CN113710195A - 口腔护理器具和用于控制其中的压力的方法 - Google Patents

口腔护理器具和用于控制其中的压力的方法 Download PDF

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Abstract

公开一种口腔护理器具和一种控制所述口腔护理器具中的压力的方法。所述口腔护理器具的刷头内部的所述压力由致动器控制。当达到操作特性的目标阈值时，触发所述致动器。所述刷头中的所述压力的自动控制会增强清洁效率和用户舒适度。

Description

口腔护理器具和用于控制其中的压力的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年2月7日提交的第16/269,987号美国申请的权益。
背景技术
牙齿清洁在影响个人整体健康方面起着重要作用。许多人安排经常去看牙医以进行定期检查和清洁操作。多年来，为了达到口腔卫生的目的，开发了许多装置。这些装置是电气或非电气的。在上述几类牙齿清洁装置中，电动牙科单元(dental unit)已经普及。电动牙科单元的一些示例是电动牙刷、冲牙器(water pick)和电动牙线，它们旨在通过清除牙齿之间的空间的食物残渣、牙菌斑等来提供清洁结果。这些装置在其操作中往往需要较少的用户干预，并且一些装置还适用于行动不便的人或四处奔波的难以使用传统牙刷的人。然而，有必要提供和改进现有的牙科单元以确保令人满意的清洁结果。
为了使现有装置有效，需要消费者高度遵守使用电动牙齿清洁装置的技术和/或说明。另外，用户需要在口腔的各个区域操作装置以执行清洁动作。为了克服这个缺点，牙齿清洁装置配备了各种控制系统。但同样，这些控制系统的效率在各种情况下都值得怀疑。例如，这些电子控制的清洁装置在刷头(mouthpiece)在用户口中不合适或错置的情况下不能正常工作。这些清洁装置可能需要更长的时间来在牙齿上实现所需的清洁动作，或可能为用户提供不恰当的牙齿清洁。有时，所述清洁装置可能因刷头被设置为运行更长时间以完成其清洁动作而使用户感到不适。
发明内容
本文公开的本发明的具体实施例涉及一种口腔护理器具和一种用于在刷牙循环期间控制口腔护理器具的压力的方法。具体地，当前公开的主题涉及应用于口腔护理器具中的不同控制模式，用于通过调节口腔护理器具的刷头内部的压力来控制刷头的收缩和松弛。
本发明的具体实施例提供一种解决口腔护理器具的上述一个或多个问题的解决方案。此外，本发明的具体实施例提供易于维护且方便的口腔护理器具以通过提高此类口腔护理器具和系统的有效性和用户满意度来改善用户的牙齿健康。
因此，本发明的具体实施例允许将专用于口腔卫生以及专用于刷牙的时间减少到仅几秒并且大大增加其效率。本发明的具体实施例还提供一种智能控制系统以更有效且更规律地操作口腔护理器具以克服牙齿清洁装置的现有缺点。
在本发明的具体实施例中，公开一种用于清洁用户的牙齿的口腔护理器具和一种用于控制口腔护理器具中的压力的方法。所述口腔护理器具可用于清洁、美白以及用在其它一般口腔护理应用中。
在本发明的具体实施例中，所述口腔护理器具包括被配置成在刷牙循环期间响应于腔内部的压力变化而变形的刷头。所述腔由所述刷头的至少一部分形成。刷牙循环包括所述刷头的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。所述口腔护理器具还包括致动器，所述致动器被配置成通过调节腔内部的压力来控制收缩阶段和松弛阶段中的至少一者。当至少一个操作特性达到目标阈值时，触发致动器。
在本发明的具体实施例中，所述腔是刷头与用户的牙弓之间的封闭或近似封闭空间。换句话说，当将刷头施加于用户的口中时，在刷头与用户的牙弓之间形成腔。
在本发明的具体实施例中，当所述刷头是可充气刷头时，所述腔形成于所述刷头内部。在本发明的具体实施例中，所述腔围封于所述刷头内部。
在本发明的具体实施例中，所述刷头包括被配置成响应于腔中的压力变化而变形的柔性膜。
在本发明的具体实施例中，刷牙循环包括刷头的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段；收缩阶段是腔的容积减小的阶段，而松弛阶段是腔的容积增大的阶段。提供刷头的收缩阶段和松弛阶段以执行口腔护理器具的清洁动作。刷牙循环可根据需要重复一次或多次。
在本发明的具体实施例中，刷头的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段通过增大或减小压力、由此增大或减小腔内部的容积来实现。
在本发明的具体实施例中，刷牙循环中的每个收缩阶段和每个松弛阶段的出现次数可相同或根据用户输入或针对口腔护理器具选择的控制模式或根据需要或任何预设值而改变。
在本发明的具体实施例中，可在刷牙循环期间将清洁剂供应到刷头中以实现清洁动作。
清洁剂可选自但不限于液体、固体、粉末、乳液、凝胶、流体或其组合的群组。
在本发明的具体实施例中，腔内部的压力通过用于改变压力的构件来改变。
在本发明的具体实施例中，致动器控制泵、减压室、阀机构或其组合中的一者。
在本发明的具体实施例中，本发明提供致动器以通过调节腔内部的压力来控制收缩阶段和松弛阶段中的至少一者。所述致动器是其中具有一个或多个部件的电子系统，所述部件可选自至少一个传感器、定时器或其组合。所述致动器可被配置为监测口腔护理器具中的至少一个操作特性。
在本发明的具体实施例中，所述操作特性可选自包括压力、体积、流速、时间和用户输入的多个操作特性。
在本发明的具体实施例中，当所述至少一个操作特性达到目标阈值时，致动器会触发用于改变压力的构件。致动器可通过控制阀的打开或关闭、控制泵的激活或解除激活或控制真空的激活或解除激活来触发用于改变压力的构件。
在本发明的具体实施例中，当达到至少一个操作特性的一个目标阈值，无论哪个首先发生，致动器都会触发用于改变压力的构件。
在本发明的具体实施例中，根据口腔护理器具的控制模式选择操作特性。
