RU2717583C2 - Чистящее устройство для полости рта с регулируемой формой и способ чистки полости рта - Google Patents

Abstract

Предложено чистящее устройство для полости рта, содержащее корпус, на котором находится множество выступов. Исполнительное устройство связано с одним или более выступами в форме электроактивной полимерной структуры для регулирования положения одного или более связанных с ним выступов. Это обеспечивает динамическое регулирование функции чистки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение предлагает чистящие устройства для полости рта, такие как зубные щетки.

Уровень техники, к которой относится изобретение

Каждая зубная щетка (ручная или электрическая) имеет головку с множеством пучков, и каждый пучок, как правило, включает множество щетинок.

Типичные щетки с прямоугольными пучками имеют 5 или 6 пучков на протяжении своей длины и 2 или 3 пучка на протяжении своей ширины. Существуют конструкции с большей плотностью пучков, составляющей, например, от 10 до 12 пучков в длину и 3 или 4 пучка в ширину. За счет расположения пучков ближе друг к другу щетинки могут быть способны проникать между деснами и вокруг них, потому что щетинки находятся ближе друг к другу. Существуют также конструкции зубных щеток с различной длиной пучков. Некоторые сверхдлинные высокоплотные щетинки образуют пучки, которые используются для удаления скрытого зубного налета, удерживаемого глубоко между зубами и для чистки других труднодоступных областей.

Поскольку зубной налет никогда не может полностью удаляться из таких труднодоступных областей, существует потребность в изменении конструкций зубных щеток в целях улучшения характеристик удаления зубного налета. Существуют и другие чистящие устройства для полости рта, в которых используются щетинки или пучки для чистки зубов, десен или язык. Существует общая потребность улучшения характеристик чистки чистящих устройств для полости рта.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы, по меньшей мере, частично удовлетворить вышеупомянутую потребность. Данная задача решается посредством настоящего изобретения, которое определяется независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют преимущественные варианты осуществления.

Согласно примерам в соответствии с аспектом настоящего изобретения, предлагается чистящее устройство для полости рта, включающее:

корпус, на котором находится множество выступов;

исполнительное устройство, связанное с подмножеством из одного или нескольких выступов и расположенное на основании одного или нескольких выступов, причем данное исполнительное устройство включает электроактивную полимерную структуру, которая деформируется в ответ на управляющий сигнал, переданный исполнительному устройству, и в результате этого регулируется положение одного или нескольких связанных выступов.

Данное устройство способно изменять свою форму (в частности, контур, определяемый концами выступов) в процессе использования, в частности, таким образом, что выступы способствуют чистке в труднодоступных областях. Регулирование может представлять собой, например, регулирование на основании управления с использованием обратной связи. Профильное регулирование может использоваться для регулирования давления, прилагаемого концами выступов и/или контура.

С исполнительным устройством связано только подмножество выступов. Таким образом, форма огибающей поверхности выступов изменяется на уровне индивидуальных выступов. Таким образом, контур активно изменяется, производя эффект динамической чистки. В предельном случае может присутствовать одно исполнительное устройство для приведения в действие одного выступа или одного множества выступов. Каждый выступ может представлять собой индивидуальный относительно толстый элемент, или он может представлять собой объединение относительно тонких щетинок.

Корпус, на котором находятся выступы, имеет, например, общую плоскую форму, и выступы, которые может иметь данный корпус, могут тогда проходить практически в одинаковом параллельном направлении (т. е. аналогично зубной щетке). Каждое подмножество выступов находится над частью общей площади корпуса.

Устройство может иметь множество исполнительных устройств, из которых каждое связано с соответствующим выступом или множество выступов. Это позволяет точнее регулировать форму общей огибающей множества выступов.

Могут присутствовать от 1 до 5 исполнительных устройств, и с каждым исполнительным устройство могут быть связаны, например, от 1 до 5 выступов (как определено выше).

