KR100604484B1 - 압전 세라믹을 이용한 비접촉식 초음파 구강 세정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은

몸체부(1)와, 상기 몸체부(1)의 일측면으로 연장되며 초음파를 방출하는 초음파 진동부(2)로 이루어지는 비접촉식 초음파 구강 세정기에 있어서,

상기 초음파 진동부(2)가,

(a) 압전 세라믹(5)과, (b) 상기 압전 세라믹(5)의 상부에 위치하거나, 또는 상부와 하부에 모두 위치하여 상기 압전 세라믹(5)을 샌드위치 형태로 감싸는 초음파 진동판(4)을 포함하며,

초음파를 일면 또는 양면으로 방출할 수 있는 것

을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기

에 관한 것이다.

초음파, 구강 세정기, 압전 세라믹, 진동판, 캐비테이션

Description

압전 세라믹을 이용한 비접촉식 초음파 구강 세정기{non-contact type ultrasonic oral washing device using piezoeceramic}

도 1a, 1b는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기를 나타낸다.

도 2a, 2b는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기의 초음파 진동부의 분해도를 나타낸다.

도 3a, 3b는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기가 구동되는 실시예를 나타낸다.

도 4a, 4b는 초음파 진동부에 칫솔모를 장착한 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 몸체부 2: 초음파 진동부

3: 초음파 발진부 4: 초음파 진동판

5: 압전 세라믹 6: 전극판

7: 외장 케이스 8: 칫솔모

본 발명은 압전 세라믹을 이용한 비접촉식 초음파 구강 세정기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 칫솔을 치아에 직접 마찰시키지 않고 유액을 통한 초음파의 전파에 의하여 구강 내의 치석이나 이물질을 제거하는 비접촉식 초음파 구강 세정기에 관한 것이다.

종래부터 칫솔이 구강세정기로서 사용되어 왔으나, 종래의 수동 칫솔은 사람의 힘을 이용하므로 칫솔질에 힘이 들고, 고른 세척효과를 거둘 수 없으며, 치아의 손상을 유발하는 등의 문제가 있었다. 전자식 전동 모터에 의하여 구동되는 전동 칫솔이 개발되었으나, 이 또한 치주낭 깊은 곳까지 구석구석 세척할 수 없고, 치아나 잇몸을 상하게 하여 심한 경우 염증을 일으키는 등의 문제가 존재하였다.

이를 개량하여 초음파를 이용한 칫솔이 개발되었다.

먼저 개발된 접촉식 초음파 칫솔은 기존 칫솔 형태의 브러쉬부를 가진 칫솔로서, 이 브러쉬부를 치아에 직접 접촉시킨 다음 초음파 진동을 이용하여 치아를 세척하므로, 칫솔모의 직접 접촉에 의하여 치아의 손상을 유발하는 문제가 여전히 존재하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 비접촉식 초음파 칫솔이 개발되었는데, 이 칫솔은 구강 내에 세정액을 머금은 상태에서 기존 칫솔 형태가 아닌 탐침이나 봉 형태의 헤드를 통하여 방출되는 초음파를 이용하여 치아와 직접 접촉하지 않고 구강 내의 치석이나 이물질을 제거하였다.

그러나, 선행문헌 어디에도 비접촉식 초음파 구강 세정기에서 초음파 진동부를 이루는 구성요소들이 어떻게 설치되어 있는지에 대하여 구체적으로 기술되어 있 지 않다. 또한, 선행문헌 어디에도 비접촉식 초음파 구강 세정기에서 초음파 진동의 손실이 적으면서 진동효율을 높일 수 있는 초음파 진동부의 체결방식에 대하여 전혀 언급되어 있지 않다.

본 발명은 초음파 진동부를 특정한 방식으로 구성함으로써 일정한 주파수 또는 전력에서도 더 높은 출력을 나타내며 진동의 손실이 적은, 효율적인 초음파 구강 세정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은

몸체부(1)와, 상기 몸체부(1)의 일측면으로 연장되며 초음파를 방출하는 초음파 진동부(2)로 이루어지는 비접촉식 초음파 구강 세정기에 있어서,

상기 초음파 진동부(2)가,

(a) 압전 세라믹(5)과, (b) 상기 압전 세라믹(5)의 상부에 위치하거나, 또는 상부와 하부에 모두 위치하여 상기 압전 세라믹(5)을 샌드위치 형태로 감싸는 초음파 진동판(4)을 포함하며,

초음파를 일면 또는 양면으로 방출할 수 있는 것

을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기에 관한 것이다.

