KR101633564B1 - 자동 모드 선택을 갖는 구강 케어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 진보된 이온 미세-전류 제어를 위한 구강 케어 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 구강 케어 장치는 사용자의 손 및 구강에 의한 전기 회로의 완성 시에 작동된다. 구강 케어 도구 상의 전극은 교체 구강 케어 도구가 필요하다는 것을 지시하기 위해 시간의 흐름에 따라 전도도를 상실하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 구강 케어 장치의 제어기는 구강 케어 도구의 유형을 검출하고 그에 따라 이온 미세-전류를 제어할 수 있다. 또한, 실시예는 구강 케어 장치가 접촉하는 구강 내의 영역을 검출하고 그에 따라 이온 미세-전류를 인가할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 사용자의 구강의 다양한 영역의 건강 상태가 시간의 흐름에 따라 검출 및 모니터링될 수 있다.

Description

자동 모드 선택을 갖는 구강 케어 장치{ORAL CARE DEVICES HAVING AUTOMATIC MODE SELECTION}
본 출원은 일반적으로 구강 케어 장치(oral care device), 더 구체적으로는 이온영동요법(iontophoresis) 응용을 위해 사용자의 구강에 이온 미세-전류(ionic micro-current)를 제공할 수 있는 구강 케어 장치에 관한 것이다.
이온영동요법은 환자의 피부를 통해 약물 또는 화학물질을 전달하기 위해 소전류(small current)(또는 전하)를 이용하는 의료 기술이다. 이온영동요법 응용은 매우 많으며, 관절염, 사마귀, 포진 및 기타 다수와 같은 많은 질환을 치료하는 데 사용될 수 있다. 최근에, 이온영동요법은 사용자의 치아로부터 플라크를 제거하는 것을 돕기 위한 것뿐만 아니라, 치아로의 불소 음이온 전달을 증가시키기 위해 칫솔과 같은 구강 케어 장치에 사용되고 있다.
일 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함한다. 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함하고, 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원에 전기적으로 결합되는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 제1 전극은 구강 케어 장치의 미리설정된 작동 지속기간 후에 제어기 회로 및 전원으로부터 전기적으로 분리되도록 구성된다. 제어기 회로는 사용자의 손과 사용자의 구강 사이에서 사용자를 통한 임피던스를 측정하여 임계치 초과의 측정된 임피던스가 전기 회로의 개방을 지시하고 임계치 미만의 측정된 임피던스가 전기 회로의 완성을 지시하도록 함으로써 전기 회로의 완성 또는 개방을 검출한다. 전기 회로의 완성의 검출 시에 제어기 회로는 제1 작동 모드에서 작동하도록 구강 케어 장치를 제어하고, 전기 회로의 개방의 검출 시에 제어기 회로는 제2 작동 모드에서 작동하도록 구강 케어 장치를 제어한다.
다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 진동 진폭 및 주파수에서 브러시 헤드 부분을 병진시키기 위해 진동 진폭 및 주파수에서 진동하도록 작동가능한 진동 액추에이터(vibrating actuator), 및 진동 액추에이터, 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 제어기 회로는 사용자의 손과 사용자의 구강 사이에서 사용자를 통한 임피던스를 측정하여 임계치 초과의 측정된 임피던스가 전기 회로의 개방을 지시하고 임계치 미만의 측정된 임피던스가 전기 회로의 완성을 지시하도록 함으로써 전기 회로의 완성 또는 개방을 검출한다. 전기 회로의 완성의 검출 시에, 제어기 회로는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시키고 작동 진동 진폭 및 주파수에서 진동하도록 진동 액추에이터를 제어함으로써 제1 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치를 제어한다. 전기 회로의 개방의 검출 시에, 제어기 회로는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 중단시키고 작동 진동 진폭 및 주파수에서의 진동을 정지시키도록 진동 액추에이터를 제어함으로써 제2 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치를 제어한다.
또 다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 제어기 회로는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통과하는 미세-전류(I)를 제어하고, 미세-전류(I)에 기초하여 전기 회로의 임피던스를 결정한다. 제어기 회로는 임피던스가 제1 임피던스 범위 내에 있을 때 제1 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치를 제어하고, 임피던스가 제2 임피던스 범위 내에 있을 때 제2 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치를 제어한다.
또 다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강 내의 위치와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강 내의 위치에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 전기 회로의 완성 시에, 제어기 회로는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시켜서, 미세-전류(I)가 사용자의 구강 내에 위치되는 구강 케어 물질에 존재하는 화학적 활성제의 사용자 구강 내의 위치로의 전달을 향상시키도록 한다. 제어기 회로는 사용자를 통한 미세-전류(I)의 값, 구강 케어 물질 및 제1 전극에 대한 제2 전극의 극성에 적어도 부분적으로 기초하여 시간(t)에서 사용자의 구강 내의 위치로 전달되는 화학적 활성제의 양을 계산한다.
또 다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강 내의 경조직과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손과의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강 내의 경조직과의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 전기 회로의 완성 시에, 제어기 회로는 주파수 범위에 걸쳐 변동하는 주파수에서 사용자의 손과 사용자의 구강 내의 경조직 사이에서 사용자를 통한 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)를 발생시킨다. 제어기 회로는 전기 회로를 통한 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)의 응답의 기본파(fundamental-harmonic) 성분을 측정하고, 기본파 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 시스템 임피던스(system impedance)를 계산한다. 제어기 회로는 시스템 임피던스를 하나 이상의 치아에 대응하는 복수의 건강 상태에 대응하는 복수의 임피던스 값과 비교하고, 시스템 임피던스에 가장 근접한 임피던스 값을 선택하며, 가장 근접한 임피던스 값에 대응하는 선택된 건강 상태를 저장한다.
또 다른 실시예에서, 구강 전극 및 파지 전극을 갖는 전동 칫솔을 사용하는 경조직 진단 방법은 사용자의 구강 내의 경조직과의 구강 전극의 접촉에 의해 그리고 사용자의 손과의 파지 전극의 접촉에 의해 전동 칫솔의 사용자에 의해 폐쇄되는 전기 회로를 통한 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)를 발생시키는 단계를 포함하며, 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)는 주파수 범위에 걸쳐 변동하는 주파수에서 사용자의 구강 내의 적어도 경조직을 통과한다. 방법은 파지 전극에서 전기 회로를 통한 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)의 응답을 검출하는 단계, 응답의 기본파 성분을 측정하는 단계, 및 기본파 성분에 적어도 부분적으로 기초하여 시스템 임피던스를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 시스템 임피던스를 복수의 건강 상태에 대응하는 복수의 임피던스 값과 비교하는 단계, 시스템 임피던스에 가장 근접한 임피던스 값을 선택하는 단계, 및 가장 근접한 임피던스 값에 대응하는 선택된 건강 상태를 저장하는 단계를 추가로 포함한다.
또 다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 구강 케어 도구 내에서 임피던스 특성을 갖고 제1 전극에 전기적으로 결합되는 임피던스 요소, 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극, 임피던스 요소 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 제어기 회로는 구강 케어 도구의 임피던스를 결정하고, 구강 케어 도구의 임피던스 요소는 결정된 임피던스에 영향을 미친다. 또한, 제어기 회로는 임피던스가 제1 임피던스 범위 내에 있을 때 제1 미세-전류 진폭에서 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시키고, 임피던스가 제2 임피던스 범위 내에 있을 때 제2 미세-전류 진폭에서 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킨다.
또 다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분 및 손잡이 부분에 결합되는 구강 케어 도구를 포함하며, 구강 케어 도구는 브러시 필라멘트를 갖는 브러시 헤드 부분을 포함한다. 구강 케어 장치는 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 및 손잡이 부분 내에 위치되고 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극을 추가로 포함하며, 사용자의 손에서의 제2 전극의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 구강 케어 장치는 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압 전위를 제공하는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 제어기 회로를 추가로 포함한다. 제어기 회로는 전기 회로를 통한 평가 미세-전류(I평가)를 발생시키고, 평가 미세-전류(I평가)는 평가 주파수 범위에 걸쳐 스위핑(sweep)하며, 평가 주파수 범위에 걸친 평가 미세-전류에 응답하는 구강 케어 도구의 주파수 응답에 기초하여 구강 케어 도구의 공진 전기 주파수(resonant electrical frequency)를 검출한다. 제어기 회로는 검출된 공진 전기 주파수가 제1 주파수 범위 내에 있을 때 제1 미세-전류 진폭에서 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시키고, 검출된 공진 전기 주파수가 제2 주파수 범위 내에 있을 때 제2 미세-전류 진폭에서 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킨다.
전술한 전반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 둘 모두는 다양한 실시예를 기술하며, 청구된 발명의 요지의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 구조를 제공하도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 첨부 도면은 다양한 실시예의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들을 예시하며, 설명과 함께 청구된 발명의 요지의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
<도 1>
도 1은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 구강 케어 장치의 전기 구성요소를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 구강 케어 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 전원 회로 및 제어기 회로를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 4a 내지 도 4d>
도 4a 내지 도 4d는 본 명세서에 예시되고 기술된 다양한 실시예에 따른 구강 케어 장치의 구강 케어 도구를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 4e 내지 도 4g>
도 4e 내지 도 4g는 본 명세서에 예시되고 기술된 다양한 실시예에 따른 전기 전도성 필라멘트를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 5>
도 5는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 교류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 6>
도 6은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 구강 케어 장치와 사용자의 신체 사이의 전기 회로를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 7>
도 7은 사용자의 구강 내의 복수의 영역의 전기 저항을 그래프로 도시하는 도면.
