，垂直)的角度A1。因此，毛簇块140相对于竖直轴线VA的一侧或另一侧并未显著地倾斜或成角度，使得上部刷毛保持部分142的侧向侧160各自与竖直轴线大致等间距地间隔开且平行于竖直轴线。

在起始的底部竖直位置“B”中，上部刷毛保持部分142的底部表面156与相对的凸缘147的顶部表面157接触或靠近顶部表面157定位(参见图4A)。毛簇块基座部分143的底部表面150向远端与凸缘147且向近端与隆起149竖直地间隔开。在一些实施例中，底部表面150可接触且搁置在隆起149上。在毛簇块140的该直立取向，在一些布置中，小的侧向间隙可存在于毛簇块的宽度减小的中间部分144与牙刷头部部分104上的凸缘147的自由端之间。

为了进一步描述在摆动循环期间毛簇块140相对于竖直轴线VA的取向，毛簇块140可被视为限定竖直中心线VC，其竖直延伸穿过毛簇块且垂直于上部刷毛保持部分142的顶部表面159取向(参见例如图4B)。竖直中心线VC进一步限定为延伸穿过驱动轴130且在上部刷毛保持部分142的侧向侧160之间等距离地间隔开。在图4A所示毛簇块140的底部竖直位置“B”中，竖直中心线VC与牙刷头部部分104的竖直轴线VA轴向对齐且重合。将注意到，与牙刷头部部分104相关联的竖直轴线VA提供了在牙刷头部部分104上的固定或静止的参考点，而竖直中心线VC提供了根据在摆动循环中的不同时间或点期间达到的毛簇块140的各种倾斜或侧倾取向而角向可移动的参考点，如本文进一步描述的。

参看图4B，方法中的下一步骤包括使用马达170使驱动轴部分地旋转(顺时针)通过小于360度的旋转角度，这将代表驱动轴130的一次完整回转且伴随毛簇块140的一个完整摆动循环。在该初始部分轴旋转期间，偏心凸轮139开始绕驱动轴130顺时针移动。通过凸轮139与槽缝141接合，凸轮运动同时开始使毛簇块140在第一侧向方向(即，左侧)上枢转或倾斜远离竖直轴线VA，使得竖直中心线VC不再与竖直轴线VA轴向对齐。中间部分144的左侧向侧161可侧向平移就位且与左凸缘147接触，左凸缘147限制由凸轮139产生的毛簇块140的侧向位移。

驱动轴130的继续旋转造成毛簇块140进一步侧向枢转和倾斜到在第一侧向方向上面向外(即，向左)的图4C所示第一完全倾斜取向“P1”。同时，毛簇块140可略微竖直向上移动。第一倾斜角A2形成为在竖直中心线VC和竖直轴线VA之间测量。角度A2小于90度，并且在一些实施例中可为约45度或更小。毛簇块140倾斜的程度和角度A2可由上部刷毛保持部分142的左侧底部表面156与顶部表面157(例如，导轨157a)之间的接触、并且在一些实施例中进一步或替代地由基座部分143的向外张开的腿部延伸部153中的一个(例如，右侧)与凸缘147或其相应的凹形倒圆的肩部154之间的接触、以及倾斜的方向限制，肩部154形成于在毛簇块140的右侧上的与左凸缘相反的凸缘和壁146b之间，左凸缘接合刷毛保持部分的底部表面。

驱动轴130和偏心凸轮139的进一步部分顺时针旋转朝顶部竖直位置“T”竖直地升高毛簇块140，同时在平移的竖直运动期间至少部分地或完全地维持第一完全倾斜取向P1，如图4D所示。在这种上升运动期间，基座部分143的右侧向外张开的腿部延伸部153维持与牙刷头部部分104的右侧凸缘147和/或右肩部154接触且绕其枢转。在毛簇块140的相反侧上，左凸缘147沿着中间部分144上的弯曲侧表面155向下滑动(比较图4C和图4D)。

驱动轴130的进一步部分顺时针旋转使毛簇块140朝竖直轴线VA升高和往回枢转且进入顶部竖直位置“T”的直立取向，如图4E所示。上部刷毛保持部分142的顶部表面159返回与竖直轴线VA基本上垂直或成90度(角度A1)的位置，使得毛簇块140的竖直中心线VC与竖直轴线再次轴向对齐且重合。基座部分143的两个向外张开的腿部延伸部153(右侧和左侧)完全接合并接触它们对应的牙刷头部部分104的右凸缘和左凸缘147和/或肩部154，其限制了可由毛簇块140达到的最大竖直高度。

参看图4F，该方法通过部分地旋转驱动轴130而继续，该旋转产生凸轮动作，其中凸轮139开始使毛簇块140在第二侧向方向(即右侧)上枢转或倾斜远离竖直轴线VA，使得竖直中心线VC再一次不再与竖直轴线VA轴向对齐。中间部分144的右侧向侧161可侧向平移就位且与右凸缘147接触，右凸缘147限制由凸轮139产生的毛簇块140的侧向位移。