본 발명의 구강 세정기는 초음파에 의한 캐비테이션(공동)현상을 이용한 것이다. 캐비테이션이란 초음파의 에너지가 용액 중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상을 말한다. 이 캐비테이션에는 매우 큰 압력(수십 기압에서 수백 기압)과 높은 온도(수백℃에서 수천℃)가 수반된다. 이러한 현상은 극히 짧은 시간(수 만분의 일초에서 수십만 분의 일초)내에 생성과 소멸을 반복하게 된다. 이 충격파에 의해서 용액 속에 담겨있는 피세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 짧은 시간 내에 세정이 이루어진다. 실제의 경우에는 캐비테이션에 의한 충격 에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과, 열작용 등이 상승작용을 일으켜 높은 세정효과를 이루어낸다. 높은 전력을 인가하여 고주파수의 초음파를 발생시키면 캐비테이션에 의한 미세기포의 입자크기가 커지게 되는 반면, 입자 수는 적어진다. 반면, 낮은 전력을 인가하여 초음파의 주파수를 낮추면 캐비테이션에 의한 미세기포의 입자크기는 작아지는 대신, 입자 수는 더 많아진다.

이하, 본 발명의 초음파를 이용한 구강 세정기를 첨부하는 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a, 도 1b는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기를 나타낸다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초음파 구강 세정기는 몸체부(1)와, 상기 몸체부(1)의 일측면으로 연장되며 초음파를 방출하는 초음파 진동부(2)로 이루어져 있다. 상기 몸체부(1)에는 구동회로가 장착되어 전원을 공급하면 진동 펄스를 발생시키는 초음파 발진부(3)와 상기 초음파 발진부(3)의 일측면으로 연장되 어 진동 펄스를 전달하는 연결부가 있다. 상기 연결부는 초음파 발진부(3)의 일측면으로 연장되어 초음파 진동부(2)에 진동 펄스를 전달하며, 이를 위하여 상기 연결부의 내부에는 전선이 존재하여 초음파 발진부(3)와 초음파 진동부(2)를 연결한다.

초음파 진동부(2)는 도 1a에 도시된 바와 같이 양면으로 초음파를 방출할 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바와 같이 일면으로 초음파를 방출할 수도 있다.

또한, 초음파 진동부(2)에는 진동판에 직접 접촉하지 않도록 치아를 보호해주는 보호대가 존재할 수 있다(도시되지 않음). 이 경우, 보호대 사이사이로 초음파를 방출할 수 있는 홀이 존재하여, 초음파 진동부(2)에서 발생된 초음파는 이 홀을 통하여 방출될 수 있다.

도 2a, 도 2b는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기의 초음파 진동부의 분해도를 나타낸다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 초음파 진동부(2)에는 (a) 진동 펄스를 기계적 진동으로 변환시키는 압전 세라믹(5)과 (b) 상기 압전 세라믹(5)의 상부에 위치하거나(도시되지 않음), 또는 상부와 하부에 모두 위치하여 이 압전 세라믹(5)을 샌드위치 형태로 감싸며, 상기 압전 세라믹(5)에 의하여 발생한 기계적 진동을 전달하는 초음파 진동판(4)이 결합되어 있다.

초음파 진동판(4)과 압전 세라믹(5)은 접착제에 의하여 단단히 결합된다. 초음파 진동판(4)은 전류의 체내 인입을 막기 위해 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 초음파 진동판(4)은 효율적인 캐비테이션 발생을 위하여 탄성도가 높은 금속물질을 포함할 수도 있다. 이 금속은 영률이 60 내지 80 GPA이고, 강성률이 22 내지 27.5 GPA인 고탄성 금속물질인 것이 바람직하다.