<도 8>
도 8은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치와 무선 통신하는 구강 케어 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 9>
도 9는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 구강 케어 도구를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 10 및 도 10a>
도 10 및 도 10a는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 전기-활성 중합체를 포함하는 구강 케어 도구를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 11>
도 11은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 2개의 구강 케어 도구 리필에 대한 주파수의 함수로서의 임피던스 응답을 그래프로 도시하는 도면.
본 명세서에 개시된 실시예는 일반적으로 이온영동요법에 의해 화학적 활성제를 전달하기 위해 사용자의 구강에 이온 미세-전류를 제공하는, 전동 칫솔과 같은 구강 케어 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 실시예는 구강 케어 장치가 사용자에 의해 파지되어 사용자의 입 안에 위치된 때를 검출할 수 있고, 사용자의 구강의 영역을 검출하여 그에 따라 칫솔질 모드를 변경할 수 있으며, 구강 케어 장치에 결합된 구강 케어 도구의 유형을 검출하여 그에 따라 칫솔질 모드를 변경할 수 있고, 치아의 건강 상태를 진단할 수 있는 구강 케어 장치에 관한 것이다.
실시예는 사용자에 의해 보유되거나 달리 사용자의 신체의 일부 영역과 전기적으로 접촉하는 제1 전극, 및 이온영동요법의 관심 영역(예컨대, 사용자의 구강)에 적용될 제2 전극을 갖는 장치로 구현될 수 있다. 미세-전류는, 사용자의 신체가 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성하기 때문에, 제1 및 제2 전극과 접촉하는 신체의 영역들 사이에서 사용자의 신체를 통해 흐른다.
이제 도 1을 참조하면, 구강 케어 장치(100)의 일 실시예의 구성요소들 중 일부의 전반적인 개략도가 예시되어 있다. 구강 케어 장치(100)는 일반적으로 전원(102), 제어기 회로(104), 제1 전극(106) 및 제2 전극(108)을 포함한다. 전원(102)은 구강 케어 장치(100)가 구현되는 특정 응용에 따라 미세-전류(이온)를 생성할 수 있는 임의의 전원일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 전원(102)은 50 내지 1000 μA 범위의 미세-전류를 제공할 수 있는 배터리를 포함할 수 있다. 전원(102)은 또한 AC-DC 컨버터 회로, DC-DC 전압 레귤레이터 회로, 또는 이온영동요법 응용에 특정된 전압 수준 및 미세-전류 수준을 얻기 위한 임의의 적절한 회로일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 전원(102)은 이온영동요법 효과를 증가시키고 전기 (이온) 회로의 사람의 신체 부분의 높은 전기 저항을 극복하기 위해 약 30 볼트의 전압 전위를 생성할 수 있다.
제1 및 제2 전극(106, 108)은 사용자의 신체와 전기적으로 접촉하도록 구성되는 전극이다. 따라서, 제1 및 제2 전극(106, 108)은 전기 전도성이어야 한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극(106, 108)은 금속 재료로 제조된다. 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 전극(106, 108)은 발명의 명칭이 "구강 케어 장치(Oral Care Device)"인 미국 특허 출원 제12/014,487호에 기술된 바와 같은 탄소 충전재(예컨대, 비-전기 전도성 수지 내에 분산되어 있는 탄소 섬유)로 충전되는 비-금속 재료를 포함하는 터치 전극일 수 있다. 비록 제1 전극이 음극(-)과 연관되는 것으로 예시되어 있고 제2 전극이 양극(+)과 연관되는 것으로 예시되어 있지만, 실시예는 이로 제한되지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 제1 전극이 양극과 연관될 수 있고, 제2 전극이 음극과 연관될 수 있다.
제어기 회로(104)는 원하는 미세-전류 수준에서 사용자의 신체를 통한 전기 회로의 완성 시에 이온 전류를 제공할 수 있는 회로이다. 또한, 제어기 회로(104)는 사용자가 경험하는 감각을 제한하기 위해 사용자에게 인가되는 미세-전류의 램핑 제어(ramping control)를 달성한다. 제한이 아닌 예로서, 도 5는 전류 제어 회로(104)에 의해 생성될 수 있는 예시적인 미세-전류 제어 파형을 도시한다. 이들 미세-전류 제어 방법뿐만 아니라, 전류 제어 회로(104)가 이하 더욱 상세하게 기술될 것이다.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른 구강 케어 장치(120)의 그래픽 예시를 도시한다. 구강 케어 장치(120)의 구성요소들의 배열은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 실시예는 예시된 구강 케어 장치(120)의 구성요소들 또는 구성들의 그러한 배열로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예시된 구강 케어 장치(120)는 본체 하우징 및 구강 케어 도구(126)를 포함한다. 본체 하우징은 구강 케어 장치(120)의 제1 단부 상에서 손잡이 부분(121)을 한정한다. 구강 케어 도구(126)는 손잡이 부분(121)에 결합되어 구강 케어 장치(120)의 제2 단부를 한정한다. 일 실시예에서, 구강 케어 도구(126)는 상이한 구성의 구강 케어 도구(예컨대, 혀 세정기 또는 치실 도구)가 손잡이 부분(121)에 부착될 수 있도록 손잡이 부분(121)에 제거가능하게 결합된다. 대안적인 실시예에서, 구강 케어 도구(126)는 손잡이 부분(121)과 구강 케어 도구(126)가 하나의 일체형 구성요소이도록 손잡이 부분(121)으로부터 제거가능하지 않다. 손잡이 부분(121)은 예를 들어 성형된 플라스틱과 같은 비-전기 전도성 재료로 제조될 수 있다.
예시된 구강 케어 도구(126)는 일반적으로 그와 연관된 칫솔 강모(127)를 갖는 전동 칫솔 헤드로서 구성되는 브러시 헤드 부분(129) 및 스템 부분(128)을 포함한다. 스템 부분(128) 및 브러시 헤드 부분(129) 둘 모두는 플라스틱 재료와 같은 비-전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 구강 케어 도구(126)는 하나 이상의 전기 전도성 영역을 포함할 수 있는 제1 전극(106)을 갖는다. 예시된 실시예에서, 제1 전극(106)은 브러시 헤드 부분(129)의 개방부 내에 위치되는 전기 전도성 패드를 포함하여, 구강 케어 장치(120)의 작동 동안 제1 전극(106)의 전기 전도성 패드가 사용자의 구강에 노출된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 제2 전극(108)은 구강 케어 장치(120)를 작동시키기 위해 사용자가 손잡이 부분(121)을 파지할 때 사용자의 손과 전기적으로 접촉할 수 있도록 손잡이 부분(121) 내에 제공된다. 전술된 바와 같이, 제2 전극(108)은 금속 재료, 전도성 탄소 섬유가 내부에 분산되어 있는 비-전도성 수지, 또는 임의의 다른 전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 실시예는 도 2에 예시된 제2 전극의 구성으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 일 실시예에서, 선택적 진동 액추에이터(122)가 제공되어 전원(102)에 결합된다. 진동 액추에이터(122)는 구강 케어 장치(120)에 진동을 제공하기 위해 고주파수로 진동하도록 구성될 수 있다. 손잡이 부분(121)은 또한 온/오프(ON/OFF) 버튼 또는 스위치(162)(도 8 참조), 모드 선택 버튼 또는 스위치 등과 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
손잡이 부분(121) 내에, 치료 이온 미세-전류를 생성하는 다양한 전기 구성요소가 유지되어 있다. 전원(102)(즉, 배터리)은 전원(102)의 제1 극(예컨대, 양극)이 제2 전극(108)에 전기적으로 결합된 상태로 하우징 내에 위치된다. 전원(102)의 반대 극(예컨대, 음극)은 제어기 회로(104)를 통해 구강 케어 도구(126)의 제1 전극(106)과 전기적으로 연관된다. 제1 및 제2 전극(106, 108)과 연관되는 극은 특정 응용에 따라 반전될 수 있다.
제어기 회로(104)는 손잡이 부분(121) 내의 인쇄 회로 기판 또는 다른 구조체 상에 장착될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기 회로(104)는 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)를 포함할 수 있다. 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)는 2개의 물리적으로 분리된 회로로 예시되어 있지만, 2개의 회로는 일부 실시예에서 단일 회로(또는 집적 회로)로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 펄스 발생 회로(123)는 사용자에게 인가되도록 요구되는 파형을 발생시킬 수 있고, 펄스 구동 회로(124)는 특정 이온영동요법 응용에 대해 적절한 전류 값을 갖도록 파형을 증폭시킬 수 있다. 예시적인 파형이 도 5에 도시되어 있다.
전기 (이온) 회로는 전원(102)의 음극과 제어기 회로(104), 제어기 회로(104)와 제1 전극(106)(점선 125a로 도시됨), 전원(102)의 양극과 제2 전극(108)(점선 125b로 도시됨) 사이의 전기적 접속, 및 손과 사용자의 구강(점선 131로 도시됨) 사이의 전도성 경로에 의해 제공된다. 회로는 사용자가 구강 케어 장치(120)의 제2 전극(108)을 파지하고 브러시 헤드 부분(129) 및 제1 전극(106)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치할 때 형성된다. 회로는 사용자가 브러시 헤드 부분(129) 및 제1 전극(106)을 그 또는 그녀의 입으로부터 제거할 때 개방된다. 더 일반적으로, 회로는 사용자가 구강 케어 장치(100)의 제2 전극(108)을 파지하고 그 또는 그녀의 구강에 구강 케어 장치(100)의 제1 전극(106)을 적용할 때 형성된다.
