CN106998901A - 力感测牙刷 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牙刷，该牙刷包括：头部，该头部包括附接到其的多个清洁元件；柄部；颈部，该颈部在所述头部和所述柄部之间延伸；马达单元，该马达单元包括马达和用于对马达进行手动增能的手动绕线器；以及力传感器，该力传感器被配置成检测超过预定阈值力的使用者施加的力，其中当使用者施加的力超过预定阈值力时，该力传感器使所述牙刷产生听觉信号和触觉信号中的至少一者。听觉信号和触觉信号可分别包括马达的静默和牙刷的振动中断。
Description
技术领域
本公开涉及牙刷，并且更具体地涉及包括力指示系统的牙刷。
背景技术
利用牙刷来清洁牙齿早已为人们所知。在刷牙过程中，使用者一般施加力于牙刷，这种力最终由牙刷的清洁元件施加于使用者的牙齿和牙龈。虽然最小的力可能足以移除牙斑和碎片，但是一些使用者趋于施加高于所需施力水平的力，这可能导致不良的个体口腔健康后果，包括例如牙龈发炎并且最终导致牙龈萎缩、以及牙釉质磨损。遗憾的是，因为一些使用者可能会感觉那些病症源于不良的清洁，因此在努力“纠正”该情况时使用者可能在刷洗期间施加甚至更大的力–这继而可加剧上文提及的负面效应。此外，研究表明，如果刷洗力增加至超出最佳水平，则牙刷的清洁能力会降低。
为了避免或减轻不期望的效应，一些牙科专业人士建议使用软毛牙刷。但是使用软毛牙刷可能无法一直避免向牙齿和牙龈施加高刷洗力。此外，确定清洁所需的最佳力对个人而言可能极其困难。尽管使用者相信自己施加了能够清洁的最小水平的力，但是有时难以感觉到过高水平的真实力。
除刷洗力之外，正确的刷洗耗费至少两分钟。虽然具有定时器的牙刷是已知的，但大多数廉价的手动牙刷不具有那些定时器。
因此，需要一种廉价的易用牙刷，其不依赖于电力或复杂的机构以在当施加的刷洗力过高以及当刷洗已经进行了正确的时长时向使用者提供信号。
发明内容
对于本领域的技术人员而言，通过阅读本说明书的公开内容，特定实施方案的这些和其它特征、方面和优点将变得显而易见。
本发明的牙刷包括头部，该头部包括附接到其的多个清洁元件；柄部；以及颈部，该颈部在头部与柄部之间延伸。柄部具有与颈部相邻的第一端部和与第一端部相反的第二自由端部。柄部能够便利地具有内室，在该内室中设置有马达单元。马达单元包括马达和马达增能器，诸如手动马达绕线器，其用于对马达进行手动增能。
牙刷包括力传感器，其被构造和配置成检测超过预定阈值力的使用者施加的力。力传感器被配置成当使用者施加的力超过预定阈值时，使牙刷产生听觉信号和触觉信号中的至少一者。力传感器可包括具有第一端部和第二端部的可偏转的延伸杆，其中第一端部连接到牙刷的主体，并且第二端部是自由的。
在一个实施方案中，可偏转延伸杆的第一端部经由活动铰链连接到牙刷的主体。随后，可偏转延伸杆和活动铰链中的至少一者可与柄部一体成形。在另一个实施方案中，可偏转延伸杆的第一端部经由扭力元件例如杆或销连接到牙刷的主体。
力传感器可包括或连接到阻挡组件，其包括与止动销可操作地连通的止动齿轮。止动齿轮也与马达可操作地连通。止动销可设置在可偏转延伸杆的自由端部处并延伸到牙刷的主体中。止动齿轮可(但是不一定)被结合到齿轮箱中，该齿轮箱位于牙刷的主体中并包括若干齿轮，该若干齿轮将绕线器的绕线运动转化成对马达增能。因此，止动齿轮可被构造和配置成与马达和止动销可操作地连通。
手动绕线器可便利地结合到设置在牙刷柄部的第二端部处的端盖中。在一个实施方案中，手动绕线器包括可旋转的结构。使用者能够通过相对于牙刷的静止部分旋转端盖至一定程度来激活马达。在另一个实施方案中，手动绕线器包括一个拔出结构。使用者能够通过相对于牙刷的静止部分拔出端盖绕线器至一定距离来激活马达。
在操作中，当使用者施加的力过高时，力传感器使马达停止。这种情况发生是因为延伸杆在施加的高于阈值的力作用下，从它的静止位置偏转进入牙刷的主体，从而使止动销向前运动，进而接合止动齿轮。一旦止动齿轮的旋转被阻止，与止动齿轮可操作地连通的马达也停止。当这种情况发生时，听觉信号和触觉信号中的至少一者，例如牙刷的振动，将指示马达静默。
在另一个实施方案中，牙刷可配备有定时器，用于编程刷洗循环的长度。定时器可设置在柄部的内室中。如本文所述，定时器可与马达可操作地连通，由绕线器激活持续设定的时间段。在一个实施方案中，例如包括绕线器的端盖可由使用者手动旋转使用者确定的度数以对马达增能并激活定时器持续设定的时间段。在另一个实施方案中，例如包括绕线器的端盖可被手动拔出使用者确定的距离以对马达增能并激活定时器持续设定的时间段。在任一种情况下，刷洗循环的期望长度可针对旋转或拔出程度便利地指示在牙刷的主体上。