在本发明的具体实施例中，口腔护理器具可被预编程以基于一个或多个控制模式而根据至少一个默认循环以预定义序列自动执行至少一个刷牙循环，其中控制模式包括时间受控模式、体积受控模式、压力受控模式、频率受控模式、用户特定模式或其组合。
在本发明的具体实施例中，使用体积受控模式，其中选择以被监测的操作特性是注入腔中的流体(空气或液体)的体积或从腔抽取的流体的体积。当感测到体积的目标阈值时，致动器触发用于改变压力的构件。在压力受控模式中，当感测到压力的目标阈值时，致动器会触发用于改变压力的构件。类似地，在时间受控模式中，当达到目标阈值时间时，致动器会触发用于改变压力的构件。
在本发明的具体实施例中，选择的模式是智能减压模式，其为时间受控模式和压力受控模式的组合。
在本发明的具体实施例中，公开一种控制口腔护理器具中的压力的方法。所述方法包括在刷牙循环期间改变腔内部的压力以使刷头变形。所述腔由所述刷头的至少一部分形成。刷牙循环包括所述刷头的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。所述方法还包括调节腔内部的压力以控制收缩阶段和松弛阶段中的至少一者。当至少一个操作特性达到目标阈值时，致动器被触发以调节腔内部的压力。
在本发明的具体实施例中，将清洁剂提供到刷头中以实现所需的口腔卫生。在刷牙循环期间，清洁剂可被吸入刷头中。
在本发明的具体实施例中，致动器另外控制能够将液体、固体或气体中的任一者或其组合注入用户口中的注入系统。
在本发明的具体实施例中，致动器被触发以控制在刷牙循环期间注入刷头中的清洁剂的量。
在本发明的具体实施例中，当所述至少一个操作特性达到目标阈值时，致动器被触发以从用户口中抽取污物。
在本发明的具体实施例中，致动器的部件，例如传感器和定时器，协同工作以控制腔内部的压力。
在本发明的具体实施例中，致动器调节对用于改变口腔护理器具中的压力的构件的打开和关闭。
根据优选实施例的以下详细描述以及附图，本公开的各种目的、特征、方面和优势将变得更加明显，附图中相同的数字表示相同的特征。
附图说明
图1示出根据本发明的具体实施例的口腔护理器具10。
图2示出根据本发明的具体实施例的刷头100的透视图。
图3示出根据本发明的具体实施例的刷头100的透视图。
图4A和4B示出根据本发明的具体实施例的可充气刷头100的截面图。
图5示出根据本发明的具体实施例的在刷牙循环期间供应到刷头100中以实现清洁动作的清洁剂620。
图6示出根据本发明的具体实施例的压力改变构件200。
图7示出根据本发明的具体实施例的压力改变构件200。
图8示出根据本发明的具体实施例的致动器300。
图9示意性地示出根据本发明的具体实施例的控制口腔护理器具10中的压力的方法500的示例流程图。
图10示出根据本发明的具体实施例的便携式口腔护理器具10。
具体实施方式
通过参考本文中所阐述的图式和描述可理解本发明的各方面。然而，以下描述和其许多具体细节是通过说明而非限制的方式给出。可在不脱离其精神和范围的情况下对具体描述作出许多改变和修改，并且本发明包含所有这类修改。应当理解，实施例可以彼此重叠或可能彼此不重叠。因此，一个实施例或其具体实施例的部分可处于或可不处于另一实施例或其具体实施例的范围内，反之亦然。
图1示出根据当前公开主题的口腔护理器具10。口腔护理器具10包括刷头100，所述刷头被配置成在刷牙循环期间响应于腔内部的压力变化而变形，其中所述刷牙循环包括刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。腔的容积可根据腔内部的压力变化而增大或减小。口腔护理器具10还包括用于改变腔内部压力的构件200和用以通过调节腔内部压力来控制收缩阶段和松弛阶段中的至少一者的致动器300，其中致动器300在至少一个操作特性达到目标阈值时被触发。在下文中，术语“环境压力”因此涉及腔外部的(即，当刷头100插入用户口中时用户口中的)压力。
图2示出根据本发明的实施例的刷头100。优选的是，刷头100由适合医疗用途的柔性/软质材料制成。这允许轻松插入用户口中，从而提供舒适性和可逆变形。刷头100可由不透气体(例如空气)、液体(水、清洁液、消毒液)以及任何固体(污物颗粒、碎屑)的柔性材料制成；例如乳胶、硅酮或与医疗或口腔护理用途兼容的任何其它弹性材料。刷头100适于放在用户的牙弓上，所述刷头包括柔性膜110，所述柔性膜被配置成响应于腔内部的压力变化而变形，从而引起腔的容积变化以在用户的口中执行清洁/口腔护理动作。所述腔是封闭或接近封闭的空间，其在刷头100放在用户的牙弓上时形成于柔性膜110与用户的牙弓之间。放置在用户的牙弓上的刷头100的夹持压力使刷头100的柔性膜110变形。
热塑性弹性体(TPE)适用作用于口腔护理应用的柔性材料。所述材料是由具有塑性和弹性体特性的聚合物的物理混合组成的共聚物。此外，它们具有合适的操作温度范围，介于-10℃与80℃之间。所述材料可具有良好的食品和医疗级特性，并且不存在明显的蠕变。此外，它们具有良好的撕裂和拉伸强度。这使TPE适于构成刷头100的柔性材料。
硅酮是另一种适用作用于口腔护理应用的柔性材料的聚合物。它是具有低化学反应性的极稳定的聚合物。此外，它在很大的温度范围内(在-100℃与250℃之间)稳定。它还具有优异的蠕变、撕裂强度和伸长率特性。另外，硅酮还具有良好的食品和医疗级特性，使其适合于刷头100的柔性材料。
为了赏心悦目，刷头的内表面和外表面可以是有色或透明的，具有或不具有视觉效果、具有或不具有纹理。
