ES2873030T3

ES2873030T3 - Dispositivo de higiene personal con unidad de medición de fuerza de tratamiento

Info

Publication number: ES2873030T3
Application number: ES18167926T
Authority: ES
Inventors: Robert Schäfer; Felix Merten
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2038-04-18
Also published as: WO2019202470A1; JP7062832B2; CN111989012B; EP3556247A1; CN111989012A; EP3556247B1; US11253055B2; US20190320786A1; JP2021517505A

Abstract

Un dispositivo (1) de higiene personal, en particular un cepillo dental, que comprende: un mango (20); un cabezal (10) de tratamiento montado para moverse con respecto al mango (20) contra una fuerza de resorte cuando se aplica una fuerza (F) de tratamiento en al menos una dirección (D) de tratamiento sobre el cabezal (10) de tratamiento; una unidad (40A) de medición de fuerza de tratamiento para determinar la fuerza (F) de tratamiento aplicada que comprende un sensor de fuerza capacitivo que tiene un primer electrodo (42A), montado de forma fija con respecto al mango (20), un segundo electrodo (41A) montado a una distancia del primer electrodo (42A), dicho segundo electrodo (41A) está montado de forma móvil con respecto al mango (20), estando una unidad (45A) de resorte dispuesta entre el primer y el segundo electrodo (42A, 41A), y un circuito (49A) de control para determinar al menos un parámetro indicativo de la capacitancia entre el primer electrodo (42A) y el segundo electrodo (41A); en donde el segundo electrodo (41A) está acoplado mecánicamente al cabezal (10) de tratamiento y está dispuesto para moverse con respecto al primer electrodo (42A) cuando se aplica la fuerza (F) de tratamiento en el cabezal (10) de tratamiento; en donde el segundo electrodo (41A) es plano al menos en un lado frontal enfrentado al primer electrodo (42A) y se extiende en un primer plano y además una estructura (30A) de transmisión de fuerza está fijada al lado posterior del segundo electrodo (41A) opuesto al lado frontal aproximadamente en un punto central del área del segundo electrodo (41A); y caracterizado por que la unidad (45A) de resorte comprende al menos dos brazos (145A, 145C) de resorte, extendiéndose dichos brazos en el primer plano.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de higiene personal con unidad de medición de fuerza de tratamiento

Campo de la invención

La presente descripción se refiere a un dispositivo de higiene personal que tiene un cabezal de tratamiento que está dispuesto para moverse con respecto a un mango con una fuerza de tratamiento aplicada y, en particular, donde el dispositivo de higiene personal tiene una unidad de medición de fuerza de tratamiento para determinar la fuerza aplicada en el cabezal de tratamiento.

Antecedentes de la invención

Se conocen dispositivos de higiene personal que tienen la disposición descrita anteriormente. Por ejemplo, el documento EP-3 092 974 A1 describe un dispositivo de higiene personal que tiene un mango, un cabezal de tratamiento montado para el movimiento relativo de al menos una parte del cabezal de tratamiento con respecto al mango contra a una fuerza de recuperación cuando se aplica una fuerza de tratamiento en el cabezal de tratamiento en al menos una dirección. El dispositivo de higiene personal comprende además una unidad de medición de fuerza de tratamiento para determinar la fuerza de tratamiento aplicada, teniendo dicha unidad de medición de fuerza de tratamiento un elemento emisor de luz, un elemento sensible a la luz y un elemento de cambio de luz dispuesto al menos parcialmente en el trayecto de la luz entre el elemento emisor de luz y el elemento sensible a la luz. El elemento de cambio de luz está dispuesto para moverse con respecto al elemento emisor de luz y al elemento sensible a la luz cuando al menos la parte del cabezal de tratamiento montada para el movimiento relativo se mueve con una fuerza de tratamiento aplicada.

Dicha disposición descrita en EP-3 092 974 A1 es relativamente sensible a las tolerancias de fabricación, en particular, debido a que una tolerancia de fabricación grande puede hacer que el uso de la unidad de medición no resulte adecuado, y la unidad de medición también requiere un volumen estructural relativamente grande (haciendo referencia en este caso en particular a la extensión en las tres dimensiones) que debe encajar en un mango, de forma típica de pequeño tamaño, de un dispositivo de higiene personal.

US-2014/310900 A1 ilustra una técnica anterior relevante.

Por lo tanto, existe la necesidad de mejorar los dispositivos de higiene personal conocidos al menos con respecto a la sensibilidad a tolerancias de fabricación o a la idoneidad del volumen estructural necesario para una configuración de medición de fuerza de tratamiento.