Выступы могут включать первое подмножество первой длины и второе подмножество второй (меньшей) длины, причем, по меньшей мере, некоторые из первого подмножества выступов имеют связанное исполнительное устройство. Таким образом, исполнительное устройство используется для продвижения наиболее глубоких выступов, чтобы они могли проходить дальше к деснам или между зубами, в то время как другие выступы находятся на поверхности зубов.

Исполнительное устройство может быть выполнено с возможностью осуществления измерения силы в одном режиме работы и осуществления приложения силы в другом режиме работы. Таким образом, устройство может определять, когда выступы должны перемещаться, например, если отсутствует приложенная внешняя сила. Измерение силы и приведение в действие могут осуществляться последовательно во времени.

В качестве альтернативы, отдельное измеряющее силу устройство может быть связано с одним или несколькими выступами и располагаться на основании одного или нескольких выступов. Таким образом, измерение силы и приведение в действие могут осуществляться одновременно.

Измеряющее силу устройство может также включать электроактивную полимерную структуру, которая производит измерительный сигнал в ответ на приложенную силу. В таком случае устройство имеет отдельные измерительные и исполнительные устройства.

Измеряющее силу устройство и исполнительное устройство могут, например, располагаться друг над другом.

Герметизирующее устройство может присутствовать для защиты единственной/каждой электроактивной полимерной структуры. Это оказывается особенно желательным в случае чистящего устройства для полости рта.

В первой конфигурации устройство включает основание и покровная часть над основанием с отверстиями для выступов, причем единственная/каждая электроактивная полимерная структура располагается между основанием и покровной частью.

Первое возможное герметизирующее устройство в таком случае включает гибкий герметизирующий слой вокруг единственной/каждой электроактивной полимерной структуры, к которой присоединяются связанные выступы.

Второе возможное герметизирующее устройство включает герметизирующий слой вокруг выступов, где они проходят через отверстия покровной части.

Настоящее изобретение представляет собой особый интерес для головки зубной щетки. Головка зубной щетки может представлять собой часть механической зубной щетки (с головкой, которая приводится в движение только пользователем) или часть электрической зубной щетки (с головкой, которая приводится в циклическое движение за счет электричества).

Система может состоять из множества устройств, которые определены выше, и из которых каждое имеет соответствующий корпус и множество выступов, где, например, корпуса ориентированы в различных направлениях, обращенных к различными поверхностям зубов или десен.

Настоящее изобретение также предлагает способ чистки полости рта, включающий:

регулирование положения одного или нескольких выступов чистящего устройства для полости рта с использованием исполнительного устройства, расположенного на основании подмножества из одного или нескольких выступов, причем данное исполнительное устройство включает электроактивную полимерную структуру, которая деформируется в ответ на управляющий сигнал, передаваемый исполнительному устройству.

Данный способ обеспечивает активное регулирование контура чистящего устройства посредством регулирования положения выступов в процессе осуществления операции чистки.

Предпочтительно способ дополнительно включает измерение силы, приложенной к одному или нескольким выступам, и регулирование положения в ответ на измерение. Это обеспечивает подход динамического регулирования с использованием обратной связи для требуемого регулирования положения.

Каждый выступ может включать единственную выступающую часть, или он может включать множество щетинок.

Краткое описание чертежей

Далее примеры настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи, в числе которых:

фиг. 1 представляет известное электроактивное полимерное устройство, которое не является фиксированным;

фиг. 2 представляет известное электроактивное полимерное устройство, которое фиксируется подложечным слоем;

фиг. 3 представляет два возможных профиля пучков для головки зубной щетки;

фиг. 4 представляет первый пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 5 представляет второй пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 6 представляет третий пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 7 представляет четвертый пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 8 представляет пятый пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 9 представляет шестой пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 10 представляет седьмой пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 11 представляет восьмой пример регулируемой головки зубной щетки EAP;

фиг. 12 представляет два исполнительных устройства EAP, которые располагаются друг над другом, чтобы обеспечивать движение в двух направлениях для создания выпуклого и вогнутого профилей;

фиг. 13 представляет исполнительное устройство EAP, расположенное на измерителе давления.

