CN1312692A - 光交互式牙刷 - Google Patents

Abstract

一种提供有光交互式特性的牙刷,其具有模制在其手柄内的诸如发光二极管(LED)的光源。在一个实施例中,该牙刷用透明或半透明塑料模制而成且在除了多个离散的发光点之外处覆盖有不透明覆盖层。在模制主体上还提供有反射层。光沿着主体的长度方向内反射到发光点。为了发出柔和、弥散的光,在这些点处,要对牙刷的表面进行粗糙化处理。在另一个实施例中,多根光纤或光管模制在牙刷的主体内,其输入端位于光源附近,而其输出端终止于发光区。该主体可用不透光的弹性材料或涂有橡胶的塑料模制而成。电池和开关可以随LED模制在牙刷手柄的持握端。开关可以形成为当使用者握住牙刷的持握端时受压的柔性膜和接触电极。

Description

光交互式牙刷

发明的背景

本发明涉及一种具有光交互特性的牙刷，该牙刷包括一个光源和一些光路，它们能在牙刷的手柄或头部或两者的表面部分产生多个间隔开的光点。

所示的已知牙刷结构包括一个增大的手柄，其将安装在手柄壁上，可在牙刷的表面上形成多个光点的小灯泡供电的电路包容在内。这可在授与Lyman的美国专利5,339,479和授与Mosley的美国专利4,845,796中看到。这种结构的目的，至少部分是促动儿童刷牙，因为人们认为光点或散布的光区给刷牙过程增加了兴趣和新奇的成分。尽管在实施促动方面成效显著，但是这些已知的牙刷有些笨大，且与传统牙刷的结构不一样，因此可能使潜在的消费者拒绝购买。

传统的牙刷可以用几种现有技术中的任意一种制造。刷体本身可以用一步或多步工艺注射成型。尽管某些刷毛可以按照传统方法用卡钉植入牙刷的头部，但是刷毛杆、凹勺和其它集束刷毛一般必须用较新的熔接或注射成型等无卡钉技术来连接。在此推荐采用注射成型。熔接技术也是很有用的技术，它是先制成刷体，然后使其软化且将刷毛束熔化并熔接到已软化的刷体上。

在下述专利公开的传统机器上采用注射成型，如1984年2月7日授权的美国专利4,430,039、1986年4月8日授权的美国专利4,580,845、1992年9月1日授权的美国专利5,143,425和1995年2月21日授权的美国专利5,390,984，这些专利专门在此引用作为参考。

将刷毛联结到刷体上的其它有用的技术，例如热成型、熔接、焊接和类似技术示于下列专利中：1978年8月29日授权的美国专利4,109,965、1986年10月28日授权的美国专利4,619,485、1987年1月20日授权的美国专利4,637,660、1987年3月3日授权的美国专利4,646,381、1990年1月9日授权的美国专利4,892,698、1991年9月3日授权的美国专利5,045,267、1991年1月29日授权的美国专利4,998,146和1993年7月6日授权的美国专利5,224,763，这些专利特在此引用作为参考。

无卡钉联结技术使得在刷体上没有其中可能存积水和有细菌及微生物生长的孔。优选的方法是将刷毛提供于注射模内，并围绕刷毛注射成型刷体，使其紧密配合。在该刷体上可以用注射成型法形成橡胶的持握部分。其它的变化型式包括头部采用紧凑形式，其中头部不大于2.25cm，使头部大大缩短了。另一种可考虑的类型是具有约2.5至3.5cm的头部的整体式头部。改变刷毛长度、类型、硬度和厚度均可考虑。

发明概要

根据本发明的实际，制成一种总体上讲具有传统型式和形状的光交互式牙刷。在加厚的手柄持握端，在手柄内部设有一个诸如发光二极管(LED)的小光源。在一个实施例中，牙刷模制成带有透明和半透明塑料的内体和不透明的外层，在其表面形成有离散、间隔开的开孔或窗。该开孔将其下方的塑料内体表面暴露出来，对该开孔可进行粗化处理，以透过该窗放射出柔和、弥散的光。

由LED发出的光沿手柄的长度方向传播并在内部反射，从而使穿透通过不透明外层暴露出来的粗糙化的窗的反射光线能在手柄上，如果需要，也包括头部上的离散点处放射光线。此第一实施例也可以包括一种涂敷在塑料内体上和不透明外涂层下，除用于光点或窗的那些区域以外部分的强反射涂层，以保证大部分光线沿手柄的长度向下反射且基本上不被不透明外涂层吸收。或者，在手柄的区域上可以涂敷一些反射性碎块，它们所处的位置能使光线会聚并导向手柄表面的窗口。

