KR20130118356A - 로우 프로파일 펌프를 가진 액체 분배 구강관리기구 - Google Patents

로우 프로파일 펌프를 가진 액체 분배 구강관리기구 Download PDF

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KR20130118356A
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Abstract

로우 프로파일 펌프를 가진 유체를 분배하는 구강관리기구는 헤드, 구강관리 유체를 저장하기 위한 저장소, 헤드에 있는 적어도 하나의 액체 출구, 및 펌프를 포함한다. 펌프는 교호적인 흡입위치와 방출위치 사이를 이동하는 가요성 막을 포함한다. 펌프는 막의 일부로 일체적으로 형성될 수 있는 입구 플랩밸브 및 출구 플랩밸브를 포함한다. 일례의 실시예에서, 밸브는 개방위치와 폐쇄위치 사이를 이동할 수 있는 가요성의 외팔보 탭으로 막에 일체적으로 형성된다. 특정 실시예에서, 펌프는 칫솔 헤드에 장착되거나 헤드를 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 펌프는 칫솔의 목 부분 또는 손잡이 부분에 배치될 수 있다.

Description

로우 프로파일 펌프를 가진 액체 분배 구강관리기구{LIQUID DISPENSING ORAL CARE IMPLEMENT WITH LOW PROFILE PUMP}
본 발명은 유체용 전달 시스템을 포함하는 구강관리기구에 관한 것으로, 특히 로우 프로파일 펌프(low profile pump)를 가진 구강관리기구에 관한 것이다.
구강관리기구, 특히 칫솔은 통상적으로 칫솔모 섹션에 치약을 적용하여 구강 공동의 영역 예를 들면, 치아, 혀, 및/또는 잇몸을 칫솔질하는데 사용된다. 일부 칫솔에는 유체 저장소(fluid reservoirs)와, 미백제, 청량제 같은 보조 작용제(active agents)를 전달하기 위한 시스템이 설치되어 있다.
많은 노력으로 칫솔질을 할 때 작용제를 전달하도록 형성한 칫솔이 제조되었다. 예를 들어 본원의 출원인에게 양도된 미국 2007/0154863 A1은 작용제를 보유한 저장소와 채널과 1개 이상의 출구를 통해 상기 작용제를 배출하기 위한 사용자-작동식 펌프를 가진 구강관리기구를 기재하였다.
유체 전달 시스템과 통합된 콤팩트한 펌프를 가진 개량된 구강관리기구는 그 크기를 작게 하는 것이 바람직하다.
일례의 실시예에서, 로우 프로파일 펌프는 콤팩트한 설계와 작은 크기로 인해서 칫솔과 같은 구강관리기구 내에 쉽게 포함시킬 수 있다. 일례의 바람직한 실시예에서, 펌프는 입구(inlet) 밸브와 출구(outlet) 밸브를 가진 압전기(piezoelectric) 펌프일 수 있다. 입구 및 출구 밸브는 사용자에게 칫솔에 배치된 저장소로부터 구강관리 유체를 전달하는 흡입 및 방출 펌핑 행정을 제공하는데 사용되는 단일 가요성 막(single flexible membrane)의 부품으로 일체적으로 형성될 수 있다. 밸브와 가요성 막을 일체형 유닛으로 형성하여, 펌프의 용적을 줄일 수 있고, 따라서 제조가 용이하게 수행되어, 제조비를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 로우 프로파일 펌프는, 칫솔 헤드가 많은 사용자에게 안정적인 콤팩트한 구조를 유지하게 하는 소형 크기로 인해서, 칫솔의 헤드에 배치되기에 매우 적합한 것이다.
일례의 실시예에 따라서, 액체 분배 칫솔이 제공된다. 칫솔은 복수개의 치아세척요소를 지지하는 헤드; 구강관리 액체를 저장하기 위해 칫솔에 배치된 저장소; 헤드에 배치된 적어도 하나의 액체를 분배하는 출구, 및 칫솔에 배치된 펌프를 포함한다. 펌프는 유체가 저장소 및 액체 출구와 연통하게 있다. 일례의 실시예에서, 펌프는 액체를 펌핑하도록 작동하는 가요성 막을 포함한다. 상기 막은 교호적인(alternating) 흡입위치와 방출위치 사이를 이동한다. 펌프에는 입구 플랩밸브(inlet flap valve)와 출구 플랩밸브(outlet flap valve)가 제공된다. 일례의 실시예에서, 입구 및 출구 플랩밸브는 가요성 막의 일부분으로 형성되며, 입구 포트로부터 출구 포트까지 단일 방향으로 펌프를 통한 구강관리 유체의 흐름을 허용하는 체크 밸브로 작용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 펌프는 구강관리 유체를 치아세척요소의 영역에 포함된 하나 이상의 유체 분배 출구를 통해 방출하며, 치아세척요소는 칫솔모 및/또는 엘라스토머제 부재를 포함할 수 있다. 플랩밸브는 특정 실시예에서 가요성 부재로 정의된 기준 평면(reference plane) 내에 배치되며, 마주하는 상부와 하부 막 표면을 갖는다. 일례의 실시예에서, 상기 펌프는 압전기 펌프이며, 작동기(actuator)는 압전기 작동기이다.
본 발명의 다른 면에 따라서, 펌프를 가진 칫솔을 제조하는 방법을 제공한다. 일례의 실시예에서, 상기 방법은: 펌프 하우징의 하부 부분과 펌프 하우징의 상부 부분을 제공하는 단계; 펌프 하우징의 상부와 하부 부분 사이에, 그 위에 배치된 작동기를 가진 가요성 막을 삽입하는 단계; 펌프 하우징의 상부와 하부 부분 사이에, 막의 적어도 일부를 보유하기 위해 하우징의 하부 부분에 하우징의 상부 부분을 고정하는 단계; 및 칫솔에 펌프 하우징을 배치하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 칫솔 헤드에 펌프 하우징을 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 변경에 따르면, 압전기 펌프를 가진 칫솔을 제조하는 방법은 펌프 하우징의 하부부분에 상부부분을 고정하는 단계가 칫솔 헤드를 형성하여 제공된다. 상기 방법 중 어느 하나에 따른 방법은 각각이 가요성 막에 입구 및 출구 플랩밸브를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시예에서는 플랩밸브가 절단 또는 스탬핑에 의해 형성된다. 특정 실시예에서, 펌프는 압전기 펌프이며, 작동기는 압전기 작동기이다.
본 발명을 적용할 수 있는 추가 영역은 이하에 기재되는 상세한 설명으로부터 명백히 나타날 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예로 나타내는 상세한 설명 및 특정 실시예를 통한 기술은, 오직 본 발명을 설명할 목적인 것이어서, 그 내용이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다.
도1은 액체 전달 시스템을 가진 칫솔 구조의 측면도이다.
도2는 칫솔 헤드에 전력 전달장치(powered delivery device)를 포함하는 도1의 칫솔 구조의 일부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도3a-3c는 액체가 저장소로부터 인출될 때 저장소의 변위를 나타낸, 도1의 3-3선을 따라 절취하여 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4는 펌프 작동을 위한 제어회로를 나타낸 도면이다.
도5는 펌프 작동을 위한 제어시스템의 기능 블록선도이다.
도6은 도1에 도시된 칫솔 구조와 같은, 칫솔 구조에 사용할 수 있는 로우 프로파일 압전기 펌프의 실시예의 가요성 막의 평면도이다.
도7은 도6의 가요성 막이 "대기(at rest)" 위치에 있는, 선택식 로우 프로파일 압전기 펌프의 경로를 측면으로 나타낸 단면도이다.
도8은 도6의 가요성 막이 "흡입(intake)" 위치에 있는, 선택식 로우 프로파일 압전기 펌프의 경로를 측면으로 나타낸 단면도이다.
도9는 도6의 가요성 막이 "출력(ouput)" 또는 "방출(discharge)" 위치에 있는, 선택식 로우 프로파일 압전기 펌프의 경로를 측면으로 나타낸 단면도이다.
도10은 상기 로우 프로파일 압전기 펌프의 펌프 하우징의 평면도이다.
도11은 밸브 시트(seat)를 나타낸 펌프 하우징의 하부의 전방부분의 부분 평면도이다.
도12는 펌프 위에 배치된 출구 또는 방출 플레넘(plenum)을 나타내는 선택식 로우 프로파일 압전기 펌프의 경로를 측면으로 나타낸 단면도이다.
도13은 저장소가 목부에 배치된 선택식 칫솔구조의 측면도이다.
도14는 도13의 칫솔의 평면도이다.
도15는 저장소가 목부에 있는 헤드 부분에서 압전기 펌프를 가진 칫솔의 측면도이다.
도16은 도12의 칫솔의 분해도이다.
도17은 펌프가 헤드 옆에 배치되고 저장소가 목부에 있는 선택식 칫솔구조의 측면도이다.
바람직한 실시예(들)를 통한 다음과 같은 기재는 오직 발명을 설명하기 위해 예시한 것이며, 그 용도 또는 사용을 본 발명이 한정하지는 않는다.
본 발명의 원리에 따른 실시예를 통한 설명을 본원의 전체 명세서의 일부로 판단되는 첨부 도면과 관련하여 기술한다. 본원에 기술된 본 발명의 실시예의 기술에서, 방향에 대한 임의적인 표현은 단지 설명의 편의를 위해 사용된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 표현은 아니다. 예를 들어, "수평하여", "하향하여", "상향하여" 등과 같은 표현으로부터 파생된 "하향", "상향", "수평", "수직", "위", "아래", "상부" 및 "하부"와 같은 상대적인 용어는 이하의 설명에서 기술되는 바와 같이 또는 도면에 도시된 바와 같은 방향을 참고하여 해석되어야 한다. 이런 상대적인 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것이어서, 장치가 그와 같이 분명하게 나타낸 것 이외에 특별한 방향으로 장치를 구성하거나 작동할 필요는 없다. "부착", "고정", "연결", "계합", "결합", "상호 연결"과 같은 용어는, 다르게 표현된 것을 제외하고는 양쪽 이동성이나 단단한 부착 또는 상호관계와 같이, 구조가 개입 구조를 통해 직접 또는 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 상호관계로 표현한 것이다. 또한, 본 발명의 특징과 이득이 양호한 실시예를 통해 설명된다. 따라서, 본 발명은 발명의 특징이 단독으로 또는 다른 것과 조합하여 있을 수 있는 특징의 가능한 비-제한적인 조합을 설명하는 실시예로 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
도1은 손잡이(10)와, 헤드(12) 및 상기 손잡이(10)와 헤드(12)를 연결하는 목 부분(11)을 가진 칫솔(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 헤드(12)는 칫솔모 및/또는 엘라스토머 세척요소 또는 그 유사한 것과 같은 치아 세척요소(5)를 포함한다. 손잡이(10)에는 액체를 저장하기 위한 저장소(15)가 제공된다. 오직 설명을 위한 목적으로, 본원에서는 하나 이상의 작용제를 포함하는 것으로, 액체를 기재한 것이다. 그러나, 특정 실시예에서는 저장소(15)에 저장된 액체가 어떠한 작용제도 포함하고 있지 않을 수 있다. 도13 내지 도17에 도시된 선택식 구조에서, 저장소(15)는 칫솔(1)의 목 부분(11) 내에 제공될 수 있다. 칫솔(1)의 손잡이(10) 또는 다른 외부부분은 펌프(18)와 같은 전달장치를 작동하기 위한 사용자-작동 버튼(22)과 같은 전달장치의 작동기 또는 스위치를 포함할 수 있다. 펌프(18)는 저장소(15)의 상류 또는 하류에 배치될 수 있다.