Подробное описание вариантов осуществления

Настоящее изобретение предлагает чистящее устройство для полости рта, включающее корпус, на котором находится множество выступов. Исполнительное устройство связано с одним или несколькими выступами в форме электроактивной полимерной структуры для регулирования положения одного или нескольких связанных выступов. Это обеспечивает динамическое регулирование функции чистки.

Настоящее изобретение предлагает чистящее устройство для полости рта, в котором осуществляется регулирование положения выступов с использованием исполнительного устройства на основе электроактивного полимера (EAP). Сначала будет разъяснена технология EAP, которая может использоваться.

Электроактивные полимеры (EAP) представляют собой развивающийся класс материалов области электрически чувствительных материалов. EAP могут работать как измерительные или исполнительные устройства и могут легко производиться в разнообразных формах, обеспечивающих легкое внедрение в широкое разнообразие систем.

Были разработаны материалы, имеющие такие характеристики, как возбуждение напряжения и деформации, которые были значительно усовершенствованы в течение последнего десятилетия. Технологические риски были снижены до приемлемых уровней для разработки изделий таким образом, что EAP привлекают все возрастающий коммерческий и технический интерес. Преимущества EAP включают низкую мощность, небольшой коэффициент формы, гибкость, бесшумную работу, точность, возможность высокого разрешения, короткое время отклика и циклическое действие.

Улучшенные эксплуатационные характеристики и конкретные преимущества материала EAP обеспечили применимость в новых приложениях.

Устройство EAP может использоваться в любом приложении, в котором является желательным небольшая величина движения компонента или детали на основании электрического привода. Аналогичным образом, данная технология может использоваться для измерения малых движений.

Использование EAP обеспечивает функции, которые не были возможными до настоящего времени, или предоставляет большое преимущество по сравнению с обычными решениями измерительных/исполнительных устройств вследствие сочетания относительно большой деформации силы в небольшом объеме или малого коэффициента формы по сравнению с обычными исполнительными устройствами. EAP также обеспечивают бесшумную работу, точное электронное управление, быстрый отклик и широкий диапазон рабочих частот, составляющий, например, от 0 до 20 кГц.

Устройства с использованием электроактивных полимеров можно подразделить на материалы, имеющие полевую основу и ионную основу.

Примеры EAP на полевой основе представляют собой диэлектрические эластомеры, электрострикционные полимеры (такие как релаксационные полимеры на основе PVDF или полиуретаны) и жидкокристаллические эластомеры (LCE).

Примеры EAP на ионной основе представляют собой сопряженные полимеры, полимерные композиционные материалы на основе углеродных нанотрубок (CNT) и ионные полимерные металлические композиционные материалы (IPMC).

EAP на полевой основе приводятся в действие электрическим полем за счет непосредственного электромеханического соединения, в то время как приводящий в действие механизм для ионных EAP включает диффузию ионов. Оба класса включают представителей многочисленных семейств, из которых каждый имеет свои собственные преимущества и недостатки.

Фиг. 1 и 2 представляют два возможных режима работы для устройства EAP.

Устройство включает электроактивный полимерный слой 14, расположенный между электродами 10, 12, находящимися на противоположных сторонах электроактивного полимерного слоя 14.

Фиг. 1 представляет устройство, которое не является фиксированным. Электрическое напряжение используется, чтобы заставлять электроактивный полимерный слой расширяться во всех направлениях, как представлено на чертеже.

Фиг. 2 представляет устройство, которое имеет такую конструкцию, что расширение осуществляется только в одном направлении. Опору устройства представляет собой несущий слой 16. Электрическое напряжение используется, чтобы заставлять электроактивный полимерный слой искривляться или изгибаться.

