一种电动牙刷 【技术领域】
本发明涉及一种电动牙刷，具体地涉及一种刷头上有两个分离部分的牙刷，各部分可对口腔软硬组织提供清洁和/或按摩等有益于口腔健康的动作。
背景技术
牙刷为口腔卫生提供了许多好处，举例来说，牙刷可以除去牙齿菌斑和食物碎屑而有助于防止牙齿发生蛀牙和疾病。牙刷还可以除去牙齿表面上染污的表膜而有助于使牙齿变白。而且，刷毛结合刷牙动作可以按摩牙龈组织以刺激和增强牙龈组织的健康。
电动牙刷的使用已有相当长的时间。电动牙刷与手动(非电动)牙刷相比具有很多优点，因为能够使刷毛以比手动高很多的速度运动。还可以产生不同类型和方向的运动。这些运动与使用者的手动运动结合通常可以提供比手动刷牙更好的清洁效果。一般地，电动牙刷由一次性的或可再充电的电池供电，电池向电动机提供动力以驱动牙刷头。
已知的电动牙刷包括刷头，其中的刷毛载体部分以某种方式旋转、摆动或振动以清洁牙齿。一般地，由毛簇构成的刷毛通常是均匀的，其一端固定在刷毛载体部分，另一端是自由的刷牙时接触牙齿表面。各毛簇的自由端形成包络面，当刷毛弯曲时可发生变形。刷毛在与牙齿表面接触时会变形，因此包络面能够符合牙齿的复杂表面。人的牙齿在上下颚大体上以“C”形曲线分布，因而每排牙齿具有凸地外曲面和凹的内曲面。单个牙齿通常具有十分复杂的表面，可以具是平直、凹进或凸起的区域。刷毛和牙齿表面之间的符合程度越精确，牙刷就越能有效地起到清洁、刷白和/或刺激作用。
已知的电动牙刷一般将刷毛以紧密的圆锥形或圆柱形图案布置在一般是圆形的盘状刷毛载体上。传统的电动牙刷的刷头一般是紧凑的圆形面，齐平修整的刷毛图案从刷头延伸。或者，可以使用其它的刷头形状和刷毛图案。
McDougall的美国专利5,625,916示出了电动牙刷的一个实例，在此引用参考其全部内容。这种牙刷包括圆盘形的刷毛载体。刷毛载体以及刷毛以振动或摆动方式驱动。在此参考图1A-1C介绍这种牙刷。牙刷5的近端有手柄部分10，在牙刷5的远端有刷头11。手柄部分10包括容纳电动马达14以及电池15和16的腔室。刷头11包括大体是圆形的刷毛夹持器(载体)13。旋转轴12从马达14延伸到刷头11。沿轴12可以设有联轴器17并设计成为使轴杆12在马达14和刷头11之间分开的点。这样能够将刷头11从牙刷5取下，进行清洁、维修或更换。
刷头11包括支柱18，可作为带有毛簇19的刷毛夹持器13的旋转枢轴。轴12的远端具有沿径向偏离其纵向轴线的轴颈或弯头20，弯头20与轴12整体形成。刷毛夹持器13具有可容纳弯头20的狭槽22。弯头20和狭槽22设置成朝向轴杆12轴线和支柱18纵向轴线的交点。当马达14使轴12旋转时，弯头20的运动形成围绕轴12轴线的圆，并与狭槽22驱动接合，因此刷毛夹持器13以支柱18轴线为中心振动或摆动旋转角A。旋转角A由弯头20相对刷毛夹持器13直径偏离轴杆12轴线的偏离量确定。
虽然如上所述的电动牙刷优于手动牙刷，但具有各种局限性。设置在普通圆形、椭圆形或卵形牙刷头上的旋转或振动刷毛夹持器(载体)限制运动的刷毛夹持器的尺寸，从而限制清洁牙齿的刷毛区域。而且，当刷毛在刷牙过程中与牙齿接触时，只有很少刷毛接触相邻区域如齿龈。因此，虽然这些紧密的刷毛图案能够提供清洁作用，但其刷白和刺激作用很小。
Blaustein等人的美国专利No.6,000,083试图克服与刷毛区域较小相关的局限性。该专利的牙刷具有与手动牙刷类似的刷毛区域和图案，只是一部分刷毛区被动力刷毛部分替代。结果是刷头具有电动或运动的刷毛部分以及静止的刷毛部分。Blaustein等人专利的局限性是静止刷毛部分与手动牙刷相比并没有提供更好的清洁、刷白或刺激作用。
