KR20130115349A - 광학적 표시 요소를 구비한 칫솔 - Google Patents

광학적 표시 요소를 구비한 칫솔 Download PDF

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Abstract

구강 위생 도구가 본 명세서에 기술된다. 구강 위생 도구는 손잡이, 헤드, 및 손잡이와 헤드 사이에 배치되는 목부를 갖는다. 헤드는 복수의 접촉 요소를 갖는다. 밀봉 요소가 손잡이와 목부 사이에 위치된다. 밀봉 요소는 반투명이다. 인접한 밀봉 요소 사이에 표시 요소가 위치된다. 발광원이 표시 요소에 전자기 에너지를 제공하고, 전자기 에너지는 밀봉 요소를 통과한다.

Description

광학적 표시 요소를 구비한 칫솔{TOOTHBRUSH WITH OPTICAL INDICATION ELEMENT}
본 발명은 개인용 위생 장치, 더 구체적으로는 피드백 시스템을 포함하는 개인용 위생 장치에 관한 것이다.
치아를 세정하기 위한 칫솔의 이용은 오랫동안 알려져 왔다. 사용자에게 이용 가능한 두 가지 주요 부류의 칫솔, 즉 수동 칫솔 및 전동 칫솔이 있다. 수동 칫솔의 경우에, 일반적으로 사용자가 대부분의 세정 동작을 제공한다. 반대로, 전동 칫솔의 경우에는, 대부분의 세정 동작이 칫솔에 의해 제공된다. 전동 칫솔은 일반적으로 브러시 헤드를 구동시키기 위한 구동 기구를 포함한다. 이 칫솔은 구동 기구를 포함하기 때문에, 일반적으로 전동 칫솔이 수동 칫솔보다 제조에 더 많은 비용이 든다. 전동 칫솔은 사용자에게 추가적인 특징을 또한 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 전동 칫솔들은 브러시 헤드가 사용되고 있는 시간을 추적할 수 있고, 브러시 헤드의 교체를 위한 시간을 사용자에게 표시할 수 있다. 다른 예로서, 일부 전동 칫솔들은 사용자가 미리 정해진 시간량의 칫솔질을 한 때에 관한 표시를 사용자에게 제공할 수 있다.
이러한 특징들, 예를 들어 브러시 헤드의 교체, 칫솔질 시간 표시는 일반적으로 수동 칫솔에서는 너무 과중한 비용이 들어서 구현할 수 없다고 생각된다. 따라서, 제조를 용이하게 하여 비용을 줄이면서, 그러한 특징들을 사용자에게 제공할 수 있는 개인용 위생 도구에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명에 따라 구성된 구강 위생 도구는 손잡이, 헤드, 및 손잡이와 헤드 사이에 배치되는 목부(neck)를 포함한다. 헤드는 복수의 접촉 요소를 포함한다. 표시 요소가 외측 주연부를 갖는다. 출력원이 표시 요소와 신호 연통한다. 반사성 코어가 표시 요소 내에 배치되고, 반사성 코어는 출력원으로부터의 광을 표시 요소의 외측 주연부로 방향전환시킨다.
일부 실시예들에서, 본 발명에 따라 구성된 구강 위생 도구는 손잡이; 헤드, 및 손잡이와 헤드 사이에 배치되는 목부를 포함한다. 헤드는 복수의 접촉 요소를 포함한다. 밀봉 요소가 손잡이와 목부 사이에 위치된다. 표시 요소가 밀봉 요소에 인접하여 위치된다. 발광원(light emitting source)이 표시 요소에 전자기 에너지를 제공하고, 전자기 에너지는 밀봉 요소를 통과한다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 구강 위생 도구, 예를 들어 칫솔을 도시하는 측면도.
도 2는 도 1의 칫솔의 세부 부분(subsection)을 도시하는 평면도.
도 3은 도 1의 구강 위생 도구의 외부 쉘(shell)의 단면도.
도 4a는 도 2의 세부 부분의 일부를 도시하는 확대도.
도 4b는 도 2a의 세부 부분의 일부의 다른 실시예를 도시하는 확대도.
도 5는 도 1의 세부 부분을 도시하는 평면도.
도 6은 도 1의 구강 위생 도구의 표시 요소를 도시하는 확대도.
도 7a 내지 도 7d는 표시 요소의 외부 표면 및 반사성 코어의 실시예들을 도시하는 개략도.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 구강 위생 도구에 사용하기에 적합한 예시적인 LED의 단면도.
정의:
하기 본문은 본 발명의 많은 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. 많은 대안적인 실시예가 현재 기술 또는 본 특허의 출원일 이후에 개발된 기술을 사용하여 구현될 수 있고, 이는 여전히 청구의 범위의 범주 내에 속할 것이다.
소정의 용어가 "본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이에 의해 ' '이란 용어는 …을 의미하는 것으로 정의된다"라는 문장 또는 이와 유사한 문장을 사용하여 본 특허에서 명확하게 정의되지 않은 한, 분명하거나 통상적인 의미를 벗어나 명확하게 또는 함축적으로 그 용어의 의미를 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 이러한 용어는 (특허청구범위의 표현 외에) 본 특허의 임의의 부분에서 언급된 임의의 진술 내용에 기초하여, 범주가 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 어떠한 용어도 필수적인 것으로 진술되지 않는 한 본 발명에 필수적인 것으로 의도되지 않는다. 본 특허의 끝에 있는 특허청구범위에서 인용된 임의의 용어가 단일 의미와 일관된 방식으로 본 특허에서 언급된다면, 이는 독자가 혼동하지 않도록 다만 명확성을 위하여 이루어지고, 그러한 특허청구범위의 용어가, 함축적으로 또는 다르게, 그 단일 의미에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 마지막으로, 특허청구범위의 요소가 임의의 구조에 대한 설명 없이 작용 및 "수단"이란 단어를 인용하여 정의되지 않는 한, 특허청구범위의 임의의 요소의 범주는 35 U.S.C. § 112, 6번째 단락의 적용에 기초하여 해석되는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "구강 위생 도구"는 구강 위생을 목적으로 사용될 수 있는 임의의 장치를 의미한다. 이러한 장치의 일부 적합한 예에는 칫솔(수동 및 전동 둘 모두), 치실(수동 및 전동 둘 모두), 물 분사식 구강 세척기(water pick) 등이 포함된다.
설명:
설명의 편의를 위해, 이하 개시되는 구강 위생 도구는 수동 칫솔이겠지만, 전술된 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 구강 위생 도구는 수동 칫솔 구성으로 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 칫솔(10)은 손잡이(12), 헤드(14), 및 손잡이(12)와 헤드(14) 사이에서 연장되는 목부(16)를 포함한다. 접촉 요소 영역(20)은 헤드(14)의 제1 표면(14A)으로부터 연장된다. 손잡이(12)는 말단부(80) 및 기단부(90)를 포함할 수 있다. 혀 클리너, 연조직 클렌저, 마사지 요소 등이 헤드(14)의 제2 표면(14B) 상에 배치될 수 있다. 혀 클리너, 연조직 클렌저, 마사지 요소 등이 이하에서 논의된다.
표시 요소(30)는 기단부(90)에 인접하여 목부(16)와 손잡이(12) 사이에 배치될 수 있다. 표시 요소(30)는 복수의 조건들에 대해 사용자에게 가시적 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 적당한 시간량, 예를 들어 2분 동안 칫솔질을 하였을 때, 그리고/또는 칫솔이 교체될 필요가 있을 때, 가시적 신호가 제공될 수 있다.