В совокупности электроды, электроактивный полимерный слой и носитель называются термином "электроактивная полимерная структура".

Природа данного движения, обусловлена, например, взаимодействием между активным слоем, который расширяется, когда он приводится в действие, и пассивным несущим слоем. Чтобы получать асимметричный изгиб вокруг оси, как представлено на чертеже, может применяться, например, молекулярная ориентация (растяжение пленки), что обеспечивает движение в одном направлении.

Расширение в одном направлении может возникать в результате асимметрии полимера EAP, или оно может возникать в результате асимметрии свойств несущего слоя, или их сочетания.

Представленные ниже примеры основаны на головке зубной щетки с выступами в форме пучков, причем каждый пучок включает множество щетинок.

Левая часть фиг. 3 представляет головку зубной щетки 30 с пучками различной длины в целях определения контура, который соответствует форме зубов. Правая часть фиг. 3 представляет головку зубной щетки 32 с некоторыми сверхдлинными пучками 34, которые предназначаются для достижения линии десен или пространства между зубами, в то время как другие пучки достигают поверхности зубов.

Хотя указанные статические подходы повышают эффективность чистки, они не учитывают различия между различными пользователями.

Фиг. 4 представляет, как может использоваться исполнительное устройство EAP, чтобы обеспечивать регулирование положения пучка. Оно может предназначаться для обеспечения циклического регулирования в целях улучшения характеристик чистки, или оно может предназначаться для обеспечения регулирования, в котором учитывается конкретный пользователь.

Фиг. 4 представляет ряд пучков в направлении длины головки зубной щетки.

Первое подмножество 40 из трех пучков и второе подмножество 42 из трех пучков являются короткими, и третье подмножество 44 состоит из длинных пучков, которые предназначаются для достижения пространства между зубами 46.

Подмножество 44 установлено на исполнительное устройство 48 в форме устройства EAP. Левое изображение представляет нерабочее положение, и правое изображение представляет рабочее положение. Исполнительное устройство изгибается наружу для изменения положения пучков. Центральный пучок поднимается наружу, а пучки по сторонам поднимаются и направляются наружу, как представлено на чертеже.

При работе исполнительного устройства 48 с использованием периодического управляющего сигнала пучки можно заставить вибрировать по направлению к зубам и от них. Это направление движения оказывается более затруднительным для осуществления пользователем вручную. Глубина проникновения в пространства между зубами увеличивается на величину, обозначенную d.

Исполнительное устройство EAP может работать циклически в любое время, пока используется устройство. Таким образом, вибрационное движение используется, чтобы способствовать функции чистки. Однако приведение в действие может регулироваться с использованием измерительной обратной связи. Например, измеритель давления может присоединяться к регулируемым пучкам. Если давление на пучок в нормальном направлении уменьшается, исполнительное устройство EAP используется для чистящей головки в интерпроксимальное пространство между зубами. Таким образом, щетинки будут следовать контуру зубов и лучше осуществлять очистку на большей глубине в интерпроксимальном пространстве и вдоль линии десен.

При движении из интерпроксимального пространства к следующему зубу пучок может затем возвращаться посредством приведения исполнительного устройства EAP обратно в исходное положение.

В измерении для регулирования обратной связи могут использоваться отдельные измерители давления на основании пучков.

Такие измерители могут включать пьезорезистивные или емкостные измерители давления. Измерители могут состоять из чувствительных к давлению материалов, таких как пьезорезистивные каучуки или деформирующиеся эластомерные конденсаторы. В качестве альтернативы, измерители могут быть изготовлены на основе мембранной технологии, включая, например, деформирующиеся полимерные мембраны с металлическими электродами или кремниевые измерители, подвергнутые микромеханической обработке.

Устройство EAP может использоваться в качестве измерителя давления. Внешняя сила, приложенная к устройству EAP, изменяет электромагнитное поле, которое может в таком случае обнаруживаться.