본원의 한 구조에서, 마이크로 압전기 펌프(18)는 칫솔 헤드(12)의 세척요소(5) 밑에 배치된다. 펌프(18)를 마이크로 압전기 펌프(18)로 언급했지만, 상기 펌프는 필요에 따라서 다른 타입의 펌프를 사용할 수 있는 것이다. 활성 성분 또는 작용제를 필요한 장소로 전달하도록 또는 잔류 치약으로 막히지 않도록, 마이크로 압전기 펌프(18)의 출구(들)가 예를 들어 세척요소(5)의 근방에서(칫솔 헤드(12)의 상부) 칫솔 헤드(12)의 말단 선단부(칫솔 헤드(12)의 최전방 선단부)에 세척요소(5) 반대편의 칫솔 헤드(12) 측에(칫솔 헤드(12)의 저부), 또는 칫솔 헤드(12)의 측벽에 바람직한 장소에 배치된다. 스위치(22)를 작동시키면, 펌프(18)가 일정 양의 액체 매체를 저장소(15)로부터 채널을 통해 헤드쪽으로 인출한다. 상기 액체 매체는 칫솔모 영역 내에 위치한 1개 이상의 출구(50)를 통해 전달된다. 도2에 도시된 바와 같이, 출구(50)는 칫솔모 영역의 전체를 통해 상기 액체 매체가 흩어지게 칫솔모 섹션의 길이를 따라 간격을 두고 떨어져 있다. 선택적으로, 예를 들어 공통의 공급기로부터 동일한 작용제를 전달하기 위해 또는 분리된 공급기로부터 다른 작용제를 전달하기 위해, 상기 헤드(12)의 반대편 면과 마찬가지로 치아 세척요소(5)를 포함한 헤드(12)의 면에도 복수개의 출구를 설치할 수 있다. 특정 실시예에서는 저장소(15)가 다른 작용제를 가진 액체 매체를 포함하는 1개 이상의 분리된 저장소로 이루어질 수 있다.
본원의 한 구조에서, 세척요소(5)는 중공의 루멘(hollow lumens) 또는 그와 같은 부분을 포함하고 그리고 작용제를 포함하는 액체 매체는 상기 세척요소(5)를 통해 전달된다. 또한, 상기 액체 매체도 칫솔(1)의 다른 부분에 배치된 출구(50)를 통해 동시적으로 전달되어 예를 들어 구강의 다른 영역에 작용제를 적용하는 일을 도울 수 있다. 복수개의 출구를 가진 것을 참고로 했지만, 단일 출구가 사용될 수 있음도 고려할 수 있다.
펌프(18) 작동용 스위치는 도1에 도시된 바와 같은 버튼(22)이거나 또는 터치 또는 열감지 타입 스위치, 사용자-작동식 토글 스위치, 회전 다이얼 같은 다른 타입의 스위치로 할 수도 있다. 버튼(22)을 누르는 것 같이 버튼(22)을 계합하여 타이밍 회로를 작동시킬 수 있다. 상기 타이밍 회로는 차례로 작용제를 포함한 사전에 결정된 양의 액체 매체가 저장소(15)로부터 출구(50)를 통해 펌핑되는 시간 동안 상기 펌프(18)가 작동하게 한다. 상기 펌프(18)는 배터리(21)와 같은 전력원을 갖고, 상기 배터리는 손잡이 부분(10)에 배치될 수 있다. 상기 타이밍 회로는 예를 들어 활주식 가변 제어, 회전식 가변 다이얼 또는 디지털 프리셋(preset) 제어기를 사용하여 사전 설정 또는 조정될 수 있는 시간 동안 펌프(18)가 작동하게 한다. 또한, 시간 간격도 작용제 또는 사용자 또는 제조자에 의해 프로그램된 시간의 양에 따라 변경할 수 있다.
작용제를 함유한 액체 매체는 칫솔(1)을 제조하는 과정에서 밀봉된 저장소(15) 안에 포함될 수 있으며, 이런 경우 칫솔(1)은 작용제의 공급이 고갈되면 폐기될 수 있을 것이다. 다르게는, 저장소(15)가 입구(도시되지 않음)를 통해 재충전되거나, 또는 예를 들어 칫솔에 있는 리세스(recess) 안에 교체가능한 카트리지를 삽입하여 교체될 수 있다. 교체가능한 저장소(15)는 사용자가 다른 작용제를 사용하는데 있어서 매우 유리한 역할을 할 수 있다. 카트리지에는 상기 매체가 카트리지로부터 흘러나갈 수 있게 리세스의 막(membrane)을 관통하는 샤프한 요소가 설치된다. 상기 카트리지는 리세스 안으로 삽입된 후 스프링-부하를 받아서 정 위치에 배치되며, 밀봉이 이루어져서 작용제의 잘못된 누설을 방지할 수 있다. 상기 카트리지는 일회용 또는 재충전식일 수 있다. 재충전식 및/또는 교체식 카트리지 또는 그와 같은 것을 제공하는 다른 방법을 사용할 수도 있다.
펌프(18)는 접합, 성형, 용융, 초음파, 열용접, 및 기계식 고착방법을 포함하는 공지된 다양한 방법에 의해 헤드(12)에 연결될 수 있다. 펌프(18)는 또한 헤드에 있는 공동 내에 직접 구동요소를 접합/성형하여 공간과 비용을 절감하도록 헤드(12)에 합체시킬 수도 있다. 선택적으로, 펌프(18) 또는 저장소(15)는 유사한 수단에 의해 칫솔(1)의 일부 부위에 연결될 수 있다.
도1을 참조하면, 저장소(15)는 가요성 관과 같은 유체 통로(19)를 통해 마이크로 압전기 펌프(18)에 연결된 붕괴가능한 백(collapsible bag) 또는 용기(container)와 같은 변위할 수 있는 구조(displaceable construction)로 제공될 수 있다. 상기 관은 칫솔 손잡이(10)에 매립되거나 칫솔 손잡이에 직접 성형된 채널이 될 수 있다. 붕괴가능한 백 또는 용기로 제공되었을 때, 저장소(15)는 활성 성분 또는 작용제를 운반하는 동안 그리고 칫솔질을 하는 동안 에어 버블이 발생하지 않게 사용할 수 있다. 또한, 붕괴가능한 백 또는 용기는 활성 성분 또는 작용제의 일부분이 마이크로 압전기 펌프(18)에 의해 인출된 후 펌핑 비율이 감소하도록 용기에서 음의 압력(negative pressure)이 증가하지 않게 한다. 상기 붕괴가능한 백 또는 용기는 약 60-120회 사용을 하는데 충분한 재료를 저장할 수 있으며, 1회 사용 유체의 양은 약 10-50㎕(micro-liters) 또는 10-100㎕를 소비할 것이다. 그렇지만, 상기 양은 다른 값도 가능한 것이다.
도3a 내지 도3c는 도1에서 3-3선을 따라 잘라낸 칫솔(1)의 횡단면도이다. 도3a 내지 도3c는 도3a, 도3b, 도3c 각각에서 저장소의 폭을 나타낸 f1, f2, f3를 가진, 저장소로부터 액체가 고갈됨에 따라 변하는 압축가능한 저장소(15)의 방사방향 변위(radial displacement)를 도시한 것이다. 여기서 사용된 상기 폭은 방사방향 변위를 측정하는데 사용되는 많은 방식 중의 하나이다. 요소(34, 36)는 각각 칫솔 몸체의 표면과 두께를 나타낸다. 예상할 수 있는 바와 같이, 펌프(18)가 작동하면, 음의 압력(예를 들어, 흡입 압력)이 통로(19)와 저장소(15)에 주어진다. 저장소(15)의 액체가 헤드(12)로 흘러가서 고갈됨에 따라, 저장소(15)는 펌프와의 유체 연통을 유지하도록 압축된다. 예를 들어, 도3a는 액체가 최대일 때 f1의 폭을 가진 저장소(15)를 나타낸 것이다. 액체가 통로(19)와 펌프(18)에 의해 칫솔 헤드(12)로 흘러가 고갈되면, 저장소(15)의 폭은 도3b에 도시한 바와 같이 f1의 폭보다 작은 f2의 폭으로 된다. 액체가 더욱 많이 고갈되면, 저장소(15)는 도3c에 나타낸 바와 같이 더욱 압축되며, f2의 폭보다 작은 f3의 폭으로 된다. 따라서, f3 폭은 f2 폭보다 작고, 그리고 f2 폭은 f1 폭보다 작다, 그러나, 저장소(15)는 펌프(18)가 작동하는 동안 종축 방향으로는 작아질 것이다. 길이방향 변위와 관련하여, 저장소(15)의 말단부는 칫솔의 헤드 방향으로 변위될 것이다.
작용제는 작용제를 의도한 목적에 적당한 1회분의 양이 전달되게 할 수 있다. 상기 양은 버튼(22)을 누른 후 펌프(18)가 작동하는 시간을 조절하여 제어할 수 있다. 분배 시간은 필요한 1회분의 양과 매체의 유량에 따를 것이지만, 통상적으로 약 1초 내지 5분의 범위에 있으며, 주로 약 5초 내지 약 2분 범위에 있고, 약 10초 내지 30초 범위에도 있다. 상기 분배 작업은 버튼(22)을 누른 직후 또는 프로그램된 사전 정해진 지연 시간 직후에 시작할 수 있다. 전달되는 작용제에 따라, 분배시간이 프로그램될 수 있게, 버튼(22)을 제어하는 것을 고려해 볼 수 있다.
상업적으로 사용할 수 있는 적당한 장치를 사용하여 매체를 저장소(15)로부터 출구(들)(50)로 전달할 수 있다. 상기 펌프는 펌프 구조에 따른 기계적, 전기적, 또는 이들이 조합된 다양한 다른 작동을 통해 매체를 전달할 수 있다.