표시 요소(30)는 칫솔(10) 상의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 표시 요소(30)는 목부(16)를 둘러싸거나, 손잡이(12)를 둘러쌀 수 있다. 다른 예로서, 표시 요소(30)는 손잡이(12)의 일부 및/또는 목부(16)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 또 다른 예로서, 표시 요소(30)는 손잡이(12) 및/또는 목부(16)의 후방-대면 표면(40B) 상에 배치될 수 있다. 또 다른 예로서, 표시 요소(30)는 손잡이(12) 및/또는 목부(16)의 전방-대면 표면(40A) 상에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 손잡이(12)는 외부 쉘(212)을 포함할 수 있다. 다양한 전자 요소들이 외부 쉘(212) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 외부 쉘(212) 내에는, 전원(215, 216), 타이밍 회로, 프로세서(240), 대역 통과 필터, 및/또는 출력원(245), 예를 들어 가청원(audible source), 광원, LED, 이들의 조합, 및/또는 기타 등등이 내장되어 있을 수 있다. 외부 쉘(212)은, 예를 들어, LED를 위한 문턱 전압(threshold voltage)을 제공하기 위해, 추가 전압이 요구되는 경우에 복수의 전원을 수용할 수 있다.
제조를 용이하게 하기 위해, 외부 쉘(212)은 사출 성형을 통해 제공될 수 있다. 이어서, 삽입체(260)가 외부 쉘(212) 내에 제공될 수 있다. 삽입체(260)는 전원(215, 216), 프로세서(240) 및/또는 출력원(245)을 위한 지지를 제공할 수 있다. 전원(215, 216)은 프로세서(240)와 전기 연통할 수 있으며, 프로세서는 출력원(245)과 전기 연통할 수 있다.
삽입체(260)는 기부 부분(260A) 및 전방 부분(260B)을 포함할 수 있다. 기부 부분(260A)은 전술된 바와 같은 지지를 제공할 수 있으며, PCB(인쇄 회로 기판)를 포함할 수 있다. 전방 부분(260B)은 목부(16) 및/또는 헤드(14)에서의 리세스와 결합할 수 있는 스템(275)을 포함할 수 있다. 스템(275)과 목부(16) 및/또는 헤드(14) 사이의 결합은 목부(16) 및/또는 헤드(14)가 제거 불가능하도록 영구적일 수 있다. 반대로, 스템(275)과 목부(16) 및/또는 헤드(14) 사이의 결합은 목부(16) 및/또는 헤드(14)가 스템(275)으로부터 제거 가능하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전방 부분(260B)은 전방 부분(260B)의 다른 부위들과 일체로 형성되는 목부(16) 및/또는 헤드(14)를 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 전방 부분(260B)은 스템(275)을 포함하지 않을 수 있다.
전방 부분(260B)은 표시 요소(30), 밀봉 요소(270) 및 전달 요소(231)를 추가로 포함할 수 있다. 출력원(245), 예를 들어 LED는 전달 요소(231)와 신호 연통할 수 있다. 전달 요소(231)는 출력원(245)으로부터 표시 요소(30)로 신호를 전달할 수 있다.
밀봉 요소(270)는 외부 쉘(212)의 내측 표면(375)(도 3에 도시됨)과 맞닿음으로써, 외부 쉘(212)의 공동으로의 누설 가능성을 감소시킬 수 있다. 밀봉 요소(270)는 임의의 적합한 밀봉 특징부를 포함할 수 있다. 밀봉 특징부의 일부 예들에는 외부 쉘(212)의 공동 내에서 압축되고 나서 회복될 수 있는 변형 가능한 재료, o-링 등이 포함된다. 일부 실시예들에서, 삽입체(260)와 외부 쉘(212)의 조립 동안, 삽입체(260) 상에 연질 재료가 오버몰딩될 수 있으며, 연질 재료가 외부 쉘(212)과 맞닿아 시일을 형성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 연질 재료는 외부 쉘(212)에 오버몰딩될 수 있으며, 이후에 삽입체(260)가 외부 쉘(212)에 삽입되어 연질 재료와 결합할 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 연질 재료는 삽입체(260)가 외부 쉘(212)에 부착되기 전에 삽입체(260) 상에 배치되거나, 삽입체(260)가 외부 쉘(212)에 부착되기에 앞서 외부 쉘(212) 상에 배치되는 별개의 요소일 수 있다.
밀봉 요소(270)는 제1 부분(270A) 및 제2 부분(270B)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 부분(270A)은 손잡이의 기단부(90)에 인접하여 배치될 수 있다. 조립된 상태에서, 제1 부분(270A)은 수분이 외부 쉘(212)로 진입할 가능성을 감소시키기 위해, 표시 요소(30)의 표면 및 외부 쉘(212)의 내측 표면(375)(도 3에 도시됨)과 맞닿을 수 있다. 제2 부분(270B)은 목부(16) 또는 스템(275)에 인접하여 배치될 수 있다. 조립된 상태에서, 제2 부분(270B)은 수분이 외부 쉘(212)로 진입할 가능성을 감소시키기 위해, 표시 요소(30) 및 목부(16)와 맞닿을 수 있다. 밀봉 요소(270)가 제1 부분(270A) 또는 제2 부분(270B)만을 포함하는 실시예들이 고려된다.
밀봉 요소(270)가 제1 부분(270A) 및 제2 부분(270B) 둘 모두를 포함하는 실시예에서, 표시 요소(30)는 이들 사이에 배치될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)은 반투명, 투과성, 유색, 또는 이들의 조합일 수 있다. 밀봉 부분(270)이 제1 부분(270A) 또는 제2 부분(270B)만을 포함하는 실시예들이 고려된다. 그러한 실시예들에서, 제1 부분(270A), 제2 부분(270B), 또는 밀봉 요소(270)는 투과성, 반투명, 유색, 또는 이들의 조합일 수 있다.
부가적으로, 그러한 실시예들에서, 표시 요소(30)에 제공되는 광은 또한 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)에 제공될 수 있다. 제1 부분(270A 및/또는 270B)이 투과성인 경우에, 가시적 신호는 표시 요소(30) 및 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)이 반투명인 경우에, 가시적 신호는 표시 요소(30)와 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)의 가시적 신호 사이의 색조 콘트라스트를 포함할 수 있다. 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)이 유색 및 반투명이거나 투과성인 경우에, 표시 요소(30)에 제공된 광은 독특한 시각적 효과를 내도록 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)의 안료 색상과 블렌딩될 수 있다. 따라서, 제공된 광은 제1 색상을 포함할 수 있는 반면, 유색의 제1 부분(270A) 및/또는 유색의 제2 부분(270B)은 제2 색상을 포함할 수 있다. 제1 색상을 갖는 광이 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)에 제공될 때, 제1 색상 및 제2 색상은 제1 색상과 제2 색상과는 상이한 제3 색상을 포함하는 시각적 신호를 생성하도록 조합될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 이때 전체 가시적 신호는 표시 요소(30)를 통한 제1 색상, 그리고 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)을 통한 제3 색상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)은 제1 색상을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 출력 요소, 예를 들어 발광 요소, LED는 제1 색상과 유사한 제2 색상을 갖는 광을 출력할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 출력 방출 요소에 의해 제공되는 시각적 신호는 사용자에 의해 더 시각적으로 감지 가능하게 될 수 있다고 여겨진다. 또 다른 실시예들에서, 제1 부분(270A)은 제1 색상을 포함할 수 있고, 제2 부분(270B)은 제1 색상과는 상이한 제2 색상을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 출력 요소, 예를 들어 발광 요소, LED는 제1 및/또는 제2 색상과는 상이한 제3 색상을 갖는 광을 출력할 수 있다. 제3 색상과 제1 색상의 조합뿐만 아니라 제3 색상과 제2 색상의 조합은 사용자에 의해 감지될 수 있는 독특한 시각적 효과를 생성할 수 있다.