Sumario de la invención

La presente invención se define en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La presente descripción resultará más comprensible mediante una descripción detallada de realizaciones ilustrativas y haciendo referencia a las figuras. En las figuras

La Fig. 1 es una representación de un dispositivo de higiene personal ilustrativo realizado como un cepillo dental eléctrico;

la Fig. 2 es una representación esquemática de un dispositivo de higiene personal ilustrativo que comprende una disposición de medición de fuerza capacitiva ilustrativa según lo propuesto;

la Fig. 3 es una representación de un detalle de una configuración para medir la fuerza aplicada en un cabezal de tratamiento de un dispositivo de higiene personal;

la Fig. 4 es una representación de una parte de una unidad de medición de fuerza capacitiva ilustrativa que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo;

la Fig. 5 es una representación que muestra resultados de simulación de la tensión en los brazos de resorte del segundo electrodo de la Fig. 3 cuando se aplica una fuerza mediante el elemento de transmisión de fuerza;

la Fig. 6 es un diagrama esquemático del circuito de control acoplado al condensador variable formado por el primer y el segundo electrodo;

la Fig. 7 es una representación esquemática que muestra la relación que se encuentra experimentalmente entre la fuerza aplicada y el parámetro indicativo de la capacitancia entre el primer y segundo electrodo que se determina mediante el circuito de control;

la Fig. 8A es una representación esquemática de un ejemplo de una conexión fijada de forma fija entre una cara de contacto del cabezal de tratamiento y un elemento de transmisión de fuerza fijado en el segundo electrodo; y

la Fig. 8B es una representación esquemática de un ejemplo de un apoyo forzado de una cara de contacto del cabezal de tratamiento en un elemento de transmisión de fuerza que está fijado en el segundo electrodo.

Descripción detallada de la invención

En el contexto de la presente descripción “ higiene personal” debe significar la nutrición (o cuidado) de la piel y de sus anejos (es decir, pelo y uñas) y de los dientes y la cavidad oral (incluidas la lengua, las encías etc.), donde el objetivo es, por una parte, la prevención de enfermedades y el mantenimiento y fortalecimiento de la salud (“ higiene” ) y, por otra, el tratamiento cosmético y mejora del aspecto de la piel y sus anejos. Deberá incluir el mantenimiento y fortalecimiento del bienestar. Esto incluye el cuidado de la piel, el cuidado del cabello y la higiene bucal, así como cuidado de las uñas. Esto incluye además otras actividades de acicalamiento tales como el cuidado de la barba, el afeitado y la depilación. Un “dispositivo de higiene personal” significa, por lo tanto, cualquier dispositivo para realizar dichas actividades de nutrición o acicalamiento, p. ej. dispositivos de tratamiento dermatológico (cosmético) tales como dispositivos de masaje para la piel o cepillos para la piel; maquinillas de afeitar en húmedo; afeitadoras eléctricas o recortadoras; depiladoras eléctricas; y dispositivos de higiene bucal tales como cepillos de dientes manuales o eléctricos, portahilo dental (eléctrico), irrigadores (eléctricos), limpiadores de lengua (eléctricos) o masajeadores de encías (eléctricos). Esto no excluiría que el sistema de higiene personal propuesto puede tener una ventaja más importante en uno o varios de estos campos de cuidado o dispositivo que en una o varias de otras áreas.

Un dispositivo de higiene personal como el propuesto comprende un cabezal de tratamiento para llevar a cabo un procedimiento de cuidado previsto. El cabezal de tratamiento puede accionarse activamente (mediante una unidad de control) o puede recibir energía, se refiere entonces a un dispositivo de higiene personal eléctrico, en vez de un dispositivo de higiene personal manual. En el caso de un dispositivo de higiene personal manual, el cabezal de tratamiento no es accionado activamente (el usuario puede moverlo manualmente como un cepillo dental manual o una maquinilla de afeitar en húmedo) ni recibe energía. Un cepillo dental eléctrico es un ejemplo de un dispositivo de higiene personal eléctrico, en particular un ejemplo del grupo de dispositivos de higiene bucal eléctricos. Un dispositivo de tratamiento de la piel a base de luz es otro ejemplo de dispositivo de higiene personal eléctrico que tiene un cabezal de tratamiento que recibe energía (de modo que la fuente de luz puede emitir luz para el tratamiento previsto de la piel). Un cepillo dental manual es un ejemplo de un dispositivo de higiene personal manual, en particular un ejemplo del grupo de dispositivos de higiene bucal manuales.

Según la presente descripción, el dispositivo de higiene personal comprende como parte de una “unidad de medición de fuerza de tratamiento” una “unidad de medición de fuerza capacitiva” o “detector de fuerza capacitivo” para permitir la determinación de la fuerza de tratamiento aplicada en el cabezal de tratamiento del dispositivo de higiene personal. El detector de fuerza capacitivo comprende dos electrodos en forma de placa conductores dispuestos de forma opuesta entre sí de forma esencialmente congruente, de modo que se forma un condensador de placa. El primer electrodo puede proporcionarse como un electrodo que está fijado con respecto al mango, aunque no es necesario para el concepto aquí descrito que el primer electrodo esté fijado. El segundo electrodo está configurado como un electrodo móvil (es decir, móvil con respecto al mango y, en particular, con respecto al primer electrodo), de modo que el condensador de placa se transforma en un condensador variable, ya que su capacitancia cambia dependiendo de la distancia entre el primer y el segundo electrodo. A continuación, los ejemplos representados y descritos muestran un primer electrodo que está fijado con respecto al mango y, de este modo, también puede hacerse referencia al primer electrodo como el electrodo fijo. Sin embargo, como se ha mencionado, el primer electrodo también puede ser móvil, p. ej., puede estar montado con respecto al mango mediante un elemento de resorte. En particular, el primer electrodo puede estar montado en una estructura que está montada de forma esencialmente fija en el mango, si bien esta estructura puede moverse ligeramente cuando se aplica una fuerza en la misma (pudiendo aplicarse en particular dicha fuerza mediante la unidad de resorte dispuesta entre el primer y el segundo electrodo). Debido a los pequeños cambios de distancia relevantes para el detector de fuerza descrito en la presente memoria, el primer electrodo también es “móvil” . Siempre y cuando las distancias entre el primer y el segundo electrodo dependan esencial y estrictamente de la fuerza de tratamiento aplicada, y siempre que su movimiento dé lugar a un cambio en la distancia entre el primer y el segundo electrodo, el detector de fuerza lleva a cabo su función. Por lo tanto, cuando el primer electrodo se refiere al electrodo fijo, también es posible referirse al segundo electrodo como el electrodo móvil. Resulta evidente que el segundo electrodo siempre es móvil con respecto al primer electrodo (o electrodo fijo), y ambos términos se utilizan como sinónimos en la presente descripción. Puede utilizarse el término “electrodo fijo” en vez de “primer electrodo” si el primer electrodo está dispuesto de forma fija con respecto al mango.

