KR20240052953A - 종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종축 진동을 갖는 음파 칫솔용 브러시(10)에 관한 것으로, 상기 브러시는, 절두원추형 풋 부분(11)을 갖는 세장형 메인 바디; 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 비회전식으로 결합되는 드라이브 어댑터; 복수의 강모들이 고정되는 강모 캐리어를 갖는 헤드 부분(13); 및 풋 부분(11)과 헤드 부분(13)을 연결하는 세장형 넥 부분(12)을 포함한다. 메인 바디는 기하학적 풋 부분 종축(20)과 기하학적 헤드 부분 정렬 축이 5° 내지 12°의 범위 내에 있는 각도(γ)를 형성하도록 굽힘 각도를 형성한다. 풋 부분(11)의 단부면으로부터의 메인 바디의 기하학적 굽힘 위치(22)의 거리는 메인 바디의 전체 길이의 적어도 50 %이다. 본 발명은 또한 종축 진동이 있는 음파 칫솔에 관한 것으로, 상기 칫솔은 브러시(10) 및 핸드셋을 포함하고, 핸드셋은 브러시(10)를 핸드셋에 탈착 가능하게 고정하기 위한 브러시 커플링; 및 브러시 커플링에서 종축 진동을 발생시키는 드라이브(16)를 갖는다.

Description

종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시

본 발명은 일반적으로 종축(longitudinal axis) 진동을 갖는 음파 칫솔(sonic toothbrush) 드라이브에 회전-고정 결합하기 위한 드라이브 어댑터를 갖는 베이스 부분을 갖는 세장형(elongated) 베이스 바디를 포함하는 종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시에 관한 것이다.

다양한 유형들의 전동 칫솔들이 있다.

간행물들 DE 10 2016 011477 (Schiffer), EP 2'454'967 A1 (Braun), WO 2005 046508 A1 (Trisa) 등으로부터, 강모(bristle) 방향에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있고 해당 축을 중심으로 앞뒤로 움직이는, 둥근 브러시 헤드의 원리가 알려져 있다. 이 배열의 장점은 움직이는 부분(즉, 둥근 브러시 헤드)이 매우 작다는 것이다. 많은 구동 에너지를 필요로 하지 않으며, 발생하는 힘들(토크들)이 작은 경향이 있다. 이 원리의 단점은 강모 움직임이 회전 축으로부터의 거리에 따라 달라진다는 것이다. 강모들이 브러시 헤드의 축에 가까울수록, 앞뒤 움직임이 더 적다. 따라서, 움직임 패턴이 강모 필드에 걸쳐 매우 불균일하게 분포된다.

진자 운동의 원리가 JP H04-43127 (Kao), US 2006 168744 A1 (Butler), US 2012/0291212 (Montagnino) 등으로부터 알려져 있다. 여기서, 브러시는 핸드 장치(hand apparatus)(드라이브) 및 부착된 브러시에 수직이고, 브러시가 핸드 장치에 결합되는 지점에서 핸드 장치 및 브러시의 종방향 연장 축과 교차하는 진자 축을 중심으로 진동한다. 장점은 움직임의 강도가 전체의 강모 필드에 걸쳐 균일하게 분포된다는 것이다. 이것은 모든 강모들이 거의 동일한 진자 축으로부터의 거리를 갖고 있기 때문이다. 그러나, 단점은 질량이 있는 브러시 헤드가 진자 축으로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있기 때문에 상대적으로 큰 힘들(모멘트들)이 발생한다는 것이다.

하우징 진동의 원리가 JP 2012-161368 (Sanion), DE 299 13 406 U1 (Rowenta), US 6,766,548 B1 (Rowenta), WO 2005 046508 A1 (Trisa), WO 2013/104020 A1 (Erskine) 등으로부터 알려져 있다. 핸드 장치 또는 브러시 넥(brush neck)의 드라이브는 강모들에 전달되는 정의되지 않은 진동을 발생시킨다. 이 설계의 장점은 모션 전송의 기술적 세부 사항들을 다룰 필요가 없다는 것이다. 그러나, 단점은 하우징 전체를 진동시켜야 하고, 그에 따라, 작은 부품만이 진동해야 하는 경우보다 더 많은 구동 에너지가 요구된다는 것이다. 게다가, 진동은 너무 강하지 않아야 하는데, 왜냐하면 핸드 장치를 잡은 편안함에 영향을 미치기 때문이다. 마지막으로, 강모들의 효과적인 움직임들은 알려져 있지 않으며, 이 유형의 정의되지 않고 제어되지 않는 진동으로 세척하는 효과는 최적이 아니다.

다른 원리가 간행물들 WO 2012-151259 A1 (Water Pik), EP 2'548'531 B1 (Trisa) 등으로부터 알려져 있다. 여기서, 핸드 장치는 종축을 중심으로 앞뒤로 회전하는 결합 핀을 갖고 있다. 결합 핀 상에 장착되는 브러시는 직선형 넥 및 말단에 있는 강모 플레이트를 가지며, 이로부터, 강모들은 핸드 장치 또는 브러시 넥의 종축을 가로지른다. 이 기하학적 구조의 장점은 장착되는 브러시의 질량(넥, 강모 플레이트)이 종축(움직임의 중심)에 상대적으로 가깝기 때문에 상대적으로 낮은 힘들(모멘트들)이 발생한다는 것이다. 또한, 움직임의 강도가 강모 필드에 걸쳐 상대적으로 고르게 분포된다. 그러나, 이 원리의 단점은 강모들이 1차원적인 움직임(앞뒤)만을 수행한다는 것이다. 한편으로, 이는 치약의 만족스럽지 못한 거품 효과를 가져오며, 다른 한편으로는, 수십 년 동안 수동 칫솔과 관련하여 전문가들에 의해 유리하다고 가르쳐졌던, 원형의 부드럽고 동시에 효율적인 움직임의 장점이 사라진다.

수동 칫솔들의 경우, 강모들의 경도에 따라 세척 효과가 달라지는 것으로 알려져 있다. 경도가 다른 강모들은 사용 목적에 따라 상이한 세척 효과들 및 상이한 손상 가능성을 갖는다. 이러한 효과들은 전문가 집단들에서 잘 알려져 있으며, 환자들에게 제공되는 조언에도 정기적으로 포함된다.

음파 칫솔들은 사용자에게 매우 편안하며, 전동 브러시가 손으로 할 수 있는 것보다 훨씬 더 빠른 움직임들을 만들어 낼 수 있기 때문에 효율적인 것으로 간주된다.

음파 칫솔들의 경우, 모터의 주파수가 높을수록, 그리고, 강모들의 세척 움직임들이 클수록, 세척 효과가 더 좋다는 사실을 토대로 만들어졌다.

WO 2017/050612 A1 (Curaden)은 각진 브러시 헤드를 갖는 음파 칫솔을 기술하고 있다. 음파 칫솔이 전방으로 기울어져 있다는 사실은 치열의 다양한 부위들에 더 쉽게 접근할 수 있게 해준다. 게다가, 굴곡은 브러시들의 필라멘트들이 브러시의 종축을 가로지르는 방향으로 더 큰 진폭으로 진동할 수 있게 한다. 선호되는 작동 주파수는 2000 내지 8000 헤르츠이다. 그러나, 주파수들은, 예를 들어, 10 kHz, 50 kHz, 또는 더 낮은 경우(예: 200 Hz 또는 500 Hz)보다 더 높을 수도 있다.

US 2012/02912 A1로부터, 공진 주파수를 증가시키기 위해 브러시의 종축을 가로지르는 두 개의 평행 채널들을 갖는 초음파 칫솔이 알려져 있다. 두 개의 채널들이 앞쪽에 배치되는 경우 전방-후방 방향으로 주파수가 증가된다. 브러시 넥의 좌우에 채널들이 마련되면, 측 방향으로 주파수가 증가된다.

단점들:

음파 칫솔들의 세척 거동에 대한 이해가 아직 부족하다. 오늘날 수동 칫솔들의 세척 효과에 관하여 우리가 가지고 있는 지식은 음파 칫솔의 매우 역동적인 상황으로 옮겨질 수 없다.

본 발명의 목적은 처음에 언급된 기술분야에 속하며, 더 나은 세척 효과, 특히, 잇몸에 부드러운 음파 칫솔들을 위한 칫솔을 제공하는 것이다. 특히, 정의되고 제어되는 강모들의 2차원 움직임이 생성되어야 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 해결 수단은 청구항 1항에 의해 정의된다.

종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시는 세장형 베이스 바디를 갖고, 이는

a) 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 회전-고정 결합하기 위한 드라이브 어댑터를 갖는 절두원추형(frustoconical) 베이스 부분 - 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의함 -,

b) 헤드 부분 정렬 축 및 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트(bristle support)를 갖는 헤드 부분, 및

c) 베이스 부분과 헤드 부분을 연결하는, 베이스 부분에 비해 점점 가늘어지는 단면을 갖는 넥 부분을 갖는다.

베이스 부분은 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축이 5° 내지 12°의 범위 내에 있는 각도(γ)를 포함하도록 킹크 각도(kink angle)를 갖는다. 또한, 베이스 바디의 기하학적 킹크 위치는 베이스 바디의 전체 길이의 적어도 50 %의 베이스 부분의 단부면으로부터의 거리를 갖는다.

본 발명에 따른 음파 칫솔은 기본적으로 종축, 즉, 베이스 부분 종축(여기서는 x-축으로 정의됨)을 중심으로 브러시의 진동을 발생시킨다. 이로써, 강모들은 주로 상기 종축을 가로지르는 닦는 동작(wiping motion)을 수행한다. 본 발명에 따른 브러시의 특별한 장점은 헤드 부분의 충분히 큰 편향(편심(eccentricity)이라고도 함)을 초래하는 킹크 각도 위치를 가져서, 종축의 방향으로 특정 진동도 수행하게 한다는 것이다. 그 결과는 "8" 움직임이라고 지칭될 수 있는 2차원 움직임이다. 그러한 움직임은 여러 측면들에서 특히 유리하다.

너무 작지도 않고 너무 크지도 않은 본 발명에 따른 특수한 킹크 각도와, 베이스 부분에 너무 가깝지 않은 본 발명에 따른 킹크 각도 위치의 조합은 편향(또는 베이스 부분 종축에 대한 편심), 및 칫솔의 작동 중에 브러시 헤드가 약간 끄덕이는 움직임(nodding movement)을 초래하는 지렛대 효과를 초래한다. 이는 위에서 언급된 강모 팁들의 2차원 "8" 움직임을 초래한다.

