KR20230113903A - 전기 칫솔 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 헤드 유닛 및 상기 헤드 유닛과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛으로 구동 전압을 공급하며, 일부분이 상기 헤드 유닛에 삽입된 이후에 상기 헤드 유닛에 대해 회전되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되면서 기계적으로 체결되는 핸들 유닛을 포함하는 전기 칫솔에 관한 것이다.

Description

전기 칫솔{ELECTRIC TOOTHBRUSH}
본 발명은 전기 칫솔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치아 플라크를 효과적으로 제거 가능한 전기 칫솔에 관한 것이다.
플라크(dental plaque)란 치아 표면에 들러붙어서 생기는 끈끈하고 투명한 막으로, 입안에 살고 있는 수많은 세균(박테리아)들이 타액 내의 특정 성분과 서로 엉겨 붙어 만들어지고 치아와 그 주변 뿐만 아니라 보철물, 교정장치 주변, 틀니에도 생기게 된다.
아주 얇고 투명한 막 형태의 플라크가 만들어지면 내부의 세균들이 번식하는데, 음식물 섭취 시 공급되는 당분을 이용해 플라크 내 세균들은 기하급수적으로 늘어나고 그 양도 많아지게 된다. 플라크 내 세균들이 만들어 내는 산성물질은 치아의 석회성분을 녹게 하여 충치를 일으키고 독소는 잇몸에 염증을 일으키는 원인으로 작용하게 된다.
플라크 자체는 육안으로 잘 보이지 않으며, 주로 치아에 깊은 골이 있는 곳, 치아와 치아 사이, 치아와 잇몸 사이 좁은 틈에 많이 발생된다. 이렇게 좁은 공간에서 치아 및 주변조직에 문제를 일으키기 때문에 구석구석 빠뜨리지 않고 플라크를 제거하는 것이 중요하나, 기존 칫솔의 사용만으로는 이러한 플라크의 효과적인 제거가 어렵다는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 칫솔모가 위치한 헤드 부분을 교체하여 사용할 수 있는 전기 칫솔을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 치아 플라크의 제거를 통해 충치 및 치주질환의 발생을 방지할 수 있는 전기 칫솔을 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔은, 헤드 유닛; 및 상기 헤드 유닛과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛으로 구동 전압을 공급하며, 일부분이 상기 헤드 유닛에 삽입된 이후에 상기 헤드 유닛에 대해 회전되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되면서 기계적으로 체결되는 핸들 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸들 유닛은, 기둥 형상으로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하는 삽입 부재; 상기 삽입 부재와 결합되는 핸들 하우징; 상기 핸들 하우징에 설치되는 배터리; 상기 배터리의 전압을 이용하여 구동 전압을 생성하는 신호 공급부가 실장된 메인 회로 기판; 및 상기 메인 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 일부분이 상기 삽입 부재로부터 외부로 돌출되도록 위치되며, 상기 헤드 유닛과 상기 핸들 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 연결 단자; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤드 유닛은, 일측이 개구된 헤드부 및 상기 헤드부와 연통되는 결합부를 포함하는 헤드 하우징; 상기 헤드 하우징의 내부에 설치되는 보조 회로 기판; 상기 헤드부에서 개구된 부분을 폐쇄하는 헤드 커버; 상기 헤드 커버에 결합되는 칫솔모; 상기 보조 회로 기판에서 상기 헤드부와 대응되는 부분에 위치되어 전기장을 생성하는 제1 전극과 제2 전극; 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛과 결합되는 부분에 인접하게 위치되고, 상기 보조 회로 기판과 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체에 인접하게 위치되고, 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛이 결합되는 부분에 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 기계적으로 체결되는 수용 부재; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수용 부재는, 상기 삽입 부재가 삽입될 수 있는 깊이로 인입되는 인입부; 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 돌출부와 서로 마주하도록 위치되는 이탈 방지부; 및 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전된 이후의 추가 회전을 제한하는 회전 제한부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔은 헤드 유닛; 및 상기 헤드 유닛과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛으로 구동 전압을 공급하는 핸들 유닛; 을 포함하고, 상기 핸들 유닛은, 기둥 형상으로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하는 삽입 부재를 포함하고, 상기 헤드 유닛은, 상기 삽입 부재가 삽입될 수 있는 깊이로 인입되는 인입부와, 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 돌출부와 서로 마주하도록 위치되는 이탈 방지부와, 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전된 이후의 추가 회전을 제한하는 회전 제한부를 포함하는 수용 부재; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핸들 유닛은, 상기 삽입 부재와 결합되는 핸들 하우징; 상기 핸들 하우징에 설치되는 배터리; 상기 배터리의 전압을 이용하여 구동 전압을 생성하는 신호 공급부가 실장된 메인 회로 기판; 및 상기 메인 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 일부분이 상기 삽입 부재로부터 외부로 돌출되도록 위치되며, 상기 헤드 유닛과 상기 핸들 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 연결 단자;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤드 유닛은, 일측이 개구된 헤드부와, 상기 헤드부와 연통되는 결합부를 포함하는 헤드 하우징; 상기 헤드 하우징의 내부에 설치되는 보조 회로 기판; 상기 헤드부에서 개구된 부분을 폐쇄하는 헤드 커버; 상기 헤드 커버에 결합되는 칫솔모; 상기 보조 회로 기판에서 상기 헤드부와 대응되는 부분에 위치되어 전기장을 생성하는 제1 전극과 제2 전극; 및 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛과 결합되는 부분에 인접하게 위치되고, 상기 보조 회로 기판과 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 전극 조립체;를 포함하고, 상기 수용 부재는, 상기 전극 조립체에 인접하게 위치되고, 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛이 결합되는 부분에 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 기계적으로 체결될 수 있다.
또한, 상기 연결 단자는 복수개이고, 상기 복수의 연결 단자는, 제1 연결 단자: 및 상기 제1 연결 단자에 대해 이격되게 위치되는 하나 이상의 제2 연결 단자;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수용 부재는, 상기 인입부의 바닥면을 관통하도록 형성되고, 상기 제1 연결 단자가 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결될 수 있게 하는 제1 삽입부; 및 상기 인입부의 바닥면을 관통하도록 형성되며, 상기 제2 연결 단자가 삽입된 상태에서 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 서로 상대 회전되는 경우, 상기 제2 연결 단자가 일단에서 타단까지 이동될 수 있도록 아크 형상으로 이루어지고, 상기 제2 연결 단자가 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결될 수 있게 하는 하나 이상의 제2 삽입부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는, 비도전성 소재로 이루어지고, 상기 보조 회로 기판의 일부분이 삽입되는 관통홀이 형성되는 절연 부재; 및 도전성 소재로 이루어지고, 일측은 상기 절연 부재에서 관통홀이 형성된 부분에 설치되어 상기 보조 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 수용 부재와 인접하도록 위치되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 서로 결합되는 경우, 상기 연결 단자와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 도전 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전 부재는, 상기 절연 부재에서 상기 관통홀이 형성된 부분을 파지하는 파지부; 상기 파지부에서 상기 보조 회로 기판과 접촉되는 부분 상에 휘어지거나 절곡되게 이루어지고, 상기 보조 회로 기판을 가압하는 가압부; 및 상기 파지부로부터 연장 형성되고, 상기 연결 단자와 접촉되는 접촉부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉부의 끝부분은 상기 절연 부재와 이격되도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보조 회로 기판에는 상기 절연 부재의 관통홀에 삽입될 수 있도록 막대 형상으로 이루어진 하나 이상의 연장부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극과 제2 전극은 상기 보조 회로 기판의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 위치될 수 있다.
