KR20130045897A - 개인 케어 장치 - Google Patents

Abstract

개인 케어 부착물은 하우징, 및 하우징에 회전가능하게 장착된 접촉 요소 캐리어를 갖는다. 액슬이 하우징 또는 접촉 요소 캐리어 중 어느 하나에 단단히 장착된다. 액슬은 접촉 요소 캐리어가 이를 중심으로 회전하는 축을 나타낸다. 수평축은 액슬의 중심점과 교차하고, 개인 케어 부착물의 종축에 대체로 수직이다. 구동 장치가 하우징 내에 배치되며, 구동 부재는 근위 단부 및 원위 단부를 갖는다. 근위 단부는 부착 요소를 갖고, 원위 단부는 접촉 요소 캐리어에 결합된 연결부를 포함하며, 연결부의 중심점과 액슬의 중심점 사이의 거리에 의해 반경방향 아암이 한정되는 것을 특징으로 한다. 반경방향 아암은 중립 위치에서 수평축에 대해 약 40도 미만의 각도에 있다.

Description

개인 케어 장치{PERSONAL CARE DEVICE}

본 발명은 전동식 개인 케어 장치, 그리고 보다 구체적으로는 전동식 구강 케어 장치에 관한 것이다.

사람의 치아를 세정하기 위해 칫솔을 이용하는 것은 오랫동안 알려져 있다. 일반적으로 현재 시장에서 입수가능한 2가지 유형의 칫솔, 예를 들어 수동 및 전동 칫솔이 있다. 일반적으로, 수동 칫솔의 경우, 사용자는 구강 내의 칫솔에 대부분의 세정 운동을 제공한다. 대조적으로, 전동 칫솔의 경우, 칫솔의 헤드의 전체 또는 일부에 구동력을 제공하는 모터가 구강을 세정하는 칫솔에 대부분의 세정 운동을 제공한다.

전동식 칫솔은 전형적으로 내부에 모터 및 전원 장치를 갖는 손잡이를 포함한다. 일반적으로, 모터는 손잡이에 부착된 리필(refill)에 회전 또는 종방향 에너지를 공급한다. 전동식 칫솔들에 대한 정상 작동 속도는 다를 수 있다. 예를 들어, 진동/회전 헤드를 갖는 칫솔은 전형적으로 40 Hz 내지 100 Hz의 범위에서 작동한다. 대조적으로, 시장에서 입수가능한 일부 칫솔은 "음파(sonic)"로 불리며 160 Hz 내지 300 Hz의 범위에서 작동할 수 있다. 그러나, 음파 칫솔은 진동/회전 운동을 포함하지 않는다.

진동/회전 칫솔의 구동 트레인(drive train)은 전형적으로 모터의 회전 에너지를 변경시키는 기어 장치(gearing)를 포함한다. 예를 들어, 많은 진동/회전 칫솔은 모터 출력 샤프트의 360도 운동을 구동 샤프트 상의 변위의 더 작은 진동각으로 변환하는 구동 트레인을 포함한다. 리필은 구동 샤프트에 결합되고, 전형적으로 구동 샤프트의 회전 에너지의 방향을 변경시킨다. 각도, 변위 및/또는 방향의 이들 변환 때문에, 현재 입수가능한 진동/회전 칫솔에서 증가된 진동수가 실현가능하지 않을 수 있다.

둥근 또는 타원형 형상의 칫솔헤드를 갖는 진동/회전 칫솔은 다른 시스템보다 치아의 세정에 보다 효율적인 것으로 입증되었다. 더 높은 구동 진동수는 진동/회전 칫솔에 의해 제공되는 기계적 세정을 추가로 개선하고 세정에 기여하는 것으로 여겨지는 칫솔질 동안의 유체 동역학 효과를 발생시킬 잠재력을 갖는 것으로 여겨진다. 그러나, 종래의 진동/회전 칫솔에 포함된 기어 시스템으로 인해, 더 높은 진동수에서의 작동은 관련 소음 때문에 제한된다. 따라서, 종래의 진동/회전 칫솔은 전술된 진동수에서 작동한다.

그렇기 때문에, 100 Hz 초과의 진동수에서 작동할 수 있는 진동/회전 칫솔에 대한 요구가 있다.

본 발명의 실시예는 감소된 소리 세기 수준을 갖는 개인 케어 장치를 사용자에게 제공할 수 있다. 개인 케어 장치가 칫솔을 포함하는 실시예에서, 진동/회전 칫솔은 종래의 진동/회전 칫솔보다 더 양호한 세정 및 더 낮은 소음을 사용자에게 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 개인 케어 장치는 결합부를 갖는 손잡이, 및 개인 케어 부착물을 포함한다. 개인 케어 부착물은 결합부에 부착된 하우징 및 접촉 요소 캐리어를 포함한다. 접촉 요소 캐리어는 하우징에 이동가능하게 결합된다. 복수의 접촉 요소가 접촉 요소 캐리어 상에 배열되며, 여기서 개인 케어 부착물은 약 150 Hz 내지 약 175 Hz의 진동수로 구동되고 약 75 ㏈(A) 미만의 소리 세기 수준을 갖는다.

일부 실시예에서, 개인 케어 부착물은 하우징; 하우징에 이동가능하게 장착된 접촉 요소 캐리어; 및 하우징 내에 배치된 구동 부재를 포함한다. 구동 부재는 근위 단부(proximal end) 및 원위 단부(distal end)를 갖는다. 근위 단부는 부착 요소를 갖고, 원위 단부는 접촉 요소 캐리어에 결합된 연결부를 포함한다. 부착 요소는 영구 자석 또는 자화가능한 재료를 포함한다.

일부 실시예에서, 개인 케어 부착물은 하우징; 하우징에 이동가능하게 장착된 접촉 요소 캐리어; 및 하우징 내에 배치된 구동 부재를 포함한다. 구동 부재는 근위 단부 및 원위 단부를 갖는다. 근위 단부는 부착 요소를 갖고, 원위 단부는 접촉 요소 캐리어에 결합된 연결부를 포함한다. 연결부는 수평 평면에 대해 약 40도 미만의 각도에 위치된다.

상기의 일반적인 설명과 하기의 상세한 설명 둘 모두는 다양한 실시예를 기술하고 있으며, 청구된 주제의 특질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 골격을 제공하고자 하는 것임을 이해하여야 한다. 첨부 도면은 다양한 실시예의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 합체되어 그 일부를 구성한다. 도면에 도시된 실시예는 본질적으로 예시적인 것이며, 특허청구범위에 의해 한정되는 주제를 제한하고자 하는 것이 아니다. 도면은 본 명세서에 설명된 다양한 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.

도 1a는 일 실시예에 따라 구성된 칫솔을 도시하는 사시도.
도 1b는 도 1a의 칫솔의 손잡이를 도시하는 사시도.
도 1c는 도 1a의 칫솔의 리필을 도시하는, 종축을 따라 취해진 단면도.
도 2는 도 1c의 리필의 접촉 요소 캐리어의 전방면을 도시하는 확대도.
도 3은 도 1c의 리필의 접촉 요소 캐리어의 전방면 및 진동 변위각을 도시하는 확대도.
도 4는 리필의 다른 실시예의 접촉 요소 캐리어의 전방면을 도시하는 확대도.
도 5는 다양한 부하 하에서 및 무부하 하에서의 복수의 리필에 대한 진동 변위각을 도시하는 그래프.
도 6은 도 1c의 리필을 도시하는 횡단면도.
도 7은 손잡이의 일 실시예를 도시하는 횡단면도.
도 8은 도 6의 리필과 도 7의 손잡이 사이의 상호연결부를 도시하는 종단면도.
도 9는 리필의 일 실시예를 도시하는 부분 단면 확대도.
도 10은 리필의 다른 실시예를 도시하는 횡단면 확대도.
도 11a는 진동 변위각을 측정하기 위한 시험 셋업의 정면도.
도 11b는 도 11a의 시험 셋업의 센서 어레이를 위한 복수의 포토다이오드(photodiode) 및 그들의 배열을 도시하는 회로도.
도 11c는 도 11a의 시험 셋업의 일부분을 도시하는 평면도.
도 12는 소리 세기 시험을 위한 핸드 헬드(hand held) 장치를 지지하기 위한 시험 스탠드를 도시하는 정면도.
도 13은 개인 케어 장치와 디스플레이 사이의 무선 통신을 도시하는 개략도.
도 14는 개인 케어 장치의 실시예에 사용하기 위한 리니어 모터의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

하기의 내용은 본 발명의 다수의 상이한 실시예들에 대한 광범위한 설명을 기술한다. 이 설명은 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하며, 모든 가능한 실시예를 설명하는 것이 불가능하지는 않더라도 비현실적이므로 모든 가능한 실시예를 설명하지는 않으며, 본 명세서에 설명된 임의의 특징, 특성, 구성요소, 조성물, 성분, 제품, 단계 또는 방법은 삭제되거나, 본 명세서에 설명된 임의의 다른 특징, 특성, 구성요소, 조성물, 성분, 제품, 단계 또는 방법과 전체적으로 또는 부분적으로 조합되거나 이로 대체될 수 있음이 이해될 것이다. 다수의 대안적인 실시예가 현재의 기술 또는 본 특허의 출원일 이후에 개발되는 기술을 사용해 구현될 수 있으며, 이는 여전히 본 특허청구범위의 범주 내에 속할 것이다. 본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다.

용어가 본 특허에서 "본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 '______'는 이에 의해 ...을 의미하는 것으로 정의된다"는 문장 또는 유사 문장을 사용해 명시적으로 정의되지 않는 한, 그의 명백하거나 통상적인 의미를 벗어나, 명시적으로 또는 암시적으로, 그 용어의 의미를 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 그러한 용어는 (특허청구범위의 언어 이외의) 본 특허의 임의의 부분에서 이루어진 임의의 진술에 기초한 범주에서 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 또한 이해되어야 한다. 어떠한 용어도 본 발명에 필수적인 것으로 진술되지 않는 한 그와 같은 것으로 의도되지 않는다. 본 특허의 마지막에 있는 특허청구범위에 기술된 임의의 용어가 단일 의미와 일관된 방식으로 본 특허에서 언급된다면, 이는 다만 독자가 혼동하지 않도록 명확성을 위하여 이루어지는 것이며, 그러한 특허청구범위 용어가, 암시적으로 또는 다르게, 그 단일 의미로 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 마지막으로, 특허청구범위 요소가 임의의 구성의 언급 없이 단어 "수단" 및 기능을 언급함으로써 정의되지 않는 한, 임의의 특허청구범위 요소의 범주는 35 U.S.C. §112, 6번째 단락의 적용에 기초해 해석되는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명의 개인 케어 장치는 100 Hz 초과의 진동수에서 작동할 수 있다. 본 발명의 개인 케어 장치는 전기 면도기, 면도기, 플로서(flosser), 세척기 등을 포함할 수 있지만, 편의상 하기의 설명은 주로 칫솔에 초점을 맞춘다.

도 1a 및 도 1c를 참조하면, 일 실시예에서, 칫솔(10)은 손잡이(12) 및 개인 케어 부착물, 예를 들어 리필(21)을 포함한다. 리필(21)은 손잡이(12)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 손잡이(12)는 손잡이의 원위 단부(75)에서 결합부(14)를 포함한다. 손잡이는 근위 단부(80), 종축(99), 및 구동 샤프트(35)를 추가로 포함한다.

구동 샤프트(35)는 작동 시 종축(99)에 실질적으로 평행한 방향으로 구동될 수 있다. 부가적으로, 손잡이(12) 내의 구동 시스템(이하에서 논의됨)은 리니어 모터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 구동 시스템은 리니어 모터와 구동 샤프트 사이에 기어 장치를 포함하지 않을 수 있다. 이하에서 논의되는 일부 실시예에서, 구동 샤프트에는 진동/회전 운동이 제공될 수 있다.

리필(21)은 하우징(20), 및 하우징(20)에 회전가능하게 결합되는 접촉 요소 캐리어(22)를 포함한다. 복수의 접촉 요소(24)가 접촉 요소 캐리어(22)에 부착된다. 리필(21)은 하우징(20)이 결합부(14)에 결합될 때, 일부 실시예에서, 손잡이(12)의 종축(99)과 동일 직선일 수 있는 종축(100)을 포함한다. 접촉 요소 캐리어(22)는 접촉 요소 캐리어(22)가 이중 화살표(97)에 의해 도시된 바와 같이 전후로 회전하도록 회전축(95)을 중심으로 진동한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 접촉 요소 캐리어(22)는 내측 영역(210) 및 주연 영역(220)을 포함한다. 주연 영역(220)은 접촉 요소 캐리어(22)의 주연부(222)에 인접하게 배치된다. 내측 영역(210)은 주연 영역(220)의 내측에, 즉 (도 1c에 도시된) 회전축(95)에 더 가까이 배치된다.

접촉 요소(24)는 접촉 요소 캐리어(22)의 개구(240) 내에 배치될 수 있다. 개구(240) 내에 배치된 접촉 요소(24)의 부분은 부착 단부이다. 접촉 요소(24)는 부착 단부의 반대편의 팁 단부까지 연장된다. 접촉 요소(24)는 임의의 적합한 수단에 의해 세정 요소 캐리어(22)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 스테이플링(stapling) 또는 앵커링(anchoring)이 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 접촉 요소(24)는 앵커리스(anchorless) 기술, 예를 들어 인 몰드 터프팅(in mold tufting, IMT), 앵커 프리 터프팅(anchor free tufting, AFT) 등 또는 이들의 조합을 통해 접촉 요소 캐리어(22)에 부착될 수 있다. 부가적으로, 앵커 프리와 앵커 터프팅의 조합이 이용될 수 있는 실시예가 고려된다. 이용되는 접촉 요소의 유형에 따라 추가의 부착 방법이 이용가능할 수 있다. 그러한 추가의 부착 방법이 이하에서 논의된다.

도 1c 및 도 2를 참조하면, 접촉 요소(24)는 내측 영역(210)에서 접촉 요소 캐리어(22) 상에 배열된 제1 복수의 접촉 요소(33), 및 외측 영역(220)에서 접촉 요소 캐리어(22) 상에 배열된 제2 복수의 접촉 요소(31)를 포함한다.

전술된 바와 같이, 접촉 요소(24)는 부착 단부 및 팁 단부를 포함한다. 일부 실시예에서, 제2 복수의 접촉 요소(31)의 팁 단부는 제2 복수의 접촉 요소(31)의 전부가 아니라면 적어도 일부가 약 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖도록 구동된다. 약 1.5 m/s 이상의 팁 속도에 의해, 구강 표면의 세정에 기여하는 구강 내의 액체 유동이 생성될 수 있는 것으로 여겨진다.

접촉 요소(24)의 팁 속도는 하기의 식에 의해 결정된다:

여기서 f = 진동의 진동수이고 A = 진폭이다. 진폭은 진동 변위각에 부분적으로 기초해 계산된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진동 변위각(310)은 접촉 요소 캐리어(22)의 주연부(222) 상의 지점(315)의 이동에 의해 한정된다. 회전축(95)에 관하여(도 1c에 도시됨), 지점(315)은 작동 동안에 제1 방향으로 제1 각도(305)로 그리고 제2 방향으로 제2 각도(303)로 회전할 수 있다. 제1 각도(305) 및 제2 각도(303)는 누적적으로 변위각(310)을 형성한다. 이어서 진폭이 하기의 식에 의해 결정된다:

여기서 α = 변위각(310)이고 r은 회전축(95)(도 1c에 도시됨)으로부터, 팁 속도가 결정되는 접촉 요소가 배치된 개구(240)(도 2에 도시됨)의 중심점까지의 거리이다. 일부 실시예에서 접촉 요소 캐리어의 반경은 보통 밀리미터로 측정되는 데 반해 결정되는 속도(팁 속도)는 미터로 정해진다는 것은 주목할 만하다. 따라서, m/s가 팁 속도 식에서 유도되는 것을 보장하기 위해 진폭 및/또는 속도에 대한 단위를 변환하도록 일부 추가의 계산이 요구될 수 있다.

부가적으로, 접촉 요소가 회전축(95)(도 1c에 도시됨)으로부터 이격된 반경에 진폭이 부분적으로 기초하기 때문에, 제1 복수의 접촉 요소(33)는 제2 복수의 접촉 요소(31)의 팁 속도보다 낮은 팁 속도를 가져야 한다. 일부 실시예에서, 제1 복수의 접촉 요소(33) 또는 그의 일부는 이들이 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖도록 구동된다.