초음파 진동판(4)이 압전 세라믹(5)의 상부에만 존재하는 경우(도시되지 않음)에는 하나의 초음파 진동판(4) 내에 + 전극과 - 전극이 모두 존재한다. 즉, 진동판(4)의 일부에는 + 전극이 다른 일부에는 - 전극이 존재한다.

초음파 진동판(4)이 압전 세라믹(5)을 샌드위치 형태로 감싸는 경우(도 2a 도 2b), 초음파 진동판(4)의 일면, 특히, 압전 세라믹(5)과 마주하는 일면에는 전극(6)이 존재하여 초음파 발진부(3)에서 발생된 진동 펄스를 압전 세라믹(5)으로 전달해준다. 압전 세라믹(5)을 감싸는 전극(6)은 둘 중 하나가 + 전극이면 다른 하나는 - 전극으로, 즉, 서로 다른 전극으로 이루어져 있다.

압전 세라믹(5)과 초음파 진동판(4)은 외장 케이스(7)에 의하여 보호될 수 있다. 상기 외장 케이스(7)는 압전 세라믹(5)과 결합된 초음파 진동판(4)의 외부를 감싸 초음파 세정시 초음파 진동부(2) 내부로 물이 스며들지 않도록 해준다. 초음파 진동판(4)의 상, 하부를 접착제로 강하게 접착하면 외장 케이스(7)가 지지대 역할을 할 수 있다.

상기 외장 케이스(7)는 플라스틱 소재로 되어 있다. 플라스틱 소재의 외장 케이스(7)는 종래 과일 세척기 등에서 진동판을 감싸기 위하여 사용되는 고무 외장 케이스에 비하여 진동을 덜 흡수하므로 초음파 진동 효율을 더 높일 수 있다. 상기 외장 케이스(7)는 특히 은나노-함유 수지가 바람직하다. 은나노-함유 수지는 항균효과가 있어 구강 내의 세균 제거에 도움을 주며 항상 청결한 상태를 유지할 수 있도록 해 준다.

또한, 외장 케이스(7)에는 보호대를 설치할 수 있다(도시되지 않음). 보호대는 치아가 진동판에 직접 접촉하지 않도록 하여 진동판이 진동할 때 치아가 손상되는 것을 방지해준다.

또한, 외장 케이스(7)에는, 압전 세라믹(5)과 결합된 초음파 진동판(4)이 초음파 진동에 의하여 움직일 때 진동에 의한 마모를 방지하기 위한 진동판 보호대가 존재할 수 있다(도시되지 않음).

압전 세라믹(5)과 초음파 진동판(4)이 외장 케이스(7)에 의하여 덮여질 때, 외장 케이스(7)와 초음파 진동판(4) 사이의 빈 공간은 방수 실리콘 부재로 메워질 수 있다. 외장 케이스(7)에 의하여 초음파 진동부(2)가 강하게 결합됨으로써, 초음파 진동판(4)에서 발생하는 초음파 진동이 외장 케이스(7)에도 효율적으로 전달될 수 있으며, 진동 손실이 적어진다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구강 세정기가 외장 케이스(7)의 양쪽 면을 모두 노출시키는 구조로 되어 있으면 초음파를 상부, 하부 두 방향으로 모두 방출할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 구강 세정기를 사용하면, 필요한 경우, 상하 두 방향으로 초음파를 방출할 수 있으므로, 윗니와 아랫니를 동시에 세척할 수 있어, 보다 효율적으로 세정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구강 세정기가 외장 케이스(7)의 한쪽 면만을 노출시키는 구조로 되어 있으면(도 2b 참조), 초음파를 상부(일면)로만 방출할 수 있다.

또한, 외장 케이스(7)의 한쪽 면만을 노출시키되, 다른 면에 개폐가 가능한 덮개를 장착하여 이용자의 선택에 따라 초음파를 일면 또는 양면으로 방출할 수 있도록 할 수 있다.

도 3a에는 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기가 구동되는 실시예가 나타나 있다. 도 3a는 초음파가 양면으로 방출되는 예를, 도 3b는 초음파가 일면으로만 방출되는 예를 나타낸다.