일부 실시예에서, 구강 케어 장치(100)는 또한 구강 케어 장치(100)로의 그리고 그로부터의 둘 모두로 데이터를 전송하기 위한 무선 통신 모듈(140)을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(140)은 모바일 장치, 컴퓨터, 외부 사용자 인터페이스(도 7 참조) 등과 같은 외부 구성요소와 무선 통신하도록 구성될 수 있다. 데이터는 치아 진단 정보, 칫솔질 힘, 칫솔질 지속기간 및 화학적 활성제 전달을 포함할 수 있지만 이로 제한되지 않는다.
이제 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 제어기 회로(104) 및 전원(102)의 개략도가 도시되어 있다. 도 3에 예시된 회로에 대해 다른 회로 또는 변형예가 사용될 수 있으며, 실시예는 도 3의 개략도로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예시된 실시예의 전원(102)은 배터리(101) 및 전압 레귤레이터(103)를 포함한다. 다른 실시예에서, 전압 레귤레이터는 제공되지 않는다. 전압 레귤레이터(103)는 배터리(101)의 전압을 수신하고, 접지 기준 전위(109), 접지 기준 전위에 대해 양의 전력 레일(power rail) 전위(105)(V+)(예컨대, +30 V), 및 접지 기준 전위에 대해 음의 전력 레일(107)(V-)(예컨대, -30 V)을 제공한다. 다른 전압 전위가 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 양의 전력 레일 전위(105) 및 음의 전력 레일 전위(107)는 애노딕 극성 또는 캐소딕 극성을 인가하기 위해 제공된다. 전압 레귤레이터(103)에 의해 제공되는 전압은 특정 응용에 따라 변동될 수 있다.
제어기 회로(104)는 일반적으로 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)를 포함한다. 제어기 회로(104)는 특정 주파수, 듀티 사이클, 전류 수준 등에서 원하는 이온 전류 파형(예컨대, 도 5에 예시된 파형)을 생성할 수 있는 임의의 회로일 수 있다. 제어기 회로(104)의 구성요소들 중 하나 이상은 하나 이상의 집적 회로(예컨대, 응용-특정 집적 회로) 내에 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 펄스 발생 회로(123)는 사용자에게 인가되는 미세-전류에 대응하는 파형을 생성하도록 협동하는 마이크로제어기(112) 및 디지털-아날로그 컨버터 회로 또는 칩(113)(DAC)을 포함한다. 일 실시예에서, 펄스 발생 회로는 DAC를 포함하지 않는다. 펄스 발생 회로(123)에 의해 생성된 파형은 펄스 구동 회로(124)에 의해 증폭되며, 따라서 원하는 미세-전류를 생성하는 데 필요한 것보다 낮은 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 파형 펄스의 전압은 0과 마이크로제어기의 논리 전압 수준 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 마이크로제어기(112)는 파형을 이루는 펄스를 생성하기 위해 디지털-아날로그 컨버터(113)에 명령을 제공할 수 있다. 파형은 예시된 펄스 발생 회로(123) 외의 방식으로 생성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 펄스 구동 회로(124)는 원하는 미세-전류 수준(및 원하는 주파수 및 듀티 사이클)이 사용자에게 인가되게 하기 위해 펄스 발생 회로(123)에 의해 제공되는 파형을 증폭시키도록 구성된다. 예시적인 펄스 구동 회로(124)는, 입력으로서 펄스 발생 회로(123)에 의해 제공되는 파형의 펄스 열(pulse train)을 수신하고 출력으로서 미세-전류를 생성하는 연산 증폭기(operational amplifier)(116)를 포함한다. 따라서, 연산 증폭기(116)는 파형의 펄스 열을 증폭시키는 전류 공급원으로서 사용된다. 연산 증폭기(116)는 전원(102)의 양 및 음의 전력 레일에 전기적으로 접속되고, 접지 기준 전위에 추가로 결합되는 전류-감지 저항기(111)에 전기적으로 결합된다. 연산 증폭기(116)의 출력은 구강 케어 장치와 관련하여 사용자의 구강 내에 위치되는 제1 전극(106)에 전기적으로 결합된다. 제2 전극(108)은 전류-감지 저항기를 통해 접지 기준 전위에 전기적으로 결합된다.
전류-감지 저항기(111)는 사용자에게 제공되는 미세-전류 수준을 모니터링하고 그에 대한 조정을 행하기 위해 사용자를 통해 마이크로제어기(112)로 통과하는 이온 미세-전류의 피드백을 제공하도록 제공된다. 일 실시예에서, 전류-감지 저항기(111)는 전류-감지 저항기(111)를 가로지르는 1 mV가 1 μA에 대응하도록 1 kΩ 저항기이다.
도 3에 예시된 실시예에서, 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)는 과-전압 보호 장치에 의해 보호될 수 있다. 제너 다이오드(zener diode)(117, 118)가 사용자를 가로지르는 전압을, 예를 들어 30 V와 같은 사용자 과-전압 값 미만으로 클램핑한다. 제너 다이오드(114, 115)는 전압을, 예를 들어 10 V와 같은 펄스 발생 회로 과-전압 미만으로 클램핑함으로써 디지털-아날로그 컨버터(113) 및 마이크로제어기(112)를 보호한다.
구강 케어와 관련하여, 이온 전류의 투입은 치아 및 잇몸으로부터의 플라크의 제거를 돕기 위한 것뿐만 아니라 플라크 재성장을 방지하는 것 및 이온영동요법을 통해 치아로 불소 이온을 투입하는 것을 위해 사용될 수 있는 것으로 예측된다. 구강 케어 장치(100)에 의해 제공되는 이온 미세-전류는 브러시 헤드 부분(129)으로부터, 사용자에 의한 타액을 거쳐 입 점막 및/또는 치아로, 신체를 가로질러 사용자의 손으로, 그리고 다시 구강 케어 장치(100)의 손잡이로 흐를 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 구강 케어 도구 및 제1 전극(106)의 다양한 실시예를 예시한다. 구강 케어 도구 및 제1 전극은 광범위한 구성을 취할 수 있다. 실시예는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 이들 구성으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 도 4a를 참조하면, 칫솔 강모(127)에 인접하게 위치되는 제1 전도성 패드(106a) 및 칫솔 강모(127) 아래에 위치되는 제2 전도성 패드(106b)를 포함하는 제1 전극을 갖는 브러시 헤드(126')가 도시되어 있다. 따라서, 도 4a에 도시된 브러시 헤드(126')는 이온 전류가 통과하여 흐르는 2개의 위치를 제공한다. 도 4b에 도시된 브러시 헤드 부분(129)은 칫솔 강모(127) 아래에 위치되는 단일 전도성 패드(106)를 갖는 반면, 도 4c에 도시된 브러시 헤드(126")는 칫솔 강모(127)에 인접하게 위치되는 단일 전도성 패드(106a)를 갖는다. 칫솔 강모(127) 자체가 전기 전도성이어서 제1 전극으로서 작용할 수 있는 것이 또한 고려된다.
도 4d 및 도 4e는 제1 전극이 칫솔 강모들(127) 사이에 위치되는 하나 이상의 절연된 도체 와이어(106c)의 형태인 실시예를 예시한다. 도 4e는 도 4d에 도시된 절연된 도체 와이어(106c)의 일 실시예의 근접도를 예시한다. 절연된 도체 와이어(106c)는 유연성 금속 재료와 같은 임의의 전기 전도성 재료로부터 제조되는 전기 전도성 와이어 코어(130) 및 전기 전도성 와이어 코어(130)를 둘러싸는 외부 절연체 재킷(132)을 포함한다. 외부 절연체 재킷(132)은 칫솔 응용에서 사용되기에 충분히 유연성인 비-전도성 재료로 제조된다. 전기 전도성 와이어 코어(130)의 노출된 부분(130')은 이 부분이 사용자의 구강에 대해 노출되고 전술된 바와 같이 제1 전극으로서 작용할 수 있도록 외부 절연체 재킷(132)을 지나 연장된다.
도 4f는 중합체 내에서 전기 전도성 재료로서 구성되는 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)를 예시한다. 제한이 아닌 예로서, 전기 전도성 브러시 필리멘트(106d)는 전기 전도성 입자(예컨대, 전기 전도성 탄소 입자, 나노-입자, 전도성 수트(soot))가 내부에 매립되어 있는 중합체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 브러시 필리멘트는 시간의 흐름에 따라 전도도를 상실하는 전도성 필름 또는 재료로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 강모의 마모에 관해 사용자에게 시각적 지시를 제공하기 위해 환염(ringdye) 공정에 의해 적용되는 착색된 필름이 전기 전도성으로 제조될 수 있다.
구강 케어 도구는 제1 전극으로서 하나 이상의 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)를 포함할 수 있다. 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 도 4f에 도시된 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)는 사용 기간에 걸쳐 전도도를 상실하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 입자는 시간의 흐름에 따라 브러시 필라멘트(들)로부터 분리될 수 있으며, 이에 따라 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)의 저항률을 증가시킨다.