전방 부분(260B)은 임의의 적합한 방식으로 기부 부분(260A)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 전달 요소(231)는 기부 부분(260A) 상의 대응하는 레일과 맞물리는 홈이 제공될 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다. 일부 실시예들에서, 기부 부분(260A)은 외부 쉘(212) 내로 삽입될 수 있고 후속하여 전방 부분(260B)이 기부 부분(260A)과의 결합 상태로 삽입될 수 있어, 밀봉 부분(270)이 외부 쉘(212)과 맞닿게 한다. 다른 실시예들에서, 기부 부분(260A) 및 전방 부분(260B)은 외부 쉘(212) 내로의 삽입 전에 조립될 수 있다. 이는 필요할 수도 있는 출력원(245)의 임의의 배선을 용이하게 할 수 있다. 후속하여, 삽입체(260)(기부 부분(260A) 및 전방 부분(260B)을 포함)가 외부 쉘(212) 내로 삽입될 수 있다. 다른 실시예들에서, 기부 부분(260A) 및 전방 부분(260B)은 일체로 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 실시예들에서, 추가적인 전기 배선 단계가 요구될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 외부 쉘(212)은 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들을 포함할 수 있다. 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들은 삽입체(260)를 외부 쉘(212)에 고정할 수 있다. 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들 및/또는 삽입체(260)는 서로 맞물리는/수용하는 멈춤쇠(detent)를 포함할 수 있으며, 이에 의해 삽입체(260)를 외부 쉘(212) 내에 고정시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)는 외부 쉘(212)의 내측 표면(375)으로부터 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들은 횡축(1501)을 따른 삽입체(260)의 이동 및/또는 가로축(1500)을 따른 이동, 또는 이들의 조합을 제한하도록 구성될 수 있다.
제조 동안, 외부 쉘(212) 및/또는 삽입체(260)는 사출 성형을 통해 제조될 수 있다. 출력원(245)뿐만 아니라 전원(215, 216)들은 삽입체(260) 상에 배치될 수 있다. 삽입체(260)는 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들을 통해 부착될 수 있다. 일례로서, 삽입체(260)는 지지부(261A, 261B, 262A, 262B)들과 활주 가능하게 맞닿을 수 있다. 본 실시예에 대한 감소된 부품 개수는 구강 위생 도구의 제조 시간을 줄여줄 수 있다.
도 2를 참조하면, 전달 요소(231)는 출력원(245)으로부터 표시 요소(30)로 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 출력원(245)이 LED인 경우에, 전달 요소(231)는 광도파관(light pipe), 도광체(light guide), 광섬유 등일 수 있다. 전달 요소(231)용으로 선택된 재료는 LED로부터 전달 요소(231)를 통해 표시 요소(30)로 광을 전달하는 투명 재료, 투과성 재료, 반투명 재료, 또는 이들의 조합일 수 있다. 전달 요소(231)용으로 적합한 재료의 일부 예에는 유리, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 코폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 이들의 조합, 예를 들어 폴리에스테르 및 폴리카르보네이트 등이 포함된다.
일부 실시예들에서, 표시 요소(30) 및 전달 요소(231)는 단일체일 수 있다. 예를 들어, 전달 요소(231) 및 표시 요소(30)는 사출 성형 공정 동안에 제1 재료로부터 일체로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 요소(231)는 나중에 표시 요소(30)에 연결되는 별개의 부품일 수 있다. 일부 실시예들에서, 표시 요소(30), 전달 요소(231), 스템(275), 및/또는 기부 부분(260A)은 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 표시 요소(30), 전달 요소(231), 및/또는 스템(275)은 일체로 형성되고 후속적으로 기부 부분(260A)에 부착될 수 있다. 그러한 실시예들의 이점은, 칫솔에 대해 감소된 개수의 구성 요소들이 요구되어 조립 시간 및/또는 비용을 절감할 수 있다는 것이다.
전달 요소(231)는 내부 반사 또는 외부 반사를 통해 표시 요소(30)로 전자기 에너지, 예를 들어 가시광을 전달할 수 있다. 외부 반사는 광이 저굴절률(예를 들어, 공기)의 재료에서 생성되어 고굴절률(예를 들어, 알루미늄 또는 은)을 갖는 재료로부터 반사되는 반사다. 통상의 가정용 거울은 외부 반사로 작용한다.
내부 반사는 광이 고굴절률(예를 들어, 폴리카르보네이트)의 재료에서 생성되어 저굴절률(예를 들어, 공기 또는 진공 또는 물)을 갖는 재료로부터 반사되는 반사다. 광섬유 기술은 내부 반사의 원리로 작용한다.
굴절률은 임의의 재료를 통과할 때, 광이 굴절되거나 굽는 경향을 측정하는 재료의 광학적 속성이다. 광을 전도하지 않는 재료(예를 들어, 알루미늄)라도 굴절률을 갖는다.
전형적으로, 외부 반사는 광의 입사각이 법선 방향에 가까울 때(즉, 광이 표면에 수직하여 접근할 때) 가장 효율적이고, 입사각이 증가(급경사각으로 표면에 접근)함에 따라 악화된다. 반대로, 내부 반사는 큰 입사각에서 가장 효율적이고, 완만한 각도, 예를 들어 표면에 대한 법선 방향에서는 반사되지 않는다. 내부 반사를 성취하기 위해, 입사각은 임계각보다 커야 한다. 임계각은 그 각도 미만에서는 한 쌍의 재료들 사이에서 더 이상 광이 반사되지 않는 각도이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 외부 반사를 이용하는 본 발명의 실시예들의 경우에, 포일(foil) 또는 일부 다른 고 반사성 재료가 외부 쉘(212) 내에 사용될 수 있다. 고 반사성 재료, 예를 들어 포일은 내측 표면(375) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 고 반사성 재료, 예를 들어 포일은 전달 요소(231) 주위에 감길 수 있다. 그러한 실시예에 대한 한 가지 불리한 점은 고 반사성 재료를 적절한 장소(들)에 제공하기 위해 추가적인 제조 단계가 필요할 수 있다는 것이다.
내부 반사를 이용하는 이들 실시예에 대해, 고 굴절률, 예를 들어 1.0을 초과하는 굴절률을 갖는 재료가 선택될 수 있다. 예를 들어, 전달 요소(231)용으로 선택된 재료는, 굴절률이 약 1.4 초과, 약 1.5 초과, 약 1.6 초과, 및/또는 약 1.7 미만, 약 1.6 미만, 약 1.5 미만, 제공된 값들 내의 임의의 수 또는 제공된 값들 내의 임의의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 요소(231)용으로 선택된 재료는 굴절률이 약 1.4 내지 약 1.6이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 그러한 실시예들에서, 전달 요소(231, 431)의 외측 표면(429, 1429)은 폴리싱될 수 있다. 전달 요소(231, 431)의 폴리싱된 외측 표면(429, 1429)은 전달 요소(231, 431)로부터의 광의 누설량을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 전달 요소(231)는 출력원(450), 예를 들어 LED를 수용하기 위한 리셉터클(453)을 포함할 수 있다. 리셉터클(453)은 전달 요소(231)의 단부(455) 상에 배치될 수 있다. 전달 요소(231)의 단부(455) 상에 리셉터클(453)을 구현하는 것의 이점은, 제조 동안에, 출력원(245)(도 2에 도시됨), 예를 들어 LED가 리셉터클(453) 내로 삽입될 수 있음으로써, 전달 요소(231)에 대한 출력원(245)의 오정렬의 가능성을 감소시킬 수 있다는 것이다. 이는 출력원(245)과 전달 요소(231) 사이에서의 광의 누설량을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
전술된 바와 같이, 내부 반사를 달성하기 위해, 부딪치는 광은 임계각을 초과하여야 한다. 광이 전달 요소(231) 상에 부딪치는 각도는 출력원(245 또는 1450)(도 4b에 도시됨)의 분포각(이후에 논의됨)에 의해 영향을 받을 수 있다. 작은 분포각을 갖는 출력원의 경우에, 리셉터클(453), 예를 들어 면(453C)에 수직인 면(453A, 453B)들의 설계는, 내부 반사를 위해 출력원(245)으로부터 방출된 대부분의 광을 포집하기에 충분할 수 있다. 그러나, 임계각을 초과하지 않는 임의의 광은 일반적으로 내부 반사되지 않을 것이다. 따라서, 면(453A, 453B 및/또는 453C)들은 임계각을 초과하는 광의 양을 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 면(453A 및/또는 453B)들은 면(453C)을 향해 또는 이로부터 멀리 테이퍼 형성될 수 있다. 유사하게, 면(453C)은 임계각을 초과하는 방출된 광의 양을 증가시키기 위해, 하나의 경사진 표면, 다수의 경사진 표면, 만곡된 표면, 예를 들어 렌즈 형상의 표면을 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 전달 요소(431)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 단부(1455) 상의 평탄 표면으로 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 출력원(2450), 예를 들어 LED는 단부(1455)로부터 멀리 소정 거리(1460)에 위치될 수 있다. 출력원(2450)으로부터 누설되는 광의 양을 줄이기 위한 노력으로, 거리 B(1460)는 일반적으로 이하의 가이드라인 내에 있어야 한다.
