JP6539592B2 - パルス流体流及び機械的作用を使用する口腔ケア器具 - Google Patents

Description

本発明は、概して、所望のガス／流体混合物を生成するためにガスの噴出及び流体の噴出の組み合わせを使用して歯を清掃するための器具に関し、より具体的には、ガスの噴出及び流体の噴出の両方を協調して生成するための１つの組立体、並びに他の実施形態におけるガス及び流体のジェットパターンを生成するための組立体に関する。

ガス及び、水のような、流体の噴出の組み合わせで歯の清掃を生じさせるシステムでは、ガス及び流体が、清掃の最大の効果を実現する方法で混合されることが重要である。加えて、依然として構造及び動作が比較的単純で、特定の装置フットプリントに合うように十分小さくしながら、これらの２つの機能のタイミングを協調させることが重要である。分離した液体及びガス供給システムの使用は典型的には、タイミング、並びにスペースの制約及び２つの動力源の必要性に関連する幾つかの問題を有する。

したがって、口腔ケア器具は：流体ポンプ組立体；液体のソース；及びガスのソース；を有するガス−液体清掃組立体であって、ポンプは、そこから結果として生じるパルスが歯に向けられるノズル組立体に向けられる、一連のガス注入流体パルスを生成するように液体及びガスのソースと動作連通し、個々のパルスは、０．００１−０．５秒の範囲内のパルス幅、０．１−１０ニュートンのパルス高さ、０．５−２５０ｍｓの範囲の立上がり／立下り時間、２Ｈｚから２０Ｈｚの範囲の繰返しレート（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を有し、ガス／液体混合物は、ガス対液体の、体積対体積の４０−９５％に及ぶ、ガス−液体清掃組立体；並びに駆動システム及び駆動システムと動作接触するブラシ組立体を含む、ガス−液体組立体と組み合わされる、機械的歯清掃組立体であって、ブラシ組立体はその遠位端部に毛のセットを有し、動作において、ノズル組立体は、ブラシ組立体の中にある又は中空の毛がノズル組立体を形成する、機械的歯清掃組立体、を有する。

器具を示す斜視図である。 図１の器具の反対側の立面図である。 図１の器具の分解図である。 図１の部分切り取り立面図である。 図２と同様の、器具の反対側を示す器具の斜視図である。 図１−５の器具を組み込んでいる器具の斜視外観図である。 図６のノズル組立体部分の正面立面図である。 図７Ａのノズル組立体の断面図である。 図７のノズル組立体の出口部分の他の断面図である。 図１−６のものの代替構成の簡略化された図である。 電動歯ブラシを持つ図１−６又は９の装置を使用する器具の簡略化された図である。 液体／ガス噴出システムを持つ電動歯ブラシの断面図である。 液体／ガス噴出システムを持つ電動歯ブラシの分解図である

図１−５は、歯を特に、「フロッシング（ｆｌｏｓｓｉｎｇ）」機能を達成する、隣接歯間領域を、清掃するために使用されるガス及び液体の液滴の流れを生成するように混合する、ガス及び、水のような、液体の継続的な噴出を生成するための装置の１つの実施形態を、概して１０で示す。用語ガスは、空気又は他のガス又は混合物を含むことができる。装置１０は、歯清掃器具の主要部分を形成し、この歯清掃器具の外観は図６に示され、以下により詳細に記載される。

ここで特に図１及び２を参照すると、装置１０は、ガスシリンダ１２を含み、図示された実施形態のこのガスシリンダは、０．５−１．０インチの内部直径で約２．５インチ長さである。ガスシリンダ１２の遠位端部１４にはノズル１６があり、このノズルを通って、水又は他の液体の噴出と、流体、典型的にはガスとの混合物が、高速液滴の流れの形態で、出る。液滴は、清掃のために、ユーザの歯、特に隣接歯間領域に、向けられる。