일반적으로, 제조자는 가능한 한 많은 접촉 요소 캐리어의 표면적을 이용하려고 노력한다. 그렇기 때문에, 더 큰 직경의 접촉 요소 캐리어의 경우, 더 낮은 진동수에서 1.5 m/s의 목표에 도달하는 것을 용이하게 할 수 있는, 회전축과 최외측 접촉 요소 사이의 더 큰 반경이 실현될 수 있다. 그러나, 접촉 요소 캐리어의 직경은 입 느낌, 예를 들어 사용자 인지 때문에 제한된다. 일반적으로, 더 큰 직경의 접촉 요소 캐리어는 적절한 수의 치아, 특히 구강의 후방에 있는 치아에 세정을 제공하기에 불편하거나 너무 큰 것으로 인지될 수 있다. 예를 들어, 큰 직경, 예를 들어 14 ㎜ 초과의 직경을 갖는 접촉 요소 캐리어는 사용 동안에 사용자에게 약간의 불편함을 유발하거나 부피가 큰 것으로 보일 수 있다.

그렇기 때문에, 접촉 요소 캐리어(22)의 직경은 일부 실시예에서 약 8 ㎜ 내지 약 16 ㎜이다. 접촉 요소 캐리어(22)의 직경은 약 8 ㎜ 초과, 약 9 ㎜ 초과, 약 10 ㎜ 초과, 약 11 ㎜ 초과, 약 12 ㎜ 초과, 약 13 ㎜ 초과, 약 14 ㎜ 초과, 약 15 ㎜ 초과, 약 16 ㎜ 초과, 또는 약 16 ㎜ 미만, 약 15 ㎜ 미만, 약 14 ㎜ 이하, 약 13 ㎜ 미만, 약 12 ㎜ 미만, 약 11 ㎜ 미만, 약 10 ㎜ 미만, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다.

도 4를 참조하면, 더 큰 적용 범위, 즉 접촉 요소 영역을 달성하기 위해, 접촉 요소 캐리어(422)가 비-원형 표면을 포함하는 실시예가 고려된다. 예를 들어, 접촉 요소 캐리어(422)는 장축(433) 및 단축(431)을 갖는 달걀 모양 또는 타원형 형상을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 장축(433)은 일반적으로 리필(401)의 종축(400)과 정렬될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 장축(433)은 리필(401)의 종축(400)으로부터 오프셋(offset)될 수 있다.

일부 실시예에서, 단축(431)을 따른 직경은 접촉 요소 캐리어(22)의 직경에 관하여 전술된 바와 같이 약 8 ㎜ 내지 약 16 ㎜이며, 세정 요소 캐리어(22)(도 3에 도시됨)에 관하여 이전에 설명된 임의의 수 또는 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 장축(433)을 따른 직경은 약 9 ㎜ 내지 약 19 ㎜이다. 장축(433)은 약 9 ㎜ 초과, 약 10 ㎜ 초과, 약 11 ㎜ 초과, 약 12 ㎜ 초과, 약 13 ㎜ 초과, 약 14 ㎜ 초과, 약 15 ㎜ 초과, 약 16 ㎜ 초과, 약 17 ㎜ 초과, 약 18 ㎜ 초과, 약 19 ㎜ 초과, 또는 약 19 ㎜ 이하, 약 18 ㎜ 미만, 약 17 ㎜ 미만, 약 16 ㎜ 미만, 약 15 ㎜ 미만, 약 14 ㎜ 미만, 약 13 ㎜ 미만, 약 12 ㎜ 미만, 약 11 ㎜ 미만, 약 10 ㎜ 미만, 또는 상기의 값들 내에 있는 임의의 수 또는 상기의 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위일 수 있다. 그러한 실시예에서, 반경은 이전에 설명된 것과 동일한 방식으로, 즉 회전축(495)으로부터 접촉 요소의 중심점까지 또는 원하는 접촉 요소가 존재하는 개구의 중심점까지의 거리로 측정된다. 상기에 제공된 식은 달걀 모양 또는 타원형 표면을 갖는 접촉 요소 캐리어에 적용될 수 있다.

접촉 요소 캐리어(422)가 달걀 모양 또는 타원형 형상을 포함하는 이들 실시예의 경우, 제2 복수의 접촉 요소(441)가 장축(433)에 인접하게 접촉 요소 캐리어(422)의 양측에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 접촉 요소 캐리어(422)는 제2 복수의 접촉 요소(441)가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖게 하는 진동수 및/또는 진폭으로 구동된다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 접촉 요소 캐리어(422)는 단축(431)에 인접한 제1 복수의 접촉 요소(443)가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖게 하는 진동수 및/또는 진폭으로 구동된다. 다른 실시예에서, 접촉 요소 캐리어(422)는 제2 복수의 접촉 요소(441)가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖는 반면 제1 복수의 접촉 요소(443)가 1.5 m/s 미만의 팁 속도를 갖게 하는 진동수 및/또는 진폭으로 구동될 수 있다.

많은 팁 속도가 접촉 요소에 대해 이용될 수 있다. 예를 들어, 제2 복수의 접촉 요소는 2.5 m/s 이상의 팁 속도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 접촉 요소의 일부의 팁 속도는 약 1.3 m/s 초과, 약 1.4 m/s 초과, 약 1.5 m/s 초과, 약 1.6 m/s 초과, 약 1.7 m/s 초과, 약 1.8 m/s 초과, 약 1.9 m/s 초과, 약 2.0 m/s 초과, 약 2.1 m/s 초과, 약 2.2 m/s 초과, 약 2.3 m/s 초과, 약 2.4 m/s 초과, 약 2.5 m/s 초과, 또는 약 2.5 m/s 미만, 약 2.4 m/s 미만, 약 2.3 m/s 미만, 약 2.2 m/s 미만, 약 2.1 m/s 미만, 약 2.0 m/s 미만, 약 1.9 m/s 미만, 약 1.8 m/s 미만, 약 1.7 m/s 미만, 약 1.6 m/s 미만, 약 1.5 m/s 미만, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다.

상기 식에 나타난 바와 같이, 1.5 m/s의 팁 속도는 더 큰 반경, 즉 회전축으로부터 속도가 결정되는 접촉 요소까지의 거리를 통해 달성될 수 있다. 그러나, 앞서 논의된 바와 같이, 접촉 요소 캐리어의 크기는 사용 동안의 입 느낌 때문에 제한될 수 있다. 부가적으로, 1.5 m/s의 팁 속도는 접촉 요소 캐리어(22, 422)의 진폭을 통해 달성될 수 있다. 그러나, 전술된 바와 같이, 진폭은 입 느낌에 기초해 사용자에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 진폭에 영향을 주는 큰 진동 변위각은 칫솔이 너무 공격적이라고 사용자가 느끼게 할 수 있다. 대조적으로, 너무 낮은 진동 변위각은 칫솔의 세정 효과 억제를 유발할 수 있을 뿐만 아니라, 1.5 m/s 팁 속도를 달성하기 위해 너무 높은 작동 진동수가 요구되도록 작동 진동수에 영향을 줄 수 있다.

부가적으로, 더 큰 진폭은 비용 고려 때문에 달성하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 더 큰 진폭을 위해, 리필의 비용 및 복잡성을 증가시킬 수 있는 볼 베어링 또는 스프링이 요구될 수 있다.

일부 실시예에서, 진동 변위각(310)(도 3에 도시됨)은 약 5도 초과 내지 약 60도이다. 진동 변위각(310)(도 3에 도시됨)은 약 5도 초과, 약 10도 초과, 약 15도 초과, 약 20도 초과, 약 25도 초과, 약 30도 초과, 약 35도 초과, 약 40도 초과, 약 45도 초과, 약 50도 초과, 약 55도 초과, 약 60도 초과, 또는 약 60도 미만, 약 55도 미만, 약 50도 미만, 약 45도 미만, 약 40도 미만, 약 35도 미만, 약 30도 미만, 약 25도 미만, 약 20도 미만, 약 15도 미만, 약 10도 미만, 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다.

또한 이전의 식에 의해 나타난 바와 같이, 작동 진동수가 또한 팁 속도에 영향을 미친다. 유사한 제한이 작동 진동수에 관하여 존재할 수 있다. 예를 들어, 너무 낮은 작동 진동수는 장치가 적절하게 작동하고 있지 않거나 작동해야 할 만큼 잘 작동하고 있지 않다고 사용자가 느끼게 할 수 있다. 대조적으로, 너무 높은 작동 진동수는 장치가 너무 공격적이라고 사용자가 느끼게 할 수 있다. 부가적으로, 너무 높은 작동 진동수는 사용자를 짜증나게 할 수 있는 더 높은 소음 수준을 생성할 수 있다. 이들 더 높은 소음 수준은 개인 케어 장치의 구동 진동수 및 공진 진동수 또는 개인 케어 부착물, 예를 들어 리필(21, 401)의 공진 진동수가 서로 근접한 경우 특히 관련될 수 있다. 공진 진동수 및 소음 수준의 논의가 이하에 제공된다.

대조적으로, 일부 실시예에서, 칫솔은 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 달성하면서 또한 작동 동안에 감소된 소음 수준을 방출/생성하기 위해 원하는 작동 진동수 및/또는 원하는 진동 변위각을 이용할 수 있다. 본 발명에 따라 구성된 칫솔의 소음 수준이 이하에 논의된다.

부가적으로, 특정 운동에 대한 사용자의 인지는 운동의 진동수에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 120 Hz 미만의 진동수의 특정 운동은 사용자에게 매우 인지가능할 수 있는 반면에, 약 120 Hz 초과의 진동수의 동일 운동은 덜 인지가능하다. 일부 실시예에서, 작동 진동수는 약 120 Hz 초과이다. 작동 진동수는 약 120 Hz 초과, 약 130 Hz 초과, 약 140 Hz 초과, 약 150 Hz 초과, 약 160 Hz 초과, 약 170 Hz 초과, 약 180 Hz 초과, 약 190 Hz 초과, 약 200 Hz 초과, 또는 약 200 Hz 미만, 약 190 Hz 미만, 약 180 Hz 미만, 약 170 Hz 미만, 약 160 Hz 미만, 약 150 Hz 미만, 약 140 Hz 미만, 약 130 Hz 미만, 및/또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다.

종래의 칫솔은 종종 무부하 상태에서 100 Hz 미만의 작동 진동수 및/또는 약 20도의 진동 변위각을 제공할 수 있지만; 부하 상태에서, 종종 진동 변위각 및/또는 진동수는 현저히 감소할 수 있다. 일부 종래의 칫솔에 있어서, 접촉 요소 영역에 인가된 부하는 진동수의 감소를 유발하지만; 손잡이 및/또는 리필 내의 기어 장치로 인해, 진동 변위각은 일정하게 유지된다.

모터 제어

접촉 요소가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 가질 때 구강 내에서 전술된 세정 유체 유동이 발생하기 때문에, 일부 실시예에서, 접촉 요소의 적어도 일부에 대해 1.5 m/s 팁 속도를 달성하기 위해 진폭 및/또는 진동수가 부하 상태와 무부하 상태 둘 모두에서 원하는 수준으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 칫솔은 칫솔질 동안에 칫솔에 인가되는 부하를 측정할 수 있는 부하 검출기를 포함할 수 있다. 부하 검출기는 제어기와 신호 통신을 할 수 있다.

일부 실시예에서, 칫솔은 모터의 작동 파라미터를 측정하고 내부의 변화를 검출하는 검출기를 포함할 수 있다. 작동 파라미터는 속도, 진폭, 작동 진동수 등, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 특징적인 전기적 파라미터가 앞서 언급된 작동 파라미터에 부가해 또는 이와 독립적으로 측정될 수 있다. 그러한 실시예에서, 특징적인 전기적 파라미터는 전류 소모량을 포함할 수 있다. 부하가 모터로부터의 입력에 기초해 결정되는 추가의 실시예가 고려된다. 그러한 실시예는 발명의 명칭이 "개인 케어 장치(PERSONAL CARE DEVICE)"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08588FQ인 유럽 특허청("EPO")에 출원된 출원; 및 발명의 명칭이 "공진 모터 유닛 및 공진 모터 유닛을 갖는 전기 장치(RESONANT MOTOR UNIT AND ELECTRIC DEVICE WITH RESONANT MOTOR UNIT)"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08572FQ인 EPO에 출원된 출원에 논의되어 있다.

부하 상태 대 무부하 상태가 어떻게 칫솔에 대해 결정되는지에 무관하게, 부하 상태에 있을 때, 즉 칫솔질 동안에, 제어기는 1.5 m/s 이상의 팁 속도가 접촉 요소의 적어도 일부에서 달성되도록 진동 변위를 원하는 수준으로 유지하기 위한 노력으로 모터에 공급되는 전력의 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM)를 조정할 수 있다. 예를 들어, 진동 변위각을 변경시키기 위해, 모터에 제공되는 펄스의 폭이 증가되어서 펄스 당 더 많은 전력을 공급할 수 있다. 이와 같이, 펄스 폭의 증가는 더 큰 진동 변위각을 생성할 수 있다. 진동수를 변경시키기 위해, 펄스들 사이의 중심선 간격이 변화될 수 있다. 예를 들어, 펄스들 사이의 증가된 중심선 간격은 더 낮은 진동수를 생성하는 반면, 펄스들 사이의 감소된 중심선 간격은 증가된 진동수를 생성한다. PWM의 조정은 개개의 펄스 또는 복수의 펄스의 폭의 변경 및/또는 인접 펄스들 사이의 중심선 간격에 대한 변경을 포함하도록 고려될 것이다. 설명된 실시예의 개인 케어 장치의 경우, 인가된 부하는 진폭에만 영향을 미치고 진동수에는 영향을 미치지 않는다.

전술된 바와 같이, 적어도 하나의 작동 모드에서, 접촉 요소 캐리어는 복수의 접촉 요소가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖도록 구동될 수 있다. 원하는 범위의 진동수(작동 진동수로서 이전에 논의됨) 및/또는 원하는 범위의 진동 변위각(진동 변위각으로서 이전에 논의됨)이 이러한 팁 속도를 성취하기 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 칫솔은 0 뉴턴 초과, 예를 들어 약 2 N 내지 약 3 N의 부하가 접촉 요소 영역에 인가되는 경우에도 원하는 범위의 진동수 내의 작동 진동수 및/또는 원하는 범위의 진동 변위각 내의 작동 진동 변위각을 유지할 수 있다. 예를 들어, 0 N 초과의 부하가 검출된 경우, PWM은 구동 시스템이 원하는 진동 변위각 범위 내에 있는 진동 변위각을 유지하도록 변경될 수 있다. 다른 예로서, 무부하 하에서, 제1 작동 진동 변위각이 실현될 수 있다. 약 0 뉴턴 초과 내지 약 3 N의 부하 하에서, 제2 작동 진동 변위각이 실현될 수 있으며, 여기서 제2 작동 진동 변위각은 제1 작동 진동 변위각의 약 74퍼센트 이상이다. 일부 실시예에서, 접촉 요소 캐리어는 제1 진동 변위각의 약 74% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상, 약 100% 이상, 및/또는 상기 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위인 제2 작동 진동 변위각을 가질 수 있다.

진동 변위각은 진폭에 영향을 미친다. 그렇기 때문에, 무부하 하에서의 진동 변위각은 약 40도일 수 있고 부하 하에서의 진동 변위각은 약 30도이다. 일부 실시예에서, 약 1N 내지 약 3N의 부하 하에서, 진동 변위각은 약 10도일 수 있다. 무부하 하에서 그리고 부하 하에서의 진동 변위각이, 본 발명에 따라 구성된 칫솔의 프로토타입(prototype)에 대해 도 5에 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 몇몇의 프로토타입을 무부하 하에서 그리고 다양한 인가된 부하 하에서 시험하였다. 프로토타입들 중 일부를 다수의 진동수에서 시험하였다. 시험한 프로토타입들 각각의 경우, 무부하에서, 진동 변위각은 약 40도였다. 1 N 부하 하에서, 각각의 프로토타입에 대한 진동 변위각은 40 약간 아래로 떨어졌다. 약 3N의 부하에서도, 프로토타입은 약 25도 내지 약 30도의 진동 변위각을 제공하였다. 따라서, 3 N의 부하에서, 접촉 요소의 적어도 일부의 팁 속도가 1.5 m/s 이상이라면, 1 N의 부하에서의 더 높은 진동 변위각 때문에, 1 N과 3 N에서 동일한 작동 진동수를 가정하면, 접촉 요소의 적어도 일부의 팁 속도는 1.5 m/s 초과일 것이다. 그러한 경우에, PWM은 접촉 요소의 적어도 일부가 약 1.5 m/s의 팁 속도를 갖도록 진동 변위각 및/또는 진동수 중 어느 하나가 감소되게 하도록 더 가벼운 부하에 대해 하향 조정될 수 있다.

