ОЧИЩАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ОЧИЩАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ СЛОЯ ЖИДКОСТИ
CLEANING DEVICE USING CLEANSING ACTION OF LIQUID LAYER

Область техники
[0001] Настоящее раскрытие в целом относится к устройствам и способам личной гигиены, использующим очищающее действие "слоя жидкости".
Уровень техники
[0002] Надлежащая личная гигиена может помочь улучшить здоровье и уменьшить проблемы с болезнями, инфекцией и другими проблемами, связанными со здоровьем. Например, правильная очистка зубов способствует продолжительному сохранению зубов здоровыми. Одним из аспектов правильной очистки зубов является использование ирригаторов для полости рта, чтобы удалять зубной налет для очистки десен и зубов. Ирригаторы для полости рта особенно важны в тех местах, которых зубные щетки не могут легко достичь, например, между зубами и краем десны. Очищающая сила воды под давлением, создаваемым ирригатором для полости рта или другим устройством для личной гигиены, может создавать проблемы, поскольку увеличение давления подачи снижает комфортность от струи воды. Если пользователь испытывает дискомфорт, он может прекратить использование продукта; в противном случае, если давление воды недостаточно, оно не обеспечит адекватную очистку.
[0003] Устройства для личной гигиены, такие как ирригаторы для полости рта, обычно содержат одно или более закругленных отверстий, которые направляют закругленный поток или «струю» воды на очищаемую поверхность. Хотя имеются некоторые вариации в закругленных отверстиях, получающиеся струи обычно имеют круглую или овальную форму.
[0004] Соответственно, в данной области техники существует постоянная потребность в устройствах для личной гигиены, которые прикладывают достаточную силу для удаления с поверхностей зубов нежелательных веществ, например, слои зубного налета, не создавая дискомфорта или опасности для пользователя.
Раскрытие сущности изобретения
[0005] Настоящее раскрытие относится к обладающим признаками изобретения способам и системам для очистки, использующим очищающее устройство для личной гигиены, которое создает слои жидкости. Различные варианты осуществления и реализации в настоящем документе относятся к очищающему устройству для личной гигиены, выполненному с отверстием или отверстиями, которые выпускают один или более слоев жидкости под давлением к очищаемой поверхности, которую необходимо очистить, либо по отдельности, либо в сочетании с одной или более струями жидкости, направленными под давлением к поверхности. Слои жидкости характеризуются как поток воды, имеющий удлиненную форму, длина которого существенно больше ширины, как описано в настоящем документе. Слои жидкости обеспечивают превосходное удаление вещества по сравнению с круглыми водяными струями при одном и том же давлении, особенно при воздействии под большими углами воздействия. Например, очищающее устройство для личной гигиены может представлять собой ирригатор для полости рта, предназначенный для очистки зубов и десен, включая межзубные промежутки.
[0006] В целом в одном аспекте обеспечено очищающее устройство для личной гигиены. Очищающее устройство содержит корпусную часть, сопловый элемент, установленный на корпусной части и содержащий сопловую насадку, причем сопловый элемент выполнен с возможностью обеспечения прохода жидкости и/или воздуха из резервуара в корпусе к сопловой насадке, и отверстие в сопловой насадке, выполненное с возможностью обеспечения выхода жидкости и/или воздуха из сопловой насадки, при этом отверстие выполнено с возможностью придания выходящей жидкости и/или воздуху формы по меньшей мере одного слоя, имеющего длину, которая больше его ширины в месте воздействия на поверхность, которую необходимо очистить.
[0007] Согласно одному варианту осуществления очищающее устройство дополнительно содержит второе отверстие в сопловой насадке, выполненное с возможностью обеспечения выхода жидкости и/или воздуха из сопловой насадки, причем второе отверстие является круглым.
[0008] Согласно одному варианту осуществления отверстие выполнено с возможностью придания выходящей жидкости и/или воздуху формы множества слоев жидкости.
[0009] Согласно одному варианту осуществления отверстие сконфигурировано так, что длина слоя жидкости в месте воздействия на поверхность, которую необходимо очистить, равна приблизительно средней высоте поверхности, которую необходимо очистить, например, высоте зуба. Согласно одному варианту осуществления длина слоя жидкости в месте воздействия на поверхность, которую необходимо очистить, составляет приблизительно от 2 до 15 мм. Согласно одному варианту осуществления ширина слоя жидкости в месте воздействия на поверхность, которую необходимо очистить, составляет приблизительно от 0,01 до 0,25 мм.
[0010] Согласно одному варианту осуществления сопловая насадка содержит множество отверстий, каждое из которых имеет различную форму.
[0011] Согласно одному варианту осуществления сопловый элемент установлен с возможностью снятия на корпусной части.
[0012] Согласно одному варианту осуществления очищающее устройство для личной гигиены представляет собой ирригатор для полости рта.