La capacitancia C del condensador de placa formado por el primer y segundo electrodo opuestos viene determinada por la fórmula conocida C = £rA/d, donde £0 es la constante eléctrica (£0 = 8,854-10'12 As/Vm), A es el área de los electrodos opuestos y d es la distancia entre los electrodos (se asume que solo hay aire entre los electrodos, de modo que la permitividad £r es esencialmente £r = 1). El segundo electrodo o electrodo móvil está montado a través de una unidad de resorte con respecto al mango (lo que significa que puede estar montado mediante esta unidad de resorte en el mango o en una estructura que está dispuesta de forma fija con respecto al mango), de modo que una fuerza que actúa en la placa de electrodo móvil en una dirección hacia el primer electrodo mueve el electrodo móvil contra la fuerza de recuperación de la unidad de resorte hacia el primer electrodo, lo cual no excluirá que la distancia entre los electrodos también pueda aumentar con la aplicación de la fuerza de tratamiento. Como resulta evidente en la fórmula anterior, la capacitancia del condensador de placa cambia de forma inversamente proporcional al cambio de la distancia entre las placas de electrodo. El condensador de placa variable puede estar ahora dispuesto como parte de un circuito oscilante RC o LC, cuya frecuencia de resonancia cambia según cambia la capacitancia. Puede haber dispuesto un microcontrolador para medir la frecuencia de resonancia del circuito oscilante para determinar un parámetro indicativo de la capacitancia del condensador de placa formado por las placas de electrodo opuestas. En algunas realizaciones, la resistencia que forma una parte del circuito oscilante RC es un componente integral del microcontrolador. El microcontrolador puede determinar un parámetro indicativo de la frecuencia de resonancia del circuito de oscilación RC (o LC) (por lo que determina un parámetro indicativo de la capacitancia del condensador de placa variable formado por el electrodo fijo y móvil) suministrando al circuito oscilante una señal periódica de frecuencia variable y evaluando la respuesta del circuito oscilante. Para realizar esta determinación puede seleccionarse un microcontrolador de la serie MSP430, comercializada por Texas Instruments Inc., Dallas, Texas, Estados Unidos. El microcontrolador y, si está presente, la resistencia o bobina del circuito oscilante RC o LC, forman parte de un circuito de control. Por supuesto, en vez de un microcontrolador, el circuito de control también puede comprender componentes analógicos en vez de un componente integrado. Si el circuito oscilante se realiza completamente mediante componentes analógicos o digitales que no sean un microcontrolador, un microcontrolador sólo necesita proporcionar una capacidad de recuento.

Un condensador de placa simplemente, según sean las necesidades, únicamente un volumen estructural relativamente pequeño y puede tener en particular un volumen estructural tridimensional que tiene dos extensiones relativamente grandes (p. ej., la dimensión de las placas de electrodo en su plano de extensión respectivo, cuya dimensión puede estar en el intervalo de entre 5 mm y 30 mm, en particular, en un intervalo de entre 10 mm y 20 mm) y una extensión relativamente pequeña (p. ej., la distancia entre las placas de electrodo puede estar en el intervalo de entre 0,1 mm y 1,0 mm, en particular, en el intervalo de entre 0,15 mm y 0,5 mm y, más en particular, en el intervalo de entre 0,2 mm y 0,4 mm). El espesor de las placas de electrodo puede ser muy pequeño (p. ej., el electrodo fijo puede estar realizado mediante un área metalizada en un soporte) o pequeño (p. ej., el electrodo móvil puede estar realizado en una lámina conductora con un espesor en el intervalo de entre 0,1 mm y 2,0 mm).

Si el electrodo fijo está dispuesto en un soporte (p. ej., como una capa metalizada), el soporte puede realizarse como una placa de circuito impreso. En vez de una capa metalizada, puede fijarse una lámina de metal al soporte para formar la placa fija. El electrodo móvil puede estar también fijado al soporte, y puede haber dispuesta una unidad de resorte entre el electrodo móvil y el soporte.