도4에 도시한 바와 같은 구조에서는 마이크로 압전기 펌프(18)가 IC(integrated circuit) 구동기(40)를 포함한 소형 회로(miniature circuit)(9)에 의해 구동될 수 있다. 상기 소형 회로(9)는 예를 들어 저항(R1, R2), 콘덴서(C1, C2), 적어도 1개의 스위치(S1), 그리고 저전압 직류(DC)원(source)(B1)(예, 1.5volts 또는 3.0volts 배터리)도 포함하여, 구동기(40)에 전력을 제공한다. 슈퍼텍스 HV 852 로우 노이즈 및 인덕터리스 구동기(inductorless driver)와 같은 구동기(40)는 고전압 및 저 교류(AC) 전력원이다. 구동기(40)는 B1으로부터의 저전압 DC입력을 펌프(18)를 가로질러서 고전압 AC출력으로 변환한다. 예를 들어, 3.0volts DC입력에서, 구동부(40)는 적어도 150V P-P(peak-to-peak) AC전압으로 발전시키고, 그리고 배터리로부터 약 23.8mA - 24mA의 전류를 이끌어낸다. 이들 값에서, 마이크로 압전기 펌프(18)의 펌핑 율은 실온에서 물(water)에 대해 약 10㎕/초 이다. 누름 버튼 스위치(S1)는 S1이 일시적으로 폐쇄되었을 때, 상기 펌프가 사전 정해진 시간동안 작동하게 하고, R2와 C2의 값에 기초하여 스스로 차단되는 타이머용 트리거(trigger)이다. 소형 회로(9)는 약 1㎂의 매우 낮은 활발하지 않은(quiescent) 공급전류를 가질 수 있으며, 펌프가 작동상태에 있지 않을 때 분리된 전력 스위치가 전력을 제어할 필요는 없다. 구동기(40)를 가진 회로는 에너지 효율적인 동작으로 작동할 때 약 30mA의 전류를 이끌어낸다. 그러나, 그 밖의 다른 값의 전류도 가능하다. 이런 특별한 구동 회로의 설계는 변경된 사다리꼴 파형을 발생하여 압전 작동기를 구동한다. 그러나, 상기 파형은 다른 타입의 파형, 예를 들면 사인 파형 및 직사각형 파형과 같은 것도 적합하다. 동일한 P-P전압과 동일한 구동 주파수에서, 사인 파형에 의해 구동되는 압전 펌프는 직사각형 또는 사다리꼴 파형에 의해 구동되는 것보다 청각 소음을 덜 발생한다. 그러나 사인 파형은 낮은 펌핑 용량을 나타낸다.
회로는 다양한 크기로 기존의 회로판에 제공될 수 있다. 임의적인 한 구조에서, 상기 회로판의 크기는 칫솔 손잡이(10) 안에 용이하게 설치될 수 있는 약 8x13㎟ 이다.
도5를 참조하여 설명하면, 도4의 회로(9)의 1개 이상의 면을 대신하거나 또는 관련하여 제어 시스템(60)이 칫솔(1)의 압전기 펌프(18)를 구동하는데 사용될 수 있다. 도5는 펌프(18)를 구동하기 위한 제어 시스템(60)의 1개 이상의 구조의 블럭선도이다. 도5에 도시된 1개 이상의 부품은 1개 이상의 인쇄회로판 내에 포함될 수 있다.
칫솔(1)은 제어 시스템(60)과, 상기 시스템(60)의 1개 이상의 요소에 작동적으로 연결된 파워 서플라이(47), 및 시스템(60)의 1개 이상의 부품에 작동적으로 연결된 디스플레이(49)를 포함한다. 파워 서플라이(47)는 전력원에 연결된 배터리 또는 선(wired) 연결체와 같은 1개 이상의 전력 부품을 포함하여, 칫솔(1)의 전기부품에 전력을 제공한다. 디스플레이(49)는 절환 시간(작동 또는 작동해제), 펌핑 율, 작동 상태/조건(예, 오프/온), 적절하게 상용할 수 있는 레벨 센서 및 레벨 탐지 제어회로가 장착된 경우에 저장소(15)에 남아있는 유체의 양, 또는 그 밖의 필요한 내용의 정보를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(49)는 손잡이(10), 목부(11), 또는 헤드(12)를 포함하는 칫솔(1)에 통합되기에 적당한 크기로 이루어진 모든 적당한 비디오 디스플레이 장치일 수 있다. 특정 실시예에서, 디스플레이(49)는 백라이트 기능을 가진 또는 갖지않은 LED 또는 LCD 장치일 수 있다. 특정 실시예에서, 디스플레이(49)는 필요에 따라 오디오 부분이 재생될 수 있도록 오디오 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 1개보다 많은 작용제를 사용하기를 원한다면, 그런 경우, 메시지는 다른 작용제가 사용되어야 하는 다른 시간대를 사용자에게 알리는 동작을 할 수 있다. 또한, 메시지는 다른 작용제로 절환하는 시간일 때를 사용자에게 알려줄 수도 있다.
본원의 1개 이상의 구조에서, 제어 시스템(60)은 스위치 회로(41)와, 타이머 회로(43), 및 메모리(45)를 포함한다. 제어 시스템(60)은 메모리(45)에 작동적으로 연결된다. 메모리(45)는 사용자에 의해 설치(install) 되거나 프로그램 된 데이터를 저장한다. 메모리(45)는 비휘발성 스토리지가 전기적으로 소거되어 재프로그램될 수 있는 임의적인 프로그램이 설치가능한 타입의 것이다. 선택할 수 있는 메모리는 배터리 백업을 가진 플래시 메모리, 플래시 ROM, RAM 을 포함한다. 칫솔(1)용으로 포맷된(formatted) 데이터는 메모리(45)로 다운로드 되거나 데이터가 상기 메모리에 프리로드(preload) 되는 것으로 이해되어야 한다.
스위치 회로(41)는 압전기 펌프(18)의 동작을 작동 또는 작동해제 할 수 있게 하드웨어, 소프트웨어, 컴퓨터-판독 지시(computer-readable instructions), 또는 그 밖의 부품들을 포함한다. 스위치 회로(41)는 컴퓨터-판독 지시를 수행하는 신호(들)를 처리하고, 그리고 칫솔(1)과 관련한 메모리(45)로부터 명령을 읽고(read), 그 메모리에 기록(write)하는 기능을 수행하게 구성된다.
타이머 회로(43)는 시간을 카운팅 업 또는 카운팅 다운 하게 또는 디스플레이(49)가 사용하기에 적절한 형태로 상기 정보(예, 절환 시간)를 출력할 수 있게 하는 하드웨어, 소프트웨어, 컴퓨터-판독 지시, 또는 그 밖의 부품들을 포함한다. 타이머 회로(43)는 초, 분, 등을 카운팅하기 위한 수정 발진기를 포함한다. 타이머 회로(43)는 컴퓨터-판독 지시를 수행하는 신호(들)를 처리하고, 그리고 타이머 모드에서 작동하는 칫솔(1)과 관련한 메모리(45)로부터 명령을 읽고(read), 그 메모리에 기록(write)하는 기능을 수행하게 구성된다.
제어 시스템(60)은 펌프가 사전 정해진 시간이 지난 후 자동적으로 OFF(즉, 작동해제)로 전환되는 타이머를 갖고, 스위치(41)로 펌프(18)를 작동시킨다. 이런 작동 스위치(41)는 칫솔 목부(11)의 밑 또는 칫솔 헤드(12)와 손잡이(10)와의 사이 같은 칫솔(1) 상의 임의 장소에 배치된 버튼(22)에 의해 제어된다. 펌프가 ON으로 전환되거나 작동되는 지속 시간은 사용자의 필요에 맞추어 조정된다.
압전 마이크로 펌프(18)의 작동을 도6 내지 도12를 사용하여 설명한다. 예시된 실시예에서, 압전기 펌프는 일반적인 대비를 하여 보다 작고 더 얇은 직교 프로파일을 가진 로우 프로파일 마이크로 압전기(piezo) 펌프(18)로 묘사된다. 또한 본원에 기술되는 바와 같이, 로우 프로파일 펌프는 펌프 격막(diaphragm) 또는 막(membrane)의 일부분으로 막 구조 자체에 직접 입구 및 출구 밸브를 포함하여 바람직하게 이루어진다. 따라서, 막과는 다른 분리된 밸브 구조가 필요치 않다. 바람직하게, 이런 사실은 더욱 쉽게 그리고 경제적으로 제조할 수 있는 분리 부품을 덜 갖는 기계적으로 간단한 펌프 설계가 이루어지게도 한다. 본 발명에 따른 로우 프로파일 압전기 펌프가 칫솔에 포함되는 실시예에서, 공간의 효율적 사용은 타원형 칫솔 헤드에 용이하게 수용될 수 있으며 헤드의 일부분으로 성형될 수 있다. 따라서 특정 실시예에서, 압전기 펌프 하우징은 복수개의 치아세척요소(5)를 지지하기 위한 구조로 형성된 칫솔 헤드 자체로서의 기능을 할 수 있다. 로우 프로파일 압전기 펌프(18)의 이러한 측면과 장점은 본원에서 기재하는 추가 설명으로부터 확인할 수 있을 것이다.
이제 도7 내지 도10을 참조하여 설명하면, 로우 프로파일 압전기 펌프(18)는 일반적으로 펌프 챔버(135)를 한정하는 펌프 하우징(101), 입구 체크 또는 플랩밸브(137), 방출 또는 출구 체크 또는 플랩밸브(139), 그 위에 장착된 압전기 작동기(131)를 가진 가요성 격막 또는 막(133)을 포함한다. 특정 실시예에서, 압전기 작동기(131)는 미국, 펜실베이니아 주립대학의 오메가 피에조 기술 또는 다른 공급 업체에서 제조한 모든 적당한 상용할 수 있는 압전기 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 작동기(131)는 압전기 작동기(131)로 지칭되지만, 필요에 따라서는 다른 작동기를 사용할 수도 있다. 막(133)은 예를 들어, 한정적이지 않은 기재로서, 재료가 탄력적이지만 압전 작동기(131)에 의해 영구 변형되지 않는 한에서 탄성 메모리를 가진, 코팅된 금속 필름(예, 동(brass) 또는 강철) 또는 다른 탄성의 가요성 폴리머 물질(예, 폴리아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트 필름)을 포함하는 적당한 재료로 제조될 수 있다.