[0013] В целом в другом аспекте предусмотрено очищающее устройство. Очищающее устройство содержит корпусную часть; сопловый элемент, установленный на корпусной части и содержащий сопловую насадку, причем сопловый элемент выполнен с возможностью обеспечения прохода жидкости и/или воздуха из резервуара в корпусе к сопловой насадке; и первое отверстие в сопловой насадке, выполненное с возможностью обеспечения выхода жидкости и/или воздуха из сопловой насадки, причем первое отверстие имеет прямоугольную, треугольную или звездообразную форму, и при этом первое отверстие выполнено с возможностью выпуска как струи жидкости и/или воздуха, так и слоя жидкости и/или воздуха.
[0014] Согласно одному варианту осуществления первое отверстие имеет звездообразную форму и имеет 3, 4, 5 или 6 концов.
2
[0015] Согласно одному варианту осуществления прямоугольное, треугольное или звездообразное отверстие имеет площадь приблизительно от 0,1 до 2 мм.
[0016] Используемое в данном документе выражение «пользовательский интерфейс» относится к интерфейсу между пользователем или человеком-оператором и одним или более устройствами, который обеспечивает связь между пользователем и устройством (устройствами). Примеры пользовательских интерфейсов, которые могут использоваться в различных реализациях настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются ими, переключатели, потенциометры, кнопки, шкалы, ползунки, шаровые манипуляторы, устройства отображения, различные типы графических пользовательских интерфейсов (GUI), сенсорные панели, микрофоны и другие типы датчиков, которые могут принимать те или иные виды генерируемых человеком входных сигналов и в ответ на них генерировать сигнал.
[0017] Следует принимать во внимание, что все комбинации вышеупомянутых концепций и дополнительных концепций, обсуждаемых более подробно ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми), рассматриваются как часть объекта изобретения, раскрытого в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, приведенные в конце данного раскрытия, рассматриваются как часть объекта изобретения, раскрытого в данном документе.
[0018] Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из вариантов осуществления, описанных ниже, и объяснены со ссылкой на них.
Краткое описание чертежей
[0019] На чертежах одинаковые ссылочные позиции обычно относятся к одним и тем же деталям на разных видах. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе, при этом акцент, в целом, делается на иллюстрацию принципов изобретения.
[0020] На ФИГ. 1 представлено схематическое изображение очищающего устройства для личной гигиены согласно одному варианту осуществления.
[0021] На ФИГ. 2A представлено схематическое изображение насадки очищающего устройства согласно одному варианту осуществления.
[0022] На ФИГ. 2B представлено схематическое изображение насадки очищающего устройства согласно одному варианту осуществления.
[0023] На ФИГ. 3A представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0024] На ФИГ. 3B представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0025] На ФИГ. 3C представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0026] На ФИГ. 3D представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0027] На ФИГ. 3E представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0028] На ФИГ. 3F представлено схематическое изображение формы слоя, воздействующего на поверхность, которую необходимо очистить, исходящего из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0029] На ФИГ. 4 представлено схематическое изображение насадки очищающего устройства согласно одному варианту осуществления.
[0030] На ФИГ. 5A представлено схематическое изображение насадки очищающего устройства согласно одному варианту осуществления.
[0031] На ФИГ. 5B представлено схематическое изображение насадки очищающего устройства согласно одному варианту осуществления.
[0032] На ФИГ. 6 представлено схематическое изображение жидкости, выпускаемой из насадки очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0033] На ФИГ. 7 представлено схематическое изображение текучей среды, выходящей из треугольного отверстия очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0034] На ФИГ. 8 представлено схематическое изображение боковой проекции текучей среды, выходящей из треугольного отверстия очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0035] На ФИГ. 9 представлено схематическое изображение текучей среды, выходящей из звездообразного отверстия очищающего устройства, согласно одному варианту осуществления.
[0036] На ФИГ. 10 представлен ряд профилированных отверстий для очищающего устройства и форму их гидравлического воздействия на поверхность на расстоянии 11 мм от этих отверстий согласно одному варианту осуществления.
[0037] На ФИГ. 11 представлен график результатов удаления биопленки для круглой струи в сравнении с жидким слоем согласно одному варианту осуществления.
[0038] На ФИГ. 12 представлен график результатов удаления биопленки с поверхности зуба для круглой струи в сравнении с жидким слоем согласно одному варианту осуществления.
[0039] На ФИГ. 13 представлен график результатов удаления биопленки для круглой струи в сравнении с другими формами отверстий согласно одному варианту осуществления.
[0040] На ФИГ. 14 представлен график результатов удаления биопленки для круглой струи в сравнении с другими формами отверстий согласно одному варианту осуществления.