그러나, 브러시가 강모들의 방향으로 작은 "끄덕이는 움직임"을 수행하는 것이 현재의 브러시 설계의 장점이다. 이것은 타액과 치약의 혼합물이 치간 공간들로 "전방으로" 들어가게 한다. 이것은 더 나은 치간 세척을 위해 특별히 설계되는, 단일-강모 칫솔들의 경우 특히 중요하다.

본 발명은 또한 이하의 기본적인 특징들을 기반으로 한다:

a) 브러시는 핸드 장치에 대한 어댑터, 소위 드라이브 어댑터가 형성되는 베이스 부분을 갖는다. 어댑터는 음파 칫솔 드라이브의 커플링 부분(예: 핀)에 회전 불가능하게(그러나, 교체 가능하게) 연결되도록 기하학적으로 설계된다. 음파 칫솔 드라이브는 브러시에 전달될 종축 진동을 발생시킨다. 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의한다. 이 종축은 일반적으로 브러시가 핸드 장치에 배치될 수 있는 방향이다.

b) 또한, 브러시는 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트(강모 필드)를 갖는 헤드 부분을 갖는다. 헤드 부분은 원칙적으로 브러시의 상단이다(반면, 베이스 부분은 하단임). 헤드 부분은 헤드 부분 정렬 축을 정의한다. 예를 들어, 헤드 부분에 고정되는 강모들은 헤드 부분 정렬 축에 대해 직각으로 멀리 돌출된다. 일반적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 강모들은 헤드 부분 정렬 축에 수직이다.

c) 베이스 부분과 헤드 부분의 사이에서, 베이스 바디는 넥 부분을 갖는다. 따라서, 넥 부분은 베이스 부분과 헤드 부분을 연결한다. 그것은 베이스 부분에 비해 점점 가늘어지는 단면을 갖는다. 이것은 베이스 부분의 단면을 보면(베이스 부분의 종축을 기준으로), x 또는 y 방향의 치수들이 넥 부분의 단면(즉, 넥 부분의 종축을 가로지름)보다 더 작다는 것을 의미한다. 여기서, 단면 테이퍼(taper)는 단면적을 의미한다. 따라서, x-방향 및 y-방향의 치수들이 더 작을 필요는 없다.

제1 변형에서, 강모 서포트는 각각 복수의 강모들을 갖는 복수의 다발들(tufts)을 포함한다. 제2 변형에서, 강모 서포트는 다수의 강모들을 갖는 정확히 하나의 다발을 포함한다(단일-다발 변형).

그러나, 강모들은, 특히, 브러시가 치간 브러시로 설계되는 경우, 강모 서포트의 표면에 간접적으로 고정될 수도 있다. 제3 변형에서, 강모 서포트는 강모들이 가닥들의 사이에 클램핑된 상태로, 그 표면에 감겨 있거나 놓여 있는 와이어 루프를 포함한다. 이 경우, 헤드 부분 정렬 축은 와이어 배향에 직각들로 정렬되는 것이 바람직하다.

기하학적 킹크 위치는 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축 사이의 교차점에 의해 정의된다. 따라서, 기하학적 킹크 위치에서, 베이스 바디의 방향을 킹크와 같이(또는 무릎(knee)와 같이) 변경할 필요는 없다. 바람직하게는, 기하학적 킹크 위치는 베이스 바디의 내부에 위치된다. 베이스 바디의 형상은 반드시 시각적으로 인식 가능한 킹크를 포함할 필요는 없지만, 예를 들어, 만곡될 수 있다. 변형들에서, 기하학적 킹크 위치는 베이스 바디의 외부에 위치될 수도 있다. 추가적인 변형들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들에게 알려져 있다.

베이스 부분의 단부면과 킹크 위치 사이의 거리는 베이스 부분의 종축을 따라 측정된다. 마찬가지로, 베이스 부분의 전체 길이는 베이스 부분의 종축을 따라 측정된다.

본 발명에 따르면, 기하학적 킹크 위치는 5° 내지 12°의 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축 사이의 각도(γ(감마))와 관련하여 치아들을 세척하기 위한 특히 최적의 진동 거동을 달성하기 위해 헤드 부분으로부터 상대적으로 큰 거리를 포함한다. 선택되는 각도가 클수록, 베이스 부분의 종축으로부터의 헤드 부분의 편향(편심)이 더 크다. 마찬가지로, 킹크 위치가 헤드 부분으로부터 더 멀리 이동됨에 따라 편심은 더 커진다. 그러나, 두 개의 파라미터들(킹크 위치 및 각도)은 진동 거동에 동일한 정도로, 그리고 동일한 방식으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서, 세척 효과와 관련하여, 각도의 증가는, 예를 들어, 킹크 위치와 헤드 부분 사이의 더 작은 거리로는 직접 보상될 수 없다. 왜냐하면, 헤드 부분의 2차원 또는 3차원 진동 패턴이 두 개의 파라미터들에 다르게 반응하기 때문이다.

기하학적 킹크 위치와 베이스 부분의 단부면 사이의 거리는 베이스 바디의 전체 길이의 적어도 60 %인 것이 바람직하다. 이것은, 실험들에 따르면, 특히 유리한 2차원 또는 3차원 진동 패턴들로 이어지는, 기하학적 킹크 위치에 대한 특히 최적의 범위를 정의한다. 이러한 방식으로, 특히 효과적이고 동시에 부드러운 치아 세척이 달성될 수 있다.

변형들에서, 베이스 부분의 단부면까지의 기하학적 킹크 위치의 거리는 베이스 부분의 전체 길이의 50 %와 60 %의 사이일 수도 있다.

특별한 실시예에 따르면, 기하학적 킹크 위치와 베이스 부분의 단부면 사이의 거리는 베이스 부분의 전체 길이(L)의 최대 75 %이다. 이 상한 범위에서, 충분히 강한 "8" 움직임은 본 발명의 5° 내지 12°의 킹크 각도로 달성될 수 있으며, 넥 부분과 헤드 부분의 기하학적 치수들과 관련하여 큰 설계 자유도를 갖는다.

특별한 실시예에 따르면, 헤드 부분은 판 형상이고, 넥 부분은 막대 형상이다. 따라서, 헤드 부분은 한 방향(예: y-방향)으로 다른 방향(예: z-방향)으로보다 단면(즉, 헤드 부분 정렬 축에 수직인 평면에 있음)이 더 넓다. 단면의 형상은, 예를 들어, 직사각형, 사다리꼴, 또는 타원형일 수 있다.

예를 들어, 넥 부분은 단면이 원형, 타원형, 사각형, 육각형, 팔각형, 사다리꼴, 또는 그러한 형상의 기하학적 근사 또는 변형이다. 단면 형상은 회전 대칭일 필요는 없다.

제1 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 적어도 약 두 배이다.

제2 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 넥 부분보다 길이가 최대 약 1.5 배이다. 이것은 위에서 언급된 실시예와 조합될 수도 있다.

제3 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 브러시의 종축과 헤드 정렬 축에 걸쳐 있는 단면에서 넥 부분과 두께가 대략 동일하다. 따라서, 헤드 부분이 판 형상인 경우, 넥 부분은 헤드 부분 판과 두께가 대략 동일하다.

일 실시예에서, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 적어도 약 두 배이고, 길이가 최대 약 1.5 배이다. 특히 바람직하게는, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 두 배와 세 배의 사이이고, 길이가 0.5 배와 1.5 배의 사이이다. 헤드 부분에 비해 상대적으로 얇은 넥 부분을 사용하면, 특히 우수한 진동 거동이 달성되어, 최적의 치아들 세척이 달성된다.

변형들에서, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 두 배 미만이고, 길이가 1.5 배 이상일 수도 있다.

특정 실시예에서, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 더 큰 질량을 가지며, 특히, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 바람직하게는 30 % 이상, 더욱 바람직하게는 50 % 이상 더 큰 질량을 갖는다. 이 질량 분포는 적절한 기하학적 치수들이나 다른 재료들 또는 두 가지 모두에 의해 달성될 수 있다.

넥 부분에 비해 상대적으로 큰 헤드 부분의 질량은 칫솔의 작동 중에 브러시 헤드의 약간 끄덕이는 움직임(z-방향의 움직임)이 최적화될 수 있는 효과를 갖는다. 더 큰 질량으로 인해, 끄덕이는 움직임의 모멘텀이 증가될 수 있으며, 이는 2차원 "8" 움직임이 강화될 수 있고, 결과적으로, 치간 공간들에 더 잘 도달될 수 있음을 의미한다. 이것은, 특히, 단일 다발 버전 또는 치간 브러시의 경우에 유리하다.

변형들에서, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 30 % 미만으로 더 큰 질량을 포함할 수도 있으며, 특히, 헤드 부분과 넥 부분의 질량들은 대략 동일할 수도 있다. 예를 들어, 헤드 부분이 넥 부분과 두께가 동일하고, 넥 부분이 헤드 부분보다 길이가 세 배이며, 헤드 부분이 넥 부분보다 폭이 세 배인 경우이다.

바람직하게는, 베이스 부분은 헤드 부분과 길이가 대략 동일하다. 이것은 베이스 부분이 음파 칫솔 드라이브에 대한 안정적인 부착을 달성할 만큼 충분히 크다는 것을 의미한다(예: 핸드 장치의 대응하는 긴 핀을 위한 긴 어댑터 채널을 가짐). 드라이브의 진동과 그에 따른 운동 에너지는 넥 부분을 통해 헤드 부분에 효율적으로 전달될 것이다.

특정 실시예에서, 베이스 부분은 헤드 부분보다 더 짧고, 특히, 베이스 부분은 헤드 부분의 길이의 대략 절반이다. 이것은 넥 부분에 더 많은 설계 자유를 제공한다. 더욱이, 그러한 실시예에서, 드라이브 어댑터가 핸드 장치의 어댑터 채널에 삽입되는 브러시의 슬림 핀으로 형성되는 경우, 음파 칫솔 드라이브에 대한 안정적인 부착이 숨겨진다.

변형들에서, 베이스 부분은 헤드 부분보다 더 길 수도 있다.