Figure pct00001
여기서, α는 광의 출력원에 대한 제조업자의 사양서로부터 입수 가능한 반각(half angle)이며, A(1457)는 전달 요소(431)에 대한 투영 다리부(leg of projection)이다. 투영 다리부(1457)는 전달 요소(431)에 투영된 출력원(2450)의 중점으로부터 전달 요소(431)의 에지(1459)까지의 직선 거리이다.
내부 반사를 이용하는 실시예들의 경우, 출력원(450, 1450), 예를 들어 LED의 분포각이 고려되어야 한다. 분포각이 너무 넓은 경우, 전달 요소(231, 431)에 제공된 광의 일부분은 내부적으로 반사될 수 없으며, 대신에 전달 요소(231, 431) 외부로 누설될 것이다. 임의의 적합한 분포각이 이용될 수 있다. 적합한 분포각의 일부 예에는 약 0도 초과, 약 1도 초과, 약 2도 초과, 약 5도 초과, 약 6도 초과, 약 8도 초과, 약 10도 초과, 약 12도 초과, 약 14도 초과, 약 16도 초과, 약 18도 초과, 약 20도 초과, 약 22도 초과, 및/또는 약 22도 미만, 약 20도 미만, 약 18도 미만, 약 16도 미만, 약 14도 미만, 약 12도 미만, 약 10도 미만, 약 8도 미만, 또는 제공된 값들 내의 임의의 수 또는 제공된 값들 내의 임의의 범위가 포함된다.
부가적으로, 다수의 출력원들을 포함하는 실시예들이 고려된다. 예를 들어, 리셉터클은 2개의 LED들이 내부에 위치될 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 LED는 하나의 조건, 예를 들어 칫솔질 시간에 대한 제1 출력 신호를 제공할 수 있는 한편, 제2 LED는 제2 조건, 예를 들어 칫솔 교체를 위한 시간에 대한 제2 출력 신호를 제공할 수 있으며, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호는 상이하다. 유사하게, 전달 요소가 리셉터클을 포함하지 않는 실시예에서, 복수의 출력원, 예를 들어 LED들이 사용될 수 있다.
복수의 LED 대신, 출력원이 미국 특허 공개 제2005/0053896A1호에 개시된 바와 같은 복수의 다이스(dice)를 갖는 LED를 포함하는 실시예가 또한 고려된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, LED(815)는 렌즈(830), 및 하나의 양의 리드선(821)과 하나의 음의 리드선(809)을 포함할 수 있다. LED(815)는 하나 초과의 발광기 및 하나 초과의 반도체 기판을 포함할 수 있고, 2개 초과의 리드선들을 포함할 수 있다. LED가 2개의 다이스들을 포함하는 실시예가 고려된다. 부가적으로, LED가 2개 초과의 다이스를 포함하는 실시예가 고려된다.
예를 들어, LED(815)는 다수의 발광 다이스(805, 817) 및 와이어 본딩(807, 818)을 포함할 수 있다. 와이어 본딩(818)은 다이스(805)와 다이스(817) 사이의 접속으로서 역할할 수 있다. 이러한 접속은 병렬 접속 또는 직렬 접속일 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, LED( 815B)(2-와이어 LED)는 직렬로 접속된 다수의 다이스(805, 817)들을 포함할 수 있다. LED( 815B)는 하나의 양의 리드선(809) 및 하나의 음의 리드선(827)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 다이스(805, 817)는 개별 받침부(pedestal)(837, 839)를 구비할 수 있다. 다이스들은 다이스(805)의 상단을 다이스(817)의 바닥에 접속하는 직렬 접속부(811)를 구비하고, 와이어 본딩(813)은 다이스(817)의 상단을 음의 리드선(827)에 접속한다. 발광원들로부터의 모든 광은 조합되어 LED(815B)의 렌즈(830)에서 단일 광 출력이 얻어지게 할 수 있다.
도 8c에 도시된 바와 같이, LED(815C)는 병렬로 접속된 다수의 다이스(805, 817)들을 포함할 수 있다. LED( 815C)는 단일 광 출력, 렌즈(830), 및 하나의 양의 리드선(809)과 하나의 음의 리드선(827)을 포함할 수 있다. 다이스는 병렬 접속을 가질 수 있는데, 와이어 본딩(837)은 다이스(805)의 상단을 다이스(817)의 상단에 접속하고, 와이어 본딩(807)은 다이스(817)의 상단을 공통 음의 리드선(827)의 상단에 접속한다. 발광원으로부터의 모든 광은 조합되어 LED(815C)의 렌즈(830)에서 단일 광 출력이 얻어지게 할 수 있다.
도 8d에 도시된 바와 같이, LED(815D)(3-와이어 LED)는 다수의 다이스(805, 817)들을 포함할 수 있다. LED( 815D)는 렌즈(830), 2개의 반도체 기판들, 병렬로 접속되는 것으로 도시된 다이스(805, 817)들, 와이어 본딩(819, 821)들, 하나의 양의 리드선(833), 및 2개의 음의 리드선(831, 835)들을 포함할 수 있다. 이 LED(815D)는 또한 단일의 광 출력, 렌즈(830)로부터 광을 방출한다. 각각의 다이스는 개별 받침부(837, 839)를 구비할 수 있다. 또한, LED(815D)가 2개의 양의 리드선들 및 하나의 음의 리드선을 포함할 수 있고, 다이스(805, 817)들이 직렬로 접속될 수 있는 것이 또한 고려된다.
부가적으로, LED는 발광 특성을 갖는 2개 초과의 반도체 기판들을 포함할 수 있으며, LED는 2개 초과의 리드선들을 포함할 수 있다. LED는 공통 또는 공유 리드선을 구비할 수 있거나, 발광 특성을 갖는 각각의 반도체 기판을 위한 개별 리드선을 구비할 수 있다. 또한, 발광 특성을 갖는 각각의 반도체 기판은 배터리와 같은 별도의 전원에 의해 개별적으로 전력이 공급될 수 있다.