在如图3所示的本发明的具体实施例中，刷头100包括外膜111和内膜112。外膜111和内膜112可由与用于口腔护理相容的类似或不同的材料制成。刷头100还包括多个孔118a、118b，用于将流体/清洁剂/口腔护理溶液注入/排出刷头100。在特定示例中，至少一个孔118a可用于将流体注入刷头100内部，并且至少一个孔118b可用于将流体排出刷头100。在另外一些特定示例中，多个孔118可放置在刷头100中的任何位置上。在不同示例中，单个孔118可用于注入/排出流体/清洁剂/口腔护理溶液。在本发明的另一示例中，注入孔118a放置在紧邻排出孔118b的位置。这样做的目的是抽吸刷头100中过量的流体，使得过多的量可通过排出孔118b立即排出刷头100之外。根据具体示例，流体/污物被排出并且环境空气被注入刷头100中以使刷头100松弛。此过程可在至少一个刷牙循环中重复多次，直到所有的污物都被排出，或者可重复固定次数。在另一特定示例中，刷头100在其内膜112上包括许多注入和抽吸通口，以将流体的抽吸和注入均匀分布在刷头100中并且因此均匀分布在用户的牙龈和牙列上。
根据本发明的具体实施例，多个清洁元件115附接到内膜112。清洁元件115可包含一组圆柱形或圆锥形刷毛，所述刷毛可胶合、包覆模制或通过其它不同方式附接到内膜112。在具体示例中，清洁元件115的形状可为圆锥形、圆柱形、平面、尖端、渐缩、星形、之字形等。清洁元件115可按不同角度布置布置在刷头100中，以在牙弓周围和其间提供有效清洁。清洁元件115可用于去除口内的牙菌斑、碎屑、齿间颗粒等。外膜111被配置成接触用户的牙龈，从而提供舒适性以及为由刷头100形成的腔提供良好密封性。
在本发明的一些示例性实施例中，刷头100可呈义齿或U形刷头的形式。刷头100可由软质材料制成，其被模制/预成型为弯曲形状，从而形成拱形、U形、c形、马蹄形或允许刷头100围绕用户的牙弓轻松插入的任何其它形状。刷头100的部件可由一种或多种若干材料构成。材料的示例可包含但不限于橡胶、塑料、硅酮、乳胶、聚合物以及适合口腔护理的其它软质和柔性材料。
在本发明的又一具体实施例中，刷头100被配置成利用由清洁元件115施加在牙齿上的机械力来提供清洁动作。清洁元件115的机械动作可通过腔中的压力变化产生。此外，腔中压力相对于环境压力的变化产生刷牙循环，包括刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。此外，清洁元件/刷毛115的机械动作在收缩/松弛阶段期间发生。清洁元件115的机械动作可由摩擦、滑动、变形、旋转、振动或在用户牙齿表面上的任何其它特定移动的组合组成。
根据本发明的具体实施例，图2和图3中所示的刷头100被配置成形成腔，所述腔是在刷头100与用户的牙弓之间形成的封闭或接近封闭的空间。如图2中所示的刷头100的柔性膜110被配置成响应于压力变化而变形，即，通过在腔中相对于环境压力增大/减小压力，从而产生刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。
根据本发明的具体实施例，口腔护理器具10对用户牙齿的清洁动作可在至少一个刷牙循环中执行。刷牙循环包括刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。在具体示例中，由于腔中引起的压力变化，刷头100的收缩阶段和松弛阶段中的每一者得以实现。在收缩阶段期间，腔中相对于环境压力的负压使腔的容积减小。而在松弛阶段期间，腔中相对于环境压力的正压使腔的容积增大。
根据如图4A所示的本发明的具体实施例，刷头100可以是可充气刷头，其中在刷头100内部在内膜112与外膜111之间形成腔150。腔150内部压力相对于环境压力的变化可产生刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。内膜112可由柔性材料制成。在另一实施例中，外膜111可由刚性或柔性材料制成。柔性内膜112可被配置成相对于腔150内部压力的变化而移动。在具体示例中，腔150内部相对于环境压力的压力增大会产生刷头100的收缩阶段，而相对于环境压力的压力减小会产生刷头100的松弛阶段。柔性膜110可含有多个清洁元件115，例如在刷头100的收缩阶段和松弛阶段期间有助于口腔的清洁动作的刷毛。
在如图4B所示的本发明的具体实施例中，刷头100包括外膜111与内膜112之间的多个腔150a、150b和150c。膜111和112可由柔性或刚性材料制成。在特定实施例中，外膜111由刚性材料制成，以驱动内膜112朝向牙齿变形。在另一实施例中，外膜111的形状被设计成有利于内膜112朝向牙列的特定区域的变形幅度和夹持压力，以改善其清洁。此特定特征可通过使外膜111的腔容积、厚度、材料、刚度或形状或其任何其它特性不连续来实现。
根据本发明的具体实施例，多个清洁元件115的布置和配置可基于与相应具体用户的标识的牙齿问题区域对应的一个或多个焦点区域而为具体用户定制。此类布置和配置的示例包含但不限于清洁元件115的宽度、高度、形状、刚度、材料和间距。
根据本发明的具体实施例，每个刷牙循环包括至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段的序列，其中所述序列可根据用户的简档和需要重复一次或多次。在另一具体示例中，每个刷牙循环包括至少一个松弛阶段和至少一个收缩阶段的序列。所属领域的技术人员应理解，取决于需要，收缩阶段和松弛阶段的任何序列都是可能的。序列中可包括一个或多个收缩/松弛阶段。
在如图5中所示的本发明的具体实施例中，可在刷牙循环期间将清洁剂620供应到刷头100中以实现清洁动作。清洁剂620可由组件600供应，其中组件600包括连接线610和至少一个供应贮槽630。另外，组件600可包括阀机构640，所述阀机构被配置在供应贮槽630与刷头100之间以便调节进入刷头100的清洁剂620的数量/量。至少一个推进构件400还可以操作方式接合到组件600或直接接合到刷头100以通过推动或拉动操作产生进入刷头100的清洁剂620的流。
在又一实施例中，清洁剂620可通过施配器装置直接注入到刷头100，或清洁剂620可由用户直接施加于牙弓以实现清洁动作。
根据本发明的具体实施例，清洁剂620的量或体积可通过使用与口腔护理器具10相关联的监测构件和/或软件来调节。监测构件可包括至少一个传感器，所述传感器可放置在任何合适的位置以在口腔护理器具10中起作用。