根据本发明的第二实施例，牙刷用不透明的弹性材料或塑性材料模制(尽管也可以使用透明、半透明材料)而成，将多根完全内部反射的光纤封闭在手柄内。这些纤维的输入端位于靠近光源之处，而这些纤维的输出端最好进行粗糙化，以在它们与牙刷的模制表面平齐安装的点处放射出弥散的光。从光源发出的光沿该纤维完全内反射，然后透过向观看者散射柔和光线的粗糙化的输出端向外穿出牙刷。

附图的简要说明

图1是根据本发明第一实施例的牙刷的顶平面的部分剖面图；

图2是图1所示牙刷的局部侧视图；

图3是沿图1中的3-3剖面截取的局部示意图；

图4是类似于图1所示的视图，所示为第二实施例；

图5是沿图4中的5-5剖面截取的局部示意图；

图6是牙刷第一实施例的分层结构的剖面图；

图7是包括模制在牙刷内的电池、开关和LED的装置的示意图。

本发明的详细说明

参见附图的图1，标记10总体上表示一个根据本发明第一实施例的牙刷。该牙刷包括头部12和总体以标记14表示的手柄。在使用者所持握的手柄14的端部一般较手柄的其它部分更厚，在该处设有一个诸如LED的光源40，它最好与电源，诸如电池和用于开灯和关灯的开关(下面将进一步说明)一起模制在手柄内。如在图2和图3中更清楚地所示，该手柄设有一以标记16表示的不透明材料的外覆盖层，例如硬橡胶或橡胶化的塑料涂层，而手柄的内体18由透明或半透明塑性材料制成。光源发出的光通过内反射沿内体18的全长反射。外层16上提供有多个孔或窗20，每个窗均使光传播塑料内体的表面透过外覆盖层16暴露出来。最好对塑料内体的暴露表面，以标记22表示，进行粗化处理，使得柔和、弥散的光照透过手柄的表面在所预期的光点处放射出来。

在一优选模式中，在处于不透明外覆盖层16下的塑料内体18的表面上，除窗区20以外的部分，可以涂敷例如铝箔或金属化涂层的强反射涂层26。该反射涂层起到将LED40发出的光线基本全部沿手柄的全长反射的作用，使绝大部分不会因被不透明外层吸收而损失。或者，该不透明外覆盖层16可以形成有反射性内表面26，例如在其中弥散分布有微细反射颗粒。

从LED 40发出的光通过光传输内体18被传播且由内反射层26内部反射，如图2中箭头所示。既没有涂覆反射层26，也没有被不透明涂层16覆盖的孔20，以及没有被覆盖的头部12的毛刷区自内体放射出光，以标记31表示。头部设有总体以标记30表示的刷毛束。图2表示出，有些由光源40发出、沿牙刷内体反射的反射光，进入头部12且透过透明或半透明刷毛束30的底部放射出。

现在参见图4和图5，其中给出了功能类似于第一实施例的本发明的第二实施例。但是，它是在制成手柄的不透明塑料内模制了多根可称为“光管”的光纤44，而不是依赖于内体中透过手柄的暴露孔射出的反射和散射光。这些纤维可用构成图1-3的光传输内体所用同样的透明和半透明塑料制成。如图4所示，这些纤维相应的输入端位于光源40之后，而输出端46终止于手柄的表面的选定区域，并与此表面平齐。光纤的输出端46一般进行粗化处理，以有助于发射光的散射。在本发明的此实施例中，牙刷可用弹性材料或橡胶或不透明塑料之类的不透明材料制成。这些材料可通过已知的外覆模制技术模制在光纤周围。

参见图6，图中更详细地给出了优选的第一实施例的分层结构。内体18通过模制光传输塑料制成。反射层26以涂敷在内体的表面上的涂层的形式构成，或以外覆盖层16的反射性的下表面的形式构成。该反射层可以是金属箔层、或是金属化涂层、或是一层有埋置在通过已知的挤压技术制造的基底内的反射颗粒层。外覆盖层16和反射层26可以是先将防护材料涂敷在要形成窗20的区域，而后围绕着它在内体的表面进行外覆模制而制成。去除防护材料后，内体的表面22透过窗20暴露出来，并且可以通过机械方法或化学制剂进行粗糙化，以放射出散射光。

对于上述实施例，一电池电源和开关单元可以随LED埋置在牙刷手柄内。一个用该单元的优选实施例的示意图示于图7。该单元50于牙刷手柄的持握端模制在内体18的内。除了安装在其朝向前面端部的LED40外，该单元50包括电池51、绝缘壳52、上软膜53、柔性接触电极54和固定电极55。电池在壳52内安装在固定位置，一接线端子与连接到LED40的一个接线端子的固定电极55导电接触。柔性接触电极54位于电池另一接线端子的上方间隔一段距离处，并连接到LED40的另一接线端子。