Braun CmbH公司的国际专利申请No.PCT/EP01/07615公开了一种电动牙刷，具有两个能够运动的独立刷毛部分。每个刷毛部分可以具有不同的运动范围和/或类型。然而，只有一个刷毛部分是有动力的。另一个无动力的刷毛部分通过第一个刷毛部分的运动频率产生的共振效应而运动。这种自由共振产生很多问题。首先，由于刷毛部分之间的任何接触都将减弱或消除无动力刷毛部分的任何共振，所以无动力刷毛部分与有动力刷毛部分分开进行“浮动”。这迫使其间分离或产生间隙。这些间隙使刷头的内部机件暴露于外来物如水、唾液、牙膏和食物碎屑。这种外来物会影响无动力刷毛刷头的工作。举例来说，无动力刷毛部分是弹簧加载的以促进其共振。而外来物会积聚在弹簧或其周围，影响到功能。此外，残留在刷头中会食物碎屑会腐烂和寄生微生物，直接放入口腔即使可能是无害的，也不希望出现。这种设计方案的另一个局限性是无动力刷毛部分的运动会由于接触牙齿而减弱，或者在有动力部分的频率偏离共振频率时会减小。这是因为刷牙过程中牙齿或牙龈对有动力刷毛部分施加的压力而产生。最后，传输到无动力刷毛部分的能量只是输入到有动力部分能量的一部分。因此，无动力刷毛部分的清洁效果比有动力部分差，从而限制牙刷的总体清洁效果。
因此，在本技术领域中需要一种电动牙刷，可通过较大面积的动力刷毛或以其它方式运动的刷毛来提高有效性。还需要一种牙刷，能够提供比已知牙刷更强的刷白和/或刺激作用。而且这种改进的牙刷在制造和购买成本方面应该与已知的电动牙刷具有可比性。
【发明内容】
本发明提供了一种电动牙刷，其近端包括手柄部分，远端包括刷头，在手柄部分和刷头之间形成颈部。根据一实施例，刷头具有两个分离的提供清洁和/或按摩等对口腔卫生有益作用的活动部分，每个活动部分带有从刷头延伸出来的许多刷毛或弹性清洁件以接触牙齿及其周围区域的表面。这种牙刷具有使第一活动部分产生运动的驱动机构，以提供比普通电动牙刷增强的清洁、抛光和刷白效果。
在一实施例中，第一活动刷头部分是支承至少一组刷毛簇的第一刷毛载体。第一刷毛载体安装在刷头上并与驱动机构相连，因此第一刷毛载体旋转和/或沿平行于牙刷头的方向前后振动。第一刷毛载体最好是沿旋转方向前后振动。第二活动部分具有第二刷毛载体的形式，第二刷毛载体包括可安装在刷头上的平台(用刚性和/或弹性体材料制成)，而且在平台的第一和第二侧设有直立弹性壁。第二刷毛载体最好还包括至少一组布置在直立弹性壁之间的刷毛。在刷牙过程中，刷毛和弹性壁当碰到牙齿和牙龈组织时发生弯曲，提供口腔护理作用。
在另一实施例中，平台具有沿平行于刷头纵向轴线方向的柔软部分，使得当有外力施加到第二刷毛载体上时，平台至少部分沿柔软部分凹陷。这使弹性壁和所述至少一组刷毛产生运动(比如向内弯曲)以提供口腔护理作用。
在还有一个实施例中，第二刷毛载体具有“I型梁”结构，因为包括了延伸越过刷头的平台和连接平台与刷头的连接板。平台包括至少一组从平台向上延伸的刷毛。根据一种构造方式，至少连接板是用弹性体材料制成的，使得平台和设置其上的至少一组刷毛在刷牙过程中能够弯曲和运动。还应当认识到平台也可以用弹性体材料和/或刚性材料制成，并与用刚性材料和/或弹性体材料制成的连接板一起使用。平台还可以包括在刷牙时能产生弯曲的弹性侧壁。
通过下面结合附图的详细说明将对本发明的其它特征和优点有更加清楚的认识。
【附图说明】
对本发明的上述和其它特征通过下面参考附图对本发明实施例所作的详细说明可有更加清楚的了解，附图中：
图1A是包括刷头的传统电动牙刷的正面剖视图；
图1B是图1A中牙刷头的局部侧视剖面图；
图1C是图1A中牙刷头的局部正视截面图；
图2是根据本发明的电动牙刷的正侧向透视图，其中牙刷头具有分离的第一和第二部分，所述第二部分只是大体上示出，用虚线表示对于第二部分可以有若干种可供选择的实施方式；