在本发明的具体实施例中，可以刷头100的振动模式形式操作刷牙循环以确保恰当清洁用户的牙齿。刷牙循环可适于在可定制的振动频率范围下操作。在一些示例中，振动频率可包含但不限于声波频率范围或超声波频率范围。
根据本发明的具体实施例，清洁剂620可以是液体、固体、粉末、乳液、凝胶、流体或其组合。
根据本发明的具体实施例，清洁剂620可通过在刷头100与至少一个供应贮槽630之间产生压力差而被吸入刷头100中。
根据具体实施例，本文提及的清洁剂可以是：抛光剂，例如惰性研磨剂；清洁剂，例如氟化物、活性炭或不含氟化物的抗菌组合物；口臭处理剂，例如二氧化氯；或增白剂，例如过氧化氢。清洁剂也可以是这些类型的制剂和化学品的任何混合物。
对于粉末形式的清洁剂，由于专用的混合系统，例如文丘里(venturi)组件、混合室或任何其它混合构件，所述清洁剂可与稀释液体混合。然后，利用刷头100与供应贮槽300之间的压力差，将混合溶液作为均质流体注入。
对于凝胶形式的清洁剂，由于刷头100与供应贮槽300之间的压力差，清洁剂也可被注入。然而，如果凝胶的粘度过高，则此解决方案将花费过多时间。如果是这样，则溶液可并入到与刷头100接近的柄部内部以减少注入持续时间，在稀释溶液中稀释，然后作为液体溶液注入或借助于蜗杆螺钉、活塞、蠕动泵或任何其它专用分配器来利用高压力注入。
根据本发明的具体实施例，腔内部的压力变化(相对于环境压力)使得将清洁剂620从至少一个供应贮槽630接收到刷头100。在示例中，在腔与至少一个供应贮槽630之间产生压力差的一种方式是在至少一个供应贮槽630中施加正压以将清洁剂620推入刷头100中。在腔与供应贮槽630之间产生压力差的另一方式是在腔中产生相对于供应贮槽630中的压力的负压，由此将清洁剂620拉入/吸入连接线610中，稍后，清洁剂620可借助于推进构件400注入刷头100中。因此，刷头100的收缩阶段可使得将清洁剂620吸入刷头100中。
根据本发明的具体实施例，刷头100的收缩阶段可使得从刷头100中抽取出清洁剂620。
在本发明的具体实施例中，用于改变压力的构件200可选自泵、减压室、阀机构或其组合。阀机构可包括一个或多个电磁阀、伺服阀、气动控制阀、带夹管阀的电子阀、隔膜阀，或其组合。用于改变压力的构件200会使腔内部压力相对于环境压力增大/减小，从而产生刷头100的松弛阶段和收缩阶段中的至少一者。腔中压力相对于环境压力的减小可产生刷头100的收缩阶段，而腔中压力相对于环境压力的增大可产生刷头的松弛阶段。
在本发明的其中刷头100如图4所示是可充气的具体实施例中，刷头100的腔150内部的压力减小(相对于环境压力)可产生刷头100的松弛阶段，而刷头100的腔150内部的压力增大可产生刷头100的收缩阶段。
在本发明的具体实施例中，泵410可充当用于改变腔内部压力的构件200。泵可以是单向泵(例如，关断时不让流体或空气通过的密封泵)、双向泵、真空泵、定制泵、通常的密封泵，或蠕动泵。泵将电能转化为用于使流体移动的机械功。
在如图6所示的本发明的具体实施例中，泵410可与阀机构640组合以充当用于改变压力的构件200。阀机构640被配置在刷头100与泵410之间。
在如图7所示的本发明的具体实施例中，减压室260连同泵410一起可用作改变压力的构件200。减压区可使用泵410在室260中产生并且随后可用于在腔内部产生压力差。阀机构640还可被配置在减压室260与刷头100。在本发明的具体实施例中，阀机构640包括电操作阀或机械操作阀。
根据本发明的具体实施例，用于改变压力的构件200可以是两个不同的单元，换句话说，用于增大压力的构件可不同于用于减小腔内部压力的构件。
在本发明的具体实施例中，用于改变压力的构件200是双向泵，其中它充当真空泵以减小压力，而在另一情况下，所述泵充当空气泵以增大压力。
在本发明的具体实施例中，口腔护理器具10还包括致动器300以通过调节腔内部的压力来控制刷头100的所述至少一个收缩阶段和所述至少一个松弛阶段。致动器300可以是具有选自至少一个传感器、定时器或其组合的部件的电子系统。
在本发明的一个具体实施例中，传感器可以是所属领域的技术人员已知的压力传感器、体积传感器、流速传感器等。在具体示例中，体积传感器被配置成测量进入刷头100或通过刷头100进入口中或腔中的流体的体积。此体积传感器可以是标尺、浮球、置换器、压差传感器、微波传感器、电导探头、光学传感器或所属领域的技术人员已知的设计成测量进入刷头100的流体体积的任何其它构件。压力传感器被配置成测量腔内部的压力，例如，刷头100收缩/松弛期间的压力或口腔护理器具10的部件之间的压力差。此压力传感器可以是绝对压力计或压差计、隔膜计、力平衡传感器、应变计或所属领域的技术人员已知的设计成测量进入刷头100的流体压力的任何其它构件。流速传感器被配置为测量进入刷头100或腔的流体流速。此流量传感器可以是皮托管(Pitot tube)、基于压差的流量计、基于体积的流量计、基于涡轮的流量计、基于速度测量的流量计或所属领域的技术人员已知的设计成测量进入刷头100的流体流速的任何其它构件。
在本发明的一个具体实施例中，传感器可包括但不限于电化学传感器、压电传感器、测温传感器、光学传感器，或其组合。
根据本发明的具体实施例，致动器300被配置成监测至少一个操作特性，其中所述操作特性可选自多个操作特性，所述多个操作特性包括压力、体积、流速、时间、用户输入以及血液存在和浓度或任何其它相关生物标志物。当至少一个操作特性达到目标阈值时，触发致动器300。
根据本发明的具体实施例，致动器300另外控制注入系统以将清洁剂、液体、固体或气体中的任一者或其组合注入用户口中。在刷牙循环期间，清洁剂620进入口中的注入由致动器300响应于刷头100的收缩/松弛阶段来控制。
在本发明的一个具体实施例中，致动器300紧邻刷头100放置，并且监测腔内部的压力。压力传感器本身可集成在以操作方式接合到腔、柄部、刷头100或与腔关联的其它元件的连接件内。当腔内部的压力达到目标阈值时，致动器300使阀机构640打开以让清洁剂620流入刷头100中。