또한, 상기 헤드 유닛은, 상기 보조 회로 기판에 설치되고, 외부로 빛을 조사하는 발광 소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤드 커버는 투명한 소재로 이루어질 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 헤드 유닛의 교체가 필요한 경우, 헤드 유닛을 핸들 유닛으로부터 분리하여 새로운 헤드 유닛으로 용이하게 교체하여 사용이 가능한 전기 칫솔을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면 치아 플라크를 효과적으로 제거 가능한 전기 칫솔을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 치아 플라크의 제거를 통해 충치 및 치주질환의 발생을 방지할 수 있는 전기 칫솔을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔에 포함된 헤드 유닛과 핸들 유닛이 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전기 칫솔이 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 핸들 유닛을 상방에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 3의 핸들 유닛에서 A-A라인을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 3에서 헤드 유닛을 발췌하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 헤드 유닛에서 B-B라인을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 5의 헤드 유닛을 도시한 분해사시도이다.
도 9는 도 5의 헤드 유닛을 Z방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 삽입 부재와 수용 부재의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 8의 헤드 유닛에서 전극 조립체를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 전극 조립체에서 C-C라인을 따라 취한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔을 나타낸 정면도이다.
도 14는 메인 회로 기판에 실장된 신호 공급부를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 의한 신호의 파형을 나타낸 도면이다.
도 18 및 도 19는 AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호의 바이오 필름 제거 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 도 21은 신호 공급부의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔의 사용예를 도시한 사시도이다.
이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔에 포함된 헤드 유닛과 핸들 유닛이 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)은 헤드 유닛(100)과 핸들 유닛(200)을 포함할 수 있다.
헤드 유닛(100)은 적어도 일부분이 사용자의 구강 내에 삽입되어 치아 플라크를 제거할 수 있다. 헤드 유닛(100)은 후술할 핸들 유닛(200)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 노후화 등에 의해 헤드 유닛(100)의 교체가 필요한 경우, 사용자는 기존 헤드 유닛(100)을 신규 헤드 유닛(100)으로 간편히 교체할 수 있다. 이를 위한 헤드 유닛(100)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
핸들 유닛(200)은 전기 칫솔(1)의 본체로서, 이용 시 사용자가 파지할 수 있는 형태로 설계될 수 있다. 이러한 핸들 유닛(200)은 상기 헤드 유닛(100)과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛(100)으로 구동 전압을 공급할 수 있다. 그리고, 핸들 유닛(200)의 일부분이 상기 헤드 유닛(100)에 삽입된 이후에, 상기 헤드 유닛(100)에 대해 회전되는 경우, 상기 헤드 유닛(100)과 전기적으로 연결되면서 기계적으로 체결될 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 나란하게 위치된 상태에서, 사용자가 핸들 유닛(200)을 제1 방향으로 이동시켜서 핸들 유닛(200)의 끝 부분을 헤드 유닛(100)에 삽입시킨 다음, 핸들 유닛(200)을 제2 방향으로 회전시키면, 헤드 유닛(100)과 핸들 유닛(200)이 서로 결합될 수 있다. 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)의 분리 과정은 상기 과정을 역순으로 진행할 수 있다.
상기와 다르게 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 일체형으로 이루어진 전기 칫솔은 반복적인 사용에 의해 헤드 유닛(100)의 칫솔모(160)가 손상되면, 전체를 교체하여야 한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)은 반복적인 사용에 의해 헤드 유닛(100)의 칫솔모(160)가 손상되는 경우, 기존의 헤드 유닛(100)은 핸들 유닛(200)으로부터 분리시키고, 새로운 헤드 유닛(100)을 핸들 유닛(200)에 결합시켜서 사용할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)에 포함된 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 전기 칫솔이 분리된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 핸들 유닛을 상방에서 바라본 도면이며, 도 5는 도 3의 핸들 유닛에서 A-A라인을 따라 취한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 전술한 핸들 유닛(200)은 일례로, 삽입 부재(210), 핸들 하우징(220), 배터리(230), 메인 회로 기판(240), 조작 부재(250) 및 연결 단자(260)를 포함할 수 있다.
삽입 부재(210)는 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)의 결합 시, 헤드 유닛(100)에 삽입될 수 있다. 이를 위한 삽입 부재(210)는 일례로 베이스부(211)와 돌출부(212)를 포함할 수 있다.
베이스부(211)는 기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 베이스부(211)의 형상은 일례로 원기둥 형상일 수 있다. 후술할 연결 단자(260)가 베이스부(211)를 관통하여 외부로 돌출되도록 설치될 수 있다.
돌출부(212)는 판 형상으로 이루어져서 상기 베이스부(211)의 둘레면으로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부(212)를 포함한다. 돌출부(212)는 베이스부(211)의 상측의 둘레면으로부터 돌출된 것일 수 있다. 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)의 결합 시, 돌출부(212)가 헤드 유닛(100)의 일부분에 걸쳐서 헤드 유닛(100)이 핸들 유닛(200)과 결합될 수 있다. 이에 대한 설명은 헤드 유닛(100)을 설명하면서 상세하게 설명하기로 한다.
핸들 하우징(220)은 상기 삽입 부재(210)와 결합될 수 있다. 핸들 하우징(220)은 배터리(230), 메인 회로 기판(240) 및 연결 단자(260)를 수용하고, 외부의 접촉으로부터 보호할 수 있다.
배터리(230)는 상기 핸들 하우징(220)에 설치될 수 있으며, 후술할 메인 회로 기판(240)으로 전원을 공급할 수 있다. 핸들 하우징(220)에는 배터리(230)의 교체 등을 위한 별도의 밀폐 부재(270)가 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 배터리(230)는 일례로 1차 전지(Primary Battery) 또는 2차 전지(Secondary Battery)일 수 있다. 배터리(230)가 1차 전지인 경우 사용자는 배터리(230)를 주기적으로 교체할 수 있으며, 배터리(230)가 2차 전지인 경우 다양한 충전 방식을 통해 충전이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 배터리(230)는 무선 충전 방식 또는 유선 충전 방식을 통해 충전될 수 있으며, 또한 핸들 하우징(220)으로부터 분리되어 별도의 충전 장치를 통해 충전되는 것도 가능할 수 있다.
메인 회로 기판(240)은 구동 전압을 제공할 수 있으며, 이를 위해 메인 회로 기판(240)에는 상기 배터리(230)의 전압을 이용하여 구동 전압을 생성하는 신호 공급부(SG1, 도 14 참조)가 실장될 수 있다. 이를 위한 메인 회로 기판(240)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
조작 부재(250)는 상기 배터리(230)로부터 상기 메인 회로 기판(240)으로 전원이 공급되는 것을 제어할 수 있다. 조작 부재(250)는 핸들 하우징(220)의 일부분에 설치될 수 있다.