Например, измеритель EAP и исполнительное устройство EAP могут устанавливаться друг на друга (в любом порядке). Когда исполнительное устройство устанавливается сверху, измеритель будет определять силу, которая прилагается посредством исполнительного устройства. Когда исполнительное устройство устанавливается снизу, измеритель будет более непосредственно измерять приложенную силу.

Исполнительное устройство EAP может использоваться в различных сочетаниях пучков. Исполнительное устройство может быть связано с индивидуальным пучком или с группой пучков. Разнообразные примеры представлены на фиг. 5-8. В качестве следующего примера, исполнительное устройство EAP может покрывать всю площадь щетки (т. е. все пучки). Это представляет собой простейший вариант осуществления, хотя он не допускает какого-либо независимого регулирования различных пучков или групп пучков.

Фиг. 5 представляет пример исполнительного устройства 50, в котором каждый из множества индивидуальных пучков имеет свой собственный комбинированный измеритель давления и силы. В данном примере рабочие пучки определяют ряды, проходящие по головке зубной щетки. Указанные ряды, как правило, ориентируются в пространстве между соседними зубами в процессе чистки зубов щеткой. Как представлено на фиг. 5, исполнительные устройства воздействуют на более длинные пучки, которые предназначаются для достижения пространства между зубами. Когда чистка зубов щеткой осуществляется перпендикулярно линии зубов, указанные более длинные пучки могут в таком случае достигать линии десен.

Фиг. 6 представляет пример, в котором два поперечных ряда пучков снова работают, но в данном случае с использованием общего исполнительного устройства EAP и измерительного устройства 60 для каждого ряда.

Фиг. 7 представляет пример, в котором два продольных ряда пучков работают в каждом случае с общим исполнительным устройством EAP и измерительным устройством 70. Каждый ряд представляет собой лишь часть всего ряда пучков головки зубной щетки. Указанные продольные ряды проходят в направлении, соответствующем типичному движению зубной щетки по поверхности зубов в процессе чистки зубов щеткой.

Фиг. 8 представляет пример, в котором четыре продольных ряда пучков работают в каждом случае с общим исполнительным устройством EAP и измерительным устройством. Чередующиеся исполнительные устройства имеют различные конструкция. В частности, исполнительные устройства 80 и 82 являются фиксированными на одном конце, таким образом, что деформация исполнительных устройств является асимметричной. Исполнительные устройства 84 и 86 являются фиксированными на другом конце, таким образом, что деформация исполнительных устройств является асимметричной в противоположном направлении. Это вызывает своего рода скручивающее движение пучков по отношению друг к другу и может обеспечивать форму скребковой функции для повышения эффективности чистки зубов.

Поскольку полость рта представляет собой очень влажную рабочую среду, укладка EAP предпочтительно герметизируется во избежание воздействия жидкости и влаги. Это может достигаться, например, посредством помещения исполнительного устройства (и измерителя, если он используется) в водонепроницаемый совместимый материал, который не будет приводить к значительному гашению деформации и не будет в значительной степени предотвращать передачу движения через герметизирующий материал.

Далее разнообразные герметизирующие устройства будут описаны со ссылкой на фиг. 9-11. Указанные чертежи представляют поперечное сечение головки зубной щетки в направлении ширины. Для пояснительных целей ряд пучков в направлении ширины представлен с общим исполнительным устройством (как на фиг. 6). Однако общие подходы к герметизации могут, разумеется, применяться и к другим конфигурациям. Кроме того, одинаковые герметизирующие устройства могут, разумеется, применяться к индивидуальным выступам вместо пучков, образованных из множества щетинок.

Как представлено на фиг. 9, головка зубной щетки имеет основание 90 и покровную часть 92. Покровная часть герметично соединяется с основанием таким образом, что создается полость 94, которая содержит исполнительное устройство (и измеритель, если он используется). Такая же основная структура головки также используется на фиг. 10 и 11.