종래의 칫솔에 관한 다른 문제점은, 일반적으로 처음에 전력 공급될 때 칫솔이 최대 속도, 예를 들어 최대 진동수 및/또는 최대 진폭에서 작동한다는 것이다. 예를 들어, 무부하 하에서 75 Hz의 작동 진동수 및 무부하 하에서 20도의 변위각을 갖는 종래의 칫솔은 일반적으로 칫솔이 켜지는 즉시 그 진동수 및 변위각에서 작동할 것이다. 그러나, 이는 사용자가 접촉 요소 영역에 치약을 인가하는 경우, 칫솔의 진동수 및 변위각이 치약을 접촉 요소로부터 비산시키는 경향이 있을 것이라는 점에서 문제가 될 수 있다. 부가적으로, 사용자가 칫솔질을 마친 때, 전력 공급 상태에서 구강으로부터 칫솔의 제거는 유사한 문제, 즉 접촉 요소 영역으로부터 사용된 치약의 비산을 야기할 수 있다.

그렇기 때문에, 일부 실시예에서, 칫솔은 무부하 상태를 위한 아이들(idle) 운전 상태 및 부하 상태를 위한 정상 운전 상태를 제공하는 제어기를 포함할 수 있으며, 여기서 아이들 운전 상태와 정상 운전 상태는 상이하다. 예를 들어, 정상 운전 상태 동안에, 즉 칫솔질 동안에, 제어기는 제2 복수의 접촉 요소의 팁 속도가 1.5 m/s 이상이 되도록 PWM을 조정할 수 있다. 대조적으로, 아이들 운전 상태, 예를 들어 무부하 하에서 구강의 외부에 있는 동안에, 제어기는 제2 복수의 접촉 요소의 팁 속도가 1.5 m/s 미만이 되도록 PWM을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, PWM의 조정은 진폭에 영향을 미치는 작동 진동수 및/또는 진동 변위각에 영향을 미칠 수 있다.

그러한 실시예에서, 제어기는 약 0 뉴턴의 부하가 검출되면 아이들 운전 상태, 예를 들어 무부하가 실행되도록 구성될 수 있다. 아이들 운전 상태는 칫솔이 처음에 전력 공급될 때 제어기에 의해 자동적으로 선택될 수 있다. 부가적으로, 미리 정해진 기간, 예를 들어 2분, 3분 동안의 칫솔질 후에, 제어기는 그의/그녀의 입으로부터 칫솔을 제거하는 사용자가 접촉 요소 영역으로부터 사용된 치약을 비산시키지 않도록 아이들 운전 상태를 개시할 수 있다. 부가적으로, 미리결정된 시간 후의 아이들 운전 상태의 개시는 그/그녀가 충분한 시간 동안 칫솔질을 하였다는 것을 사용자에게 나타낼 수 있다.

약 0 뉴턴 이상의 부하가 검출되면, 정상 운전 상태가 실행될 수 있다. 정상 운전 상태에서, 제어기는 제2 복수의 접촉 요소가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖는 것을 보장하도록 PWM을 조정할 수 있다. 약 3 N의 부하가 검출되면, 제3 운전 상태가 실행될 수 있다. 제3 운전 상태에서, 제어기는 다시 PWM을 조정하여서 구동 시스템에 공급되는 전력을 증가시킬 수 있다. 제3 운전 상태에서의 PWM의 조정은 제2 복수의 접촉 요소가 증가된 부하 하에서도 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 유지하는 것을 보장할 것이다.

일부 실시예에서, 약 3 N 이상의 부하가 검출되면, PWM은 사용자의 치아 및/또는 잇몸에 대한 손상이 감소되거나 완전히 방지되도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 치아 및/또는 잇몸에 손상을 야기할 수 있는 가해진 힘에 대해, 제어기는 진폭 및/또는 진동수가 감소되도록 PWM을 조정할 수 있다.

무부하 하에서의 그리고/또는 전술된 칫솔질 상태 후의 아이들 운전 상태에서, PWM은 진폭이 정상 운전 상태의 진폭으로부터 감소되도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 진폭은 약 30% 이하, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위만큼 감소될 수 있다.

유사하게, 무부하 하에서의 그리고/또는 전술된 칫솔질 상태 후의 아이들 운전 상태에서, PWM은 진동수가 정상 운전 상태의 진동수로부터 감소되도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 진동수는 약 30% 이하, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위만큼 감소될 수 있다.

일부 실시예에서, 칫솔은 사용자에게 큰 유연성을 제공할 수 있다. 아이들 운전 상태 및 정상 운전 상태에 추가해, 많은 다른 추가의 작동 옵션이 존재할 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, PWM의 조정은 진동수뿐만 아니라 진폭에 영향을 줄 수 있다. 그렇기 때문에, 제어기는 일부 실시예에서 진폭 및/또는 진동수 중 어느 하나를 변경시키는 복수의 작동 모드를 사용자에게 제공할 수 있다. 대조적으로, 종래의 칫솔은 모터에 인가되는 전압에 무관하게 진동 변위각을 고정시키는, 손잡이 및/또는 리필 내의 기어 장치를 갖는다. 그렇기 때문에, 종래의 칫솔의 PWM의 조정은 작동 진동수에 대한 변화만을 일으킨다.

진폭의 변화에 관하여, 진동 변위각을 변경시킴으로써 임의의 증가 또는 감소가 실현될 수 있다. 그렇기 때문에, 이하에서, 진폭의 증가는 진동 변위각의 증가를 의미할 수 있는 반면, 진폭의 감소는 진동 변위각의 감소를 의미할 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 진폭이 미리결정된 기간 동안 최대 약 25%까지 증가되는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상, AI(amplitude increase, 진폭 증가) 모드. 진폭의 증가는 원하는 진폭(이전에 논의됨)의 임의의 적합한 백분율일 수 있다. 예를 들어, 진폭의 증가는 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 15% 초과, 약 20% 초과, 약 25% 초과, 또는 약 25% 이하, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 약 5% 미만, 또는 이들 값 내에 있는 임의의 수 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위일 수 있다.

미리결정된 기간은 임의의 적합한 기간일 수 있다. 예를 들어, 진폭의 증가는 약 1초 내지 약 30초 동안 발생할 수 있다. 미리결정된 기간은 약 1초 초과, 약 5초 초과, 약 10초 초과, 약 15초 초과, 약 20초 초과, 약 25초 초과, 또는 약 30초 이하, 약 25초 미만, 약 20초 미만, 약 15초 미만, 약 10초 미만, 약 5초 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 범위일 수 있다. 진폭 증가가 단일 칫솔질 루틴(routine) 동안에 1회 초과로 발생하는 실시예가 고려된다.

AI 모드는 접촉 요소의 적어도 일부가 폴리싱(polishing) 기능뿐만 아니라 잇몸 마사지 기능을 제공할 수 있는 탄성중합체 요소를 포함하는 경우에 유익할 수 있다. 더 큰 진폭, 예를 들어 진동 변위각에 의해, 탄성중합체 요소는 일부 실시예에서 둘 모두의 기능을 제공할 수 있다.

부가적으로, 사용자가 손잡이 상의 푸시 버튼을 통해 AI 모드를 선택하는 실시예가 고려된다. 예를 들어, 사용자가 세정 관점에서 문제가 있는 치아를 인식한 경우, 사용자는 미리결정된 기간 동안 진폭을 증가시키기 위해 푸시 버튼을 누를 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 접촉 요소의 적어도 일부가 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상, TS(tip speed, 팁 속도) 모드, 예를 들어 정상 모드. 손잡이가 그에 부착된 리필을 인식할 수 있고 접촉 요소 영역의 적어도 일부에서 1.5 m/s의 팁 속도를 달성하기 위해 요구되는 바대로 PWM을 조정할 수 있는 실시예가 고려된다. 예를 들어, 제1 리필에 대해, 제어기는 접촉 요소의 적어도 일부에서 1.5 m/s를 달성하도록 PWM을 제1 수준으로 조정할 수 있다. 제2 리필에 대해, 제어기는 접촉 요소의 적어도 일부에서 1.5 m/s를 달성하도록 PWM을 제2 수준으로 조정할 수 있으며, 여기서 제1 수준과 제2 수준은 상이하다. 따라서, 제1 리필이 제2 리필보다 더 큰 반경을 갖는다면, 진폭 및/또는 진동수 중 어느 하나가 제2 리필에 대해 이용된 진동수 및/또는 진폭보다 더 낮을 수 있다. 부가적으로, 리필이 손잡이 및/또는 디스플레이에 의해 인식되는 경우, PWM은 리필 상에 존재하는 접촉 요소의 유형에 기초해 조정될 수 있다. 예를 들어, 강모 터프트(bristle tuft)만을 포함하는 제1 리필의 경우, 진폭 및/또는 진동수를 증가시킴으로써 1.5 m/s 이상이 달성될 수 있다. 대조적으로, 폴리싱에 적합한 탄성중합체 요소를 갖는 제2 리필의 경우, 진동수를 증가시키고 진폭을 감소시킴으로써 1.5 m/s 이상이 달성될 수 있다(이하에 논의되는 FI/AD 모드 참조). 손잡이, 리필, 및/또는 디스플레이 사이의 그러한 통신이 미국 특허 제7086111호, 제7673360호, 및 제7024717호, 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0109973A1호, 제2010/0170052A1호, 및 제2010/0281636A1호에 개시되어 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 부드럽거나 민감한 작동을 수행하기 위한 목적인 것의 작동 모드가 사용자에 의해 선택되게 할 수 있다. 편의상, AD(amplitude decrease, 진폭 감소) 모드. AD 모드는 약 5% 내지 약 50%의 원하는 진폭으로부터의 진폭 감소를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 감소가 이용될 수 있다. 예를 들어, 진폭 감소는 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 15% 초과, 약 20% 초과, 약 25% 초과, 약 30% 초과, 약 35% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 또는 약 50% 이하, 약 45% 미만, 약 40% 미만, 약 35% 미만, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 범위일 수 있다. AD 모드에서, 제어기는 1.5 m/s 팁 속도가 일부 실시예에서 접촉 요소의 적어도 일부에 의해 유지되도록 원하는 진동수(이전에 논의됨)의 것보다 높이 진동수를 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서, AD 모드는 원하는 진동수로부터 작동 진동수를 유지하고 위에서 논의된 바와 같이 단지 진폭을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 사용자가 잇몸 케어 모드인 작동 모드를 선택하게 할 수 있다. 편의상, AV(amplitude variation, 진폭 변화) 모드. AV 모드는 미리결정된 시간 간격으로 발생하는 진폭의 변화를 포함할 수 있다. 진폭의 변화는 원하는 진폭의 약 25% 초과 내지 대략 원하는 진폭의 약 50%의 감소일 수 있다. 임의의 적합한 진폭 변화가 이용될 수 있다. 예를 들어, 진폭의 증가에 대한 변화는 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 15% 초과, 약 20% 초과, 또는 약 25% 이하, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 약 5% 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위일 수 있다. 진폭의 감소에 관하여, 변화는 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 15% 초과, 약 20% 초과, 약 25% 초과, 약 30% 초과, 약 35% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 또는 약 50% 이하, 약 45% 미만, 약 40% 미만, 약 35% 미만, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위일 수 있다.

전술된 바와 같이, 진폭의 변화는 미리결정된 간격으로 발생할 수 있다. 임의의 적합한 기간이 선택될 수 있다. 예를 들어, 변화는 약 1초 초과마다, 약 5초 초과마다, 약 10초 초과마다, 약 15초 초과마다, 약 20초 초과마다, 약 30초 초과마다, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 범위에서 발생할 수 있다.

진폭의 변화는 양치질 루틴 동안에 임의의 적합한 시간에 발생할 수 있다. 예를 들어, 진폭 변화는 사용자에 의한 정상 칫솔질 루틴 이전에 발생할 수 있다. 다른 예로서, 변화는 사용자의 칫솔질 루틴 후에 발생할 수 있다. 다른 예로서, 변화는 사용자의 칫솔질 루틴 동안에 발생할 수 있다.

진폭의 변화는 원하는 진폭 위로의 진폭 증가와, 이에 이어지는 원하는 진폭 아래로의 진폭 감소 사이에서 교번할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클에서 진폭은 원하는 진폭 위로 약 20%만큼 증가될 수 있고, 제2 사이클에서 진폭은 원하는 진폭 아래로 약 30%만큼 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 원하는 수준 위로의 진폭 증가는 원하는 수준의 아래로의 감소의 값과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클에서 진폭은 원하는 진폭 위로 약 20%만큼 증가될 수 있고, 제2 사이클에서 진폭은 원하는 진폭 아래로 약 20%만큼 감소될 수 있다.

진폭의 변화는 임의의 적합한 시간 지속을 가질 수 있다. 예를 들어, 진폭이 원하는 진폭으로부터 증가되거나 감소될 때, 진폭의 변화는 약 1초 초과, 약 5초 초과, 약 10초 초과, 약 20초 초과, 약 25초 초과, 약 30초 초과, 약 35초 초과, 약 40초 초과, 약 45초 초과, 약 50초 초과, 약 55초 초과, 약 60초 초과, 또는 약 60초 미만, 약 55초 미만, 약 50초 미만, 약 45초 미만, 또는 약 40초 이하, 약 35초 미만, 약 30초 미만, 약 25초 미만, 약 20초 미만, 약 15초 미만, 약 10초 미만, 약 5초 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위의 기간 동안 지속될 수 있다.

일부 실시예에서, 변화의 시간 지속은 이 변화가 원하는 진폭에 있어서의 증가인지 또는 감소인지에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 원하는 진폭 위로의 진폭의 증가는 제1 시간 지속을 가질 수 있는 반면, 원하는 진폭 아래로의 진폭의 감소는 제2 시간 지속을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 시간 지속은 제2 시간 지속과 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 시간 지속은 제2 시간 지속과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 지속은 제2 시간 지속보다 길 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제2 시간 지속은 제1 시간 지속보다 길 수 있다.

일부 실시예에서, 증가 및/또는 감소는 임의의 적절한 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 증가가 제1 미리결정된 기간에 발생하여 제1 시간 지속동안 지속될 수 있다. 제1 시간 지속 후에, 진폭은 미리결정된 기간 동안 원하는 수준으로 복귀할 수 있다. 그 후에, 제2 증가가 제2 미리결정된 시간에 발생하여 제2 시간 지속 동안 지속될 수 있다. 제2 시간 지속 후에, 진폭은 원하는 수준으로 다시 복귀할 수 있거나 감소할 수 있다. 진폭의 후속 조정은 원하는 진폭으로부터의 다른 증가 또는 감소일 수 있다. 유사하게, 원하는 진폭으로부터의 진폭의 임의의 감소가 제1 증가 및 제2 증가에 관하여 전술된 바와 같이 발생할 수 있다.

임의의 수의 조합이 생성될 수 있다. 예를 들어, 감소가 이어지는 증가, 증가가 이어지는 증가, 증가가 이어지는 감소, 또는 감소가 이어지는 감소. 부가적으로, 증가들 또는 감소들 중 임의의 것 사이에서, 진폭은 원하는 진폭으로 복귀할 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 진동수와 진폭 둘 모두의 변화를 포함하는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상 FV/AV(frequency variation / amplitude variation, 진동수 변화/진폭 변화) 모드. 진동수의 변화는 임의의 적합한 증가 또는 감소일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 진동수는 약 5 Hz 초과, 약 10 Hz 초과, 약 15 Hz 초과, 약 20 Hz 초과, 약 25 Hz 초과, 약 30 Hz 초과, 또는 약 30 Hz 이하, 약 25 Hz 미만, 약 20 Hz 미만, 약 15 Hz 미만, 약 10 Hz 미만, 약 5 Hz 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위만큼 원하는 진동수 위로 증가할 수 있다.

유사하게, 진동수의 변화는 원하는 진동수로부터의 감소일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 진동수는 약 5 Hz 초과, 약 10 Hz 초과, 약 15 Hz 초과, 약 20 Hz 초과, 약 25 Hz 초과, 약 30 Hz 초과, 또는 약 30 Hz 이하, 약 25 Hz 미만, 약 20 Hz 미만, 약 15 Hz 미만, 약 10 Hz 미만, 약 5 Hz 미만, 또는 제시된 값들 내에 있는 임의의 수 또는 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 범위만큼 감소할 수 있다.