이온 미세-전류의 램핑
일 실시예에서, 사용자의 구강(치아)은 양의 제1 전극(106)으로 인해 양의 전압 하에 있고, 브러시 헤드 부분(129)의 제2 전극(108)은 음의 전압 하에 있어서, 양으로 대전된 치아를 향해 불소 음이온의 흐름을 지향시킨다. 실험실 실험은 불소 이온의 흐름이 전달되는 미세-전류의 수준에 직접 좌우된다는 것, 및 더 높은 전류가 불소 이온의 더 우수한 전달에 그리고 잠재적으로 생물막 붕괴에 유리할 것이라는 것을 시사한다. 실험은 또한 80 μA(진폭) 이하의 펄스형 이온 전류가 구강 케어 이득을 거의 제공하지 못한다는 것을 지시한다. 그러나, 더 높은 전류 수준은 전기가 통하는 느낌, 통증 및/또는 신맛과 같이 사용자에게 불쾌한 감각을 유발할 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예는 연관된 불쾌한 감각 없이 더 높은 이온 전류의 사용을 가능하게 하며, 따라서 향상된 구강 케어 효능을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 미세-전류(I)는 브러시 헤드 부분과 사용자의 구강 사이에서 접촉이 이루어질 때마다 낮은 값으로부터 더 높은 값으로 램핑될 수 있다. 다른 실시예에서, 미세-전류(I)의 진폭은 일정하게 유지될 수 있다. 놀랍게도, 본 발명자들은 이온 미세-전류를 상승 시간(t상승)에 걸쳐 개시 전류(I개시)로부터 최종 전류(I최종)까지 램핑시킴으로써, 불쾌한 감각 없이 더 높은 이온 전류 값이 사용자의 구강에 인가될 수 있다는 것을 밝혀냈다. 일반적으로, 사용자의 구강에 대한 제1 전극(106)의 인가에 의해 회로가 형성될 때, 제어기 회로(104)는 I개시에서 개시되어 t상승에 걸쳐 I최종까지 증가하는 미세-전류(I램핑)를 생성하며, 이어서 사용자의 구강으로부터 제1 전극(106)의 제거에 의해 전기 회로가 개방될 때까지 I최종에서 유지된다. 전류 램핑은 전기 회로가 개방 및 폐쇄되는 매 단일 시간마다 반복된다. 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 최종 미세-전류(I최종)는 칫솔질 효능을 증가시키는 미세-전류 값으로 예측되는 약 100 μA 초과이어야 한다. 일 실시예에서, 최종 미세-전류(I최종)는 약 100 μA 내지 약 800 μA이다. 다른 실시예에서, 최종 미세-전류(I최종)는 약 400 μA 내지 약 800 μA이다. 미세-전류(I램핑)는 응용에 따라 교류(AC) 또는 직류(DC)일 수 있다. AC 응용에서, 전술된 미세-전류 범위는 진폭 미세-전류 값이다. 전술된 미세-전류 범위는 구강 케어 응용에 대해 의도된 것이며, 다른 비-구강 케어 응용은 상이한 전류 범위를 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
시간(t상승)은 사용자가 경험하는 미세-전류의 감각을 최소화하기에 충분할 정도로 길어야 하지만, 칫솔질 기간 동안 최종 미세-전류(I최종)의 최대 전류를 사용자가 경험하도록 최종 미세-전류(I최종)에 신속하게 도달하기에 충분할 정도로 짧아야 한다. 제한이 아닌 예로서, 상승 시간(t상승)은 1초 내지 20초일 수 있다. 일반적으로, 상승 시간(t상승)이 짧을수록, 사용자가 미세-전류로부터 생성되는 감각을 경험할 가능성이 커진다. 미세-전류가 존재하고 구강 케어 장치(100)가 올바르게 작동하고 있다는 것을 사용자가 인지할 수 있도록 구강 케어 장치(100)가 사용자에게 소정의 감각을 제공하는 것이 바람직할 수 있음에 유의하여야 한다. 그러나, 불쾌한 감각을 생성하는 미세-전류 및 상승 시간은 회피되어야 한다. 일 실시예에서, 구강 케어 장치(100)는 사용자가 상승 시간(t상승), 개시 전류(I개시), 최종 전류(I최종), 단차 전류(I단차)(증분들 사이의 미세-전류의 증가량), 주파수, 듀티 사이클 등과 같은 변수를 선택할 수 있도록 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다.
도 5는 미세-전류 램핑 방법의 하나의 예시적인 AC 실시예를 예시한다. 다른 미세-전류 램핑 방법은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2011년 9월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/536,678호에 기술되고 예시된 것들을 포함할 수 있다. 도 5에 예시된 작동 듀티 사이클은 50%이다. 실시예는 50% 외의 작동 듀티 사이클을 가질 수 있으며, 펄스형 램핑 미세-전류(I램핑)의 주파수는 특정 응용에 좌우될 수 있다. 일 실시예에서, 펄스형 램핑 미세-전류(I램핑)의 주파수는 약 9 kHz이다.
하나의 완전한 미세-전류 펄스 열(210) 및 하나의 부분적인 미세-전류 펄스 열(220)이 도 5에 예시되어 있다. 미세-전류는 제1 전극과 사용자의 구강 사이에서 (예컨대, 지점(211) 및 지점(221)에서) 전기적 접촉이 이루어질 때 개시 미세-전류(I개시)에서 개시된다. 제1 접촉에서, 미세-전류는 I개시와 0 μA 사이에서 교번한다. 램핑 미세-전류(I램핑)는 0 μA와 I개시 + I단차 사이에서 교번하도록 오프셋 양(I단차)만큼 이동된다. 미세-전류는 최종 미세-전류(I최종)에 도달할 때까지 I단차만큼 추가로 이동한다. 시간의 흐름에 따른 램핑 미세-전류(I램핑)의 값은 작동 듀티 사이클(예컨대, 50%)에서 0과 (I개시 + (m-1)I단차) 사이에서 교번하는 것으로 표현될 수 있으며, 여기서 전기 회로의 완성 시에 m = 1이고 (I개시 + (m-1)I단차)에 이를 때까지 단차 주파수에서 1씩 증가한다. 상승 시간(t상승) 후에, 그러면 램핑 미세-전류(I램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지 작동 주파수에서, I최종과 0 사이에서 교번한다.
자동 온- 오프 제어
일부 실시예에서, 전동 칫솔과 같은 구강 케어 장치의 사용자에 의해 완성되는 전기 회로의 개방 및 폐쇄는 구강 케어 장치의 기능성을 자동으로 제어할 수 있다. 예를 들어 그리고 도 2를 다시 참조하면, 전동 칫솔(120)은 1) 사용자가 브러시 헤드 부분(129) 내의 제1 전극(106)에도 손잡이 부분(121) 상의 제2 전극(108)에도 물리적으로 접촉하지 않은 때, 및 2) 사용자가 제1 전극(106) 또는 제2 전극(108) 중 하나에만 물리적으로 접촉한 때, 오프 상태 또는 대기 상태와 같은 하나의 작동 모드로 자동으로 작동될 수 있다. 제2 전극(108)을 파지하고 브러시 부분(129)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치하여 제1 전극(106)이 구강과 접촉하게 함으로써 사용자가 제1 전극 및 제2 전극 둘 모두와 물리적으로 접촉한 때, 전동 칫솔(120)은 하나 이상의 온 상태와 같은 다른 작동 모드로 작동할 수 있다. 사용자가 제1 전극(106) 또는 제2 전극(108), 또는 둘 모두를 그 또는 그녀의 신체로부터 분리한 때, 전동 칫솔(120)은 원래의 모드(예컨대, 전술된 바와 같이 오프 상태 또는 대기 상태)로 전환될 수 있다.
이러한 방식으로, 전동 칫솔(120)은 사용자가 손잡이 부분(121)을 파지하고 브러시 헤드 부분(129)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치하였는지의 여부에 기초하여 복수의 모드들 사이에서 전환될 수 있다. 일 실시예에서, 전동 칫솔(120)은 사용자가 온-오프 스위치를 온 위치로 배치한 때, 사용자가 브러시 헤드 부분(129)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치하기 전에 전동 칫솔(120)이 대기 상태(예컨대, 제2 작동 모드)로 작동하도록 온-오프 스위치(도 2에 도시되지 않음)를 포함한다. 대기 상태 동안, 진동 액추에이터(122)는, 물 및/또는 치약이 브러시 헤드 부분(129)으로부터 튀게 함이 없이, 전동 칫솔(120)이 적절하게 작동하고 있다는 피드백을 사용자에게 제공하기 위해 낮은 진동 진폭 및/또는 주파수(예컨대, 비-작동 진동 진폭 및/또는 주파수)에서 진동할 수 있다. 전동 칫솔(120)은 또한 대기 상태 동안 미세-전류 전달 모드와 연관된 전압 전위 및/또는 파형을 생성하지 않을 수 있다.
사용자가 제1 전극(106) 및 제2 전극(108)과 접촉할 때, 제어기 회로(104)는 사용자의 신체에 의해 완성되는 전기 회로의 임피던스 특성(예컨대, 저항 및/또는 리액턴스)을 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 제어기 회로(104)는 검출된 임피던스 특성을 임계치와 비교한다. 검출된 임피던스가 임계치 미만이거나, 사람의 신체의 임피던스 특성과 연관된 범위 내에 있을 때, 제어기 회로(104)는 하나 이상의 온 상태(예컨대, 제1 작동 모드)로 작동하도록 전환될 수 있다. 온 상태는 작동 진동 주파수, 작동 진동 진폭, 및 미세-전류 전달의 임의의 조합일 수 있다. 작동 진동 및/또는 미세-전류 전달은 높은 임피던스 특성이 제어기 회로(104)에 의해 검출되어 사용자의 신체로부터의 제1 전극(106) 및/또는 제2 전극(108)의 분리를 지시할 때까지 전동 칫솔(120)에 의해 연속적으로 제공될 수 있다. 이어서, 제어기 회로(104)는 전동 칫솔을 제2 작동 모드(예컨대, 오프 상태, 대기 상태 등)로 전환시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 전동 칫솔(120)은 온-오프 스위치를 포함하지 않아서, 제2 작동 모드(예컨대, 오프 상태)에서 작동할 때 전동 칫솔(120)이 진동하지 않고 제1 전극(106) 및 제2 전극(108)에서 전압 전위를 생성하지 않게 된다.