图3是图2电动牙刷刷头实施例的正侧向透视图，其中详细示出所述第二部分的一种具体实施方式；
图4是图3中电动牙刷实施例的电动牙刷刷头的顶视平面图；
图4A-4C是图3电动牙刷实施例的电动牙刷刷头一种可选实施例的顶视平面图和横断面视图；
图5是图3电动牙刷实施例的电动牙刷刷头的可选实施例的顶视平面图；
图6A-6B是图3电动牙刷刷头另一个实施例的横断面视图；
图7是与牙齿接合的图6A-6B电动牙刷刷头的横断面视图；
图8是以倾斜角度与牙齿接合的图6A-6B电动牙刷刷头的横断面视图；
图9是图2中电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出第二部分的另一实施例；
图10是图2中电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出第二部分的另一实施例；
图11是图2中电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出了第二部分的另一个实施例；
图12是本发明电动牙刷刷头另一个优选实施例的正侧向透视图；
图13是图12中电动牙刷刷头的正侧向分解透视图；
图14是图12中电动牙刷刷头另一个实施例的正侧向的分解透视图；
图15A-15C是图12中实施例的电动牙刷刷头的横断面视图；
图16是图2电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出所述第二部分的另一个实施例；
图17是图2电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出所述第二部分的另一个实施例；
图18是图2电动牙刷刷头的正侧向透视图，其中详细示出了所述第二部分的另一个实施例；
图19A是用于牙刷头的具有第一种形状的弹性牙齿护理元件的透视图；
图19B是用于牙刷头的具有第二种形状的弹性牙齿护理元件的透视图；
图19C是用于牙刷头的具有第三种形状的弹性牙齿护理元件的透视图；
图19D是用于牙刷头的具有第四种形状的弹性牙齿护理元件的透视图；
图19E是用于牙刷头的具有第五种形状的弹性牙齿护理元件的透视图。
【具体实施方式】
首先参考图2至11，在这些附图中示出了用100整体表示的根据第一个实施例的电动牙刷。牙刷100包括手柄102和刷部分104，手柄102位于近端并构成容纳各种牙刷部件的内部腔室(未示出)，刷部分104由终止于牙刷100远端的刷头120的颈部110构成。手柄102具有自由近端108和相对的颈端106。颈部110大体上从其第一端114延伸到第二端116，其中第一端114位于手柄102的颈端106，而第二端116位于刷头120。换句话，颈部110是牙刷100在手柄102和刷头120之间延伸的部分。颈部110还构成内部腔室(未示出)，用来容纳牙刷100的各工作部件。刷头120一般与牙刷100的纵向轴线对准或者可以相对手柄102倾斜安装在颈部110上。
根据本发明的一个实施例，通过将颈部110整体形成在手柄102的颈端106，可以使颈部110和手柄102成为单一构件。在另一实施例中，可以在颈部110的颈端106将颈部110从手柄102上取下。在此实施例中，可以将结合在一起的颈部110和刷头120从手柄102上取下以进行清洁、维修和/或更换手柄102或结合的颈部110和刷头120。当颈部110从手柄102上拆卸，即当颈部110和刷头120是一个可更换的刷头120/颈部110组合件时，第一颈端114可以包括连接器(未示出)，利用传统技术能够可取下地连接到手柄102。