압전기 펌프(18), 특히 압전 작동기(131)는 펌프를 작동하기 위한 펌프 구동 시스템을 통해 전력원에 연결된다. 특정 실시예에서, 펌프 구동 시스템에는 상술된 구동 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)(도4 및 도5에 도시)이 제공될 수 있으며, 상기 구성요소는 각각 전력원에 연결된다. 전력원은 배터리와 같은 저전압 직류DC원(B1)(도4에 도시), 또는 배터리 또는 AC가정전류를 변압기를 통해 저전압DC로 변환할 수 있는 칫솔(1) 외부의 전선 접속기와 같은 파워 서플라이(47)(도5에 도시)일 수 있다. 펌프 구동 시스템은 당 기술분야에서 공지된 종래의 방식으로 압전 펌프(18)를 작동하기 위해 공급 전류와 전압을 압전 작동기(131)에 제공하도록 작동하며, 이 기술구성은 회로(9) 및 제어 시스템(60)을 나타낸 도4 및 도5를 참조하여 위에서 설명되었다. 펌프 구동 시스템은 여기에서 부가로 설명되는 바와 같이 가요성 막(133)의 대응하는 펌핑동작을 유도하도록 압전 작동기(131)에 다양한 형태의 교류 극성을 가진 전압을 공급하여 작동하는 것이 바람직하다.
펌프 하우징(101)은 임의의 적당한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게, 하우징(101)은 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 적절한 폴리머 또는 플라스틱 재료로 형성된다. 펌프 하우징(101)은 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 성형 또는 다른 공정에 의해 제조될 수 있다.
도10은 펌프 하우징(101)의 평면도이며, 펌프 하우징(101)은 전방 단부(170), 반대편 후방 단부(171), 2개의 반대편 측면(172), 및 단부(170, 171)를 관통하는 종축(LA)을 한정한다. 펌프 하우징(101)의 다른 면을 추가로 설명한다.
이제 도7 내지 도10을 참조하여 설명하면, 펌프 하우징(101)은 상부부분(110)도 포함하며, 상부부분은 접합, 성형, 용해, 초음파 또는 열 용접, 접착제, 및 한정적이지 않은 기재로, 파스너, 스냅 또는 못 또는 탭 등을 포함하는 간섭잠금 시스템과 같은 기계식 고정을 포함하는 당 기술분야에서 사용하는 적당한 수단으로 하부 부분(111)에 고정되어 장착된다. 바람직하게, 일례의 실시예의 펌프 하우징(101)은, 상기 2개의 부분이 도7 내지 도9에 도시한 바와 같이 조립되어 고정된 후, 가요성 막(133)이 상부 및 하부 부분(110, 111)의 반대편 섹션 사이에서 유지되어 하우징에 장착될 수 있게 형성된다. 실시예에서, 가요성 막(133)의 대부분의 부분이 상부 및 하부 펌프 몸체(110, 111) 모두에 단단하게 부착되어 공기밀폐 밀봉부(air tight seals)를 형성한다. 오직 2개의 플랩밸브(137, 139)와 가요성 막(133)의 중앙 부분(114) 만이 자유롭게 남아있다. 즉, 펌프 몸체(101)에 부착되지 않고 남아있다. 이 실시예에서, 펌프 하우징(110, 111)과 가요성 막(133) 사이에 우수한 밀봉이 이루어져, 그 사이에서 일어날 수 있는 누설을 방지한다. 또한, 이 실시예에서는 상부 펌프 하우징(110)과 가요성 막(133) 사이의 우수한 밀봉이 이루어져서, 압전기 작동기(131)에 의한 구강관리 유체(L)에 대한 오염을 피할 수 있게 상부 펌프 챔버(115)로 들어오는 구강관리 유체(L)의 유입을 막는다.
이제 도6을 참조하여 설명하면, 막(133)은 바람직하게 막의 중앙 부분(114)의 근방에 막의 둘레 엣지(112)의 적어도 일부분에서 또는 그에 인접한 부분에서 하우징(101)에 고정된다. 중앙 부분(114)은 막의 반대편 단부(116, 117)와 측면(118)과의 사이에서 압전 작동기(131)에 근접하여 있다. 이런 배치는 바람직하게 작동기(131)가 장착된 막(133)의 중앙 부분(114)이 작동기가 작동하는 동안 펌프 막의 완전한 상향 흡입(U)행정과 하향 방출(D)행정을 제공하기 위한 작동기를 통한 변형이 충분히 자유스런 운동을 하게 한다. 이런 사실은 대체로 도7 내지 도9를 통해 설명된다. 예를 들어 단부(116, 117)를 향하는 중앙 부분(114)을 넘어 배치된 막(133)의 다른 부분은, 여기서 부가하여 설명되는 바와 같이 통합 플랩밸브(137, 139)를 형성하는 부분을 제외하고는, 펌프를 작동하는 동안 정적(stationary)으로 유지되도록 하우징(101)에 고정되어 있다. 리세스(115)는 펌프 하우징(101)의 상부 부분(110)의 중앙 위치에 형성되며 그 안에 작동기(131)를 수용한다. 압전기 작동기(131)에 의한 구강관리 유체(L)에 대한 오염을 피하기 위해, 도7 내지 도9에 도시한 바와 같이 특정 실시예에서는, 리세스(115)가 그 밑에 위치하며 가요성 막(133)에 의해 분리된 펌프 챔버(135)의 부분과 유체 연통하지 않는다.
도7 내지 도10을 참조하여 설명하면, 펌프 하우징(101)은 추가로 펌프(18)를 통해 유체흐름 통로를 경유하여 펌프 챔버(135)와 유체 연통하는 입구 포트(102)와 방출 또는 출구 포트(103)를 포함한다. 도10에 도시한 바와 같이, 리세스(115)와 펌프 챔버(135)(점선으로 표시)는 횡방향 및 종방향으로 입구 및 출구 포트(102, 103)의 펌핑과 대조적으로 확장되며, 평면 또는 측면으로 적절한 구조로 나타낼 수 있다. 입구 포트(102)는 순차적으로 저장소(15)에 유체가 흐르게 결합되는 관(19)과 같은 유체 도관에 연결하게 형성된 일반적으로 외향하여 돌출된 입구 튜빙 니플 또는 커넥터(119)를 포함할 수 있다. 압전 펌프(18)는 입구 포트(102)를 통해 펌프 챔버(135)로 전달되는 관(19)을 통해 저장소(15)로부터 구강관리 유체 또는 유체(L)를 흡입 및 인출한다. 구강관리 유체(L)가 그를 통해 흐를 수 있는 펌프 하우징(101)에서 그 사이에 제공될 수 있는 입구 포트(102), 펌프 챔버(135), 출구 포트(103), 및 그 밖의 유체 도관들이 펌프를 통하는 연속한 유체흐름 경로를 형성한다.
로우 프로파일 압전기 펌프(18) 설계의 한 측면에서, 펌프 챔버(135)는 펌프를 통하는 흐름 경로의 일부분으로 형성되며, 분리 챔버로 형성되지 않는다. 따라서, 펌프 챔버(135)는 도7 - 도10에 도시된 바와 같이 펌프 하우징(101) 내의 유체흐름 경로의 확장된 부분으로 형성되어 수직 공간을 보전(conserve)할 수 있다.
펌프 하우징(101)은 추가로 입구 밸브(137)와 출구 밸브(139)의 각각과 관련된 1쌍의 밸브 시트를 한정한다. 따라서, 도7 내지 도9를 참조하여 설명하면, 펌프 하우징(101)은, 출구 포트(103) 근처에 배치되며 그와 유체 연통하는 상부 밸브 시트(104)와 하부 밸브 시트(105)를 한정한다. 밸브 시트(104, 105)는 개방 및 폐쇄 위치에서 출구 밸브(139)와 맞닿아 접촉하며 지지하도록 형성된다. 마찬가지로, 펌프 하우징(101)은 또한 입구 밸브(137)에 대해 유사한 목적을 실행하기 위해 입구 포트(102) 근처에 배치되며 그와 연통하는 상부 밸브 시트(106)와 하부 밸브 시트(107)를 한정한다.
상부 밸브 시트(104)와 하부 밸브 시트(107)는 유사하게 형성되며, 상기 밸브들이 각각 개방위치에 있을 때(도8 및 도9) 밸브(139, 137)가 그에 대하여 위치하게 되는 펌프 하우징(101)의 경사면으로 형성된다. 종축(LA)에 대해 일정 각도로 이루어진 경사면은, 입구와 출구 포트(102, 103)를 통해 펌프 챔버(135)를 왕래하는 완만한 유체흐름 과도부를 제공하여, 난류 및 마찰 압력 손실을 감소시킨다.
특정 실시예에서, 상부 밸브 시트(104)와 하부 밸브 시트(107)는 바람직하게 밸브(139, 137) 각각의 폭과 적어도 동일하게 신장하여, 압전 펌프(18)에 의해 발생되는 흡입 또는 방출 압력에 대한 완전한 지지를 제공하도록, 개방 시 각 밸브의 뒤는 연속한 평면이지만 경사진 면을 형성할 수 있다. 따라서, 이 실시예에서, 밸브 시트(104, 107)는 각각 밸브(139, 137) 전체를 지지할 수 있다.
도7 내지 도9 및 도11을 참조하여 설명하면, 입구 밸브(137)와 관련된 상부 밸브 시트(106) 및 출구 밸브(139)와 관련된 하부 밸브 시트(105)는 환형상이며, 각각의 흐름 구멍(120, 121)을 한정한다. 밸브 시트(105, 106)는 바람직하게 각각의 입구 및 출구 밸브(137, 139)의 둘레 엣지(122)의 주위만을 밀봉한다. 하부 시트(105)와 관련하여서는 도11에 가장 명료하게 나타냈으며, 도11은 하부 밸브 시트(105)를 나타내는 펌프 하우징(101)의 하부 부분(111)의 전방 섹션과, 점선으로 나타낸 밸브 시트에서 출구 플랩밸브(139)의 대응하는 겹침 위치를 나타낸 부분 평면도이다. 펌프 하우징(101)의 상부 부분(110)의 후방 섹션에 있는 상부 밸브 시트(106)는 유사하게 배치되었으며, 지향하는 방향은 반전되었다(예를 들어 도8 참조). 이런 배치는 유체흐름 구멍(120, 121)이 펌프 하우징(101)을 통하는 유체흐름 경로 부분을 한정하며, 펌프 챔버(135)와 유체 연통한다는 사실로 인해 필요하다. 특정 실시예에서, 유체흐름 구멍(120, 121)은 각각 원형모양의 흐름 구멍(120, 121)을 형성하는 환형상의 밸브 시트(105, 106)를 가진 둥근 또는 원형의 구조를 가질 수 있다(예를 들어 도11 참조). 도7 내지 도9에 도시된 실시예에서, 밸브 시트(105, 106)가 막에 형성된 플랩밸브(137, 139)와 결합하여서, 밸브 시트(105, 106)는 종축(LA)과 가요성 막(133)에 대해 평행한 평면 상태로 있다.
유체흐름 구멍(120, 121)이 상술한 실시예에서는 원형 또는 둥근 형상이었지만, 다른 적당한 모양의 형상이 제공될 수도 있다.