바람직하게는, 넥 부분은 넥 부분의 길이의 1/4 이하인 횡방향 치수를 갖는다. 횡방향 치수는 기하학적 정렬 축에 수직이거나 베이스 부분 종축에 수직인 직경으로 이해된다. 넥 부분이 헤드 부분에 인접하는 경우, 헤드 부분 정렬 축이 결정적이고, 넥 부분이 베이스 부분에 인접하는 경우, 베이스 부분 종축이 결정적이다. 따라서, 넥 부분은 헤드 부분의 진동 거동, 특히, 평면에서의 진동 거동("8" 움직임) 및 끄덕이는 움직임이 지원될 수 있도록 의도적으로 얇게 유지된다.

변형들에서, 횡방향 치수는 넥 부분의 길이의 1/4을 초과할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 특히 유연하거나 탄성이 있는 재료가 넥 부분에 사용되는 경우에, 유용할 수 있다.

바람직하게는, 베이스 바디는 8,000 MPa 미만인 영률(Young's modulus)을 갖는 하중-지지 재료(load-bearing material)를 갖는다. 특히, 영률은 2000 MPa 내지 6000 MPa의 범위 내에 있다. 이것은 진동들을 최적으로 전달하기에 충분한 탄성을 갖고 충분히 안정적인 베이스 바디를 초래한다.

바람직하게는, 영률은 적어도 2500 MPa, 특히, 적어도 3000 MPa이다. 이것은 종축 진동들을 최적으로 전달하기에 충분히 강한 베이스 바디를 보장한다.

본 발명의 특정 변형들에서(예: 8°의 범위 내에 있는 다소 작은 킹크 각도들의 경우), 영률은 큰 킹크 각도들(예: 15°)의 경우보다 더 낮은(예: 2000 MPa 내지 3000 MPa) 경향이 있을 수 있다.

다른 특정 실시예는 4000 MPa 내지 6000 MPa의 범위 내에 있는 베이스 바디의 하중-지지 재료(들)의 영률에 의해 특징지어 진다.

헤드 부분의 질량이 넥 부분의 단면에 비해 상대적으로 큰 경우, 5000 MPa 내지 6000 MPa의 범위 내에 있는 영률이 유리하다.

바람직하게는, 베이스 바디는 실질적으로 단일 재료의 일체형으로 구성된다. 한편으로, 이것은 베이스 바디를 특히 비용 효율적으로 제조하는 것을 가능하게 한다. 다른 한편으로는, 이는 또한 특히 최적의 진동 거동을 가능하게 하는데, 상이한 재료들의 경계 전이들(boundary transitions)이 진동 거동, 특히, 그러한 경계 전이가 상이한 방향들의 진동 패턴에 의해 회절되는, 2차원 또는 3차원 진동 거동을 방해하지 않기 때문이다.

본 발명의 맥락에서, 브러시의 표면이 비지지(non-supporting) 재료에 의해 코팅되거나 외장되는(sheathed) 경우에도 단일 재료의 일체형 베이스 바디가 언급된다. 예를 들어, 일체형 베이스 바디에서, 브러시가 손가락들에 의해 드라이브 핀에서 보다 쉽게 제거될 수 있도록 베이스 부분에 거칠기 또는 표면 그립이 증가된 재료의 영역들이 제공될 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 베이스 바디는 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 두 개의 재료 부분들로 형성된다. 예를 들어, 베이스 부분이 브러시의 넥 및 헤드와 다른 플라스틱으로 사출 성형되는 경우, 매우 단단한 플라스틱(영률이 높음)이 핸드 장치의 드라이브 핀에 대한 커플링이 브러시에 드라이브의 움직임을 최적으로 전달하도록 보장하는 데 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 넥은 덜 단단한 재료로 충분히 탄성이 있게 만들어질 수 있다(넥 부분의 재료의 영률이 베이스 부분의 영률보다 더 낮음).

다른 특정 실시예는 베이스 바디가 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 세 개의 재료 부분들로 형성된다는 사실에 의해 특징지어 진다. 예를 들어, 베이스 바디는 종방향으로 서로 다른 강도의 재료 결합에 의해 결합되는 두 개의 재료 부분들로 구성될 수 있다. 헤드 부분, 넥 부분, 및 베이스 부분이 상이한 재료들로 각각 형성되는 것도 고려될 수 있다. 헤드 부분에 대한 요구 사항들은 베이스 부분에 대한 요구 사항들과 다르며, 이는 재료의 선택으로 최적화될 수 있다.

재료 결합에 의해 결합되는 두 개 또는 세 개의 재료들로 만들어지는 베이스 바디는, 예를 들어, 두 개 또는 세 개의 재료들로 현대적인 플라스틱 사출 성형 공정들에 의해 얻어진다.

특정 기능들(예: 브러시의 후면이 치아들과 접촉하게 될 때의 보호)을 달성하기 위해 두 개 또는 세 개의 지지하는 재료 부분들을 갖는 베이스 바디에 비지지(예: 부드러운) 쉘 레이어들(shell layers)이 존재할 수 있다.

바람직하게는, 헤드 부분은 브러시의 길이에 대해 10 % 내지 20 %의 편향을 갖는다. 본 경우, 편향은 헤드 부분의 중심(무게 중심)에서 어댑터 종축까지의 거리를 베이스 바디의 총 길이(L)(x-방향)로 나눈 비율로 이해된다. 편향은 "어댑터 종축에 대한 헤드 부분의 편심"로 간주될 수 있다. 편향은 진동 패턴에서 결정적이다: 10 % 내지 20 %의 편향의 경우, "8" 움직임이 특히 두드러지는 것으로 나타났다.

편향은 10 % 미만이거나 20 %를 초과할 수도 있다. 전체 길이가 짧은 브러시들의 경우, 헤드의 "불균형"이 너무 작아지지 않도록 편향은 20 %의 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다. 높은 작동 주파수들(예: 240 Hz 초과)용 브러시들의 경우, 높은 주파수들에서는 헤드의 "불균형"이 너무 커질 수 있기 때문에, 편향은 10 %의 범위 내에서 선택된다.

특정 실시예에 따르면, 강모들은 브러시의 헤드 부분 정렬 축으로부터 멀어지는 방향으로 실질적으로 수직으로 돌출된다. 베이스 부분 종축과 강모 방향 사이의 각도는 90°에서 킹크 각도(γ(감마))를 뺀 값이다. 예를 들어, 킹크 각도(γ)가 9°인 경우, 그 결과는 90° - 9° = 81°이다.

강모들은, 예를 들어, 판 형상의 헤드 부분의 메인 표면에 고정된다. 그러나, 단일 다발 브러시의 경우, 헤드 부분은 막대 형상일 수도 있으며, 단일 다발은 원통형 리세스(예: 막힌 홀)에 고정될 수 있다.

바람직하게는, 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축은 7° 내지 10°의 범위 내에 있는 각도(γ(감마))를 에워싼다. 이 각도 범위는 실험들에서 특히 유리한 것으로 나타났으며, 치아 세척 시 특히 이상적인 진동 패턴이 달성될 수 있게 한다. 실험들에 따르면, 진동 패턴, 특히, "8" 움직임이 특히 유리한 것으로 나타났으며, 이는 브러시를 사용한 치아 세척이 특히 부드럽게 수행될 수 있음을 의미한다. 해당 각도 범위는 또한 10 %와 20 % 사이의 브러시의 전체 길이에 대한 헤드 부분의 편향 또는 편심과 관련하여 특히 유리한 것으로 입증되었으며, 최적의 인체공학적 특성으로 특히 우수한 세척 결과들을 가져왔다.

7° 내지 10°의 각도 범위는 10 % 내지 20 %의 편향과 결합하여 원하는 "8" 움직임의 의미에서 우수한 브러시 헤드의 진동의 자체 역학으로 이어진다.

특정 실시예에서, 넥 부분은 헤드 부분에 비해 단면적으로 점점 가늘어진다. 즉, 헤드 부분은 넥 부분보다 더 넓고/넓거나 더 두껍다(헤드 부분 정렬 축에 수직으로 볼 때). 이것은 넥 부분을 헤드 부분보다 기계적으로 덜 단단하게 만든다(베이스 바디가 대략 동일한 영률을 갖는 하나 이상의 재료들로 만들어지는 경우).

본 발명에 따른 종축 진동이 있는 음파 칫솔은 본 발명에 따른 브러시 및 핸드 장치를 포함하고, 핸드 장치는 브러시를 핸드 장치에 해제 가능하게 부착하기 위한 브러시 커플링을 갖고, 브러시 커플링에서 종축 진동을 발생시키는 드라이브를 갖는다. 드라이브는, 예를 들어, 피에조(piezo) 드라이브, 자기 드라이브, 및/또는 전기-회전 드라이브를 포함할 수 있다. 피에조 드라이브는 단순한 설계, 특히, 컴팩트한 구조 및 정밀한 제어 가능성으로 인해 특히 선호된다.

바람직하게는, 드라이브는 150 Hz 내지 400 Hz의 범위 내에 있는 종축 진동 주파수를 발생시키도록 설계된다. 브러시로 2차원 또는 3차원 동작 패턴이 발생되므로, 종축 진동 주파수는 상대적으로 낮게 설정되어, 진동당 여러 방향 변경들, 예를 들어, '8" 동작을 수행하는 데 더 많은 시간을 이용할 수 있다. 종축 진동 주파수는 300 Hz 이하인 것이 유리하다. 주파수가 너무 높으면, 베이스 바디는 드라이브에 의해 발생되는 종축 진동을 브러시 헤드에 전달할 수 없을 수 있다. 이것은, 예를 들어, 헤드가 매 두 번째 진동만을 수행하도록 하는 내부 비틀림 움직임들(internal torsional movements)로 이어질 수 있다.

종축 진동 주파수는 150 Hz 미만, 예컨대, 120 Hz일 수도 있다.

바람직하게는, 드라이브는 3° 이하의, 특히, 1° 내지 3°의 범위 내에 있는 진폭(휴지(rest) 위치에 대한 편향)을 갖는 종축 진동을 발생시키도록 설계된다. 즉, 베이스 부분은 베이스 부분 종축을 중심으로 해당 각도만큼 주기적으로 회전(앞뒤로 이동)된다. 변형들에서, 진폭은 3°를 초과할 수 있다.