일부 실시예에서, 제어기 회로(104)는 전동 칫솔(120)의 작동 지속기간을 기록할 수 있는 타이머(141)(도 1b 참조)를 추가로 포함한다. 타이머(141)는 별개의 회로로서 구성될 수 있거나, 마이크로제어기(112) 내에 통합될 수 있다. 타이머(141)는 제어기 회로(104)가 사용자의 신체를 통한 전기 회로의 완성을 검출하면 시간 기록을 개시할 수 있고, 제어기가 전기 회로의 개방을 검출하면 시간 기록을 중지할 수 있다. 제어기 회로(104)는 메모리 구성요소(143)에서 개별 칫솔질 기간에 대한 칫솔질 지속기간 데이터를 기록 및 별도로 저장할 수 있다. 메모리 구성요소는 플래시 메모리 및 자기 디스크 메모리와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 임의의 유형의 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 개별 칫솔질 기간에 대한 칫솔질 지속기간 데이터를 사용하여, 제어기 회로는 (예컨대, 마이크로제어기(112)를 통해) 개별 칫솔질 기간들에 대한 칫솔질 지속기간 데이터를 합산함으로써 손잡이 부분(121)에 결합되는 특정 구강 케어 도구(126)에 대한 총 칫솔질 지속기간을 계산할 수 있다. 개별 칫솔질 기간에 대한 칫솔질 지속시간 데이터 및/또는 특정 구강 케어 도구(126)에 대한 총 칫솔질 지속시간을 표시하기 위해, 손잡이 부분(121) 상에 있는 것과 같은 사용자 인터페이스 또는 별개의 사용자 인터페이스 장치(150)(도 7 참조)가 전동 칫솔(120)과 연관될 수 있다. 일 실시예에서, 전동 칫솔(120)은 그 또는 그녀가 적절한 칫솔질 기술을 충족할 만큼 충분히 오랫동안 칫솔질을 한 때, 또는 계산된 총 칫솔질 지속기간이 미리설정된 임계치를 초과하였기 때문에 구강 케어 도구(126)가 교체되어야 한다는 것을 사용자에게 알려주는 발광 다이오드(LED) 및/또는 청각 장치와 같은 지시기를 포함할 수 있다.
구강 케어 도구(126)는 또한 미리설정된 사용 기간 후에 만료되는 사용 수명을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제거가능한 칫솔 헤드로서 구성되는 구강 케어 도구(126)의 브러시 헤드 부분(129)에서의 제1 전극(106)은 사용에 따라 전기 전도도를 상실하도록 구성될 수 있다. 제1 전극(106)이 더 이상 전기 전도성이지 않거나, 매우 높은 임피던스를 나타내면, 사용자의 신체에 의해 폐쇄되는 전기 회로의 전체 임피던스는 사용자가 손잡이 부분(121)을 파지하고 브러시 헤드 부분(129)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치하더라도 전동 칫솔(120)이 온 상태에서 작동하지 않도록 임피던스 임계치를 초과할 수 있다. 전동 칫솔(120)이 켜지지 않는 것은 오래된 구강 케어 도구를 새것으로 교체해야 할 시기라는 것을 사용자에게 지시할 수 있다.
제1 전극(106)(예컨대, 도 4a 내지 도 4f에 예시된 제1 전극(106a-106d))은 미리설정된 칫솔질 모드의 미리설정된 기간 후에 전기 전도도를 상실하도록 설계될 수 있다. 칫솔질 모드는 사용자가 브러시 헤드 부분(129)을 그 또는 그녀의 치아에 대해 가하는 힘, 칫솔질 운동의 빈도 및 기타 인자에 대응할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 미리설정된 칫솔질 모드는 전형적인 칫솔질 힘 및 칫솔질 빈도에 대응할 수 있다. 제1 전극(106)은 미리설정된 평균 칫솔질 기간 후에 마모되거나 달리 그의 전기 전도도를 상실하도록 설계될 수 있으며, 미리설정된 기간은 사용자가 예를 들어 강모 마모로 인해 구강 케어 도구(126)를 교체해야 하는 기간에 대응한다.
제1 전극(106)은 그 일부가 이하에 기술되는 다양한 방식으로 전기 전도도를 상실하도록 설계될 수 있다. 다시 한번 도 4e를 참조하면, 제1 전극은 절연된 도체 와이어(106c)로서 구성된다. 절연된 도체 와이어(106c)는 유연성 금속 재료와 같은 임의의 전기 전도성 재료로부터 제조되는 전기 전도성 와이어 코어(130) 및 전기 전도성 와이어 코어(130)를 둘러싸는 외부 절연체 재킷(132)을 포함한다. 제1 전극(106)은 단일의 절연된 도체 와이어(106c) 또는 복수의 절연된 도체 와이어(106c)에 의해 한정될 수 있다. 전기 전도성 와이어 코어(130)의 노출된 부분(130')은 전기 전도성 와이어 코어(130)가 사용자의 구강에 더 이상 노출되지 않고 제1 전극(106)이 전기 전도성이지 않도록 미리설정된 사용 기간 후에 마모되거나 떨어져 나가도록 구성될 수 있다. 노출된 부분(130')이 떨어져 나가거나 마모된 후(및 그 결과 그의 전도도가 변경된 후), 전동 칫솔(120)은 사용자가 구강 케어 도구(126)를 교체할 때까지 더 이상 켜지지 않을 수 있다.
다른 실시예에서, 전기 전도성 와이어 코어(130)는 절연된 도체 와이어의 단부에서 노출되는 전기 전도성 와이어 코어의 부분이 제어기 회로에 전기적으로 결합되지 않도록 (미리설정된 칫솔질 모드/힘에서의) 미리설정된 칫솔질 지속기간 후에 미리설정된 파단 위치(133)에서 파단되거나 달리 작동하지 않도록 설계될 수 있다. 미리설정된 파단 위치(133)는 외부 절연체 재킷(132)에 의해 덮인다. 미리설정된 파단 위치(133)에서의 파단은 임피던스를 증가시키고 그리고/또는 전기 회로의 폐쇄를 억제할 수 있으며, 이로써 전동 칫솔(120)이 온 상태에서 작동하는 것을 방지할 수 있다.
다시 한번 도 4f를 참조하면, 제1 전극(106)은 중합체 내의 전기 전도성 재료(예컨대, 전기 전도성 입자가 매립되어 있는 중합체)로 구성된 하나 이상의 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)로서 구성될 수 있다. 전기 전도성 브러시 필라멘트(106d)는 미리설정된 칫솔질 힘 및 빈도와 같은 미리설정된 모드에서 미리설정된 기간에 걸쳐 전도도를 상실하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 전기 전도성 입자(또는 필름)는 미리설정된 칫솔질 모드에 대응하는 손실률에서 브러시 필라멘트로부터 분리되도록 구성된다. 예를 들어, 손실률은 전기 전도성 브러시 필라멘트(들)(106d)가, 강모가 충분히 마모되어 구강 케어 도구가 교체되어야 하는 때에 대응하는 평균 칫솔질 힘 및 칫솔질 빈도에서 일정 기간 후에 전기 전도도를 상실하도록 될 수 있다.
대안적으로, 도 4g를 참조하면, 하나 이상의 전도성 필라멘트(106e)가 제공될 수 있으며, 하나 이상의 전도성 필라멘트(106e)는 시간의 흐름에 따라 전도성으로 되도록 구성된다. 전술된 바와 같이, 구강과의 전기적 접촉 또는 전도도의 상실보다는, 하나 이상의 전도성 필라멘트(106e)들 사이의 양의 전기적 접촉이 구강 케어 도구가 교체되어야 함을 지시할 수 있다. 도 4g에 도시된 전도성 필라멘트(106e)는 전기 전도성 와이어 코어(130')를 완전히 둘러싸는 외부 절연체 재킷(132')을 갖는다. 외부 절연체 재킷(132')은 전기 전도성 와이어 코어(130')가 사용자의 구강과 전기적 접촉을 이루지 않게 격리시킨다. 그러나, 외부 절연체 재킷(132')은 전기 전도성 와이어 코어(130')가 노출되도록 하는 칫솔질 활동으로 인해 시간의 흐름에 따라 파손되도록 설계된다. 전기 전도성 와이어 코어(130')와 사용자의 구강 사이의 양의 전기적 접촉은 구강 케어 장치 내의 하나 이상의 회로 및/또는 제어기에 의해 감지될 수 있다. 그러한 전기적 접촉은 구강 케어 도구가 교체되어야 하는 것을 지시할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 전기 전도성 와이어 코어(130')와 사용자의 구강 사이의 감지된 양의 전기적 접촉은 구강 케어 장치가 하나 이상의 칫솔질 모드로 작동되는 것을 방지할 수 있다.
자동 모드 전환
일부 실시예에서, 전동 칫솔(120)과 같은 구강 케어 장치는 사용자의 구강의 어느 영역이 칫솔질되고 있는지를 자동으로 검출하고, 그에 따라 그의 선택된 작동 모드를 자동으로 전환하도록 구성될 수 있으며, 선택된 작동 모드는 복수의 작동 모드 중 하나이다. 제한이 아닌 예로서, 사용자가 연조직(예컨대, 혀, 잇몸, 볼, 치은 영역 등)을 칫솔질할 때보다, 사용자가 치아와 같은 경조직을 칫솔질할 때 전동 칫솔(120)이 더 큰 진동 진폭 및 더 큰 미세-전류 진폭에서 작동하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 사용자가 어느 치아를 칫솔질하고 있는지 또는 사용자가 어느 특정 연조직 영역을 칫솔질하고 있는지에 따라 진동 운동 및 미세-전류 진폭/파형을 변경하는 것이 바람직할 수 있다.