В примере на фиг. 9 электроактивная полимерная структура 96 (образующая исполнительное устройство, а также необязательно измеритель) окружена гибким герметизирующим слоем 98. Связанные пучки 99 присоединяются к указанному герметизирующему слою с помощью клея 100.

В примере на фиг. 10 герметизирующее устройство включает герметизирующий слой 102, расположенный вокруг пучков, где они проходят через отверстия покровной части 92. Герметизирующий слой проходит к основанию пучков и дополнительно обеспечивает присоединение пучков к исполнительному устройству EAP 96. Фиг. 10 представляет конструкцию в нерабочем и в рабочем состояниях.

В примере на фиг. 11 герметизирующее устройство снова включает герметизирующий слой 102, расположенный вокруг пучков, где они проходят через отверстия покровной части 92. Существует отдельное присоединение 104 пучков к исполнительному устройству EAP 96.

Существуют разнообразные возможные конструкции исполнительное устройство EAP и измерителя EAP (когда используется измеритель). Электродная конфигурация может, например, включать электроды на противоположных сторонах электроактивного полимерного слоя, как представлено выше, для устройства, работающего на полевой основе. Указанная конфигурация обеспечивает поперечное электрическое поле для регулирования толщины слоя EAP. Это, в свою очередь, вызывает расширение или сжатие слоя EAP в плоскости слоя.

В качестве альтернативы, электродная конфигурация может включать пару гребенчатых электродов на одной стороне электроактивного полимерного слоя. Это создает в плоскости электрическое поле для непосредственного регулирования размеров слоя в плоскости.

Исполнительные устройства, представленные выше, деформируются в одном направлении. Также известны двухсторонние исполнительные устройства EAP, которые способны деформироваться в противоположных направлениях. Двухстороннее исполнительное устройство может использоваться, чтобы обеспечивать изменение профиля от вогнутого к выпуклому с промежуточным плоским состоянием покоя. Фиг. 12 представляет исполнительное устройство, включающего уложенные друг на друга два устройства EAP 120, 122, которые деформируются в противоположных направлениях, когда они приводятся в действие, как представлено пунктирными изогнутыми контурами.

Для полноты фиг. 13, представляет исполнительное устройство EAP 130, уложенное под измерителем давления 132. Измеритель давления может представлять собой измерительное устройство EAP, или оно может представлять собой измеритель давления другого типа. Он используется для создания сигнала обратной связи для использования в регулировании исполнительного устройства 130.

Известны материалы, подходящие для слоя EAP. Электроактивные полимеры включают следующие подклассы, но не ограничиваются ими: пьезоэлектрические полимеры, электромеханические полимеры, релаксационные ферроэлектрические полимеры, электрострикционные полимеры, диэлектрические эластомеры, жидкокристаллические эластомеры, сопряженные полимеры, ионные полимерные металлические композиционные материалы, ионные гели и полимерные гели.

Подкласс электрострикционных полимеров включает следующие полимеры, но не ограничивается ими:

поливинилиденфторид (PVDF), поливинилиденфторид - трифторэтилен (PVDF-TrFE), поливинилиденфторид - трифторэтилен - хлорфторэтилен (PVDF-TrFE-CFE), поливинилиденфторид - трифторэтилен - хлортрифторэтилен) (PVDF-TrFE-CTFE), поливинилиденфторид - гексафторпропилен (PVDF - HFP), полиуретаны или их смеси.

Подкласс диэлектрических эластомеров включает следующие полимеры, но не ограничивается ими:

акрилаты, полиуретаны, кремнийорганические вещества.

Подкласс сопряженных полимеров включает следующие полимеры, но не ограничивается ими:

полипиррол, поли-3,4-этилендиокситиофен, поли(п-фениленсульфид), полианилины.

Могут присутствовать дополнительные пассивные слои, чтобы воздействовать на поведение слоя EAP в ответ на приложенное электрическое поле.