본 발명의 제1 양태와 독립적으로 그리고 독립적으로 고려될 수 있는, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 해결 수단은 청구항 19항에 의해 정의된다.

종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시는 세장형 베이스 바디를 갖고, 이는

a) 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 회전-고정 결합하기 위한 드라이브 어댑터를 갖는 베이스 부분 - 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의함 -,

b) 헤드 부분 정렬 축 및 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트를 갖는 헤드 부분, 및

c) 베이스 부분에 비해 단면이 점점 가늘어지고, 베이스 부분과 헤드 부분을 연결하는 넥 부분을 갖는다.

브러시의 베이스 바디는 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축이 8° 내지 15°의 범위 내에 있는 각도(γ(감마))를 포함한다는 점에서 킹크 각도를 갖는다. 두 번째 중요한 특징으로서, 베이스 바디는 6000 MPa 이하이고 2000 MPa 이상인 영률을 갖는 하중-지지 재료를 포함한다(MPa=메가파스칼).

본 발명에 따른 음파 칫솔은 기본적으로 종축을 중심으로, 즉, 베이스 부분 종축(여기서는 x-축으로 정의됨)을 중심으로 브러시의 진동을 발생시킨다. 이로써, 강모들은 주로 사기 종축을 가로지르는(여기서는 y-축으로 정의됨) 닦는 동작을 수행한다. 본 발명에 따른 브러시의 특별한 장점은 선택되는 재료 파라미터로 인해 특정 탄성을 갖고, 그에 따라, 의도되는 진동 주파수에서 종방향 움직임의 방향(x-축)으로 진동을 수행한다는 것이다. 이것은 "8" 움직임으로 설명될 수 있는 움직임을 초래한다. 강모들은 x 및 y 방향들로 동시에 움직이며, "8"의 형상의 선을 따른다. 그러한 움직임은 여러 측면들에서 치과 치료에 특히 유리하다.

적어도 8°의 충분히 큰 킹크 각도와 충분한(그러나 너무 크지는 않은) 정도의 유연성을 제공하는 영률의 조합은 헤드의 2차원 움직임을 야기한다. 강모들의 고정된 단부에서의 이러한 움직임은 그들의 세척 단부(강모들의 자유 단부)에서의 강모들의 움직임을 제어한다. 킹크 각도의 상한과 영률의 하한은 브러시 헤드가 여전히 충분히 안정적으로 유지되어, 바람직하지 않은 "충돌" 움직임(강모들의 종방향, 즉, z-축의 방향)이 과도한(손상되는) 정도로 발생하지 않도록 보장한다.

그러나, 브러시가 강모들의 방향(여기서는 z-방향으로 정의됨)으로 작은 "끄덕이는 움직임"을 수행한다는 것이 현재 브러시 설계의 장점인 것이 확실하다. 왜냐하면, 이것은 타액과 치약 유사 혼합물을 치간 공간들로 "전방으로" 들어가게 하기 때문이다. 이것은 더 나은 치간 세척에 특히 적합한, 단일-강모 칫솔들의 경우 특히 중요하다.

더욱이, 본 발명은 이하의 기본 특징들을 기반으로 한다:

d) 브러시는 핸드 장치에 대한 어댑터, 소위 드라이브 어댑터가 형성되는 베이스 부분을 갖는다. 어댑터는 음파 칫솔 드라이브의 커플링 부분(예: 핀)에 회전 불가능하게(그러나, 교체 가능하게) 연결되도록 기하학적으로 설계된다. 음파 칫솔 드라이브는 브러시에 전달될 종축 진동을 발생시킨다. 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의한다. 이 종축은 일반적으로 브러시가 핸드 장치에 배치될 수 있는 방향이다.

e) 또한, 브러시는 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트(강모 필드)를 갖는 헤드 부분을 갖는다. 헤드 부분은 원칙적으로 브러시의 상단이다(반면, 베이스 부분은 하단임). 헤드 부분은 헤드 부분 정렬 축을 정의한다. 예를 들어, 헤드 부분에 고정되는 강모들은 헤드 부분 정렬 축에 대해 직각으로 멀리 돌출된다. 일반적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 강모들은 헤드 부분 정렬 축에 수직이다.

f) 베이스 부분과 헤드 부분의 사이에서, 베이스 바디는 넥 부분을 갖는다. 따라서, 넥 부분은 베이스 부분과 헤드 부분을 연결한다. 그것은 베이스 부분에 비해 점점 가늘어지는 단면을 갖는다. 이것은 베이스 부분의 단면을 보면(베이스 부분의 종축을 기준으로), x- 또는 y-방향의 치수들이 넥 부분의 단면(즉, 넥 부분의 종축을 가로지름)보다 더 작다는 것을 의미한다. 여기서, 단면 테이퍼는 단면적을 의미한다. 따라서, x-방향 및 y-방향의 치수들이 더 작을 필요는 없다.

바람직하게는, 영률은 적어도 2500 MPa, 특히, 적어도 3000 MPa이다. 이것은 종축 진동들을 최적으로 전달하기에 충분히 강한 베이스 바디를 보장한다.

본 발명의 특정 변형들에서(예: 8°의 범위 내에 있는 다소 작은 킹크 각도들의 경우), 영률은 큰 킹크 각도들(예: 15°)의 경우보다 더 낮은(예: 2000 MPa 내지 3000 MPa) 경향이 있을 수 있다.

다른 특정 실시예는 4000 MPa 내지 6000 MPa의 범위 내에 있는 베이스 바디의 하중-지지 재료(들)의 영률에 의해 특징지어 진다.

헤드 부분의 질량이 넥 부분의 단면에 비해 상대적으로 큰 경우, 5000 MPa 내지 6000 MPa의 범위 내에 있는 영률이 유리하다.

특정 실시예에 따르면, 넥 부분은 베이스 부분 종축과 헤드 부분 정렬 축 사이의 각도를 생성하기 위해 종방향으로 만곡된다. 바꿔 말하면, 베이스 부분과 헤드 부분은 자체적으로 직선형이다. 넥 부분만이 만곡된다. 이것은 종축 진동 중에 발생하는 힘들이 넥 부분에 걸쳐 분산되고 한 지점에 집중되지 않는다는 장점을 갖는다.

특정 실시예에 따르면, 넥 부분은 헤드 부분과 풋(foot) 부분 사이에 있는 베이스 바디의 가는(slender) 섹션이다. 베이스 부분은 일반적으로 드라이브 어댑터(풋 단부)에서 가장 큰 단면을 갖고, 넥 부분으로의 전환 지점에서 가장 작은 단면을 갖는다.

헤드 부분은 강모들의 고정부를 형성한다는 사실로 본질적으로 정의된다.

바람직하게는, 헤드 부분은 판 형상이고, 넥 부분은 막대 형상이다. 따라서, 헤드 부분은 한 방향(예: y-방향)으로 다른 방향(예: z-방향)으로보다 단면(즉, 헤드 부분 정렬 축에 수직인 평면에 있음)이 더 넓다. 단면의 형상은, 예를 들어, 직사각형, 사다리꼴, 또는 타원형일 수 있다.

예를 들어, 넥 부분은 단면이 원형, 타원형, 사각형, 육각형, 팔각형, 사다리꼴, 또는 그러한 형상의 기하학적 근사 또는 변형이다. 단면 형상은 회전 대칭일 필요는 없다.

제1 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 적어도 약 두 배이다.

제2 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 넥 부분보다 길이가 최대 약 1.5 배이다. 이것은 위에서 언급된 실시예와 조합될 수도 있다.

제3 특정 실시예에 따르면, 헤드 부분은 브러시의 종축과 헤드 정렬 축에 걸쳐 있는 단면에서 넥 부분과 두께가 대략 동일하다.

특히 바람직하게는, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 두 배와 세 배의 사이이고, 길이가 0.5 배와 1.5 배의 사이이다. 헤드 부분에 비해 상대적으로 얇은 넥 부분을 사용하면, 특히 우수한 진동 거동이 달성되어, 최적의 치아들 세척이 달성된다.

상기 치수 결정에 따르면, 헤드 부분은 일종의 플라이휠(flywheel) 덩어리를 형성하고, 넥 부분은 일종의 (얇은) 탄성 막대를 형성한다.

변형들에서, 헤드 부분은 넥 부분보다 폭이 두 배 미만이고, 길이가 1.5 배 이상일 수도 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 헤드 부분은 종축(x)과 헤드 배향 축에 걸쳐 있는 단면에서 넥 부분과 두께가 대략 동일하다. 따라서, 헤드 부분이 판 형상인 경우, 넥 부분은 헤드 부분 판과 두께가 다소 동일하다.

특정 실시예에서, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 더 큰 질량(즉, 관성 질량)을 가지며, 특히, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 바람직하게는 30 % 이상, 더욱 바람직하게는 50 % 이상 더 큰 질량을 갖는다. 이 질량 분포는 적절한 기하학적 치수들이나 다른 재료들, 또는 두 가지 모두에 의해 달성될 수 있다.

넥 부분에 비해 상대적으로 큰 헤드 부분의 질량은 칫솔의 작동 중에 브러시 헤드의 끄덕이는 움직임을 최적화하는 효과를 갖는다. 더 큰 질량은 끄덕이는 움직임의 모멘텀이 증가되게 하고, 이는 차례로 2차원 "8" 움직임이 향상되게 하며, 이는 결과적으로 치간 공간들에 더 효과적으로 도달할 수 있게 한다. 이것은, 특히, 단일 다발 변형 또는 치간 세척의 경우에 있어서 큰 장점이다.

한 변형에서, 헤드 부분은 넥 부분의 질량보다 30 % 미만으로 더 큰 질량을 포함할 수도 있으며, 특히, 헤드 부분과 넥 부분의 질량들은 대략 동일할 수도 있다. 예를 들어, 헤드 부분이 넥 부분과 두께가 동일하고, 넥 부분이 헤드 부분보다 길이가 세 배이며, 헤드 부분이 넥 부분보다 폭이 세 배인 경우이다.

바람직하게는, 베이스 부분은 헤드 부분과 길이가 대략 동일하다. 따라서, 베이스 부분은 음파 칫솔 드라이브에 대한 안정적인 부착을 달성할 만큼 충분히 크다(예: 핸드 장치의 대응하는 긴 핀을 위한 긴 어댑터 채널을 가짐). 드라이브의 진동과 그에 따른 운동 에너지는 넥 부분을 통해 헤드 부분으로 효율적으로 전달될 것이다.