装置は、モータ２０を含み、図示された実施形態では、典型的には高トルクの、例えば、１５ニュートンメートルの、ＤＣモータであるが、この値は、典型的には歯車減速後に達成される。したがって、モータそれ自体は、トルクのそのような値をそれ自体で生み出す必要はない。このようなモータは広く市販されている。様々なモータが適している。例えばＭｉｔｓｕｍｉによって作られたモータは適切なモータの例である。モータ２０は、そこにモータ駆動歯車２２（図４）が取付けられる出力シャフト２１を含む。図示された実施形態では、モータ駆動歯車に８つの歯がある。歯車２２の歯数は、他の歯車の歯数と同様に、変えられることができる。モータ２０は、ガスシリンダ１２の後部上面に２４に配置される。モータ駆動歯車２２は、装置の第１の側部に位置する第１の複合歯車２８の第１の（外側）歯車部分２６と噛合する。図示された実施形態の第１の複合歯車２８は、他の歯車のようにプラスチックで作られるが、他の材料で作られることもできる。図示された実施形態の歯車２８の第１の歯車部分２６は、５３の歯を有する。モータ駆動歯車２２（図４）は動作においてそれを時計方向に回転させる。第１の複合歯車２８はまた、図３に示されるように、歯車シャフト３０及びシャフト３０の遠位端部と一致する第２の（内側）歯車部分３２を含む。図示された実施形態では、第１の複合歯車の第２の歯車部分は８つの歯を有する。

第１の複合歯車２８の第２の歯車部分３２を持つシャフト３０は、装置１０を通って延び、装置の反対側に位置する第２の複合歯車３６の第１の（外側）歯車部分３４と噛み合う。図示された実施形態では、第２の複合歯車の第１の歯車部分３４は、４８の歯を有するが、これは、上述のように、変えられることができる。第２の複合歯車３６の第２の（内側）歯車部分３８は、中心歯車シャフト３７上に第１の歯車部分３４に隣接して配置される。第２の複合歯車３６の第２の歯車部分は、２つの部分、第２の歯車部分３８の外周の約１／２の周りに間隔を空けられた３９で示される８つの歯の部分的なセットを有する第１の部分及び、歯を有さない、すなわち、表面が第２の歯車部分の歯部分の基部で滑らかである、第２の部分４０、を有する。典型的には、必ずしもそうではないが、２つの部分（３９、４０）は第２の歯車部分３８のそれぞれの１／２である。

第２の複合中心歯車シャフト３７は、装置を通って装置の第１の側部に戻って延び、蠕動型流体ポンプ組立体４６と係合し、この蠕動型流体ポンプ組立体はポンプ４７を含む。蠕動型ポンプ組立体４６は、流体リザーバ５０に延びる第１のチューブ部分４８を含む。図示された実施形態では、リザーバ５０内の流体は水であるが、他の流体も使用されることができる。これらは、例えば、クロルヘキシジン、過酸化水素ベースのリンス、水の混合物、重曹、エッセンシャルオイル又はマウスウォッシュの混合物のような、歯を清掃するのに役立つ様々な製剤を含む。蠕動型ポンプ組立体４６はまた、Ｕ形状取付要素５４内で、ポンプ４７から装置１０のボディの上に、そして次に、ガスシリンダ１２の外側表面に沿ってガスシリンダ１２の遠位端部の混合チャンバ５８に延びる第２のチューブ５２を含む。

第２の複合歯車３６の第２の歯車部分３８は、ガスシリンダ１２の近位端部６１に配置される直線ラック部材６２と噛合する。図示された実施形態では、ラック部材６２は、約２インチ長さであり、その上面に８つの離間された歯のセットを含む。ラック部材６２の遠位端部は、ガスシリンダ１２の内側表面と液密な関係で結合するシール部材６４を含む。シール６４においてラック６２の遠位端部から伸び且つラックの長さの大半に沿ってラックを囲むのは、圧縮バネ６６である。バネ６６の近位端部６８は、図４に示されるように、シリンダ１２のボディ部分の停止要素７０に対して位置決めされる。