驱动轴130的继续旋转造成毛簇块140进一步侧向枢转和倾斜到在第二侧向方向上面向外(即，向右)的图4G所示第二完全倾斜取向“P2”。同时，毛簇块140可略微竖直向下移动。第二倾斜角A3形成为在竖直中心线VC和竖直轴线VA之间测量。角度A3小于90度，并且在一些实施例中可为约45度或更小。在一个实施例中，角度A3可以基本上等于图4C所示和上文所述的第一完全倾斜位置“P1”的角度A2。毛簇块140倾斜的程度和角度A3可由上部刷毛保持部分142的右侧底部表面156与顶部表面157(例如，导轨157b)之间的接触、并且在一些实施例中进一步或替代地由基座部分143的向外张开的腿部延伸部153中的一个(例如，左侧)与凸缘147或其相应的凹形倒圆的肩部154之间的接触、以及倾斜的方向限制，肩部154形成于毛簇块140的左侧上的与右凸缘相反的凸缘和壁146a之间，右凸缘接合刷毛保持部分的底部表面。

驱动轴130和偏心凸轮139的进一步部分顺时针旋转朝底部竖直位置“B”竖直地降低毛簇块140，同时在平移的竖直运动期间至少部分地或完全地维持第二完全倾斜取向P2，如图4G所示。在这种下降运动期间，基座部分143的左侧向外张开的腿部延伸部153维持与牙刷头部部分104的左侧凸缘147和/或左肩部154接触且绕其枢转。在毛簇块140的相反侧上，右凸缘147沿着中间部分144上的弯曲侧表面155向下滑动(比较图4F和图4G)。

如图4H所示的驱动轴130的进一步部分顺时针旋转使毛簇块140在第一侧向方向(即，左侧)上朝竖直轴线VA枢转和倾斜返回并且朝底部竖直位置“B”返回。在该动作期间，在基座部分143的左侧向外张开的腿部延伸部153与牙刷头部部分104的左侧凸缘147和/或左肩部154之间的接触可中断。

参看图4I，驱动轴130的继续部分顺时针旋转使毛簇块140返回到开始的底部竖直位置“B”和直立取向，如图所示。这样完成毛簇块140的一个摆动循环和驱动轴130的完整的360度回转。牙刷100的操作和毛簇块140的摆动运动可通过重复前述过程步骤而继续。

图5示出牙刷100的备选实施例，其中毛簇块140和头部部分104略微被重构以提供侧向枢转和倾斜的刷洗运动，只是没有相对于牙刷头部部分104的竖直移动或移位。在该构型中，毛簇块240包括具有相反的凸形弓形弯曲支承表面164的基座部分243，支承表面164被构造用于接合形成于牙刷头部部分104的贮器145中的互补构型的支承表面165。凹形弓形弯曲支承表面165可形成于相反的贮器壁246a、246b上，贮器壁246a、246b进一步限定朝竖直轴线VA向内延伸的相反的凸缘247。凸缘247形成于壁246a、246b的顶部部分上且形成从牙刷头部110的前侧111到贮器145的宽度减小的入口148，这阻止了毛簇块240通过前侧的撤出。

毛簇块240的中间部分244可以相比毛簇块140的中间部分144(参见例如图3)在高度上严重截短，因为该实施例在竖直方向上不轴向平移。基座部分243限定底部表面250，该底部表面250以类似于已针对毛簇块140所描述的方式接合枢轴隆起149。在该实施例中，可以提供一对侧向间隔且向下延伸的肋166，隆起149被接纳在它们之间。类似于隆起149，肋166可沿纵向轴线LA在牙刷头部部分104中在长度上为轴向细长的。

在操作中，旋转驱动轴130使毛簇块240通过凸轮139与毛簇块中槽缝141的接合而在相反的摇动或倾斜运动中和方向上绕驱动轴的中心轴线CA侧向地向两旁摆动。毛簇块240的竖直中心线VC在摆动运动期间将相对于牙刷头部部分104的竖直轴线VA交替地设置成各种角度。应当指出，在图5中未编号的部件类似于图3中标记的相同部件，除非具体指出不是这样。

图6A和图6B绘出牙刷头部部分104的备选实施例，其包括单个摆动的毛簇块140。在该实施例中，毛簇块具有大体上椭圆形的形状(在俯视平面图中)并且设置在牙刷头部110的远端105附近。牙刷马达驱动的清洁元件106A包括多个刷毛和弹性体元件，如图所示。毛簇块140可如图3所示被构造用于复制巴斯式刷牙运动，或者备选地可如图5所示被构造用于仅产生相对于纵向轴线LA的侧向来回枢转或倾斜的刷牙动作。

电容式触摸感测控制

根据本发明的另一方面，用来控制牙刷100的接通/断开操作和/或速度的控制面板300可包括代替或除了机械开关之外的电容式触摸感测技术。

图8绘出具有并入电容式触摸感测技术的柄部部分102的牙刷100的示例性实施例的分解透视图。与图1和图7类似地编号的特征与前文所述相同。

参看图8，柄部部分102可构造有可移除的端帽组件177，其提供到电池隔室173b的方便通路以用于可替换的单次使用型电池174。端帽组件177包括限定柄部部分102的底壁182的端帽178和构造用于可拆卸地插入和保持一个或多个电池172的管状延伸部179。在该实施例中，马达170可以安装在外壳185中，外壳185可以与端帽组件177分开或者构造成用于附连到端帽组件177。马达外壳185和端帽组件177可插入形成于柄部部分102中的向下开放的内室172中。在安装时，端帽178封闭柄部部分102的底部。马达外壳185和端帽组件177可通过本领域已知的任何合适手段保持在柄部部分102中。