根据本发明的操作特性是被选择来控制口腔护理器具10的操作或刷牙循环的参数。操作特性可选自腔内部的压力、口腔护理器具10的部件之间的压力差、刷头100收缩/松弛期间测得的压力、腔内部的流体(空气或液体)的体积、流体进出刷头100或腔的流速、预设时间或所属领域的技术人员已知的使得口腔护理器具10高效工作的一个或多个操作特性的组合。在本发明的具体示例中，腔内部相对于环境压力的负压和正压会产生刷头100的收缩阶段和松弛阶段。类似地，腔内部流体的体积增大和减小、流入速率和流出速率以及其它操作特性是产生刷头100的收缩阶段和松弛阶段的原因。在一个示例中，操作特性可由用户自己限定。用户可设定参数以控制刷牙动作，包含但不限于改变清洁剂的类型、清洁元件的类型、清洁动作的持续时间、收缩/松弛阶段的计数或压力，或其它操作特性，这可包含要使用的清洁剂620的体积、刷头100中的压力等。基于这些用户输入，致动器300调节刷头100的收缩阶段和松弛阶段中的至少一者。另外，用户可在刷牙循环期间提供操作特性。这些类型的用户输入可包括但不限于在循环期间按下按钮、语音输入、在发生用户吹气/吸气时经由压力传感器的压力输入、由加速度计、陀螺仪、磁力计或任何类型的手势检测传感器等传感器检测到的手势、由血液传感器、光学传感器等传感器检测到的出血或智能电话等远程界面上的任何其它动作。此外，操作特性可用于检测异常操作，例如经由压力输入的堵塞连接、泄漏连接、与用户嘴部的不充分密封。
在本发明的具体实施例中，口腔护理器具10被配置成根据由用户、操作者、医疗保健专业人员、一个或多个默认循环或其组合限定的上述一个或多个操作特性(例如，持续时间、计数、压力、量)来操作刷牙循环。
在本发明的一个具体实施例中，致动器300是包括微处理器310和传感器或定时器的电子系统。所述传感器或定时器监测操作特性并向微处理器310提供实时测量值。微处理器310使用来自传感器或定时器的输入，并且在操作特性达到目标阈值时向用于改变压力的构件200发送命令信号。最后，根据微处理器310的信号，用于改变压力的构件200可使腔中的压力增大/减小。因此，当至少一个操作特性达到目标阈值时，微处理器310触发用于改变压力的构件200，并且随后控制刷头100的收缩阶段和松弛阶段。在一些实施例中，微处理器310被配置为通过各种类型的无线技术与传感器或定时器通信，所述无线技术例如但不限于RFID、蓝牙、低功耗蓝牙、Wifi连接、Zigbee、Z-Wave以及其它此类技术。
根据本发明的具体实施例，专用处理器或微控制器等任何其它基于处理器的装置也可用于代替微处理器310来执行类似的功能。
根据图8中所示的本发明的具体实施例，致动器还包括与微处理器310通信以存储信息的存储器模块320。存储器模块320可被配置成存储各种信息，包含任何用户信息、用户的牙科历史、与用户的刷牙简档相关的信息或任何其它有用信息。存储器模块320被配置成存储和管理多个操作特性，根据所述多个操作特性操作至少一个刷牙循环。例如，存储器模块320存储相应操作特性的预设阈值，使得可将所述预设阈值与来自传感器或定时器的传感器监测值进行比较以进一步执行操作。存储器模块320还可含有影响微处理器310的操作的指令集。存储器模块320可以是可擦除/可写非易失性存储器，例如快闪存储器、动态易失性存储器或包含可更换存储器介质的其它合适的存储器，或其组合。微处理器310还可耦合到显示模块360、输入接口350和输出接口340。输入接口350和输出接口340共同形成用户接口模块。致动器300还可包括通信模块330以实现与外部网络、用户的智能电话、口腔护理器具10的部件、线上来源、健康护理服务提供商等的通信。致动器300还可包含如上文所提及的实施例中公开的监测构件370。监测构件370还可包括被配置成监测所述操作特性中的一者或多者的值的传感器。根据具体示例，监测构件370可包含加速度计、陀螺仪、磁力计、相机或其任何组合。另外，致动器300还可包括定时器、计数器、时钟和用户标识模块。
在本发明的具体实施例中，通信模块330被配置成与智能电话或分离式显示器等其它外部通信实体通信。因此，通信模块330包含被配置成利用一个或多个通信协议(例如，WiFi、蓝牙、无线USB等)的一个或多个无线天线。任选地，通信模块330可包含一个或多个通信端口(例如，USB端口)。
根据本发明的具体实施例，通信模块330被具体布置成根据设计为提供极短程通信的近场通信(NFC)标准进行通信。
根据本发明的具体实施例，取决于本发明的不同实施例的要求，在致动器300中可存在传感器的各种组合，或定时器是可能的。例如，致动器300可被配置成仅基于压力传感器或基于压力传感器结合任何其它传感器或定时器来工作。
在本发明的具体实施例中，口腔护理器具10可被预编程以基于一个或多个控制模式而根据至少一个默认循环以预定义序列自动执行至少一个刷牙循环，其中控制模式包括时间受控模式、体积受控模式、压力受控模式、频率受控模式、用户特定模式、生物标志物检测模式或其组合。
在具体实施例中，针对每一者，致动器300生成用于操作特性的命令。此命令可采用多种信号形式，例如线性、正弦、斜坡、方波信号、摇摆信号(see-saw signal)、指数形式或所属领域的技术人员已知的任何其它信号形式。
在具体实施例中，命令也可因用户而异以适应所选择的优选项或预设值。
在具体实施例中，命令还可在具体时间段上变化。例如，随着用户开始习惯口腔护理器具，命令可演变为变得更加复杂。