조작 부재(250)는 일례로 누름 버튼 또는 터치 센서일 수 있다. 조작 부재(250)가 누름 버튼인 경우, 메인 회로 기판(240)에는 조작 부재(250)의 누름을 감지하는 스위치(241)가 실장될 수 있다. 사용자가 조작 부재(250)를 누르면, 스위치(241)가 조작 부재(250)의 누름을 감지하면서 전기 칫솔(1)의 온(on)/오프(off) 제어가 가능할 수 있다.
사용자는 양치 시 조작 부재(250)를 눌러서 전기 칫솔(1)의 전원을 온(on) 시킬 수 있으며, 이에 따라 핸들 유닛(200)으로부터 발생된 구동 전압이 헤드 유닛(100)의 제1 전극(110) 및/또는 제2 전극(120)으로 공급되어 치아 플라크 제거를 위한 전기장이 발생될 수 있다.
연결 단자(260)는 상기 메인 회로 기판(240)과 전기적으로 연결된다. 연결 단자(260)의 일부분이 상기 삽입 부재(210)로부터 외부로 돌출되도록 위치될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 방향을 기준으로, 연결 단자(260)의 하단은 메인 회로 기판(240)과 전기적으로 연결되고, 삽입 부재(210)를 관통하도록 설치될 수 있다.
여기서, 연결 단자(260)는 메인 회로 기판(240)과 직접 연결되는 것도 가능할 수 있고, 별도의 도전 모듈(280)을 통하여 메인 회로 기판(240)과 간접적으로 연결되는 것도 가능할 수 있다. 연결 단자(260)와 메인 회로 기판(240)과의 연결 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있으므로, 특정 방법으로 한정하지는 않는다.
상기 헤드 유닛(100)과 상기 핸들 유닛(200)이 결합되는 경우, 연결 단자(260)는 상기 헤드 유닛(100)과 전기적으로 연결되어 메인 회로 기판(240)의 구동 전압이 헤드 유닛(100)으로 전달되도록 할 수 있다.
상기와 같은 연결 단자(260)는 하나 이상일 수 있다. 연결 단자(260)가 복수개인 경우, 상기 복수의 연결 단자(260)는 일례로 제1 연결 단자(261) 및 상기 제1 연결 단자(261)에 대해 이격되게 위치되는 하나 이상의 제2 연결 단자(262)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 연결 단자(262)는 두 개일 수 있다. 이 경우, 두 개의 제2 연결 단자(262A, 262B) 각각은 제1 연결 단자(261)를 기준으로 대칭이 되도록 위치될 수 있다. 연결 단자(260)의 개수는 전기 칫솔(1)의 설계에 따라 변경될 수 있으므로, 특정 개수로 한정하지는 않는다.
한편, 상기 연결 단자(260)는 스프링이 내장된 포고 핀(pogo pin)으로 구현될 수 있다. 그리고, 제1 연결 단자(261)와 복수의 제2 연결 단자(262)가 서로 통전되는 것을 방지할 수 있도록 삽입 부재(210)의 소재는 일례로 비도전성 플라스틱과 같은 절연 재질로 이루어진 것이 바람직할 수 있다.
도 6은 도 3에서 헤드 유닛을 발췌하여 도시한 도면이고, 도 7은 도 5의 헤드 유닛에서 B-B라인을 따라 취한 단면도이며, 도 8은 도 5의 헤드 유닛을 도시한 분해사시도이고, 도 9는 도 5의 헤드 유닛을 Z방향에서 바라본 도면이며, 도 10은 삽입 부재와 수용 부재의 결합 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 전술한 헤드 유닛(100)은 일례로, 헤드 하우징(130), 보조 회로 기판(140), 제1 전극(110)과 제2 전극(120), 헤드 커버(150), 칫솔모(160), 전극 조립체(170) 및 수용 부재(180)를 포함할 수 있다.
헤드 하우징(130)은 일측이 개구된 헤드부(131) 및 상기 헤드부(131)와 연통되는 결합부(132)를 포함할 수 있다. 헤드부(131)와 결합부(132)는 일체로 이루어질 수 있다.
결합부(132)는 핸들 유닛(200)과 결합될 수 있고, 헤드부(131)에는 후술할 헤드 커버(150), 칫솔모(160) 및 제1 전극(110)과 제2 전극(120)이 위치될 수 있다.
보조 회로 기판(140)은 상기 헤드 하우징(130)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 보조 회로 기판(140)에는 상기 절연 부재(171)의 관통홀(171a)에 삽입될 수 있도록 막대 형상으로 이루어진 하나 이상의 연장부(141)가 형성될 수 있다.
연장부(141)는 연결 단자(260)의 개수와 대응되는 개수만큼 마련될 수 있다. 예를 들어, 전술한 연결 단자(260)가 한 개의 제1 연결 단자(261)와 두 개의 제2 연결 단자(262)를 포함하는 경우, 연장부(141)는 3개일 수 있다. 도전 라인(미도시)이 연장부(141)마다 형성될 수 있고, 각각의 도전 라인은 후술할 전극 조립체(170)를 통하여 연결 단자(260)와 전기적으로 연결될 수 있다.
헤드 커버(150)는 상기 헤드부(131)에서 개구된 부분을 폐쇄할 수 있다. 이를 위한 헤드 커버(150)는 헤드부(131)에서 개구부와 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
칫솔모(160)는 상기 헤드 커버(150)에 결합될 수 있다. 칫솔모(160)는 헤드 커버(150)의 외면에 형성된 다수의 식모 홀(미도시)에 삽입되어 고정될 수 있다. 이러한 칫솔모(160)의 배치 구조, 개수, 크기 등은 특별히 한정되지 않으며, 다양하게 형태로 변화될 수 있다.
제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 상기 보조 회로 기판(140)에서 상기 헤드부(131)와 대응되는 부분에 위치되어 전기장을 생성할 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 보조 회로 기판(140)에 실장될 수 있다.
이러한 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 핸들 유닛(200)으로부터 전기 에너지를 공급받아서 전기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 전기장은 치아 플라크의 구조를 약화시킬 수 있으므로, 사용자는 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)을 이용하여 구강 내 치아 플라크를 효과적으로 제거할 수 있다.
이를 위한 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 황동(brass), 알루미늄(Aluminum), 전도성 고분자(Conducting polymer), 전도성 실리콘(Conducting Silicon), 스테인리스 스틸(stainless steel) 등의 물질로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 전도성을 가진 물질이라면 전극 재료로 사용이 가능할 수 있다.
제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 각각 양의 전극과 음의 전극으로 설정될 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 헤드 커버(150)로부터 외부로 돌출될 수 있을 정도의 높이로 이루어질 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)의 높이는 전기 칫솔(1)의 설계에 따라 변경될 수 있으므로, 특정 수치로 한정되지는 않는다.