Слой EAP может располагаться между электродами, как упомянуто выше. Электроды могут растягиваться таким образом, что они соответствуют деформации слоя материала EAP. Материалы, подходящие в качестве электродов, также являются известными и могут выбираться, например, из группы, которую составляют тонкие пленки металлов, таких как золото, медь или алюминий, или органические проводники, такие как технический углерод, углеродные нанотрубки, графен, полианилин (PANI), поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), например, поли(3,4-этилендиокситиофен) - поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS). Могут также использоваться металлизированные сложнополиэфирные пленки, такие как полиэтилентерефталат (PET), металлизированный, например, с использованием алюминиевого покрытия.

Материалы для различных слоев можно выбирать, например, учитывая модули упругости (модули Юнга) различных слоев.

Помимо указанных выше слоев, могут использоваться дополнительные слои, такие как дополнительные полимерные слои, чтобы регулировать электрические или механические свойства устройства.

Устройства EAP могут представлять собой устройства, действующие на основе электрического поля, или ионные устройства. Ионные устройства могут содержать в качестве основы ионные полимерные металлические композиционные материалы (IPMC) или сопряженные полимеры. Ионный полимерный металлический композиционный материал (IPMC) представляет собой синтетический композиционный наноматериал, который проявляет поведение, подобное искусственным мышцам, когда к нему прилагается электрическое напряжение или электрическое поле.

IPMC представляют собой ионные полимеры, такие как Nafion или Flemion, у которых поверхности химически или физически покрываются проводниками, такими как платина или золото, или электроды на углеродной основе. Когда прилагается электрическое напряжение, миграция и перераспределение ионов вследствие приложенного электрического напряжения к полоске IPMC приводят к деформации изгиба. Полимер представляет собой набухающую в растворителе ионообменную полимерную мембрану. Электрическое поле заставляет катионы перемещаться в сторону катода вместе с водой. Это приводит к реорганизации гидрофильных кластеров и к расширению полимера. Деформация в катодной области приводит к напряжению в остальной части полимерной матрицы, и в результате этого происходит изгиб в сторону анода. Обращение приложенного электрического напряжения приводит к обращению изгиба.

Если металлизированные электроды располагаются в несимметричной конфигурации, приложенное электрическое напряжение может вызывать все типы деформаций, такие как деформации кручения, свертывания, свивания, вращения и несимметричного изгиба.

Настоящее изобретение представляет собой общий интерес для приведения в действие микрощетинок в чистящих устройствах для полости рта, а не только для головок зубных щеток, как обсуждается выше. Другие чистящие устройства для полости рта представляют собой чистящие устройства для языка и насадки для рта.

Чистящее устройство для языка представляет собой устройство, имеющее щетинки или множества щетинок, которые используются в качестве части системы для улучшения запаха изо рта в целях устранения бактерий, ухудшающих этот запах. Оно используется для удаления налета с языка посредством щетинок, которые проникают вокруг сосочков для удаления загрязнений. Одна щетинка или группа щетинок может создавать выступ, который регулируется посредством связанного устройства EAP.

Насадка для рта (капа) представляет собой назубник, и, как известно, подобные устройства имеют вибрирующие выступы, внутренние поверхности которых обращены к зубам. Такое устройство может функционировать в качестве зубной щетки и пустышки для младенцев, или оно может представлять собой альтернативу зубной щетке для взрослых.

Система может состоять из множества устройств, из которых каждое имеет соответствующий корпус и множество выступов, где, например, корпуса ориентированы различным образом и обращены к различным поверхностям зубов или десен. Например, назубник может иметь различные корпуса, и в пределах каждого корпуса присутствуют исполнительные устройства, работающие на подмножестве выступов.