Осуществление изобретения
[0041] Настоящее раскрытие описывает различные варианты осуществления устройства, содержащего отверстие, выполненное с возможностью выпуска слоя жидкости. В целом, заявитель признал и оценил, что было бы полезно обеспечить способ или систему для очистки поверхностей с использованием очищающего действия слоя жидкости. Соответственно, в настоящем документе описано или иным образом предусмотрено очищающее устройство для личной гигиены, выполненное с возможностью выпуска одного или более слоев жидкости для очистки поверхностей тела. Очищающее устройство содержит одно или более сопел или отверстий, выполненных с возможностью выпуска одного или более слоев жидкости. Согласно одному варианту осуществления очищающее устройство может дополнительно содержать одно или более сопел и/или отверстий, выполненных с возможностью одновременного или периодического выпуска струи жидкости для дополнительного улучшения очистки. Согласно одному варианту осуществления очищающее устройство для личной гигиены представляет собой ирригатор для полости рта, предназначенный для очистки зубов и десен, включая межзубные промежутки.
[0042] Варианты осуществления и реализации, раскрытые или иным образом предусмотренные в данном документе, могут использоваться с любым очищающим устройством для личной гигиены, включая, но не ограничиваясь, ирригатором для полости рта, зубной щеткой, устройством для очистки зубов, устройством для очистки ран, устройством для очистки кожи, устройством, содержащим как зубную щетку, так и ирригатор для полости рта или любым другим очищающим устройством. Однако раскрытие не ограничено ирригатором для полости рта, и, таким образом, раскрытое в данном документе изобретение и варианты осуществления могут охватывать любое очищающее устройство для личной гигиены.
[0043] Со ссылкой на ФИГ. 1 в одном варианте осуществления представлено очищающее устройство 10 для личной гигиены с корпусной частью 12 и сопловым элементом 14, установленным на корпусной части. Сопловый элемент 14 на своем конце, удаленном от корпусной части, содержит насадку 16. Насадка 16 содержит отверстие 40, выполненное с возможностью выпуска жидкости и/или воздуха из устройства. Согласно одному варианту осуществления сопловый элемент выполнен с возможностью обеспечения прохода сжатой жидкости и/или воздуха из резервуара для текучей среды (не показан) из отверстия 40, когда его применяют к зубным поверхностям пользователя. Сопловый элемент 14 может быть установлен с возможностью отсоединения на корпусной части 12, так что сопло можно периодически заменять на новое, когда компонент устройства изнашивается или по иным основаниям требует замены, например, на сопловые элементы с разными отверстиями 40 для различных функций.
[0044] Корпусная часть 12 дополнительно снабжена пользовательским устройством 26 ввода. Пользовательское устройство 26 ввода позволяет пользователю управлять очищающим устройством 10 для личной гигиены, например, включать и выключать устройство или инициировать сеанс очистки. Пользовательское устройство 26 ввода может быть, например, кнопкой, сенсорной панелью или переключателем.
[0045] Со ссылкой на ФИГ. 2A и 2B в одном варианте осуществления представлено сопло очищающего устройства для личной гигиены. Сопло содержит сопловую насадку 16 с одним или более отверстиями 40, выполненными с возможностью выпуска жидкости для очистки. На ФИГ. 2A представлен вид спереди сопловой насадки 16 с отверстием 40, а на ФИГ. 2B представлен вид сбоку в разрезе сопловой насадки с отверстием 40. Отверстие может иметь множество различных форм и размеров, как описано или иным образом предусмотрено в настоящем документе. Хотя это не показано на ФИГ. 2A или 2B, отверстие 40 находится в гидравлической связи с проходом внутри сопловой насадки 16 и соплового элемента 14, что обеспечивает возможность переноса сжатой жидкости и/или воздуха из резервуара (не показан) к сопловой насадке, где она наносится на одну или более поверхность.
[0046] Согласно одному варианту осуществления слой жидкости может быть определен как форма, которая имеет сечение, длина которого больше ширины. Слой жидкости обладает более высокой очищающей силой, которая может возникать в результате более резкого перепада давления из-за более тонкого размера в сочетании с истечением в двух направлениях по сравнению с радиальным истечением в круглых струях. Кроме того, слой жидкости обладает дополнительным преимуществом гораздо большей площади обработки по сравнению с круглыми струями, когда очищающее устройство для личной гигиены перемещается по поверхности, которую необходимо очистить.
2
2
[0047] Согласно одному варианту осуществления, если очищающее устройство для личной гигиены является очищающим устройством для полости рта, то длина одного или более слоев жидкости, воздействующих на зубы, обеспечивает возможность приблизительно равняться высоте зубов, поскольку избыточная длина, превышающая высоту зубов, может приводить к потере жидкости. В качестве только одного примера, общая полезная длина одного или более слоев жидкости, воздействующих на зубы, может составлять приблизительно от 2 до 15 мм, и, как правило, может составлять от 5 до 10 мм, хотя возможно множество других размеров. Типичные ирригаторы для полости рта имеют площадь поперечного сечения отверстия около 0,5 мм, меняясь от около 0,1 до 2 мм. Слои хорошо очищают, например, при ширине приблизительно 0,1 мм или менее, возможно, меняясь от 0,01 до 0,3 мм, хотя возможно множество других размеров.