还应当认识到手柄102和颈部110的所示形状实际上只是示例性的，手柄102和/或颈部110可以具有任意形状。手柄102和颈部110的形状最好应符合人类工程学并令人喜爱，而且还能便于使用者握持和操作。比如，手柄102可以包括设置在其相对侧面上的略微凹进的指状部分118。其中一个凹进指状部分118用来接纳一只手的拇指，而另一个凹进指状部分118用来接纳同只手的其它的一个或多个手指，从而帮助使用者正确地掌握牙刷100。其中一个或多个凹进指状部分118可以包括条形花纹或别的类型的粗糙表面以帮助使用者握紧牙刷。
如图3、9、10、11等附图所示，牙刷100的刷头120包括一部分构成刷头120内腔室的刷头底座160。刷头底座160可以设计成终止于圆形顶端162，其实际上构成牙刷100的顶端。刷头底座160最好整体连接到颈部110的第二端116。
刷头120还包括第一活动刷毛载体180，在所示附图中其位于刷头120的最外面或末端部分。第一刷毛载体180可以具有与图1A-1C中所示刷毛夹持器13相同或类似的构造。第一活动刷毛载体180最好是具有圆形横截面的圆盘，能够以旋转或以旋转方式摆动。但是，应当认识到第一活动刷毛载体180并不限于圆盘形状，而是可以具有任意不同的形状，如蛋形、椭圆形以及其它各种规则或不规则的形状，只要第一活动刷毛载体180能够以旋转方式摆动。圆形是优选的，因为它摆动所需的间隙最小。
若干刷毛152固定在第一活动刷毛载体180上并从载体向外延伸。本文使用的术语“刷毛”一般定义为牙齿护理元件，并包括通常使用的任何类型的结构，或者适合于通过紧密接触牙齿及其周围区域(如牙龈组织)来提供有益口腔卫生的作用(如牙齿清洁、牙齿抛光，牙齿刷白等)。这种刷毛包括但不限于制成各种不同形状和尺寸的独立刷毛束或刷毛簇(即一组刷毛)，而且还可以具有弹性件的形式，即直线型或螺旋形的细长弹性壁和/或弹性指状结构，如图19A-19E中所示，或者这种刷毛可以包括上述牙齿护理元件的任意组合。如图所示，刷毛簇的布置方式只是示例性的，应当认识到可以使用以传统方式(如钉定、IMT技术等)固定在刷头上的其它刷毛构造方式，而且刷毛簇可以用相同或不同的刷毛材料(如尼龙刷毛、螺线刷毛、橡胶刷毛等)制成。此外，虽然刷毛能够布置成大体上垂直于牙刷表面延伸，但某些刷毛或全部刷毛相对于牙刷表面可以是倾斜的。使用这种不同构造方式、类型和角度的刷毛有助于对牙齿和牙龈提供增强的清洁和按摩效果，尤其是在难以进入的区域，比如牙齿之间和齿龈线以下。
图19A-19E示出了具有刷毛152作用的各种示例性弹性件。图19A示出了细长钉形式的弹性牙齿护理元件；图19B示出了筒形长钉形式的弹性牙齿护理元件；图19C示出了刮刀尖端形式的弹性牙齿护理元件；图19D示出了倾斜尖端形式的弹性牙齿护理元件；而图19E示出了一段弹性壁形式的弹性牙齿护理元件。图19E中的弹性壁可以是线性平面形状的；锯齿形状的；螺旋形状的等。上述所有弹性牙齿护理元件可以是光滑的或者可以具有粗糙表面。而且，弹性牙齿护理元件的壁部分可以竖直直立、朝一端逐渐减小或朝一端扩大。弹性牙齿护理壁的顶端可以是平面表面，或者可以设有突起(即隆起)或类似的表面特征。
牙刷100包括实现牙刷100某些部分运动的驱动机构，具体地，是使第一活动刷毛载体180运动的驱动机构。任何已知的齿轮驱动结构可用来使所述第一活动刷毛载体180振动，比如在美国专利6,000,083或PCT专利WO 01/19281中所公开的。在前面参考的McDougall的美国专利5,625,916公开了一种示例性的驱动机构，包括至少穿过颈部110(即，其内腔室)的旋转驱动轴200。驱动轴200最好具有与图1A-1C中所示轴杆12相同或类似的构造。