또한, 진폭은 임의의 적합한 증가 또는 감소일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 진폭은 AV 모드에 관하여 이전에 설명된 바와 같이 원하는 진폭에 대하여 증가하거나 감소할 수 있다. 유사하게, 진동수 및/또는 진폭에 대한 이들 변화의 지속에 관한 기간뿐만 아니라 변화의 기간은 AV 모드에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. 부가적으로, 진동수의 증가는 일부 실시예에서 진폭의 증가를 수반할 수 있다. 다른 실시예에서, 진동수의 증가는 진폭의 감소를 수반할 수 있다. 다른 실시예에서, 진폭의 증가는 진동수의 감소를 수반할 수 있다. 그리고, 다른 실시예에서, 진폭의 감소는 진동수의 감소를 수반할 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 혀 세정에 적합할 수 있는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상, FI/AD2(frequency increase / amplitude decrease, 진동수 증가/진폭 감소) 모드. 원하는 진동수의 것 위로의 진동수의 증가는 FV/AV 모드에 관하여 설명된 바와 같을 수 있다. FI/AD2 모드의 AD2 부분은 원하는 범위의 진폭으로부터의 진폭의 임의의 적합한 감소를 포함할 수 있다. FI/AD2 모드는 약 5% 내지 약 75%의 원하는 진폭으로부터 진폭 감소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진폭의 감소는 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 15% 초과, 약 20% 초과, 약 25% 초과, 약 30% 초과, 약 35% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 약 50% 초과, 약 55% 초과, 약 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 또는 약 75% 이하, 약 70% 미만, 약 65% 미만, 약 60% 미만, 약 55% 미만, 약 50% 미만, 약 45% 미만, 약 40% 미만, 약 35% 미만, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 또는 이들 값을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 범위일 수 있다.

칫솔질 루틴의 과정 후에 혀 세정이 발생할 수 있기 때문에, FI/AD2 모드는 미리결정된 양의 시간 후에, 즉 칫솔질 루틴 후에 자동적으로 시작될 수 있다. 예를 들어, FI/AD2 모드는 약 2분 후에 또는 약 3분 후에, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위 후에 시작될 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 치아를 폴리싱하기에 적합할 수 있는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상, HF/AD(high frequency / amplitude decrease, 고 진동수/진폭 감소) 모드. 진동수의 증가는 임의의 적합한 증가일 수 있다. 예를 들어, 진동수는 원하는 진동수의 것 위로 약 25% 초과, 약 30% 초과, 약 35% 초과, 약 40% 초과, 약 45% 초과, 약 50% 초과, 약 60% 초과, 약 70% 초과, 약 80% 초과, 약 90% 초과, 약 100% 초과, 또는 약 100% 미만, 약 90% 미만, 약 80% 미만, 약 70% 미만, 약 60% 미만, 약 50% 미만, 약 40% 미만, 약 30% 미만, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 범위만큼 증가할 수 있다. 원하는 진폭의 것으로부터의 진폭의 감소는 AD 모드에 관하여 이전에 설명된 바와 같을 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기는 마사지 기능을 제공하는 작동 모드를 사용자가 선택하게 할 수 있다. 편의상, FV(frequency variation, 진동수 변화) 모드. 진동수의 변화는 임의의 적합한 양일 수 있다. 진동수의 변화의 일부 예가 FV/AV 모드에 관하여 제공된다.

개인 위생 시스템이 저장(메모리) 능력을 포함하는 실시예가 고려된다. 예를 들어, 사용자는 진폭이 칫솔질 동안에 천천히 증가되는 저장된 프로파일을 가질 수 있다. 그리고, 칫솔질 기간, 예를 들어 2분의 종료 시, 진동수는 폴리싱 및/또는 실링(sealing) 기능을 수행하도록 증가될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 저장된 프로파일의 사용 없이 이러한 기능성을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리싱 및/또는 실링은 칫솔질 기간의 개시 시에 발생할 수 있다.

모드들 중 일부는 손잡이에 부착된 리필의 유형에 따라 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 요소를 갖는 리필이 손잡이에 부착되는 경우, 제어기는 사용자에게 소정의 작동 모드, 예를 들어 HF/AD만을 허용할 수 있다. 다시, 전술된 바와 같이, 손잡이 및 리필은 손잡이가 리필을 식별하게 하는 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, 개인 위생 장치가 손잡이 및 리필과 신호 통신하는 디스플레이를 포함하는 실시예가 고려된다. 그러한 실시예에서, 디스플레이는 특정 리필에 대해 어떤 작동 모드가 이용가능한지에 대한 지시를 손잡이에 제공할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 손잡이는 리필을 인식하고 리필에 대해 어떤 모드가 이용가능한지를 결정할 수 있다. 손잡이, 리필, 및/또는 디스플레이 사이의 통신은 미국 특허 제7086111호, 제7673360호, 및 제7024717호, 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0109973A1호, 제2010/0170052A1호, 및 제2010/0281636A1호에 기재되어 있다. 상기에 기초해, 사용자가 제1 리필에 대해 제1 세트의 작동 모드로부터 그리고 제2 리필에 대해 제2 세트의 작동 모드로부터 작동 모드를 선택하도록 허용되는 실시예가 고려되며, 여기서 제1 세트의 작동 모드와 제2 세트의 작동 모드는 상이하다. 손잡이(들), 리필(들), 및 디스플레이 사이의 통신이 이하에 논의된다.

손잡이 및 리필

도 6을 참조하면, 개인 케어 부착물, 예를 들어 리필(21)은 이전에 설명된 하우징(20)을 포함한다. 부착 하우징(20) 내에, 구동 부재(640)가 존재한다. 구동 부재(640)는 근위 단부(640A) 및 원위 단부(640B)를 갖는다. 근위 단부(640A)는 제1 부착 요소(615)를 포함할 수 있고, 원위 단부(640B)는 연결부(660)를 포함할 수 있다. 연결부(660)는 접촉 요소 캐리어, 예를 들어 22, 422에 결합될 수 있다. 접촉 요소 캐리어(22, 422)는 발명의 명칭이 "구강 위생 기구 및 구강 위생 장치"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08589FQ인 EPO에 출원된 출원에 기재된 바와 같은 부착 하우징(20)에 결합될 수 있다. 접촉 요소 캐리어(22, 422)는, 구동된 때 접촉 요소 캐리어(22, 422)가 진동 회전 방식으로 움직일 수 있도록 부착 하우징(20)에 회전가능하게 결합될 수 있다.

제1 부착 요소(615)는 영구 자석 또는 자화가능한 요소, 예를 들어 자화가능한 철 또는 강철의 블록을 포함할 수 있다. 전형적으로, 오스테나이트 강철은 자화가능하지 않은 반면, 마르텐사이트 또는 페라이트 강철은 전형적으로 자화가능하다. 제1 부착 요소(615)는 구동 부재(640)의 근위 단부(640A) 내의 리세스(recess) 내에 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 구동 부재(640)는 화살표(630)로 도시된 바와 같이 종축(100)에 대체로 평행하게 왕복운동을 할 수 있다. 연결부(660)가 피벗(670)에 대해 편심되어 있기 때문에, 구동 부재(640)의 왕복 운동은 접촉 요소 캐리어(22, 422)가 회전축(95)(도 1c에 도시됨)을 중심으로 회전하게 한다.

구동 부재(640)는 그것이 부착 하우징(20) 내에 콤팩트하게 끼워맞춤되는 것을 허용하도록 비교적 가늘어야 한다. 일부 실시예에서, 구동 부재(640)는 직경이 약 9 ㎜ 미만, 직경이 약 8 ㎜ 미만, 직경이 약 7 ㎜ 미만, 직경이 약 6 ㎜ 미만, 직경이 약 5 ㎜ 미만, 직경이 약 4 ㎜ 미만, 직경이 약 3 ㎜ 미만, 직경이 약 2 ㎜ 미만, 직경이 약 1 ㎜ 미만, 또는 직경이 약 1 ㎜ 초과, 직경이 약 2 ㎜ 초과, 직경이 약 3 ㎜ 초과, 직경이 약 4 ㎜ 초과, 직경이 약 5 ㎜ 초과, 직경이 약 6 ㎜ 초과, 직경이 약 7 ㎜ 초과, 직경이 약 8 ㎜ 초과, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다. 부가적으로, 구동 부재(640)는 기계적으로 안정적이어야 하고 약 10 N의 힘을 전달할 수 있어야 한다. 또한, 구동 부재(640)는 200 Hz 이상, 약 225 Hz 초과, 약 250 Hz 초과, 약 275 Hz 초과, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위의 고유 진동수를 가져야 한다.

구동 부재(640)에 대한 직경은 리필의 하우징의 크기에 역으로 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 구동 부재(640)의 직경이 너무 크게 선택되면, 리필을 위한 하우징은 일반적으로 너무 클 것이어서 소비자는 너무 다루기 힘든 것으로 인지할 수 있다. 구동 부재(640)에 대해 더 작은 직경이 요구되지만, 구동 부재(640)는 또한 작동 동안에 구동으로부터 전달되는 힘을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

구동 부재(640)는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 일부 예는 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리아미드(PA), 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가의 보강물이 구동 부재(640)에 추가될 수 있다. 예를 들어, 보강 섬유, 예를 들어 케블라(Kevlar)™ 섬유가 구동 부재(640)의 재료에 추가될 수 있다. 임의의 다른 적합한 보강 섬유가 추가될 수 있다. 부가적으로, 구동 부재(640)는 좌굴의 가능성을 감소시키도록 구성된 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 부재(640)는 십자형 형상, Y, 또는 임의의 다른 적합한 형상인 단면을 포함할 수 있다.

구동 부재(640)가 비원형인 단면 형상을 포함하는 이들 실시예에 대해, 구동 부재(640)의 직경에 관하여 위에서 제공된 값이 여전히 적용될 수 있다. 예를 들어, 십자형 단면을 포함하는 구동 부재(640)는 직경이 6 ㎜, 또는 일부 실시예에서 5 ㎜, 또는 4 ㎜, 또는 3 ㎜ 등인 원의 경계를 넘지 않아야 한다.

전술된 바와 같이, 일부 실시예에서, 칫솔은 약 120 Hz 초과의 작동 진동수를 가질 수 있다. 그러한 진동수에서, 개인 케어 부착물, 예를 들어 리필(21)이 일부 실시예에서 작동 진동수의 것보다 큰 공진 진동수를 갖는 것이 중요하다. 리필(21)의 공진 진동수가 원하는 진동수에 너무 가까우면, 작동 동안에 리필(21)에서 공진 운동이 유도될 수 있다. 예를 들어, 리필(21) 또는 구동 부재(640)는 좌우 운동을 겪을 수 있다. 이러한 좌우 운동은 사용자에게 약간의 불편함을 그리고/또는 작동 동안에 추가의 소음 발생을 야기할 수 있다.

공진 운동이 바람직하지 않은 이들 실시예의 경우, 리필(21)의 공진 진동수는 원하는 진동수의 약 125% 초과일 수 있다. 그러나, HF/AD, FI/AD2, 및 FV/AV 작동 모드를 따르는 이들 리필의 경우, 리필의 공진 진동수는 작동 진동수의 약 175% 초과, 약 200% 초과, 약 225% 초과, 약 250% 초과, 약 275% 초과, 약 300% 초과, 또는 약 300% 이하, 약 275% 미만, 약 250% 미만, 약 225% 미만, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 범위일 수 있다. 공진 운동이 요구되는 이들 실시예의 경우, 리필은 원하는 진동수에 더 가까운 공진 진동수를 갖도록 설계될 수 있다.

리필(21) 또는 그의 임의의 부분의 공진 진동수는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 리필(21) 또는 그의 임의의 부분의 공진 진동수를 결정하는 데 컴퓨터 소프트웨어가 이용될 수 있다. 소프트웨어의 적합한 브랜드는 프로/엔지니어(Pro/ENGINEER)(등록상표) 미케니아 와일드파이어(Mechanica Wildfire)(등록상표) 4.0이다.

도 7은 손잡이(712)를 통한 종방향 절단도를 도시하고 있다. 손잡이(712)는 도 1a 및 도 1b에 관하여 설명된 손잡이(12)와 유사하게 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 손잡이(712)는 리니어 구동 장치(760)의 가동 모터 부분으로서 기능을 하는 구동 샤프트(740)를 포함한다. 리니어 구동 장치(760)는 손잡이(712) 내에 배치된다. 작동 동안에, 리니어 구동 장치(760)는 구동 샤프트(740)가 종축(99)(도 1b에 도시됨)에 대체로 평행한 방향으로 왕복운동을 하게 한다. 구동 샤프트(740)의 왕복 직선 운동은 이중 화살표(797)로 표시되어 있다. 도시된 실시예에서, 구동 샤프트(740)는 구동 샤프트(740)의 일부를 형성하는 익스텐더 요소(extender element)(719)에 의해 연장될 수 있다. 익스텐더 요소(719)는 구동 샤프트(740)의 직경에 대해 직경의 증가를 제공할 수 있다. 제2 부착 요소(715)를 수용하기 위해 익스텐더 요소(719) 내에 리세스(711)가 제공될 수 있다.

제2 부착 요소(715)는 임의의 적합한 방법에 의해 구동 샤프트(740)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 익스텐더 요소(719) 내에 수용되는 대신에, 제2 부착 요소(715)는 구동 샤프트(740)에 직접 고정될 수 있다. 제2 부착 요소(715)가 자석 또는 자화가능한 재료인 실시예에서, 구동 샤프트(740)는 적어도 그의 팁 부분에서 영구 자성 재료로 제조될 수 있으며, 이 팁은 이어서 제2 부착 요소(715)를 형성할 것이다.

제2 부착 요소(715)는, 부착되어 있을 때 리필(21)의 제1 부착 요소(615)의 개개의 결합 측부(621)(도 6에 도시됨)와 접촉하도록 의도된 결합 측부(721)를 갖는다.

제2 부착 요소(715)가 자석 및/또는 자화가능한 재료를 포함하는 실시예에서, 제2 부착 요소(715)는 그의 원통 축이 손잡이(712)의 종축(99)(도 1b에 도시됨)에 본질적으로 평행하게 배향된 원통형 형상일 수 있다. 원통의 직경은 약 2 ㎜ 초과, 약 3 ㎜ 초과, 약 4 ㎜ 초과, 약 5 ㎜ 초과, 또는 약 6 ㎜ 초과, 또는 대략 그 정도, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 개개의 수 또는 임의의 범위이도록 선택될 수 있다.

제2 부착 요소(715)가 자석 및/또는 자화가능한 재료인 이들 실시예에서, 제2 부착 요소(715)는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 그러한 실시예에서, 제2 부착 요소는 제2 부착 요소(715)가 형상인 원통형인 이들 실시예의 것과 유사한 표면적을 가질 수 있다.

제2 부착 요소(715)의 임의의 적합한 높이가 선택될 수 있다. 예를 들어, 높이는 약 2 ㎜ 초과, 약 3 ㎜ 초과, 약 4 ㎜ 초과, 약 5 ㎜ 초과, 또는 약 6 ㎜ 초과, 또는 대략 그 정도, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 범위이도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 높이는 직경만큼 크도록 선택될 수 있다. 제1 부착 요소(615)(도 6에 도시됨)가 자석 및/또는 자화가능한 재료를 포함하는 이들 실시예에서, 제1 부착 요소(615)는 전술된 제2 부착 요소(715)와 유사하게 구성될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 부착 요소(615) 및 제2 부착 요소(715)가 자석 및/또는 자화가능한 재료를 포함하는 이들 실시예의 경우, 자화가능한 요소(예를 들어, 자화가능한 강철 또는 철 요소)는 비교적 저렴하게 실현될 수 있다. 이러한 태양은 부착 섹션에 적합할 수 있으며, 예를 들어 사용 주기 후에 폐기되는 것으로 의도되는 리필(21)이 그렇다면 비교적 저렴하게 실현될 수 있다. 대조적으로, 영구 자석은 제공하기에 더 고가일 수 있다. 그러나, 손잡이(712) 내의 영구 자석과 함께 리필(21) 내의 영구 자석은 이러한 영구 자석 조합과 동일한 체적을 갖는 동일한 구성에서 영구 자석과 자화가능한 요소 조합보다 더 높은 결합 강도를 제공할 수 있다. 이와 같이, 비용 대 연결 강도 대 공간 요건 사이에는 상충관계(trade off)가 존재한다. 예를 들어, 자화가능한 요소의 이용은, 하기에 제공되는 연결 강도를 달성하기 위해, 더 많은 체적을 요구할 수 있다.