[0048] Со ссылкой на ФИГ. 3A-3F представлены различные варианты осуществления профиля воздействия жидкости на поверхность, которую необходимо очистить, включая одиночный прямой слой (ФИГ. 3А), полуовальный слой (ФИГ. 3В), круглый слой (ФИГ. 3С) и разнообразные формы звезды, объединяющие центральную струю с радиально проходящими слоями (ФИГ. 3D-3E). Эти формы воздействия могут использоваться по отдельности или в сочетании. Разные отверстия создают разные структуры слоя, и одна структура может быть более эффективной при очистке определенного типа поверхности по сравнению с другой структурой.
[0049] Со ссылкой на ФИГ. 4 в одном варианте осуществления представлено сопло 14 очищающего устройства для личной гигиены. Сопло содержит сопловую насадку 16 с множеством отверстий, выполненных с возможностью выпуска жидкости для очистки. В этом варианте осуществления сопловая насадка содержит как отверстие 40 для слоя жидкости, так и центральное отверстие 42, выполненное с возможностью выпуска струи жидкости. Аналогично варианту осуществления, показанному на ФИГ. 2A и 2B, отверстие 40 имеет эллиптическую форму с V-образной канавкой, выполненную с возможностью выпуска слоя жидкости под давлением из резервуара для жидкости.
[0050] Согласно варианту осуществления сопло 14 очищающего устройства 10 для личной гигиены может содержать множество различных отверстий, выполненных с возможностью выпуска жидкости для очистки, например, удлиненное отверстие, отверстие в форме звезды с любым количеством концов, треугольное отверстие, отверстие в форме сердца, полуовальное отверстие и/или различные другие формы.
[0051] Со ссылкой на ФИГ. 5A в одном варианте осуществления представлено сопло 14 очищающего устройства для личной гигиены, содержащее сопловую насадку 16 с звездообразным отверстием 40. Благодаря форме отверстия и динамике жидкости, связанной с формой, звездообразное отверстие 40 выпускает как слой жидкости, так и струю жидкости. Хотя отверстие показано в виде пятиконечной звезды, она может иметь 3 конца, 4 конца, 5 концов или больше концов.
2
2
[0052] Со ссылкой на ФИГ. 5B в одном варианте осуществления представлено сопло 14 очищающего устройства для личной гигиены, содержащее сопловую насадку 16 с треугольным отверстием 40. Благодаря форме отверстия и динамике жидкости, связанной с формой, треугольное отверстие 40 выпускает как слой жидкости, так и струю жидкости. Согласно одному варианту осуществления треугольное отверстие 40 может быть выполнено из пластины или другого компонента. Например, треугольное отверстие 40 может иметь площадь 0,38 мм и длину (толщину) 0,2 мм, хотя возможно множество других размеров и форм. Например, треугольное или звездообразное отверстие может иметь площадь от 0,1 до 2 мм, хотя возможно множество других размеров и форм.
[0053] На ФИГ. 6 представлен вид сбоку струи жидкости, выпускаемой под давлением из отверстия 40 очищающего устройства, показанного на ФИГ. 5B. Согласно варианту осуществления отверстие обеспечивает: (i) три внешние струи 48a и 48b жидкости, а также третью скрытую внешнюю струю (не показана); (ii) более толстую центральную струю 50; и (iii) три слоя, проходящие приблизительно между внутренней струей 50 и каждой из внешних струй. Два из трех слоев 52a и 52b показаны на ФИГ. 6. На этой фигуре струи и потоки воздействуют на поверхность 54, которая может быть поверхностью зуба, раной, кожей и другими поверхностями. Согласно одному варианту осуществления слои могут иметь длину приблизительно 2-3 мм и могут иметь различную ширину, в основном менее 0,1 мм, хотя возможны другие формы и размеры. Согласно одному варианту осуществления центральная струя 50 является некруглой.
[0054] На ФИГ. 7 представлено схематическое изображение текучей среды, выходящей из треугольного отверстия 40, например, отверстия по ФИГ. 5. Моделирование численной вычислительной гидродинамики (CFD) показывает особую точку 70, присутствующую в углах треугольной формы. Благодаря эффектам сохранения массы это вызывает разделение потока в этих точках и движение текучей среды внутрь от углов к центру формы. Это движение внутрь и разделение текучей среды приводит к образованию слоев и созданию струи, расположенной по центру. Согласно одному варианту осуществления на краях слоев могут также образовываться небольшие струи или формы, подобные струям.