对于本领域的技术人员而言，通过阅读本说明书的公开内容，特定实施方案的这些和其它特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
虽然本说明书归结为所附权利要求，这些权利要求清楚明确地指出本发明要保护的内容；但据信，结合附图阅读下列具体实施方式可更好地理解本发明，附图中类似的标号代表相同的元件，并且其中：
图1是根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的牙刷的示意性透视图。
图2是如图1所示的牙刷的示意性平面后视图；
图3是如图1所示的牙刷部分横截面的示意性侧视图；
图4A是根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的牙刷的另一个实施方案的示意透视图。
图4B是图4A的牙刷的示意性片段俯视图并示出包括时标的旋转卷绕机构。
图4C是类似于如图4A和4B所示的牙刷的实施方案，并且示意性地示出包括齿轮和弹簧的旋转卷绕机构。
图5A是根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的牙刷的一个实施方案的示意性侧视图，并且包括一个拔出卷绕机构。
图5B是图5A的牙刷的横截面片段俯视图并示出包括时标的卷绕机构。
具体实施方式
下文示出本发明的众多不同实施方案的广泛说明。本具体实施方式不声称描述每一种可能的实施方案，因为描述每一种可能的实施方案即使可能也是不切实际的。因此应当将其理解为仅为示例性的。技术人员将易于理解，本文所述的任何特征、特性、部件、组成、成分、产品、步骤或方法均可被删除、整个或部分地与本文所述的任何其它特征、特性、部件、组成、成分、产品、和步骤或方法相组合或由后者取代。可使用当前技术或在本专利申请的申请日期之后开发的技术来实施众多类似或另选的实施方案，所述另选的实施方案将仍然落在本权利要求书的范围内。
也应当理解，除非一个术语在本专利中使用句子“如本文所用，术语‘______’在本文被定义为是指...”或一个类似的句子来明确定义，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公开的任一部分中所作出的任何语句(除了权利要求书的语言之外)的范围之内。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最后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使读者感到困惑，且并不旨在隐含地或换句话讲将这种权利要求术语限制为该单一的含义。最后，除非权利要求元素是通过描述该词“装置”和功能而没有描述任何结构而定义的，否则并不旨在基于专利申请35U.S.C.§112第六款来解释任一权利要求元素的范围。
为便于说明，下文所述的牙刷将为手动牙刷。然而，本公开不限于手动牙刷；它也可适用于电动牙刷。另外，本公开可等同适用于其它个人卫生器具，例如刀片、剃刀等等。
如本文若干示例性实施方案示意性地示出，牙刷10包括柄部12、头部14和在柄部12与头部14之间延伸的颈部16。多个清洁元件20可附接到头部14。牙刷10包括力传感器30。力传感器30可邻近颈部16。力传感器30可包括延伸元件32，其连接到活动铰链34，如图4C的实施方案所示意性地示出。另选地，延伸元件32可连接到扭力元件35，其包括例如销或杆，如图5A所示意性地示出。本领域的技术人员应当理解，也可使用本领域已知的(并且未在本文中示出的)其它合适的在延伸元件32的第一端部和牙刷的主体之间的连接部。
延伸元件32可设置在牙刷的前侧上(图1)或牙刷的后侧上(图2和3)–并且可包括相对细的可偏转杆，其连接到牙刷的主体用于相对于牙刷的主体运动。延伸元件32的一个实施方案包括悬臂型杆，其通过铰链34如活动铰链连接到牙刷的主体，并且在使用者施加的力的作用下从杆的静止位置并相对于柄部12的主体偏转。在所示的示例性实施方案中，延伸元件32至少部分地偏转到柄部12的主体中。包括延伸元件32和铰链34的力传感器30可与柄部12一体成形。另选地，包括延伸元件32和铰链34的力传感器30可包括被构造和配置成形成它们之间的机械连接的若干元件。