在本发明的另一具体实施例中，使用体积受控模式，其中选择以被监测的操作特性是注入腔中的流体(空气或液体)的体积或从腔抽取的流体的体积。体积由体积传感器监测，所述体积传感器是致动器300的部件。当感测到体积的目标阈值时，致动器300触发用于改变压力的构件200，由此控制刷头100的收缩阶段和松弛阶段。在其中用于改变压力的构件200包括阀机构640和泵410的具体示例中，致动器300触发阀机构640的打开和关闭以及泵410的操作以调节腔中的流体体积。在收缩阶段期间，阀机构640处于打开位置，并且泵从刷头100的腔中抽吸空气或液体。刷头因此自身收缩，并且刷毛115接触牙齿和牙龈。作为致动器300的部件的体积传感器监测从腔抽吸的流体体积。一旦达到抽吸的体积的目标阈值，致动器300就触发泵410和阀机构640，使得空气被注入到刷头100的腔中并且刷牙循环进入松弛阶段。在具体示例中，存在一连串收缩和松弛阶段。因此，在松弛阶段期间，致动器的体积传感器监测注入刷头100的腔中的流体体积。一旦达到刷头中注入的流体体积的目标阈值，致动器300就触发泵410和阀机构640，使得刷牙循环进入下一(收缩)阶段。在另一具体示例中，预设体积的清洁剂620可被注入刷头100中，或可从刷头100中抽取预设体积的流体/污物。在刷牙循环期间，要注入或抽吸的体积值还可以是可变的。这允许刷头100快速且充分地收缩和松弛。此过程往往会提高刷牙循环的整体功效。此体积命令可具有多种形式，例如线性、正弦、斜坡、连续板(successive plate)、摇摆信号、指数形式或所属领域的技术人员已知的任何其它信号形式。
在本发明的另一具体实施例中，使用压力受控模式。在此模式中，致动器300的压力传感器被配置成监测腔内部的压力。当达到压力的目标阈值时，致动器300触发用于改变压力的构件200。在另一具体示例中，预设压力值用于控制腔中的压力。在收缩阶段期间，阀机构640处于打开位置，并且泵从刷头100的腔中抽吸空气或液体。刷头因此自身收缩，并且刷毛115接触牙齿和牙龈。作为致动器300的部件的压力传感器监测腔内部的压力。一旦达到压力的目标阈值，致动器300就触发泵410和阀机构640，使得空气被注入到刷头100的腔中并且刷牙循环进入松弛阶段。在具体示例中，存在一连串收缩和松弛阶段。在松弛阶段期间，致动器的压力传感器监测注入刷头100的腔中的流体体积。一旦达到刷头中注入的流体体积的目标阈值，致动器300就触发泵410和阀机构640，使得刷牙循环进入下一(收缩)阶段。收缩、松弛和注入阶段期间的压力的命令值在刷牙循环期间也可以是可变的。这允许刷头100快速且充分地收缩和松弛。此过程往往会提高刷牙循环的整体功效。此压力命令可具有多种形式，例如线性、正弦、斜坡、连续板、摇摆信号、指数形式或所属领域的技术人员已知的任何其它信号形式。
在本发明的又一具体实施例中，使用口腔护理器具10的时间受控模式，其中由致动器300的定时器来监测预设时间以控制刷头100的所述至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。在具体示例中，根据本发明的不同实施例，预设时间可以是用于改变压力的构件200的阀机构640的打开/关闭时间、用于改变压力的构件200的泵410的运行时间，或口腔护理器具10的工作的任何其它预设时间。在刷牙循环期间，两个阶段分隔的持续时间的值也可以是可变的。这允许刷头100快速且充分地收缩和松弛。此过程往往会提高刷牙循环的整体功效。阀孔口持续时间命令可具有多种形式，例如线性、正弦、斜坡、连续板、摇摆信号、指数形式或所属领域的技术人员已知的任何其它信号形式。
在本发明的又一具体实施例中，口腔护理器具10的模式是智能减压模式，其中使用压力传感器和定时器两者。当达到压力或时间的目标阈值时，无论哪个先发生，致动器300都将触发用于改变压力的构件200。换句话说，如果腔内部压力在时间的目标阈值之前达到目标阈值，或时间的目标阈值在腔内部压力的目标阈值之前达到，则致动器300将触发用于改变压力的构件200以控制刷头100的松弛阶段和收缩阶段。此模式将防止用户在腔内部压力花了比预期长的时间达到目标阈值的情况下无限期地等待。腔中压力的延迟实现可归因于泄漏、清洁元件的错误放置或操作问题。同时，所述模式使口腔护理器具无需在已达到所要压力的情况下等待超过必要的时间。此外，压力和时间命令都可在循环期间改变。
在本发明的又一具体实施例中，使用口腔护理器具10的生物标志物检测模式，其中由致动器300的生物传感器来监测预设的生物标志物量以控制刷头100的所述至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。在具体示例中，如果唾液中的血液水平过高，则阀机构640的孔口被修改以有利于降低收缩阶段在用户牙龈上的夹持力，以便防止疼痛感。在另一示例中，如果在用户唾液中测得的葡萄糖水平达到特定阈值，则阀机构的切换时间将演变为有利于用户口腔环境的深度清洁。此外，对于这两个示例，收缩和松弛阶段的总量可变化以增大或减小刷牙循环的总长度，从而增大或减小其功效。
在本发明的另一具体实施例中，口腔护理器具10的控制模式是频率受控模式，其中致动器300触发用于改变压力的构件，使得在特定时间段中完成预设数目的刷牙循环或收缩/松弛阶段。频率指令可在刷牙循环期间改变以对收缩和松弛阶段进行加速或减速。两个阶段命令可单独演变，这意味着命令的占空比也可能会有所不同。
在另一具体示例中，口腔护理器具10的控制模式是基于预先记录的默认循环的用户特定模式，例如但不限于敏感循环、深度循环、经典循环、白天循环、夜间循环、长循环、短循环、儿童循环、老人循环、更柔和循环等。
在本发明的又一具体实施例中，当达到至少两个操作特性的一个目标阈值，无论哪个首先发生，致动器300都会触发用于改变压力的构件200。表1示出针对要在口腔护理器具10中运行的控制模式而选择的操作特性的可能组合。其它操作特性可选自但不限于对清洁剂类型、清洁元件类型、清洁动作的持续时间、收缩/松弛阶段的计数或压力的改变，或其它操作特性，这可包含要使用的清洁剂620的体积、刷头100中的压力、循环期间按钮的按下、语音输入、由加速度计、陀螺仪、磁力计或任何类型的手势检测传感器等传感器检测到的手势，以及由例如血液传感器、颜色传感器等传感器检测到的出血。
模式 体积阈值(V) 压力阈值(P) 时间阈值(T) 其它操作特性(O)