図５は、図２と同様に、モータ２０及び、第２の複合歯車３６、特に、その第１の歯車部分３４を示している。図５はまた、装置用の、プリント回路基板の形態の、マイクロプロセッサコントローラ８０を示し、このマイクロプロセッサコントローラは、装置の動作の全てを制御し、装置の内部フレーム部分に取り付けられる。図５はまた、図示された実施形態ではリチウムポリマー電池である、バッテリ８４をモータ２０に接続することによって器具の動作を可能にする器具用のオン／オフ電源ボタン８２を示す。オン／オフボタン８２がオンにされるとき、電源ライト１８４が点灯する。装置１０はまた、ユーザによって操作されるとき、器具のノズル端部１６から出る液体／ガス混合物の１つの発射（噴出）を作り出す、作動ボタン８６を含む。

動作において、概して、モータ駆動歯車２２が回転するとき、ラック６２は、第２の複合歯車３６の第２の歯車部分３８の歯３９の部分的なセットの作用によって後方に動き、ラック６２は、ガスシリンダ１２の近位端部６１から相対的に離れて動き、停止部７０に対してバネ６６を圧縮する。ガスは、ガスシリンダ１２にその遠位端部１４の開口（図示せず）を通って入る。図示された実施形態では、バネ６６は、３０ｍｍの圧縮を受ける。バネ６６は典型的な動作では、モータ２０の正確な回転数及び制御組立体の動作に依存して、４００から９００ミリ秒毎に継続的に圧縮される。４００ｍｓ毎より速く、１００ｍｓにさえ下がって、動作することが可能である。

第２の歯車部分とラックとの間に歯車接触がもはや無く、したがって歯車がラックを所定位置に保持しないように、複合歯車３６の第２の歯車部分３８の歯の無い歯車部分４０がラック６２に隣接するようになるよう第２の複合歯車３６が回転するとき、バネ６６は、ラックを素早く前方に動かすように動作し、ラックのシールされた端部をガスシリンダ１２内で前方に動かし、ポンプ４７の作用によって同時に生成された、又は、多少先に第２の複合歯車３６のシャフト３７によって駆動された、液体（水）噴出と共に、ガスの噴出を、混合チャンバ５８内に押し入れる。典型的には、４００−９００ミリ秒毎に、中心ギアシャフト３７の回転毎に１つのガスの発射があり、さらに、シャフト３７の回転毎に混合チャンバ５８に供給される約．１５ｍｌの流体がある。

より具体的には、動作の始動シーケンスでは、電源ボタン８２がオンの状態で、起動ボタン８６がユーザによって押される。これは、装置１０の吸入ストロークを開始させる。始動位置では、ラック部材６２及びシール６４は、完全に前方にあり、第２の複合歯車３６の第２の歯車部分３８の歯３９の部分的なセットはちょうどラック部材６２の後端と噛み合う。モータ２０は、上で示されたように、歯車列全体の作動を開始させ、ラック部材６２が後方に動き且つシール６４がガスシリンダ１２内で後退することをもたらす。これは、バネ６６の圧縮、及びガスシリンダへのガスの引き込みをもたらす。モータ２０及び歯車列が動作するとき、蠕動型ポンプ組立体４６が動作し、ポンプ４７に、水のような、流体を、装置１０の混合チャンバ５８の中に移動させる。第２の複合歯車３６の外側歯車部分３４は、その外側表面に磁石８８（図５）を含む。歯車３４が回転するとき、装置１０の内部フレーム部分に位置するホール効果センサ９０が、磁石８８がセンサ９０を通過するときの磁石８８を検出し、それに応じて、コントローラ８０に存在するソフトウェア実装遅延時間をスタートさせ、これは、時間の終わりにおいてモータ２０をオフにする。ソフトウェア遅延のタイミングは、動作サイクルの排気部分の開始の後までモータ２０が止められないように、設定される。