3-와이어 LED, 예를 들어 LED(815D)의 하나의 이점은 다이스(805, 817)들이 독립적으로 동작될 수 있다는 것이다. 예를 들어, LED(815D)가 2개의 양의 리드선들을 포함하는 경우, 다이스들은 독립적으로 제어될 수 있다. 그래서, 제1 다이스(805)는 80% 용량에서 동작될 수 있는 반면, 제2 다이스(807)는 20% 용량에서 동작된다. 다른 예로서, 제1 다이스(805)는 50%에서 동작될 수 있는 반면, 제2 다이스(817)는 100%에서 동작된다. 제1 다이스(805)와 제2 다이스(817)의 동작 수준들에 대한 무수한 조합들이 존재한다. 그러한 조합들이 사용자를 위한 독특한 시각적 효과를 생성하는 색상 블렌드를 달성할 수 있다고 여겨진다.
2-와이어 LED에 대해, 광 블렌드가 또한 가능하다. 예를 들어, 공급 전압의 극성은, 다이스들이 구동될 수 있고 블렌딩된 색상 효과를 생성할 수 있도록, 충분히 높은 속도, 예를 들어 70 Hz보다 높은 속도로 절환될 수 있다. 공급 전압의 극성이 제1 상태에 있을 때, 제1 다이스가 에너지 공급될 수 있다. 공급 전압의 극성이 제2 상태에 있을 때, 제2 다이스가 에너지 공급될 수 있다. 공급 전압의 극성이 충분히 신속하게 절환되면, 사용자는 색상 블렌드를 인지할 수 있다. 공급 전압의 극성의 절환 속도는 약 70 Hz 초과, 약 80 Hz 초과, 약 90 Hz 초과, 약 100 Hz 초과, 약 110 Hz 초과, 약 120 Hz 초과, 약 130 Hz 초과, 약 130 Hz 미만, 약 120 Hz 미만, 약 110 Hz 미만, 약 100 Hz 미만, 약 90 Hz 미만, 또는 제공된 값들 내의 임의의 숫자, 또는 제공된 값들 내의 임의의 범위일 수 있다.
전술된 바와 같이, 이들 다이스는 병렬 또는 직렬로 전기적으로 접속될 수 있다. 이들이 직렬로 접속된 경우, 모든 전류 고려 사항은 하나의 단일 다이스의 경우와 동일하다. 총 전압은 이하의 방정식에 의해 근사화될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, n은 다이스들의 개수이고, Vf는 특정 다이스에 대한 순방향 전압이다. 다이스가 병렬로 접속되면, 총 전압은 대략 단일 다이스의 전압이다.
직렬 접속이 양호하게 작용하는데, 이는 다이스들 사이의 차이를 조절하기 때문이다. 다이스들이 직렬로 접속되면, 다이스들은 그들의 순방향 전압들을 자동으로 조정하며, 그들의 광도는 매우 근접하게 된다. 어느 배열에서든, 2개의 다이스들은 대략 1.6 x Pi의 광도를 가지며, 여기서 Pi는 단일 다이스의 광도이다. 3-다이스 LED는 약 2.26 x Pi의 광도를 가질 가능성이 있을 것이다. (다이스들 사이의 간섭은 광도 계산이 다이스의 개수에 의해 배가되는 것을 막을 수 있다) 이들 다이스는 동일한 색상의 광을 공급할 수 있거나, 이들은 상이한 색상의 광을 가질 수 있다. 그러나, 각각의 개별 발광기가 동일한 광을 방출하는 경우, 그 하나의 단일 LED로부터의 그 색상의 광의 광도는 하나의 색상의 단일 표준 LED 발광 광보다 더 크다.
단일 LED는 또한 상이한 색상의 광, 예를 들어 약 370, 380, 390, 400, 425, 440, 450, 475, 480 초과 및/또는 약 500 나노미터 미만의 범위로부터 선택된 파장의 광을 방출하는 2개의 다이스들을 포함할 수 있다. 다이스들은 또한 다이스들이 동일한 색상 범위 내의 상이한 파장의 광을 방출하도록 선택될 수 있는데, 예를 들어, 다이스들은 청색이 얻어지게 하는 상이한 파장들을 갖는 광을 방출할 수 있다. 또한, LED의 단일 광 출력부(렌즈)에서의 상이한 파장들의 광의 조합은 구강 케어 이점을 전달하는 색상들의 특정 조합이 얻어지게 할 수 있다. 일부 색상들은 광의 단일 파장에 의해 달성하기 어려우며, 본 발명은 이들 독특한 색상 중 하나의 색상의 광을 생성하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 단일 광 출력부에서의 상이한 색상들의 조합은 하나의 다이스 단독에 의해 달성될 수 없는 색상이 얻어지게 할 수 있다.
다수의 LED들 또는 다수의 다이스들을 갖는 LED를 포함하는 이들 실시예에 대해, 본 발명의 구강 위생 도구는 사용자에게 다수의 신호들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 다이스가 에너지 공급되어, 제1 시각적 표시를 사용자에게 제공할 수 있다. 제1 시각적 표시는, 예를 들어 사용자가 칫솔질하는 미리 결정된 시간량과 상관될 수 있다. 제2 다이스가 에너지 공급되어 제2 시각적 표시를 사용자에게 제공할 수 있다. 제2 시각적 표시는 구강 위생 장치를 교체할 시간임을 사용자에게 신호로 알려줄 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 시각적 표시는 제1 색상을 포함할 수 있는 반면, 제2 시각적 표시는 제1 색상과는 상이한 제2 색상을 포함한다. 임의의 적합한 색상들이 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 전술된 바와 같이, 전달 요소(231, 431)는 출력원(245, 2450)으로부터 표시 요소(30)로 신호, 예를 들어 전자기 에너지를 전송할 수 있다. 스템(275)을 통해 누설되는 에너지의 양을 줄이기 위한 노력으로, 반사성 코어(461)(도 6에 도시됨)가 이용될 수 있다. 전방 부분(260B)이 목부(16) 및/또는 헤드(14)를 포함하는 실시예들에 대해, 반사성 코어가 목부(16) 및/또는 헤드(14)에 이용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도시된 바와 같이, 반사성 코어(461)는 표시 요소(30)에 배치될 수 있고, 스템(275)으로 연장될 수 있다. 반사성 코어(461)는 스템(275)을 통해 칫솔의 목부 및/또는 헤드로 손실되는 광의 양을 줄일 수 있다. 부가적으로, 반사성 코어(461)는 광을 표시 요소(30)를 통해 표시 요소(30)의 주연부(430)로 분포시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 반사성 코어(461)는 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)에 광을 제공하는 것을 돕도록 구성될 수 있다.
반사성 코어(461)는 면(468)을 구비하는 폴리싱된 영역(467)을 포함할 수 있다. 반사성 코어(461)의 폴리싱된 영역(467)은 표시 요소(30) 내부에 배치되는 반사성 코어(461)의 부분이다. 반사성 코어(461)의 나머지 부분은 폴리싱될 수는 있지만, 폴리싱될 필요는 없다. 폴리싱된 영역(467)은 전달 요소를 통해 표시 요소(30), 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)으로 전달되는 광을 방향전환시키도록 구성될 수 있다.
표시 요소(30)가 링인 경우, 폴리싱된 영역(467)은 원추의 형태로 구성될 수 있다(도 7a 참조). 도 7b에 도시된 바와 같이, 표시 요소(30)가 링을 포함하는 경우, 폴리싱된 영역(467B)은 다수의 변(767A 내지 767D)들을 포함할 수 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 표시 요소(30C)는 다수의 변(730A, 730B, 730C, 730D)들을 포함할 수 있다. 그리고, 폴리싱된 영역(467C)은 유사하게, 다수의 변(767A 내지 767D)들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 폴리싱된 영역(467C)의 변들은 표시 영역(30C)의 변들에 대해 소정의 각도로 위치될 수 있다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 표시 요소(30D)는 다수의 변(730A 내지 730D)들을 포함할 수 있다. 그리고, 폴리싱된 영역(467D)은 다수의 변(767A 내지 767D)들을 포함할 수 있다. 폴리싱된 영역(467D)의 변들은 표시 요소(30D)의 변들에 실질적으로 평행할 수 있다. 그러한 배열은 원추형인 폴리싱된 영역(467)의 시각적 효과와는 상이한 시각적 효과를 생성할 수 있다고 여겨진다.