柄部部分102包括贮器303，该贮器303被构造用于在其中安装PCBA 310(印刷电路板组件)。贮器303通过柄部部分102的前侧304开放且与内室172连通，以允许控制线从PCBA 310到马达170的通过和电连接。PCBA 310包括电容式触摸传感器系统，如本文进一步描述的。

继续参照图8，侧壁183的前部和后部限定前侧304和后侧305。在一个实施例中，可以提供可拆卸的前表面板301，其被构造用于通过任何合适的可移除机械手段(例如，紧固件、搭扣配合等)或者不可移除机械手段(例如，粘合剂、超声焊接等)附连到前侧304。在一个实施例中，表面板301可被构造成包括柄部部分102的前壁181和承窝180，承窝180接纳可移除头部部分104的杆184(参见例如图2A和图2B)。前表面板301被构造成当表面板安装到柄部部分102的前侧304时覆盖PCBA 310并封闭贮器303。前表面板301可由一种或多种材料形成。在一个实施例中，前面板可由合适的模制塑性材料形成。

在一个实施例中，前表面板301可包括控制面板300。控制面板可以是纵向细长的。控制面板300包括变薄的可变形促动部分或面板302，其被构造和结构化为响应于使用轻到中等的手指压力施加向内力F而弹性地可变形和可移动。促动面板302用来启动电容式触摸传感器系统以用于控制牙刷马达170的操作。促动面板302可由前面板310的可变形部段形成，其厚度选择成足够薄且响应于手指触摸压力可弹性地变形以启动传感器系统。在一个实施例中，相比旨在用于牙刷100的抓取而非控制的相邻的前表面板301的更厚且更刚性部分，促动面板302可具有减小的壁厚度。

可变形促动面板302可与表面板301一体地形成为表面板的单个整体结构的一部分，或者备选地可以是可变形的插件，该插件沿其周边边缘永久性地固结到互补构造开口中的表面板。任何一种构造都是合适的。在后一构造中，促动面板302可由与表面板301不同的材料形成。例如，在其中表面板301由基本上刚性的塑性材料制成的一个可能实施例中，操作面板可由与表面板301的相邻更厚部分不同类型的薄金属或薄塑料制成且因此更容易变形以发挥其预期功能。在一些实施例中，前表面板301在促动面板302上方的部分可由诸如TPE的弹性体包覆材料覆盖。

现在将更详细地描述电容式触摸传感器系统。在一个实施例中，电容式触摸传感器系统可以是电容上金属(metal over capacitance, MOC)型系统，其工作原理是：提供一对形成电容器的间隔开且电隔离的导体，并且利用微处理器测量当导体之间的间距通过手指触摸和其中一个导体的挠曲而改变时发生的电容变化。合适的基于微处理器的电容式触摸传感器系统装置可从诸如亚利桑那州钱德勒市的微芯片技术公司(Microchip Technology, Inc.)的供应商处商购获得。

现在参看图9和图10，MOC电容式触摸传感器系统包括传感器按钮330a-c的阵列，每个传感器按钮由导电电容传感器320a-c和与导电电容传感器320a-c间隔开且相隔距离D的对应的横向对齐的导电传感器靶325a-c构成。在一个实施例中，传感器320a-c和传感器靶325a-c可由导电金属形成；然而，可以使用各种其它导电材料，包括但不限于导电的半导体材料。传感器320a-c可安装在PCBA 310上且电连接到诸如电池174的电源并由其供电，从而形成电容。传感器320a-c在控制面板300的操作期间保持静止。相比之下，传感器靶325a-c在控制面板操作期间可横向于纵向轴线LA移动且附连到可变形操作面板301的底侧。在一个实施例中，传感器靶325a-c可由固结到操作面板301的底部(内)表面的薄金属膜或层形成。传感器按钮330a-c沿纵向轴线LA轴向间隔开，且形成可通过使用者触摸而彼此独立地启动的电隔离的分立导电元件。

参看图9和图10，在相邻传感器按钮330a-c之间设有(多个)间隔件324，其维持传感器320a-c和对应的传感器靶325a-c之间的物理分离(距离D)。间隔件324还从相邻的按钮隔离每个传感器按钮330a-c的运动，使得经由手指触摸按下所选按钮并偏转邻接的传感器靶325a-c以通过改变距离D而启动该传感器将不会显著改变相邻的未选择按钮中的距离D，这将导致相邻未选择按钮的虚假的或错误的非预期启动。因此，间隔件324优选地由基本上刚性的材料形成，以防止在手指触摸/按压作用于促动面板302上期间间隔件的偏转并且隔离每个传感器按钮330a-c的运动，使得施加到一个传感器按钮的按压力不会对相邻按钮产生可测量的影响。合适的间隔件材料的示例为FR4或不可变形塑料。优选地还在PCBA 310之后提供足够刚性的机械支撑以防止在传感器320a-c附近的PCBA基板中的弯曲，从而避免灵敏度的损失。在一些实施例中，间隔件324可由间隔件材料的连续整体层或备选地独立间隔件形成，整体层具有形成于其中的开口以用于每个传感器按钮330a-c。任一种构造都是可接受的；然而，前者可能性价比更高。