특정 실시예에서, 베이스 부분은 헤드 부분보다 더 짧고, 특히, 베이스 부분은 헤드 부분의 길이의 대략 절반이다. 이것은 넥 부분에 대해 더 많은 설계 자유를 제공한다. 더욱이, 그러한 실시예에서, 드라이브 어댑터가 핸드 장치의 어댑터 채널에 삽입되는 브러시의 슬림 핀으로 형성되는 경우, 음파 칫솔 드라이브에 대한 안정적인 부착이 숨겨진다.

변형들에서, 베이스 부분은 헤드 부분보다 더 길수도 있다.

바람직하게는, 넥 부분은 넥 부분의 길이의 1/4 이하인 횡방향 치수를 갖는다. 횡방향 치수는 기하학적 정렬 축에 수직이거나 베이스 부분 종축에 수직인 직경으로 이해된다. 넥 부분이 헤드 부분에 인접하는 경우, 헤드 부분 정렬 축이 결정적이고, 넥 부분이 베이스 부분에 인접하는 경우, 베이스 부분 종축이 결정적이다. 따라서, 넥 부분은 헤드 부분의 진동 거동, 특히, 평면에서의 진동 거동("8" 움직임) 및 끄덕이는 움직임이 지원될 수 있도록 의도적으로 얇게 유지된다.

변형들에서, 횡방향 치수는 넥 부분의 길이의 1/4을 초과할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 특히 유연하거나 탄성이 있는 재료가 넥 부분에 사용되는 경우에 유용할 수 있다.

바람직하게는, 베이스 바디는 실질적으로 단일 재료의 일체형이다. 한편으로, 이것은 베이스 바디의 특히 비용 효율적인 제조를 달성한다. 다른 한편으로는, 이는 또한 특히 최적의 진동 거동을 가능하게 하는데, 상이한 재료들의 경계 전이들이 진동 거동, 특히, 그러한 경계 전이가 상이한 방향들의 진동 패턴에 의해 회절되는, 2차원 또는 3차원 진동 거동을 방해하지 않기 때문이다.

본 발명의 맥락에서, 브러시의 표면이 비지지 재료에 의해 코팅되거나 외장되는 경우에도 단일 재료의 일체형 베이스 바디가 언급된다. 예를 들어, 일체형 베이스 바디에서, 브러시가 손가락들에 의해 드라이브 핀에서 보다 쉽게 제거될 수 있도록 베이스 부분에 거칠기 또는 표면 그립이 증가된 재료의 영역들이 제공될 수 있다.

특정 실시예에 따르면, 베이스 바디는 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 두 개의 재료 부분들로 형성된다. 예를 들어, 베이스 부분이 브러시의 넥 및 헤드와 다른 플라스틱으로 사출 성형되는 경우, 매우 단단한 플라스틱(영률이 높음)이 핸드 장치의 드라이브 핀에 대한 커플링이 브러시에 드라이브의 움직임을 최적으로 전달하도록 보장하는 데 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 넥은 덜 단단한 재료로 충분히 탄성이 있게 만들어질 수 있다(넥 부분의 재료의 영률이 베이스 부분의 영률보다 더 낮음).

다른 특정 실시예는 베이스 바디가 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 세 개의 지지하는 재료 부분들로 형성된다는 사실에 의해 특징지어 진다. 예를 들어, 베이스 바디는 종방향으로 서로 다른 강도의 재료 결합에 의해 결합되는 두 개의 재료 부분들로 구성될 수 있다. 헤드 부분, 넥 부분, 및 베이스 부분이 상이한 재료들로 각각 형성되는 것도 고려될 수 있다. 헤드 부분에 대한 요구 사항들은 베이스 부분에 대한 요구 사항들과 다르며, 이는 재료의 선택으로 최적화될 수 있다.

재료 결합에 의해 결합되는 두 개 또는 세 개의 하중-지지 재료들로 구성되는 베이스 바디는, 예를 들어, 두 개 또는 세 개의 재료들로 현대적인 플라스틱 사출 성형 공정들에 의해 얻어진다.

특정 기능들(예: 브러시의 후면이 치아들과 접촉하게 될 때의 보호)을 달성하기 위해 두 개 또는 세 개의 지지하는 재료 부분들을 갖는 베이스 바디에 비지지(예: 부드러운) 쉘 레이어들이 존재할 수 있다.

바람직하게는, 헤드 부분은 브러시의 길이에 대해 10 % 내지 20 %의 편향을 갖는다. 본 경우, 편향은 헤드 부분의 중심(무게 중심)에서 어댑터 종축까지의 거리를 베이스 바디의 총 길이(L)(x-방향)로 나눈 비율로 이해된다. 편향은 "어댑터 종축에 대한 헤드 부분의 편심"로 간주될 수 있다. 편향은 진동 패턴에 결정적이다: 10 % 내지 20 %의 편향의 경우, "8" 움직임이 특히 두드러지는 것으로 나타났다.

편향은 10 % 미만이거나 20 %를 초과할 수도 있다. 전체 길이가 짧은 브러시들의 경우, 헤드의 "불균형"이 너무 작아지지 않도록 편향은 20 %의 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다. 높은 작동 주파수들(예: 240 Hz 초과)용 브러시들의 경우, 높은 주파수들에서는 헤드의 "불균형"이 너무 커질 수 있기 때문에, 편향은 10 %의 범위 내에서 선택된다.

특정 실시예에 따르면, 강모들은 브러시의 헤드 부분 정렬 축으로부터 멀어지는 방향으로 실질적으로 수직으로 돌출된다. 베이스 부분 종축과 강모 방향 사이의 각도는 90°에서 킹크 각도(γ(감마))를 뺀 값이다. 예를 들어, 킹크 각도(γ)가 11°인 경우, 그 결과는 90° - 11° = 79°이다.

강모들은, 예를 들어, 판 형상의 헤드 부분의 메인 표면에 고정된다. 그러나, 헤드 부분은 단일 다발 브러시에서 막대 형상일 수도 있으며, 단일 다발은 원통형 리세스(예: 막힌 홀)에 고정될 수 있다.

베이스 부분의 단부면까지의 기하학적 킹크 위치의 거리는 베이스 바디의 길이의 적어도 50 %인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 영률의 범위와 관련하여, 실험들에 따르면 특히 유리한 2차원 또는 3차원 진동 패턴들로 이어지는, 기하학적 킹크 위치에 대해 특히 최적의 범위가 정의된다. 이것은 특히 효과적이고 부드러운 치아 세척을 가능하게 한다.

기하학적 킹크 위치는 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축 사이의 교차점에 의해 정의된다. 따라서, 기하학적 킹크 위치에서, 베이스 바디의 방향을 킹크와 같이(또는 무릎과 같이) 변경할 필요는 없다. 바람직하게는, 기하학적 킹크 위치는 베이스 바디의 내부에 위치된다. 베이스 바디의 형상은 반드시 시각적으로 인식 가능한 킹크를 포함할 필요는 없지만, 예를 들어, 만곡될 수 있다. 변형들에서, 기하학적 킹크 위치는 베이스 바디의 외부에 위치될 수도 있다. 추가적인 병형들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들에게 알려져 있다.

베이스 부분의 단부면과 킹크 위치 사이의 거리는 베이스 부분의 종축을 따라 측정된다. 베이스 부분의 전체 길이도 베이스 부분의 종축을 따라 측정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기하학적 킹크 위치는 8° 내지 15°의 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축 사이의 각도(γ(감마))와 관련하여 치아들을 세척하기 위한 특히 우수한 진동 거동을 달성하기 위해 헤드 부분으로부터 상대적으로 큰 거리를 포함한다. 선택되는 각도가 클수록, 베이스 부분의 종축으로부터의 헤드 부분의 편향(편심)이 더 크다. 마찬가지로, 킹크 위치가 헤드 부분으로부터 더 멀리 이동됨에 따라 편심은 더 커진다. 그러나, 두 개의 파라미터들(킹크 위치 및 각도)은 진동 거동에 동일한 정도로, 그리고 동일한 방식으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서, 세척 효과와 관련하여, 예를 들어, 각도의 증가는 킹크 위치와 헤드 부분 사이의 더 작은 거리로는 직접 보상될 수 없다. 왜냐하면, 헤드 부분의 2차원 또는 3차원 진동 패턴이 두 개의 파라미터들에 다르게 반응하기 때문이다.

변형들에서, 베이스 부분의 단부면까지의 기하학적 킹크 위치의 거리는 베이스 바디의 길이의 50 % 미만, 예컨대, 적어도 35 %일 수도 있다.

바람직하게는, 기하학적 베이스 부분 종축과 기하학적 헤드 부분 정렬 축은 10° 내지 14°의 범위 내에 있는 각도(γ(감마))를 포함할 수 있다. 이 각도 범위는 실험들에서 특히 유리한 것으로 나타났으며, 치아 세척 시 특히 이상적인 진동 패턴이 달성될 수 있게 한다. 실험들에 따르면, 진동 패턴, 특히, "8" 움직임이 특히 유리한 것으로 나타났으며, 이는 브러시를 사용한 치아 세척이 특히 부드럽게 수행될 수 있음을 의미한다. 해당 각도 범위는 또한 10 %와 20 % 사이의 브러시의 전체 길이에 대한 헤드 부분의 편향 또는 편심과 관련하여 특히 유리한 것으로 입증되었으며, 최적의 인체공학적 특성으로 특히 우수한 세척 결과들을 가져왔다.

10° 내지 14°의 각도 범위는 브러시의 길이의 절반에 있는 킹크 위치와 결합하여 브러시 헤드의 우수한 편향(편심)로 이어진다. 이것은 원하는 "8" 움직임의 의미에서 우수한 브러시 헤드의 진동의 자체 역학으로 이어진다.

특정 실시예에서, 넥 부분은 헤드 부분에 비해 단면적으로 점점 가늘어진다. 즉, 헤드 부분은 넥 부분보다 더 넓고/넓거나 더 두껍다(헤드 부분 정렬 축에 수직으로 볼 때). 이것은 넥 부분을 헤드 부분보다 기계적으로 덜 단단하게 만든다(베이스 바디가 대략 동일한 영률을 갖는 하나 이상의 재료들로 만들어지는 경우).