1.体积受控 开 关 关 关
2.V/P受控 开 开 关 关
3.V/P/T受控 开 开 开 关
4.V/P/T/O受控 开 开 开 开
5.压力受控 关 开 关 关
6.智能减压 关 开 开 关
7.P/T/O受控 关 开 开 开
8.时间受控 关 关 开 关
9.T/O受控 关 关 开 开
10.其它参数受控 关 关 关 开
11.V/T受控 开 关 开 关
12.V/O受控 开 关 关 开
13.P/O受控 关 开 关 开
14.V/T/O受控 开 关 开 开
15.V/P/O受控 开 开 关 开
根据本发明的具体实施例，用于牙弓清洁动作的刷牙循环在没有清洁剂620的任何注入的情况下通过注入空气来完成。刷头100的收缩阶段和松弛阶段连同空气一起使牙齿的间隙区域暴露于空气的快速循环，由此破坏和去除牙弓上的牙菌斑和其它碎屑。
在本发明的具体实施例中，可在致动器300中预设刷牙循环的数据。在具体示例中，致动器300可被配置成实时接收来自健康护理专业人员的处方，由此通过修改一个或多个操作特性来为用户调适至少一个刷牙循环。处方可基于用户的牙齿特性和/或优选项，例如但不限于用户牙弓的轮廓或形状、用户饮食、用户的口腔微生物特点、用户的医疗/牙科记录等。
在本发明的具体实施例中，致动器300被配置成根据设定以达到确定的目标的个性化方案来控制刷头的收缩和松弛阶段中的至少一个阶段。由用户设置或为用户设置的个性化方案可包含但不限于：一个月洁白牙齿、短期治疗牙周病、使用户为两个月后的外科手术做好准备等。此外，给定当时环境，目标或个性化方案可随着时间推移针对用户适当地进行调整。
根据本发明的具体实施例，本发明提供一种控制口腔护理器具10中的压力的方法，所述方法包括以下步骤：在刷牙循环期间改变腔内部的压力(相对于环境压力)以使刷头100变形，其中所述腔由刷头100的至少一部分形成，其中所述刷牙循环包括刷头100的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段；以及调节腔内部的压力以控制收缩阶段和松弛阶段中的至少一者，其中当至少一个操作特性达到目标阈值时，致动器300被触发以调节腔内部的压力。
图9示意性地示出被执行以控制口腔护理器具10的刷头100中的压力变化的方法500的示例流程图。方法500依次包括步骤501到505以控制刷头100中的压力变化。根据本文所描述的至少一些实施例来布置多个步骤501到505。方法以开始刷牙循环的步骤501开始。所述方法继续步骤502：发起腔中的压力变化。步骤502可由本文中所描述的压力变化构件或经由某一其它机构或动作进行。所述方法继续步骤503：监测选择的操作特性的值。所述方法继续步骤504：达到至少一个操作特性的目标阈值。步骤503可由本文所描述的致动器进行。步骤504可由口腔护理器具在其操作的一般过程中在其进行刷牙循环时进行。所述方法以调节腔中的压力变化的步骤505结束。此步骤可通过由致动器触发的压力变化构件来进行。致动器可被配置成检测步骤504的发生。致动器可被配置成响应于检测到步骤504的发生而通过压力变化构件触发并控制步骤505的执行。
在本发明的具体实施例中，腔内部的压力由用于改变压力的构件200来改变，由此调节刷头100的收缩阶段和松弛阶段中的至少一者。用于改变压力的构件200负责腔内部的压力增大和减小(相对于环境压力)。用于改变压力的构件200可包含阀机构、泵、真空单元或其组合。
根据本发明的具体实施例，阀机构可包含比例阀，其中腔内部的压力变化取决于阀的孔径比。在本发明的具体实施例中，阀机构可用直接泵代替，直接泵可以是真空泵或空气泵或所属领域的技术人员已知的提供压力变化的任何其它结构。在本文公开的利用泵的实施例中，可将泵控制到比二元打开/关闭或开/关状态更精细的细节水平。为了在刷头100的牙齿清洁中实现更高的效率和舒适度，泵可以进化的设定功率接通。
根据本发明的具体实施例，在刷头100中产生的正压(相对于环境压力)可因将液体和/或空气注入腔中而引起。
根据本发明的具体实施例，口腔护理器具10是便携式器具，或口腔护理器具10的部件可集成为单个单元。如图10所示，刷头100附接到柄部700，柄部700包括致动器300和用于压力变化的构件200。致动器300监测与刷头100关联的操作特性，并且进一步触发用于压力变化的构件200以改变刷头100内部的压力。在刷牙循环期间，刷头100中的压力变化可产生至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段。压力变化的构件200可进一步包括至少一个阀机构640、泵410、真空抽吸单元或其组合。便携式口腔护理器具10是由附接的柄部700中的所有上述元件组成的紧凑器具。
本发明的上述实施例/步骤中的一者或多者可使用控制系统或由软件中的一者或多者完全或部分自动化。
根据本发明的具体实施例，根据本发明的口腔护理器具10提供刷头100的短暂收缩，从而破坏牙菌斑。口腔护理器具10的不同控制模式使其能够调节刷头100的收缩和松弛的计数和持续时间，由此提供更好的口腔卫生。
根据本发明的实施例，压力受控模式可以是高效的，因为腔内部的压力始终受控。尽管如此，在刷头100错置的情况下，或者如果腔内部存在泄漏，则此模式可导致非常长的循环时间，因为器具10将等待腔内部的压力达到目标阈值。此外，时间受控模式可能具有疼痛性，因为腔中的压力可达到导致刷头100强烈收缩的水平，由此给用户带来疼痛。口腔护理器具10的智能减压模式将防止用户在腔中的减压需要时间来达到目标阈值的情况下无限期等待。此外，通过防止压力上升高于目标阈值来提供安全性和舒适性控制。
尽管已针对其实施例、具体实施例和各种示例描述本发明，但应理解，在不脱离本发明所附权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下，可进行对于所属领域的普通技术人员显而易见的各种变化和修改。

Claims (26)