전극 조립체(170)는 상기 결합부(132)에서 상기 핸들 유닛(200)과 결합되는 부분에 인접하게 위치되고, 상기 보조 회로 기판(140)과 결합되며, 상기 핸들 유닛(200)과 상기 헤드 유닛(100)이 결합되는 경우, 상기 핸들 유닛(200)과 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 전술한 보조 회로 기판(140)은 핸들 유닛(200)에서 전달된 구동 전압을 전극 조립체(170)로부터 전달받아서 앞서 설명한 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)으로 전달할 수 있다. 이를 위한 전극 조립체(170)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
수용 부재(180)는 상기 전극 조립체(170)에 인접하게 위치되고, 상기 결합부(132)에서 상기 핸들 유닛(200)이 결합되는 부분에 결합될 수 있다. 수용 부재(180)는 별도의 볼트(186)에 의해 전극 조립체(170) 또는 헤드 하우징(130)에 체결될 수 있다. 수용 부재(180)는 상기 핸들 유닛(200)과 상기 헤드 유닛(100)이 결합되는 경우, 상기 핸들 유닛(200)과 기계적으로 체결될 수 있다.
또한, 수용 부재(180)는 전극 조립체(170)의 일부분이 외부로 노출되도록 할 수 있다. 이에 따라, 전술한 연결 단자(260)가 수용 부재(180)를 관통하여 전극 조립체(170)와 접촉될 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 상기와 같은 수용 부재(180)는 일례로, 인입부(181), 이탈 방지부(182) 및 회전 제한부(183)를 포함할 수 있다.
인입부(181)는 상기 삽입 부재(210)가 삽입될 수 있는 깊이로 인입될 수 있다.
이탈 방지부(182)는 판 형상으로 이루어져서 상기 인입부(181)의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재(210)가 상기 인입부(181)에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 돌출부(212)의 내측에 삽입되어 상기 돌출부(212)와 마주하도록 위치될 수 있다.
회전 제한부(183)는 상기 인입부(181)의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재(210)가 상기 인입부(181)에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 회전 제한부(183)와 접촉될 수 있다.
뿐만 아니라, 핸들 유닛(200)이 헤드 유닛(100)을 향하여 제1 방향으로 이동되는 과정(도 2 참조)에서, 회전 제한부(183)는 삽입 부재(210)의 돌출부(212)가 인입부(181)의 M영역에 삽입되게 하고, 다른 영역에 삽입되는 것은 방지할 수 있다.
한편, 이와 같은 헤드 유닛(100)은 발광 소자(190)를 더 포함할 수 있다.
발광 소자(190)는 상기 보조 회로 기판(140)에 설치되고, 외부로 빛을 조사할 수 있다.
이때, 전술한 헤드 유닛(100)에 포함되는 상기 헤드 커버(150)는 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 이를 위한 헤드 커버(150)의 소재는 일례로 폴리카보네이트일 수 있으며, 빛을 확산시키는 아크릴판일 수 있다. 이러한 헤드 커버(150)의 외면은 광확산이 용이하도록 미세한 돌기가 형성될 수 있다. 그리고, 헤드 하우징(130)도 투명한 소재로 하여 전기 칫솔(1)의 동작 시 헤드 유닛(100)이 발광되게 하는 것도 가능할 수 있다.
한편, 세 개의 연결 단자(260) 중 어느 하나는 메인 회로 기판(240)의 접지 단자와 연결되고, 다른 하나는 메인 회로 기판(240)으로부터 전기장 생성을 위한 구동 전압을 전달받을 수 있으며, 나머지 하나는 메인 회로 기판(240)으로부터 발광 소자(190)의 구동을 위한 전원을 전달받을 수 있다. 예를 들어, 두 개의 제2 연결 단자(262) 중 어느 하나는 메인 회로 기판(240)의 접지 단자와 연결되고, 나머지 하나는 메인 회로 기판(240)으로부터 상기 구동 전압을 공급받을 수 있다. 또한, 제1 연결 단자(261)는 메인 회로 기판(240)으로부터 전원을 전달받아서 발광 소자(190)에 전달할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 수용 부재(180)는 전술한 핸들 유닛(200)에 포함된 연결 단자(260)가 통과할 수 있게 하여 헤드 유닛(100)과 전기적으로 연결되게 한다. 이를 위한 수용 부재(180)에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 수용 부재(180)는 제1 삽입부(184) 및 제2 삽입부(185)를 포함할 수 있다.
제1 삽입부(184)는 상기 인입부(181)의 바닥면을 관통하도록 형성되고, 상기 제1 연결 단자(261)가 상기 전극 조립체(170)와 전기적으로 연결될 수 있게 한다.
제2 삽입부(185)는 상기 인입부(181)의 바닥면을 관통하도록 형성될 수 있다. 제2 삽입부(185)는 상기 제2 연결 단자(262)가 삽입된 상태에서 상기 핸들 유닛(200)과 상기 헤드 유닛(100)이 서로 상대 회전되는 경우, 상기 제2 연결 단자(262)가 일단에서 타단까지 이동될 수 있도록 아크(arc) 형상으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 제2 삽입부(185)의 형상은 제2 연결 단자(262)의 이동 궤적과 대응되는 곡률반경으로 이루어지면서, 상기 제2 연결 단자(262)의 직경보다 다소 큰 폭으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 삽입부(185)는 상기 제2 연결 단자(262)가 상기 전극 조립체(170)와 전기적으로 연결될 수 있게 한다.
제2 삽입부(185)는 하나 이상일 수 있다. 제2 연결 단자(262)가 두 개인 경우, 제2 삽입부(185)도 두 개일 수 있다. 두 개의 제2 삽입부(185)는 제1 삽입부(184)를 기준으로 점 대칭이 되도록 형성될 수 있다. 상기 핸들 유닛(200)과 상기 헤드 유닛(100)의 결합 시, 두 개의 제2 연결 단자(262) 각각이 두 개의 제2 삽입부(185) 각각을 통과하여 전극 조립체(170)에 접촉될 수 있다. 그리고, 제1 연결 단자(261)는 제1 삽입부(184)를 통과하여 전극 조립체(170)에 접촉될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 수용 부재(180)에 삽입 부재(210)가 삽입되어 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 결합되는 과정을 설명하기로 한다.
우선, 도 2로 되돌아가서, 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 나란하게 위치된 상태에서, 사용자가 핸들 유닛(200)을 제1 방향으로 이동시켜서 핸들 유닛(200)의 끝 부분을 헤드 유닛(100)에 삽입시킨다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 삽입 부재(210)의 돌출부(212)는 회전 제한부(183)에 의해 수용 부재(180)의 다른 영역으로 삽입되지 못하고, 삽입 목표 영역인 M영역에만 삽입될 수 있다. 여기서, 제2 연결 단자(262)는 제2 삽입부(185)의 제1 영역에 위치될 수 있다.
다음으로, 사용자가 핸들 유닛(200)을 제2 방향(반시계 방향)으로 회전(도 2 참조)시키면, 헤드 유닛(100)은 핸들 유닛(200)에 대해 시계 방향으로 상대 회전될 수 있다.
삽입 부재(210)가 회전되다가 제2 연결 단자(262)가 제2 삽입부(185)의 제2 영역에 위치되면, 삽입 부재(210)의 회전이 정지될 수 있다. 이때, 돌출부(212)는 이탈 방지부(182)의 내측으로 삽입되어, 이탈 방지부(182)와 돌출부(212)는 서로 중첩될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)은 길이 방향으로 각각 잡아당기더라도 서로 분리되지 않을 수 있다.