전동 칫솔(120)은 전기 회로의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스에 따라 작동 모드를 전환하도록 구성될 수 있다. 이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예는 제1 전극(106)과 접촉하는 구강 조직의 임피던스를 검출하도록 작동가능할 수 있다. 구강 내의 상이한 영역의 저항은 특성 값 범위를 갖는다. 도 6은 배터리 및 전압 레귤레이터(101/103)와 같은 전원, 제1 전극(106)과 전원 사이의 전도성 경로, 및 피부 및 신체 저항(RS) 및 치아 저항(RT) 또는 연조직 저항(RST)을 갖는 제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이에서의 사용자의 신체 내의 전도성 경로에 의해 한정되는 전기 회로(10)를 도시한다. 일반적으로, 치아 저항이 가장 크다: RT > RST > RS. 제어기 회로(104)는 이온 전류(IB) 및 신체를 가로지르는 전압(V)을 측정하여 R=V/I에 의해 전기 회로(10)의 전체 저항을 계산할 수 있다.
일 실시예에서, 측정된 저항(또는 임피던스)이 치아의 저항일 가능성이 더 큰 경우, 제어기 회로(104)는 더 큰 진동 운동 및 더 큰 미세-전류 진폭을 갖는 표준 모드와 같은 제1 작동 모드로 작동하도록 전동 칫솔(120)(또는 다른 구강 케어 장치)을 제어할 수 있다. 측정된 저항(또는 임피던스)이 잇몸 또는 혀와 같은 연조직의 저항일 가능성이 더 큰 경우, 제어기 회로(104)는 예를 들어 치아와 연관된 제1 작동 모드보다 작은 진동 운동 및 더 낮은 미세-전류 진폭을 갖는 마사지 모드와 같은 제2 작동 모드로 작동하도록 전동 칫솔(120)(또는 다른 구강 케어 장치)을 제어할 수 있다. 측정된 저항 또는 임피던스는 브러시 헤드 부분(129)이 경조직 또는 연조직 상에 위치되는 경우, 저장된 저항 또는 임피던스 범위에 대해 비교될 수 있다.
실시예는 또한 제1 전극(106)이 접촉되는 치아의 유형 및/또는 연조직의 유형에 기초하여 2가지 초과의 상이한 작동 모드를 적용하도록 구성될 수 있다. 이제 도 7을 참조하면, 그래프는 잇몸 영역(G), 혀 영역(T), 위턱 연조직 영역(UST), 잇몸-치아 계면 또는 치은선(GL), 구강 어금니(MTB) 및 교합 어금니(MTO)를 비롯한, 구강 내의 영역들의 실험적 저항 측정치를 도시한다. 도 7에 도시된 그래프의 값은 한 명의 개인에 대해 전동 칫솔을 사용하여 다양한 영역에 400 μA의 미세전류(I)를 인가함으로써 얻어졌다. 미세전류(I)는 80 μA/초로 400 μA까지 램핑되었으며, 80%의 듀티 사이클 및 9 kHz의 주파수를 가졌다. 전압(V)은 플루크(Fluke) 287 핸드 멀티미터를 사용하여 칫솔 헤드(칫솔 샤프트-리필-입-신체-칫솔 손잡이)를 가로질러 측정하였다. 다양한 영역의 저항이 R=V/I에 의해 계산되었다. 이어서, 측정된 값으로부터 칫솔 헤드의 저항률(쇼트컷(shortcut) 측정)을 차감하였다. 또한, 계산에서 80%의 전류 듀티를 준수하였다.
그래프에 도시된 바와 같이, 상이한 영역들의 저항은 구강 케어 장치의 작동 모드가 검출되는 영역의 유형에 따라 전환될 수 있도록 변동될 수 있다. 상이한 작동 모드는 칫솔질되거나 마사지될 구강 영역의 유형에 관해 최대의 효율을 제공하기 위해 진동 운동(주파수 및 진폭) 및 미세-전류 전달(주파수, 듀티 사이클, 파형의 형상, 진폭 등)에 대해 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 운동의 유형은 또한 상이한 작동 모드들 사이에서 변동될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 브러시 헤드 부분은 경조직이 검출된 때 3차원으로, 그리고 연조직이 검출된 때에는 2차원으로만 병진할 수 있다.
화학적 활성제 전달의 피드백
다시 한번 도 6을 참조하면, 이온영동요법은 플루오르화나트륨 치약, 플루오르화주석 치약 및 구강 청결제 등과 같은 구강 케어 물질에 존재하는 화학적 활성제의 전달되는 양을 증가시킬 수 있다. 구강 케어 물질에 존재할 수 있는 화학적 활성제는 Ca2 +, F- 및 Sn2 +를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 브러시 헤드 부분(129) 내의 제1 전극(106)이 음극을 갖도록 구강 케어 장치(120)가 캐소딕 상태로 작동될 때, F-와 같은 음이온이 치아로 전달된다. 브러시 헤드 부분의 제1 전극(106)이 양극을 갖도록 구강 케어 장치(120)가 애노딕 상태에서 작동될 때, Ca2+ 및 Sn2+와 같은 양이온이 치아로 전달될 수 있다.
치아 또는 연조직으로 전달되는 화학적 활성제의 양은 시간(t)의 흐름에 따라 신체를 통해 전기 회로를 통과하는 미세-전류(I)의 양에 기초하여 결정될 수 있다. 미세-전류(I)의 증가는 화학적 활성제 전달의 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 활성제 전달 지시기를 통해 칫솔질 기간 동안 사용자의 치아에 전달된 화학적 활성제의 양에 관해 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 전달된 양은 사용자가 그 또는 그녀의 치아를 칫솔질함에 따라, 전동 칫솔(120)의 손잡이 부분(121) 상의 LED(160)가 빨간색으로 시작한 후 시간의 흐름에 따라 노란색으로 그리고 이어서 초록색으로 바뀌는 것을 사용하여 나타내어질 수 있다. 임의의 수의 LED가 제공될 수 있다. 각각의 LED는 특정 활성제 전달 범위와 연관될 수 있다. 제한이 아닌 다른 예로서, 전동 칫솔은 시간(t)의 흐름에 따라 전달된 화학적 활성제의 양을 그래픽으로 나타내는 게이지형 디스플레이를 가질 수 있다. 전달되는 화학적 활성제의 양은 제어기 회로(104)에 의해 기록될 수 있으며, 통계 분석과 같은 추후의 사용을 위해 메모리 구성요소(143)에 저장될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 전동 칫솔(120)은 하우징(152) 및 그래픽 디스플레이(154)를 포함하는 별개의 사용자 인터페이스 장치(150)로서 구성되는 활성제 전달 지시기와 무선 통신하는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 전동 칫솔(120)은 그래픽 디스플레이(154) 상의 구강으로 전달되는 화학적 활성제의 양의 그래픽 표현을 위해 무선 통신 모듈(140)로부터 활성제 전달 지시기로 무선 신호를 전송할 수 있다. 사용자 인터페이스는 문자식 디스플레이, 숫자식 디스플레이, 문자-숫자식 디스플레이, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스 장치(150)는 또한 하나 이상의 입력 하드 키(input hard key)(156a, 156b)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 지난 칫솔질 기간 동안 전달된 화학적 활성제의 양은 추후의 검색 및 그래픽 디스플레이(154) 상의 표시를 위해 사용자 인터페이스 장치(150)에 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기 회로(104)(예컨대, 제어기 회로(104)의 마이크로제어기(112))는 특정 칫솔질 기간을 위해 사용되는 특정 구강 케어 물질과 연관된 코드를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 치약의 튜브와 같은 구강 케어 물질의 패키징은 사용자에 의해 (예컨대, 전동 칫솔(120) 또는 사용자 인터페이스 장치(150) 또는 별개의 입력 장치의 구성요소인 스캐너 또는 다른 입력 장치에 의해 자동으로 또는 수동으로) 전동 칫솔(120) 또는 사용자 인터페이스 장치(150)에 입력될 수 있는 코드를 가질 수 있다. 다른 예로서, 코드는 이미지 인식 기술에 의해 스마트폰, 전동 칫솔(120) 또는 사용자 인터페이스 장치(150)와 같은 컴퓨팅 장치 내의 카메라에 의해 인식될 수 있는 바코드 또는 이미지로서 구성될 수 있다. 코드는 이어서 마이크로제어기가 구강 케어 물질의 유형 및 그러한 구강 케어 물질의 유형에 존재하는 화학적 활성제의 비율을 인식하도록 마이크로제어기(112)에 의해 해석될 수 있다. 이러한 정보를 사용하여, 제어기 회로(104)는 미세-전류(I) 및 시간(t)의 양에 기초하여 전달되는 화학적 활성제의 양 및 유형을 계산할 수 있다.