Выступы, присутствующие в форме пучков микрощетинок или индивидуальных выступов, могут приводиться в действие непосредственно с использованием EAP в качестве приводов, как разъясняется выше. Множество EAP может использоваться для переключения между различными установками для различных частей и сегментов головки чистящего устройства. Например, это обеспечивает переключение между жестким давлением на зубы или мягкой чисткой зубов щеткой.

Другие видоизменения описанных вариантов осуществления могут понимать и реализовать специалисты в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения на основании изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "включающий" не исключает другие элементы или стадии, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множественное число. Тот факт, что определенные меры указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, сам по себе не означает, что сочетание указанных мер не может выгодно использоваться. Никакие условные обозначения в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничивающие его объем.

Claims (16)

1. Чистящее устройство для полости рта, содержащее:

корпус, на котором находится множество (40, 42) выступов; причем концы выступов определяют контур чистящего устройства, исполнительное устройство (48), связанное с подмножеством одного или более выступов и расположенное у основания одного или более выступов, причем исполнительное устройство содержит электроактивный полимер, который способен деформироваться в ответ на управляющий сигнал, когда он приложен к исполнительному устройству, с возможностью активного регулирования контура чистящего устройства посредством регулирования положения соответствующих одного или более выступов в процессе осуществления операции чистки.

2. Чистящее устройство по п. 1, содержащее множество исполнительных устройств, каждое из которых связано с соответствующим выступом или рядом выступов.

3. Чистящее устройство по п. 1 или 2, в котором выступы содержат первое подмножество (44) первой длины и второе подмножество (40, 42) второй, меньшей, длины, причем, по меньшей мере, некоторые из первого подмножества (44) выступов имеют связанное с ними исполнительное устройство (48).

4. Чистящее устройство по любому предшествующему пункту, в котором исполнительное устройство выполнено с возможностью осуществления измерения силы в одном режиме работы и осуществления приложения силы в другом режиме работы.

5. Чистящее устройство по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащее измеряющее силу устройство, связанное с одним или более выступами и расположенное у основания одного или более выступов.

6. Чистящее устройство по п. 5, в котором измеряющее силу устройство включает электроактивную полимерную структуру, которая производит измерительный сигнал в ответ на приложенную силу.

7. Чистящее устройство по п. 6, в котором измеряющее силу устройство и исполнительное устройство расположены одно над другим.

8. Чистящее устройство по любому предшествующему пункту, содержащее герметизирующее устройство для защиты конкретной/каждой электроактивной полимерной структуры.

9. Чистящее устройство по п. 8, содержащее основание и покровную часть над основанием, имеющую отверстия для выступов, причем конкретная/каждая электроактивная полимерная структура находится между основанием и покровной частью.

10. Чистящее устройство по п. 9, в котором герметизирующее устройство содержит гибкий герметизирующий слой вокруг конкретной/каждой электроактивной полимерной структуры, к которому присоединены соответствующие выступы.

11. Чистящее устройство по п. 9, в котором герметизирующее устройство содержит герметизирующий слой вокруг выступов, где они проходят через отверстия покровной части.

12. Чистящее устройство по любому предшествующему пункту, представляющее собой головку зубной щетки.

13. Способ чистки полости рта, согласно которому: регулируют положение одного или более выступов чистящего устройства для полости рта, причем концы выступов определяют контур чистящего устройства, используя исполнительное устройство, расположенное у основания подмножества одного или более выступов, причем исполнительное устройство содержит электроактивный полимер, который деформируется в ответ на управляющий сигнал, приложенный к исполнительному устройству, с возможностью активного регулирования контура чистящего устройства посредством регулирования положения соответствующих одного или более выступов в процессе осуществления операции чистки.

14. Способ по п. 13, согласно которому дополнительно измеряют силу, приложенную к одному или более выступов, и в ответ на измерение управляют регулированием положения.

15. Способ по п. 13 или 14, который представляет собой способ чистки зубов щеткой и чистящее устройство для полости рта представляет собой головку зубной щетки.

Images