Como ya se ha explicado, el electrodo móvil está montado con respecto al electrodo fijo por medio de una unidad de resorte para poder superar una fuerza de resorte de recuperación para mover el electrodo móvil. La constante elástica de la unidad de resorte puede seleccionarse de modo que el cambio de distancia con una fuerza de tratamiento aplicada se encuentre en un intervalo de entre 25 pm/N y 100 pm/N, en particular, en un intervalo de entre 30 pm/N y 50 pm/N y, más en particular, en un intervalo de entre 35 pm/N y 45 pm/N. La constante elástica puede adaptarse a las circunstancias particulares.

La unidad de resorte a través de la cual está montado el electrodo móvil con respecto al electrodo fijo, es decir, con respecto al mango, puede estar realizada en particular mediante brazos de resorte que se extienden en el mismo plano que el electrodo móvil en su posición de reposo y, más en particular, mediante brazos de resorte que estén integrados en el electrodo móvil. Los brazos de resorte pueden estar conectados a bases que pueden estar fijadas a un soporte, p. ej., mediante soldadura de las bases a regiones metalizadas sobre el soporte. Las bases pueden ser, en particular, integradas con los brazos de resorte.

Según algunas realizaciones, puede fijarse un elemento de transmisión de fuerza en la parte posterior del electrodo móvil para definir un punto en el que la fuerza de tratamiento se transfiera al electrodo móvil. El elemento de transmisión de fuerza puede realizarse como un objeto esférico, tal como una esfera de vidrio, pero también se contemplan otras realizaciones. Por ejemplo, el electrodo móvil puede tener un relieve, cuyo relieve que realiza el elemento de transmisión de fuerza se proyecta desde la parte posterior del electrodo móvil. En particular, el elemento de transmisión de fuerza puede estar conectado al electrodo móvil aproximadamente en el centro del área del electrodo móvil, de modo que la transmisión de una fuerza a través del elemento de transmisión de fuerza no provocará esencialmente una inclinación del electrodo móvil con respecto al electrodo fijo. El electrodo móvil también puede comprender una estructura de refuerzo para suprimir de forma eficaz la deformación del electrodo móvil con una fuerza transmitida.

El cabezal de tratamiento puede estar montado de modo pivotante en el mango o con respecto al mismo, de modo que la aplicación de la fuerza de tratamiento en el cabezal de tratamiento produce un pivotamiento del cabezal de tratamiento con respecto al mango contra una fuerza de resorte, siendo ejercida dicha fuerza de resorte por la unidad de resorte a través de la cual el electrodo móvil está montado con respecto al mango, p. ej., en un soporte que está fijado en el mango. El eje de pivotamiento puede ser en particular perpendicular con respecto a una dirección de extensión de longitud del dispositivo de higiene personal. Como se ha mencionado en un párrafo anterior, el movimiento del electrodo móvil puede ser relativamente pequeño con una fuerza aplicada, p. ej., puede estar en un intervalo de entre 25 pm/N y 50 pm/N. Si la fuerza de tratamiento máxima que se determinará es de aproximadamente 4 N, el movimiento del electrodo móvil no sería mayor que 200 pm. Esto significa que el movimiento del cabezal de tratamiento puede ser del mismo orden de magnitud y, por lo tanto, es potencialmente perceptible por un usuario.

El cabezal de tratamiento puede comprender una parte de brazo que se extiende dentro del mango del dispositivo de higiene personal, y dicha parte de brazo comprende una cara de contacto dispuesta para contactar con el elemento de transmisión de fuerza. La cara de contacto puede estar fijada de forma fija en el elemento de transmisión de fuerza, p. ej., mediante adhesión, soldadura, sujeción, atornillado o cualquier otro método conocido por un experto. De forma alternativa, la cara de contacto puede desviarse contra el elemento de transmisión de fuerza por medio de un elemento de desviación, p. ej., un resorte que se extiende entre el mango (o cualquier otra parte fijada con respecto al mango) y el cabezal de tratamiento, de modo que se aplica una fuerza de desviación que desvía la cara de contacto hacia el elemento de transmisión de fuerza y mantiene un contacto entre ambos incluso en caso de vibraciones o fuerzas gravitatorias que pueden actuar en distintas direcciones, dependiendo de la orientación del dispositivo de higiene personal. Se señala aquí que el cabezal de tratamiento o al menos una parte de cabezal del cabezal de tratamiento puede en particular separarse repetidamente del mango y unirse nuevamente al mismo. Por ejemplo, la parte de brazo mencionada puede estar siempre conectada al mango, mientras que una parte del cabezal de tratamiento que comprende un elemento funcional para realizar el tratamiento puede realizarse como una parte sustituible.

