说明书包括电动元件的电动牙刷
发明领域
本发明涉及与发光元件一起利用活动刷毛载体的电动牙刷，发光元件照亮刷洗区域并且为活动刷毛载体提供基座。该牙刷的某些式样提供了可移除的头部。
发明背景
可用多种方式提供从一个或多个设置在牙刷头部的电动元件发射光或产生其它发射物的牙刷。手动或电动牙刷可具有设置在柄部或其它远离头部区域的电动元件，并且用传导物(例如光纤)从电动元件向牙刷头部传递发射物。然而，通过传导物(例如光纤)传导的发射物经常被减弱。例如，当沿着光纤传导物的长度方向传导时，光纤传导的由发光元件发出的光的发光强度和/或辐射流密度可能减小。可供选择地，电动元件可设置在牙刷头部上。然而，设置在电动牙刷头部上的电动元件的尺寸和位置必须使得剩余空间可以容纳电动牙刷的刷毛和机械装置。牙刷的机械装置(尤其是传动轴)占据了牙刷头部和颈杆内的大量可用空间。此外，通过增加牙刷头部和/或柄部的尺寸来增加包含电动元件的空间可能导致牙刷太大，以致于不能有效并舒适地清洁口腔表面。因此，需要这样一种电动牙刷，其中将电动元件设置在牙刷头部上，使得牙刷的机械装置不被干扰或换句话讲不被损害。还需要具有设置在牙刷头部上的电动牙刷，使得不需要用光纤和/或其它传导物将发射物从电动元件传导至电动牙刷头部。
发明概述
本发明提供了一种应用于口腔内且包括柄部、头部和在柄部与头部之间延伸的颈杆的电动牙刷。柄部具有中空的内部区域且电动牙刷具有纵向轴线。头部包括至少一个电动元件和至少一个活动刷毛载体。此外，马达设置在柄部内限定的中空内部区域中，并且传动轴可操作地将马达连接到活动刷毛载体。
本发明还为头部提供包括电动元件和活动刷毛载体的电动牙刷，其中电动元件充当销轴，该销轴是牙刷头部的活动刷毛载体的旋转轴线。
本发明还为电动牙刷提供了传动轴，其中传动轴在马达和活动刷毛载体之间延伸，并且传动轴在置于牙刷上的电动元件附近弯曲，并且其中当传动轴运转时其不接触电动元件。
本发明还提供了包括电动元件的传动轴，其中电动元件设置在传动轴上。
本发明还提供了包括具有活动刷毛载体的头部、具有设置在其中的马达、发光元件和将马达可操作地连接到活动刷毛载体的传动轴(其中至少一部分传动轴透明)的电动牙刷。
本发明还提供包括柄部、头部、发光元件、传动轴(位于发光元件和牙刷发光部分之间)和反光元件(将传动轴附近发光元件发射的光反射到头部的发光部分)的电动牙刷。
本发明还提供连接到柄部部分的电动牙刷头部，头部包括电动元件、至少一个活动刷毛载体和至少一个槽。
附图概述
在某些零件和零件的排列中本发明可采用物理形式，其实施方案将在本说明书中详述，并且在构成本发明的一部分附图中图示说明，其中：
图1是依照本发明的电动牙刷的透视图。
图2为图1的电动牙刷的顶部平面视图。
图2a为图1的电动牙刷的顶部平面视图。
图3为图1的电动牙刷的横截面侧正视图。
图3a为本发明的一个实施方案的头部的横截面侧正视图。
图3b为本发明的一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图3c为发光元件的透镜的局部前视图。
图4为依照本发明的电动牙刷头部的详细横截面侧正视图。
图5为图1的电动牙刷的头部的详细横截面侧正视图。
图6为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图6a为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图7为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图7a为本发明的另一个实施方案地头部和颈杆的局部前正视图。
图7c为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图8为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图8a为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的局部前正视图。
图9为本发明的电动牙刷的另一个实施方案的透视图，其中牙刷包括可与柄部分离的头部和颈杆。
图10为本发明的另一个实施方案的头部和颈杆的透视图。
图11为图10描述的实施方案的头部和颈杆的前正视图。
图11a为图10描述的实施方案的头部和颈杆的后正视图。
图12为图10显示的实施方案的头部和颈杆的侧正视图。
图13为图10显示的实施方案的头部和颈杆的横截面侧正视图。
图14为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部前正视图。
图15为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部前正视图。
图15a为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部前正视图。
图15b为图15a所示传动轴的实施方案的局部侧正视图。
图16为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部前正视图。
图17为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部后正视图。
图18为依照本发明制造的牙刷传动轴的实施方案的局部前正视图。
图19为依照本发明制造的牙刷的传动轴、发光元件和反光镜的横截面端视图。
图20为依照本发明制造的牙刷的传动轴、发光元件和反光镜的横截面端视图。
图21为依照本发明制造的牙刷的传动轴、发光元件的横截面端视图。
图22为本发明的电动牙刷的一个实施方案的横截面侧正视图。
图23为本发明的电动牙刷的一个实施方案的横截面侧正视图。