이하에서는 상기 도면을 참고하여 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기가 작동되는 과정을 설명한다.

전원을 공급하여, 구동회로가 장착되어 있는 초음파 발진부(3)에 교류 전류를 인가하면 진동 펄스가 발생한다.

이 진동 펄스는 연결부를 통하여 초음파 진동부(2)에 전달된다. 초음파 발진부(3)에 의하여 인가된 교류 전류는 초음파 진동판(4)에 존재하는 전극(6)을 통하여 초음파 진동판(4)과 결합된 압전 세라믹(5)에 인가되어 압전 세라믹(5)이 수축과 팽창을 반복하게 된다. 이에 따라 진동 펄스가 기계적 진동으로 변환된다. 이 기계적 진동은 다시 초음파 진동판(4)에 전달된다. 이렇게 전달된 초음파 에너지는 초당 30000 내지 70000회 이상의 강력한 미세진동을 일으키며 방출된다.

입안에 물 또는 세정액을 머금은 상태에서 초음파 구강 세정기의 초음파 진동부(2)를 입 안으로 집어넣고 세정기를 구동시키면 초음파에 의한 강력한 캐비테이션이 발생하여 구강 내 구석구석을 효과적으로 살균 및 세정할 수 있다. 미세 기포 입자가 구강 내 구석구석을 침투할 수 있으므로, 프러그와 치아, 잇몸 사이의 치주낭 속의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 캐비테이션에 의하여 발생되는 고열에 의하여 살균효과도 제공한다.

이와 같이 본 발명의 초음파 구강 세정기를 이용하면 칫솔모 없이 비접촉식으로 구강을 효율적으로 깨끗하게 세척할 수 있다.

도 4a는 초음파 진동부(2)에 칫솔모를 장착한 본 발명에 따른 초음파 구강 세정기를 나타낸다. 도 4a의 구강 세정기는 외장 케이스(7)에 칫솔모(8)를 장착하여 별도의 구동장치 없이 칫솔모(8)를 진동시키도록 한 것이다. 상기 칫솔모는 고무로 이루어질 수 있다. 따라서, 칫솔모(8)의 진동에 의하여 잇몸을 마사지할 수 있다. 따라서, 상기 구강세정기를 사용하면 구강 세정과 동시에 잇몸을 마사지 하는 효과도 얻을 수 있다. 도 4a에는 초음파가 양면으로 방출되는 형태가 나타나 있으나, 도 5b에 도시한 바와 같이 초음파 진동부(2)의 외장 케이스(7)의 노출형태에 따라 초음파는 일면으로만 방출될 수도 있다.

상기 구성은 본 발명의 하나의 실시예로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정을 할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명의 초음파 구강 세정기는 초음파 진동부에 압전 세라믹과 초음파 진동판이 효율적으로 결합되어 있어 적은 에너지 손실로 효율적이고 편리하게 구강을 세정할 수 있다.

Claims (7)

1. 몸체부(1)와, 상기 몸체부(1)의 일측면으로 연장되며 초음파를 방출하는 하나의 초음파 진동부(2)로 이루어지는 비접촉식 초음파 구강 세정기에 있어서,

   상기 초음파 진동부(2)가, (a) 압전 세라믹(5), (b) 상기 압전 세라믹(5)의 상부에 위치하거나, 또는 상부와 하부에 모두 위치하여 상기 압전 세라믹(5)을 샌드위치 형태로 감싸는 초음파 진동판(4), (c) 상기 초음파 진동판(4)과 상기 압전 세라믹(5)을 감싸며, 은나노 함유 합성수지로 이루어진 외장 케이스(7)를 포함하며, 초음파를 양면으로 방출할 수 있는 것

   을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 초음파 진동판(4)이 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기.
4. 제1항에 있어서, 상기 초음파 진동판(4)이 영률이 60 내지 80 GPA이고, 강성률(G)이 22 내지 27.5 GPA인 고탄성 금속물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기.
5. 제1항에 있어서, 상기 외장 케이스(7)에 칫솔모(8)가 장착된 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 외장 케이스(7)에 보호대가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 초음파 구강 세정기.

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