도 6을 다시 참조하면, 도시된 바와 같은 반사성 코어(461)는 최종 제품에서 빈 상태로 남아 있는 리세스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 코어(461)는 부분적으로 소정의 재료로 충전될 수 있다. 반사성 코어(461)가 부분적으로 충전되는 경우, 충전 재료와 폴리싱된 영역(467) 사이에 공기 간극이 제공될 수 있다. 이러한 공기 간극의 존재는 표시 요소(30) 내에서 내부 반사가 유지됨을 보장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 코어(461)는 반사성 코어의 재료의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 갖는 재료로 완전히 충전될 수 있다.
반사성 코어(461)가 없는 경우, 출력원에 의해 제공되는 광의 약 10% 미만이 표시 요소(30)에 의해 방출될 것이라 여겨진다. 그리고, 반사성 코어(461)를 구비한 경우, 출력원에 의해 제공되는 광의 약 90% 이상이 표시 요소(30), 제1 부분(270A) 및/또는 제2 부분(270B)에 의해 방출될 것이라 여겨진다. 일부 실시예들에서, 표시 요소(30)에 의해 방출되는 광은 출력원에 의해 제공되는 광의 약 10% 초과, 약 20% 초과, 약 30% 초과, 약 40% 초과, 약 50% 초과, 약 60% 초과, 약 70% 초과, 약 80% 초과, 약 90% 초과, 약 100% 미만, 약 90% 미만, 약 80% 미만, 약 70% 미만, 약 60% 미만, 약 50% 미만, 약 40% 미만, 약 30% 미만, 약 20% 미만, 또는 위에 나열된 값들 내의 임의의 수 또는 전술된 값들을 포함하는 임의의 범위 및/또는 전술된 값 내의 임의의 범위이다. 발광 효율을 측정하기 위한 시험 방법이 이하에서 논의된다.
본 발명에 따라 구성된 칫솔은 다양한 조건들에 대해 표시 요소를 통해 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 칫솔질 시간 동안에, 사용자가 미리 결정된 시간량, 예를 들어 2분, 3분 등의 동안에 치아를 칫솔질 하였을 때, 가시적 신호가 제공될 수 있다. 다른 예로서, 가시적 신호는 칫솔이 교체되어야 할 때에 관하여 사용자에게 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 사용자가 다수의 칫솔질 루틴(routine)에 걸쳐 칫솔질을 한 때에 관하여 가시적 신호가 사용자에게 제공될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 신호는 미리 결정된 수의 칫솔질 루틴들에 대해 사용자가 필요한 기간, 예를 들어 2분 동안 성공적으로 칫솔질을 한 경우에 제공될 수 있다. 제2 신호는 미리 결정된 수의 칫솔질 루틴들의 각각 및 모두에 대해 사용자가 필요한 시간의 칫솔질을 하지 않은 경우에 사용자에게 제공될 수 있다.
사용자에게 제공되는 신호는 일정할 수 있는데, 예를 들어 전체 칫솔질 루틴 동안에 사용자에게 소정의 신호를 제공할 수 있다. 대안적으로, 사용자에게 제공되는 신호는 칫솔질 루틴의 말기에 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 앞선 칫솔질 루틴에서, 미리 결정된 시간량, 예를 들어 2분 동안 칫솔질을 하지 않은 경우, 사용자에게 제공되는 신호는 적색을 번쩍거릴 수 있거나, 후속하는 칫솔질 루틴 동안에 미리 결정된 기간 동안 적색의 가시적 신호를 보여줄 수 있다. 다른 예로서, 사용자가 앞선 칫솔질 루틴 동안에 미리 결정된 시간량 동안 칫솔질을 한 경우에, 사용자에게 제공되는 신호는 녹색으로 번쩍거릴 수 있거나, 미리 결정된 기간 동안 녹색의 시각적 신호를 보여줄 수 있다.
다른 실시예들에서, 신호는 칫솔질 루틴 동안에 간헐적으로 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 신호는 미리 정해진 시간 간격으로 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 신호는 20초마다 사용자에게 제공될 수 있다. 임의의 적합한 시간 간격이 선택될 수 있다. 예를 들어, 신호들 사이의 시간 간격은 약 0.1초 초과, 약 0.2초 초과, 약 0.3초 초과, 약 0.4초 초과, 약 0.5초 초과, 약 0.6초 초과, 약 0.7초 초과, 약 0.8초 초과, 약 0.9초 초과, 약 1초 초과, 약 2초 초과, 약 3초 초과, 약 4초 초과, 약 5초 초과, 약 6초 초과, 약 10초 초과, 약 15초 초과, 약 20초 초과, 약 25초 초과, 약 30초 초과, 약 40초 초과, 약 50초 초과, 약 60초 초과, 및/또는 약 60초 미만, 약 50초 미만, 약 40초 미만, 약 30초 미만, 약 25초 미만, 약 20초 미만, 약 15초 미만, 약 10초 미만, 약 5초 미만, 약 4초 미만, 약 3초 미만, 약 2초 미만, 약 1.5초 미만, 약 1초 미만, 약 0.9초 미만, 약 0.8초 미만, 약 0.7초 미만, 약 0.6초 미만, 약 0.5초 미만, 약 0.4초 미만, 약 0.2초 미만, 또는 약 0.1초 미만일 수 있다.
앞서, 신호들 사이의 시간 간격이 논의되었다. 일부 실시예들에서, 프로세서는 특정 칫솔질 루틴 동안, 또는 일련의 칫솔질 루틴들에 걸쳐 사용자에게 제공되는 신호들 사이의 시간 간격을 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 칫솔질 루틴 동안, 사용자가 미리 결정된 시간량, 예를 들어 2분 동안 칫솔질을 하면, 사용자에게로의 신호들 사이의 간격이 제1 시간 간격으로 될 수 있다. 제2 칫솔질 루틴에서, 사용자가 미리 결정된 시간량 동안 칫솔질을 하지 않으면, 사용자에게로의 신호들은 제2 시간 간격으로 될 수 있다. 그러한 실시예에서, 제1 시간 간격은 제2 시간 간격보다 더 큼으로써, 사용자에게 더 많은 피드백을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 시간 간격들은 미리 결정된 시간량의 칫솔질을 하기 위해 사용자가 더 많은 피드백을 제공받도록 절환될 수 있다.
삽입체(260)에 적합한 재료는, 삽입체가 힘을 견딜 수 있도록, 예를 들어 칫솔질 동안 전방 부분 및/또는 기부 부분 중 임의의 것에 가해지는 경우에 영구적인 변형이 없거나, 최소한의 편향만 있도록 선택되어야 한다. 부가적으로, 적합한 재료는 비부식성, 강성, 투과성, 및/또는 반투명성일 수 있다. 삽입체(260)용으로 이용될 수 있는 재료들의 일부 적합한 예에는 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리아미드, 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 코폴리에스테르, 이들의 조합, 폴리에스테르와 폴리카르보네이트의 조합, 예를 들어 자일렉스(Xylex)™가 포함된다.