图24为本发明的电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的前正视图。
图25为本发明的电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的横截面侧正视图。
图26为本发明电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的前正视图。
图27为本发明电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的横截面侧正视图。
图28为本发明电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的前正视图。
图29为本发明电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的前正视图。
图30为本发明电动牙刷的头部和颈杆的实施方案的前正视图。
实施方案详述
通常，本发明涉及用在口中的口腔护理装置。该装置具有一个或多个设置在头部上的电动元件，电动元件包括但不限于发光二极管、使用白炽元件的发光元件、激光元件、卤素元素、氖元素、莹光元素、等离子元素、氙元素、牙线洁齿元件、按摩元件、刮擦元件、发热元件、声波元件、超声发射元件、电流发射元件、组合物喷射元件和/或它们的任何组合。这种口腔护理装置可以包括但不限于电动牙刷、电动牙线、牙齿抛光器、牙龈按摩器等。本文所用术语“电动元件”包括可在元件设置位置转变电能的任何电动元件。例如，发光元件可在元件设置位置(例如在电动牙刷的头部)将电能转变为光。为了简单起见，在下文中本发明将具有头部且其上设置了发光元件的电动牙刷作为一个实施方案进行论述。在个人卫生方面，当启动电动元件时这种电动牙刷可使用马达驱动的运动来清洁牙齿和牙龈。本发明还涉及具有可置换的或可移除的头部和/或颈杆的电动牙刷。此外，本发明涉及包括本发明牙刷的套盒。
本文所用术语“发光”元件包括将电能转变为光的元件。在一个实施方案中，本发明的发光元件为发光二极管(LED)。本文所用术语“光”旨在包括可见和不可见(例如紫外和红外)光谱。本文所述牙刷的各种实施方案可使用具有多种特性的发光元件。关于波长，本文描述的牙刷中所用的发光元件可发射介于约10nm和约106nm中心波长的光。在本发明牙刷的一个实施方案中，发光元件的发射光的波长可大于约370nm、390nm、410nm、430nm、450nm、470nm、490nm、510nm、530nm、550nm、570nm、590nm、610nm、630nm、650nm、670nm、690nm、710nm和/或小于约770nm、750nm、730nm、710nm、690nm、670nm、650nm、630nm、610nm。在另一个实施方案中，发射光的波长可大于约420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm和/或490nm和/或小于约490nm、480nm、470nm、460nm、450nm、440nm、430nm、420nm。应当理解所选择的波长的具体范围可依赖于光的期望颜色。在一个实施方案中发射光可为蓝色。
在一个实施方案中，电动牙刷包括细长主体部分(柄部)、头部和在头部与柄部之间延伸的颈杆。可在头部之上提供一个或多个发光元件，该发光元件与一个或多个其上具有多根刷毛的静止或活动刷毛载体邻近、位于其上或者位于其中。将发光元件合并到电动牙刷头部可导致该元件与电动牙刷的机械装置(尤其是传动轴与活动刷毛载体之间的运转着的连接)的干扰，这依赖于发光元件的位置。为了阻止这种干扰，可调整一个或多个发光元件的位置使得发光元件不设置在马达和活动刷毛载体之间。在某些实施方案中，发光元件可位于摆动刷毛载体的运动中心或轴线。此外，发光元件可以充当作为活动刷毛载体的接触表面和/或旋转中心或轴线的销轴。当发光元件设置在活动刷毛载体内时，尤其是作为旋转轴线和/或中心，发光元件未设置在马达与活动刷毛载体之间，因此传动轴可操作地与活动刷毛载体连接而不受发光元件的干扰。此外，发光元件可使活动刷毛载体的运动精确化，阻止活动刷毛载体进行不需要的运动。例如，作为销轴的发光元件在摆动活动刷毛载体的中心可阻止摆动刷毛载体的非旋转或非摆动运动。发光元件可静止或可固定到活动刷毛载体使得该元件与刷毛载体一同运动。在其它实施方案中发光元件设置在牙刷头部的远端，其远离活动刷毛载体。该实施方案还避免了与活动刷毛载体和传动轴之间运转着的连接的干扰。
在其它实施方案中，其中发光元件设置在马达和活动刷毛载体之间，可实现传动轴与活动刷毛载体之间运转着的连接。传动轴绕开了发光元件，传动轴充当发光元件的基座或支承，传动轴经过发光元件且其中至少一部分传动轴透明用来发射光，并且传动轴经过发光元件的下面和/或修改发光元件使得传动轴变为发光元件的一部分。在某些实施方案中，刷毛载体可以定义一个促使光通过的区域(典型在载体中心提供)的特征。该区域可由透明或半透明材料形成，或可供选择地该区域可为孔或其它基本在刷毛之外的开口区域，从而允许透光。可在牙刷头部的任何部分提供该区域，包括活动刷毛载体的中心。可供选择地，电动牙刷可具有设置在牙刷头部的一部分上的发光元件和一个设置在牙刷头部的另一部分上的不同电动元件(例如超声发射元件)。
头部包括纵向轴线、一个或多个活动刷毛座或载体，并且任选包括一个或多个静止或固定刷毛载体。活动刷毛载体可旋转、转动、涡旋、摆动、线性往复运动或进行运动的任意组合。可显著改变本发明电动牙刷提供的运动类型。也可以显著改变静止刷毛载体和设置在其上的静止刷毛的排列。例如，静止刷毛可部分或全部围绕活动刷毛载体或可设置在活动刷毛载体之间的间隙内。US 20030126699、US 20030084525、US20030084524、US 20030084526、WO 03/063723和WO 03/063722描述了一些适于与本发明一同使用的刷毛载体运动和刷毛排列的实施例。刷毛可由常规的非弹性材料(例如聚乙烯)或可由弹性材料(例如天然或合成橡胶、聚烯烃、聚醚、聚酯、聚苯乙烯系树脂、聚氨酯等或这些材料的组合)制造。