在一个示例性实施例中，传感器按钮330a-c的阵列可包括沿牙刷柄部部分102的纵向轴线LA轴向且线性地布置的三个传感器按钮，其在图10和图11中示出。该布置对于通常具有宽度相对较窄(横向于纵向轴线LA)的柄部以方便抓取的电动牙刷100是便利的。在其它实施例中，可以提供其它合适数量的传感器按钮330a-c。传感器按钮阵列设计成检测具体的使用者手势并感测由使用者对可变形促动面板302施加的压力，其接着由在微处理器上运行的软件/固件转化以控制牙刷100的功能，例如，开启或关闭产品以及改变马达速度和因此刷洗动作。

图11是电容式触摸传感器系统的促动面板302和PCBA 310的示意图。该系统包括安装在PCBA 310上的可编程微处理器311，其被构造成结合传感器按钮330a-c控制牙刷马达170和牙刷100的操作，传感器按钮330a-c提供用于控制微处理器的使用者输入装置。微处理器311被构造成通过传感器320a-c识别传感器按钮330a-c的使用者的触摸启动并且通过构造成指导牙刷100的操作和控制的固件和/或软件来执行程序指令。除了微处理器311之外，电容式触摸传感器系统包括形成本领域技术人员应知道的功能齐全的可编程数据处理系统所需的所有其它外围装置和部件。这可以包括但不限于合适的易失性和非易失性存储器312(例如，RAM、ROM等)、定时器313例如电子定时器和/或软件定时器、模拟电容至数字转换器、数字信号控制器、补偿电路、处理器寄存器、外围接口、实时时钟(RTC)、非瞬时性机器可读介质、电路和数据总线、输入/输出接口、驱动器(例如，显示器、LED、音响等)以及其它。电池174可以为微处理器311提供功率供应。微处理器311被构造成和可操作用于将由传感器320a-c检测到的电容转换为数字值，该数字值由微处理器进一步操纵以指导牙刷100的操作。

灵敏度控制以阈值电容值Ct形式编程到微处理器311中以用于触摸检测，从而在可变形促动面板302上的非预期轻柔触摸和旨在启动传感器320a-c的更有力触摸之间进行区分。这确保仅仅检测积极的、有意的更有力触摸，而不是使用者对牙刷100的抓取和抓握。因此，微处理器311可被编程有阈值电容检测值Ct，在由微处理器实现牙刷操作的控制之前，必须达到或超出该检测值(与使用者对传感器靶325a-c的偏转程度有关)。

参看图11，与传感器按钮330a-c相关联的传感器320a-c各自经由导电性通信链路(虚线)连接到微处理器311上的专用输入端口322(例如，引脚、垫)，通信链路将测量的电容信号从每个按钮传输到微处理器以用于检测使用者触摸事件。在一个实施例中，提供接通/断开开关323，其可为类似于传感器按钮330a、330b或330c的电容触摸传感器按钮，或者是经由导电性通信链路(虚线)可操作地链接至微处理器311上单独的输入端口321的另一类数字开关。在其它可能的实施例中，接通/断开开关可以是机械式开关，其不由微处理器311控制，而是经由电路直接电联接到马达170以用于牙刷接通/断开操作功能。在这一实施例中，传感器按钮330a-c可用于在牙刷已开启之后控制马达170的速度。

马达170可以是DC变速马达，其中MOC电容式触摸传感器系统控制转子171的旋转速度(RPM)以改变可移动毛簇块120、140的摆动速率。变速操作可通过本领域使用的任何合适手段实现，包括但不限于马达速度控制器314(参见图11)，例如电子速度控制器(ESC)模块或脉冲宽度调制器，两者都包括适当构造的电子电路和装置(例如，MOSFET、振荡器、电阻器、电容器等)，所述电路和装置被构造成控制供应至马达170的功率和因此其速度。这样的DC马达速度控制装置是可商购获得的。在一个实施例中，这些装置可以结合到PCBA 310中。MOC电容式触摸传感器系统可操作地连接到并控制电子速度控制器的操作。

现在将描述MOC电容式触摸传感器系统的操作。在一个实施例中，微处理器311的操作可通过存储在存储器312中的程序指令或例程构造成将滑动操作模式提供至控制面板302(由图11中的虚线箭头表示)。在该实施例中，提供了传感器按钮330a-c的线性阵列，其中按钮(即，传感器320a-c和传感器靶325a-c对)沿牙刷100的纵向轴线LA布置。在该操作模式中，传感器系统被编程以识别在传感器按钮330a-c上沿控制面板300的顺序滑动手指(或拇指)触摸动作或手势，以用于通过马达速度控制器314控制马达170的速度。在将描述的本实施例中，控制面板300包括三个传感器按钮300a-c。可以使用更多或更少的电容式触摸传感器按钮。

在一个实施例中，微处理器311可被编程为需要在全部三个传感器按钮330a-c上的滑动触摸手势，以便改变马达170的速度和毛簇块120、140的摆动速度。使用(多个)定时器313，微处理器311被编程和构造成测量发生在使用者在按钮上滑动他们的拇指或其它手指启动每个传感器按钮330a-c之间的实际时间间隔T1-2和T2-3。在一些实施例中，时间间隔可以测量为秒的分数(例如，十分之几、百分之几或千分之几)或几秒。实际时间间隔T1-2和T2-3通过微处理器311与存储在存储器312中用于相邻传感器按钮启动的编程的最大时间间隔Tm相比较。最大时间间隔Tm表示所允许的使用者对相邻传感器按钮330a-c的启动之间的最大容许时滞，以便微处理器改变马达170的速度，如本文进一步描述的。在该实施例或其它实施例中，微处理器311还可被编程为检测使用者启动传感器按钮330a-c以增加或减小马达170的速度的顺序次序。