경조직 진단
일부 실시예에서, 전동 칫솔(120)과 같은 구강 케어 장치는 전기 임피던스 분광법의 사용을 통해 사용자의 치아의 건강 상태를 진단하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 일정 범위의 주파수에 걸쳐 사용자의 치아 또는 치아들의 시스템 임피던스를 측정할 수 있다. 치아 내의 우식 병소(caries lesion)는 치아의 전기 임피던스에 영향을 미치며, 이는 법랑질의 손실에 기인할 수 있다. 충치 구멍을 포함하는 치아는 건강한 치아보다 전기 저항이 낮을 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제어기 회로(104)는 치아의 건강 상태를 진단하기 위해 제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이의 전기 회로의 완성 후에 주파수의 범위에 걸쳐 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)를 생성할 수 있다. 사용자는 그 또는 그녀가 진단하고자 하는 하나의 치아 상에 구강 케어 도구(126)의 브러시 헤드 부분(129)을 배치할 수 있다. 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)는 주파수의 범위에 걸쳐 치아를 통과할 수 있다. 제어기 회로(104)는 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)를 사용하여 치아에 걸친 시스템 임피던스를 검출하도록 구성되는 주파수 분석기 회로(142)를 포함한다. 일 실시예에서, 주파수 분석기 회로(142)는 제어기 회로(104) 내의 별개의 회로(또는 집적 회로)이다. 다른 실시예에서, 주파수 분석기 회로의 기능성은 마이크로제어기(112)에 의해 제공된다. 치아의 응답의 스펙트럼 콘텐츠를 결정할 수 있는 임의의 주파수 분석기 회로가 이용될 수 있다.
마이크로제어기(112) 또는 별개의 주파수 분석기 회로(142)를 통해, 제어기 회로(104)는 진단될 치아를 포함하여, 전기 회로를 통과하는 실질적으로 사인파인 미세-전류(I)의 응답의 기본파 성분을 측정할 수 있다. 제어기 회로(104)는 이어서 시스템 임피던스의 실수 부분 및/또는 허수 부분을 포함할 수 있는, 응답의 기본파 성분으로부터 시스템 임피던스를 계산하거나 달리 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 진단 중인 치아의 시스템 임피던스는 건강 상태(예컨대, 건강한 치아, 일부 충치, 상당한 충치 등)에 대응하는 복수의 임피던스 값과 비교된다. 마이크로제어기(112)는 시스템 임피던스에 가장 근접한 임피던스 값을 선택하고, 추후의 사용 및 검색을 위해 이 값 및/또는 선택된 임피던스 값과 연관된 건강 상태를 메모리 구성요소(143)에 저장할 수 있다. 전술된 프로세스는 각각의 치아가 진단될 수 있도록 각각의 치아에 대해 수행될 수 있다.
또한, 실시예는 시간의 흐름에 따라 개별 치아의 건강 상태를 추적할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 소정의 시퀀스에 따라 각각의 치아를 진단함으로써 그 또는 그녀의 치아의 건강 상태를 기록할 수 있다. 각각의 진단 기간 동안, 사용자는 각각의 치아에 대한 건강 상태 및/또는 시스템 임피던스 값이 시간의 흐름에 따른 비교를 위해 표 또는 다른 형식으로 저장되도록 특정 시퀀스로 그 또는 그녀의 치아를 진단할 것이다. 표의 건강 상태 데이터는 사용자가 그 또는 그녀의 치아의 건강 상태를 추적할 수 있도록 사용자에게 그래픽으로 제시될 수 있다. 전류 및 과거의 건강 상태 데이터는 장래의 시스템 임피던스 값 및 건강 상태와 비교될 수 있다.
데이터는 그래픽 표현을 위해 사용자 인터페이스 장치(150)(도 8 참조)로 전송 및 저장될 수 있다. 또한, 건강 상태 데이터는 시간의 흐름에 따라 치아 진단 모니터링을 위해 사용자의 치과의 또는 다른 건강 케어 제공자에게 전송될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 우측 상악 견치의 건강 상태가 사용자 및/또는 사용자의 치과의에 의한 평가를 위해 시간의 흐름에 따라 기록 및 추적될 수 있다.
자동 구강 케어 도구 검출 및 모드 전환
전반적으로 도 2를 참조하면, 전동 칫솔(120)과 같은 구강 케어 장치의 일부 실시예는 손잡이 부분(121)에 결합되는 구강 케어 도구(126)의 유형을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어기 회로(104)는 이어서 검출된 구강 케어 도구(126)의 유형에 따라 전동 칫솔(120)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 구강 케어 도구가 특정한 특성을 갖지 않아서 제어기 회로(104)가 구강 케어 도구의 유형을 결정할 수 없는 경우, 제어기 회로(104)는 진동 액추에이터(122)가 진동하게 그리고/또는 미세-전류(I)가 제공되게 할 수 없다. 이러한 방식에서, 제어기 회로(104)는 구강 케어 도구의 유형을 검출하고 그에 따라 전동 칫솔(120)을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 전동 칫솔 또는 별개의 사용자 인터페이스 장치(예컨대, 도 8에 도시된 사용자 인터페이스 장치(150))는 임피던스가 임의의 미리설정된 임피던스 범위 내에 있지 않을 때 구강 케어 도구가 전동 칫솔과 호환가능하지 않다는 지시를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 시각적 지시는 전동 칫솔과 연관된 하나 이상의 LED에 의해 제공될 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 구강 케어 도구(226)가 개략적으로 예시되어 있다. 예시된 실시예에서, 구강 케어 도구(226)가 전동 칫솔의 손잡이 부분에 물리적으로 결합될 때, 임피던스 요소(260)가 전기 전도성 경로(점선 225a, 225b로 지시됨) 내에 있고 제1 전극(206) 및 손잡이 부분(도 9에 도시되지 않음)에 전기적으로 결합되도록, 임피던스 요소(260)가 구강 케어 도구(226) 내에 제공된다. 예시된 임피던스 요소(260)는 용량성 요소로서 도시된다. 임피던스 요소(260)는 또한 저항성 요소 또는 유도성 요소로서 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 임피던스 요소(260)는 하나 이상의 용량성 요소, 저항성 요소 및 유도성 요소의 조합으로 구성된 회로를 포함할 수 있다. 임피던스 요소(260)의 임피던스 특성은 칫솔 작동의 모드에 영향을 미칠 수 있는 구강 케어 도구의 유형에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스 범위 내의 임피던스 특성을 갖는 임피던스 요소(260)는 "표준형(regular)" 칫솔 헤드에 대응할 수 있는 반면, 제2 임피던스 범위 내의 임피던스 특성을 갖는 임피던스 요소(260)는 "민감형(sensitive)" 칫솔 헤드에 대응할 수 있다. "표준형" 칫솔 헤드는 "민감형" 칫솔 헤드보다 큰 진동 운동(예컨대, 진동 주파수 및/또는 진동 진폭) 및/또는 증가된 미세-전류 진폭을 가질 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 제어기 회로(104)는 손잡이 부분(121)에 결합되는 구강 케어 도구(226)의 임피던스를 검출하도록 구성될 수 있다. 구강 케어 도구(226)의 임피던스는 임피던스 요소(260)에 의해 영향을 받으며, 예시된 예에서 이는 커패시턴스이다. 일 실시예에서, 제어기 회로는 임피던스 특성이 제1 임피던스 범위 내에 있을 때 제1 미세-전극 진폭(또는 주파수, 듀티 사이클, 파형 형상 등)에서, 그리고 미리설정된 임피던스 특성이 제2 임피던스 범위 내에 있을 때 제2 미세-전류 진폭(또는 주파수, 듀티 사이클, 파형 형상 등)에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킨다. 이러한 방식에서, 미세-전류(I)의 진폭은 검출되는 구강 케어 도구(226)의 유형에 따라 조정될 수 있다. 제어기 회로(104)는 임피던스가 하나 이상의 추가의 임피던스 범위 내에 있을 때 추가의 미세-전류 진폭에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킬 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
구강 케어 도구의 유형은 또한 제어기 회로(104)에 의해 제어됨에 따라 구강 케어 도구의 진동 운동에 영향을 미칠 수 있다. 제어기 회로(104)는 임피던스가 제1 임피던스 범위 내에 있을 때 진동 액추에이터(122)가 제1 진동 주파수 및/또는 제1 진동 진폭에서 진동하도록 제1 신호를 진동 액추에이터(122)에 제공할 수 있다. 유사하게, 제어기 회로(104)는 임피던스가 제2 임피던스 범위 내에 있을 때 진동 액추에이터(122)가 제2 진동 주파수 및/또는 제2 진동 진폭에서 진동하도록 제2 신호를 진동 액추에이터에 제공할 수 있다. 추가의 임피던스 범위에 대응하는 추가의 진동 모드가 제공될 수 있다.
일부 작동 모드는 미세-전류(I)의 인가만을 제공할 수 있는 반면, 다른 작동 모드는 구강 케어 도구(226)의 진동 운동만을 제공할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또 다른 작동 모드는 미세-전류(I) 인가 및 구강 케어 도구(226)의 진동 운동의 다양한 조합을 제공할 수 있다.
이제 도 10 및 도 10a를 참조하면, 전기 공진 주파수 검출(또는 대안적인 실시예에서, 전기 반-공진 주파수)에 의해 구강 케어 도구(326)의 유형을 자동으로 검출할 수 있는 전동 칫솔(320)이 개략적으로 예시되어 있다. 이러한 실시예에서, 구강 케어 도구(326)의 각각의 유형(예컨대, "표준형" 칫솔 헤드, "민감형" 칫솔 헤드, 혀 마사지기 등)은 미리한정된 전기 공진 주파수를 갖는다. 제어기 회로(104)는 구강 케어 도구가 공인된 구강 케어 도구인지의 여부 및 그러한 경우 구강 케어 도구의 유형을 결정하기 위해 구강 케어 도구(326)를 조사하도록 구성될 수 있다. 제어기 회로(104)는 검출되는 구강 케어 도구(326)의 유형에 대응하는 작동 모드에 따라 전동 칫솔(320)을 제어할 수 있다.