柄部具有中空部分，其中设置了马达，马达可操作地连接到活动刷毛载体。一根轴从马达延伸通过颈杆并进入头部的至少一部分。当被马达驱动将一种或多种运动传递到活动刷毛载体时，轴可旋转、摆动、线性往复、涡旋、轨道运动或以圆锥方式运动。可在马达与轴之间或轴与活动刷毛载体之间提供齿轮排列来传递运动。示例性的轴和/或齿轮排列显示于美国专利6,360,395、5,617,601和美国专利申请2003/0134567和2003/0163881以及本文引用的其它专利和专利公布中。柄部还具有设置在其中为马达和发光元件提供电能的电源，例如一个或多个电池。可供选择地，电动牙刷可连接到为马达提供电能的外部电源。柄部上设置了用来启动马达和/或发光元件的开关。开关包括一个启动按钮和一个金属触点。与在常规瞬时开关内一样，通过向下按模塑启动按钮将开关手动按下，从而将压住金属触点接通电路。与在常规连续开关内一样，通过滑道设计并且通过按下且向前滑动启动按钮来使开关允许连续操作。通过在一个开关内组合这两种功能，在购买之前消费者可试验元件且看到其操作，并且一旦移出包装仍可以连续操作。开关也可以启动一个或多个发光元件。当马达开启时即可接通发光元件，然而电动牙刷也可以具有被指定用来启动发光元件的开关。
现在仅参考而不是为了限制图示说明本发明的实施方案图，图1显示了依据本发明的一个实施方案的电动牙刷10。电动牙刷可用于个人卫生，例如刷牙和牙龈。如图1所示，电动牙刷包括柄部12和连接到柄部12的颈杆14。头部16连接到颈杆14。典型地，头部大于颈杆14，其还典型小于柄部12。
现在参考图2，头部16进一步可由纵向轴线19定义，并且包括活动刷毛载体20和一个或多个任选静止刷毛载体22。在该实施方案中，静止刷毛载体22位于活动刷毛载体20的对边。在该实施方案中活动刷毛载体20位于头部16的中心。活动刷毛载体20包括多个在载体20上被支承并且被包含的刷毛24。活动刷毛载体可围绕约与头部16的纵向轴线19垂直的运动轴线摆动或旋转，尽管如前所述可能提供其它运动。如本文较为详细的描述所示，电动元件74沿着活动刷毛载体的运动轴线设置。在具体的实施方案中(如图2a所示)，电动元件为发光元件75，例如设置在牙刷头部并且通常低于或在其下面的发光二极管，此处发光元件的表面未延伸超过活动刷毛载体的刷毛承载表面(如图22所示)。在某些构型中，活动刷毛载体连续旋转、连续绕枢轴转动或相对于可能静止的发光元件运动。在本构型中理想的是，发光元件75可充当基座，因此起到活动刷毛载体20的支承接触表面的作用。所述运动轴线可延伸通过发光元件并且可与之共线(依赖发光元件的形状和定向)。
如图3所示，柄部12还包括容纳马达32的中空内部区域30。中空内部区域30通常沿着轴线34延伸且容纳马达32和一个或多个电源，例如电池60。开关元件或电触点50和54可与开关52一同使用来有选择地操作马达32和发光元件75。在该实施方案中，马达32通过可旋转的轴44为活动刷毛载体20提供动力。轴44围绕轴线19旋转或摆动。齿轮排列可操作地将轴44和马达32相互连接。齿轮排列包括蜗轮40和一对步进齿轮42和43。马达32可操作地连接到蜗轮40。步进齿轮42可操作地连接到步进齿轮43和蜗轮40。发光元件75设置在牙刷头内。提供开关52来控制电动牙刷的操作，并且该开关可操作地连接到马达32。还配置开关52来操纵牙刷的一个或多个发光元件。其可为瞬时的或连续的。当闭合开关52时，柄部12的中空内部区域30提供的电池60和马达32以及发光元件75之间的电路被接通。
图3a至3b图示说明了电动牙刷的实施方案，其中至少一部分发光元件是充当活动刷毛载体的旋转轴线或中心的销轴和/或接触表面。-为了保护发光元件免受因接触活动刷毛载体而引起的损伤，可将发光元件设置在保护柱内，发光元件的外表面或其透镜可涂敷保护材料。外表面上的涂敷层可以分层并且可包括多种材料。这些材料可包括聚合物、金属和/或任何可增加和/或增强发光元件的表面的其它材料。此外，为了有利于活动刷毛载体环绕发光元件运动，可将发光元件涂敷低摩擦材料。如果透镜充当活动刷毛载体的销轴，透镜13的下部可以不透明和/或半透明，并且透镜9的上部可以透明和/或半透明，使得从透镜上部发出光，如图3c所示。
在图3a图示说明的牙刷头部1200的一个实施方案中，传动轴1202包括孔1204，并且活动刷毛载体1206包括隆起1208。隆起1208适合孔1204，因此可操作地将传动轴1202连接到活动刷毛载体1206。活动刷毛载体1206也包括一个孔1210。当活动刷毛载体被固定到牙刷头部1212时，发光元件1275适合孔1210。牙刷运转时，传动轴1202的运动被传递到可围绕发光元件1275摆动的活动刷毛载体1206。在该实施方案中，传动轴往复运动。
在图3b图示说明的牙刷头部1300的实施方案中，活动刷毛载体1302包括孔1304，并且传动轴1306适合孔1304，因此可操作地连接传动轴1306和活动刷毛载体1302。当电动牙刷运转时，传动轴1306的运动传递到可围绕发光元件1375摆动的活动刷毛载体1302。在牙刷的该实施方案中，传动轴具有圆锥驱动运动。
图4图示说明了具有静止发光元件75的牙刷的一个实施方案，其中发光元件连接到和/或设置在静止且在牙刷的点93处固定到头部95的柱子91内。在该实施方案中，活动刷毛载体97围绕设置在柱子91内的静止发光元件75摆动或旋转。设置在柱子91内的发光元件75充当牙刷头部95上的活动刷毛载体97的旋转轴线。阳极导线87和阴极导线89可从发光元件75通过柱子91，然后沿着头部95的长度和牙刷的颈杆(未示出)连接到电源(未示出)。