[0055] Со ссылкой на ФИГ. 8 представлено схематическое изображение боковой проекции текучей среды, выходящей из треугольного отверстия 40, например, отверстия, показанного на ФИГ. 5. Согласно варианту осуществления две струи (показанные стрелками), движущиеся внутрь от углов, встречаются друг с другом посередине и порождают слои 52 жидкости, а также внешние струи 48. Аналогично, со ссылкой на ФИГ. 9 представлено схематическое изображение текучей среды, выходящей из звездообразного отверстия 40. Как показано на ФИГ. 8, две или более струй, движущихся внутрь от углов, воздействуют друг на друга и порождают слои жидкости, а также внешние струи.
[0056] Согласно одному варианту осуществления толщина и/или длина слоев жидкости зависит и/или на них воздействует один или более геометрический параметр формы отверстия. Каждая форма может иметь конкретные параметры, связанные с ней. Например, количество слоев может зависеть от количества вершин формы, в то время как толщина и/или внешняя длина слоев может зависеть от угла на концах. Однако могут также существовать геометрические ограничения, которые ограничивают тип создаваемой формы. Например, сумма углов треугольника составляет 180 градусов. Согласно варианту осуществления для некоторых применений несимметричные формы, например, разносторонние треугольники, будут менее предпочтительными, поскольку они будут скорее налагать вращательное ограничение, чем являться вращательно независимыми.
[0057] Согласно другому варианту осуществления длина профилированного отверстия может варьироваться, чтобы влиять на размер, форму и/или количество слоев, испускаемых отверстием. Например, отверстие может быть выполнено в материале, имеющем толщину приблизительно от 0,2 до 0,5 мм, что обеспечивает на входе отверстия резкий переход от большого диаметра к небольшому размеру отверстия, что оказывается полезным для формирования слоя. Однако возможны и другие толщины.
[0058] Согласно другому варианту осуществления другими формами отверстий, которые могут быть использованы, помимо прочих являются прямоугольные или пятиугольные формы отверстий. Эти формы создают слои, но не такие длинные, как треугольные сопла, благодаря большим углам. Соответственно, сопла в виде четырехконечной и пятиконечной звезды могут быть предпочтительными для получения более длинных слоев. Наличие концов в этих формах делает углы меньше, а слои длиннее.
[0059] Со ссылкой на ФИГ. 10 представлено сравнение трех различных форм для отверстия 40, включая треугольную форму P3, четырехконечную форму P4 звезды и пятиконечную форму P5 звезды. В этом сравнении четырехконечная форма P4 звезды обеспечивает самые далеко проходящие слои.
[0060] Согласно одному варианту осуществления нижние панели P3, P4 и P5 на ФИГ. 10 показывают воздействие жидкости из соответствующего отверстия 40 на поверхность. Темный рисунок представляет прямое воздействие профиля струя-слои, а более светлые области представляют собой истекающие в боковом направлении струи, сфокусированные истечением двух слоев. Номер слоя равен количеству концов. Центральная струя имеет размер формы с обрезанными расходящимися концами, в то время как каждый слой имеет площадь, эквивалентную одному концу.
[0061] Как показано на ФИГ. 11, было изучено влияние формы отверстия на очистку биопленки с поверхности зубов. Было выполнено сравнение эффективности удаления биопленки круглой струей и одним слоем при перпендикулярном (воздействие под углом 90°) или параллельном (воздействие под углом 0°) воздействии на биопленку.
[0062] Биопленку обрабатывали потоками текучей среды в течение 10 секунд для обработки всей поверхности с воздействием под углом 90° или с воздействием под углом 0°. Для тестирования удаления биопленки использовались два режима потока текучей среды: (1) одну струю, исходящую из круглого отверстия 0,7 мм, давление P = 1 бар (скорость около 13 м/с); и (2) один слой, исходящий из эллиптического сопла с V-образной канавкой, скорость потока эквивалентна круглому соплу 0,7 мм, угол слоя 110°, P = 1 бар (скорость около 12 м/с).
[0063] Как показано на ФИГ. 11, слой жидкости удаляет более глубоко расположенные слои биопленки значительно лучше, чем струя при аналогичной скорости воздействия (то есть, давлении подачи) при перпендикулярной работе. Эффект в данном примере не обнаружен при параллельном воздействии. На фигуре белые столбцы показывают процент удаления объема биопленки, а заштрихованные столбцы показывают процент полностью очищенной площади.
[0064] Как показано на ФИГ. 12, влияние формы отверстия на очистку было исследовано с использованием поверхностей в форме зуба, содержащих биопленку.
[0065] Биопленку обрабатывали как со щечной стороны, так и с язычной стороны потоками текучей среды, которые перемещали по нижней части зубов (то есть вдоль края десны) на расстоянии 5 мм от внешней части зубов. Были выбраны как быстрая, так и нормальная скорость перемещения, чтобы обеспечить общий объем обработки в полости рта, составляющий 42 мл (в случае одного слоя 21 мл, поскольку позже он был объединен со струей для получения общего количества 42 мл). Во всех случаях рабочее давление составляло 7,4 бар (около 38 м/с).