牙刷手柄的材料以一薄层模制在单元50的上软膜53的区域上，形成凸起的压力持握区14a。随着因使用者的手指持握牙刷的手柄而将压力G施加到持握区14a上，模制在持握区14a和膜53上的牙刷手柄的表皮向下弹性变形，因此推动接触电极54与电池51的接线端子电接触，从而引起供电，点亮LED40。这样，当使用者在用牙刷刷牙时，牙刷的外表面和刷毛区上形成的光点将放射出柔和的光亮，给使用者以促动性的反馈，以更长时间和更经常地刷牙。

可以使用的标准微型电池能够提供充足的能量，在刷牙过程中点亮牙刷这六至十二个月，这也是牙刷的正常使用寿命。但是，如果需要提供一种能够更换电池的牙刷，那么可以在牙刷手柄上，例如在压力持握区14a的下侧提供一接触卡钩。

除了连续发光，这种光交互式牙刷可以制成动态激活形式的，即牙刷仅在刷牙的运动过程中发光。可以与此牙刷结合使用的运动激活发光装置的一个例子示于1997年1月21日授与Rapisarda的美国专利5,595,437中，其说明在此引用作为参考。该装置具有一个弹簧，它借助刷牙运动而间歇运动，与电池接线端子接触，向该灯供电。

尽管以上已经就具体的优选实施例进行了说明，但是可以理解，在所公开的本发明的、如下面权利要求所界定的范围和实质内可以进行多种变化和改进。

Claims (12)

1．一种光交互式牙刷，其包括：

用模制塑料制成的主体，构成沿牙刷的纵轴线延伸并在其中携带有光源的一个手柄和一个头部；

形成于上述牙刷的外表面上的多个离散的发光区；

设于上述牙刷的主体内，用于在上述牙刷使用时给上述光源供电的电源装置；和模制在上述牙刷的上述主体内部，用于将光自上述光源传送到在上述牙刷的外表面上所形成的上述多个选定的发光区，以便在上述牙刷使用时自其发光的光传输装置。

2．如权利要求1所述的牙刷，其中，对上述发光区进行粗化处理，以使由上述光传输装置传送到上述区域的光以柔和、散射的光发射。

3．如权利要求1所述的牙刷，其中，上述牙刷的上述主体用透明或半透明塑料模制，且设有覆盖上述主体除在其中所形成的窗口区域之外部分的不透明外涂层，该窗口区在选定的发光区暴露上述主体的表面，上述光传输装置包括光自上述主体内的光源的内反射，用于通过选定发光区的上述外涂层的窗口区放射光。

4．如权利要求3所述的牙刷，其还包括处在上述不透明外涂层下的上述主体的表面上、除窗口区之外的强反射层，用于使光源发出的光在上述主体内基本上全部内部反射。

5．如权利要求3所述的牙刷，其还包括处在上述不透明外涂层下的上述主体的至少某些表面区上的强反射层，其定位成能使内反射光线会聚和导向上述选定的发光区。

6．如权利要求1所述的牙刷，其中，光传输刷毛粘接或熔接到上述头部，并为上述牙刷提供一发光区。

7．如权利要求1所述的牙刷，其中，上述牙刷的上述主体用塑料模制而成，而上述光传输装置包括多根模制在上述主体内的光纤，其输入端位于上述光源附近，以从中接收光，且其输出端位于相应的一个上述发光区上。

8．如权利要求7所述的牙刷，其中，上述主体由不透明塑料制成。

9．如权利要求7所述的牙刷，其中，上述光纤的输出端模制在上述主体内，从而与上述牙刷的表面平齐。

10．如权利要求1所述的牙刷，其中，上述电源装置包括于上述手柄的持握端模制在上述牙刷的上述主体内的电池，且还包括开关装置，用于在上述牙刷使用时使上述电池的接线端子与上述光源的相应接线端子接触。

11．如权利要求10所述的牙刷，其中，上述开关装置包括一覆盖与上述电池的接线端子相间一段距离的柔性接触电极的柔性膜，上述电源单元模制在上述牙刷的上述持握端，从而使牙刷手柄的塑料以一薄层模制在柔性膜上，并形成一凸起的压力持握区，当使用者握住时它可向下弹性变形，从而推动接触电极与上述电池的接线端子接触。

12．如权利要求10所述的牙刷，其中，上述开关装置包括与上述电池的接线端子相间一段距离的弹簧杆，当牙刷在使用过程中运动时，它可运动到与该接线端子接触。

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