도7 내지 도10에 도시된 실시예에서, 출구 포트(103)는 하우징(101) 내의 1개 이상의 방출구(150)를 통해 구강관리 유체(L)를 방출한다. 방출구(150)는 한정적이지 않은 기재로서 둥근형/원형, 타원형, 직사각형 또는 원호형(arcuately)으로 구부러진 슬롯, 다른 다각형 모양, 및 이들의 조합을 포함하는 모든 적절한 형상을 가질 수 있다. 방출구(150)는 방출관에 연결하기 위해 본원에 기술된 유입관 커넥터(119)와 유사한 특정 실시예에서 짧은 출구관 또는 니플을 포함할 수 있다. 방출구(150)는 구강관리 유체(L)를 칫솔 헤드(12)로부터 치아세척요소(5)의 영역(예를 들어, 도2에 도시된 출구(50)와 유사)에 그를 통해서 및/또는 치아세척요소 넘어 헤드의 다른 부분에서 바로 배출할 수 있다.
도7 내지 도9에 도시한 바와 같이, 방출구(150)의 배출방향은 펌프(18)의 종축(LA)에 대해 대체로 직교하는 방향으로 유체(L)를 배출하게 있다. 그러나, 다른 실시예에서는, 유체(L)가 종축(LA)에 대해 대체로 평행한 평면으로 하우징(101)으로부터 축방향으로 및/또는 횡방향으로 방출된다. 다른 실시예에서, 출구 포트(103)는 위에서 설명된 바와 같이 순차적으로 1개 이상의 흐름 출구(50)가 제공될 수 있는 방출구(150)를 통해 대형 관의 헤더 또는 플레넘(151)(도6 참조)으로 구강관리 유체(L)를 방출할 수 있다. 바람직하게, 플레넘(plenum)은 유체(L)가 복수의 출구(50)로부터 뿐만 아니라 다양한 방향과 지향성으로 칫솔 헤드(12)로부터 배출되게 한다. 특정 실시예에서, 플레넘(151)은 바람직하게 치아세척요소(5) 밑에 그리고 펌프 하우징(101) 위에서 칫솔 헤드(12)에 배치될 수 있다. 플레넘(151)은 하우징(101)의 일부로서 일체적으로 성형될 수 있다. 펌프 하우징(101)이 칫솔 헤드(12)를 형성할 수 있는 특정 실시예에서는 복수개의 치아세척요소(5)가 플레넘(151)에 장착될 수 있다(도시되지 않음).
도6을 참조하여 설명하면, 입구와 출구 플랩밸브(137, 139)는 역류방지 체크밸브로서 작용하여, 입구 포트(102)로부터 출구 포트(103)로의 단일 방향으로의 펌프(18)를 통한 유체의 흐름이 이루어지게 한다. 예를 들어, 흡입 위치에서, 밸브(137, 139)는 액체가 펌프 챔버(135)로 흘러갈 수 있게 연동하여 작동한다. 액체를 흡입하는 동안, 출구 밸브(139)는 폐쇄 위치에 있으며, 흡입 밸브(137)는 개방 위치에 있다. 다른 예에서는, 방출 위치에서, 밸브(137, 139)는 연동하여 액체가 펌프 챔버(135)로부터 흘러나갈 수 있게 한다. 액체를 방출하는 동안, 출구 밸브(139)는 개방 위치에 있고, 입구 밸브(137)는 폐쇄 위치에 있다. 플랩밸브(137, 139)는 바람직하게 입구 포트(102)와 출구 포트(103)에 배치되며, 여기에서 부가로 설명되는 바와 같이 입구와 출구 포트를 밀봉하거나 흐름을 막도록 동작한다.
도6 내지 도9를 참조하여 설명하면, 일례의 실시예에서, 플랩밸브(137, 139)는 펌프 하우징(101) 내에 수직 공간을 보전하도록 막의 일부분으로 가요성 막(133) 자체에 형성되어, 로우 프로파일 및 콤팩트한 압전기 펌프(18)의 설계를 할 수 있다. 따라서, 각각의 플랩밸브가, 펌프 하우징에 개별적인 구성과 순차적인 장착을 하기 위해 분리되어 있거나 별개로 있을 필요가 없어졌다. 즉, 상기 구성은 기계적으로 단순한 설계로 하여서, 일부 제조단계와 구성요소가 없어져서 보다 적은 시간과 비용으로 펌프를 조립할 수 있는 것이다.
도6을 계속 참조하여 설명하면, 입구 및 출구 플랩밸브(137, 139)는 가요성 외팔보 부재 또는 탭으로 형성될 수 있으며, 상기 부재 또는 탭은 레이저 또는 기계적 절단, 스탬핑 등과 같이 당 기술분야에서 사용되는 임의적인 적당한 수단에 의해 막(133)의 모양으로 절단되거나 다르게 형성된다. 도시된 일례의 실시예에서, 플랩밸브(137, 139)는 각각이 막(133)에서 대략 C-형상의 절결부(cutout)(113)로 형성되며, 제1폭을 가진 확장된 시트부분(seating portion)과 제1폭보다 작은 제2폭을 가진 좁은 인접한 힌지부분(hinged portion)(161)을 포함한다 . 힌지부분(161)은 시트부분(160)을 막(133)의 대형 메인 몸체부분에 일체적으로 연결하여, 막(133)의 메인 몸체에 가요성 연결부를 형성한다. 플랩밸브(137, 139)의 가요성은 힌지부분(161)의 좁은 폭에 의해 향상되어, 여기에서 부가로 설명되는 바와 같이 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동할 때 밀봉 부분(160)의 매우 자유스런 이동 및 반응을 제공할 수 있다. 각각의 플랩밸브(137, 139)를 형성하는 막(133)의 바람직한 좁은 절결부(113)는 밸브와 막의 몸체와의 사이에 작은 간격 또는 틈(gap)을 제공하다. 이것은 플랩밸브가 이동하여 막(133)의 메인 몸체에 결합하지 않고 자유롭게 동작할 수 있게 한다. 따라서, 바람직하게 절결부는 일반적으로 플랩밸브(137, 139)의 형상에 부합한다.
도6 내지 도9를 참조하여 설명하면, 밀봉부분(160)은 바람직하게 밸브 시트(105, 106)와 대응 흐름 구멍(120, 121)의 형상에 부합하여 구멍을 효과적으로 밀봉한다. 도시된 실시예에서, 흐름 구멍(120, 121)은 구멍의 축을 따라 위에서 평면으로 보았을 때 원형 또는 둥근 모양을 가질 수 있다. 플랩밸브(137, 139)의 밀봉부분(160)은 도6에 도시한 바와 같이 평면도에서 대응적인 원형 또는 둥근 모양을 갖는다. 플랩밸브(137, 139)의 밀봉부분(160)과 힌지부분(161)에 대한 다른 적당한 형상은, 밀봉부분이 미량의 누설이나 누설이 전혀 없게 흐름 구멍 둘레에 밀봉부를 제공할 수 있는 한에서 흐름 구멍(120, 121)에 적합하게 선택된 형상에 따르는 것을 고려할 수 있다. 또한, 플랩밸브(137, 139)의 힌지 부분(161)의 폭이 밀봉부분(160)의 폭보다 좁은 것이 바람직하더라도, 밸브가 가요성의 직사각형 탭으로 형성된 특정 실시예에서는 밀봉부분과 힌지부분의 폭이 동일한 폭을 가질 것이다. 따라서, 플랩밸브(137, 139)의 형상은 본원에 기술되고 도면에 도시된 바람직한 형상으로 한정되지 않는다.
도6 내지 도9를 참조하여 설명하면, 플랩밸브(137, 139)는 펌프 하우징(101)의 종축(LA)과 축방향으로 정렬되게 배치되어 구부러진 단부의 설치를 용이하게 하고 필요한 가요성 막(133)의 폭을 최소로 한다. 가요성 막(133)은 탄성 변형에 대한 막의 유연성을 최적화하기 위해 상부와 하부 면이 반대로 있는 평탄하고 얇은 것이 바람직하다. 도7 내지 도9에 바람직하게 나타낸 바와 같이, 플랩밸브(137, 139)는 가요성 막(133)에 의해 한정된 수평한 기준 평면(horizontal reference plane) 내에 배치되어서, 상기 밸브(137, 139)가 막(133) 자체의 일부분으로 형성된다. 플랩밸브(137, 139)가 부재(133) 자체의 일부분으로 형성되지 않은 실시예에서는, 평탄한 가요성 막(133)으로 한정된 수평한 기준 평면 내에 플랩밸브(137, 139)를 배치하는 것을 고려해 볼 수 있다. 이런 구성은 펌프를 수용하는 데 필요한 헤드의 크기를 과도하게 증가시키지 않고, 칫솔 헤드(12)에 펌프를 포함시키는데 필요한 프로파일 또는 높이를 펌프(18)가 가능한 낮은 프로파일 또는 높이를 갖게 할 수 있다.
도10은 펌프 하우징(101)의 일례의 구조를 평면도로 나타낸 것이다. 본 실시예에서, 펌프 하우징(101)은 일반적인 칫솔 헤드의 모양에 용이하게 부합하도록 원호형으로 구부러진 반대편 단부를 가진 타원형 또는 사각형에 거의 가까운 가늘고 긴 구조를 가질 수 있다(예를 들어, 도6 및 도10을 참고). 특정 실시예에서, 펌프(18)는 칫솔 헤드 자체로 형성되며, 펌프 하우징(101)은 단일 성형작업 중에 목부(11) 및 손잡이(10)와 일체적으로 성형될 수 한다. 이런 실시예에서, 치아세척요소(5)(도2에 도시됨)는 펌프 하우징(101)의 상부부분(110)에 장착되어 그에 의한 지지를 받을 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프 하우징(101)는 위에서 설명한 바와 같이 칫솔 헤드(12)에 형성된 공동에 삽입되어 조립될 수 있는 분리된 유닛으로 성형할 수 있다.
로우 프로파일 압전기 펌프(18)의 작동은 다음과 같다. 도7을 참조하여 설명하면, 펌프(18)는 변형되지 않고 직선/평면 상태로 있는 "대기(at rest)" 또는 중립 위치(즉, 정상 구조의 상태)에 있는 가요성 막(133)을 나타낸다. 입구와 출구 플랩밸브(137, 139)는 각각 폐쇄 위치에 있으며, 각각은 밸브 시트(106, 105)에 대하여 위치해 있다. 펌프에 의해 발생되는 양의 압력(positive pressure) 또는 음의 압력(negative pressure)이 없기 때문에, 플랩밸브(137, 139)는 막(133)에 의해 한정된 수평한 기준 평면 내에서 정렬된 상태로 유지된다. 압전 작동기(131)는 도6에 도시된 바와 같이 구동 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)에 전기적으로 연결되어 작동 준비 상태에 있다.