如果分别在传感器按钮330a-b和330b-c之间测量的时间间隔T1-2和T2-3均小于或等于最大时间间隔Tm，则马达速度控制器314被启动以从第一速度向第二速度(RPM)改变马达170的速度(即，增加或减小)。在一个可能的实施例中，以330a-330b-330c的第一顺序次序(表示在第一纵向方向上以足够的向内力F滑动手指手势)选择传感器按钮增加马达速度，并且以330c-330b-330a的第二顺序次序(表示在第二相反的纵向方向上以足够的向内力F滑动手指手势)选择按钮减小马达速度。

在一些实施例中，马达170可以在递增地增加或减小的速度S1, S2, S3 …Sn(其中Sn = 编程到微处理器311中的马达速度的最大编号)下操作，该速度对应于在控制面板300和其中的传感器按钮330a-c上的连续手指触摸滑动或轻扫。相应地，马达170的速度和伴随地可移动毛簇块120、140的摆动速度可以通过在第一或第二纵向方向上在控制面板上的连续轻扫动作而在最小速度S1和最大速度Sn之间递增地增加或减小，以适合使用者的偏好。

如果由微处理器311感测的测量时间间隔T1-2或T2-3中的一个大于时间间隔Tm，则马达速度控制器314不被微处理器311启动，并且马达170的速度不改变。这防止通常发生在较大的时间段内(例如在牙刷100的日常操纵期间)的在控制面板300上的意外滑动触摸手势改变马达速度，从而与使用者的有意且更迅速的速度改变手势相区别。

微处理器311可被构造成每当在可变形促动面板302上的启动传感器按钮330a-c的有效的使用者手指滑动被识别时将牙刷马达170的速度S1…Sn以步进方式改变一个增量(例如，S3下800RPM至S4下900RPM或者S4下900至S3下800RPM)。可以使用在每个速度S1...Sn之间的任何合适的增量速度变化并将其预编程到微处理器311中。而且，可以使用任何合适的速度编号S1至Sn并将其编程到微处理器311中。

在另一构型中，微处理器311可被构造成识别在马达速度改变手势期间在可变形促动面板302上的快速的拇指或其它手指轻扫且对应地编程以跳过速度递增。有利地，这允许使用者以更大的增量更迅速地从第一量到第二量增加或减小牙刷的速度(根据传感器按钮330a-c启动的顺序次序或线性轻扫方向)。例如，在可变形促动面板302上的更快的拇指或其它手指的轻扫或滑动按压动作或手势可以每次快速轻扫将马达速度增加两个或更多增量(例如，较低的速度S1至较高的速度S3或S4，较高的速度S4至较低的速度S1或S2，等等)。为了实现该功能，在一个非限制性实施例中，微处理器311可以被预编程有小于最大时间间隔Tm的第二时间间隔Tm2。相应地，在一个示例中，如果分别在传感器按钮330a-b和330b-c之间测量的时间间隔T1-2和T2-3均小于或等于最大时间间隔Tm，则马达速度控制器314被启动以从第一速度向第二速度(RPM)改变马达170的速度(即，增加或减小)，如上所述。这是用于在第一种情况下引发马达速度的改变的阈值条件。微处理器311接着对时间间隔T1-2和T2-3是否均小于或等于第二时间间隔Tm2做出附加判断。如果该附加条件被满足，则微处理器311将以在S1…Sn之间的多个增量而不是单个增量改变马达速度。对于每个“快速轻扫”速度改变所要跳过的增量的数目可被预编程到微处理器中。使用这种相同的方法，可以基于小于Tm2的第三时间间隔Tm3将附加的甚至更快的轻扫速度改变编程到微处理器311中。

图12绘出了用于使用前述微处理器控制电动牙刷的操作的MOC电容式触摸传感器系统的一个示例性过程300，该微处理器编程用于通过使用者的滑动触摸手势顺序启动传感器按钮330a-c。所示各步骤由微处理器311执行，该微处理器311响应于由使用者在控制面板300上的滑动拇指或其它手指触摸或手势而执行程序指令，这些触摸或手势启动传感器按钮330a-c和马达速度控制。

现在参看图12，过程300始于使用者以足够的向内按压力F在牙刷头部部分102的可变形促动面板302上滑动其拇指或其它手指以启动传感器按钮330a-c。当控制面板300的促动面板302弯曲时，传感器靶325a-c被朝传感器320a-c向下按压，从而增加每一个传感器按钮位置中的电容，该电容可由微处理器311检测，以指示触摸动作被感测。在步骤305中，当牙刷100开启时，MOC电容式触摸传感器系统的微处理器311针对电容变化连续地监测传感器按钮330a-c。在步骤310中，如果未检测到电容变化，则监测过程继续。如果在每个传感器按钮330a-c中检测到电容变化，则控制转到步骤315以进行决策。微处理器311比较实际时间间隔T1-2和T2-3以确定这些时间中的每一个是否小于或等于最大时间间隔Tm。如果T1-2或T2-3大于Tm，则出现指示传感器按钮330a-c的意外启动的假结果(“否”)。控制返回到步骤305中以针对另一触摸事件的发生监测传感器按钮330a-c。