La unidad de medición de fuerza de tratamiento descrita en la presente memoria, en particular, el circuito de control, puede utilizarse para controlar un elemento indicador para indicar al usuario que, p. ej., la fuerza de tratamiento aplicada está por encima de un valor de fuerza umbral (y que, por tanto, puede ser demasiado elevada para el uso previsto del dispositivo de higiene personal). También es posible indicar que la fuerza de tratamiento aplicada está por debajo de un primer valor de fuerza umbral, está entre el primer y un segundo valor de fuerza umbral o está por encima del segundo valor de fuerza umbral (y que la fuerza umbral aplicada está por tanto por debajo de un intervalo recomendado, está en el intervalo recomendado o está encima del intervalo recomendado). El elemento indicador puede ser un elemento emisor de luz, tal como un LED que se enciende, o varios LED que se encienden o apagan, etc. El elemento indicador también puede seleccionarse de la lista de otros elementos detectables visualmente, detectables auditivamente o elementos detectables de forma tangible, tales como pantallas, zumbadores o vibradores, etc. También pueden utilizarse varios elementos indicadores. A diferencia de una mera indicación de uno o varios umbrales para el usuario, puede utilizarse p. ej., una pantalla para obtener una retroalimentación más compleja para el usuario, p. ej., puede representarse un valor de fuerza aplicada actual en una escala que va de valores de fuerza muy bajos a muy altos.

La Fig. 1 es una representación de un dispositivo 1 de higiene personal ilustrativo según la presente descripción realizado como un cepillo dental eléctrico. El dispositivo 1 de higiene personal comprende un cabezal 10 de tratamiento y un mango 20. El dispositivo 1 de higiene personal generalmente se extiende a lo largo de una dirección L de extensión longitudinal. El cabezal 10 de tratamiento está montado con respecto al mango 20 de modo que al aplicar una fuerza F de tratamiento a lo largo de una dirección D de tratamiento, el cabezal 10 de tratamiento pivota con respecto al mango 20 alrededor de un eje P de pivotamiento. El cabezal 10 de tratamiento puede tener en particular una parte posterior o una parte de brazo que se extiende dentro del mango 20. En este caso, el cabezal 10 de tratamiento comprende una parte 11 de cabezal desmontable y una parte de brazo que se extiende dentro del mango 20, donde el cabezal 10 de tratamiento está montado de forma pivotante dentro del mango 20 para permitir el movimiento pivotante del cabezal 10 de tratamiento con la aplicación de la fuerza F de tratamiento. Aunque se usa el término “ movimiento pivotante” , el propio movimiento puede ser esencialmente no reconocible por el usuario, p. ej., la parte 11 de cabezal puede moverse solo un milímetro o unas décimas de milímetro con la aplicación de una fuerza de tratamiento máxima, ya que la constante elástica de la unidad de resorte contra la que debe moverse el tratamiento puede ser relativamente alta. La fuerza de tratamiento máxima que se medirá con el dispositivo de higiene personal puede estar en el intervalo de entre 1 N y 10 N, en particular, en un intervalo de entre 2 N y 6 N, más en particular, en un intervalo de entre 3 N y 5 N. Puede proporcionarse un elemento de tapón que evite cualquier movimiento adicional del cabezal de tratamiento si la fuerza de tratamiento aplicada supera la fuerza de tratamiento máxima (también puede ser adecuado un elemento de tapón también para proteger los componentes del dispositivo si sobre el cabezal de tratamiento actúa una fuerza elevada diferente, como una fuerza generada cuando el dispositivo de higiene personal cae al suelo). La parte 11 de cabezal está realizada en este caso como una parte sustituible que comprende, como elemento funcional 12 para realizar el tratamiento, un cabezal de cepillo que está montado en un 13 tubo de cabezal de tratamiento para un movimiento accionado alrededor de un eje R de giro.

La Fig. 2 es una representación esquemática de un dispositivo 1A de higiene personal ilustrativo según la presente descripción. El dispositivo 1A de higiene personal comprende un cabezal 10A de tratamiento y un mango 20A. El cabezal 10A de tratamiento se extiende dentro de una carcasa 21A de mango hueca del mango 20A y está montado de forma pivotante de modo que el cabezal 10A de tratamiento puede pivotar alrededor de un eje P1 de pivotamiento con la aplicación de una fuerza F1 de tratamiento en una parte frontal 11A del cabezal 10A de tratamiento. El dispositivo 1A de higiene personal comprende además una unidad 40a de medición de fuerza de tratamiento y un elemento indicador 50A acoplado a la unidad 40A de medición de fuerza de tratamiento. El cabezal 10A de tratamiento tiene una parte frontal 12A que se extiende esencialmente fuera de la carcasa 21A del mango y una parte posterior o de brazo 13A que se extiende dentro de la carcasa 21A del mango. La parte 13A de brazo tiene una cara 14A de contacto que está en contacto con apoyo con un elemento 30A de transmisión de fuerza dispuesto en un lado posterior de un electrodo móvil 41A. El electrodo móvil 41A está montado a través de una unidad 45A de resorte con respecto al mango 20A, de modo que, con la aplicación de una fuerza F1 de tratamiento, el cabezal 10A de tratamiento pivota alrededor de un eje P1 de pivotamiento contra la fuerza del resorte de recuperación proporcionada por la unidad 45A de resorte. El electrodo móvil 41A está situado opuesto a un electrodo fijo 42A, estando dicho electrodo fijo 42A montado de modo fijo con respecto al mango 20A. Aunque se muestra aquí que la unidad de resorte se extiende entre el electrodo móvil 41A y la carcasa 21A del mango, la unidad de resorte puede también extenderse entre el electrodo móvil 41A y el electrodo fijo 42A. La unidad 40A de medición de fuerza de tratamiento comprende además un circuito 49A de control conectado al electrodo móvil 41A y al electrodo fijo 42A y que está dispuesto para medir al menos un parámetro indicativo de la capacitancia del condensador de placa variable formado por el electrodo móvil 41A y el electrodo fijo 42A. El circuito 49A de control está acoplado aquí a un elemento indicador 50A para indicar al usuario, al menos de forma visual, auditiva o tangible, información sobre la fuerza de tratamiento aplicada.