한편, 제2 연결 단자(262)가 제2 삽입부(185)에 안정적으로 위치될 수 있도록, 제2 삽입부(185)에서 제2 영역을 감싸는 부분은 일부분이 제2 연결 단자(262)를 향하여 돌출되도록 이루어질 수 있다.
도 11은 도 8의 헤드 유닛에서 전극 조립체를 발췌하여 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 전극 조립체에서 C-C라인을 따라 취한 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 전극 조립체(170)는 일례로 절연 부재(171) 및 도전 부재(172)를 포함할 수 있다.
절연 부재(171)는 비도전성 소재로 이루어지고, 상기 보조 회로 기판(140)의 일부분이 삽입되는 관통홀(171a)이 형성될 수 있다.
도전 부재(172)는 도전성 소재로 이루어지고, 일측은 상기 절연 부재(171)에서 관통홀(171a)이 형성된 부분에 설치되어 상기 관통홀(171a)에 삽입된 연장부(141)를 통해 상기 보조 회로 기판(140)과 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 수용 부재(180)와 인접하도록 위치되며, 상기 핸들 유닛(200)과 상기 헤드 유닛(100)이 서로 결합되는 경우, 상기 연결 단자(260)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도전 부재(172)는 하나 이상일 수 있다.
도전 부재(172)가 복수개인 경우, 복수의 도전 부재(172)는 서로 이격되게 배치될 수 있다. 도전 부재(172)의 형상은 일례로 리본 형상이면서 여러 번 절곡되도록 이루어질 수 있다.
도전 부재(172)는 판 스프링과 같이 탄성 변형가능한 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 절연 부재(171)와의 결합력이 향상될 수 있고, 연결 단자(260)와의 접촉시 접촉 안정성이 향상될 수 있다.
도전 부재(172)는 연결 단자(260)의 개수와 대응되는 개수만큼 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 단자(260)가 3개인 경우, 도전 부재(172)도 3개일 수 있고, 연결 단자(260)와 도전 부재(172)가 일대일 대응되어 접촉될 수 있다.
한편, 절연 부재(171)에는 서로 인접한 도전 부재(172)끼리 접촉되는 것을 방지할 수 있는 이격부(171c) 및 걸림턱(171b)이 형성될 수 있다. 이격부(171c)는 절연 부재(171)의 외면에서 서로 인접한 도전 부재(172) 사이에 위치되도록 돌출된 것일 수 있다. 걸림턱(171b)은 도전 부재(172)가 절연 부재(171)와 결합되는 경우, 도전 부재(172)에 형성된 설치홀(H)에 삽입될 수 있다.
도전 부재(172)는 상기와 같은 이격부(171c)와 걸림턱(171b)에 의해 초기 설치 위치가 지속적으로 유지될 수 있다.
이러한 도전 부재(172)는 일례로, 파지부(172a), 가압부(172b) 및 접촉부(172c)를 포함할 수 있다.
파지부(172a)는 상기 절연 부재(171)에서 상기 관통홀(171a)이 형성된 부분을 파지할 수 있다. 이를 위한 파지부(172a)의 형상은 일례로 알파벳 'U'와 유사한 형상일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 그리고, 전술한 설치홀(H)은 파지부(172a)를 관통하도록 형성될 수 있다.
가압부(172b)는 상기 파지부(172a)에서 상기 보조 회로 기판(140)과 접촉되는 부분 상에 휘어지거나 절곡되게 이루어지고, 상기 보조 회로 기판(140)을 가압할 수 있다. 이를 위한 가압부(172b)의 형상은 아크 형상일 수 있고, 파지부(172a)에서 관통홀(171a)이 위치되는 부분에 형성될 수 있다.
헤드 유닛(100)이 조립되는 과정에서, 보조 회로 기판(140)의 일부분(예를 들어, 연장부(141)가 절연 부재(171)의 관통홀(171a)에 삽입될 수 있고, 가압부(172b)는 보조 회로 기판(140)을 가압할 수 있다. 이에 따라, 가압부(172b)는 보조 회로 기판(140)에 형성된 전극 패턴(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 가압부(172b)는 보조 회로 기판(140)과 전극 조립체(170)의 결합력을 향상시킬 뿐만 아니라, 보조 회로 기판(140)과 도전 부재(172)가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
접촉부(172c)는 상기 파지부(172a)로부터 연장 형성되고, 상기 연결 단자(260)와 접촉될 수 있다. 이러한 접촉부(172c)의 끝부분은 고정되지 않은 상태로 상기 절연 부재(171)와 이격되도록 이루어질 수 있다. 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 결합 시, 연결 단자(260)가 접촉부(172c)를 가압하더라도 접촉부(172c)의 일부분이 변형되면서 연결 단자(260)에 발생되는 부하를 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 핸들 유닛(200)과 헤드 유닛(100)이 결합되는 경우, 연결 단자(260)와 도전 부재(172)와의 접촉이 안정적으로 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이 헤드 유닛(100)은 제1 전극(110)과 제2 전극(120)과 전극 조립체(170) 간의 전기적인 연결을 위하여 전선을 사용하는 것이 아니라, 보조 회로 기판(140)이 전극 조립체(170)와 직접 체결될 수 있다. 따라서, 헤드 유닛(100)이 조립되는 과정에서 작업자가 헤드 유닛(100) 내부에 전선을 배치하는 작업을 실시하지 않아도 됨에 따라, 조립 공정이 보다 용이하게 진행될 수 있다.
또한, 전술한 바와 다르게 전선을 사용하여 부품들을 연결하는 경우, 전선과 부품들 간의 연결 부위에서 단락이 발생되면서 전기 칫솔이 동작되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)에 포함되는 헤드 유닛(100)은 보조 회로 기판(140)과 전극 조립체(170)가 서로 기계적으로 체결되어 상기와 같은 문제점이 발생되는 것을 미연에 방지될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔을 나타낸 정면도이다.
도 13을 참조하면, 전술한 헤드 유닛(100)에서 상기 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 상기 보조 회로 기판(140)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 위치될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 방향을 기준으로 상기 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 가상의 기준선 상에 나란하게 위치될 수 있다.
칫솔모(160)는 플라크의 효과적인 제거를 위해 상하 끝부분보다 헤드 커버(150)의 가운데 부분에 더욱 조밀하게 배치될 수 있다. 그리고, 헤드 커버(150)에서 제1 전극(110)과 제2 전극(120)이 위치되는 부분의 주변에는 식모 홀(미도시)이 형성되기 어렵다.
그러므로, 상기와 다르게 제1 전극(110)과 제2 전극(120)이 좌우 방향으로 평행하게 배치되는 경우, 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 가상의 기준선 상에 나란하게 위치될 때 보다 헤드 커버(150)의 가운데 부분에서 버려지는 공간이 많아지게 된다. 따라서, 헤드 커버(150)에 식모 홀을 많이 형성할 수 있게 되어 상대적으로 칫솔모(160)를 촘촘하게 설치하기 어려울 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)의 헤드 유닛(100)에 포함된 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 상기 보조 회로 기판(140)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 위치되는 경우, 헤드 커버(150)에 상대적으로 칫솔모(160)를 촘촘하게 설치하여 플라크 제거 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 14는 메인 회로 기판에 포함되는 신호 공급부를 나타낸 도면이고, 도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 의한 신호의 파형을 나타낸 도면이다. 특히, 도 15에서는 필터링된 AC 신호(Sac')를 도시하였고, 도 16에서는 DC 신호(Sdc)를 도시하였으며, 도 17에서는 필터링된 AC 신호(Sac')와 DC 신호(Sdc)가 혼합되어 생성된 구동 신호(Vd)를 도시하였다. 또한, 도 18 및 도 19는 AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호의 바이오 필름 제거 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 신호 공급부(SG1)는 메인 회로 기판(240, 도 5 참조) 상에 실장되어 배터리(230)로부터 공급되는 배터리 전압(Vb)을 이용하여 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다.