サイクルの排気部分では、ラック６２及びシール６４がそれらの最後部位置にあり、バネ６６が歯３９の部分的なセットの作用によって停止部７０に対して完全に圧縮されるとき、モータ２０の作用による第２の複合歯車３６のさらなる回転は、第２の歯車部分３８の歯の無い部分がラック６２に隣接するようになることをもたらすので、第２の歯車部分３８とラック６２との間の解放がある。ラック６２及びシール６４は、バネ６６の解放作用によって駆動されて、素早く前方に動く。ガスシリンダ１２のガスは、ガスシリンダ１２から混合チャンバ５８に急速に押し込まれ、この混合チャンバではガスがその中に存在する液体と混合する。１つの噴出の形態の、結果として得られる液体／ガス混合物は、その後、ノズル１６から押し出される。

ホール効果センサソフトウェア遅延は、タイムアウトになり、モータ２０は止められる。歯車列の勢いは、歯３９の部分的なセットがラック６２の先頭の歯等と最初に噛み合うまで第２の複合歯車３６の第２の歯車部分３８が回転し続けることを可能にする。この小さい量の回転は、多少の水が蠕動型ポンプ４６の継続的な作用によって混合チャンバ５８の中に移動されることをもたらす。各発射に対して提供される水の全体積は、蠕動型ポンプ４６の完全な３６０°回転によって提供される水の量である。

この時点では、装置は今、次の発射／噴出を開始する状態にある。各動作シーケンスの最後の歯車列は、各噴出の後、モータを作動させるソフトウェアタイマ動作にしたがって、同じ位置で停止する。遅延タイマはまた、ユーザがユニットをあまりに急速に作動させ且つモータを加熱させることを防ぐように、作動する。それは、起動ボタン８４が押されているにもかかわらず、他の動作シーケンスの始動を防ぐ。遅延時間の終わりにおいて、起動ボタンを押すことは、装置の作動を開始させ、液体／ガス混合物の継続的な噴出を生じさせる。

ガス及び液体の継続的な噴出は、適切な、一致するタイミングで、混合チャンバ５８に集められ、この混合チャンバから、結果として得られる混合物が、ポート１６を通って出て、ノズルアセンブリを通ってユーザの歯の清掃のためにユーザの歯に向けられる。

図６は、このような器具１７０の外観を示す。それは、ハンドル／レシーバ部分７２及び延長ノズル部分７４を含む。ハンドル／レシーバ部分７２に置かれるのは、上記図１−５に示されるような、液体／ガス混合物噴出生成システム及びそのための電源である。ノズル部分７４は、ハンドルから離れて延び、隣接歯間領域及び歯肉領域の全てに到達するために、ユーザの口の中に便利に適合するように、比較的スリムである。ノズル部分７４は、前方に延びる部分に小さい開口部８３を有するノズル出口部材８１で終端し、この小さい開口部を通って液体／ガス混合物の継続的な噴出が歯に向けられ得る。図示された実施形態の開口部８３は、直径約１ｍｍであるが、これは変えられることができる。さらに、出口部材８１は、隣接歯間領域内の出口部材の適切な接触及び配置を容易にするための表面形状を有する。ハンドル／レシーバ７２は、オン／オフスイッチ８２及びユーザによって動作されるとき液体／ガス混合物の噴出を生成する制御部材８６を含む。液体は、水であることが多いが、マウスウォッシュ及び薬剤のような、他の液体も利用されることができることが理解されるべきである。

図７−８では、ノズル出口部材８１で終端する細長いノズル部分がより詳細に示され、ベース部分９１及び先端部分９２を含む。先端部分９２の中心には、出口開口９４があり、器具がユーザによって口内で適切に位置決めされるとき、この出口開口を通って高速の液滴が清掃のためにユーザの歯に供給される。ノズル出口部材８１は概して、隣接歯間領域に対する案内機能を提供するように構成される。先端部分９２は、約１−３ｍｍだけ周囲の中間部分９６より上に延びる。幾つかの場合には、出口ノズル部材８１の先端部分９２は、約２ｍｍの外側の直径で、僅かにテーパを付けられることができる。中間トラフ（ｔｒｏｕｇｈ）部分９６は、出口ノズル部材８１の先端部分９２から離れて僅かにテーパを付けられる。中間部分９６は、ベース部分９１のリップを画定する湾曲上面を有する境界部分９８で終端する。このような構造の追加の詳細及び利点は、米国特許出願第６１／２８９、５８９号に述べられ、この出願は本発明の出願人に所有され、この出願の内容は参照により本願に援用される。