La Fig. 3 muestra una vista detallada de una configuración de muestra representada gráficamente de una unidad 140 de medición de fuerza de transmisión junto con otras características de un dispositivo de higiene personal según la presente descripción. Una parte 113 de brazo de un cabezal de tratamiento soporta también en la realización mostrada un accionamiento 109 para accionar un elemento funcional del cabezal de tratamiento con respecto al cabezal de tratamiento (p. ej., para accionar un cabezal de cepillo, como se muestra en la Fig. 1). La parte 113 de brazo tiene una parte de extremo esencialmente en forma de L y tiene en su lado inferior una cara 114 de contacto que está en contacto con un elemento 130 de transmisión de fuerza, que aquí está realizado como una esfera de vidrio. El elemento 130 de transmisión de fuerza está fijado de forma fija en un electrodo móvil 141. Como se explicará con más detalle con respecto a la Fig. 4, el electrodo móvil 141 está integrado con una unidad de resorte y dos bases de montaje, a través de las cuales el electrodo móvil 141 está montado en un soporte 200, que aquí está realizado como una PCB. El soporte 200 puede soportar varios componentes electrónicos y eléctricos, tales como un microcontrolador 149 y una batería 210, que se muestran parcialmente en la Fig. 3. Aquí, un electrodo móvil 141 está conectado de forma fija a una estructura 143 de refuerzo que se proporciona para reducir la deformación del electrodo móvil 141 cuando la fuerza de tratamiento aplicada se transmite al electrodo móvil 141 mediante el elemento 130 de transmisión de fuerza. Un electrodo fijo que es esencialmente congruente con el electrodo móvil está dispuesto en el soporte 200, aunque, debido a que el electrodo fijo está realizado como una parte metalizada en el soporte 200, el electrodo fijo es esencialmente no visible en esta vista lateral.

La Fig. 4 es una representación gráfica del soporte 200 mostrado en la Fig. 3 junto con el condensador de placa variable formado por el electrodo móvil 141 y el electrodo fijo 142. En este caso, el soporte 200 se muestra separado de las otras características mostradas en la Fig. 3 y también se muestra en una vista en perspectiva para mejorar la visibilidad de los detalles de la configuración. El electrodo fijo 142 es visible aquí como una región metalizada debajo del electrodo móvil 141, siendo el electrodo fijo 142 esencialmente congruente en forma y tamaño con el electrodo móvil 141. El electrodo móvil 141 y el electrodo fijo 142 forman conjuntamente un condensador 148 de placa variable. Por ejemplo, el microcontrolador 149 mostrado en la Fig. 3 puede estar conectado al condensador 148 de placa variable para medir la capacitancia del condensador 148 de placa variable en un momento dado. Una estructura 143 de refuerzo está fijada de forma fija al electrodo móvil. El elemento 130 de transmisión de fuerza está fijado de forma fija en la estructura 143 de refuerzo en el centro de un punto de área del electrodo móvil 141. La estructura 143 de refuerzo aquí tiene cuatro cortes circulares, que se utilzaron en el proceso de montaje. El electrodo móvil 141 está integrado con cuatro brazos 145A-145D de resorte que se extienden simétricamente desde las cuatro esquinas del electrodo 141 móvil esencialmente cuadrado, de modo que, en dos lados opuestos del electrodo móvil 141, se extienden dos brazos 145A, 145B y 145C, 145D, respectivamente, teniendo dichos brazos de resorte en su totalidad una forma de S idéntica. Los dos brazos 145a , 145B y 145C, 145D de resorte en cada uno de los lados finalizan en una base 146A y 146B de montaje, respectivamente. Los brazos 145A y 145B de resorte se extienden aquí desde el lado derecho del electrodo móvil 141 y están integrados con la base 146A de montaje y los brazos 145C y 146D de resorte que se extienden desde el lado izquierdo del electrodo móvil 141 están integrados con la base 146B de montaje. Las bases 146A, 146B de montaje están fijadas de forma fija a las regiones metalizadas en el soporte 200 por medio de soldadura, que no excluye otros medios de conexión, tales como pegamento, atornillado, etc. El material a partir del que se fabrican el electrodo móvil 141 y los brazos 145A-145D de resorte integrados y las bases 146A y 146B de montaje puede ser acero para resortes, bronce para resortes, plástico con un recubrimiento conductor, un compuesto de plástico conductor, etc. La capacitancia del condensador de placa variable se selecciona de forma típica para que sea inferior a aproximadamente 100 pF.