参考图5，在该实施方案中使用一对电触点76和77为发光元件75提供电源，两个电触点在沿着活动刷毛载体20的下侧定义的接触区域滑动接触，如图4的实施例所示。可从开关和电源到触点76和77提供从电源向发光元件传导电流的导线(未示出)。导线从柄部通过颈杆14连接到头部16。可邻近颈杆14的内壁设置导线使得导线不干扰轴44的运动。可供选择地，导线可以嵌入颈杆14内。
可以设想，可沿着活动刷毛载体20的内部提供圆形电接触区域80和82，该区域将与头部内提供的固定电接触对76和77连接。电接触区域80和82相互之间用绝缘材料绝缘。电接触区域和发光元件之间用导线84和86连接。图5图示说明了与活动刷毛载体20接触或在其内部设置的发光元件75。在该实施方案中，发光元件固定连接到活动刷毛载体20并且因此随刷毛载体运动。如图所示，刷毛载体20和发光元件75围绕轴线90摆动。在一个实施方案中，顶部表面(例如发光元件的透镜81)与活动刷毛载体20的顶部表面92平齐，尽管该顶部表面如果需要可延伸到顶部表面92之上。刷毛(未示出)可设置在顶部表面92上。可在静止刷毛载体22内或其上提供附加的发光元件(图2)。
图1至5共同图示说明了牙刷实施方案10的其它特征。例如，牙刷的特色是可具有一个或多个抓握区域，例如70和72。并且如前所述，沿着柄部12定义了精心设置在开关区域56内的开关52。发光元件启动时照亮了该区域(具体地讲是头部16的表面21指向的刷洗环境)。
在另一个相关的实施方案300中，发光元件375设置在延伸通过活动刷毛载体320的孔或洞88内，使得发光元件静止且活动刷毛载体320围绕静止发光元件375摆动或旋转(如图6所示)。图6描述了具有头部316和颈杆314且头部设置了活动刷毛载体320的牙刷实施方案300。载体320支承多根刷毛332。头部可包括静止刷毛区域322。在该实施方案中，发光元件375固定到头部316。发光元件375可部分延伸通过洞88或可设置在活动刷毛载体320的下表面的下侧使得头部316完全包含发光元件。发光元件375的中心线或轴线也可以为活动刷毛载体320的旋转或摆动轴线。在上述一些实施方案中，尤其在发光元件设置在活动刷毛载体320下侧的实施方案中，可用透明或半透明材料制成活动刷毛载体。该特性促使光从一个或多个发光元件向刷洗区域的传导。该构型可在使用电动牙刷时保护发光元件免受唾液、水和口腔组合物的损害。可以设想可用有色或彩色材料制成刷毛载体。
可用多种材料形成透明或半透明的刷毛载体和/或头部。这些材料的实施例包括但不限于聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)(市售名称为EastomanBR003)、纤维素丙醇酯(CAP)以及它们的组合。可以设想可使用一种或多种热处理来帮助加工这些材料。
在上述各实施方案中，发光元件设置在活动和/或静止刷毛载体之内、之上、之下或直接与之邻接，使得光最有效地进入刷洗区域。进一步，可安排发光元件使得光的主要发射方向通常垂直于刷毛载本的顶部表面，即通常平行于刷毛载体的刷毛方向。在一个实施方案中，可安排发光元件使得发光元件的运动中心线或轴线90通常垂直于头部和/或刷毛载体的顶部表面，如图4所示。中心线90典型通过发光元件75的透镜81或孔。当发光元件设置在活动和/或静止刷毛载体之内、之上或之下时，在发光元件的圆柱形区域或其中心线90附近区域不具有刷毛，使得光可以传导至刷洗表面而不与刷毛干扰。没有刷毛的圆柱形区域的直径可大于约2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm并且小于约20mm、18mm、16mm、15mm、14mm、12mm、10mm、8mm、6mm、4mm、2mm。然而，活动刷毛载体可具有至少一个环绕发光元件的刷毛环，如图6所示。也可以提供附加的刷毛簇或刷毛簇内环。
图7a和8图示说明了依照本发明的电动牙刷的实施方案的牙刷头部、刷毛载体和刷毛构型，其中所有方案均包含一个或多个发光元件。
图7a描述了依照本发明的具有头部616和颈杆614的牙刷实施方案600。头部616包括具有设置在其中的发光元件675的单个刷毛载体620。刷毛载体620包括一个或多根刷毛或刷毛簇632的同心圆环。
图8描述了另一个具有头部816和颈杆814的牙刷800。头部816具有可动第一刷毛载体820和固定或静止的第二刷毛载体822。两个刷毛载体均具有设置在其上的发光元件875。第一刷毛载体820具有多个环绕设置在其上的发光元件875的刷毛簇832，并且第二刷毛载体834具有多个围绕设置在其上的发光元件875的刷毛簇822。图8a描述了本发明的另一个实施方案。牙刷900的头部和颈杆包括三个刷毛载体902、906和908以及两个发光元件975和976。发光元件976设置在位于牙刷900的头部904的远端的刷毛载体902上。发光元件975设置在位于牙刷900的头部的中心处的活动刷毛载体906上。最后，刷毛载体908设置在最接近柄部914的牙刷头部。刷毛载体902和/或908可活动或静止。
如图9所示，该图描述了另一个具有头部1016、颈杆1014和柄部1012的电动牙刷1000。发光元件1075设置在头部1016上。颈杆和柄部可置换且可拆卸地在1015处连接，并且包含其物理接合以及在发光元件和电源之间建立电通讯连接的相应结构。