제1 부착 요소(615) 및 제2 부착 요소(715)가 자석 및/또는 자화가능한 재료를 포함하는 이들 실시예의 경우, 부착된 상태에서, 이들의 연결은 약 2 뉴턴 이상, 약 4 뉴턴 이상, 약 6 뉴턴 이상, 약 8 뉴턴 이상, 약 10 뉴턴 이상, 또는 앞에 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 개개의 수 또는 임의의 범위의 분리력을 견디도록 설계될 수 있다. 제1 부착 요소(615)와 제2 부착 요소(715) 사이의 연결뿐만 아니라 그들의 구성이 발명의 명칭이 "구강 위생 장치를 위한 부착 섹션(ATTACHMENT SECTION FOR AN ORAL HYGIENE DEVICE)"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08584FQ인 EPO에 출원된 출원에 추가로 논의되어 있다.

제1 부착 요소(615)와 제2 부착 요소(715)의 자기적 결합의 적어도 하나의 이익은 자기적 결합이 허용 오차에 기초하지 않는다는 점이다. 그렇기 때문에, 작동 동안에, 이전에 제안된 자기적 결합 구조는 작동 동안에 개인 케어 장치에 의해 생성되는 소리 세기 수준을 감소시킬 수 있다.

여전히 도 6 및 도 7을 참조하면, 손잡이(712)는 구동 시스템(760)이 내부에 배치되는 손잡이 하우징(750)을 포함한다. 손잡이(712)는 부착 섹션(714)을 추가로 포함할 수 있다. 부착 섹션(714)은 리필(21)에 제공된 제1 결합 구조물(650)에 결합되는 제2 결합 구조물(751)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 결합 구조(751)는 제2 결합 구조물(751)이 하우징(750)에 대해 이동하지 않도록 하우징(750)에 단단히 결합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 구동 샤프트(740)는 리필(21) 내의 구동 부재(640)에 왕복 직선 운동을 제공한다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 결합 구조물(751)은, 구동 샤프트(740)에 추가해, 왕복 직선 방식으로 구동된다. 제2 결합 구조물(751)은 하우징(750)에 대해 직선적으로 진동하는 제2 아마추어(780)에 결합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 구동 부재(640)는 부착 하우징(20)과 마찬가지로 잘 구동된다. 이들 실시예의 경우, 구동 샤프트(740) 및 제2 결합 구조물(751)은 반대 위상, 예를 들어 180도 이상(out of phase)으로 구동될 수 있다. 그렇기 때문에, 구동 샤프트(740)는 종축(99)(도 1b에 도시됨)을 대체로 따른 또는 이에 대체로 평행한 제1 방향으로 이동하고 있을 수 있는 반면, 제2 결합 구조물(751)은 종축(99)(도 1b에 도시됨)을 따른 또는 이에 대체로 평행한 제2 방향으로 이동하고 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대일 수 있다.

그러한 실시예의 적어도 하나의 이점은, 이상 직선 왕복운동 때문에, 구동 샤프트(740)의 이동 때문에 손잡이 하우징(750)에 제공되는 진동이 제2 결합 구조물(751)을 구동시키는 구동 시스템(760)의 부분에 의해 적어도 부분적으로 오프셋될 수 있다는 것이다. 손잡이로의 감소된 진동은 유사하게 더 적은 소음 발생, 즉 작동 동안의 더 약한 소리 세기로 이어질 수 있다. 추가의 소음 감쇠 요소가 이하에 논의된다.

부가적으로, 일부 실시예에서, 본 발명에 이용될 수 있는 구동 시스템은 구동 샤프트의 지지를 위한 부시 베어링(bush bearing) 또는 롤링 베어링(rolling bearing)에 대한 필요성을 제거할 수 있으며, 이는 또한 작동 동안의 소음 발생 감소에 기여할 수 있다. 도 14는 리니어 전기 모터의 추가 실시예를 도시하고 있다. 도 7에 관하여 이전에 설명된 특징부가 도 14의 특징부와 조합될 수 있으며 역으로도 성립한다.

구동 샤프트(2450)가 손잡이(2400)의 종축을 따라 연장될 수 있다. 구동 샤프트(2450)는 장착 스프링(2451)에 의해 하우징에 장착된다. 장착 스프링(2451)은 구동 샤프트(2450)의 제1 단부(2452)에 인접하게 구동 샤프트(2450)에 부착될 수 있다. 제1 장착 스프링(2451)은 리프 스프링(leaf spring)일 수 있고, 일반적으로 구동 샤프트(2450)가 소정 방향(2453)으로 진동 운동을 수행하게 하는 원형 형상을 포함할 수 있다. 그의 디자인으로 인해, 장착 스프링(2451)은, 구동 샤프트(2450)의 운동의 방향(2453)에 수직인 방향에서, 구동 샤프트(2450)의 안정된 지지를 제공한다.

외측 아마추어(2454)는 구동 샤프트(2450)의 각각의 측부에 2개의 부품(2454A, 2454B)을 포함한다. 2개의 부품(2454A, 2454B)은 서로에 부착될 수 있어, 이들이 단일 부품으로서 이동하게 한다. 외측 아마추어(2454)는 그의 2개의 반부(2454A, 2454B) 사이에 채널(2455)을 형성할 수 있다. 구동 샤프트(2450)는 외측 아마추어(2454)의 반부(2454A, 2454B)의 이러한 채널(2455)을 통해 연장된다. 구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)는 작동 동안에 동일한 경로(2453)를 따른 진동 운동을 겪을 수 있다.

외측 아마추어(2454)는 제2 장착 스프링(2456)을 통해 하우징에 장착된다. 하우징은 2개의 장착 스프링(2451, 2456)의 외측 부분에 부착되는 반면, 구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)는 각각 장착 스프링(2451, 2456)의 내측 장착 섹션에 장착된다.

제2 장착 스프링(2456)은 구동 샤프트(2450)의 제1 단부(2452)에 대향하는 외측 아마추어(2454)의 측부 또는 제2 단부(2475)에 인접하게 부착된다. 구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)가 180도 이상(out of phase)으로 이동할 때, 2개의 장착 스프링(2451, 2456) 각각으로부터 하우징 상으로 전달되는 후퇴력들은 적어도 부분적으로 서로 보상하여야 한다. 즉, 하우징으로 전달되는 힘들은 하우징을 파지하고 있는 사용자에 의해 느껴지는 진동이 크게 감소되고/감소되거나 방지되도록 서로 완전히 또는 적어도 그 일부를 상쇄하여야 한다.

구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)는 2개의 결합 스프링(2457, 2458)을 통해 서로 결합될 수 있다. 2개의 결합 스프링(2457, 2458) 각각은 (스프링(2451)과 유사하게) 본질적으로 원형인 리프 스프링일 수 있는 2개의 리프 스프링(2459)을 포함할 수 있다. 2개의 결합 스프링(2457, 2458) 각각에 대한 2개의 스프링(2459)의 조합은 구성된 스프링(2457, 2458)의 스프링 상수를 용이하게 변화시킬 수 있도록 선택될 수 있다. 구동 샤프트(2450)는 스프링(2459)의 내측 섹션에 장착되는 반면, 외측 아마추어(2454)는 스프링(2459)의 외측 섹션에 장착된다.

코일(2462)이 하우징에 부착되어 외측 아마추어(2454)와의 상호작용을 제공할 수 있다. 하우징에서 외측 아마추어(2454)와 코일(2462) 사이의 자기적 및/또는 전기적 결합을 허용하기 위해, 외측 아마추어(2454)는 일 세트의 4개의 영구 자석(2463)을 추가로 포함할 수 있다. 4개 초과의 영구 자석이 이용되는 실시예가 고려된다. 4개 미만의 영구 자석이 이용되는 실시예가 또한 고려된다.

결합 스프링(2457, 2458)의 스프링 상수는 그들의 공진 진동수가 코일(2462) 및 자석(2463)으로 이루어진 전기적 구동 장치에 의해 부과되는 진동수에 대응하도록 선택될 수 있다.

진동 운동을 제공하기 위해, 코일(2462)을 통한 전류 흐름은 간헐적이도록 제어될 수 있다. 전류 흐름은 구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)가 그들의 진동 운동의 최대 진폭에 도달할 때 차단될 수 있다. 이어서 2개의 장착 스프링(2452, 2456)뿐만 아니라 결합 스프링(2457, 2458)이 구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454)를 다시 그들의 각각의 시작 위치로 가압할 수 있다.

구동 샤프트(2450) 및 외측 아마추어(2454) 각각은 리니어 전기 모터를 가정용 기기의 기능 요소에 결합하기 위한 커넥터(2460, 2461)를 포함한다. 그러한 커넥터는 도 6 내지 도 8에 관하여 이전에 논의되었다. 그리고, 전술된 바와 같이, 도 6 내지 도 8에 도시된 커넥터는 도 14에 도시된 실시예에 이용될 수 있다.

본 발명의 개인 케어 장치에 사용하기에 적합할 수 있는 추가의 모터가 발명의 명칭이 "구강 위생 장치용 부착 섹션(ATTACHMENT SECTION FOR AN ORAL HYGIENE DEVICE)"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08584FQ인 EPO에 출원된 출원; 발명의 명칭이 "공진 모터 유닛 및 공진 모터 유닛을 갖는 전기 장치(RESONANT MOTOR UNIT AND ELECTRIC DEVICE WITH RESONANT MOTOR UNIT)"이고, 2011년 7월 25일자로 출원되었으며, 대리인 문서 번호가 Z-08572FQ인 EPO에 출원된 출원; 발명의 명칭이 "리니어 전기 모터(LINEAR ELECTRIC MOTOR)"이고, 출원일이 2011년 7월 25일이며, 대리인 문서 번호가 Z-08486MQ인 EPO에 출원된 출원; 발명의 명칭이 "소형 전기 장치의 손잡이 섹션 및 소형 전기 장치(HANDLE SECTION OF A SMALL ELECTRIC DEVICE AND SMALL ELECTRIC DEVICE)"이고, 출원일이 2011년 7월 25일이며, 대리인 문서 번호가 Z-08585FQ인 EPO에 출원된 출원; 및 발명의 명칭이 "리니어 일렉트로-폴리머 모터 및 이를 갖는 장치(LINEAR ELECTRO-POLYMER MOTORS AND DEVICES HAVING THE SAME)"이고, 출원일이 2011년 7월 25일이며, 대리인 문서 번호가 Z-08597P인 미국에 출원된 특허 출원에 기재되어 있다.

일부 실시예에서, 리필에 회전 에너지를 제공하는 모터를 포함하는 구동 시스템이 이용될 수 있다. 이들 모터는 종래의 브러시에서의 개재하는 기어 장치와는 대조적으로 직접 구동 장치로서 이용될 수 있기 때문에 더 높은 진동수를 유사하게 달성할 수 있다. 그러한 모터가 미국 특허 출원 공개 US2010/0277013호; 및 EP 공개 EP2262084호, EP2262085호에 기재되어 있다.

이용되는 모터에 무관하게, 모터는 원하는 진동수보다 더 큰 공진 진동수를 가져야 한다. 일단 리필이 모터에 부가되면, 전체 시스템의 공진은 일반적으로 원하는 진동수의 것 아래로 떨어질 것이다. 전체 시스템의 원하는 진동수와 공진 진동수 사이의 차이는 5 ㎐ 이상, 10 ㎐ 이상, 15 ㎐ 이상, 또는 20 ㎐ 이상, 또는 30 ㎐ 이상, 40 ㎐ 이상, 또는 50 ㎐ 이상, 또는 이들 값을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위이다. 일부 실시예에서, 구동 진동수는 시스템의 이론상 공진 진동수보다 더 높다.

이론상 공진 진동수는 하기의 식을 통해 결정된다.

여기서, k = 스프링 상수이고 I는 질량 및/또는 질량 관성 모멘트이다. 예를 들어, 회전 모터가 사용되는 경우, 모터 내에 실제 스프링이 존재하지 않지만, 저항력이 스프링과 유사하게 작용할 수 있고 이에 따라 공진 진동수를 계산할 때 고려되어야 한다. 칫솔 또는 그의 임의의 부품의 공진 진동수를 결정하기 위해 다른 적합한 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 소프트웨어가 칫솔 또는 리필을 포함한 그의 임의의 부품의 공진 진동수를 결정하는 데 이용될 수 있다. 소프트웨어의 적합한 브랜드는 프로/엔지니어(등록상표) 미케니아 와일드파이어(등록상표) 4.0이다.

회전 모터에서, 자기 저항력은 구동 샤프트의 운동을 효과적으로 리셋하는 스프링으로서 사용된다. 자기 저항력을 제공하는, 모터 내의 자석은 자기 저항력이 +/- 약 2 ㎜의 영역 또는 샤프트의 회전의 +/- 약 20도에 걸쳐 직선형이도록 설계될 수 있다. 회전 모터에 이용되는 저항력이 US2010/0277013호, EP 공개 EP2262084호, 및 EP2262085호에 보다 상세하게 논의되어 있다.

펌핑 효과

전술된 바와 같이, 접촉 요소의 적어도 일부가 약 1.5 m/s 이상의 팁 속도를 갖는 경우에 유익한 액체 유동이 구강에서 발생하는 것으로 여겨진다. 유체의 압력은 하기의 식에 의해 기술될 수 있다.

여기서 ρ = 밀도(표준 온도 및 압력에서의 물의 밀도를 취함)이고 ν = 속도(팁 속도)이다. 이전의 논의에 기초해, 회전축에 인접한 제1 복수의 접촉 요소는 회전축의 더 외측에 위치된 제2 복수의 접촉 요소가 갖는 것보다 더 낮은 팁 속도를 갖는다. 그렇기 때문에, 제1 복수의 접촉 요소에 의해 유체에 가해지는 속도 압력은 제2 복수의 접촉 요소의 속도 압력보다 작다. 이론에 구애됨이 없이, 제1 복수의 접촉 요소와 제2 복수의 접촉 요소 사이의 압력 차이는 펌프로서 작용하는 경향이 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 제1 복수의 접촉 요소에 인접한 곳에서 유체는 제1 복수의 접촉 요소에 의해 흡인되는 경향이 있는 것으로 여겨진다. 또한, 유체는 제2 복수의 접촉 요소로 분배되고 이 유체는 이어서 제2 복수의 접촉 요소로부터 멀어져 다양한 구강 표면 상으로 펌핑되는 것으로 여겨진다. 유체의 그러한 펌핑은 치아 상의 코팅, 예를 들어 플라크(plaque)를 완화시키는 것으로 여겨진다.

실험실 시험에서, 박테리아가 유체의 전단력을 통해 완화될 수 있는 것으로 나타났다. 박테리아 코팅의 제거뿐만 아니라 플라크의 조성물의 린싱(rinsing) 및 제어가 중요하다는 것이 또한 확인되었다. 박테리아 치아 코팅은 구강 내에서 용이하게 발생하고 잇몸 가장자리 및 잇몸 포켓(pocket)에서 성장한다. 박테리아는 이들 포켓 내에서 증식한다. 박테리아의 대사 동안에, 박테리아는 잇몸 염증을 유발할 수 있는 외독소 또는 내독소로 알려진 독소를 생성한다. 종래의 칫솔의 필라멘트는 잇몸 포켓 내로 충분히 깊게 침투할 수 없기 때문에 사람이 박테리아를 제거하는 것은 어렵다. 린싱을 통해 세포 독소가 제거되고 잇몸이 회복된다. 린싱을 통해, 유체 내의 산소 분압이 또한 잇몸 포켓에서 증가한다. 이러한 방식으로, 산소 없이 사는 혐기성 박테리아가 덜 급속히 번식하고, 덜 해로운 세균에 의해 억제된다. 부가적으로, 많은 치약은 플루오르화물에 추가해 항균성 물질(들)을 함유한다. 유동 및 축적 압력을 통해, 치약은 생물막 또는 포켓 내로 더 깊게 침투하고 이에 따라 상당히 양호한 효과를 달성할 수 있다. 이러한 효과는 또한 잇몸 조직의 회복 및 염증의 감소로 이어진다.

제2 복수의 접촉 요소가 접촉 요소 캐리어의 회전축으로부터 더욱 멀리 위치되기 때문에, 제2 복수의 접촉 요소는 일반적으로 잇몸 가장자리와 더 많이 접촉한다. 그리고, 위에서 논의된 바와 같이, 유체는 제2 복수의 접촉 요소로부터 멀리 펌핑되는 것으로 여겨진다. 그렇기 때문에, 유체의 펌핑은 박테리아 코팅을 완화시키고, 세포 독소의 제거 및 잇몸 포켓에서의 유체 내의 산소 분압을 증가시키는 것을 돕는 린싱 효과를 제공하는 것으로 여겨진다.