电动牙刷100的驱动机构可以是能够实现预期功能的任何类型的驱动装置，如旋转驱动装置、摆动式驱动装置、偏心驱动装置、失衡驱动装置、具有一个或多个齿轮机构的驱动装置等等。驱动机构可以用电动机或其它类型马达的形式实现，而且由驱动装置产生的运动可以传递给刷头120的一个或多个部分或者传递给设在毛刷部分上的其它元件如刷毛簇、弹性件等。这种运动可以直接通过驱动轴如驱动轴200产生，或者通过连接在驱动轴上的驱动柱产生。当牙刷100包括与图1A至1C所示示例性驱动机构相同或类似的振动驱动机构时，手柄102的内部腔室里面装有连接到驱动轴200的马达和用来提供动力给马达的电源，如一个或多个电池。
牙刷100还包括安装在刷头120上的第二刷毛载体132。第二活动刷毛载体132包括平台134，该平台具有第一端136、第二端138、第一端中点140、第二端中点142、中点144、远侧300、近侧302、上表面304以及下表面306。平台134通过支承结构安装到刷头底座160，支承结构可以用易于弯曲的薄的塑料或人造橡胶制成。在优选实施例中，平台134沿两个部分即远侧300和近侧302固定。平台134可以用刚性材料制成或者用弹性体材料制成。
平台134可以具有柔软部分308，当有外力施加到上表面304时第二刷毛载体132能够更加容易地运动。比如，在上表面304可以至少设有纵向凹槽(即刻痕)330。在所示实施例中，越过上表面304设有单个凹槽330。凹槽330在平台134沿纵向形成柔软部分308(形成所谓的“活性铰链”)。
图4A至4C示出了包括两个凹槽330的平台134的另一个实施例。这里，当施加外力A时，中间部分可以绕凹槽300变形。图4B示出了在施加外力A之前处于松驰状态的第二刷毛载体132。图4C示出了当有应力或外力A施加到上表面304上时，中间部分可以朝刷头底座160凹陷，而设置在上表面304上的牙齿护理元件152和竖直弹性元件340由于这种变形向内靠拢弯曲。
图5示出了另一个实施例的具有柔软部分308的平台134，其中沿柔软部分308设有孔(狭槽或缝隙)310，构成多个分离的柔软部分，使得铰链更加具有弯曲性。
图6A的横断面示出了在施加外力到上表面304之前处于松驰状态的第二刷毛载体132的另一个实施例。图6B示出了在施加外力A到上表面304后处于受压或变形状态的第二刷毛载体132和平台134。当有外力施加到上表面304时，上表面304绕由一个或多个凹槽330形成的铰链变形。使得上表面304至少一部分沿铰链部分凹陷。设置在上表面304的刷毛152由于这种变形向内靠拢弯曲，如图6B所示。因此弹性第二刷毛载体132可以认为是具有减震性能的铰接块。当所施加的外力去除之后，第二刷毛载体132由于其弹性特性恢复到松驰状态。
参考图7和8，图中示出了当刷头120与牙齿500接触时所产生的变形运动。图7示出了压在牙齿500侧面的第二载体132，而图8示出了以倾斜角度压在牙齿500上的第二载体。两个附图都示出了平台134以及从平台延伸的刷毛和弹性元件的变形。竖直弹性元件340会凹陷在牙齿500的表面上以加大接触。这将增强清洁、刷白和按摩效果。
从上表面304向上延伸的刷毛152最好是许多与弹性第二刷毛载体132整体形成的弹性件(如图9-11和16-18所示)。举例来说，刷毛152可以在制造弹性第二刷毛载体132的同一模制过程中形成。因此，虽然弹性第二刷毛载体132被称作刷毛载体，但是应当认识到载体132并非必须包括传统的尼龙刷毛。