图10至13图示说明了本发明牙刷的另一个实施方案。牙刷1100包括头部1116、柄部或主体(未示出)和在头部与柄部之间延伸的颈杆1114。尽管这种具体实施方案显示并且描述为具有可移除的头部和颈杆，但本发明决不限于这种构型。第一活动刷毛载体1120和任选的第二刷毛载体1122设置在头部1116上。第二刷毛载体1122可活动。然而，还可以设想第二刷毛载体静止。每一个刷毛载体定义了多个适于包含刷毛簇的孔或凹陷区域。例如，第一刷毛载体1120定义了用来接收刷毛1124的多个凹槽或孔。并且，任选的第二刷毛载体1122定义了多个适于包含多根刷毛1126的凹槽或孔。应当理解，牙刷1100可使用一排或多排固定或静止的刷毛，而不是或除此之外还使用第一刷毛载体1120和相关的刷毛1124以及第二刷毛载体1122和相关的刷毛1126。
牙刷1100包括一个或多个设置在牙刷头部1116之上或之中的发光部件。例如，如图11和12所示，牙刷头部包括第一发光元件1175和第二发光元件1185。在一个实施方案中，第一发光元件1175设置在第一刷毛载体1120的中心处，并且具体地讲同心设置在其中。如图12所示，第一发光元件1175还可以设置在第一刷毛载体1120下侧。本文详述了这种构型。第二发光元件1185也设置在牙刷头部1116内。第二发光元件1185可设置在牙刷头部1116的内部，如图12所示。然而，如图11所示，发光元件1175和1185可沿着牙刷头部1116的外表面暴露或可见。发光元件也可以设置在第一刷毛载体1120和第二刷毛载体1122之间，如图11所示。第二刷毛载体1122可包括切除区域1127。切除区域可允许发光元件1185暴露，并且刷毛载体1122未阻挡从发光元件发射的光。刷毛载体也可包括允许光通过该刷毛载体的透明和/或半透明材料。此外，发光元件上的区域可基本在刷毛的外面。第二刷毛载体1122可静止或可进行运动，包括但不限于摆动、旋转、往复运动和/或它们的任意组合。此外，如果第二刷毛载体进行运动，刷毛载体的切除区域1127也可以运动。当刷毛载体进行运动时，可安排这种切除区域1127使得发光元件部分、全部或并非全部被刷毛载体覆盖。在本发明的另一个实施方案中，如图6a所示，发光元件475部分地设置在第一刷毛载体420的下面(第一刷毛载体设置在牙刷头部416的中心处)，并且部分地设置在第二刷毛载体421的下面，第二刷毛载体设置在最接近牙刷400的颈杆414的头部416的一部分上。刷毛载体可包括半透明和/或透明材料，因此允许光通过刷毛载体，即使刷毛载体完全或部分覆盖发光元件。此外，第三刷毛载体422可设置在牙刷头部416的远端，发光元件475可部分设置在第一刷毛载体420的下面并且部分设置在第三刷毛载体422的下面。
在其它实施方案中，发光元件可设置在位于邻近颈杆的牙刷头部的一部分上的第二刷毛载体之上、之内或之下，如图7、图7b和图8所示。图7图示说明了具有头部516和颈杆514的牙刷实施方案500。应当理解，颈杆514在头部516和牙刷的柄部(未示出)之间延伸。单个活动刷毛载体520设置在头部516上，刷毛载体之上设置了多根刷毛簇532。发光元件575设置在第二刷毛载体534上。牙刷500可包括多个设置在第二刷毛载体534上的静止刷毛522。发光元件575延伸通过第二刷毛载体534，并且发光元件575上的部分基本在刷毛之外。图7b图示说明了牙刷501的一个实施方案，该牙刷具有设置在最接近颈杆514的头部的一部分上的第二刷毛载体576下面的发光元件575。刷毛载体576为半透明和/或透明，因此允许光通过刷毛载体576。
图8描述了具有头部816和颈杆814的牙刷800的一部分。头部816具有可动第一刷毛载体820和固定或静止的第二刷毛载体822。两个刷毛载体均具有设置在其上的发光元件875。第一刷毛载体820具有多个设置在其上的环绕发光元件875的刷毛簇832，并且第二刷毛载体834具有多个设置在其上的环绕发光元件875的刷毛簇822。发光元件875延伸通过第二刷毛载体834，并且发光元件875之上的区域基本位于刷毛之外。
在牙刷1100的另一个实施方案中，如图11所示，第一发光元件1175与沿着基本不在任何刷毛内的第一刷毛载体1120定义的区域对齐。具体地讲，可以看出第一发光元件1175通常设置在第一刷毛载体1120的下面，并且通过第一刷毛载体1120内定义的孔1121可接触到。而且，也可以设置第一发光元件1175的位置，使得从该元件发出的光当其通过第一刷毛载体1120并且经过从第一刷毛载体1120延伸的多根刷毛1124时不被阻挡。通常，刷毛1124沿着第一刷毛载体1120的周边安排以形成刷毛的圆形区域，并且具体地讲形成围绕第一发光元件1175的同心环。在图13中基本在任何刷毛之外的第一刷毛载体1120的外表面上的剩余区域显示为区域A，该区域通常为圆柱形。可以看出第一发光元件1175同心设置在区域A内。
图13也图示说明了第一发光元件1175和第一刷毛载体1120之间的安装和/或接合方式。第一刷毛载体1120可直接在发光元件1175上旋转或摆动。即，在某些实施方案中，发光元件1175或该元件的一个构件(例如透镜、帽状物、盖子、护罩或发光元件自身)可提供刷毛载体1120在其上旋转或摆动的接触表面和/或销轴。可设定在载体1120内定义的孔1121的尺寸并将其成形来促使载体1120围绕元件1175运动。例如，孔的直径可略小于具有圆盖或锥形尖端的元件1175的最大直径，使得该元件的尖端局部在孔1121内延伸。可供选择地，可设定孔1121的尺寸并将其成形使得其直径略大于发光元件1175的直径，并使得元件1175延伸进入孔1121或全部进入孔1121。在后面的构型中，发光元件充当摆动或旋转刷毛载体1120的轴线。
进一步参考图13，牙刷1100还包括通常设置在牙刷头部1116内部的任选第二发光元件1185。第二元件1185基本为牙刷的其它透明、半透明或开放区域尤其是头部1116的区域内提供光。发光元件1175和/或1185可合并到头部1116内的接收或安装结构，例如定义了被设定尺寸来容纳元件的中空区域的柱子。