일부 실시예에서, 접촉 요소 캐리어로부터의 유체 유동은 접촉 요소 캐리어로부터 방사상일 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 유동은 약 45도의 각도로 접촉 요소를 빠져나갈 수 있다. 도 9를 참조하면, 접촉 요소 캐리어(922)는 회전축(920)을 갖는다. 접촉 요소 캐리어(922)는 이전에 설명된 접촉 요소 캐리어(22, 422, 922, 1210)와 유사하게 구성될 수 있다. 또 다시, 유체 유동은 제1 복수의 접촉 요소(910)로 흡인되고 제2 복수의 접촉 요소(912)에 인접하여 분산되는 것으로 여겨진다. 유체 유동은 약 5도 초과, 약 10도 초과, 약 20도 초과, 약 30도 초과, 약 40도 초과, 약 45도 초과, 약 50도 초과, 약 60도 초과, 약 70도 초과, 약 80도 초과, 또는 약 90도 미만, 약 80도 미만, 약 70도 미만, 약 60도 미만, 약 50도 미만, 약 45도 미만, 약 40도 미만, 약 30도 미만, 약 20도 미만, 약 10도 미만, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위인 각도(940)로 접촉 요소를 빠져나갈 수 있다.

소음

전술된 바와 같이, 본 발명의 칫솔은 약 120 ㎐ 초과의 작동 진동수를 가질 수 있다. 종래의 진동 회전 칫솔은 현재 이러한 범위에서 작동하지 않는다. 종래의 진동/회전 칫솔을 120 ㎐ 이상의 진동수에서 작동시키는 것과 관련하여 몇 가지 잠재적인 문제가 있다. 전술된 바와 같이, 종래의 칫솔의 손잡이는 360도 모터 샤프트 회전을 구동 샤프트에서의 제한된 변위각으로 변환하기 위해 기어 장치를 내부에 갖는 경향이 있다. 부가적으로, 이들 손잡이를 위한 리필은 구동 샤프트로부터의 운동의 방향을 변화시키기 위한 기어 장치, 스프링 등을 갖는 경향이 있다. 첫 번째 문제는 마찰이다. 더 높은 작동 진동수에서, 손잡이 내의 기어 장치 및/또는 리필 내의 기어 장치는 뜨거워지는 경향이 있을 것이다. 종국적으로, 조기 고장이 손잡이 또는 리필 중 어느 하나에서 발생할 수 있다. 두 번째 문제는 소음 발생이다. 더 높은 작동 진동수에서, 손잡이 및/또는 리필 내의 기어 장치는 더 많은 소음을 발생시키는 경향이 있다. 소음 발생의 증가는 소비자에게 불쾌할 수 있다.

본 발명의 칫솔의 경우, 손잡이 및/또는 리필에서의 기어 장치의 제거는 약 120 ㎐ 초과의 작동 진동수에서 소음 발생을 감소시킬 수 있다. 다시 도 7을 참조하면, 구성된 바와 같은 구동 시스템(760)은 샤프트(740)를 위한 또는 제2 아마추어(780)를 위한 추가의 베어링을 필요로 하지 않는다. 대신에 리프 스프링이 샤프트(740)와 제2 아마추어(780) 사이, 샤프트(740)와 하우징(750) 사이, 및 제2 아마추어(780)와 하우징(750) 사이에 이용될 수 있다. 감소된 개수의 이동 부품 때문에, 손잡이(712)는 종래의 칫솔이 작동하는 것보다 더 높은 작동 진동수에서 더 적은 소음을 발생시킬 수 있다.

부가적으로, 구동 시스템(760)은 직접 구동 시스템이다. 그렇기 때문에, 샤프트(740)는 임의의 개재하는 기어 장치 없이 리필(21)에 직접 연결된다. 이는 작동 동안에 소리 세기 발생을 감소시키는 것을 돕는다.

다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 리필(21)은 조립된 상태에서 칫솔에 의해 발생되는 소음을 감소시키는 것을 유사하게 도울 수 있다. 종래의 리필에서, 전형적으로, 스냅 연결과 같은 기계적 결합이 손잡이와 리필 사이에 이용된다. 스냅 연결은 작동 동안에 구동되는 부품들 사이에 개개의 연결이 확립된 때 결합 파트너들이 서로에 대해 상대적으로 이동할 수 있도록 결합 파트너들 사이에 본질적으로 허용 오차-기반의 여유 또는 간극을 갖는다. 그러한 기계적인 연결은 그렇다면 작동 동안에 원치 않는 소음을 발생시키기 쉽다.

대조적으로, 일부 실시예에서, 제1 부착 섹션(615)은 자기 인력을 통해 제2 부착 섹션(715)에 부착된다. 자기적 연결이 허용 오차 기반이 아니기 때문에, 자기적 연결은 약 120 ㎐ 초과의 작동 진동수에서 더 적은 소음을 발생시키기 쉬울 수 있다.

리필과 손잡이 사이의 부착 기구에 추가해, 리필의 구동 기구가 마찬가지로 소음의 발생에 기여할 수 있다. 리필 내에 구현될 때 소리 세기 수준을 감소시킬 수 있는 몇몇 추가 조치가 이하에 설명된다. 따라서, 이하에 설명되는 특징부는 전술된 리필(21)의 특징부와 조합될 수 있고 역으로도 성립한다. 도 10을 참조하면, 리필(1021)의 단면도가 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 리필(1021)은 중립 위치에 있을 때 수평 평면(H)에서 구강 위생 기구의 기능 요소의 캐리어(1210)에 결합된 피벗 핀(1301)을 갖는 샤프트 요소(1300)를 포함할 수 있다.

수평 평면(H)은 접촉 요소 캐리어(1210)의 회전축인 액슬(axle)(1240)을 통과한다. 그리고, 수평 평면(H)은 리필(1021)의 종축(L)에 수직이다. 종축(L)은 도 10에 도시된 평면에서 하우징(1290)을 이등분하는 리필(1021)의 가장 긴 치수이다.

고정 요소(1230)가, 고정 요소(1230)의 중심에서 지지되는 액슬(1240)에 관하여 대향하는 2개의 위치에서 하우징(1290)에 고정된다. 하우징(1290)은 고정 요소(1230)의 일반적인 연장 방향(L3)과 구강 위생 기구의 종방향 연장 방향(L) 사이의 작은 각방향 오프셋을 일반적으로 허용하도록 고정 요소(1230)가 지지되는 내향 연장 부분(1295)을 포함할 수 있다(연장 방향(L3)은 2개의 장착 위치에 의해 한정됨).

도시된 실시예에서, 고정 요소(1230)는 2개의 장착 위치 사이의 연결선(L3)을 따라 대칭적으로 연장되지 않는다. 대신에, 고정 요소(1230)는 양의 각방향으로(즉, 최대 진동각 +θ를 향해) 이동할 때 피벗 핀(1301)이 그로부터 접근하는 방향에 관하여 오목한 방식으로 만곡된다. 이는 더 큰 최대 진동각을 허용한다. 고정 요소(1230)의 사실상의 연장 방향은 L3 으로 지시된다. 도시된 바와 같이, 고정 요소(1230)는 액슬(1240)에 의해 한정된 중심축에 관하여 대칭적으로 만곡될 수 있다. 여기서, 만곡된다는 것은 고정 요소(1230)의 계단형 디자인을 포함할 것이다.

수평 축(H)에 대한 피벗 핀(1301)의 배향이 리필(1021)이 작동 중일 때 발생되는 소음에 기여할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 가상의 반경방향 아암(1041)이 피벗 핀(1301)의 중심점과 액슬(1240)의 중심점 사이의 거리에 의해 한정된다. 반경방향 아암(1041)이 수평 축(H)과 동일 직선일 때, 시스템의 중립 위치에서, 작동 동안의 상대적인 소음 발생이 낮다. 그러나, 반경방향 아암(1041)이 수평 축(H)으로부터 이격되도록 이동된 때, 소음 발생은 작동 동안에 증가하는 경향이 있다. 반경방향 아암(1041)이 오프셋 아암(1043)과 동일 직선이도록 반경방향 아암(1041)이 위치된다면, 각도(1051)는 반경방향 아암(1041)과 수평 축(H) 사이에 존재할 것이다. 작동 동안에 리필(1021)에 의해 발생되는 소음을 감소시키기 위해, 각도(1051)는 약 0도, 약 2도 초과, 약 4도 초과, 약 5도 초과, 약 8도 초과, 약 10도 초과, 약 15도 초과, 약 20도 초과, 약 25도 초과, 약 30도 초과, 약 35도 초과, 약 40도 초과, 또는 약 40도 미만, 약 35도 미만, 약 25도 미만, 약 20도 미만, 약 15도 미만, 약 10도 미만, 약 5도 미만, 약 2도 미만, 또는 앞에 제시된 값들 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위일 수 있다.

전술된 각도는 수평 축(H) 아래에 있는 것으로 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 반경방향 아암(1041)과 수평 축(H) 사이의 각도는 수평 축(H) 위에 있을 수 있다.

이론에 구애됨이 없이, 약 45도 초과의 각도에 대해, 피벗 핀(1301)에 작용하는 힘은 불리한 방식으로 분할된다고 여겨진다. 예를 들어, 샤프트 요소(1300)에 작용하는 힘이 리필(1021)의 종축(L)을 따라 작용하는 경향이 있다고 생각한다. 45도 초과의 피벗 핀의 배향의 경우, 피벗 핀(1301)에 인가된 힘의 절반 미만이 종축(L)에 평행한 방향으로 이동하는 데 사용되고 있다. 이와 같이, 인가된 힘의 절반 초과가 낭비된다. 이러한 낭비된 힘이 추가의 열 및 소음을 생성하는 것으로 여겨진다.

칫솔에 의해 방출되는 소음을 감소시키기 위해 추가의 조치가 손잡이(712)에서 취해질 수 있다. 예를 들어, 소음 감소 재료가 제2 아마추어(780)와 하우징(750) 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 브러시로부터 출력된 소음을 감소시키기 위해 리드 테이프(lead tape)가 하우징 내에 배치될 수 있다. 부가적으로, 제2 아마추어(780)가 하우징(750)에 대해 이동하지 않는 실시예에서, 리드 테이프는 또한 사용 동안에 사용자에 의해 경험되는 진동을 감소시키는 역할을 할 수 있다.

다양한 프로토타입 및 종래의 전동 칫솔을, 소음 수준을 측정하기 위해 시험하였다. 칫솔들 각각을 이하에 설명되는 바와 같은 시험 방법에 따라 시험하였다. 제1 비교에서, 리필을 갖지 않는 종래의 전동 칫솔 손잡이를 그의 정상 작동 속도에서 시험하고 이어서 본 발명의 실시예에 설명된 프로토타입의 것에 필적하는 구동 진동수까지 상승시켰다. 표 1은 이 시험의 결과를 제공한다.

시험한 종래의 칫솔은 손잡이 및 리필을 포함하였다. 종래의 손잡이는 회전 모터를 포함하였다. 시험한 종래의 손잡이는 오랄-비(Oral-B)(등록상표) 프로페셔널 케어(Professional Care) 1000 및 오랄-비(등록상표) 프로페셔널 케어 3000 시리즈의 전동 손잡이와 유사하다. 회전 모터를 갖는 프로토타입 손잡이뿐만 아니라 종래의 손잡이에 대해 시험에서 사용한 리필은 오랄-비(등록상표) 프리시전 클린(Precision Clean)이었다.

[표 1]

표 1에 나타난 바와 같이, 회전 모터 또는 리니어 모터 중 어느 하나를 갖는 둘 모두의 프로토타입은 어느 하나의 작동 진동수에서 종래의 칫솔이 발생시키는 것보다 정상 작동 시 더 낮은 소음을 발생시켰다. 종래의 칫솔 손잡이를 172 ㎐에서의 시험을 위해 개조하였다. 구체적으로, 종래의 칫솔 손잡이에서 더 높은 작동 진동수를 달성하기 위해 모터용 전원을 필요한 전압을 제공하도록 개조하였다.

값들에 기초해, 163 ㎐ 및 152 ㎐ 미만의 진동수에 대해, 시험한 프로토타입이 더 낮은 소리 세기를 생성할 것으로 예상된다. 표 1의 시험 결과에 기초해, 본 발명에 따라 구성된 손잡이는 120 ㎐ 초과의 진동수에서 작동하는 동시에, 전술된 바와 같이 약 80 ㏈(A) 미만의 소리 세기를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 손잡이는 약 120 ㎐ 초과의 진동수에서 작동하는 동시에, 약 75 ㏈(A) 미만, 약 70 ㏈(A) 미만, 약 65 ㏈(A) 미만, 약 60 ㏈(A) 미만, 약 55 ㏈(A) 미만, 약 50 ㏈(A) 미만, 약 45 ㏈(A) 미만, 약 40 ㏈(A) 미만, 약 35 ㏈(A) 미만, 약 30 ㏈(A) 미만, 또는 약 30 ㏈(A) 초과, 약 35 ㏈(A) 초과, 약 40 ㏈(A) 초과, 약 45 ㏈(A) 초과, 약 50 ㏈(A) 초과, 약 55 ㏈(A) 초과, 약 60 ㏈(A) 초과, 약 65 ㏈(A) 초과, 약 70 ㏈(A) 초과, 또는 이들 값 내에 있거나 이들을 포함하는 임의의 수 또는 임의의 범위의 소리 세기를 생성할 수 있다.

또한 표 1에 나타난 바와 같이, 회전 모터 프로토타입들 중 적어도 하나, 및 리니어 모터 프로토타입들 중 하나는 아이들 운전 상태 특징을 포함한다. 아이들 운전 상태 특징의 경우, 진동수는 정상 작동 진동수로 유지되었으나, 구동 샤프트에 의해 나타내는 진폭은 아이들 운전 상태 특징을 갖지 않는 각각의 프로토타입의 것 아래로 감소되었다. 회전 모터를 갖는 프로토타입은 일반적으로 기대될, 즉 감소된 진폭 감소된 소음을 갖는 거동을 나타냈다. 회전 모터 프로토타입에 대한 값들은 이를 반영하는데, 즉 55.3 ㏈(a) 대 40.3 ㏈(A).

리니어 구동 프로토타입에 관하여, 아이들 운전 상태 프로토타입과 비-아이들 운전 상태 프로토타입 사이의 소리 세기는 미미한 차이이다. 비-아이들 운전 상태 프로토타입의 극히 낮은 소리 세기 수준 때문에, 아이들 운전 상태의 실행이 소리 세기의 추가적인 감소를 제공하는 것으로 보이지 않았다고 여겨진다. 부가적으로, 배경 소음은 낮은 소리 세기에 더 큰 영향을 미칠 수 있다.

추가의 소음 시험을 종래의 칫솔 및 프로토타입에 대해 수행하였다. 표 2에 나타난 바와 같이, 칫솔 손잡이를 리필이 그에 부착된 상태로 무부하 상태와 부하 상태 둘 모두에서 시험하였다. 부하 상태에서 리필에 인가한 부하는 2 N이었다. 또한, 종래의 칫솔에 대해 사용한 동일한 유형의 리필을 회전 모터 프로토타입에 대해 사용하였지만, 프로토타입 리필을 리니어 모터 프로토타입에 대해 이용하였다.

[표 2]

무부하 상태에서의 리필의 시험 결과에 관하여, 표 2에 나타난 바와 같이, 리필이 부착된 상태에서, 2개의 종래의 칫솔 손잡이에 대한 소리 세기는 표 1의 값에 비해 떨어졌다. 종래의 칫솔 손잡이에 대한 리필의 부착이 손잡이의 허용 오차 기반 특징부 중 일부의 존재를 감소시킬 수 있다고 여겨진다. 따라서, 소리 세기는 리필의 부착에 의해 감소한다.

시험한 프로토타입의 경우, 정반대의 일이 발생하였다. 리필의 부착에 의해, 소리 세기는 실제로 증가하였다. 그러나, 전술된 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 손잡이에 의해 생성되는 소리 세기를 감소시키기 위한 노력으로, 허용 오차 기반 요소, 예를 들어 베어링의 존재가 감소되거나 제거되었다. 그렇기 때문에, 프로토타입에 대한 리필의 부착은 종래의 손잡이에 대한 리필의 부착이 갖는 것과 동일한 효과를 갖지 않는다. 즉, 프로토타입 손잡이에 대한 리필의 부착은, 허용 오차 기반 요소가 프로토타입 손잡이에서 감소되고/감소되거나 제거되었기 때문에, 허용 오차의 존재를 감소시키지 않는다.