柄部12具有第一端部12a、第二端部12b、和在第一和第二端部12a，12b(图1)之间的柄部12的内部形成的内室12c。马达单元40位于内室12c中并包括马达41和用于对马达41(图3)进行手动增能的马达增能器42。马达单元40可包括用于增能并控制马达41的任何组件，它们是本领域已知的。马达41可为任何合适的类型，包括例如弹簧马达。
马达增能器42可包括绕线器43和止动销44。绕线器43可与齿轮45可操作地连通，齿轮45包括齿条传动装置45a(图5A、5B)和恒力弹簧(也称为“表簧”)46。恒力弹簧46通常可由钢条或钢带围绕自身缠绕期望的次数以形成螺旋来制成。弹簧，如果卷绕的话，能够储存能量，该能量能够通过使弹簧退绕而被释放出来。退绕弹簧产生旋转力，其随时间推移释放恒量的负荷。止动销44可被构造和配置成接触可为马达单元40的一部分的阻挡组件50。止动销44可与延伸杆32一体成形并与其自由端部相邻。在一个实施方案中，止动销包括延伸元件32的自由端部。另选地，止动销44可被配置成具有独立(独立于延伸元件32)结构，其接触延伸元件32的自由端部。在后一种情况下，延伸元件32可被配置成一直接触止动销44–或者另选地，可被配置成当不使用牙刷但是在使用者施加的力下接触并移动销时距止动销44一定距离。本领域的技术人员可将这些实施方案容易地可视化–并且因此未在本文详细示出。
可使用各种已知的交互作用机构来允许使用者增能并且然后控制马达40。非限制性示例包括卷匙、拉绳、杠杆、滑动机构、当将牙刷压入保持件或刷座时卷绕马达的机构、或者任何其它合适的机构。例如，通过卷绕弹簧46，使用者能够增能弹簧供能的马达41。在一个示例性实施方案中，如图4A-4C所示，使用者能够旋转牙刷的具有绕线器43的端盖，从而将能量赋予弹簧供能的马达41。在另一个示例性实施方案中，如图5A和5B所示，使用者能够通过拔出具有绕线器43的端盖来增能马达41。
马达40还可包括定时器60，其包括时标(在图4A、4B和5B中最详细地示出)如倒数计时器，使用者能够通过它设定用于刷洗循环的时间段。例如，如图4A和4B所示，使用者能够卷绕或旋转绕线器43，在该实施方案中其包括柄部12的端盖，从而增能马达并且还设定或调节刷洗时间。因此，为了启动定时器60，使用者可以一定度数并且根据可在牙刷10上标明的刻度来旋转绕线器43。使用者能够例如以180或360度旋转绕线器43，继而对马达40增能并设定刷洗循环至预定的时间。
在一个示例性实施方案中，预定时间量可对应于转动的度数；例如90度可对应于30-秒刷洗循环，而360度可对应于2-分钟循环。在另一个示例性实施方案中，120度可对应于60-秒刷洗循环。在另一个示例性实施方案中，150度可对应于90-秒刷洗循环。在另一个示例性实施方案中，180度可对应于120-秒刷洗循环。一般来讲，定时器60可被构造成被设定任意时长，例如从约5秒至约180秒。通过根据在牙刷10上标明的刻度旋转绕线器43一定的度数，使用者将能够增能马达41用于任何期望时长的刷洗循环。在完成刷洗循环时，马达41停止工作。
在另一个示例性实施方案中，如图5A和5B所示，牙刷10包括一个拔出定时器机构。使用者能够拔出绕线器43以对马达41增能并且还用于设定或调节刷洗时间。为了激活定时器60，使用者将牙刷端盖拔出至由在牙刷上标明的时标指示的一定距离。这一距离对应于预定的时长，其限定刷洗循环或部分刷洗循环。例如，5mm的距离可对应于30-秒的刷洗时间，而20mm的距离可对应于2-分钟的刷洗时间。在另一个示例性实施方案中，10mm的距离可对应于90-秒的刷洗时间，而15mm的距离可对应于2-分钟的刷洗时间。在另一个示例性实施方案中，14mm可对应于120-秒的刷洗时间。时器60被构造成被设定任意时长，例如从约5秒至约180秒。通过根据标明的刻度来拔出绕线器43至一定距离，使用者将能够对马达41增能以用于刷洗时间/循环的任何期望长度。在完成刷洗循环时，马达41停止工作。
在操作中，使用者能够如本文所述对马达41增能。在如图4C和5B所示的示例性实施方案中，使用者通过旋转绕线器43(图4C)或拉出绕线器43(图5B)，将引起驱动弹簧46的卷绕。一旦弹簧马达41卷绕/增能至足以递送期望的刷洗循环，牙刷10就处于工作状态下。随后，使用者能够将清洁元件20置于与使用者的牙齿接触处并启动刷洗循环，例如通过按下启动按钮或通过其它方式，它们是本领域已知的。例如，牙刷10可包括使用者操作的按钮或开关，它们能够允许使用者启动/停止刷洗循环。