发光元件(例如发光二极管)包括发光基质(即产生光的位置)和透镜(即发射光的位置)。在本发明的一个实施方案中，发光元件设置在牙刷头部，使得发光基质1902在牙刷头部的顶部表面1915之下和/或与之平齐，如图22所示。顶部表面1915可为刷毛承载表面。然而，发射光的位置(即透镜1904)从牙刷的顶部表面1915延伸到牙刷从所述顶部表面1915延伸的刷毛1910的远端1916。透镜1904可包括弹性材料。弹性材料可为透明和/或半透明。在使用期间，包括弹性材料的透镜可按摩牙龈并且还帮助清洁口腔。透镜的表面可包括凸起，或者透镜可以光滑。可供选择地，发光基质1903可设置在延伸到牙刷头部的顶部表面1915上的柱子1913的顶部之内或之上。并且透镜1904延伸到牙刷1910的远端1916，如图23所示。在图22和23中，导线1906和1908从发光元件沿着柱子1913的长度至头部1914，然后该导线沿着颈杆1912和柄部(未示出)的长度连接到电源(未示出)。
在牙刷的另一个实施方案中两个电动元件设置在牙刷2000的头部2012上，如图24和25所示。一个元件为设置在柱子2010内并且充当摆动刷毛载体2004的中心销轴的发光元件2075。第二电动元件为设置在最接近电动牙刷的颈杆2014和/或柄部(未示出)的刷毛载体2006内的超声发射元件2008。然而，可以设想超声发射元件也可以设置在发光元件上的牙刷的远端，或者可部分地设置在电动牙刷的颈杆上。
图26和27显示了包括超声发射元件的牙刷2001的另一个实施方案。超声发射元件包括一个超声换能器2018和一个超声喇叭2016。超声换能器2018设置在牙刷2012的头部，并且超声喇叭2016从超声换能器2018向接触牙齿的牙刷表面延伸。在该实施方案中，牙齿与壁2020和2022接触。这些壁可为弹性和/或非弹性并且延伸到超声喇叭2016之上和/或将其环绕，从而在超声喇叭与牙齿之间产生一定的空间。该空间起到安全预防作用，阻止超声喇叭接触牙齿。这些壁可为静止刷毛板2028，并且刷毛2026可设置在其上(如图30所示)。这些壁可以振动，并且设置在壁顶部的凝胶可在超声元件与牙齿表面之间传递该振动。此外，刷毛2024可围绕壁和/或超声元件。刷毛2024和2026围绕超声喇叭2016并且设置在静止板2028上，其被设置在超声喇叭2016周围，从超声元件发射的超声可引起刷毛2024和2026的振动。包括静止板2028的弹性壁2020和2222可围绕弹性壁和超声喇叭之间的口腔护理组合物。当使用该牙刷实施方案刷牙时，这种口腔护理组合物接触牙齿，因此帮助超声波从超声喇叭向牙齿传播。这种口腔护理组合物可以是凝胶。超声元件可与同样可设置在牙刷头部的发光元件2075联合使用。
在牙刷实施方案2001中，围绕发光元件2075的摆动刷毛载体2004可仅为包括刷毛2024的牙刷头部的活动表面。设置在牙刷头部上的最接近柄部2014的超声元件可起到清洁牙齿的作用。超声元件具有优良的牙齿清洁特性。刷毛2024可设置在牙刷头部静止的非活动部分上(如图29所示)。
牙刷2000和2001的实施方案的传动轴2026经过颈杆2014可操作地将摆动刷毛载体2004连接到马达(未示出)，并且可设计为绕过设置在牙刷头部2012上的超声元件2008或超声喇叭2016和超声换能器2018，如图28所示。传动轴2026可具有侧向位移部分2028，其绕过超声喇叭2016和超声换能器2018，然后沿着牙刷头部延伸到摆动刷毛载体2004。这种相同的设计还允许传动轴绕过超声元件2008。
依照本发明制造的牙刷可与组合物一同使用。然而，如果这种牙刷与组合物一同使用(包括但不限于牙齿增白组合物)则组合物可能堵塞发光元件附近的区域；例如切除区域、光通过的和/或发光元件延伸通过的孔和/或围绕发光元件的开口空间。这种堵塞可能降低从牙刷头部发射的光的质量和/或能量。为了将围绕区域内和发光元件上堵塞的组合物的量减至最小，可以在牙刷头部之上和/或之内提供排出装置和/或槽。图11图示说明了提供了槽1125和1123来帮助组合物从发光元件1175和1185的周围区域排出的牙刷头部。槽1125可由第一刷毛载体1120的末端表面和第二刷毛载体1122的末端表面形成。可供选择地，可将槽设置在刷毛载体之上、之中和/或之下。通常，槽始于发光元件(例如1185)并延伸到牙刷头部1116的侧表面1129。此外，如果刷毛载体1122往复运动，那么槽1125内的组合物可被搅拌，这可以增加组合物从发光元件流出。还可以在第一活动刷毛载体1120上提供槽。这些槽1123从距离发光元件1175最近的刷毛载体的表面向活动刷毛载体1120的末端表面1131延伸。这些槽可以是刷毛载体内的凹槽。如果活动刷毛载体1120摆动，那么由摆动产生的离心力可增加组合物的含量，其由发光元件1185指向刷毛载体1120的末端1131。槽可为允许组合物流过发光元件的任何形状。此外，槽1130、1132、1133和1134可延伸通过牙刷头部1116，允许水从牙刷后面流出，如图11a所示。槽宽可大于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm并且小于约3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm；长度大于约2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm并且小于约30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm；深度大于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm并且小于约3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm。槽还可以帮助分散由设置在牙刷头部的电动元件产生的热量。