본 명세서에 설명된 실시예에 따라 구성된 리필은, 무부하 상태에서, 약 8 ㏈(A) 이하, 약 10 ㏈(A) 이하, 약 12 ㏈(A) 이하, 약 14 ㏈(A) 이하, 약 16 ㏈(A) 이하, 약 18 ㏈(A) 이하, 또는 약 20 ㏈(A) 이하, 또는 제시된 값들을 포함하거나 이들 내에 있는 임의의 수 또는 임의의 범위를 부가하여야 한다.

2 N의 부하가 가해진 상태에서, 153 ㎐의 작동 진동수를 갖는 종래의 칫솔은 무부하 상태에서보다 더 작은 소리 세기를 방출하였다. 종래의 손잡이에 대해 이용되는 종래의 리필이 이전에 논의된 바와 같은 허용 오차 기반 요소를 유사하게 포함하는 것으로 여겨진다. 그렇기 때문에, 2 N 부하의 인가는 허용 오차의 크기를 감소시키고 이에 따라 소리 세기를 감소시킨 것으로 여겨진다.

유사하게, 아이들 운전 상태 특징을 갖지 않는 회전 모터 프로토타입은 종래의 칫솔과 유사한 리필을 이용하였다. 구체적으로, 종래의 리필을 회전 모터 프로토타입에 대해 이용하였다. 그렇기 때문에, 소리 세기의 감소가 또한 2 N의 인가된 부하에 의해 나타났다. 아이들 운전 상태 특징을 갖는 회전 모터 프로토타입에 관하여, 무부하 상태에서 진폭이 감소된다는 것을 상기한다. 대조적으로, 2 N의 인가된 부하는 구동 시스템이 진폭을 정상 운전 상태까지 증가시켜서 소리 세기를 증가시키게 한다.

리니어 모터를 갖는 프로토타입에 관하여, 아이들 운전 상태를 갖지 않는 프로토타입은 부하 하에서 소리 세기의 감소를 나타냈다. 그러나, 아이들 운전 상태를 갖지 않고서, 이러한 프로토타입이 무부하 하에서도 원하는 진폭 범위에서 원하는 진동수에서 작동하고 있었음을 상기한다. 그렇기 때문에, 부하가 인가될 때, 진폭은 감소되었다. 진폭의 감소는 소리 세기의 감소를 설명할 수 있다. 아이들 운전 상태 특징을 갖는 프로토타입의 경우, 소리 세기의 증가가 나타났다. 아이들 운전 상태를 갖고서, 부하가 감지된 때, 진폭은 원하는 진폭 범위 내이도록 상승된다는 것을 상기한다. 그렇기 때문에, 소리 세기의 증가가 발생하였다.

장치 통신

전술된 바와 같이, 손잡이, 리필 등은 외부 디스플레이와 통신할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 구강 케어 시스템(2330)은 전동 칫솔(2335), 전동 칫솔(2335)을 수용하기 위한 베이스(2340), 및 전동 칫솔(2335)의 소비자에 의한 사용 전에, 사용 동안에, 그리고/또는 사용 후에 전동 칫솔(2335) 및/또는 베이스(2340)와 연속적인 및/또는 간헐적인 데이터 통신하는 시각적 및/또는 청각적 디스플레이(2345)를 포함한다. 칫솔(2335)은 손잡이(2336) 및 리필(2337)을 포함할 수 있다. 디스플레이(2345)가 손잡이(2336) 및/또는 리필(2337)과 무선 통신 링크를 포함하는 실시예가 고려된다.

구강 케어 시스템(2330)은 디스플레이(2345)와 전동 칫솔(2335) 및/또는 베이스(2340) 사이의 데이터 통신을 구현하기 위해 다양한 구성을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 칫솔(2335) 및/또는 베이스(2340)는 무선 데이터 링크(2355)를 통해 디스플레이(2345)와 무선 통신한다. 무선 데이터 링크(2355)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi)(802.11 기반 등)와 같은 적합한 근거리 무선 주파수 통신 기술, 또는 2.4 ㎓에서의 무선 USB와 같은 다른 유형의 무선 주파수 링크에 기초할 수 있다. 무선 전송을 위해, 안테나가 전동 칫솔(2335), 베이스(2340), 슬리브, 및/또는 디스플레이(2345) 내에 배치된 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착될 수 있다.

적외선(IR) 전송을 위해, 하나 이상의 IR 송신기 다이오드가 전동 칫솔(2335), 손잡이(2336), 베이스(2340), 슬리브, 리필(2337), 및/또는 디스플레이(2345)에 장착될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 IR 파장은 36 ㎑에서 변조된 950 nm이다. 예를 들어 무선 주파수 전송 또는 셀룰러 전송(cellular transmission)과 같은 다른 무선 데이터 통신 기술이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 구강 케어 제품이 전술된 바와 같이 전동 칫솔(2335), 베이스(2340), 및/또는 디스플레이(2345)와 데이터 통신할 수 있다. 데이터 전달은 디스플레이(2345), 베이스(2340), 전동 칫솔(2335), 손잡이(2336), 리필(2337), 및/또는 임의의 다른 개인 케어 제품 사이에서 일방향 및/또는 양방향이거나, 연속적 및/또는 간헐적이거나, 변조되거나, 또는 전술한 것들의 임의의 조합일 수 있다. 전술된 바와 같이, 디스플레이(2345)는 데이터 통신 방법들 중 하나 이상의 유형(예를 들어, IP 무선 라디오, 하드-와이어 등)을 사용해 통신하도록 구성될 수 있고, 동일한 디스플레이(2345)가 다양한 개인 케어 제품과의 다양한 유형의 데이터 통신 방법을 채용할 수 있다.

일부 실시예에서, 데이터 판독기가 칫솔과 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 데이터 판독기는 칫솔 손잡이(2336), 충전 스테이션, 예를 들어 베이스(2340), 탈착된 디스플레이(2355), 또는 다른 탈착된 장치, 칫솔 스탠드 등에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 송신기가 개인 케어 제품, 예를 들어 리필(2337)과 디스플레이(2345) 사이에서 데이터를 전송하는 데 사용될 수 있는 무선 주파수 식별(RFID) 태그로서 제공될 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, RFID 태그는 인코딩된 정보를 포함하는 전자 칩, 및 전파를 사용해 (칩에 의해 저장된 정보를 포함한) 정보 또는 데이터를 전송 및/또는 수신하는 안테나를 포함한다. 판독기가 RFID 태그로부터 전송된 데이터를 디코딩하는 데 사용된다. RFID 태그는 내부 전원 장치 없이 제공될 수 있고, 판독기로부터의 유입 무선 주파수 신호에 의해 안테나 내에서 유도된 미량의 전류가 태그 내의 집적 회로에 전력을 공급하여 판독기에 대한 응답을 전송하기에 적절하게 충분한 전력을 제공한다. RFID 태그는 판독 전용 태그 또는 판독/기록 태그일 수 있다. 판독 전용 태그에 의해 저장된 데이터는 전형적으로 제조사에 의해 비휘발성 메모리 내에 미리 프로그래밍되고, 개인 케어 제품 또는 시스템의 이후의 사용자에 의해 변경될 수 없다. 판독/기록 태그에 의해 저장된 데이터는, 전형적으로 판독기에 의해, 이후의 사용 동안에 태그로 이후에 재기록될 수 있다.

RFID 태그 또는 다른 데이터 송신기/통신기에 의해 저장된 데이터는 임의의 개인 케어 정보를 포함해 매우 다양할 수 있다. 데이터 범주들 중 일부는 제품 식별 데이터(예를 들어, 브랜드 명칭 또는 제품 명칭) 및 제품 사용 또는 요법 데이터(예를 들어, 헹굼액의 경우 1분 요법과 같은 사용 시간, 제품 사용에 관한 텍스트 또는 그래픽 설명), 하나 이상의 보상, 및 구성요소 또는 제품 교체 데이터(예를 들어, 구성요소 또는 제품이 교체되어야 하기 전에 사용될 수 있는 횟수 또는 기간)를 포함한다. 설명을 위한 이미지, 텍스트, 또는 데이터가 아동이 적절한 칫솔질 요법을 확립하는 데 있어서 특히 유용할 수 있다.

데이터는 디스플레이(2345) 상에 직접 디스플레이될 수 있거나, 디스플레이(2345)의 기능 또는 특징을 위한 프로세서로의 입력으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 리필(2337)을 위한 RFID 태그가 권장되는 작동 모드를 나타내는 사용 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 요소를 갖는 리필은 HF/AD 모드를 따를 수 있다. 이와 같이, 리필이 손잡이에 결합된 때, 손잡이 내의 프로세서는 이용되고 있는 리필에 대해 이용가능한 모드의 수를 제한할 수 있다. 다른 예로서, 혀 세정을 위한 리필 설계는 혀 세정 모드를 따르지만 TS 모드는 따르지 않을 수 있다. 이와 같이, 리필이 손잡이에 결합된 때. 프로세서는. RFID 태그는 디스플레이(2345)와 결합된 판독기에 사용 데이터를 전송할 수 있다.

데이터 송신기는 데이터를 데이터 판독기로 능동적으로 전송하는 장치 또는 구성요소이다. RFID 태그가 데이터 송신기의 일 예이다. 데이터 통신기는, 데이터를 능동적으로 전송할 수 있거나 전송하지 않을 수 있지만 검출될 수 있는 데이터를 갖는 장치 또는 구성요소이다. RFID 태그와 같은 데이터 송신기가 데이터 통신기의 일 유형이지만, 데이터 통신기는 반드시 데이터를 능동적으로 전송할 필요는 없다. 데이터 판독기에 의해 검출 또는 판독될 수 있는 데이터를 포함하지만 데이터를 능동적으로 전송하지는 않는 데이터 통신기의 예는 바 코드(이 경우, 바 코드 판독기가 데이터 판독기임), 스폿 코드(spotcode), 또는 홀 효과 자석(hall effect magnet)(이 경우, 홀 효과 센서가 데이터 판독기임)을 포함한다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이, 문구 "데이터 통신기", "데이터 송신기", 및 "데이터 판독기"는 데이터 통신기의 존재의 단순 검출을 포함해, 다양한 아날로그 또는 디지털 데이터의 전송, 통신, 및/또는 검출을 위한 매우 다양한 장치 및 배열을 포함하도록 의도된다. 문구, "데이터 통신"은 데이터 판독기, 데이터 송신기, 데이터 통신기를 포함한 본 발명의 장치뿐만 아니라 디스플레이 및 전동 칫솔과 같은 2개의 구성요소 사이의 데이터 통신에 의해 데이터가 전송, 통신, 및/또는 검출될 수 있게 하는 모든 방법 및 형태를 포함하도록 의도된다.

용어 "데이터"는 2개의 장치 또는 구성요소 사이에서 전송되거나 통신되는 임의의 형태의 임의의 디지털 또는 아날로그 정보를 지칭하도록 의도된다. 데이터는 임의의, 데이터 송신기에 의해 능동적으로 전송되는 데이터 및/또는 데이터 판독기에 의해 수동적으로 검출되는 데이터를 포함할 수 있다. 데이터는 통신되는 데이터가 디지털인 경우, 1과 0을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 데이터는 12345678과 같은 일련의 숫자일 수 있고, 여기서 각각의 숫자는 구강 케어 장치의 특성에 대한 정보를 나타낼 수 있다(예를 들어, 수동 칫솔의 경우, 첫 번째 숫자는 분 단위의 칫솔질 시간을 나타낼 수 있고, 두 번째 숫자는 칫솔이 교체되어야 할 때까지의 개월 수를 나타낼 수 있으며, 세 번째 및 네 번째 숫자는 유형 고유 보상을 나타낼 수 있는 등이다). 데이터는 정보를 나타내는 광학 요소들의 배열(예를 들어, 바 코드)을 포함할 수 있다. 데이터는 (예를 들어, 자기장과 같은) 전자기 에너지 등의 존재 또는 부존재를 포함할 수 있다. 데이터는 프로세서에 의해 해석되거나 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 데이터가 12345678과 같은 일련의 숫자인 경우, 프로세서 및/또는 관련 메모리는 어떤 정보가 이 데이터에 의해 나타내어지는지를 결정하기 위해 데이터를 디코딩하거나 해석할 수 있을 명령어 세트를 포함할 수 있다.

데이터 통신기와 데이터 판독기 사이의 데이터 통신은 구강 케어 요법 이전, 동안, 또는 이후의 다양한 시점에서 이루어질 수 있고, 순차적이거나 변조될 수 있다. 예를 들어, RFID 태그를 갖는 복수의 구강 케어 제품 각각은 RFID 태그가 개인 케어 시스템들 중 하나의 디스플레이(2345), 슬리브, 또는 다른 구성요소의 일부인 판독기로 그의 데이터를 전송할 수 있도록 디스플레이(2345)에 근접하게 이동될 수 있다. 데이터 전송은 구강 케어 제품의 각각의 사용 이전에 이루어질 수 있거나, 제품이 처음 사용되는 때와 같이 한번만 이루어지는 것이 필요할 수 있으며, 데이터는 그 후에 판독기 또는 판독기와 관련된 구성요소에 의해 저장된다. 각각의 개인 케어 제품에 대해 데이터가 RFID 태그로부터 판독기로 전송되는 횟수를 저장하는 카운터가 구현될 수 있다.

디스플레이(2345)는 사용자에게 대량의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 디스플레이(2345)는 특정 리필에 대해 이용가능한 모드의 표시를 사용자에게 제공할 수 있다. 부가적으로, 디스플레이(2345)는 사용자가 현재의 리필로 어떤 모드를 이전에 사용하였는지 또는 사용자가 몇몇 리필로 어떤 모드를 이전에 사용하였는지의 시각적 표시를 제공할 수 있다. 디스플레이에 의해 제공될 수 있는 추가 정보가 미국 특허 제7086111호, 제7673360호, 및 제7024717호, 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0109973A1호, 제2010/0170052A1호, 및 제2010/0281636A1호에 논의되어 있다. 부가적으로, 손잡이, 리필, 및/또는 디스플레이 사이의 통신이 또한 미국 특허 제7086111호, 제7673360호, 및 제7024717호, 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0109973A1호, 제2010/0170052A1호, 및 제2010/0281636A1호에 논의되어 있다.

시험 방법:

진동 변위각:

도 11a를 참조하면, 레이저(1110), 렌즈(1130), 광 센서(1120, 1121), 및 반사성 표면(1150)이 요구된다. 레이저(1110)는 글로벌 레이저(Global Laser), HRST-Teilenummer 5200-56-000에 의해 제조된다. 레이저(1110)는 EN60825에 따라 635 nm의 파장을 갖는 5 mW이고, 레이저(1110)는 등급 2M이다.

렌즈(1130)는 직경이 30 ㎜이고, PMMA(플렉시글라스(plexiglass))로 제조되며, 폴리싱된 표면을 갖는다. 렌즈(1130)는 레이저(1110)로부터 방출된 광이 렌즈(1130)의 두께를 이등분하고 단지 렌즈의 코드(chord)가 아닌 직경에 대응하는 렌즈의 원주 상의 지점에 충돌하도록 위치된다. 렌즈(1130)는 도 11c가 도시되어 있는 지면의 평면에 대체로 수직인 선으로 빔을 집중시키고 분할하여야 한다.

광 센서(1120, 1121)는 각각 오스람 옵토 세미컨덕터스(Osram Opto Semiconductors)에 의해 제조된, 필터를 갖지 않는 56개의 포토다이오드의 어레이를 포함한다. 포토다이오드는 도 11b에 도시된 바와 같이 배열되고 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착된다. PCB는 센서(1120, 1121)의 전방을 향하는 표면(1120A, 1121A)을 형성한다. 광 센서(1120, 1121)는 렌즈(1130)의 수평 이등분선(1190)으로부터 등거리에 위치되어야 한다. 부가적으로, 이등분선(1190)은 중립 위치에서 반사성 표면(1150)에 수직이어야 한다. 그와 같이 위치되면, 56개의 포토다이오드는 반사성 표면(1150) 위에 위치되고 56개의 포토다이오드는 반사성 표면(1150) 아래에 위치된다.