특히, 신호 공급부(SG1)는 AC(Alternating Current) 신호와 DC(Direct Current) 신호를 혼합하여 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다.
이에 따라, 구동 신호(Vd)에는 AC 성분과 DC 성분이 모두 포함되어 있으며, AC 성분과 DC 성분의 동시 적용에 따른 시너지 효과 및 공진이 발생하여 혀의 설태나 입천장의 세균막의 원인이 되는 바이오필름(biofilm)의 제거 효과가 상승될 수 있다.
도 18을 참조하면, DC 성분에 의한 전기장은 국소적인 전하량 분포의 불균형을 유도하여 바이오필름의 구조적인 스트레스를 증가시키고, AC 성분에 의한 전기장은 특이적인 진동 발생을 통해 외부 보호체의 투과성을 증가시킬 수 있다.
이러한 AC 성분과 DC 성분의 시너지 효과는 도 19에서 확인할 수 있다. 즉, AC 성분에 의한 전기장과 DC 성분에 의한 전기장을 각각 단독으로 제공하였을 때의 바이오필름 제거 효과에 비해, AC 성분에 의한 전기장과 DC 성분에 의한 전기장을 중첩하여 동시에 제공하는 경우 바이오필름의 제거 효과가 월등히 우세함을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 신호 공급부(SG1)가 공급하는 구동 신호(Vd)로 인하여, DC 성분에 의한 전기장과 AC 성분에 의한 전기장이 전기장 생성 부재를 통해 제공될 수 있으므로, 상술한 바이오필름과 관련한 증폭된 제거 효과를 달성할 수 있다.
또한, 구동 신호(Vd)가 앞서 설명한 바와 같이 교류 전압과 직류 전압이 중첩된 형태로 설정됨으로써, 직류 전압만을 인가시키는 경우와 비교하여 신체의 감전 위험과 신체에 유발할 수 있는 통증을 줄여줄 수 있다.
한편, 전술한 신호 공급부(SG1)는 일례로 DC-DC 컨버터(SG1a), 신호 발생부(SG1b), 필터(SG1c), 및 캘리브레이션부(SG1d)를 포함할 수 있으며, 추가적으로 전압 분배부(SG1e)를 더 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(SG1a)는 배터리 전압(Vb)을 공급받고, 배터리 전압(Vb)을 소정 레벨의 출력 전압(Vo)으로 변환시켜 출력할 수 있다.
신호 발생부(SG1b)는 DC-DC 컨버터(SG1a)로부터 공급되는 전압을 기초로 동작하며, DC-DC 컨버터(SG1a)의 출력 전압(Vo)을 이용하여 소정의 주파수를 갖는 AC 신호(Sac)를 생성할 수 있다.
신호 발생부(SG1b)는 오실레이터(Oscillator), 함수 발생기(Function Generator) 등과 같은 AC 신호를 생성 가능한 기 공지된 구성을 이용하여 구현될 수 있다.
예를 들어, AC 신호(Sac)는 1KHz ~ 1000MHz의 주파수로 설정될 수 있다. AC 신호(Sac)가 1KHz 미만의 저주파로 설정되는 경우에는 바이오필름의 제거 효과가 떨어지며, AC 신호(Sac)가 1000MHz를 넘는 초고주파로 설정되는 경우에도 바이오필름의 제거 효과가 떨어지기 때문이다. 한편, AC 신호(Sac)의 주파수는 바이오필름의 제거에 적합한 5MHz ~ 15MHz의 주파수로 설정될 수 있다.
또한, AC 신호(Sac)의 진폭은 0.1mv ~ 3V로 설정될 수 있다. AC 신호(Sac)의 진폭이 0.1mV 미만인 경우 바이오필름 제거 효과를 기대하기 어려우며, AC 신호(Sac)의 진폭이 3V를 초과하는 경우에는 체액의 전기분해로 인한 독소물질이 발생할 우려가 있기 때문이다.
필터(SG1c)는 신호 발생부(SG1b)에 의해 생성된 AC 신호(Sac)에 대한 필터링 동작을 수행할 수 있다. 일례로, 필터(SG1c)는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 포함하여, 톱니파(Sawtooth Wave) 형태의 AC 신호(Sac)를 사인파(Sine Wave) 형태의 AC 신호(Sac')로 변환할 수 있다. 다만, 필터(SG1c)의 종류는 이에 제한되지 않으며, 설계 구조에 따라 다양한 종류의 필터가 채용될 수 있다.
캘리브레이션부(SG1d)는 필터(SG1c)를 통해 공급된 AC 신호(Sac')에 DC 신호(Sdc)를 혼합하여 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다. 일례로, 캘리브레이션부(SG1d)는 AC 신호(Sac')와 DC 신호(Sdc)의 합산(또는 중첩)이 가능한 연산 증폭기(operating amplifier)로 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이에 따라, AC 신호(Sac')에는 DC 신호(Sdc)에 해당하는 오프셋(offset)이 발생되며, AC 성분과 DC 성분을 모두 보유한 구동 신호(Vd)가 생성될 수 있다.
구동 신호(Vd)는 AC 신호(Sac)의 특성을 모두 포함하고 있으므로, 구동 신호(Vd)는 1KHz ~ 1000MHz의 주파수로 설정될 수 있으며, 또한 바이오필름의 제거에 보다 적합한 5MHz ~ 15MHz의 주파수로 설정될 수 있다. 또한, 구동 신호(Vd)의 진폭은 0.1mv ~ 3V로 설정될 수 있다.
도 15를 참조하면 캘리브레이션부(SG1d)는 A 볼트(V)의 진폭을 갖는 AC 신호(Sac')를 필터(SG1c)로부터 공급받을 수 있으며, 해당 AC 신호(Sac')에 도 16에 도시된 바와 같은 B 볼트(V)의 DC 신호(Sdc)를 중첩함으로써 도 17에 도시된 바와 같은 최종 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다.
이때, DC 신호(Sdc)의 전압값은 AC 신호(Sac')의 진폭 이상으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(Vd)의 전압값은 0 이상으로 설정될 수 있다.
결국, 구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값은 구동 신호(Vd)의 진폭과 동일하거나 그보다 크게 설정될 수 있다.
구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값이 구동 신호(Vd)의 진폭 값 미만인 경우, 구동 신호(Vd)의 전압이 음의 값을 갖게 되는 구간이 발생하게 되고, 상기 구간에서 전압이 음의 값을 갖게 됨에 따라 전기 에너지의 손실이 발생하게 된다.