본 발명의 추가 실시예에서, 기하학적 킹크 위치와 베이스 부분의 단부면 사이의 거리(K)는 베이스 바디의 전체 길이(L)의 적어도 60 %이다.

특별한 실시예에 따르면, 베이스 부분의 단부면까지의 기하학적 킹크 위치의 거리는 베이스 바디의 전체 길이(L)의 최대 75 %이다. 이 상한 범위에서, 충분히 강한 "8" 움직임은 본 발명에 따른 8° 내지 15°의 킹크 각도로 달성될 수 있으며, 넥 부분과 헤드 부분의 기하학적 치수들과 관련하여 큰 설계 자유도를 갖는다.

본 발명에 따른 종축 진동이 있는 음파 칫솔은 본 발명에 따른 브러시 및 핸드 장치를 포함하고, 핸드 장치는 브러시를 핸드 장치에 해제 가능하게 부착하기 위한 브러시 커플링을 갖고, 브러시 커플링에서 종축 진동을 발생시키는 드라이브를 갖는다. 드라이브는, 예를 들어, 피에조 드라이브, 자기 드라이브, 및/또는 전기-회전 드라이브를 포함할 수 있다. 피에조 드라이브는 단순한 설계, 특히, 컴팩트한 구조 및 정밀한 제어 가능성으로 인해 특히 선호된다.

바람직하게는, 드라이브는 150 Hz 내지 400 Hz의 범위 내에 있는 종축 진동 주파수를 발생시키도록 설계된다. 브러시로 2차원 또는 3차원 동작 패턴이 발생되므로, 종축 진동 주파수는 상대적으로 낮게 설정되어, 진동당 여러 방향 변경들, 예를 들어, "8" 동작을 수행하는 데 더 많은 시간을 이용할 수 있다. 종축 진동 주파수는 300 Hz 이하인 것이 유리하다. 주파수가 너무 높으면, 베이스 바디는 드라이브에 의해 발생되는 종축 진동을 브러시 헤드에 전달할 수 없을 수 있다. 이것은, 예를 들어, 헤드가 매 두 번째 진동만을 수행하도록 하는 내부 비틀림 움직임들로 이어질 수 있다.

종축 진동 주파수는 150 Hz 미만, 예컨대, 120 Hz일 수도 있다.

바람직하게는, 드라이브는 3° 이하의, 특히, 1° 내지 3°의 범위 내에 있는 진폭을 갖는 종축 진동을 발생시키도록 설계된다. 즉, 베이스 부분은 베이스 부분 종축을 중심으로 주기적으로 회전(앞뒤로 이동)된다. 변형들에서, 진폭은 3°를 초과할 수도 있다.

본발명의 특정 실시예에서, 베이스 부분의 브러시는 RFID 칩을 포함한다. 이것은 핸드 장치가 브러시의 최적 작동을 위한 데이터를 판독하고 사용할 수 있게 한다. 예를 들어, 브러시의 최적의 드라이브 주파수가 판독될 수 있고, 이에 따라, 핸드 장치에 있는 드라이브가 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 특정 실시예에서, RFID 칩은 베이스 부분의 커플링 캐비티의 종방향 영역(longitudinal region) 내에 배치된다. 이것은 RFID 칩이 핸드 장치에 가깝게 배치되어, 브러시의 진동 거동이 영향을 받지 않음을 의미한다.

이하의 상세한 설명과 특허 청구범위의 전체로부터, 본 발명의 추가적인 유리한 실시예들 및 특징들의 조합들이 명백해질 것이다.

실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면들이 도시된다:
도 1은 브러시의 평면도의 개략도이다;
도 2는 브러시의 측면도의 개략도이다;
도 3은 브러시의 배면도의 개략도이다;
도 4는 브러시를 포함하는 음파 칫솔의 평면도의 개략도이다;
도 5a 및 도 5b는 음파 칫솔의 개략적인 측면도 및 평면도이다;
도 6은 정확히 하나의 다발을 갖는 음파 칫솔의 측면도의 개략도이다;
도 7은 본 발명에 따른 "8" 움직임의 개략도이다;
도 8은 종축 진동의 각진폭의 개략도이다;
도 9는 타원형 브러시 헤드를 갖는 실시예이다;
도 10은 후방 강모 필드를 갖는 단일 다발 브러시의 실시예이다;
도 11은 전방 강모 필드를 갖는 단일 다발 브러시의 실시예이다; 그리고
도 12a 내지 도 12c는 RFID를 갖는 실시예이다.
일반적으로, 도면들에서 동일한 부분들에는 동일한 참조 부호들이 부여된다.

도 1은 브러시(10)의 평면도의 개략도를 도시하고 있다. 브러시(10)는 절두원추형 베이스 부분(11), 절두원추형 베이스 부분(11)에 인접한 막대 형상의 넥 부분(12), 및 마지막으로 넥 부분(12)에 인접한 판 형상의 헤드 부분(13)을 포함한다. 세 개의 부분들은 브러시의 베이스 바디를 형성한다.

절두원추형 베이스 부분(11)은 드라이브 어댑터를 포함한다. 이것은 실질적으로 음파 칫솔의 핸드 장치의 핀이 삽입되어 고정될 수 있는(이하의 도 4 참조), 채널 형상의 리셉터클(14)에 의해 형성된다. 브러시(10)는 리셉터클(14)과 동축으로 정렬되거나, 음파 칫솔의 작동 시 핀과 동축으로 정렬되는, 베이스 부분 종축(20)을 포함한다. 이 종축은 여기에서 사용되는 x-y-z 좌표계의 x-축을 정의한다. 바꿔 말하면, 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의한다.

도 1은 각각 복수(예: 100 개 내지 200 개)의 강모들을 갖는 여러 개(예: 20 개 내지 40 개)의 다발들을 포함하는, 헤드 부분(13)의 강모 필드(17)를 더 도시하고 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 헤드 부분(13)은 정면에서 볼 때 물방울 형상이다. 이것은 그 형상이 넥 부분으로의 전환 지점에서 시작하여 거의 헤드 부분의 상단까지 연속적으로 넓어지고, 둥근 최종 윤곽으로 끝나는 것을 의미한다. 이 형상에서(x-방향으로 주어진 길이의 강모 필드에 대해), 헤드 부분(13)의 무게 중심은 브러시의 단부에 더 가깝다. 이것은 주어진 작동 주파수에서 편심 효과를 증가시켜, "8" 움직임도 증가시킬 수 있다.

판 형상의 헤드 부분(13)의 메인 표면은 실질적으로 y-방향으로 x-축을 따라 가로 방향으로 연장된다.

강모 필드(17)에는, y-방향으로 놓여 있는 "8"이 참조 부호(23)와 함께 더 도시되어 있다. "8"은 선택되는 재료 속성(영률), 기하학적 베이스 부분 종축(20)과 기하학적 헤드 부분 정렬 축(이하 추가 참조) 사이의 각도, 및 작동 중 킹크 위치로 인해 평면에서 수행되는 움직임을 나타낸다.

"8"에 더하여, 브러시는 헤드 부분(13)과 함께 작은 끄덕이는 움직임을 수행하고, 이 움직임은 "8"에 실질적으로 수직으로, 즉, 실질적으로 z-방향으로 향한다. 바람직한 실시예의 의미에서, 강모들은 따라서 3차원(x, y, z)으로 이동된다.

도 2는 브러시(10)의 측면도의 개략도를 도시하고 있다. 이 도면에서, 기하학적 베이스 부분 종축(20)에 더하여, 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)도 명백하다. 도 1에 도시된 표현에서, 베이스 부분 종축(20)과 헤드 부분 정렬 축(21)은 하나가 나머지의 뒤에 있다. 헤드 부분 정렬 축(21)은 실질적으로 헤드 부분의 종축이다. 두 개의 축들은 기하학적 킹크 위치(22)에서 교차한다. 본 실시예에서, 기하학적 베이스 부분 종축(20)과 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)은 10°의 각도(γ(감마))를 에워싼다. 본 실시예에서, 기하학적 킹크 위치(22)는 브러시(10)의 전체 길이(L)의 50 %의 베이스 부분(11)의 단부면으로부터의 거리(K)를 포함한다. 이러한 킹크 위치(22)에 대한 각도의 조합으로, 특히 효과적이고 잇몸을 아끼는 치아들의 세척이 가능한 브러시(10)가 생성된다.

도 1 및 도2의 조합에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서, 헤드 부분(13)은 판 형상이고, 넥 부분(12)은 막대 형상이다. X-z 평면에 대한 베이스 바디의 투영에서, 헤드 부분(13)과 넥 부분(12)은 동일한 횡방향 치수(즉, 동일한 두께)를 갖는다. X-y 평면에 대한 투영(도 1에 따른 정면도)에서, 헤드 부분(13)은 넥 부분(12)보다 폭(y-방향)이 약 세 배이다. 헤드 부분의 길이(x-방향)는 폭(y-방향)보다 약 1/3 더 크다. 넥 부분(11)은, 예를 들어, 헤드 부분(13)보다 폭이 1/3이고, 길이는 1.5 배이다.

넥 부분(12)은 헤드 부분(13)과 베이스 부분(11)에 비해 점점 가늘어진다. 본 예에서, 넥 부분(12)은 측면도들 중 적어도 하나에서(여기서는 도 1에 따른 z-방향으로 볼 때) 헤드 부분(13)보다 폭이 더 작다.

본 예에서, 브러시(10)의 베이스 바디는 하중-지지 재료로서 약 3500 MPa의 영률(항복 시 인장 강도 = 97 MPa; 항복 시 연신율 = 2.8 %; 영률 = 항복 시 인장 강도/항복 시 연신율)을 갖는 유리 섬유-강화 폴리프로필렌 보레알리스 GB311U(glass fiber-reinforced polypropylene Borealis GB311U)를 갖는다.

편향은 브러시의 길이(L)에 대한 거리(A)의 비율에 의해 결정된다. 거리(A)는 헤드 부분의 전면 중심(이 경우, 강모 필드(17)의 중심에 해당함)으로부터 베이스 부분의 종축(20)까지의 거리에 해당한다(도 2 참조). 본 예에서, 편향은 14 %이다.