在一个示例性实施方案中，包括与其相关联的齿轮的马达41可被构造成产生独特的声音，以向使用者提供刷洗循环已经启动和/或继续的信号。除声音之外或作为声音的备选项，马达41可构造成使牙刷10振动。为此，在一些实施方案中，可使用另外的特殊齿轮以产生特定的声音以向使用者传达牙刷操作阶段的信息。振动也可用于向使用者提供开始和/或结束刷洗循环的信号。在一些实施方案中，可利用不平衡的重量来引起牙刷中的微振动–用于向使用者传达期望的刷洗循环信息。
在刷洗期间，施加于清洁元件20的高应力引起力传感器30的延伸元件32在马达41的方向上运动。只要施加的力低于或等于预先确定的阈值，延伸元件及其相关联的止动销44的运动就不足以引起刷洗循环的中断–并且刷洗循环继续。如果所施加的力高于预先确定的阈值力，延伸元件32朝着阻挡组件50(图5A)运动，从而移动或接合止动销44。止动销44可操作地连通马达的阻挡组件50，其可包括例如止动齿轮49(图4C)。当施加到延伸杆32上以及随后施加到止动销44上的力过高时，止动销44移动并接合阻挡组件，其反过来引起马达41停止运行。因此，使用者得到一个清楚的听觉信号，即，马达静默，从而指示使用者已经施加了超出期望刷洗力的力。此外，马达41的停止自然使牙刷停止振动，从而向使用者提供触觉信号，也指示施加的刷洗力过高。
定时器60可被构造成使其在停止时间段内中止或暂停，使得在施加的力保持高于阈值力的时间段内的时间不计入刷洗循环。在这个实施方案中，一旦使用者减少施加的刷洗力至低于阈值力，马达41和定时器60将继续运行直至刷洗循环结束或使用者再次施加过高的刷洗力。
在一些示例性实施方案中，施加的过大刷洗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。
在一些示例性实施方案中，施加的低或正常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。在一些示例性实施方案中，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/或低或正常力状况提供的任何值。
柄部区域12可由任何合适的材料构造，例如聚丙烯、尼龙、高密度聚乙烯、其它可模塑的稳定聚合物、以及它们的任何组合。在一些实施方案中，柄部12、颈部16、和头部14中的至少一者可由第一材料形成并包括用于接纳与第一材料不同的第二材料的凹口、沟槽、凹槽等等。例如，柄部可包括一个弹性体抓握区域或多个弹性体抓握区域。在多个弹性体抓握特征结构中的弹性体可具有在例如颜色、硬度、弹性、孔隙率、表面能等、以及它们的任意组合方面相似的材料或不同的材料。
如本文所用，术语“清洁元件”是指任何能够被插入口腔用于刷洗牙齿表面和/或清洁舌头、和/或按摩牙龈目的的合适元件。合适元件的示例包括刷毛簇、弹性体按摩元件、弹性体清洁元件、按摩元件、刮舌器、软组织清洁器、硬质表面清洁器、它们的组合等。头部14可包括多种清洁元件。例如，头部14可包括刷毛、研磨弹性体元件、成特定取向或排列的弹性体元件，例如枢转翅片、洁牙杯等。若干弹性体清洁元件和/或按摩元件的一些合适的示例描述于例如美国专利申请公布号2007/0251040；2004/0154112；2006/0272112；以及美国专利公开号6,553,604；6,151,745中。清洁元件可被削尖、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示例描述于美国专利公开号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号2006/0080794中。
清洁元件可以任何合适方式附接到头部14。常规方法包括网装固定、无锚固成簇和注模成簇。包括弹性体的清洁元件可彼此一体成形，例如它们可从与清洁元件一体成形的弹性体基座部分向外延伸形成。
头部可包括由任何合适的材料构成的软组织清洁剂。合适材料的一些示例包括弹性体材料；聚丙烯、聚乙烯等；类似物和/或它们的组合。软组织清洁剂可包括任何合适的软组织清洁元件。此类元件以及牙刷上软组织清洁剂的构型的一些示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。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“20mm”的量纲旨在表示“约20mm”。