접촉 요소 캐리어(1140)의 중심점은 렌즈(1130)의 중심점으로부터 44 ㎜의 거리(1170)만큼 이격되어야 한다. 유사하게, 접촉 요소 캐리어(1140)의 중심점은 광 센서(1120, 1121)의 전방을 향하는 표면(1120A) 및 전방을 향하는 표면(1121A)으로부터 89 ㎜의 거리(1160)만큼 이격되어야 한다. 시험 중인 접촉 요소 캐리어가 타원형 형상을 갖는다면, 중심점은 단축과 장축의 교차가 일어나는 곳이다. 다른 형상의 경우, 기하학적 중심이 중심점으로서 이용될 수 있다.

도 11b의 포토다이오드는 평가기(evaluator) - 이 평가기는 이어서 저장 및/또는 분석을 위해 컴퓨터로 정보를 송신함 - 와 신호 통신하여야 한다. 회로는 일광을 필터링하기 위한 고역 RC 필터를 포함한다.

반사성 표면(1150)은 임의의 적합한 반사성 표면일 수 있지만, 선택된 재료는 가능한 한 100%에 가까운 광을 반사하여야 하고, 재료는 시험 동안에 반사성 표면의 편향이 발생하지 않도록 충분한 강성을 가져야 한다. 부가적으로, 반사성 표면(1150)의 질량은 반사성 표면(1150)의 질량이 시험 중인 칫솔의 성능에, 있다고 하더라도 거의 영향을 주지 않는 것을 보장하도록 작게 유지되어야 한다. 3 ㎜ x 11 ㎜의 크기를 갖는 폴리싱된 금속의 작은 시트가 이용된다. 반사성 표면(1150)은 리필의 긴 방향에 대해 90도로 배치된다.

적합한 프레임은, 작동 동안에 칫솔 및 리필이 수평방향 및 수직방향으로 고정 유지되도록 시험될 칫솔 및 칫솔 리필을 유지하도록 구성되어야 한다. 도시된 바와 같이, 시험될 접촉 요소 캐리어(1140)는 그 위에 있는 접촉 요소가 도 11a의 지면의 평면 내로 도시된 바와 같이 위치되도록 위치되어야 한다. 반사성 표면(1150)은 접촉 요소 캐리어(1140)에 접하여 부착되고 접촉 요소 캐리어(1140)와 렌즈 사이에 위치되어야 한다. 칫솔(접촉 요소 캐리어(1140))이 비 전력 공급 상태에 있는 동안, 반사성 표면(1150)은 접촉 요소 캐리어(1140)의 직경에 수직으로 부착되어야 한다.

접촉 요소 캐리어(1140)가 원형 이외인 형상을 포함하는 경우, 시험될 리필은 시험될 손잡이에 부착되고 프레임 내에 배치되어야 한다. 레이저(1110)는 전력 공급되어야 하고 칫솔은 전력 차단 상태를 유지하여야 한다. 렌즈(1130)로부터의 레이저 선이 접촉 요소 캐리어(1140)를 가로지르는 경우, 반사 표면(1150)이 접하여 부착된다. 반사 표면(1150)은 이등분선(1190)이 반사 표면(1150)에 수직이도록 부착되어야 한다는 것을 상기한다.

도 11c에 도시된 바와 같이, 시험될 칫솔(1100)은 그에 부착된 리필을 갖는다. 리필의 접촉 요소 캐리어(1140)는 이전에 설명된 바와 같이 반사성 표면(1150)을 갖는다. 부가적으로, 진동 변위각이 부하 상태 하에서 요구되는 경우 플라스틱 플레이트(1119)가 접촉 요소 영역(1118)과 접촉하여 배치될 수 있다. 무부하 하에서의 진동 변위각이 요구되는 경우, 플레이트는 접촉 요소 영역(1118)과 접촉하지 않아야 한다. 부하 상태의 경우, 리니어 스텝퍼 모터(1115)는 칫솔이 작동 상태에 있는 동안 플라스틱 플레이트(1119)가 접촉 요소 영역(1118)에 원하는 힘을 인가할 때까지 0.2 ㎜의 증분으로 전진되어야 한다. 힘 센서는 테스트 게엠베하(TesT GmbH)에 의해 제조되고 모델 번호 K320.20N을 갖는다.

레이저(1110), 힘 센서는 시험 이전에 제조사의 권고에 따라 조정되어야 한다. 광 센서(1120, 1121)에 관하여, 이들이 또한 조정되어야 한다. 광 센서는 정적 시험을 수행함으로써 조정될 수 있다. 미러를 갖는 장치가 프레임 내에 배치되고, 광 센서의 사용 없이 물리적으로 측정될 수 있는 특정 각도에 위치된다. 장치는 정적으로 유지되고 레이저(1110)는 전력 공급된다. 데이터가 수집되고 분석되어 측정된 각도가 광 센서(1120 또는 1121) 데이터 입력으로부터 유도된 각도와 일치하는지를 결정한다. 장치는 센서(1120, 1121) 각각에 대해 적어도 3개의 상이한 각도를 시험하도록 회전되어야 한다. 측정된 각도와 유도된 각도 사이에 불일치가 존재하는 경우, 평가 파라미터(소프트웨어)가 조정되어야 한다. 측정된 각도와 유도된 각도가 서로의 5% 내에 있을 때까지 필요에 따라 조정 단계를 반복한다.

컴퓨터는 포토다이오드에 의해 전송되는 전압을 분석하기 위해 적절한 소프트웨어를 구비하여야 한다. 이러한 목적에 적합한 소프트웨어는 랩뷰(LabView) VI이다.

리필이 칫솔에 적절히 부착된 경우, 시험될 칫솔 및 리필을 프레임 내에 배치한다. 리필은 이전에 설명된 바와 같이 반사 표면(1150)을 구비하여야 한다. 칫솔이 시험 동안에 시험 프레임에 대해 이동하지 않는 것을 보장하도록 칫솔을 시험 프레임에 고정한다. 레이저(1110)를 켠다. 광 센서(1120, 1121)에 접속된 컴퓨터가 데이터를 기록하기 위한 상태에 있는 것을 확실히 하기 위해 센서(1120)를 켠다. 렌즈(1130)로부터 전송되는 광이 상기의 필요한 요건을 달성하도록 칫솔 및/또는 프레임을 필요에 따라 조정한다. 진동 변위각이 시험될 원하는 모드로 칫솔을 켠다. 데이터를 기록한다.

진동 변위각 측정을 유효하게 하기 위해 충분한 수의 데이터 포인트가 수집되고 평균이 취해지는 것을 보장한다.

소리 세기

모든 소리 측정은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 문헌[CEI/IEC 60704-1: 1997, entitled "Household and similar electrical applicances - Test code for the determination of airborne acoustical noise"]에 따라 행하였다. 이 시험 방법으로부터의 임의의 변경이 이하에 설명된다. 구체적으로, 핸드-헬드 기기에 관련되는 시험 방법의 이들 부분이 이용될 것이다.

모든 측정은 반-무반향실(semi-anechoic room) 내에서 행해져야 한다. 포함된 시험 방법에 제공된 바와 같은 소리 계측기가 요구된다. 또한, 포함된 시험 방법에 제공된 바와 같은 추가의 기구가 요구된다. 소리 계측기는 시험 이전에 제조사의 권고에 따라 조정되어야 한다. 도 12에 도시된 바와 같은 시험 스탠드를 포함된 시험 방법의 섹션 6.5.2에 따라 구성하였다.

시험 스탠드(1500)는 베이스(1300)를 가지며, 이 베이스는 베이스(1300)와 바닥 사이의 중간 탄성 수단 상에 배치된다. 강성의 수직 지지체(1310)가 베이스(1300)에 단단히 연결된다. 강성의 수평 지지체(1322)가 강성의 수직 지지체(1310)에 고정되어, 강성의 수평 지지체(1322)가 시험 동안에 이동하지 않게 한다. 중간 베이스(1312)가 베이스(1300)와 수평 지지체(1322) 사이에 배치되고, 칫솔이 중간 베이스(1312) 상에 배치된 때 칫솔 헤드가 바닥으로부터 약 25 cm의 거리를 갖도록 조정된다.

중간 베이스(1312)는 탄성 요소(1314, 1316)에 의해 수평 지지체(1322)로부터 현수된다. 중간 지지체(1312)는 시험될 칫솔(1340)을 지지하기 위한 제1 탄성 지지체(1324) 및 제2 탄성 지지체(1326)를 포함한다. 제1 탄성 지지체 및 제2 탄성 지지체(1324, 1326)는 각각 칫솔(1340)이 시험 동안에 중간 지지체(1312)에 대해 정지되어 유지되도록 이격되어야 한다. 칫솔(1340)과 중간 지지체(1312) 사이의 임의의 이동을 감소시키기 위한 노력으로, 탄성 요소(1350)가 이용될 수 있다. 칫솔(1340)을 중간 지지체(1312)에 고정하기 위해 추가의 탄성 요소가 이용될 수 있다.

중간 지지체(1312)는 또한 리필(1342) 상의 접촉 요소 영역(1344)에 부하를 인가하기 위한 부하 지지 하니스(harness)(1346)를 갖는다. 부하 지지 하니스(1346)는 인가된 부하(1320)가 시험 동안에 부하 지지 하니스(1346)에 대해 이동하지 않도록 매끄러운 바닥 표면(1360) 및 부하(1320)를 부하 지지 하니스에 고정하기 위한 수단을 가져야 한다.

시험될 칫솔은 칫솔이 시험 동안에 중간 지지체(1312)에 대해 이동하지 않도록 전술된 바와 같이 시험 스탠드(1500) 내에 배치되어야 한다. 시험을 위해 인가된 부하가 요구된다면, 부하 지지 하니스(1346)는 시험을 개시하기 전에 접촉 요소 영역과 접촉되어 배치되어야 한다. 그 후에, 적절한 부하(1320)가 부하 지지 하니스(1346) 상에 배치되고, 부하(1320)가 시험 동안에 부하 지지 하니스(1346)에 대해 이동하지 않도록 부하 지지 하니스에 고정되어야 한다.

본 명세서에 설명된 손잡이는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 적합한 재료의 일부 예가 포함한다. 부가적으로, 본 명세서에 설명된 손잡이는 탄성중합체 그립 특징부를 포함할 수 있다. 손잡이의 탄성중합체 그립 특징부는 전기적 구성요소의 일부분 또는 그 복수를 적어도 부분적으로 오버몰딩하는 데 이용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 이들 구성요소는 유사하게 오버몰딩될 수 있는 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 탄성중합체 그립 특징부는 사용자의 손바닥에 의한 파지를 위해 위치설정되는 부분 및/또는 사용자의 엄지손가락 및 집게손가락에 의한 파지를 위해 위치설정되는 부분을 포함할 수 있다. 이들 탄성중합체 그립 특징부는 동일한 재료로 구성될 수 있거나, 예를 들어 색상, 형상, 조성, 경도 등 및/또는 이들의 조합이 상이할 수 있다.

본 명세서에 설명된 리필은 임의의 적합한 재료일 수 있다. 적합한 재료의 일부 예는 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리아미드(PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 등 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 리필 하우징은 제1 재료를 포함할 수 있는 반면, 접촉 요소 캐리어는 제2 재료를 포함한다. 제1 재료와 제2 재료는 상이할 수 있다.

부가적으로, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "접촉 요소"는 구강 내로 삽입될 수 있는 임의의 적합한 요소를 지칭하는 데 사용된다. 일부 적합한 요소는 강모 터프트, 탄성중합체 마사지 요소, 탄성중합체 세정 요소, 마사지 요소, 혀 세정기, 연조직 세정기, 경질 표면 세정기, 이들의 조합 등을 포함한다. 헤드는 다양한 접촉 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드는 강모, 연마 탄성중합체 요소, 특정 배향 또는 배열의 탄성중합체 요소, 예를 들어 피벗팅 핀(pivoting fin), 프로피 컵(prophy cup) 등을 포함할 수 있다. 탄성중합체 세정 요소 및/또는 마사지 요소의 일부 적합한 예가 미국 특허 출원 공개 제2007/0251040호, 제2004/0154112호, 제2006/0272112호, 및 미국 특허 제6,553,604호, 제6,151,745호에 기재되어 있다. 세정 요소는 테이퍼 형성되거나(tapered), 노치 형성되거나(notched), 크림핑되거나(crimped), 딤플링되거나(dimpled) 등등일 수 있다. 이들 세정 요소 및/또는 마사지 요소의 일부 적합한 예가 미국 특허 제6,151,745호, 제6,058,541호, 제5,268,005호, 제5,313,909호, 제4,802,255호, 제6,018,840호, 제5,836,769호, 제5,722,106호, 제6,475,553호, 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0080794호에 기재되어 있다.

접촉 요소는 임의의 적합한 방식으로 헤드에 부착될 수 있다. 종래의 방법은 스테이플링(stapling), 앵커 프리 터프팅(anchor free tufting), 및 사출 성형 터프팅(injection mold tufting)을 포함한다. 탄성중합체를 포함하는 이들 접촉 요소의 경우, 이들 요소는 서로 일체로 형성될 수 있는데, 예를 들어 일체형 베이스 부분을 갖고 이로부터 외향으로 연장될 수 있다.

헤드는 임의의 적합한 재료로 구성된 연조직 세정기를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 일부 예는 탄성중합체 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등; 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 연조직 세정기는 임의의 적합한 연조직 세정 요소를 포함할 수 있다. 그러한 요소뿐만 아니라 칫솔 상의 연조직 세정기의 구성의 일부 예가 미국 특허 출원 제2006/0010628호, 제2005/0166344호, 제2005/0210612호, 제2006/0195995호, 제2008/0189888호, 제2006/0052806호, 제2004/0255416호, 제2005/0000049호, 제2005/0038461호, 제2004/0134007호, 제2006/0026784호, 제2007/0049956호, 제2008/0244849호, 제2005/0000043호, 제2007/140959호, 및 미국 특허 제5,980,542호, 제6,402,768호, 및 제6,102,923호에 기재되어 있다.

헤드의 제1 면 상에 탄성중합체 요소 및 헤드의 제2 면(제1 면의 반대편) 상에 탄성중합체 요소를 포함하는 이들 실시예의 경우, 탄성중합체 요소는 헤드의 재료를 통해 연장되는 채널 또는 간극을 통해 일체로 형성될 수 있다. 이들 채널 또는 간극은 탄성중합체 재료가 사출 성형 공정 동안에 헤드를 통해 유동하게 할 수 있어서, 제1 면 및 제2 면의 둘 모두의 탄성중합체 요소가 하나의 사출 성형 단계에서 형성될 수 있게 한다.

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값과 그 값 부근의 기능적으로 동등한 범위 둘 모두를 의미하고자 한다. 예를 들어, "40 ㎜"로 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하고자 한다.

Claims (10)

1. 개인 케어 부착물(personal care attachment)(21, 401, 1021)로서,
   하우징(20, 1290); 및
   상기 하우징(20)에 회전가능하게 장착된 접촉 요소 캐리어(22, 422, 922, 1210);
   상기 하우징(20, 1290) 또는 상기 접촉 요소 캐리어(22, 422, 922, 1210) 중 어느 하나에 단단히 장착되고, 상기 접촉 요소 캐리어(22, 422, 922, 1210)가 주위를 회전하는 축을 나타내는 액슬(1240), 및 상기 액슬(1240)의 중심점과 교차하고 상기 개인 케어 부착물의 종축(L)에 대체로 수직인 수평축;
   상기 하우징(20) 내에 배치되고, 부착 요소(615)를 갖는 근위 단부(640A) 및 상기 접촉 요소 캐리어(22, 422, 922, 1210)에 결합된 연결부(660, 1301)를 포함하는 원위 단부(640B)를 갖는 구동 부재(640)를 포함하고,
   상기 연결부(660)의 중심점과 상기 액슬(1240)의 중심점 사이의 거리에 의해 반경방향 아암(1041)이 한정되고, 상기 반경방향 아암(1041)은 중립 위치에서 수평축에 대해 약 40도 미만의 각도(1051)에 있는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부착 요소(615)는 영구 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반경방향 아암(1041)은 중립 위치에서 수평축으로부터 20도 미만의 각도에 있는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 부재(640)는 9 ㎜ 직경을 갖는 원의 원주 내에 끼워맞춤될 수 있는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 부재(640)는 Y 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 구동 부재(640)는 십자형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 부재는 200 Hz 이상의 공진 진동수를 갖는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
8. 제 1 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 부재는 보강 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개인 케어 부착물은 칫솔용 리필인 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 부재(640)는 약 275 Hz 초과의 공진 진동수를 갖는 것을 특징으로 하는 개인 케어 부착물.

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