외부 쉘(212)은 임의의 적합한 재료일 수 있다. 일부 적합한 재료들의 예에는 폴리프로필렌, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), ASA(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트), 코폴리에스테르, POM(폴리아포름알데이드), 이들의 조합 등이 포함된다. 추가적인 적합한 재료에는 폴리프로필렌, 나일론, 고밀도 폴리에틸렌, 다른 성형 가능한 안정된 중합체 등, 및/또는 이들의 조합이 포함된다. 일부 실시예들에서, 손잡이, 목부, 및/또는 헤드는 제1 재료로부터 형성될 수 있고, 제1 재료와는 상이한 제2 재료를 수용하기 위한 리세스, 채널, 홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 손잡이는 탄성중합체 그립 특징부 또는 복수의 탄성중합체 그립 특징부를 포함할 수 있다. 복수의 탄성중합체 그립 특징부 중에서 탄성중합체들은, 예를 들어 색상, 경도, 이들의 조합 등이 유사한 재료일 수 있거나 상이한 재료들일 수 있다.
밀봉 요소(270)는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 일부 예에는 열가소성 탄성중합체, 실리콘 기반 재료, NBR(니트릴 부타디엔 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체), 바이톤(Viton)™ 등이 포함된다.
일부 실시예들에서, 재활용 및/또는 식물성 플라스틱이 이용될 수 있다. 예를 들어, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)가 일부 실시예들에서 이용될 수 있다. PET는 바이오 기반일 수 있다. 예를 들어, PET는 약 25 내지 약 75 중량%의 테레프탈레이트 성분 및 약 20 내지 약 50 중량%의 다이올 성분을 포함할 수 있으며, 테레프탈레이트 및/또는 다이올 성분 중 적어도 하나의 적어도 약 1 중량%는 적어도 하나의 바이오 기반의 재료로부터 유래된다. 유사하게, 테레프탈레이트 성분은 바이오 기반의 재료에서 유래될 수 있다. 적합한 바이오 기반 재료들의 일부 예에는 옥수수, 사탕수수, 사탕무우, 감자, 녹말, 감귤류, 목본성 식물, 셀룰로오스 리그닌, 식물성유, 천연 섬유, 유성 목재 공급원료, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
PET의 특정 성분들 중 일부는 바이오 기반일 수 있다. 예를 들어, 모노에틸렌 글리콜 및 테레프탈산은 바이오 기반 재료로부터 형성될 수 있다. 바이오 기반 PET의 형성 및 그 제조는 미국 특허 공개 제20090246430A1호 및 제20100028512A1호에 개시되어 있다.
일부 실시예들에서, 칫솔은 리셉터클 헤드, 예를 들어 "14" 및/또는 목부(16)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 헤드(14)는 목부(16)로부터 제거 가능할 수 있고/있거나 목부(16)는 손잡이(12)로부터 제거 가능할 수 있다. 본 명세서에서, 헤드(14)가 목부(16)로부터 제거 가능하든지, 목부(16)가 손잡이(12)로부터 제거 가능하든지, 그러한 리셉터클 요소는 "리필(refill)"로 지칭될 것이다. 그러한 실시예들에서, 프로세서는 특정 리필의 누적 사용 및/또는 특정 사용의 확인을 위한 기간을 확립하기 위해, 복수의 알고리즘으로 프로그래밍될 수 있다. 특정 리필을 인식할 수 있는 구강 위생 도구의 일부 적합한 예가 미국 특허 제7,086,111호, 제7,207,080호, 및 제7,024,717호에 기술되어 있다.
목부(16)와 손잡이 영역(12) 사이의 상호 연결성은 임의의 적합한 방식으로 제공될 수 있다. 일부 적합한 실시예들이 미국 특허 제7,086,111호, 제7,207,080호 및 제7,024,717호와 관련하여 논의되어 있다.
본 발명의 칫솔은 앞서 논의된 바와 같은 전원을 추가로 포함할 수 있다. 전원은 칫솔에 전력을 제공할 수 있는 임의의 적합한 요소일 수 있다. 적합한 예에는 배터리가 포함된다. 배터리는 칫솔 내부에 요구되는 면적의 양을 최소화하도록 크기 설정될 수 있다. 예를 들어, 출력원이 발광 요소로 이루어지는 경우, 전원은 상대적으로 작게, 예를 들어 AAA 배터리보다 더 작게 크기 설정될 수 있다. 배터리는 재충전식이거나 일회용일 수 있다. 부가적으로, 복수의 배터리가 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원은 공익 기업에 의해 주택에 제공되는 것과 같은 교류 전력을 포함할 수 있다. 다른 적합한 전원은 2008년 4월 15일자로 출원된 발명의 명칭이 "개인용 케어 제품 및 방법(Personal Care Products and Methods)"인 미국 특허 출원 제12/102881호에 기술되어 있다.
일부 실시예들에서, 사용자가 타이밍 표시가 개시되는 때를 제어하게 할 수 있는 사용자 작동식 스위치가 제공될 수 있다. 스위치(도시되지 않음)는 전원 및 출력 신호 요소 및/또는 타이머와 전기 연통할 수 있다.
손잡이의 탄성중합체성 그립 특징부는, 타이머의 일부, 출력 신호 요소, 프로세서, 캡 및/또는 전원을 적어도 부분적으로 오버몰딩하도록 이용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 이들 구성요소는 유사하게 오버몰딩될 수 있는 배선을 통해 전기 연통될 수 있다. 탄성중합체성 그립 특징부는 사용자의 손바닥에 의한 파지를 위해 위치되는 부분 및/또는 사용자의 엄지 손가락과 집게 손가락에 의한 파지를 위해 위치되는 부분을 포함할 수 있다. 이들 탄성중합체성 특징부는, 예를 들어 색상, 형상, 조성, 경도 등 및/또는 이들의 조합에 있어서 동일한 재료로 구성될 수 있거나 상이할 수 있다.
부가적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "접촉 요소"라는 용어는 구강 내로 삽입될 수 있는 임의의 적합한 요소를 지칭하는 데 사용된다. 일부 적합한 요소들에는 강모 터프트(bristle tuft), 탄성중합체성 마사지 요소, 탄성중합체성 세정 요소, 마사지 요소, 혀 클리너, 연조직 클리너, 경질 표면 클리너, 이들의 조합 등이 포함된다. 헤드는 다양한 접촉 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드는 강모, 연마 탄성중합체성 요소, 특정 배향 또는 배열의 탄성중합체성 요소, 예를 들어 피벗 핀, 프로피 컵(prophy cup) 등을 포함할 수 있다. 탄성중합체성 세정 요소 및/또는 마사지 요소의 일부 적합한 예가 미국 특허 공개 제2007/0251040호; 제2004/0154112호; 제2006/0272112호; 및 미국 특허 제6,553,604호; 제6,151,745호에 기술되어 있다. 세정 요소는 테이퍼 형성되거나, 노치 형성되거나, 주름 형성되거나, 딤플 형성되거나 기타 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 공개 제2006/0080794호에 기술되어 있다.
접촉 요소들은 임의의 적합한 방식으로 헤드에 부착될 수 있다. 통상의 방법은 스테이플링(stapling), 앵커 프리 터프팅(anchor free tufting), 및 사출 성형 터프팅을 포함한다. 탄성중합체를 포함하는 이들 접촉 요소에 대해, 이들 요소는 서로 일체로 형성될 수 있는데, 예를 들어 일체형 기부 부분을 갖고 이로부터 외측으로 연장될 수 있다.
헤드는 임의의 적합한 재료로 구성되는 연조직 클렌저를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 일부 예에는 탄성중합체성 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등; 기타 및/또는 이들의 조합이 포함된다. 연조직 클렌저는 임의의 적합한 연조직 세정 요소를 포함할 수 있다. 그러한 요소뿐만 아니라 칫솔 상의 연조직 클렌저의 구성의 일부 예가 미국 특허 공개 제2006/0010628호; 제2005/0166344호; 제2005/0210612호; 제2006/0195995호; 제2008/0189888호; 제2006/0052806호; 제2004/0255416호; 제2005/0000049호; 제2005/0038461호; 제2004/0134007호; 제2006/0026784호; 제20070049956호; 제2008/0244849호; 제2005/0000043호; 제2007/140959호; 및 미국 특허 제5,980,542호; 제6,402,768호; 및 제6,102,923호에 기술되어 있다.