La Fig. 5 es una representación de los resultados de una simulación de FEM de la deformación de los brazos de resorte de la unidad integral de electrodo móvil-brazos de resorte-base de montaje descrita haciendo referencia a las Figs. 3 y 4 con una fuerza aplicada sobre el electrodo móvil. La forma específica de los brazos de resorte se eligió para una insensibilidad relativa de la acción de resorte con una tolerancia del posicionamiento del elemento de transmisión de fuerza. Los brazos de resorte impiden la inclinación del electrodo móvil cuando se aplica una fuerza no central. Además, las simulaciones de FEM muestran que los brazos de resorte que tienen el diseño aquí descrito no llegan a un estado de deformación plástica con las fuerzas típicas que se aplican, sino que siempre permanecen en el régimen de deformación elástica.

La Fig. 6 es una representación simplificada de los componentes de una unidad 140A de medición de fuerza de tratamiento ilustrativa que comprende un microprocesador 149A y un condensador variable 148A. Se entiende que hay presente una fuente de energía para suministrar energía al microprocesador 149A y también una fuente de tensión que se aplicará en el condensador variable 148A. Cuando se activa el sistema, una salida de un disparador de Schmitt 1491A será baja y una salida de un inversor 1492A será alta y, por lo tanto, se produce una carga del condensador variable 148A. Cuando el valor de la tensión en el condensador variable 148A alcanza un valor umbral superior del disparador 1491A de Schmitt, el disparador 1491A de Schmitt conmuta su salida a alta y el inversor 1492a conmuta su salida a baja. El condensador variable 148A se descarga entonces hasta el umbral inferior del disparador 1491A de Schmitt. El ciclo se reinicia y se genera una señal periódica en la salida 1493A. La frecuencia de esta señal periódica es una medida de la capacitancia actual del condensador variable 148A.

La Fig. 7 es una representación de la relación entre la fuerza Fa aplicada en el electrodo móvil como en una configuración mostrada en las Figs. 3, 4 y 5, y el valor de un parámetro C indicativo de la capacitancia del condensador variable determinado por un circuito de control que comprende un microprocesador como el descrito haciendo referencia a la Fig. 6. El parámetro C es aquí el número de ciclos de carga/descarga contados por período de tiempo predeterminado. Puede observarse que la relación es de una linealidad satisfactoria.

La Fig. 8A y la Fig. 8B son representaciones esquemáticas de dos realizaciones ilustrativas de una unidad 140B y 140C de medición de fuerza de tratamiento junto con otras características adicionales de un dispositivo de higiene personal ilustrativo. En ambas figuras, una parte 113B, 113C de brazo comprende una parte de extremo en forma de L donde, en un lado inferior de la parte de extremo en forma de L, hay dispuesta una cara 114B, 114C de contacto que está en contacto con un elemento 130B, 130C de transmisión de fuerza. El elemento 130B, 130C de transmisión de fuerza está en cada caso conectado a un electrodo móvil 141B o 141C, respectivamente. El electrodo móvil 141B, 141C está montado en un soporte 200B, 200C a través de una unidad 145B, 145C de resorte. Un electrodo fijo 142B, 142C está dispuesto en el soporte 200B, 200C (p. ej., el soporte 200B, 200C puede ser una PCB y el electrodo fijo 142B, 142C puede ser una región metalizada). Las dos diferencias esenciales entre las dos realizaciones ilustrativas mostradas en las Figs. 8A y 8B son los distintos elementos de transmisión de fuerza y cómo la cara 114B, 114C de contacto permanece en contacto con el elemento 130B, 130C de transmisión de fuerza.

En la Fig. 8A, el elemento 130B de transmisión de fuerza tiene una forma general de L, donde la pata corta de la L está conectada al electrodo móvil 141B de tal modo que se establece una transmisión de fuerza puntual al electrodo móvil 141B. En la realización de la Fig. 8A, la pata más larga del elemento 130B de transmisión de fuerza en forma de L está fijada de forma fija en la cara 114B de contacto de la parte 113B de brazo, p. ej., mediante adhesión, soldadura, encaje a presión, atornillado, etc. Esto no excluirá básicamente que el elemento 130B de transmisión de fuerza y la parte 113B de brazo estén realizados de forma integral. Esto puede facilitar el montaje de la unidad si el elemento 130B de transmisión de fuerza se realiza como un elemento separado que se fija de forma fija posteriormente en la parte 113B de brazo.

En la Fig. 8B, el elemento 130C de transmisión de fuerza se indica esquemáticamente mediante un cuadrado pequeño, incluyéndose por supuesto que el elemento de transmisión de fuerza pueda ser un objeto esférico como se ha expuesto anteriormente. En la realización mostrada en la Fig. 8B, la cara 114C de contacto está en contacto con el elemento 130C de transmisión de fuerza por medio de una fuerza de desviación introducida por un elemento 119C de desviación, p. ej., un elemento de resorte de desviación dispuesto entre la parte de extremo aquí en forma de L de la parte 113B de brazo y una carcasa 120C de mango. De forma típica, la fuerza de desviación se selecciona para que sea lo suficientemente grande para que las fuerzas externas debidas a cambios de orientación en el campo gravitatorio terrestre o las vibraciones no puedan separar la cara 114C de contacto y el elemento 130C de transmisión de fuerza.

Las dimensiones y valores descritos en la presente memoria no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos indicados. Sino que, salvo que se indique lo contrario, debe considerarse que cada dimensión significa tanto el valor indicado como un intervalo funcionalmente equivalente en torno a ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como “40 mm” significa “ aproximadamente 40 mm.”