图3、9-11和16-19示出了许多种弹性件/竖直弹性元件340。竖直弹性元件340一般紧贴平台134的远侧300和近侧302。不过，单个竖直弹性元件或这类竖直弹性元件340的组合可以延伸到第二刷毛载体132的整个宽度。这些竖直弹性元件340可以具有不同的形状和实施例。图3示出了一种直壁的；图9示出了一种“蝶翼”的，这种元件是曲线的而且只在紧贴第一端136和第二端138处固定；图10示出了一种“桨状”形式，这种元件具有宽的圆形边缘突起；图11示出了“龙齿”，这种元件具有一连串紧密间隔的短的尖头突起；图16示出了一种曲线形状的元件；图17示出了“指状”的小间距狭窄突起；而图18示出了相对的翼片。还应当认识到上述实施例中的任何一个都可以互换到任何一个第二载体，而不论第二载体是如何铰接或安装在刷头底座160的。
图12至18示出了本发明的另一种刷头实施例。手柄102、颈部110、驱动装置以及刷头底座160可以与上面所介绍的相同。但是，参考图12和13，第二活动刷毛载体132由“I型梁”结构支承在所述刷头底座160上。第二刷毛载体132的平台134支承在“I型梁”结构或连接板400上，连接板400可以用弹性体材料制成，可能具有刚性聚合物芯以增加其强度，或者根据另一个可供选择的实施例，刚性连接板400可以与弹性平台134一起使用。在一优选实施例中，连接板400大约可以从第一端中点140延伸到第二端中点142。平台134能够绕连接板400变形和弯曲。图14示出了沿平台134下表面的纵向长度间隔的若干个连接板400。
图15A-15C示出了图12-14中实施例的运动。图15B示出了因外力B而绕连接板400朝远侧300倾斜的平台134。图15C示出了因外力C朝近侧302倾斜的平台134，而图15A示出了处于静止状态的平台134。
图16-18示出了可用于本发明的竖直弹性元件340的其它一些实施例。
还应当认识到上述任何一个实施例中，牙刷头可以具有布置在其周围许多不同位置的静止牙齿护理元件。
根据公开的各个实施例的牙刷100可以用任何适用于口腔护理产品如牙刷等的材料制成。举例来说，在牙刷100的许多部件是用塑胶材料制成的。因此，电动牙刷100的手柄102和刷头120可以用聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯、聚酰胺如尼龙、以及聚脂如聚对苯二甲酸乙二醇酯模制。其它适当的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯硝酸酯和纤维素酯如纤维素丙酸酯。
当牙齿护理元件具有刷毛簇的形式时，刷毛可以用适合于口腔卫生的柔性材料制成。一般来说，适用于刷毛的材料是聚酰胺，如尼龙，或聚脂，如聚对苯二甲酸丁二醇酯。当牙齿护理元件具有弹性件的形式时，可以用任何适当的弹性体材料如嵌段共聚物制成。优选的嵌段共聚物包括苯乙烯(如苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯，或苯乙烯丁二烯苯乙烯)、聚烯烃(如聚丙烯/乙烯丙二胺改性系统(即人造橡胶))、聚酰胺(如聚酰胺2或聚酰胺6)、聚脂(如聚酯纤维或聚醚酯纤维)、聚亚安酯(如聚酯聚氨酯，聚醚聚氨酯或聚醚酯聚氨酯)。
因此，虽然已经通过优选实施例示出和介绍了本发明的主要的新颖特征，但是应当认识到在不脱离本发明精神和范围的情况下，所属领域的技术人员可以对其形式和细节作出各种删略、替换和变化。举例来说，基本上具有相同功能、能够以基本上相同的方式实现相同结果的那些部件和/或步骤显然都在本发明的范围之内。将部件从一个已经介绍的实施例更换到另一个实施例也在本发明的范围之内。还应当认识到所示附图并不一定是按比例绘制的，实际上只是一些草图。因此，本发明只是由所附权利要求的范围来限定。