１つの実施形態では、ノズル組立体８１の先端部分９２が、ノズル部分７４のボディから延びるベース部分９１から分離可能である。これは図８に示される。先端部分９２は交換可能である。ノズルの交換可能な先端部分９２は、幾つかの利点を有する。これらは、摩耗によりノズルの先端を交換する能力を含む。それはまた、材料の所望の硬さ、（又は柔らかさ）に従うノズルのバリエーションも可能にする。さらに、先端部分の出口オリフィスの直径が、液体液滴スプレーの特性を変更するために、変えられることができる。

図９は、流体ベースの清掃器具を、概して１２０で示す。図９は、マイクロプロセッサの制御下で、スプレー出力、パルス出力又は選択周波数でガスの噴出を生成するジェット出力を提供できる、より一般化されたシステムを示す。典型的には流体は、水であるが、薬剤又はマウスウォッシュを含む、他の液体であることができる。器具１２０は、スプレー、噴出、及びジェットを含む、ガス／流体混合物の不連続な（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）噴出を生成するための流体供給システムを含む器具ボディ１２２、並びに、上述のように、１つのノズル又は複数のノズルを含むことができるノズル組立体１２６がその端部にある出口部材１２４の流体供給経路１２３を通って進む流体噴出のための出口を含む。ノズル１２６からの不連続な流体噴出は、口内の微生物の毒性の結果として生じる減少を伴って、その機械的な除去を通じてバイオフィルムを効果的に処理するのに十分である。流体噴出は毛が達することができない歯の間及び歯肉線に沿って達することができるので、不連続な流体噴出は、歯ブラシの毛のみより大きい清潔にする利点を提供する。流体の連続的な又はパルスジェットと対照的に、流体の不連続な、すなわち独立した、噴出の使用は、ブラッシングイベント毎の実質的に少ない全流体体積をもたらし、これは、有効性を保ちながらユーザの快適性及び順応性（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を高めるので、有利であり得る。清掃イベントは典型的には２分である。

供給システムは、タンク１３４から、上述のように、液体、典型的には水の不連続な噴出を提供するように、レギュレータ１３２と組み合わせてプログラムされる、容積型ポンプ１３０を含む。液体は、様々な薬剤又はマウスウォッシュであり得る。レギュレータ１３２は、水タンク１３４の圧力を指定されたレベルに維持する。典型的には、圧力は、７０−１２２ｐｓｉの好適な範囲で、４０−１２０ｐｓｉの範囲にある。水タンクは、０．２ｍｌより僅かに少ない、液体の清掃イベント量を保持する。ユーザは、２分の通常の清掃においてこの量の液体にたやすく耐えることができることが見出されている。器具１２０はまた、ポンプ１３０を作動させるバッテリ１３６、及び充電部材（図示せず）とともに使用される従来の充電コイル１３８を含む。水タンクからの液体の放出を制御するのは、例えば、ソレノイドバルブである、バルブ１４０、及びタイマ１４１である。器具１２０はまた、電源ボタン１４４及び発射ボタン１４６を含むが、これらの２つの機能は１つの要素に組み合わされることができる。マイクロコントローラ１４８は、器具に対する自動モードの動作を含む、器具の動作を制御する。マイクロコントローラは、以下により詳細に論じられるように、様々な流体力学的パラメータを制御することができる。これは、図１のポンプ／制御システムの代替である。

不連続な流体噴出は、持続時間及び発射頻度（ｆｉｒｉｎｇ ｒａｔｅ）に関して予め定められる。マニュアルモードでは、噴出は、発射ボタン１４６を操作することによって発生する。タイマ１４１は、流体噴出の持続時間を制御する。１つの実施形態では、噴出時間期間範囲は、０．０５−０．２秒の好適な時間期間で、０．０２−２秒である。マニュアルモードの発射頻度は、ユーザによって制御され、典型的には噴出期間よりかなり長い。