2
2
[0066] Для тестирования удаления биопленки использовали два режима потока текучей среды: (1) одна струя, исходящая из круглого отверстия диаметром 0,7 мм (площадь 0,38 мм) в пластине толщиной 0,2 мм; и (2) один слой, исходящий из сопла с V-образной канавкой, имеющий площадь 0,38 мм и угол 25° слоя. Удаление биопленки измеряли с использованием анализа изображений, и обработки, включающие слои, обеспечивали больше очищенной площади на боковых сторонах изображений, а именно наружных видимых поверхностях зубов, где текучая среда ударяла биопленку под большими углами. В межзубной области глубина удаления была одинаковой для струи и слоя, но добавление слоя дает преимущество над одной круглой струей в том, что обеспечивает большую высоту обработки, которая покрывает всю высоту зуба. Помимо более глубокой очистки при большом угле воздействия, это является еще одним преимуществом добавления слоя к очищающей текучей среде.
[0067] Вновь со ссылкой на ФИГ. 12 показан график результатов очистки для круглой струи в сравнении со слоем жидкости. Для этого графика анализ изображений определил процент удаленного объема биопленки и процент очищенной площади. На модели зубов воздействовали 42 мл для всего рта (21 мл только для слоя), отдельно для видимых наружных поверхностей зубов и межзубных частей поверхности. На видимых поверхностях при добавлении слоя в результате обработки получили значительно больше очищенной площади и общего объема удаленной биопленки, чем только с круглой струей. Добавление круглой струи к одному слою статистически не изменило очистку на видимых поверхностях. Между проксимальными поверхностями обработка только слоем не превзошла круглую струю в проценте очищенной площади. Однако благодаря большей высоте обработки слой по-прежнему выигрывал за счет уменьшения общего объема. Следует отметить, что добавление струи к слою значительно увеличивает очищаемую площадь на проксимальных поверхностях, показывая, что комбинация слоя и струи является возможным вариантом, обеспечивающим превосходную очистку на всех участках поверхности зуба как с точки зрения уменьшения объема биопленки, так и с точки зрения очищаемой поверхности. На графике белые столбцы представляют общий процент удаленного объема биопленки, а заштрихованные столбцы представляют площадь, которая была полностью очищена.
[0068] Как показано на ФИГ. 13, влияние формы отверстия на очистку было изучено с использованием плоской поверхности, содержащей биопленку. Круглую струю сравнивали со струей из отверстий овальной, треугольной формы, в форме скругленной пятиконечной звезды и сердца, перпендикулярной (воздействие под углом 90°) или параллельной (воздействие под углом 0°) биопленке, для удаления биопленки с плоской пластины. Следует отметить, что круглые и овальные отверстия не дают слоев жидкости, как описано в данном документе. Биопленку обрабатывали потоками текучей среды в течение 0,1 секунды в единственном положении воздействия с углом 90° и расстоянием 14 мм при рабочем давлении 3 бар.
[0069] Вновь со ссылкой на ФИГ. 13 на графике показаны результаты очистки для круглой струи в сравнении с другими формами отверстий. Как треугольные, так и звездообразные сопла обеспечивают увеличение процента очистки по сравнению с круглой или овальной струей, показывая, что слои обеспечивают более глубокое удаление биопленки.
[0070] На ФИГ. 14 показано влияние формы отверстия на очистку, которое было исследовано с использованием поверхностей в форме зуба, содержащих биопленку. Круглую струю сравнивали с соплами в плоской пластине, имеющими 3, 4 или 5 концов, при одинаковых давлениях воздействия. Биопленка была обработана с щечной стороны струями текучей среды, которые перемещали по нижней части зубов (вдоль десневого края). Были выбраны быстрая, промежуточная и медленная скорость движения, чтобы представлять общий объем обработки в полости рта, составляющий 42, 254 или 674 мл, соответственно. Давление подачи во всех случаях составляло 7,6 бар. Изображения поверхностей биопленки получали до и после обработки и удаление биопленки измеряли с использованием анализа изображений.
[0071] Вновь со ссылкой на ФИГ. 14 на графике показаны результаты очистки для сопел в плоской пластине с тремя («P3»), четырьмя («P4») и пятью («P5») концами в сравнении с традиционным ирригатором («WP») для полости рта с круглым отверстием. На графике показан объем биопленки, удаленной с края десны в щечных частях зубов (сплошные линии), и очищенная площадь в процентах (пунктирные линии) для четырех различных типов отверстий. Как показано на графике, все сопла с концами (которые представляли собой комбинации струя-слой) обеспечили очень эффективную очистку, удаляя до 90% биопленки и достигая более 50% полностью очищенной площади. Традиционное сопло ирригатора для полости рта, использующее только круглую струю, с трудом удаляло эту прочную биопленку, даже не достигая 40% очистки биопленки и практически не имея полностью очищенной области.