如果将发光元件合并到活动刷毛载体或将其设置在活动刷毛载体的远端，那么不需要改变传动轴。然而，将发光元件设置在活动刷毛载体和马达之间的区域可能干扰传动轴的运转，从而阻碍传动轴与活动刷毛载体之间的运转着的连接。因此，为了将运动传递到活动刷毛载体，可以修改传动轴以有利于活动刷毛载体和传动轴之间的运转着的连接。所示传动轴通常适合考虑发光元件沿着牙刷长度方向的位移，其与传动轴的位置相对应。然而，为了简单起见，发光元件将被描述为设置在牙刷头部之上和/或之内。传动轴与活动刷毛载体之间的运转着的连接可由绕过发光元件的传动轴、充当发光元件的基座或支承的传动轴、经过发光元件(其中至少一部分的传动轴可透过发射光)上方的传动轴、通过发光元件下面的传动轴和/或修改发光元件使得传动轴变为发光元件的一部分的传动轴来获得。图14至15图示说明了绕过发光元件，并且因此当发光元件设置在传动轴和活动刷毛载体之间(例如图7所示)时允许传动轴可操作地连接到活动刷毛载体的传动轴。而且，如果传动轴旋转、摆动、涡旋、轨道运动和/或以圆锥方式运动，那么传动轴可为柔性，即当传动轴运转时其可绕发光元件弯曲。如果传动轴往复运动，只要当运转时传动轴不与发光元件接触，那么传动轴就可以为柔性或刚性。
图14图示说明了在电动牙刷内使用的传动轴1400，该传动轴包括绕过发光元件1475的侧向位移部分1402。传动轴的实施方案可操作地将马达(未示出)连接到活动刷毛载体(未示出)，并且绕过可设置在牙刷头部的任何部分的发光元件1475。侧向位移部分1402可为绕过发光元件使得运转期间传动轴不与发光元件接触的任何必要的形状或尺寸。侧向位移部分1402的形状和尺寸可产生空间1401和1403，该空间为运转期间传动轴不接触发光元件的足够大的尺寸。这些空间的尺寸可依赖轴的运动和轴运动的距离而改变。在一个实施方案中传动轴往复运动，空间1401和1403可大于约0mm并且小于约5mm。
图15图示说明了环绕设置在电动牙刷头部上的发光元件的传动轴。传动轴1407可将两个侧向位移部分1405和1406分开，侧向位移部分环绕发光元件1475，然后侧向位移部分重新接合形成单个传动轴1409。传动轴运转时不接触发光元件。空间1419和1421应该足够大，使得传动轴在运转期间不接触发光元件。此外，空间1411和1413也应该足够大，使得传动轴在运转期间不接触发光元件。在传动轴往复运动的实施方案中，空间1411和1413可大于约0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm和/或小于约30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm，并且空间1419和1421可大于约0mm并且小于约5mm。
图15所示实施方案可能导致具有额外宽度的传动轴。为了将由传动轴分为两个侧向位移部分而使传动轴增加的宽度减至最小，该部分的高度(而不是宽度)可以扩展，如图15a和15b所示。传动轴1443分裂为两个侧向位移部分1444和1445，然后重新接合形成传动轴1442。传动轴运转时不接触发光元件。空间1446、1447、1448和1449应该足够大，使得在运转期间传动轴不接触发光元件。在传动轴往复运动的实施方案中，空间1446、1447、1448和1449可大于约0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm和/或小于约30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm。臂1444和1445的高度1450产生了额外的强度而没有导致具有额外宽度的传动轴。高度1450可大于约0.2mm、0.5mm、0.75mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、13mm、15mm和/或小于约15mm、13mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.2mm。
图16至17图示说明了传动轴的实施方案，其中传动轴充当发光元件的支承。传动轴具有挖空部分使得其上可设置发光元件。传动轴1410具有切去部分1408且发光元件1475设置在其上。如图16所示，发光元件的导线1415和1416可合并到传动轴1410内，沿着传动轴的长度进入马达(未示出)。可供选择地，导线1417和1418可穿过传动轴1410的后面，并且沿着牙刷的头部、颈杆和柄部连接到马达(未示出)，如图17所示。
可对旋转、摆动、线性往复运动、涡旋、轨道运动和/或圆锥方式运动的传动轴作如前述附加的修改以合并在牙刷头部之上和/或之内的发光元件，包括透明和/或半透明的传动轴，将发光元件设置在传动轴下面和/或上面，并且修改发光元件使得传动轴变为发光元件的一部分。
图18至19图示说明了经过发光元件下面的传动轴。传动轴1500具有透明部分1502、1504和1506，其可为透明和/或半透明或不透明和/或它们的任何组合。将传动轴设置在发光元件1575和牙刷头部的发光部分之间。至少一部分传动轴1502可以透明和/或半透明。传动轴1502的透明和/或半透明部分允许光从发光元件通过传动轴并且从牙刷头部出来。透明和/或半透明部分可设置在发光元件的上面。发光元件可设置在牙刷头部之内，传动轴经过发光元件(例如发光元件1185)和传动轴1141的顶部，如图13所示。如图10所示，牙刷头部的发光部分可以是一个孔，例如孔1121。可将孔覆盖透明和/或半透明的材料来阻止水进入牙刷头部，同时允许牙刷头部发光。
在图19图示说明的实施方案中，发光元件1675设置在电动牙刷的传动轴1602的下面。传动轴1602可为透明和/或半透明或不透明的。反射镜1600和1604反射从传动轴1602附近的发光元件发射的光，从而允许牙刷头部发光。传动轴可包括诸如反射涂层的反射材料，该材料可以提高从牙刷头部发射的光的质量和/或能量。