도8은 펌프의 상향 흡입 행정(U) 동안의 펌프(18)를 나타낸다. 전압은 펌프 구동 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)에 의해 압전 작동기(131)에 전해지며, 압전 작동기는 형상을 변화시켜서, 차례로 가요성 막(133)이 비-영구적 변형(non-permanently deform)을 하여서, 도시된 바와 같이 펌프 챔버(135)에 대해 상향하여 오목한 형상을 나타내는 상향하여 구부러진다. 가요성 막(133)이 펌프 챔버(135)의 상부 벽을 형성하기 때문에, 막의 이동은 펌프 챔버의 용적을 증가시키며, 이에 따라서 펌프 내에는 일시적인 음의 압력 또는 진공이 발생한다. 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 구강관리 유체(L)는 관(19)을 통해 저장소(15)로부터 음의 압력 또는 진공에 의해 펌프 챔버(135)에 흡입 또는 흡인된다. 유체(L)는 입구 밸브(137)를 통해 흐르며, 상기 입구 밸브는 음의 압력 및 유입유체의 흐름에 의해 밸브 시트(107)에 대항하여 있는 개방위치 쪽으로 하향하여 당겨지는 힘을 받게 된다. 출구 플랩밸브(139)는 음의 압력에 의해 환형 밸브 시트(105)에 대해 하향하여 단단하게 당겨지고 있는 폐쇄 위치에 위치하여 유지된다. 구강관리 유체(L)의 유입유체의 유량은 사전에 정해진 용량으로 챔버(135)를 채운다.
도9는 펌프의 하향 방출 행정(D)을 하는 동안에 펌프(18)를 나타낸다. 전압의 극성(polarity)은 펌프 구동 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)에 의해 압전 작동기(131)로 역전되며, 그것은 형상을 변화시켜서, 차례로 가요성 막(133)이 비-영구적 변형을 하여, 도시된 바와 같이 펌프 챔버(135)에 대해 하향하여 볼록한 형상을 나타내는 하향하여 구부러진다. 막의 이런 하향 이동은 펌프 챔버(135)의 체적을 감소시키고, 그에 따라서 펌프(18) 내부에 양의 압력을 발생한다. 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 구강관리 유체(L)는 출구 포트(103)를 통해 펌프 챔버(135)로부터 전진방향으로 밀려지게 된다. 유체(L)는 출구 플랩밸브(139)를 통해 흐르며, 상기 밸브(139)는 압력 및 유체흐름에 의해 하부 환형 밸브 시트(105)로부터 밀려나서 상부 밸브 시트(104)에 대한 힘을 받아서 개방된다. 출구 플랩밸브(139)가 개방 위치에 있는 상태에서, 유체(L)는 출구 포트(103)를 통한 흐름을 계속하여, 1개 이상의 방출구(150)를 경유하여 펌프 하우징(101)을 빠져나가 칫솔 헤드(12)(도2 참조)를 통해 배출된다. 입구 밸브(137)는 양의 압력에 의해 상부 밸브 시트(106)에 대한 위치로 폐쇄 위치로 상향하여 밀려진다. 이것은 펌프(18)의 입구 포트(102)를 통한 저장소로의 유체(L)의 역류를 막는다.
펌프 구동 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)을 사용하여 빠르고 연속적으로 상술한 방식으로 압전기 펌프(18)에 대한 전압의 극성을 교대로 하여서, 흡입/방출 펌핑 사이클이, 칫솔(1)에서 저장소(15)로부터 사용자로 사전에 정해진 유량 또는 용량의 구강관리 유체(L)를 전달하기 위해 초 당(per second) 10 ~ 5,000회 사이에서 수행할 수 있게 발생된다. 당 기술분야에서의 기술자는 과도한 실험을 하지 않고 설계 매개변수 및 전자/전기 펌프 구동회로 및/또는 제어 시스템을 조정하여 필요한 양과 압력의 구강관리 유체를 전달할 수 있었다.
본 발명에 따른 로우 프로파일 압전기 펌프를 제공하기 위한 바람직한 장소가 본원에 기술된 바와 같이 칫솔 헤드에 있더라도, 펌프는 칫솔의 손잡이 또는 목부에 선택적으로 배치될 수 있는 것이다. 또한, 여러 개의 로우 프로파일 압전기 펌프는 분배되는 구강관리 유체의 양이 증가하도록 병렬로 배치되거나, 또는 액체의 분배 압력이 증가하도록 펌프가 직렬로 배치되어 제공될 수 있다.
상기 프로세스는 초 당 10 내지 5000회 빠르게 반복되며, 압전 작동기(131)에 대한 구동 전압의 극성을 교대로 하는 펌프 구동기 회로(9) 및/또는 제어 시스템(60)에 의해 전력을 받아서, 출구(50)를 통해 저장소로부터 유체를 펌핑하기 위한 펌프(18)의 흡입 및 방출 행정을 제공한다. 구동 회로의 주파수는 도4에 도시한 바와 같이 저항(R1)의 값을 변경하여 쉽게 교체하여서 펌프 몸체의 다른 물리적 구조 또는 비스(vis)와 같은 구강관리 유체(L)의 성질에 대한 펌핑 율을 최적화할 수 있다.
일례의 구조에서, 1개의 키트(kit)는 칫솔과 작용제를 보유한 적어도 1개의 카트리지를 포함한다. 사용자는 필요한 처리를 하는데 적합한 것을 복합 카트리지 중에서 선택할 수 있다. 만일 작용제가 서로 다른 적용 간격을 가진 것이면, 칫솔에는 예를 들어, 도4에서 저항(R2) 값을 변경하여 사용자가 적절한 설정을 선택할 수 있는 예를 들어 다이얼 또는 슬라이더와 같은 기능부가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 1개의 카트리지가 복수개의 챔버에 복수개의 작용제를 사전에 보유할 수 있으면, 상기 챔버들은 스위치, 밸브 등과 같은 것에 의해 선택적으로 접근되어 전달할 수 있다. 또한, 키트도 필요에 따라서는 치약을 포함할 수 있다.
도13 내지 도17은 저장소(15)가 목부(11)의 하부에 배치되어 있는 칫솔 구조를 나타낸다. 비교적 짧은 길이(예, 약 10-20mm)로 형성된 채널은 저장소(15)를 헤드 부분에 배치된 펌프 입구(들)에 연결한다.
바람직하게, 목 부분(11)에 저장소(15)를 배치하여, 매체가 헤드에 배분되는 거리를 최소로 했다. 기구가 막히는 경우를 거의 없앤 이런 방식으로, 필요한 저장소(15)의 체적을 줄일 수 있고, 또한 교환이나 작용제의 보충을 위한 저장소(15)의 교체를 매우 용이하게 할 수 있다.
도14를 참조하여 설명하면, 손잡이 부분(10)의 "b" 치수로 표시된 횡단면 영역은 예를 들어 AAA 타입 또는 그 밖의 다른 일반적인 원통형 배터리 또는 재충전식 배터리와 같은 배터리(21)를 저장하기에 충분한 공간을 제공하면서, 칫솔을 용이하게 잡고 조작할 수 있도록 인체공학적 특성도 제공하는 적절한 것을 선택할 수 있다. 목 부분(11)은 "a" 치수로 표시된 횡단면 영역을 갖는다. 상기 "a" 치수는 일반적으로 손잡이 부분(10)의 치수보다 작고 그리고 저장소(15)를 위한 충분한 저장 공간을 제공하도록 적절하게 선택할 수 있다. 목 부분(11)과 손잡이 부분(10)의 어느 하나 또는 둘 모두는 각각의 횡단면 영역("a" 및/또는 "b")이 균일하지 않은 외형을 가질 수 있다. 이런 주어진 상태를 고려하여, 목 부분의 평균 횡단면 영역 "a"에 대한 손잡이 부분의 평균 횡단면 영역 "b"의 비율은 일반적으로 1 < b/a ≤ 5의 관계 (즉, b/a 의 비율은 1 보다 크고 그리고 5보다 작거나 같음), 흔하게는 1.2 ≤ b/a ≤ 4의 관계 (즉, b/a 의 비율은 1.2 이상이고 그리고 4보다 작거나 같음)를 만족시킨다. 그러나, 상기 비율의 다른 값도 가능하다.
도15를 참조하여 설명하면, 마이크로 압전기 펌프(18)는 칫솔 헤드에서 칫솔모(5) 밑에 배치된다. 스위치(22)가 작동하면, 펌프(18)는 일정한 양의 매체를 저장소(15)로부터 헤드 쪽으로 채널을 통해 인출한다. 상기 채널(d)의 길이는 예를 들어 약 10mm 내지 20mm 범위에 있다. 상기 매체는 도15에서 화살표로 나타낸 바와 같이 1개 이상의 출구를 통해서 칫솔모(5)를 통해 배출된다.
도16은 도15의 칫솔의 여러 부품들을 분해하여 나타낸 것이다. 금속의 배터리 접점(25a)은 배터리(21)를 에워싸는 단부 캡(25)에 연결된다. 상기 목 부분(11)은 저장소(15)를 수용한다.
칫솔(1)에는 선택적으로 전력원 및 저장소와 같은 여러 부품에 접근하기 위한 격실 및/또는 접근 패널이 제공될 수 있다. 상기 전력원은 예를 들어 교체가능한 또는 재충전가능한 배터리일 수 있다.
선택적으로, 다이얼(도시되지 않음)과 같은 사용자-작동식 스위치는 여러 작용제 중의 하나를 선택하는 복수의 설정을 가질 수 있다. 예를 들어, 다이얼은 산화/미백 처리의 제1설정, 청량 처리의 제2설정, 및 항균 처리의 제3설정을 가질 수 있다. 다이얼 설정은 타이밍 회로에 명령하여 선택된 작용제에 대해 적절한 시간 동안 펌프(18)를 작동하게 한다. 실시예에서, 밸브(도시되지 않음)는 선택적으로 다른 작용제를 포함하는 다른 챔버에 펌프(18)를 연결할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수개의 펌프는 다른 작용제를 포함하는 다른 챔버로 연결할 수 있다. 컨트롤러는 다른 실시예에서 펌프(18) 또는 복수의 펌프가 다른 작용제를 분배하는데 사용될 수 있게 할 수 있다.
도17에서 설명되는 바와 같이 손잡이(10)는 시쓰(sheath) 또는 슬리브(sleeve)(20)를 포함할 수 있으며, 상기 슬리브는 손잡이(10)의 길이방향으로 신장하고 전기 전도성 재료로 제조된다. 손잡이(10)와 슬리브(20)는 모두 후방으로 개방되어, 나사식 마개(threaded closure)(25)에 의해 후방으로부터 폐쇄될 수 있는 공동을 형성한다. 배터리(21)는 정해진 전력, 예를 들면 1.5V를 가진 상용하는 재충전할 수 없는 원통형 배터리일 수 있다. 선택적으로, 1개 이상의 버튼 셀 또는 재충전식 저장 배터리를 전력원으로 사용할 수도 있다.