상이한 구강 케어 도구(326)는 상이한 전기 공진 주파수로 설계될 수 있다. 상이한 구강 케어 도구(326)가 인식될 수 있으며, 적절한 최대 미세-전류 진폭(및/또는 브러시 헤드 부분의 진동 운동)이 최적의 세정 결과를 달성하기 위해 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 구강 케어 도구(326)의 전기 공진 주파수는 구강 케어 도구(326) 내의 전기-활성 중합체에 의해 확립된다. 예를 들어, 압전 활성 중합체와 같은 전기-활성 중합체(370)가 구강 케어 도구(326)의 스템(328)의 적어도 일부분 내에 제공될 수 있다. 구강 케어 도구(326) 내의 전기-활성 중합체(370)는 구강 케어 도구(326)가 미리설정된 주파수 범위 내의 전기 공진 주파수(또는 전기 반-공진 주파수)를 갖도록 설계된다.
도 10a는 저항성, 유도성 및 용량성 특성을 갖는 전기-활성 중합체(370)의 동등한 아날로그 회로(380)를 도시한다. 구강 케어 도구(326)의 전기 공진 또는 반-공진 주파수를 결정하기 위해, 제어기 회로(104)(도 3 참조)는 사용자의 신체(B)에 의해 폐쇄되는 전기 회로를 통한 평가 미세-전류(I평가)를 발생시킨다. 평가 미세-전류(I평가)는 평가 주파수 범위에 걸쳐 스위핑된다. 제한이 아닌 예로서, 전기-활성 중합체는 구강 케어 도구(326)의 임피던스에 대한 그의 영향이 10 MHz를 초과하도록 선택된다. 따라서, 평가 주파수 범위는 이러한 예에서 10 MHz에 근접해야 한다. 임피던스에 대한 치아/신체의 영향은 1 MHz 미만의 범위 내에 있다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 전기-활성 중합체 회로의 공진 피크는 사람의 신체 임피던스에 의해 영향을 받지 않는 주파수 범위 내에 있어야 한다.
제어기 회로(104)는 평가 미세-전류(I평가)가 평가 주파수 범위에 걸쳐 스위핑됨에 따라 전기 회로의 임피던스(Z)를 검출한다. 도 11은 주파수(f)의 함수로서 2개의 예시적인 압전 중합체 구강 케어 도구(326)의 예시적인 임피던스 응답을 도시한다. 곡선(Ref1)은 제1 구강 케어 도구 리필에 대응하고, 곡선(Ref2)은 제2 구강 케어 도구 리필에 대응한다. "리필"은 교체 구강 케어 도구를 의미한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 구강 케어 도구 리필은 전기 공진 주파수(fR1) 및 전기 반-공진 주파수(fAR1)를 갖는다. 제2 구강 케어 도구 리필은 전기 공진 주파수(fR2) 및 전기 반-공진 주파수(fAR2)를 갖는다. 제1 구강 케어 도구 리필의 전기 공진 및 반-공진 주파수는 제2 구강 케어 도구 리필의 전기 공진 및 반-공진 주파수보다 작다. 전기 공진 및 반-공진 주파수가 상이하기 때문에, 구강 케어 도구의 유형이 검출될 수 있다.
제어기 회로(104)는 전기 공진 주파수 또는 반-공진 주파수를 복수의 주파수 범위와 비교할 수 있다. 전기 공진 주파수 또는 반-공진 주파수가 복수의 주파수 범위 중 하나의 범위 내에 있는 경우, 제어기 회로(104)는 그 특정 주파수 범위와 연관된 구강 케어 도구(326)의 유형에 따라 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킬(그리고/또는 특정 진동 운동을 제공할) 수 있다. 예를 들어, 제어기 회로(104)는 검출된 공진 전기 주파수가 제1 주파수 범위 내에 있을 때 제1 미세-전류 진폭에서, 그리고 검출된 공진 전기 주파수가 제2 주파수 범위 내에 있을 때 제2 미세-전류 진폭에서, 제1 전극과 제2 전극 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 발생시킬 수 있다. 추가의 작동 모드에 대응하는 (듀티 사이클, 주파수 등과 같은 다른 미세-전류 특성뿐만 아니라) 추가의 미세-전류 진폭 범위가 또한 제공될 수 있다.
이제, 본 명세서에 기술된 실시예는 상승 시간에 걸쳐 개시 전류로부터 최종 전류까지 미세-전류를 램핑시킴으로써 사용자 또는 환자의 불쾌한 감각을 부여함이 없이, 이온영동요법 응용에서 증가된 이온 미세-전류 수준을 가능하게 한다는 것을 이해하여야 한다. 구강 케어 응용에서, 램핑된 미세-전류는 구강 내 전압 강하를 감소시키고, 100 μA를 초과하는 전류 수준을 허용한다. 본 명세서에 기술된 미세-전류의 램핑 기술은 임의의 수의 이온영동요법 응용에서 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 규정되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값 및 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 모두를 의미하고자 한다. 예를 들어, "40 ㎜"로 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하고자 한다.
임의의 상호 참조되거나 관련된 특허 또는 출원을 포함한, 본 명세서에 인용된 모든 문헌은 명확히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 어떠한 문헌의 인용도 본 명세서에 개시되거나 청구된 임의의 발명과 관련된 종래 기술인 것으로 인정하는 것이 아니거나, 단독으로 또는 임의의 다른 참고문헌 또는 참고문헌들과의 임의의 조합인 인용이 임의의 그러한 발명을 교시, 제안 또는 개시하는 것으로 인정하는 것이 아니다. 또한, 본 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는, 본 문헌에서 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에 포함하도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 구강 케어 장치(oral care device)(120)로서,
    손잡이 부분(121);
    손잡이 부분(121)에 결합되고, 브러시 필라멘트(127)를 포함하는 브러시 헤드 부분(129)을 포함하는 구강 케어 도구(126);
    브러시 헤드 부분(129) 내에 위치되고, 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극(106);
    손잡이 부분(121) 내에 위치되고, 사용자의 손과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극(108);
    제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이에 전압 전위를 제공하는 전원(102);
    제1 전극(106), 제2 전극(108) 및 전원(102)에 전기적으로 결합되는 제어기 회로(104)를 포함하며,
    사용자의 손에서의 제2 전극(108)의 전기적 접촉 및 사용자의 구강에서의 제1 전극(106)의 전기적 접촉은 제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이의 전기 회로(131)를 완성하고,
    제1 전극(106)은 구강 케어 장치(120)의 미리설정된 작동 지속기간 후에 제어기 회로(104) 및 전원(102)으로부터 전기적으로 분리되도록 구성되며,
    제어기 회로(104)는 사용자의 손과 사용자의 구강 사이에서 사용자를 통한 임피던스를 측정하여 임계치 초과의 측정된 임피던스가 전기 회로(131)의 개방을 지시하고 임계치 미만의 측정된 임피던스가 전기 회로(131)의 완성을 지시하도록 함으로써 전기 회로(131)의 완성 또는 개방을 검출하고,
    전기 회로(131)의 완성의 검출 시에, 제어기 회로(104)는 제1 작동 모드에서 작동하도록 구강 케어 장치(100)를 제어하며,
    전기 회로(131)의 개방의 검출 시에, 제어기 회로(104)는 제2 작동 모드에서 작동하도록 구강 케어 장치(100)를 제어하고,
    제1 전극(106)은 브러시 필라멘트(127)에 근접하게 위치되는 하나 이상의 전도성 브러시 필라멘트(106d)를 포함하는, 구강 케어 장치(120).
  2. 제1항에 있어서,
    전기 회로(131)의 완성의 검출 시에, 제어기 회로(104)는 제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이에서 사용자를 통한 미세전류(I)를 발생시킴으로써 제1 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치(100)를 제어하고,
    전기 회로(131)의 개방의 검출 시에, 제어기 회로(104)는 제1 전극(106)과 제2 전극(108) 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I)를 중단시킴으로써 제2 작동 모드로 작동하도록 구강 케어 장치(120)를 제어하는, 구강 케어 장치(120).
  3. 제1항에 있어서, 제어기 회로(104)는 제어기 회로(104)가 전기 회로(131)의 완성을 검출한 때 타이머(141)를 개시시키고 제어기 회로(104)가 전기 회로(131)의 개방을 검출한 때 타이머(141)를 정지시킴으로써 칫솔질 지속기간을 기록하는, 구강 케어 장치(120).
  4. 제3항에 있어서, 제어기 회로(104)는 다수의 독립적인 칫솔질 기간에 대한 칫솔질 지속기간을 기록하는, 구강 케어 장치(120).
  5. 제4항에 있어서, 제어기 회로(104)는 브러시 헤드 부분(129)에 대한 총 칫솔질 지속기간을 기록하는, 구강 케어 장치(120).
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 전도성 브러시 필라멘트(106d)는 중합체 내의 전기 전도성 재료를 포함하는, 구강 케어 장치(120).
  8. 제7항에 있어서, 전기 전도성 재료는 미리설정된 칫솔질 모드에 대응하는 손실률에서 하나 이상의 전도성 브러시 필라멘트(106d)로부터 분리되도록 구성되는, 구강 케어 장치(120).
  9. 제8항에 있어서, 전기 전도성 재료의 분리로 인해 하나 이상의 전도성 브러시 필라멘트(106d)가 시간의 흐름에 따라 전기 전도도를 상실하게 되는, 구강 케어 장치(120).
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전극(106)은 절연된 도체 와이어(106c)를 포함하고, 절연된 도체 와이어(106c)는 전기 전도성 와이어 코어(130) 및 전기 전도성 와이어 코어(130)의 일부분이 절연된 도체 와이어(106c)의 단부에서 노출되도록 전기 전도성 와이어 코어(130)를 둘러싸는 외부 절연체 재킷(132)을 포함하는, 구강 케어 장치.
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