マイクロコントローラ１４８によって制御される、自動モードでは、液体噴出の時間期間は、マニュアルモードと同じである。自動モードは、オンオフスイッチを操作することのプログラムされたシーケンスによって又はユーザが操作するための別のスイッチ部材／ボタンによって開始され得る。発射頻度は、０．５−１．５秒の発射頻度の好適な範囲で、典型的には０．１−２秒に、自動的に制御されることができる又は予めプログラムされることができる。幾つかの場合には、噴出の時間期間及び発射頻度は、オンオフスイッチを操作することの予め定められたシーケンスによりユーザによって調整され得る。他の場合には、発射頻度は、製造中に不変に設定される。

本システムの利点は、図９のシステムによって生成される不連続な流体噴出が歯の有効な清掃及び歯肉組織の有効な処置を提供するが、液体の全体の体積は、２分の典型的な清掃イベントでユーザに快適であり、定期的な使用に対して励みになるということである。

図１０は、図９の実施形態の変形形態を示し、器具は、それと同様の流体供給装置、又は図１−６の具体的なシステムを有するが、出口部材１５０の端部に配置される毛１５２のセットとともに、往復振動動作のような、所望の物理的な運動で駆動される出口部材１５０の追加を伴う。様々な構成が、こすって洗う（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）ような、機械的な動作によって歯を清掃するのに有効である様々な動作を提供する、機械的又は電気機械的なものを含む、ドライブトレーンに対して使用されることができる。ノズル１５４又は複数のノズルは、典型的には、毛１５２のセットの中に配置されるが、中空の毛がノズル作用を提供することができる。器具は、出口部材を駆動するためにそこから延びる駆動シャフトを持つ、ドライブトレーン組立体１６０を含む。ドライブトレーンは、マイクロコントローラ１６４によって制御される。駆動装置は、例えば２３０−２６０Ｈｚの範囲の周波数での共鳴歯ブラシ動作であることができる。

図１１Ａ及び１１Ｂは、その中に組み込まれたガス液体噴出システムを持つ、電動歯ブラシ１６５の形態の他の口腔ケア器具を示す。器具は、ハンドル／ハウジング部分１６３及びその遠位端部に毛１６８を持つ毛プレート１６６を含むブラシヘッド組立体部分１６７を含む。ハンドルはまた、所望の振動（往復）動作でブラシヘッドを動かすためのドライブトレーンシステム１７０を含み、この所望の振動動作は、歯の機械的な清掃／こすり洗いを作り出す。上述のような、様々な構成のいずれかが、こすり洗いを遂行するために適切な振動動作を提供することができる。ハンドルはまた、液体噴出の生成のための水リザーバ１７２及びポンプ／供給システム１７４を含む。液体の噴出は、流体経路１７６を通って毛プレートに移動され、この流体経路はブラシヘッド組立体１６７と接続する。毛１６８のセットの中に配置されるのは、流体経路の端部のスプレーノズル１７８である。流体はまた、中空の毛を通って又は、毛プレートの上又は下のいずれかの、毛領域のチューブによって、供給されることができる。電動歯ブラシは、電源ボタン１８０によって作動される一方、流体スプレーの噴出を生成するためのスプレーシステムはマニュアル作動ボタン１８２によって作動される。図１１Ａ及び１１Ｂの器具の動作は、概して１８４で示される、マイクロプロセッサコントローラによって制御される。電力用バッテリは１８６で示され、充電コイルは１８８で示される。器具はまた、特定の時間間隔で自動的に動作／発射するようにプログラムされることができる。

図１０及び１１Ａ／１１Ｂの器具は、利点を有する。複数のノズルを使用することは好都合である。さらに、より多くの液体が、１つの噴出イベントで使用されることができる。ガス流体噴出は、毛の動作とともに真に有効な清掃のためのちょうど良い量を達成するように調整されることができる。毛は所望の速度で動いているので、キャビテーション作用が、動いている毛の先端及びその先で、隣接歯間領域の中に、発生させることができ、実際にはバイオフィルムを引き裂く又は歯から引きはがす。