다만 본 발명의 실시예와 같이, 구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값을 구동 신호(Vd)의 진폭과 동일하거나 그보다 크게 설정하게 되면, 구동 신호(Vd)의 전압이 항상 '0' 이상이므로 전기 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.
한편, DC 신호(Sdc)는 전압 분배부(SG1e)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 전압 분배부(SG1e)는 DC-DC 컨버터(SG1a)의 출력 전압(Vo)을 전달받을 수 있으며, 출력 전압(Vo)에 대한 전압 분배를 수행하여 DC 신호(Sdc)를 생성할 수 있다.
전압 분배부(SG1e)는 출력 전압(Vo)을 분배하기 위한 저항 스트링으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
DC-DC 컨버터(SG1a)의 출력 전압(Vo)이 구동 신호(Vd) 생성에 바로 사용되기에 적합한 경우, 해당 출력 전압(Vo)이 DC 신호(Sdc)의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 전압 분배부(SG1e)는 생략될 수 있으며, DC-DC 컨버터(SG1a)의 출력 전압(Vo)이 캘리브레이션부(SG1d)로 입력될 수 있다.
도 20 및 도 21는 신호 공급부의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21를 참조하면, 변형예에 따른 신호 공급부(SG2)는 DC-DC 컨버터(SG2a), 신호 발생부(SG2b), 전압 강하부(SG2e), 필터(SG2c), 및 오프셋 조절부(SG2d)를 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(SG2a)는 배터리(230)로부터 배터리 전압(Vb)을 공급받고, 배터리 전압(Vb)을 소정 레벨의 출력 전압(Vo)으로 변환시켜 출력할 수 있다.
신호 발생부(SG2b)는 DC-DC 컨버터(SG2a)로부터 공급되는 전압을 기초로 동작하며, DC-DC 컨버터(SG2a)의 출력 전압(Vo)을 이용하여 소정의 주파수를 갖는 제1 AC 신호(Sa1)를 생성할 수 있다.
신호 발생부(SG2b)는 오실레이터(Oscillator), 함수 발생기(Function Generator) 등과 같은 AC 신호를 생성 가능한 기 공지된 구성을 이용하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 AC 신호(Sa1)는 1KHz ~ 1000MHz의 주파수로 설정될 수 있다. 제1 AC 신호(Sa1)가 1KHz 미만의 저주파로 설정되는 경우에는 바이오필름의 제거 효과가 떨어지며, 제1 AC 신호(Sa1)가 1000MHz를 넘는 초고주파로 설정되는 경우에도 바이오필름의 제거 효과가 떨어지기 때문이다. 한편, 제1 AC 신호(Sa1)의 주파수는 바이오필름의 제거에 적합한 5MHz ~ 15MHz의 주파수로 설정될 수 있다.
전압 강하부(SG2e)는 신호 발생부(SG2b)로부터 출력된 제1 AC 신호(Sa1)의 크기(예를 들어, 피크 투 피크 전압 등)를 감소시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 전압 강하부(SG2e)는 저항 소자(R)로 구현될 수 있으며, 이를 통해 제1 AC 신호(Sa1)에 비해 크기가 감소된 제2 AC 신호(Sa2)가 전압 강하부(SG2e)로부터 공급될 수 있다.
필터(SG2c)는 전압 강하부(SG2e)로부터 출력된 제2 AC 신호(Sa2)에 대한 필터링 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 필터(SG2c)는 커패시터 소자(C)를 포함한 저역 통과 필터(Low Pass Filter)로 설정될 수 있으며, 톱니파(Sawtooth Wave) 형태의 제2 AC 신호(Sa2)를 사인파(Sine Wave) 형태의 제3 AC 신호(Sa3)로 변환할 수 있다.
또한, 필터(SG2c)를 통해 예기치 않은 제2 AC 신호(Sa2)의 DC 오프셋(DC offset)를 제거하여, 구동 신호(Vd)의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
오프셋 조절부(SG2d)는 DC 신호에 필터(SG2c)로부터 출력된 제3 AC 신호(Sa3)를 혼합하여 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 조절부(SG2d)는 다수의 저항 소자(R1, R2)을 포함하여 구성될 수 있으며, DC-DC 컨버터(SG2a)의 출력 전압(Vo)에 대한 전압 분배를 수행하여 소정 레벨의 DC 신호를 생성할 수 있다.
즉, 제1 저항 소자(R1)와 제2 저항 소자(R2)의 공통 노드(N)에 생성된 DC 신호에 필터(SG2c)를 통해 공급된 제3 AC 신호(Sa3)가 중첩되어 최종 구동 신호(Vd)가 생성될 수 있다.
이 경우, 구동 신호(Vd)의 진폭은 0.1mv ~ 3V로 설정될 수 있다. 구동 신호(Vd)의 진폭이 0.1mV 미만인 경우 바이오필름 제거 효과를 기대하기 어려우며, 구동 신호(Vd)의 진폭이 3V를 초과하는 경우에는 체액의 전기분해로 인한 독소물질이 발생할 우려가 있기 때문이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔의 사용예를 도시한 사시도이다.
도 22를 참조하면, 사용자가 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)을 사용하지 않는 경우에는 헤드 유닛(100)에 보호캡(400)을 결합시켜서 보관할 수 있다. 사용자가 전기 칫솔(1)을 휴대하고 다니면서 사용하는 경우, 보호캡(400)은 먼지나 이물질과 같은 외부의 오염원으로부터 칫솔모(160)를 보호할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 의한 전기 칫솔(1)의 충전이 필요한 경우, 사용자는 전기 칫솔(1)을 충전기(300)에 올려놓을 수 있다. 이때, 전술한 배터리(230)는 무선 충전 방식 또는 유선 충전 방식을 통해 충전될 수 있다.
한편, 전기 칫솔(1)이 유선 충전 방식인 경우, 핸들 유닛(200)의 외부에 충전용 단자를 마련하고, 충전기(300)에도 충전용 단자를 마련하여 단자들이 서로 접촉되도록 할 수 있다.
이와 다르게, 전기 칫솔(1)이 유선 충전 방식인 경우, 코일을 이용한 전자기(자기장) 유도방식, 자기공진(Resonance)을 이용한 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 사용될 수 있다.
자기공진 방식은 전송용 코일모듈(Tx)과 수신용 코일모듈(Rx) 간의 자기공진(자기공명현상)을 이용한 것으로 충전기(300)에 전송용 코일 모듈(Tx)을 배치하고, 전기 칫솔(1)에 수신용 코일 모듈(Rx)을 배치하여 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 전기 칫솔
100: 헤드 유닛 110: 제1 전극
120: 제2 전극 130: 헤드 하우징
131: 헤드부 132: 결합부
140: 보조 회로 기판 141: 연장부
150: 헤드 커버 160: 칫솔모
170: 전극 조립체 171: 절연 부재
171a: 관통홀 171c: 이격부
172: 도전 부재 172a: 파지부
172b: 가압부 172c: 접촉부
180: 수용 부재 181: 인입부
182: 이탈 방지부 183: 회전 제한부
184: 제1 삽입부 185: 제2 삽입부
190: 발광 소자 200: 핸들 유닛
210: 삽입 부재 211: 베이스부
212: 돌출부 220: 핸들 하우징
230: 배터리 240: 메인 회로 기판
250: 조작 부재 260: 연결 단자
261: 제1 연결 단자 262: 제2 연결 단자
270: 밀폐 부재 280: 도전 모듈

Claims (16)

  1. 헤드 유닛; 및
    상기 헤드 유닛과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛으로 구동 전압을 공급하며, 일부분이 상기 헤드 유닛에 삽입된 이후에 상기 헤드 유닛에 대해 회전되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되면서 기계적으로 체결되는 핸들 유닛; 을 포함하는 전기 칫솔.