배터리(21)의 양극에 대한 스프링 접점(29)은 횡단 벽 상에서 슬리브(20)에 끼워져 설치되며, 전선(26)을 통해 구동회로(9)에 접속된다. 전기 접속은 스위치(22)에 의해 차단될 수 있다.
상기 마개(25)에는 전기 전도성 재료로 제조된 나사 스터브(threaded stub)(25a)가 제공되어, 손잡이(1) 및/또는 슬리브(20)에 나사식 결합을 할 수 있다. 나사 스터브(25a)에는 접촉 면이 제공되며, 상기 접촉 면은 마개(25)로 슬리브(20) 안에 삽입된 배터리(21)의 음극에 대하여 접속된다. 상기 음극은 나사 스터브(25a)와, 슬리브(20) 자체를 통해 구동 회로(9)에 전기적으로 연결된다. 전기적으로 도전성인 슬리브(20)를 통해 전송되는 대신에, 음극으로부터의 전력이 임의적인 다른 방식, 예를 들면 전선 또는 전기적으로 도전성인 플라스틱을 사용하여 전송될 수도 있을 것이다.
칫솔(1)은 칫솔모에 치약을 적용하여 종래 방식으로 치아를 닦는데 사용될 수 있다. 작용제는 스위치를 작동하여, 예를 들면 버튼(22)을 눌러서 펌프(18)를 작동하여 투여될 수 있으며, 펌프는 작용제를 함유한 매체가 출구(들)를 통해 전달되게 한다. 스위치는 사전에 정해진 시간 동안 펌프(18)를 작동하도록 타이밍 회로에 명령할 수 있으며, 상기 사전에 정해진 시간은 차례로 사전에 정해진 양으로 작용제를 배출하는 시간을 말한다. 다르게는, 작용제가 사용자-한정 양으로, 예를 들면 배출이 버튼(22)이 눌러진 시간 동안 일어나는 양으로 투여될 수 있다. 다음, 상기 작용제는 칫솔모를 사용하여 치아에 적용될 수 있다. 작용제는 칫솔질을 하기 전에, 중에, 또는 후에 투여될 수 있다.
본원에 기재된 칫솔 구조에서는 작용제 자체가 저장소(15)에 보유될 수 있다. 다른 말로 하면, 작용제를 내부적으로 또는 정위치에서 발생시킬 필요가 없다. 이런 사실은 칫솔 구조를 간단하게 하며, 작용제의 합성과 관련된 부산물을 다룰 필요가 없다. 선택적으로, 한 저장소 내의 작용제는 그것이 "작동"되는 다른 저장소로 전달장치를 통해 전달될 수 있으며, 다음 이것은 다른 전달장치를 통해 1개 이상의 출구로 전달될 수 있다. 칫솔 구조의 전달 시스템은 직접 또는 간접적으로 이어진 복수의 연결구를 이용할 수 있다.
사용될 수 있는 작용제의 비-한정적인 예로 기재하는 작용제는, 클로르헥시딘, 세틸 피리디니늄 염화물, 트리클로산, 제1주석 화합물, 아연 화합물, 허브식물 추출물(herbal extracts)과 같은 항균제; 과산화수소, 과산화요소, 과탄산나트륨, 및 PVP-H2O2 와 같은 산화 또는 미백제; 슈퍼챠지드 불소 전달 성분(예, 디칼슘 인산염 디하이드레이트 및 미국 특허 5,785,956호에 게재된 그 밖의 것들); KNO3 와 같은 치아 과민감 성분; Novamin® 바이오액티브 글래스, 규산나트륨과 같은 교합제(occluding agents), 및 아르기닌 중탄산염과 같은 아르기닌 소금; 폴리페놀(예, 바이카린 및 카테친), 허브식물 추출물 및 트리클로산과 같은 염증 자극을 일으키는 세균 프로세스에서 염증 경로를 감소 및/또는 저지하는 것들을 포함하는 잇몸 건강 작용제; 비타민, 미네랄, 아미노산, 비타민E, 및 엽산과 같은 영양물 타입의 성분; 인산염 소금, 폴리비닐포스폰산, PVM/MA 코폴리머를 포함하는 타르타르(tartar) 제어 또는 얼룩방지(anti-stain) 성분; 프라그 제거용으로 사용되는 것과 같은 효소; 차가운, 얼얼한, 또는 뜨거운 것의 감각을 과민감하게 느끼게 하는 것과 같은 과민감 성분; 향미제 또는 향미 성분; 충치 또는 에나멜 치료제; 호흡 청량 성분; 구취 감소제; 에틸 라우릴 알지네이트 및 실리콘 폴리머 같은 항-부착제(anti-attachment agents); 프라그-표시 염료와 같은 진단 용액; 착색 또는 그 밖의 에스테틱(aesthetic)제; 및 그 조합물을 포함한다. 향미제 또는 향미 성분의 예는 에센셜 오일, 멘톨, 카르본 및 아네톨과, 다양한 방향 알데히드, 에스테르, 그리고 알코올을 포함한다. 에센셜 오일의 예는 스피아민트, 페퍼민트, 윈터그린, 사사프라스, 클로브, 살비아, 유칼립투스, 마조람, 계피, 레몬, 라임, 자몽 및 오렌지의 오일을 포함한다.
작용제 및/또는 그 매체는 예를 들어 향미, 색상, 미학(aesthetics), 또는 활성 성분을 조화롭게 조합하는 것과 같이 치약 처방(formula)을 보충하여 선택될 수 있다. 향미제는 칫솔질을 하는 동안 점진적으로 맛의 변화가 일어나게 투여될 수 있으며, 현실적으로 치약만을 사용하여 가능하지 않은 것이다.
상기 작용제는 치약에 적합한 것일 수 있으며 또는 전통적인 치약 성분에 불안정(unstable) 및/또는 반응(reactive)할 수 있는 것일 수 있다. 전통적인 치약 성분에 불안정 및/또는 반응할 수 있는 화합물의 예를 한정적이지 않은 기재로서 예를 들면, 과산화수소, 불화나트륨, 각종 칼슘 염, 클로르헥시딘, 세틸 피리디늄 염화물, 에틸 라우릴 알지네이트, 실리콘 폴리머, 및 효소를 포함한다. 또한, 상기 작용제는 치아 세척제이기 때문에 칫솔질의 전반적인 효율성도 높일 수 있다. 그런 치아 세척제는 치약 성분에 적합할 수도, 적합하지 않을 수도 있다.
상기 작용제는 예를 들어 수용액 또는 젤 또는 반죽물(paste) 형태와 같이 적절한 매개물에 제공될 수 있다. 일례의 실시예에서, 산소가 치아 미백 또는 에어(air)와 같은 산화 공정을 도와 입 안 전체의 향미 감각을 향상시킬 수 있다. 에어를 사용하여 입 안에서 향미제의 확산 비율을 증가시킬 수 있다. 한정적이지 않은 기재로, 매개물의 예는 물, 에탄올과 같은 1가 알코올, 유니온 카바이드 회사에서 제조하여 판매하는 PEG 2M, 5M, 7M, 14M, 23M, 45M, 90M과 같은 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리(에틸렌 산화물), B.F. 굿리치 회사에서 제조하여 판매하는 Carbopol®934 및 974와 같은 카르복실메틸렌 폴리머, 및 그 조합물을 포함한다. 적절한 매개물의 선택은 당 분야의 기술자가 점성과 같은 작용제의 성질과 매체의 필요한 성질로서의 요소(factor)에 따라 분명하게 할 수 있을 것이다. 예를 들어, 펌프(18)는 약 1 내지 약 200cps의 점도를 가진 매체를 배출하는데 사용할 수 있다.
배출된 매체의 양은 작용제의 실체 및 매체의 농도와 같은 요소에 따라 넓은 범위로 변경할 수 있다. 상기 양은 일반적으로 사용 당(per use) 약 1 내지 약 500㎕ 범위에 있으며, 보다 일반적으론 약 10 내지 약 100㎕ 범위에 있다. 예를 들어, 펌프(18)는 30초 동안, 예를 들어 치아를 닦는 칫솔질을 개시한 후 처음 30초 동안 10㎕의 20% 세틸피리디늄 염화물 젤을 전달하게 형성할 수 있다. 이런 전달 구조의 이점은 치약에 적합하지 성분이 가능한 적게 치약에 노출되게 하는 것이다.
저장소(15)는 1개의 사용 또는 수개의 사용을 위해 의도된 일정 양의 작용제를 보유하거나, 또는 장기간에 걸쳐, 예를 들면 수 개월 또는 수 년 동안(예를 들어, 교체식 헤드를 가진 칫솔에 사용한 경우) 반복된 사용을 가능하게 한다. 저장소(15)의 크기는 작용제의 안정성과 각각의 적용을 하는 동안 투여된 매체의 양과 같은 요소 및, 칫솔(1)의 필요한 전체 치수, 특히 목 부분(11)의 치수에 적합한 크기로 선택된다.
저장소(15)의 작용제 공급은 앞서 확인된 바와 같이 적합하지 않은 치약 화합물과 같은 작용제 및/또는 상기 작용제를 함유한 매체에 적합하지 않은 성분들과 무관하거나 대체로 무관할 수 있다. 본원의 일 면에서, 저장소(15)는 치약이 사용자에 의해 칫솔에 별개로 적용되어 치약과 무관하거나 대체로 무관할 수 있다. 다르게는 상술한 바와 같이, 작용제는 원래 한 저장소에 보유되며, 그리고 전달 직전에 작동되는 다른 저장소로 전해질 수 있으며, 이런 방식은 특정 조건 또는 상황에서 유용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 펌프(18)는 한정적이지 않은 기재로서 칫솔(1)의 헤드와 같은 작은 공간에 포함시키기에 적합한 콤팩트한 구조로 이루어질 수 있다. 일부 펌프는 수직적으로 플랩밸브 위에 적층되고 펌프 몸체 또는 하우징의 입구와 출구에 대해 축방향으로 정렬되지 않고 비대칭적으로 배치되는 펌프 챔버를 포함한다. 이런 펌프에서는 밸브와 펌프 막이 분리된 부품일 수 있다. 이 설계는 일반적으로 크기가 콤팩트할 수 있지만, 이 배치는 펌프가 안에 설치되는 구강관리기구의 크기와 구조에 따라 모든 의도된 용도에 대해 이상적이지 않을 수 있는 수직 높이와 펌프의 크기를 초래할 수 있다.
전체적인 사용을 통한 설명으로, 사용된 범위는 그 범위 내에 있는 각각의 수치와 모든 수치를 기술하기 위해 약식으로 사용된 것이다. 따라서, 그 범위 내의 모든 수치는 범위의 한계로 선택될 수 있다. 또한, 본원에 인용된 모든 참조 문헌은 문헌의 전체 내용이 참고로 포함된 것이다. 본원의 정의와 인용된 참조 문헌의 정의와의 충돌이 발생하는 경우에는 본원의 기술을 규제한다.