如果在步骤315中每个测量的实际时间间隔T1-2和T2-3小于或等于Tm，则出现真结果(“是”)，表明使用者有意将牙刷马达170的速度增加或减小一个增量。控制转到步骤320。应当指出，在带有本文所述的快速轻扫速度变化特征的一些备选实施例中，微处理器311可以被编程以对时间间隔T1-2和T2-3除了小于最大时间间隔Tm之外是否均小于或等于第二时间间隔Tm2做出附加判断。如果该附加条件被满足，则微处理器311将以在S1…Sn之间的多个增量而不是单个增量改变马达速度。

在步骤320中，微处理器311确定使用者启动传感器按钮330a-c的次序。如果顺序启动次序为330a-330b-330c，则在步骤325中，微处理器311发送控制信号至马达速度控制器314，以在步骤330中将牙刷马达170的速度增加一个增量。在步骤335中，控制返回到步骤305以针对另一触摸事件的发生监测传感器按钮330a-c。另一方面，如果顺序启动次序为330c-330b-330a，则在步骤340中，微处理器311发送控制信号至马达速度控制器314以在步骤345中将牙刷马达170的速度减小一个增量。在步骤350中，控制返回到步骤305中以针对另一触摸事件的发生监测传感器按钮330a-c。

虽然上述实施例描述了每次由控制面板300检测到有效的滑动动作时牙刷马达170的速度改变可以在速度S1…Sn上为一个增量，但将理解，微处理器311在一些实施例中被编程为根据由MOC电容式触摸传感器系统测量的实际时间间隔T1-2和T2-3而将速度改变两个或更多增量。例如，至少达到或超出最大时间间隔Tm直到第一时间间隔Ts1的在可变形促动面板302上的有效的缓慢手指轻扫可以将速度增加或减小单个增量。超出第一时间间隔Ts1的在促动面板302上的有效的更快手指轻扫可将速度增加或减小两个增量。如果牙刷100设有许多速度水平选项，则该布置允许使用者更迅速地跳过速度以达到期望水平。

将会理解，许多变型是可能的，以用于使用响应于使用者的滑动手指压力姿势的本发明的滑动式电容式触摸传感器系统来控制牙刷100的马达速度。因此，本发明不限于本文提供的用来示出MOC电容式触摸传感器系统的操作的非限制性示例。

还将理解，控制面板300的裸露外表面可以包括或可以不包括向使用者指示在可变形电容式触摸促动面板302下面的传感器按钮330a-c的位置的标记或标志。相应地，在一些实施例中，促动面板302可以是光面的或无标记的。上述标记方法中的任一种可因此与本发明联用。

图13示出也可使用本文所述MOC电容式触摸传感器系统控制的振动声波式牙刷的示例性实施例。此类牙刷在美国专利7,886,393中描述，该专利全文以引用方式并入本文中。图12的振动牙刷大体上包括可以是包含电容式触摸传感器系统的柄部部分102的柄部、通常具有清洁元件12的清洁头部2、以及设置在头部2和柄部1之间的颈部3。虽然清洁头部2示出了刷毛12，但可以使用具有各种尺寸、横截面、材料等的其它清洁元件，例如橡胶元件、弹性体元件、抛光元件、研磨元件、牙线状清洁元件等。头部2和颈部3通常由相对刚性的材料形成，例如聚丙烯(PP)，但可以使用其它材料。然而，此类材料也是相对弹性的，使得颈部和头部在使用期间可以振动。

颈部3包含机械振动装置5，其优选地包括马达10和振动元件，例如由轴11连接到其的偏心重物9。通过本领域熟知的方法，振动装置5可经由设置在颈部3中的电连接件8连接到功率源(例如，诸如设置在柄部部分102中的电池174的电功率源)，并且由包括使用者可触摸的电容式传感器按钮330a-c的可变形促动面板302启动(还可参见图7-11)。备选地，功率源可位于牙刷的外部，例如经由壁式插座连接而具有直流。此外，颈部3可与头部2和柄部1例如通过注入模制等形成为整体结构，或者它可以与柄部1(未示出)优选地沿位置4分开。

机械振动装置5通过偏心重物9绕轴11的旋转而在头部2中产生振动。马达10和偏心重物9优选地容纳在结构外壳15中，结构外壳15优选地邻近头部2定位在颈部3中。所产生的振动在最靠近偏心重物9处发生，偏心重物9定位得比马达10更靠近头部2，马达10比头部2更靠近头部2。如上所述，颈部3优选地由弹性材料制成，这便于振动从重物9向头部2的传输。当然，机械振动装置5可以定位在如图所示不邻近头部2的位置中，只要存在将所产生的振动传输到头部2的装置。