图20图示说明了设置在传动轴1706和牙刷头部的发光部分之间的发光元件1775。因此，传动轴不干扰从发光元件发射的光。此外，导线1704和1702可设置在牙刷头部的壁内，并且沿着牙刷的头部和柄部的长度到达马达(未示出)。发光元件可设置在支承和/或柱子上，传动轴通过该支承和/或柱子到达活动刷毛载体。可供选择地，发光元件可设置在牙刷头部上使得不需要支承和/或柱子，并且传动轴可通过发光元件的下面。
还可以修改发光元件使得传动轴变为发光元件的一部分。在图21中，发光元件具有适合允许传动轴位于发光元件1875内的透镜1802。传动轴1800可为透明和/或半透明，因此允许光通过传动轴到达牙刷头部的发光部分。此外，传动轴可包括一个增强从发光元件发射的光的图案、材料和/或形状。可将发光元件设置在牙刷头部内，例如图13所示的发光元件1185。
多种发光元件可与本发明一同使用。发光元件可以是体积小、能耗低的发光二极管(LED)，例如那些由Lumileds Lighting，LLC of SanJose CA制造的名为LuxeonTM的市售发光二极管。其它市售发光元件包括American Opto Plus LED Corporation的那些发光元件。LED可在相对较低的直流电源下运行，例如大于约0.5伏、1伏、2伏、2.5伏、3伏、4伏、5伏和/或小于约5伏、4伏、3伏、2.5伏、1.5伏、1伏。发光元件可具有大于约0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、10mm、15mm、20mm并且小于约20mm、15mm、10mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm的直径。
适合与本发明一同使用的电压或电流驱动为由ZetexSemiconductors，Oldham，UK制造的ZXSC310单独或多重芯LED驱动器。可提供分离的开关以分别启动发光元件和马达。可提供多个发光元件。还可提供具有不同光谱、光度、辐射度和色度特征(例如，不同的主波长、尖峰波长、辐射能等)的发光元件来提供在单个电动牙刷内的多种使用(即，第一发光元件可能适合与第一光敏组合物一同使用，并且第二发光元件可能适合与第二光敏组合物一同使用)。
如前所述，在某些实施方案中可能期望一个或多个活动刷毛载体旋转、摆动或进行运动；直接位于发光元件的表面或区域上并与之接触。在这些构型中，本发明包括在刷毛载体接触的发光元件表面上使用减少摩擦层或涂层。这种层或涂层也可以帮助减小可能由表面接触引起的磨损。可使用多种涂层材料，包括那些本领域已知的材料，并且其适用于消费者的卫生保健应用。通常，这些涂层为无毒和惰性并且耐用材料。涂层可以透明或半透明，这依赖于应用场合。适于在本发明中使用的涂层的实施例包括但不限于Teflon和硅氧烷，例如由Refrigeration Technologies制造的RT910T、由Keystone Lubricants制造的Nevastane 5和由Keystone Lubricants制造的Nevastane SFG。
几乎任何牙齿增白组合物均可与本发明一同使用，例如描述于USPN6,488,914、5,851,514、4,980,152、3,657,413、4,983,380、5,084,268、5,171,564、5,376,006、5,645,428、5,713,738、RE34,196、5,122,365、6,558,654、6,555,020、6,536,628、6,533,582、6,521,215、6,514,543、6,479,037、6,447,757、5,891,453和6,419,905中的组合物，但不限于上述这些组合物。当暴露在光下时组合物不需要表现出增白功能。在应用增白组合物之前，将牙齿表面简单暴露在由电动牙刷发射的光下可获得有益的效果。而且，由照射的刷洗区域的较好的刷洗或清洁功效可产生附加的有益效果。一方面，本发明涉及在增白过程中本文所述的牙刷的使用，其中组合物的增白效果由于从电动牙刷的发光元件发射的光和热而得到提高或加速。
在一些实施方案中，可能期望牙刷和增白组合物“匹配”，即期望如果暴露在某种波长或某种波长范围(即波段)的光下增白组合物表现出提高的或加速的增白功能，那么从本文所述牙刷的发光元件发出的光的波长与那种光的波长相同，或基本与之相同。例如，如果特殊的增白组合物与本文所述牙刷一同使用，并且如果在峰值波长为430nm至470nm的光的照射下该组合物表现出提高的效果，那么将与那种组合物一同使用的牙刷将发射波长范围为430nm至470nm的光。
电动牙刷可包装为包括一个或多个可置换的包含发光元件的头部的套盒。因此头部可被置换或单独分配给一个组合的不同的构件。因此颜色差别经常为套盒内不同头部的一部分。尽管柄部被描述为电池供电，但本发明还包括其它熟知的电源，例如插座连接软线或充电电池和相关的刷毛载体/充电器(未示出)。套盒还可以包括一个或多个已包装的光敏口腔组合物，例如包装的牙齿增白组合物。此外，套盒可包括其它非光敏口腔护理产品和不包括发光元件的牙刷头部。
刷洗操作的典型时间周期通常大于约10秒、20秒、30秒、45秒、60秒、90秒、120秒、150秒、300秒、360秒、480秒和/或小于约600秒、480秒、360秒、300秒、150秒、120秒、90秒、60秒、45秒。
所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用不可解释为对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。