헤드의 제1 면 상의 탄성중합체성 요소 및 (제1 면의 반대편인) 헤드의 제2 면 상의 탄성중합체성 요소를 포함하는 이들 실시예에 대해, 탄성중합체성 요소들은 헤드의 재료를 통해 연장되는 채널 또는 간극을 통해 일체로 형성될 수 있다. 이들 채널 또는 간극은, 제1 면 및 제2 면의 탄성중합체성 요소들 둘 모두가 하나의 사출 성형 단계에서 형성될 수 있도록, 탄성중합체성 재료가 사출 성형 공정 동안 헤드를 통해 유동하게 할 수 있다.
발광 효율을 결정하기 위한 시험 방법
시험될 3개의 칫솔 샘플들 및 칫솔에 사용될 3개의 출력원 샘플들을 입수하였다. 출력원의 샘플들은 칫솔에 이용되는 것과 동일해야 한다. 모든 샘플들, 즉 3개의 칫솔 샘플들 및 3개의 출력원 샘플들을 독립적인 시험 설비로 옮겼다. 시험 설비는 적당한 크기의 적분구에서 3개의 칫솔 샘플들 각각과 출력원 샘플들 각각을 시험할 것이다. 예를 들어, 칫솔 샘플들을 설치하는 데 30.5 cm(12 인치)의 적분구가 적합할 수 있다.
시험 설비는 임의의 샘플의 측정에 앞서 모든 장비를 교정할 것이다. 칫솔들의 시험에 앞서 출력원의 샘플들이 시험될 것이다. 시험 설비는 표준 시험 절차에 따라 적분구 내에 출력원의 하나의 샘플을 배치할 것이다. 출력원은 칫솔에 제공되는 것과 동일한 전압에 의해 급전될 것이다. 구체적으로, 칫솔이 2개의 1.5 볼트 시계 배터리들을 사용한다면, 출력원은 유사하게 2개의 1.5 볼트 시계 배터리들에 의해 급전될 것이다.
출력원이 급전되고, 적분구가 폐쇄되며, 출력원으로부터 방사되는 전체 광이 측정될 것이다. 출력원의 나머지 샘플들 각각이 유사하게 측정될 것이다. 출력원의 샘플들 각각의 전체 광 출력이 각각의 샘플에 의해 기록 및 기재될 것이다.
샘플 칫솔을 시험하기에 앞서 적분구로부터 샘플 출력원을 제거한다. 칫솔의 표시 요소로부터 방출되는 광을 차단함이 없이 칫솔의 출력원을 활성화하는 방식으로 구성된 적분구 내에 샘플 칫솔을 배치한다. 예를 들어, 표시 요소가 너무 많은 압력이 가해지고 있다는 시각적 표시를 제공하는 경우, 표시 요소/출력원이 활성화되는 것을 보장하기 위해 칫솔의 헤드/목부를 이동시키는 데 하니스가 이용될 수 있다. 샘플 칫솔로부터 방사되는 전체 광을 측정한다. 칫솔의 나머지 샘플들에 대해 반복한다.
샘플 출력원 1로부터 방사되는 전체 광을 샘플 칫솔 1로부터 방사되는 전체 광으로 나눌 것이다. 이어서, 이 몫에 100을 곱하여 백분율 1을 결정한다. 샘플 출력원 2로부터 방사되는 전체 광을 샘플 칫솔 2로부터 방사되는 전체 광으로 나눌 것이다. 이어서, 이 몫에 100을 곱하여 백분율 2를 결정한다. 샘플 출력원 3으로부터 방사되는 전체 광을 샘플 칫솔 3으로부터 방사되는 전체 광으로 나눌 것이다. 이어서, 이 몫에 100을 곱해 백분율 3을 결정한다. 백분율 1, 2 및 3을 평균하여 %효율을 얻는다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 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, 그 자체 또는 임의의 다른 참고문헌 또는 참고문헌들과의 임의의 조합인 인용이 임의의 이러한 발명을 교시, 제안 또는 개시한다는 것으로 인정하는 것이 아니다. 또한, 본 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는, 본 문헌의 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정한 실시예가 예시되고 기술되었으나, 당업자에게는 다른 다양한 변화 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 이러한 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에서 포함하도록 의도된다.

Claims (11)

  1. 손잡이, 복수의 접촉 요소를 포함하는 헤드, 및 상기 손잡이와 상기 헤드 사이에 배치되는 목부(neck)를 포함하는 구강 위생 도구로서,
    바람직하게는 상기 구강 위생 도구의 상기 목부에 인접하여 또는 그 내에 위치되고, 외측 주연부를 갖는 표시 요소;
    상기 표시 요소와 광신호 연통하는 출력원; 및
    상기 표시 요소 내에 배치되고, 상기 출력원으로부터의 광을 상기 표시 요소의 상기 외측 주연부로 방향전환시키는 반사성 코어를 추가로 포함하는, 구강 위생 도구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 손잡이는 기부 부분을 갖는 삽입체가 내부에 배치되는 외측 (중공) 쉘(shell)을 포함하고, 바람직하게는 상기 삽입체는 전방 부분을 추가로 포함하고, 상기 전방 부분은 상기 반사성 코어와 광신호 연통하는 광 전달 요소를 포함하는, 구강 위생 도구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 표시 요소는 추가 요소의 제1 부분과 제2 부분 사이에 개재되며, 바람직하게는 상기 추가 요소는 밀봉 요소로서 제공되고, 더 바람직하게는 상기 제1 부분 및/또는 상기 제2 부분은 열가소성 탄성중합체를 포함하는, 구강 위생 도구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분은 반투명인, 구강 위생 도구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분은 투과성인, 구강 위생 도구.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 부분 및/또는 상기 제2 부분은 제1 색상을 포함하며, 바람직하게는 상기 출력원은 제2 색상을 방출할 수 있는 발광 장치를 포함하고, 상기 제1 색상과 상기 제2 색상은 상이하며, 더 바람직하게는 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분은 상기 출력원으로부터 방출된 광이 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나를 통과하도록 배열 및/또는 제공되는, 구강 위생 도구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력원은 제2 색상을 방출할 수 있는 발광 장치를 포함하고, 상기 제1 색상과 상기 제2 색상은 유사하며, 바람직하게는 상기 제1 부분 및/또는 상기 제2 부분은 상기 출력원으로부터 방출된 광이 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나를 통과하도록 배열 및/또는 제공되는, 구강 위생 도구.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사성 코어는 외측 표면을 갖는 폴리싱된(polished) 영역을 포함하며, 바람직하게는 상기 표시 요소의 상기 외측 주연부는 복수의 제1 변을 포함하고, 상기 폴리싱된 영역의 상기 외측 표면은 복수의 제2 변을 가지며, 더 바람직하게는 상기 복수의 제1 변은 상기 복수의 제2 변에 실질적으로 평행하고, 더 바람직하게는 상기 복수의 제1 변은 상기 복수의 제2 변과 소정의 각도를 이루는, 구강 위생 도구.
  9. 제8항에 있어서, 상기 폴리싱된 영역의 상기 외측 표면은 상기 표시 요소의 상기 외측 주연부로부터 균일한 거리에 있는, 구강 위생 도구.
  10. 제8항에 있어서, 상기 폴리싱된 영역의 상기 외측 표면은 상기 표시 요소의 상기 외측 주연부로부터 가변적으로 이격되어 있는, 구강 위생 도구.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력원은 복수의 다이스(dice)를 갖는 LED를 포함하는, 구강 위생 도구.
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