1.一种口腔护理器具(10)，其特征在于包括：
刷头(100)，其被配置成在刷牙循环期间响应于腔(150)内部的压力变化而变形，其中所述腔(150)由所述刷头(100)的至少一部分形成，并且其中所述刷牙循环包括所述刷头(100)的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段；
致动器(300)，其被配置成通过控制或改变所述腔(150)内部的所述压力来控制所述收缩阶段和所述松弛阶段中的至少一者，其中所述致动器(300)响应于至少一个操作特性达到目标阈值而被触发；并且
其中所述操作特性是生物标志物、压力、体积和流速中的一者。
2.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述刷头(100)被配置成在所述刷头(100)与牙弓之间形成所述腔(150)。
3.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述腔(150)形成于所述刷头(100)内部。
4.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述刷头(100)包括被配置成响应于所述腔(150)中的所述压力变化而变形的柔性膜(110)。
5.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述刷头(100)的所述至少一个收缩阶段和所述至少一个松弛阶段通过增大所述腔(150)内部的所述压力和减小所述腔(150)内部的所述压力中的一者来实现。
6.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述刷牙循环重复一次或多次。
7.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述致动器(300)通过泵(410)、减压室(260)和阀机构(640)中的一者来调节所述腔(150)中的所述压力。
8.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述致动器(300)是电子系统并且包括传感器和定时器中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述操作特性包括选自压力、体积、流速、时间和用户输入的多个操作特性。
10.根据权利要求1所述的口腔护理器具(10)，其中所述致动器(300)被配置成监测所述至少一个操作特性。
11.根据权利要求10所述的口腔护理器具(10)，其中当所述至少一个操作特性达到所述目标阈值时，所述致动器(300)触发用于改变压力的构件(200)。
12.根据权利要求10所述的口腔护理器具(10)，其中当至少两个操作特性中的一者达到目标阈值时，无论哪个先发生，所述致动器(300)都会触发用于改变压力的构件(200)。
13.一种控制口腔护理器具(10)中的压力的方法，所述方法的特征在于包括：
在刷牙循环期间改变腔(150)内部的压力以使刷头(100)变形，其中所述腔(150)
由所述刷头(100)的至少一部分形成，其中所述刷牙循环包括所述刷头(100)的至少一个收缩阶段和至少一个松弛阶段；
调节所述腔(150)内部的所述压力以控制所述收缩阶段和所述松弛阶段中的至少一者，其中致动器(300)在至少一个操作特性达到目标阈值时被触发以调节所述腔(150)内部的所述压力；以及
其中所述操作特性是生物标志物、压力、体积和流速中的一者。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述腔(150)内部的所述压力通过泵(410)、减压室(260)和阀机构(640)中的一者改变。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述刷头(100)被配置成在所述刷头(100)与牙弓之间形成所述腔(150)。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述腔(150)围封于所述刷头(100)内部。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述刷头(100)的所述至少一个收缩阶段和所述至少一个松弛阶段通过增大或减小所述腔(150)内部的所述压力来实现。
18.根据权利要求13所述的方法，其中清洁剂(620)能在所述刷牙循环期间被抽吸到所述刷头(100)中。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述刷牙循环能重复一次或多次。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述致动器(300)是电子系统并且包括传感器和定时器中的至少一者。
21.根据权利要求13所述的方法，其中所述操作特性包括选自压力、体积、流速、时间和用户输入的多个操作特性。
22.根据权利要求13所述的方法，其中所述致动器(300)被配置成监测所述至少一个操作特性。
23.根据权利要求22所述的方法，其中当所述至少一个操作特性达到所述目标阈值时，所述致动器(300)触发用于改变压力的构件(200)。
24.根据权利要求13所述的方法，其中所述致动器(300)另外控制注入系统，所述注入系统能够将液体、固体或气体中的任一者注入用户口中。
25.根据权利要求13所述的方法，其中当所述至少一个操作特性达到所述目标阈值时，所述致动器(300)被触发以从所述刷头(100)中抽取污物。
26.根据权利要求22所述的方法，其中当至少两个操作特性中的一者达到目标阈值时，无论哪个先发生，所述致动器(300)都会触发用于改变压力的构件(200)。
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