[0072] Соответственно, данные показывают, что отверстия, содержащие концы, такие как треугольные отверстия и отверстия звездообразной формы, создают комбинации струя-слой, которые очень эффективны при удалении биопленки. Кроме того, при использовании насадок с несколькими радиальными слоями, высота обработки является относительно независимой от вращения, что делает результат очистки менее зависимым от изменяемых пользователем параметров.
[0073] Согласно одному варианту осуществления динамическая сила текучей среды в слое жидкости должна превышать силы сцепления и адгезии биопленки. Соответственно, необходимо оптимальное окно параметров слоев для выполнения двух следующих основных требований: (i) максимизации движущей силы очистки для выравнивания перепада давления; и (ii) достижения всех целевых мест в течение необходимого количества времени.
P
P = 0,5 ρ v
peak
2
[0074] Согласно одному варианту осуществления допустимы несколько возможных параметров для определения перепада давления, включая, но не ограничиваясь ими, пиковое давление  воздействия (связанное со скоростью воздействия, как ), толщину слоя (слоев) и угол воздействия. Допустимы несколько возможных параметров для охвата и времени обработки, включая, но не ограничиваясь ими, время обработки, длину слоя и структуру слоя, включая расположение и количество.
[0075] Со ссылкой на представленную ниже таблицу 1, для слоев жидкости согласно варианту осуществления возможны окна параметров, как описано или иным образом предусмотрено в данном документе. Хотя эти параметры предоставлены, следует признать, что возможны другие окна параметров в зависимости, например, от размера и/или формы отверстий и слоев жидкости, помимо других факторов.
[0076] Таблица 1. Возможные окна параметров, включающие как оптимальные, так и расширенные, для очистки.
Параметр
Оптимальный
Расширенный
Пиковое давление воздействия (P<sub>peak</sub>)
7-10 бар
2-14 бар
Пиковая скорость воздействия
37-45 м/с
20-53 м/с
Толщина слоя
10-60 микрометров
5-200 микрометров
Угол воздействия
60-90°
0-90°
Время обработки = время гидравлического удара, где P>0,8 P<sub>peak</sub>
>5 мс
>2 мс
Длина слоя
3-6 мм
1-10 мм
Положение слоя
Радиальное
Произвольное
Номер слоя
3-5
1-8
P
v
[0077] Согласно одному варианту осуществления пиковое давление воздействия илипараметр скорости  воздействия является основной движущей силой очистки, поскольку он определяет уровень перепада давления, а также напряжения сдвига, наблюдаемые в биопленке.
[0078] Согласно одному варианту осуществления, относящемуся к параметру толщины слоя, тонкие слои удаляют глубже, чем толстые, но если слои слишком тонкие, сила уменьшается, если жидкая пленка, проходящая через биопленку, становится тоньше, чем биопленочные колонии. Например, утончение от 16 до 11 мкм в экспериментах вне организма показало снижение эффективности удаления с воздействием под большим углом. Согласно варианту осуществления оптимальная толщина слоя может быть в диапазоне 10-60 мкм, хотя возможно множество других диапазонов.
[0079] Согласно одному варианту осуществления, относящемуся к параметру угла воздействия, при воздействии под большим углом, например, до 60°, перепад давления для слоев является наибольшим, в то время как перепад давления снижается при уменьшении угла воздействия. При больших углах слои могут очищать намного глубже, чем струи, но при небольших углах очистка слоями может стать менее эффективной. Следовательно, согласно одному варианту осуществления, тонкие слои могут быть объединены с большей круглой струей для сохранения эффективности очистки при воздействии под небольшим углом.
[0080] Согласно одному варианту осуществления, относящегося к параметру времени обработки, эксперименты показали, что большая часть удаления вблизи зоны воздействия происходит в первые 2-4 мс, в зависимости от угла. Соответственно, дополнительный импульс и/или объем воды могут оказывать незначительное влияние или никакого влияния на остающуюся биопленку.
[0081] Согласно одному варианту осуществления, относящегося к параметру длины слоя, при множестве радиальных слоев большая часть высоты зуба может быть покрыта с использованием слоев длиной от 3 до 6 мм, так что пользователь может очистить все одним движением за проход. Слои меньшего размера могут ограничивать очистку, например, только краями десны и межзубными областями, что может быть достаточным для улучшения здоровья десны. Более длинные слои могут выполнять надлежащую очистку, но слои длиной более 10 мм могут избыточно расходовать жидкость, поскольку большая часть слоев может не попадать на зубы.
[0082] Согласно одному варианту осуществления, относящегося к параметру положения и числа слоев, могут быть использованы радиальные конфигурации слоев, такие как тройная, крестовая и звездообразная, поскольку они обеспечивают пользователю свободу вращения. Более пяти слоев может быть слишком много, поскольку они будут мешать друг другу. Согласно одному варианту осуществления, радиальное расположение слоя может обеспечивать преимущество над кольцевой формой, заключающееся в том, что оно создает расширяющиеся радиальные боковые струи, которые могут выполнять очистку во вторичных местах, таких как десневые карманы.