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un dispositivo (1) de higiene personal, en particular un cepillo dental, que comprende:

un mango (20);

un cabezal (10) de tratamiento montado para moverse con respecto al mango (20) contra una fuerza de resorte cuando se aplica una fuerza (F) de tratamiento en al menos una dirección (D) de tratamiento sobre el cabezal (10) de tratamiento;

una unidad (40A) de medición de fuerza de tratamiento para determinar la fuerza (F) de tratamiento aplicada que comprende un sensor de fuerza capacitivo que tiene un primer electrodo (42A), montado de forma fija con respecto al mango (20), un segundo electrodo (41A) montado a una distancia del primer electrodo (42A), dicho segundo electrodo (41 A) está montado de forma móvil con respecto al mango (20), estando una unidad (45A) de resorte dispuesta entre el primer y el segundo electrodo (42A, 41A), y un circuito (49A) de control para determinar al menos un parámetro indicativo de la capacitancia entre el primer electrodo (42A) y el segundo electrodo (41A);

en donde el segundo electrodo (41A) está acoplado mecánicamente al cabezal (10) de tratamiento y está dispuesto para moverse con respecto al primer electrodo (42A) cuando se aplica la fuerza (F) de tratamiento en el cabezal (10) de tratamiento;

en donde el segundo electrodo (41A) es plano al menos en un lado frontal enfrentado al primer electrodo (42A) y se extiende en un primer plano y además una estructura (30A) de transmisión de fuerza está fijada al lado posterior del segundo electrodo (41A) opuesto al lado frontal aproximadamente en un punto central del área del segundo electrodo (41 A); y caracterizado por que

la unidad (45A) de resorte comprende al menos dos brazos (145A, 145C) de resorte, extendiéndose dichos brazos en el primer plano.
2. El dispositivo de higiene personal según la reivindicación 1, en donde la estructura (30A) de transmisión de fuerza está dispuesta para permitir una transmisión de fuerza esencialmente puntual en el segundo electrodo (41A).
3. El dispositivo de higiene personal según una de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la estructura (30A) de transmisión de fuerza es un objeto esencialmente esférico, como una esfera de vidrio.
4. El dispositivo de higiene personal según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el cabezal (10) de tratamiento está conectado de forma fija a una parte (14A) de brazo que está dispuesta dentro del mango (20) y que tiene una cara de contacto que se apoya en la estructura (30A) de transmisión de fuerza, en particular, donde la cara de contacto se apoya en la estructura (30A) de transmisión de fuerza con una fuerza de desviación, o la cara de contacto está fijada de forma fija en la estructura (30A) de transmisión de fuerza.
5. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el cabezal (10) de tratamiento está dispuesto para moverse alrededor de un eje (P) de pivotamiento, dicho eje (P) de pivotamiento es perpendicular con respecto a una dirección (L) de extensión de longitud del dispositivo (1) de higiene personal.
6. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los brazos (145A, 145C) de resorte están integrados con el segundo electrodo (41A).
7. El dispositivo de higiene personal según la reivindicación 6, en donde cada uno de los brazos (145A, 145C) de resorte tiene esencialmente forma de S, forma de N, forma de M, forma de L, forma de J o forma de U.
8. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en donde cada uno de los brazos (145A, 145C) de resorte tiene un primer extremo que está conectado al segundo electrodo (41A) y un segundo extremo que está conectado a una base (146A, 146B) de montaje, en particular, en donde la base (145A, 145B) de montaje se extiende en el primer plano y está integrada con el brazo (145A, 145C) de resorte correspondiente.
9. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la unidad (45A) de resorte está dispuesta de forma que el segundo electrodo (41A) se mueva con la aplicación de una fuerza con una velocidad de entre 25 pm/N y 50 pm/N, en particular, con una velocidad de entre 30 pm/N y 45 pm/N y, más en particular, con una velocidad de entre 35 pm/N y 40 pm/N.
10. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el segundo electrodo (41A) comprende una estructura (143) de refuerzo para reducir una deformación del segundo electrodo (41A) con la aplicación de la fuerza (F) de tratamiento.
11. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde un lado frontal del segundo electrodo (41 A) enfrentado al primer electrodo (42A) está dispuesto con una distancia en el intervalo de entre 150 pm y 500 pm a una superficie frontal opuesta del primer electrodo (42A), en particular en donde la distancia está en el intervalo de entre 200 pm y 400 pm.
12. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el condensador formado por el primer electrodo (42A) y el segundo electrodo (41A) forma parte de un circuito oscilante y el circuito (49A) de control está dispuesto para determinar la frecuencia de resonancia del circuito oscilante como parámetro indicativo de la capacitancia entre el primer electrodo (42A) y el segundo electrodo (41A).
13. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además un soporte (200), tal como una placa de circuito impreso, sobre la cual está montado el segundo electrodo (42A), en particular, mediante soldadura a regiones metalizadas sobre el soporte.
14. El dispositivo de higiene personal según la reivindicación 13, en donde el primer electrodo (42A) está realizado mediante un área metalizada sobre el soporte (200).
15. El dispositivo de higiene personal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el circuito (49A) de control está dispuesto para controlar un elemento (50A) de indicación dependiendo del parámetro determinado.