상술한 서술 및 도면은 본 발명의 양호한 실시예를 나타내지만, 첨부 청구범위에서 청구되는 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 추가, 변경, 및 대체가 이루어질 수 있는 것이다. 특히, 본 발명은 당업자가 청구범위의 정신 및 기본적인 특성으로부터 이탈하지 않고 다른 특별한 형태, 구조, 배치, 비율, 크기, 및 다른 요소, 물질, 및 부품이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 당업자는 본 발명이 많은 구조의 변경, 배치, 비율, 크기, 물질, 및 부품이 사용될 수 있으며, 다르게는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있으며, 이것은 본 발명은 본 발명의 원리로부터 이탈하지 않고 특별한 환경 및 작동 요구사항에 특별히 적용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본원에 기재된 실시예는 모든 면에서 예시된 것이며, 그 내용으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부 청구범위에 의해 한정되는 것으로, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어지는 다양한 추가, 변경, 및 대체를 모두 포함하는 것이어서, 상술한 서술 또는 실시예에 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 액체 분배 칫솔은:
    복수개의 치아세척요소를 지지하는 헤드;
    구강관리 유체를 저장하기 위해 칫솔에 배치된 저장소;
    헤드에 배치된 적어도 1개의 액체 배출 출구;
    칫솔에 배치되며, 저장소 및 액체 출구와 유체가 통하게 있으며, 액체를 펌핑하게 작동하는 가요성 막을 가진 펌프;
    교호적인 흡입위치와 방출위치 사이를 이동하는 막; 및
    펌프에 배치된 입구 플랩밸브와 출구 플랩밸브를 포함하며;
    상기 입구 플랩밸브와 출구 플랩밸브는 가요성 막의 일부분으로 형성되는
    액체 분배 칫솔.
  2. 제1항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 막에 연결된 작동기를 부가로 포함하며, 상기 작동기는 교호적인 흡입위치와 방출위치 사이를 상기 막이 이동하게 작동하는
    액체 분배 칫솔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플랩밸브는 가요성 막에서 외팔보 탭으로 형성되는
    액체 분배 칫솔.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 작동기에 전기적으로 연결된 전력원을 가진 펌프 구동 시스템을 부가로 포함하여 펌프를 작동하는
    액체 분배 칫솔.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 칫솔 헤드에 연결된 목 부분을 지지하는 손잡이를 부가로 포함하며;
    저장소는 헤드, 목 부분, 또는 손잡이 중 1개에 배치되며;
    펌프는 헤드, 목 부분, 또는 손잡이 중 1개에 배치되는
    액체 분배 칫솔.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장소는 붕괴가능한 가요성 용기이며, 액체를 저장소로부터 인출할 때 붕괴되도록 작동될 수 있는
    액체 분배 칫솔.
  7. 제6항에 있어서,
    저장소의 일부분은 방사방향으로 변위가 가능하거나, 종방향으로 변위가 가능하거나, 또는 방사방향과 종방향으로 변위가 가능한
    액체 분배 칫솔.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 유체가 흐를 수 있게 저장소를 펌프에 연결하는 유체흐름 관을 부가로 포함하는
    액체 분배 칫솔.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 막은 펌프의 조립 전에 분리 부품으로 있는 펌프 하우징의 마주하는 상부부분과 하부부분 사이에 장착되는
    액체 분배 칫솔.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 막은 하우징 내에 막을 고정하기 위해 펌프 하우징의 상부부분과 하부부분 사이에 배치되는
    액체 분배 칫솔.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    구강관리 유체는 하나 이상의 작용제를 포함하는
    액체 분배 칫솔.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 펌프 작동 시 펌프가 미리 설정된 시간에 작동하지 않도록 셀프 타이머를 가진 회로를 부가로 포함하는
    액체 분배 칫솔.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    출구는 치아세척요소의 근방에 배치된 복수개의 출구를 포함하는
    액체 분배 칫솔.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프는 칫솔 헤드를 형성하는
    액체 분배 칫솔.
  15. 액체 분배 칫솔은:
    복수개의 치아세척요소를 지지하는 헤드;
    칫솔에 배치되어 구강관리 유체를 저장하는 저장소;
    헤드에 배치된 적어도 1개의 액체 출구;
    헤드에 배치되며, 저장소 및 액체 출구와 유체가 통하게 있으며, 펌프 챔버를 한정하는 하우징과 액체를 펌핑하도록 작동하는 가요성 막을 가진 펌프;
    상기 막에 연결되며 교호적인 흡입위치와 방출위치 사이를 상기 막이 이동하도록 작동하는 작동기; 및
    펌프에 배치된 입구 플랩밸브와 출구 플랩밸브를 포함하며;
    상기 막은 막 기준 평면을 한정하는 대체로 얇고 평탄한 구조로 이루어지고;
    상기 플랩밸브는 막 기준 평면에 위치하도록 배치되는;
    액체 분배 칫솔.
  16. 제15항에 있어서,
    입구 밸브와 출구 밸브는 가요성 막의 일부분으로 형성되는
    액체 분배 칫솔.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    가요성 막은 펌프의 조립 전에 분리 부품으로 있는 펌프 하우징의 마주하는 상부부분과 하부부분 사이에 장착되는
    액체 분배 칫솔.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 분배 칫솔은 작동기에 전기적으로 연결된 전력원을 부가로 포함하며;
    상기 전력원은 작동기에 대한 공급 전압을 변경하게 작동하여 막이 교호적인 흡입위치와 방출위치 사이를 이동하는
    액체 분배 칫솔.
  19. 펌프를 가진 칫솔을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    펌프 하우징의 하부부분과 펌프 하우징의 상부부분을 제공하는 단계;
    펌프 하우징의 상부와 하부부분 사이에, 그 위에 배치된 작동기를 가진 가요성 막을 삽입하는 단계;
    펌프 하우징의 상부와 하부부분 사이에 막의 적어도 일부분을 보유하면서, 하우징의 하부부분에 하우징의 상부부분을 고정하는 단계; 및
    칫솔에 펌프 하우징을 배치하는 단계를 포함하는
    방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방법은 가요성 막에 입구 플랩밸브와 출구 플랩밸브를 형성하는 단계를 부가로 포함하는
    방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9839283B2 (en) * 2012-12-12 2017-12-12 Colgate-Palmolive Company Oral care implement with product applicator
US20130132388A1 (en) 2013-01-22 2013-05-23 Ashtel Studios, Inc. Apparatus for capturing brushing habits
US9498053B2 (en) * 2013-01-22 2016-11-22 Ashtel Studios, Inc. Apparatus for capturing brushing habits
WO2015097579A1 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Braun Gmbh Personal hygiene implement
WO2015171131A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Colgate-Palmolive Company Oral care implement
EP3131429B1 (en) 2014-05-07 2020-01-01 Colgate-Palmolive Company Oral care implements and methods of manufacturing same
CN106455804B (zh) 2014-05-07 2019-10-01 高露洁-棕榄公司 口腔护理器具
EP3169187B1 (en) * 2014-08-14 2019-06-12 Colgate-Palmolive Company Oral care system and method
WO2016028259A1 (en) 2014-08-18 2016-02-25 Colgate-Palmolive Company Oral care implement
WO2016028258A1 (en) 2014-08-18 2016-02-25 Colgate-Palmolive Company Oral care implement
DE102015201092B4 (de) * 2015-01-22 2016-10-06 Jens-Christian Frohwitter Vorrichtung und System zur Ultraschallbehandlung offener Wunden
CN110099585B (zh) 2016-12-20 2024-06-18 高露洁-棕榄公司 具有流体输送系统的个人护理器具
EP3854346B1 (en) * 2020-01-22 2022-09-21 The Gillette Company LLC Method for making a handle for an electrically operated personal care implement

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3256894A (en) * 1964-05-27 1966-06-21 Gilbert R Sherman Dispensing-type toothbrush
US3864047A (en) * 1974-05-23 1975-02-04 James A Sherrod Toothbrush With Resilient Pump for Supplying Paste to Brush
US20090119859A1 (en) * 1995-05-01 2009-05-14 Grigory Podolsky Universal toothbrush
FI956061A (fi) 1995-12-15 1997-06-16 Puurunen Juha Pekka Pumppuhammasharja
US5785956A (en) 1996-06-07 1998-07-28 Colgate Palmolive Company Dual component dentifrice composition for dental fluoridation
GB9717429D0 (en) * 1997-08-19 1997-10-22 Veresk Biosystems Ltd Brush
US6164967A (en) * 1998-09-15 2000-12-26 Professional Dental Technologies, Inc. Fluid delivery dental cleaning device
US6206600B1 (en) * 1999-11-18 2001-03-27 Dorothy J. Rosenberg Combination toothbrush and toothpaste dispenser
JP2007532223A (ja) 2004-04-14 2007-11-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 身体部分の処置のための、当該処置されるべき身体部分に添加剤を供給するための手段を有するパーソナルケア器具
DE202004013241U1 (de) 2004-08-23 2004-10-21 Dentallabor Morala Gmbh Zahnbürste mit integriertem Zahnreinigungsmittel
US7219848B2 (en) 2004-11-03 2007-05-22 Meadwestvaco Corporation Fluid sprayer employing piezoelectric pump
CN100569464C (zh) * 2005-03-21 2009-12-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有自动流体分配器的个人护理设备
CN101262796B (zh) * 2005-07-12 2011-11-16 高露洁-棕榄公司 用于分发活性剂的具有储罐的口腔护理器具
US7789583B2 (en) * 2005-08-19 2010-09-07 Youti Kuo Manual and electrical pump toothbrushes for dispensing liquid and paste dentifrices
US8075216B2 (en) * 2007-01-25 2011-12-13 Colgate-Palmolive Company Oral care implement housing an oral care agent
AU2009212341A1 (en) 2008-02-08 2009-08-13 Colgate-Palmolive Company Oral care toothbrush
RU2473295C2 (ru) 2008-05-23 2013-01-27 Колгейт-Палмолив Компани Устройство для ухода за полостью рта с системой доставки жидкости
CN201441083U (zh) * 2009-02-04 2010-04-28 任婧 旅行牙刷
TWI413513B (zh) * 2010-01-29 2013-11-01 Colgate Palmolive Co 口腔保健流體輸送系統

Also Published As

Publication number Publication date
KR101523157B1 (ko) 2015-05-26
AU2010365775B2 (en) 2015-04-02
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AU2010365775A1 (en) 2013-05-02
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US9332829B2 (en) 2016-05-10
EP2732723B1 (en) 2015-10-07
WO2012087322A1 (en) 2012-06-28
RU2536199C1 (ru) 2014-12-20
TWI436757B (zh) 2014-05-11

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