[0083] Согласно одному варианту осуществления динамика давления, например, пульсации или непрерывный выпуск, может не влиять на эффективность очистки, хотя нестабильности слоя, такие как неравномерности или колебания в слое, может повысить эффективность.
[0084] Следует понимать, что все определения, как они истолкованы и используются в данном документе, имеют преимущество над словарными определениями, определениями в документах, включенных посредством ссылки, и/или обычными значениями определенных терминов.
[0085] Формы единственного числа, используемые в настоящем описании и в формуле изобретения, если явно не указано иное, следует понимать как означающие «по меньшей мере один».
[0086] Выражение «и/или», используемая в настоящем описании и в формуле изобретения, должно пониматься как означающая «один или оба» из элементов, объединенных таким образом, то есть элементов, которые в некоторых случаях присутствуют вместе и в других случаях присутствуют раздельно. Несколько элементов, перечисленных с помощью «и/или», должны быть истолкованы одинаково, то есть «один или более» элементов, соединенных таким образом. При желании могут присутствовать другие элементы, отличные от элементов, специально обозначенных в предложении «и/или», независимо от того, связаны они или не связаны с теми элементами, которые конкретно определены.
[0087] Используемый в настоящем описании и формуле изобретения термин «или» следует понимать как имеющий то же значение, что и «и/или», как определено выше. Например, при разделении элементов в списке термин «или» или «и/или» должен интерпретироваться как включающий, то есть включение по меньшей мере одного, но также включающего более одного, из числа или списка элементов, и, необязательно, дополнительные не перечисленные позиции. Только термины, четко обозначенные как имеющие противоположный смысл, например, «только один из» или «точно один из», или, при использовании в формуле изобретения «состоящий из», будут относиться к включению точно одного элемента из числа или списка элементов. Как правило, термин «или», используемый в данном документе, должен толковаться только как указывающий на исключительные альтернативы (т.е. «один или другой, но не оба»), когда ему предшествуют термины исключительности, такие как «любой из», «один из», «только один из» или «точно один из».
[0088] Используемое в настоящем описании и формуле изобретения выражение «по меньшей мере один» в отношении списка из одного или более элементов следует понимать как означающее по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более элементов в списке элементов, но не обязательно включающее по меньшей мере один из каждого и каждый элемент, конкретно перечисленный в списке элементов, и не исключающее любые комбинации элементов в списке элементов. Это определение также допускает, что при желании могут присутствовать элементы, отличные от элементов, конкретно определенных в списке элементов, к которым относится выражение «по меньшей мере, один», независимо от того, связаны они или не связаны с теми элементами, которые конкретно определены.
[0089] Следует также понимать, что, если явно не указано иное, в любых способах, заявленных в настоящем документе, которые включают в себя более одного этапа или действия, порядок этапов или действий способа не обязательно ограничен порядком, в котором изложены этапы или действия способа.
[0090] В формуле изобретения, а также в приведенном выше описании все переходные выражения, такие как «содержащий», «включающий», «несущий», «имеющий», «заключающий в себе», «вовлекающий», «удерживающий», «состоящий из» и тому подобное следует понимать как не имеющие ограничений, то есть означать включающий, но не ограничивающийся этим. Только переходные выражения «состоящий из» и «состоящий по существу из» должны быть закрытыми или полузакрытыми переходными выражениями соответственно.
[0091] Хотя в данном документе были описаны и проиллюстрированы несколько вариантов осуществления изобретения, специалисты в данной области техники легко увидят множество других средств и/или структур для выполнения функции и/или получения результатов и/или одного или более из преимуществ, описанных в данном документе, и каждое из таких изменений и/или модификаций считается находящимся в пределах объема вариантов осуществления изобретения, описанных в данном документе. В целом, специалисты в данной области техники легко поймут, что все параметры, размеры, материалы и конфигурации, описанные в данном документе, предназначены для примера и что фактические параметры, размеры, материалы и/или конфигурации будут зависеть от конкретного применения или применений, для которых используется/используются идеи изобретения. Специалисты в данной области техники признают или смогут установить, используя не более чем обычные эксперименты, множество эквивалентов конкретных вариантов осуществления изобретения, описанных в данном документе. Следовательно, следует понимать, что вышеизложенные варианты осуществления представлены только в качестве примера и что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на практике иначе, чем конкретно описано и заявлено. Варианты осуществления настоящего изобретения в соответствии с настоящим изобретением направлены на каждый отдельный признак, систему, изделие, материал, комплект и/или способ, описанные в данном документе. Кроме того, любая комбинация двух или более таких признаков, систем, изделий, материалов, комплектов и/или методов, если такие признаки, системы, изделия, материалы, комплекты и/или способы не являются взаимно несовместимыми, включена в изобретательский объем настоящего раскрытия.