여기서, 강모들은 여러 개의 다발들로 배열되고, 판 형상의 헤드 부분의 메인 표면으로부터 멀어지는 방향으로 수직으로 돌출된다. 본 경우에서, 그들은 y-방향에 수직이고, x-z 평면에서 연장된다. 본 실시예에서, 강모들은 헤드 부분의 전면(또는 브러시의 전면(27))에 부착된다. 즉, 그들은 베이스 부분의 어댑터 표면(y-z 평면)을 향해 약간 아래쪽을 향한다.

도 3은 도 1 및 도 2에 따른 브러시(10)의 배면도의 개략도를 도시하고 있다. 도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 베이스 바디는 후면(26)에 다른 재료를 갖고 있으며, 이는 부드럽고 브러시의 후면이 치아들과 접촉하게 될 때 보호 기능(보호 코팅, 보호 외장)을 제공한다. 이 재료는 비지지형이므로, 본 발명에 따른 2000 내지 6000 MPa의 범위의 영률을 벗어나는 영률을 가질 수 있다. 하중 지지 재료는 전면(27)에서 뚜렷이 나타나며, 이는 베이스 바디의 단면의 상당 부분을 구성한다.

도 4는 브러시(10) 및 핀(15)을 갖는 핸드 장치(16)를 포함하는 음파 칫솔의 평면도(z-방향)의 개략도를 도시하고 있다. 브러시(10)는, 브러시가 해제 가능하고, 회전식으로 고정되며, 축방향으로 고정되도록, 핀(15)에 장착된다. 브러시(10)와 핸드 장치(16) 사이의 전환 지점에서, 어댑터 평면(33)이 정의된다. 이는 핸드 장치의 종축 및 브러시의 베이스 부분의 종축에 수직이다. 핸드 장치(16)는 핀(15)의 종축(핸드 장치(16)의 종축에 해당함)을 중심으로, 예를 들어, 2°의 진폭(휴지 위치에 대해)과 함께, 예를 들어, 180 내지 270 Hz의 주파수로 핀(15)을 앞뒤로 회전시킨다. 따라서, 브러시는 베이스 부분 종축(20)(x-축)을 중심으로 앞뒤로 회전한다.

도 5a는 음파 칫솔(10)의 측면도의 개략도를 도시하고 있다. 음파 칫솔(10)은 핸드 장치(16) 및 브러시(10)를 포함한다. 핸드 장치(16)의 드라이브는 압전 드라이브(도시되지 않음)로 설계되고, 이는 x-축(20)(핸드 장치의 종축)을 중심으로 브러시(10)의 진동을 발생시킨다. 따라서, 브러시(10)는 작동 중에 핸들을 기준으로 x-축(20)을 중심으로 회전 진동을 수행한다. 본 발명에 따른 헤드 부분(13)의 편향으로 인해, y-방향(24) 및/또는 z-방향(25)(이하의 도 5b 참조)의 동작 성분을 지원하는 불균형이 생성된다. 이 효과는 브러시 넥의 적절한 각도의 굽힘, 적절하게 선택되는 영률에 의해 제어되며, 다른 브러시의 기하학적 설계 특징들(예: 굽힘 각도 위치, 편향, 질량 분포, 본 발명의 특정 실시예들에 따른 다른 특징들)에 의해 조정될 수 있다.

도 5b는 도 5a에 따른 개인 케어 디바이스의 개략적인 평면도를 도시하고 있다. 이 표현에서는, z-방향(25)이 명백하다. 그것은 실질적으로 강모들의 방향으로 진행한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 핸드 장치는 브러시보다 훨씬 더 큰다. 이러한 방식으로만 종축 진동(알려진 음파 칫솔들의 경우처럼, 정의되지 않거나 방향이 지정되지 않은 진동 움직임 대신)을 발생시킬 수 있다.

도 6은 정확히 하나의 다발(18)을 포함하는 음파 칫솔의 실시예를 도시하고 있다. 다발(18)은 헤드 부분(13)에 대해 후방에 배치된다. 헤드 부분은 거의 후방으로 경사져 있다.

도 7은 본 발명에 따른 "8" 움직임의 개략도를 도시하고 있다. "8" 움직임은 일 측이 편평한 "8"의 형상을 포함하고, 대칭축(x 축)이 "8"의 중심(27)을 통과한다. "8"의 두 개의 루프들(28a, 28b)은 y-방향으로 연장된다. 그러나, 본 발명의 정확히 이 "8" 동작의 형상으로 제한되지 않으며, 동작의 정확한 형상은 궁극적으로 핸드 장치의 모터에 의해 발생되는 진동뿐만 아니라 브러시 헤드의 파라미터들에 따라 달라진다.

도 8은 종축 진동 움직임의 진폭을 도시하고 있다. X-축은 도면 평면에 수직이다. 판 형상의 헤드 부분(13)(강모들 없이 도시됨)은 각도(α(알파))만큼 x-축을 중심으로 회전한다. (강모들은 도 8에서 z-방향으로 위쪽으로 연장된다). 회전 동작(및 그에 따른 강모 닦는 동작)의 주요 성분은 y-방향이다. 각도(α(알파))는 바람직하게는 2°이다.

도 9는 판 형상의 타원형 헤드 부분(13)을 갖는 브러시(10)를 도시하고 있다. 타원형의 종축은 실질적으로 x-방향이고, 횡축은 y-방향이다. 여기서, 헤드 부분(13)의 중심은 도 1에 따른 물방울 형상의 헤드 부분에서보다 브러시(10)의 상단으로부터 더 멀리 떨어져 있다.

도 10은 14°의 킹크 각도(γ(감마)) 및 브러시의 길이(L)에 대해 75 %의 베이스 부분(11)의 단부면(29)까지의 기하학적 킹크 위치(22)의 거리(K)를 갖는 브러시를 도시하고 있다.

베이스 부분(11)은 단부면(29)으로부터 넥 부분(12)으로의 전환 위치까지 점점 가늘어진다. 베이스 부분(11)은 종방향 단면에서, 예를 들어, 오목한, 프로파일을 갖는, 예를 들어, 절두원추형 또는 절두추형(frustopyramidal)일 수 있다. 따라서, 베이스 부분(11)의 무게 중심은 직선형 프로파일 라인들을 갖는 유사한 베이스 부분에서보다 단부면(29)에 더 가깝다.

넥 부분(12)은 도시된 실시예에서 브러시의 길이(L)의 대략 절반을 차지한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 넥 부분(12)은 그 전체 길이를 따라 반드시 일정한 단면을 가질 필요는 없다. 다양한 윤곽을 가질 수도 있다.

헤드 부분(13)은 넥 부분(12)의 연장에 의해 형성된다. 본 예에서, 헤드 부분(13)은 넥 부분(12)과 실질적으로 동일한 횡방향 치수들(헤드 부분 정렬 축(21)에 수직한 단면에서 볼 때)을 갖는다. 강모 어레이(17)는 헤드 부분(13)에 측 방향으로 배치된다. 따라서, 강모들은 헤드 부분 정렬 축(21)에 수직으로 돌출된다.

도 11은 베이스 부분(11)이 실질적으로 드라이브 어댑터로서 핀(30)에 의해 형성되는 실시예를 도시하고 있다. 넥 부분(12)은 막대 형상이고, 브러시 길이의, 예를 들어, 90 %를 차지한다. 헤드 부분(13)은 강모 필드(17)가 고정되는(여기에서는 단일 다발의 형태로 고정됨) 부분이다. 핀(30)은 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 회전-고정 결합하기 위해 x-방향으로 핸드 장치에 삽입되며, 드라이브 어댑터는 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의한다.

도 11에 따른 브러시는, 예를 들어, 약 4600 MPa의 영률을 갖는 재료로 만들어진다. 그러한 재료의 예로는 LNP ULTEM® EXCP0096 폴리에테르이미드, 30% 탄소 섬유 강화재, 10 % PTFE 윤활제(항복 시 인장 강도 = 163 MPa, 항복 시 연신율 = 3.5 %, 인장 강도/연신율 = 4650 MPa)가 있다.

도 12a 내지 도 12c는 RFID 칩(31)을 갖는 실시예를 도시하고 있다. 도 12a는 브러시의 종방향 단면을 도시하고 있고, 도 12b는 브러시의 어댑터 평면(33)을 아래에서 본 도면이며, 도 12c는 도 12a의 확대된 단면을 도시하고 있다. RFID 칩(31)은 바람직하게는 어댑터 평면(33)(이전 실시예들에서의 단부면(29)에 대응함) 위에 가까운, 원추형 베이스 부분(32)에 수용된다. 본 경우에서, 베이스 플레이트(34)만이 어댑터 평면(33)과 RFID 칩(31) 사이의 보호부(protection)로서 제공된다. RFID 칩(31)은, 예를 들어, 홀더(35)에 고정될 수 있고, 홀더(35)는 차례로 플러그 방식으로 베이스 부분(32)의 오프닝에 삽입되어 거기에 고정된다.

핸드 장치의 드라이브 핀(도시되지 않음)을 위한 커플링 캐비티(36)는 어댑터 평면(33)에서 개방된다. 클랭핑 엘리먼트들(37)이 커플링 캐비티(36) 내에 위치되고, 이는 드라이브 핀의 진동 움직임이 가능한 한 최선의 방법으로 브러시에 전달되는 방식으로 핸드 장치의 드라이브 핀에 클램핑된다(해제 가능함). 클램핑 엘리먼트들(37)을 갖는 커플링 캐비티(36)는 브러시와 핸드 장치의 드라이브 핀 사이의 플러그인 연결의 예이다.

RFID 칩(31)은 커플링 캐비티(36)에 의해 차지되는 종방향 영역 내에 위치된다. 유리하게는, 커플링 캐비티의 종방향 부분은 브러시의 점점 가늘어지는 베이스 부분과 길이가 실질적으로 동일하다.

도 12a 내지 도 12c에서, RFID 칩 홀더가 측방향으로(즉, 브러시의 종축을 가로질러) 삽입되는 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 홀더가 어댑터 평면으로부터 삽입되도록 브러시를 설계하는 것도 가능하다.

핸드 장치는 RFID 칩(31)을 판독할 수 있는 RFID 리더(도시되지 않음)를 수용한다. 이것은, 예를 들어, 브러시의 최적의 주파수로 드라이브를 제어하여, 본 발명에 따른 제어되는 2차원 움직임이 최적으로 발생되게 하는 것을 가능하게 한다. 브러시가 교체되어야 하는지의 여부를 음향 또는 광학 신호들을 통해 사용자에게 알려주는 다른 데이터도 판독될 수 있다.