图14示出也可使用本文所述MOC电容式触摸传感器系统控制的具有可替换头部的振动声波式牙刷的示例性实施例。此类牙刷在2012年6月18日提交的PCT国际专利申请No. PCT/US2012/042973中描述，该申请全文以引用方式并入本文中。图14的振动牙刷大体上包括柄部，其可以是包含电容式触摸传感器系统的柄部部分102。电动牙刷1000包括电动牙刷主体1001和可替换刷50。电动牙刷主体1001包括形成牙刷柄部部分102的壳体1010、马达20、偏心棒30和杆40，杆40具有沿中心轴线30t延伸的形式。壳体10形成为管形状。壳体10由电动牙刷100的使用者抓取。壳体10具有在上面可以设置诸如控制面板300的控制部件13的表面。

马达20在壳体1010的第一端部1011附近并入。马达20具有驱动轴21。马达20连接到并入壳体1010中的预定功率源(未示出)，以便旋转驱动轴21。偏心棒30形成为几乎条形形状。偏心棒30具有重物部分33b。重物部分33b具有从偏心棒30的中心轴线30t向外(图9中向下)偏置的重心位置。换言之，重物部分33b相对于偏心棒30的中心轴线30t偏心。偏心棒30具有连接到驱动轴21的第二端部32侧。

杆40具有圆柱形形状(帽盖形状)。杆40具有封闭的第一端部41侧，并且在第一端部41侧内部设有轴承部分44(未示出)。偏心棒30具有插入轴承部分44内的第一端部31。杆40附连到壳体1010侧以便覆盖偏心棒30。杆40的圆柱形前端部分41在直径上小于杆40的其它区域。替换刷50具有：管状部分51，其具有开放的后端51b；保持部分51a，其形成于管状部分51的前端侧内部并且保持杆40的前端部分41；以及刷部分52，其设置在管状部分51的前端侧外部。替换刷50的管状部分51附连到杆40外部以便覆盖杆40。

如在全文中所用，范围被用作描述在该范围内的每个值的速记。范围内的任何值可选作该范围的端点。此外，本文引用的所有参考文献均以引用方式全文并入本文中。在本公开中的定义与引用的参考文献的定义矛盾的情况下，以本公开为准。

虽然已关于包括实施本发明的目前优选方式的具体示例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，存在上述系统和技术的许多变型和置换。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行结构和功能上的修改。因此，本发明的精神和范围应如所附权利要求中阐述的那样被广义地理解。

Claims

1. 一种带有电容式触摸控制的电动牙刷设备，所述牙刷设备包括：

马达；

柄部部分；

在所述柄部部分中的电容式触摸控制面板；

与所述控制面板可操作地相关联的多个电容传感器，所述多个电容传感器中的每一个具有电容值，所述电容值通过使用者触摸所述控制面板的具体位置而改变，从而启动所述电容传感器；

在所述柄部部分中的微处理器，所述微处理器电连接到所述多个电容传感器和所述马达，所述微处理器被构造成：(1)检测所述多个电容传感器的所述电容值的变化；(2)测量在所述多个电容传感器中的相邻电容传感器的所述电容值的变化之间发生的时间间隔；并且(3)在确定所述多个电容传感器中的每一个已按预定顺序次序启动且所述测量的时间间隔中的每一个处于或低于最大预定时间间隔后，即改变所述马达的速度。

2. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，还包括附连到所述柄部部分的头部部分，所述头部部分包括由所述马达驱动的摆动毛簇块，所述毛簇块包括多个牙齿清洁元件。

3. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，当所述微处理器检测到所述测量的时间间隔中的任何一个大于编程到所述微处理器中的最大预定时间间隔时，所述马达的速度不改变。

4. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，所述微处理器进一步被构造和可操作用于在确定所述测量的时间间隔中的每一个处于或低于所述最大预定值后即将所述马达的速度改变第一量，并且在确定所述值中的每一个低于编程到所述微处理器中的第二预定时间间隔后即将所述马达的速度改变第二不同的量，所述第二预定时间间隔小于所述最大预定时间间隔。

5. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，第一顺序次序的检测造成所述微处理器增加所述马达的速度，并且第二顺序次序的检测造成所述微处理器减小所述马达的速度。

6. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，所述传感器线性地对齐且由在所述控制面板上的滑动手指按压运动来启动，所述按压运动改变由所述微处理器检测的每个传感器中的电容。

7. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，还包括导电地连接在所述微处理器和所述马达之间的马达速度控制器，所述马达速度控制器被构造成和可操作用于基于从所述微处理器接收的控制信号而改变所述马达的速度。

8. 根据权利要求1所述的牙刷设备，其特征在于，每个传感器与对应的导电传感器靶布置成一对，所述传感器靶与所述传感器分开距离且由控制面板的可变形促动部分支撑，所述可变形促动部分能够通过由所述使用者施加手指压力而变形，其中通过施加手指压力到所述可变形促动部分来改变所述传感器和传感器靶之间的所述距离改变与所述传感器和传感器靶对相关联的电容。

9. 根据权利要求8所述的牙刷设备，其特征在于，使用者在所述传感器靶上滑动手指被定位和布置成使得：使用者在邻近所述传感器靶之一的所述控制面板的可变形促动部分上施加向内触摸力改变在该传感器靶和其配对的传感器之间的距离，从而改变由所述微处理器检测的所述传感器和传感器靶对的电容。