上述の流体供給、ガス供給、流体／ガス混合及びノズルは、全て以下のように変えられることができる。

流体ポンプは、蠕動型、ダイヤフラム、ロータリ、インペラ、電気浸透、歯車、マイクロ環状、サイクロン又は、正若しくは負圧駆動のいずれかの、加圧ガス／空気圧式シリンダ／コンテナを介したものを含むことができる。流体は、ベンチュリを通って又はベルヌーイ効果によって、ノズルの中に、受動的に引き込まれることができる。

ガスポンプは、蠕動型、ダイヤフラム、ロータリ、インペラ、電気浸透、歯車、マイクロ環状、サイクロンを含むことができ、ガスは、正若しくは負圧駆動のいずれかの、加圧ガス「タンク」から直接移動されることができる。ガスは、ベンチュリを通って又はベルヌーイ効果によって、オリフィスの上に、受動的に引き込まれることができる。

ガス及び流体混合は、蛇行経路チャンネル、アレイ又はオリフィス、一連の周期的／非周期的オリフィス、動的要素を通って、又は（流体又はガス）ポンプの直接位相制御駆動を通じて、達成されることができる。

様々なノズルが、使用されることができ、脈動を作るための要素又は、部分の内部及び外部寸法並びに流体／ガス／エアロゾル経路内の方向の変化を持つ、蛇行経路を通るガス／流体混合のいずれかを含む。

最適な歯垢除去及び対応する口腔の健康上の利点のために、バイオフィルムに与えられるせん断応力は、歯垢の弾性及び塑性変形点を越えなければならず、加えて、バイオフィルムそれ自体の中の接着作用及び／又はバイオフィルムを歯の表面に保持する接着力を克服しなければならない。したがって、バイオフィルム歯垢は、克服されなければならない以下の機械的及び粘弾性特性を有する：１Ｐａから５０ｋＰａの間のヤング率；１．１から５０Ｐａの間のせん断弾性率；２から５０Ｐａの間の結合（ｃｏｈｅｓｉｖｅ）せん断強さ；５−７５Ｐａ又は０．０５−１Ｊ／ｍ^２の接着強さ；０．１Ｐａから６ｋＰａの間の引張り強さ；０．１から０．６５Ｊ／ｍ^２の接着せん断応力；１−１０ｋＰａの貯蔵弾性率；０．１−３ｎＪ／μｍ^３の間の損失弾性率；及び１５０−３２０％の破壊ひずみ。上記範囲は、細菌コロニーのタイプ、歯垢の年齢、並びにその上にそれが位置する歯垢の他の機械的、化学的及び生理化学的な特性に依存する。

歯のバイオフィルムに対して有効である上記器具によって生成される様々な流体力学的作用がある。流体力学的作用は、非歯ブラシ及び歯ブラシの実施形態の両方で生じる。流体力学の１つのカテゴリーは、パルスタイプの流体流の動作を含み、このパルスタイプの流体流の動作は、より乱流タイプの流体流である。パルス動作は、様々なパルス状液体流の供給、様々な特性を有する流体及びガスパルスの生成ができ、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）及びスプレー（ｓｐｒａｙ）を含むことができる。この実施形態で生成される特定の流体流特性は、マイクロコントローラをプログラミングすることによって作り出されるが、ノズル組立体及びノズル出口部材の様々な機械的な特性によっても作り出される。これらは、出口オリフィスの特性、流路の構造又は流れと相互作用する流路の可変表面特性を含む。流れの中の様々な弾性要素又は可撓性膜も含むことができる。