  2. 제2항에 있어서,
    상기 핸들 유닛은,
    기둥 형상으로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하는 삽입 부재;
    상기 삽입 부재와 결합되는 핸들 하우징;
    상기 핸들 하우징에 설치되는 배터리;
    상기 배터리의 전압을 이용하여 구동 전압을 생성하는 신호 공급부가 실장된 메인 회로 기판; 및
    상기 메인 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 일부분이 상기 삽입 부재로부터 외부로 돌출되도록 위치되며, 상기 헤드 유닛과 상기 핸들 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 연결 단자; 를 포함하는 전기 칫솔.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤드 유닛은,
    일측이 개구된 헤드부 및 상기 헤드부와 연통되는 결합부를 포함하는 헤드 하우징;
    상기 헤드 하우징의 내부에 설치되는 보조 회로 기판;
    상기 헤드부에서 개구된 부분을 폐쇄하는 헤드 커버;
    상기 헤드 커버에 결합되는 칫솔모;
    상기 보조 회로 기판에서 상기 헤드부와 대응되는 부분에 위치되어 전기장을 생성하는 제1 전극과 제2 전극;
    상기 결합부에서 상기 핸들 유닛과 결합되는 부분에 인접하게 위치되고, 상기 보조 회로 기판과 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체에 인접하게 위치되고, 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛이 결합되는 부분에 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 기계적으로 체결되는 수용 부재; 를 포함하는 전기 칫솔.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용 부재는,
    상기 삽입 부재가 삽입될 수 있는 깊이로 인입되는 인입부;
    상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 돌출부와 서로 마주하도록 위치되는 이탈 방지부; 및
    상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전된 이후의 추가 회전을 제한하는 회전 제한부; 를 포함하는 전기 칫솔.
  5. 헤드 유닛; 및
    상기 헤드 유닛과 탈착 가능하게 결합되고, 사용자의 제어에 따라 상기 헤드 유닛으로 구동 전압을 공급하는 핸들 유닛; 을 포함하고,
    상기 핸들 유닛은,
    기둥 형상으로 이루어진 베이스부와, 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출되는 하나 이상의 돌출부를 포함하는 삽입 부재를 포함하고,
    상기 헤드 유닛은,
    상기 삽입 부재가 삽입될 수 있는 깊이로 인입되는 인입부와, 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전되면 상기 돌출부와 서로 마주하도록 위치되는 이탈 방지부와, 상기 인입부의 내벽면으로부터 돌출되고, 상기 삽입 부재가 상기 인입부에 삽입된 상태에서 일정 각도 회전된 이후의 추가 회전을 제한하는 회전 제한부를 포함하는 수용 부재; 를 포함하는 전기 칫솔.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 핸들 유닛은,
    상기 삽입 부재와 결합되는 핸들 하우징;
    상기 핸들 하우징에 설치되는 배터리;
    상기 배터리의 전압을 이용하여 구동 전압을 생성하는 신호 공급부가 실장된 메인 회로 기판; 및
    상기 메인 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 일부분이 상기 삽입 부재로부터 외부로 돌출되도록 위치되며, 상기 헤드 유닛과 상기 핸들 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 연결 단자; 를 포함하는 전기 칫솔.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 헤드 유닛은,
    일측이 개구된 헤드부와, 상기 헤드부와 연통되는 결합부를 포함하는 헤드 하우징;
    상기 헤드 하우징의 내부에 설치되는 보조 회로 기판;
    상기 헤드부에서 개구된 부분을 폐쇄하는 헤드 커버;
    상기 헤드 커버에 결합되는 칫솔모;
    상기 보조 회로 기판에서 상기 헤드부와 대응되는 부분에 위치되어 전기장을 생성하는 제1 전극과 제2 전극; 및
    상기 결합부에서 상기 핸들 유닛과 결합되는 부분에 인접하게 위치되고, 상기 보조 회로 기판과 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 를 포함하고,
    상기 수용 부재는,
    상기 전극 조립체에 인접하게 위치되고, 상기 결합부에서 상기 핸들 유닛이 결합되는 부분에 결합되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 결합되는 경우, 상기 헤드 유닛과 기계적으로 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 칫솔.
  8. 제2항 또는 제6항에 있어서,
    상기 연결 단자는 복수개이고, 상기 복수의 연결 단자는,
    제1 연결 단자: 및
    상기 제1 연결 단자에 대해 이격되게 위치되는 하나 이상의 제2 연결 단자; 를 포함하는 전기 칫솔.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수용 부재는,
    상기 인입부의 바닥면을 관통하도록 형성되고, 상기 제1 연결 단자가 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결될 수 있게 하는 제1 삽입부; 및
    상기 인입부의 바닥면을 관통하도록 형성되며, 상기 제2 연결 단자가 삽입된 상태에서 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 서로 상대 회전되는 경우, 상기 제2 연결 단자가 일단에서 타단까지 이동될 수 있도록 아크 형상으로 이루어지고, 상기 제2 연결 단자가 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결될 수 있게 하는 하나 이상의 제2 삽입부; 를 포함하는 전기 칫솔.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전극 조립체는,
    비도전성 소재로 이루어지고, 상기 보조 회로 기판의 일부분이 삽입되는 관통홀이 형성되는 절연 부재; 및
    도전성 소재로 이루어지고, 일측은 상기 절연 부재에서 관통홀이 형성된 부분에 설치되어 상기 보조 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 타측은 상기 수용 부재와 인접하도록 위치되며, 상기 핸들 유닛과 상기 헤드 유닛이 서로 결합되는 경우, 상기 연결 단자와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 도전 부재; 를 포함하는 전기 칫솔.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전 부재는,
    상기 절연 부재에서 상기 관통홀이 형성된 부분을 파지하는 파지부;
    상기 파지부에서 상기 보조 회로 기판과 접촉되는 부분 상에 휘어지거나 절곡되게 이루어지고, 상기 보조 회로 기판을 가압하는 가압부; 및
    상기 파지부로부터 연장 형성되고, 상기 연결 단자와 접촉되는 접촉부;를 포함하는 전기 칫솔.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접촉부의 끝부분은 상기 절연 부재와 이격되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 칫솔.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 보조 회로 기판에는 상기 절연 부재의 관통홀에 삽입될 수 있도록 막대 형상으로 이루어진 하나 이상의 연장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 칫솔.
  14. 제3항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극은 상기 보조 회로 기판의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 위치되는 것을 특징으로 하는 전기 칫솔.
  15. 제3항 또는 제7항에 있어서,
    상기 헤드 유닛은,
    상기 보조 회로 기판에 설치되고, 외부로 빛을 조사하는 발광 소자를 더 포함하는 전기 칫솔.
  16. 제15항 있어서,
    상기 헤드 커버는 투명한 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 칫솔.
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