실시예들의 수정들:

도시되지 않은 추가 실시예들에서, 브러시(10)는 강모 필드(17) 대신 치간 공간들을 세척하기 위한 치간 브러시를 포함한다.

요약하면, 본 발명에 따르면, 치아들의 효과적인 잇몸 보존 세척을 위해 헤드 부분의 특히 유리한 움직임으로 이어지는 음파 칫솔 드라이브용 브러시가 생성된다.

Claims (38)

1. 종축을 갖는 음파 칫솔용 브러시(10)에 있어서,
   a) 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 회전-고정 결합하기 위한 드라이브 어댑터(14)를 갖는 절두원추형(frustoconical) 베이스 부분(11) - 상기 드라이브 어댑터(14)는 상기 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의함 -,
   b) 헤드 부분 정렬 축(21) 및 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트를 갖는 헤드 부분(13), 및
   c) 상기 베이스 부분(11)과 상기 헤드 부분(13)을 연결하는, 상기 베이스 부분에 비해 점점 가늘어지는 단면의 넥 부분(12)
   을 갖는 세장형 베이스 바디를 포함하고,
   d) 상기 베이스 부분은 기하학적 베이스 부분 종축(20)과 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)이 5° 내지 12°의 범위 내에 있는 각도(γ)를 포함하도록 킹크 각도(kink angle)를 형성하고,
   e) 상기 베이스 부분의 기하학적 킹크 위치(22)는 상기 베이스 바디의 전체 길이(L)의 적어도 50 %의 상기 베이스 부분(11)의 단부면까지의 거리(K)를 갖는
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 베이스 부분(11)의 상기 단부면까지의 상기 기하학적 킹크 위치(22)의 상기 거리(K)는 상기 베이스 바디의 상기 전체 길이(L)의 적어도 60 %인
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 베이스 부분(11)의 상기 단부면까지의 상기 기하학적 킹크 위치(22)의 상기 거리는 상기 베이스 바디의 상기 전체 길이(L)의 최대 75 %인
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 헤드 부분(13)은 판 형상이고, 상기 넥 부분(12)은 막대 형상이며, 바람직하게는
   a) 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)보다 폭이 적어도 약 두 배이고/이거나,
   b) 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)보다 길이가 최대 약 1.5 배이고/이거나,
   c) 상기 헤드 부분(13)은 상기 종축(x)과 상기 헤드 정렬 축에 걸쳐 있는 단면에서 상기 넥 부분과 두께가 대략 동일한
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
5. 제1 항 또는 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)의 질량보다 더 큰 질량을 갖고, 특히, 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)의 상기 질량보다 적어도 30 %, 바람직하게는 적어도 50 % 더 큰 질량을 갖는
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스 부분(11)은 상기 헤드 부분(13)과 길이가 대략 동일한
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 넥 부분(12)은 상기 넥 부분(12)의 길이의 1/4 이하인 횡방향 치수(transverse dimension)를 갖는
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스 바디는 6000 MPa 이하이고 2000MPa 이상인 영률을 갖는 하중-지지 재료를 포함하는
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
9. 제8 항에 있어서,
   탄성률은 적어도 2500 MPa, 특히, 적어도 3000 MPa인
   것을 특징으로 하는, 브러시.
   
10. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 바디는 실질적으로 단일 재료의 일체형으로 구성되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 베이스 바디는 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 두 개 또는 세 개의 재료 부분들로 형성되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
12. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드 부분(13)은 상기 브러시(10)의 길이에 대해 10 % 내지 20 %의 편향(deflection)을 갖는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
13. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강모들은 상기 브러시(10)의 상기 헤드 부분 정렬 축(21)으로부터 멀어지는 방향으로 실질적으로 수직으로 연장되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 베이스 부분 종축(20)과 상기 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)은 7° 내지 10°의 범위 내에 있는 각도(γ)를 포함하는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
15. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 넥 부분(12)은 상기 헤드 부분에 비해 단면적으로 점점 가늘어지는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
16. 종축 진동이 있는 음파 칫솔에 있어서,
    a) 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 브러시(10); 및
    b) 핸드 장치
    를 포함하고,
    상기 핸드 장치는 상기 브러시(10)를 상기 핸드 장치에 해제 가능하게 부착하기 위한 브러시 커플링을 갖고, 상기 브러시 커플링에서 종축 진동을 발생시키는 드라이브(상기 핸드 장치의 16)를 갖는,
    음파 칫솔.
    
17. 제16 항에 있어서,
    상기 드라이브(16)는 150 Hz 내지 400 Hz의 범위 내에 있는 종축 진동 주파수를 발생시키도록 구성되는
    것을 특징으로 하는, 음파 칫솔.
    
18. 재16 항 또는 제17 항에 있어서,
    상기 드라이브(16)는 3° 이하, 특히, 1° 내지 3°의 진폭을 갖는 종축 진동을 발생시키도록 설계되는
    것을 특징으로 하는, 음파 칫솔.
    
19. 종축 진동이 있는 음파 칫솔용 브러시(10)에 있어서,
    a) 종축 진동을 갖는 음파 칫솔 드라이브에 회전-고정 결합하기 위한 드라이브 어댑터(14)를 갖는 베이스 부분(11) - 상기 드라이브 어댑터(14)는 상기 브러시의 기하학적 베이스 부분 종축(x)을 정의함 -,
    b) 헤드 부분 정렬 축(21)을 갖고 복수의 강모들이 고정되는 강모 서포트를 갖는 헤드 부분(13), 및
    c) 상기 베이스 부분(11)과 상기 헤드 부분(13)을 연결하는, 상기 베이스 부분에 비해 점점 가늘어지는 단면의 넥 부분(12)
    을 갖는 세장형 베이스 바디를 갖고,
    d) 상기 베이스 바디는 상기 기하학적 베이스 부분 종축(2)과 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)이 8° 내지 15°의 범위 내에 있는 각도(γ)를 포함하도록 킹크 각도를 형성하고,
    e) 상기 베이스 바디는 6000 MPa 이하이고 2000 MPa 이상인 영률을 갖는 하중-지지 재료를 포함하는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
20. 제19 항에 있어서,
    상기 영률은 적어도 2500 MPa, 특히, 적어도 3000 MPa인
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
21. 제19 항 또는 제20 항에 있어서,
    상기 헤드 부분(13)은 판 형상이고, 상기 넥 부분(12)은 막대 형상이며, 바람직하게는
    a) 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)보다 폭이 적어도 약 두 배이고/이거나,
    b) 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)보다 길이가 최대 약 1.5 배이고/이거나,
    c) 상기 헤드 부분(13)은 상기 종축(x)과 상기 헤드 정렬 축에 걸쳐 있는 단면에서 상기 넥 부분과 두께가 대략 동일한
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
22. 제19 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분(12)의 질량보다 더 큰 질량을 갖고, 특히, 상기 헤드 부분(13)은 상기 넥 부분의 상기 질량보다 적어도 30 %, 바람직하게는 적어도 50 % 더 큰 질량을 갖는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
23. 제19 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분(11)은 상기 헤드 부분(13)과 길이가 대략 동일한
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
24. 제19 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 넥 부분(12)은 상기 넥 부분(12)의 길이의 1/4 이하인 횡방향 치수를 갖는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
25. 제19 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 바디는 실질적으로 하중-지지 재료의 일체형으로 구성되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
26. 제19 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 바디는 실질적으로 재료 결합에 의해 결합되는 두 개 또는 세 개의 재료 부분들로 형성되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
27. 제19 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드 부분(13)은 상기 브러시(10)의 길이(L)의 10 % 내지 20 %의 편향(A)을 갖는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
28. 제19 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강모들은 상기 브러시(10)의 상기 헤드 부분 정렬 축(21)으로부터 멀어지는 방향으로 실질적으로 수직으로 연장되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
29. 제19 항 내지 제28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분(11)의 단부면으로부터의 기하학적 킹크 위치(22)의 거리는 상기 베이스 바디의 길이(L)의 적어도 50 %인
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
30. 제19 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기하학적 베이스 부분 종축(20)과 상기 기하학적 헤드 부분 정렬 축(21)은 10° 내지 14°의 범위의 각도(γ)를 포함하는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
31. 제19 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 넥 부분(12)은 상기 헤드 부분에 비해 단면적으로 점점 가늘어지는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
32. 제19 항 내지 제31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분(11)의 상기 단부면으로부터의 상기 기하학적 킹크 위치(22)의 상기 거리(K)는 상기 베이스 바디의 상기 길이(L)의 적어도 60 %인
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
33. 제19 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분(11)의 상기 단부면으로부터의 상기 기하학적 킹크 위치(22)의 상기 거리는 상기 베이스 바디의 상기 길이(L)의 최대 75 %인
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
34. 종축 진동이 있는 음파 칫솔에 있어서,
    c) 제19 항 내지 제33 항 중 어느 한 항에 따른 브러시(10); 및
    d) 핸드 장치(16)
    를 포함하고,
    상기 핸드 장치(16)는 상기 브러시(10)를 상기 핸드 장치(16)에 해제 가능하게 부착하기 위한 브러시 커플링을 갖고, 상기 브러시 커플링에서 종축 진동을 발생시키는 상기 핸드 장치(16) 내의 드라이브를 갖는,
    음파 칫솔.
    
35. 제34 항에 있어서,
    상기 핸드 장치(16) 내의 상기 드라이브는 150 Hz 내지 400 Hz의 범위 내에 있는 종축 진동 주파수를 발생시키도록 구성되는
    것을 특징으로 하는, 음파 칫솔.
    
36. 제34 항 또는 제35 항에 있어서,
    상기 드라이브는 최대 3°, 특히 적어도 1°이고 3° 이하인 진폭(α)을 갖는 종축 진동을 발생시키도록 설계되는
    것을 특징으로 하는, 음파 칫솔.
    
37. 제1 항 내지 제15 항 또는 제19 항 내지 제33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 부분(32) 내의 RFID 칩(31)을 포함하는
    것을 특징으로 하는, 브러시.
    
38. 제37 항에 있어서,
    상기 RFID 칩(31)은 상기 베이스 부분의 커플링 캐비티(36)의 종방향 영역(longitudinal region) 내에 배치되는
    것을 특징으로 하는, 브러시.