パルス構成において、パルスパターンは、パルス噴出毎の１−１０のパルスを含むことが出来る。個々のパルスの流れパターンは、パルス幅、パルス高さ、立上がり／立下がり時間、サブパルスの数、すなわち、より大きいパルスの中のパルス、及びパルスの繰返しレートを含む。パルス幅は、０．００１から０．５秒に及ぶ。パルス高さは、０．１から１０ニュートンに及ぶ。立上がり／立下がり時間０．５から２５０ｍｓに及ぶ一方、パルス毎のサブパルスは１から５に及ぶ。繰返しレートは２Ｈｚから２０Ｈｚに及ぶ一方、ガス液体混合物は、ガスと液体との間の体積による４０−９５％に及ぶ。

この実施形態は、０が歯表面と平行である、０−９０°の入射角で使用されることができる。また、ノズルファン角度（ｎｏｚｚｌｅ ｆａｎ ａｎｇｌｅ）は、ショット毎の０．１５ｍｌの流量で、又は０．０５−０．０７の範囲内で、５−１５０°である。供給持続時間は、０．００１−０．５秒である一方、流れは、１００−１０，０００の間のレイノルズ数で記述される。

本発明の好適な実施形態は、説明目的のために開示されているが、様々な変更、修正及び置き換えが、本発明の精神から逸脱することなしに実施形態に組み込まれ得ることが理解されるべきであり、この本発明の精神は、以下の請求項によって定められる。

Claims (9)

1. 流体ポンプ組立体；モータ；液体のソース；並びに圧縮及び解放可能なバネによって付勢されるシールを持つガスシリンダを有するガスのソース；を有するガス−液体清掃組立体であって、前記流体ポンプ組立体は、そこから一連のガス注入流体パルスがユーザの歯に向けられるノズル組立体の少なくとも１つのオリフィスを経由して出される前記一連のガス注入流体パルスを生成するように前記液体及び前記ガスのソースと動作連通し、前記モータは、前記バネの圧縮と前記ガスシリンダへの前記ガスの引き込みを行うように前記シールを後退させるとともに、前記液体のソースから液体を供給するように前記流体ポンプ組立体のポンプを作動させ、前記少なくとも１つのオリフィスを経由して出される個々のガス注入流体パルスは、０．００１−０．５秒の範囲内のパルス幅、０．１−１０ニュートンのパルス高さ、０．５−２５０ｍｓの範囲の立上がり／立下り時間、２Ｈｚから２０Ｈｚの範囲の繰返しレート、及びガス対液体の体積対体積の４０−９５％のガス／液体の混合を有する、ガス−液体清掃組立体；並びに
   駆動システム及び前記駆動システムと動作接触するブラシ組立体を含む、前記ガス−液体清掃組立体と組み合わされる、機械的歯清掃組立体であって、前記ブラシ組立体はその遠位端部に毛のセットを有し、動作において、前記ノズル組立体の前記少なくとも１つのオリフィスは、そこを通って前記一連のガス注入流体パルスが出される中空の毛によって形成される、機械的歯清掃組立体；を有する、
   口腔ケア器具。
2. 前記一連のガス注入流体パルスは、スプレーの形態のパルス液体を含む、
   請求項１に記載の器具。
3. 前記ノズル組立体の前記少なくとも１つのオリフィスは、５−１５０°の範囲内のパルスファン角度を有する、
   請求項２に記載の器具。
4. 前記一連のガス注入流体パルスは、０．００１−０．５秒の供給持続時間で、ショット毎の０．１５ｍｌの流量を有する、パルス液体を含む、
   請求項１に記載の器具。
5. 前記一連のガス注入流体パルスは、０．００２ｍｍから３ｍｍの範囲のサイズを有するパルス液体の液滴を含む、
   請求項１に記載の器具。
6. 前記ブラシ組立体は、選択された周波数で振動する方法で往復動する、
   請求項１に記載の器具。
7. 前記選択された周波数は、２３０−２６０Ｈｚの範囲である、
   請求項６に記載の器具。
8. 前記ガス−液体清掃組立体及び前記機械的歯清掃組立体の組み合わされた動作は、前記毛のセットの先端におけるキャビテーション作用を作る、
   請求項１に記載の器具。
9. 前記ブラシ組立体は、共鳴歯ブラシ動作を行う、
   請求項７に記載の器具。

Images