10. 根据权利要求8所述的牙刷设备，其特征在于，所述传感器靶由施加到所述控制面板的所述可变形促动部分的底侧的导电金属的片材或膜形成。

11. 根据权利要求8所述的牙刷设备，其特征在于，所述传感器以轴向间隔开的关系安装在印刷电路板上，所述电路板位于所述控制面板下方。

12. 根据权利要求8所述的牙刷设备，其特征在于，还包括邻近每个传感器和传感器靶对设置的间隔件，所述间隔件维持每对传感器和传感器靶之间的所述距离。

13. 根据权利要求12所述的牙刷设备，其特征在于，所述间隔件由不能通过施加手指压力而变形的刚性材料形成。

14. 根据权利要求8所述的牙刷设备，其特征在于，三对传感器靶和传感器在控制面板中沿所述纵向轴线设置且轴向间隔开。

15. 一种带有电容式触摸控制的电动牙刷设备，所述牙刷包括：

马达；

柄部部分；

安装在所述柄部部分中的电容式触摸控制面板，所述控制面板能够响应于使用者施加向内指向的手指压力而弹性地变形；

安装在所述柄部部分中的多个电容传感器，每个传感器与设置在所述传感器上方的所述可变形控制面板上的对应的可移动导电传感器靶配对，每个传感器靶能够响应于使用者施加手指压力到所述控制面板而朝其配对的传感器移动，其中每个传感器和传感器靶对具有通过在邻近所述传感器靶的所述控制面板上施加手指压力而改变的电容；

微处理器，其安装在所述柄部部分中且电连接到所述传感器和所述马达，所述微处理器被构造成：

检测所述多个电容传感器的所述电容值的变化；

测量在所述多个电容传感器中的相邻电容传感器的所述电容值中的变化之间发生的时间间隔；以及

在确定所述多个电容传感器中的每一个已按预定顺序次序启动且所述测量的时间间隔中的每一个处于或低于最大预定时间间隔后，即改变所述马达的速度。

16. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，还包括附连到所述柄部部分的头部部分，所述头部部分包括由所述马达驱动的摆动毛簇块，所述毛簇块包括多个牙齿清洁元件。

17. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，所述微处理器进一步被构造和可操作用于在确定所述测量的时间间隔中的每一个处于或低于所述最大预定值后即将所述马达的速度改变第一量，并且在确定所述值中的每一个低于编程到所述微处理器中的第二预定时间间隔后即将所述马达的速度改变第二不同的量，所述第二预定时间间隔小于所述最大预定时间间隔。

18. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，当所述微处理器检测到所述测量的时间间隔中的任何一个大于编程到所述微处理器中的最大预定时间间隔时，所述马达的速度不改变。

19. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，第一顺序次序的检测造成所述微处理器增加所述马达的速度，并且第二顺序次序的检测造成所述微处理器减小所述马达的速度。

20. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，所述传感器线性地对齐且由在所述控制面板上的滑动手指按压运动来启动，所述按压运动改变每个传感器中的电容。

21. 根据权利要求15所述的牙刷设备，其特征在于，还包括导电地连接在所述微处理器和所述马达之间的马达速度控制器，所述马达速度控制器被构造成和可操作用于基于从所述微处理器接收的控制信号而改变所述马达的速度。

22. 一种用于控制电动牙刷设备的速度的方法，所述方法包括：

提供电动牙刷设备，所述电动牙刷设备包括：柄部部分；马达；可弹性变形的电容式触摸控制面板，其安装在所述柄部部分中且包括能够通过使所述控制面板变形而移动的多个导电传感器靶；以及电容传感器的线性阵列，其各自与所述传感器靶之一配对，每个传感器具有通过邻近传感器靶在所述控制面板上的按压动作而改变的电容；

使用者用拇指或其它手指按顺序次序在所述多个传感器靶上方的所述控制面板上线性地施加按压和滑动运动；

所述使用者通过所述按压和滑动运动而使所述控制面板在每个传感器上方向内变形以按顺序次序启动所述传感器中的每一个；

微处理器检测每个启动的传感器中的电容的变化；以及

所述微处理器响应于所检测到的每个传感器的电容的变化而改变所述马达的速度。

23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述按压和滑动运动使所述控制面板向内偏转，朝配对的传感器移动每个传感器靶，从而改变由所述微处理器检测的每个传感器中的电容。

24. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在第一线性方向上在所述控制面板上施加所述按压和滑动运动增加所述马达的速度，并且在相反的第二方向上在所述控制面板上施加所述按压和滑动运动减小所述马达的速度。

25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述马达的速度以增量改变。

26. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在相邻的所述传感器之间的启动时间间隔通过由所述微处理器检测的所述按压和滑动运动而形成。

27. 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，如果每个启动时间间隔大于预编程的最大时间间隔，则所述马达的速度不被所述微处理器改变。

28. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述传感器安装在所述控制面板下方的印刷电路板上且与所述传感器靶间隔开距离，其中改变所述距离改变所述传感器的电容。

29. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，提供三对传感器和传感器靶。

30. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括电连接到每个传感器、所述微处理器和所述马达的在所述柄部部分中的电池。

31. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述马达的速度的改变量取决于用所述拇指或其它手指在所述多个传感器靶上方的所述控制面板上线性地施加的所述按压和滑动运动的速度。

32. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括附连到所述柄部部分的头部部分，所述头部部分包括由所述马达驱动的摆动毛簇块，所述毛簇块包括多个牙齿清洁元件。