除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的所有文件的公开，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。任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其单独地或以与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了任何此类发明的认可。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与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，将以此文献中赋予该术语的含义或定义为准。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方式，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其它改变和变型。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种牙刷，所述牙刷包括：
头部，所述头部包括附接到其的多个清洁元件；
柄部；
颈部，所述颈部在所述头部和所述柄部之间延伸；
马达单元，所述马达单元包括马达和用于对所述马达进行手动增能的手动马达增能器；和
力传感器，所述力传感器被构造和配置成在操作期间检测超过预定阈值力的使用者施加的力，
其中当所述使用者施加的力超过所述预定阈值力时，所述力传感器使所述牙刷产生听觉信号和触觉信号中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的牙刷，其中力传感器包括具有第一端部和第二端部的延伸杆，其中所述第一端部连接到所述牙刷的主体，并且第二端部是自由的。
3.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述延伸杆的第一端部经由活动铰链连接到所述牙刷的主体。
4.根据权利要求2所述的牙刷，其中所述延伸杆和所述活动铰链彼此一体成形。
5.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述延伸杆的所述第一端部经由包括杆或销的扭力元件连接到所述牙刷的主体。
6.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述力传感器包括设置在所述延伸杆的自由端部处的止动销。
7.根据权利要求6所述的牙刷，其中所述力传感器包括与所述马达和所述止动销可操作地连通的止动齿轮。
8.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述马达增能器包括手动绕线器，所述手动绕线器选自可旋转结构、拔出结构、以及它们的任意组合。
9.根据权利要求1所述的牙刷，其中听觉信号和触觉信号中的所述至少一者选自所述马达的静默、所述牙刷的振动、以及它们的任意组合。
10.一种牙刷，所述牙刷包括：
柄部，所述柄部具有第一端部、与所述第一端部相反的第二端部、以及设置在所述第一端部和所述第二端部之间的内室；
头部，所述头部联接到所述柄部的所述第一端部，所述头部包括多个清洁元件；
颈部，所述颈部在所述头部和所述柄部之间延伸；
弹簧马达，所述弹簧马达设置在所述内室中；
定时器，所述定时器设置在所述内室中，所述定时器与所述弹簧马达可操作地连通；
力传感器，所述力传感器被构造和配置成检测超过预定阈值力的使用者施加的力，并且引起听觉信号和触觉信号中的至少一者的激活，从而指示由使用者施加的所述力超过所述阈值力；
手动绕线器，所述手动绕线器包括端盖，所述端盖联接到所述柄部的第一端部并能够相对于所述柄部的第一端部运动；
其中所述端盖被构造和配置成由使用者手动运动以对所述马达增能并激活所述定时器持续设定的时间段。
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