БРИТВА, ИМЕЮЩАЯ АДАПТИРУЕМУЮ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩУЮ С КОЖЕЙ ПОВЕРХНОСТЬ
SHAVER WITH ADAPTABLE SURFACE INTERACTING WITH SKIN

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к бритвам, а конкретнее к бритвам, выполненным с возможностью адаптации при использовании для повышения эффекта бритья. Изобретение применимо к бритвам, имеющим и неподвижные, и подвижные режущие элементы, а также относится к способам работы с такими устройствами.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Во время бритья представляет интерес управление соприкосновением режущего элемента с кожей для достижения навыков наилучшего и наиболее уверенного бритья с одновременным поддержанием безопасности и комфорта. Степень, до которой кожа выступает перед лезвием или режущим элементом, называется выпиранием. Увеличение давления бритья может повысить тщательность бритья, но также может увеличить выпирание. С увеличением выпирания растет и вероятность, что режущий элемент повредит кожу. Следовательно, выпирание кожи в системе для бритья имеет решающее значение для приобретения навыков бритья.
Выпирание кожи в случае конкретной системы для бритья зависит от геометрии системы и используемых материалов. Оно дополнительно изменяется благодаря изменениям давления, скорости и направления бритья, области тела и индивидуального разброса свойств кожи человека. Таким образом, имеет место значительный разброс риска порезаться и тщательности бритья, которой можно достичь, не повреждая кожу или не вызывая дискомфорт.
При влажном бритье, с выпиранием кожи борются главным образом за счет введения высокоэластичного средства натяжения кожи, который увеличивает трение кожи. Оно находится спереди режущего элемента, при этом бритва для влажного бритья обычно имеет одно явное направление использования поверх кожи. За счет сильного натяжения кожи ее способность выпирать перед режущим элементом или лезвием снижается. Позади режущего элемента или лезвия также можно поместить смазывающую полоску, которая дополнительно повышает эффект натяжения на коже. Также предложены устройства, которые активно стремятся натягивать кожу, как описано в документе EP1697095.
При сухом бритье бритву часто перемещают во многих направлениях по коже. Это означает, что при сухом бритье посредством вращательного движения или при электрическом бритье с помощью сетки посредством возвратно-поступательного движения, на кожух или соприкасающуюся с кожей поверхность накладывается ограничение необходимости обеспечивать движение по коже в любом направлении.
Следовательно, решение, предусматривающее натяжение кожи, того типа, которое используется при влажном бритье, оказывается невозможным. В некоторых конструкциях, защитный элемент (сетку или бритвенную крышку) или соприкасающуюся с кожей поверхность бритвенной головки можно снабдить натягивающими элементами в форме колец или выступов, которые помогают поддерживать кожу и управлять давлением и углом, под которыми она вступает в контакт с режущим элементом. Бритва с вращательным движением, снабженная натягивающим кожу элементом, предложена в документе W002051598.
В документе DE605623 описано устройство для бритья, имеющее вращающийся и срезающий волоски диск, заключенный в корпусе. Корпус имеет отверстие для проникновения волосков в форме кольцевого сегмента, через который волоски могут подвергаться воздействию вращающегося и срезающего волоски диска. Перед отверстием для проникновения волосков находится отверстие для всасывания, расположенное концентрично с отверстием для проникновения волосков. Во время использования, к коже перед отверстием для проникновения волосков прикладывается сила всасывания через отверстие для всасывания. Сила всасывания натягивает кожу, предотвращая срезание кожи вращающимся срезающим волоски диском. Посредством исполнительного элемента, который связан с поршнем, пользователь может управлять давлением в отверстии для всасывания.
Поэтому было бы желательно разработать бритву, которая обеспечивала бы лучшую возможность бороться с выпиранием кожи независимо от направления движения бритвы по коже.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с изобретением, предложена бритва, содержащая взаимодействующий с кожей участок и режущий элемент, причем взаимодействующий с кожей участок содержит генерирующий силу элемент, конфигурация и расположение которого обеспечивают генерирование силы притяжения к коже пользователя, и при этом бритва дополнительно содержит управляющий элемент, который может избирательно регулировать упомянутую силу притяжения во время использования, причем управляющий элемент содержит датчик для измерения параметра, связанного с кожей, и контроллер для избирательной адаптации силы притяжения в ответ на измеренное свойство согласно параметру. В результате увеличения силы притяжения локальная сила трения во время движения по коже также будет увеличиваться. Эту увеличенную силу трения можно использовать для избирательного натяжения кожи и тем самым уменьшения выпирания кожи. Должно быть ясно, что сила трения между взаимодействующей с кожей поверхностью и самой кожей будет зависеть от коэффициента трения и от силы, прикладываемой пользователем. Как бы то ни было, избирательное увеличение силы трения в одной области по отношению к другим областям может иметь место независимо от общей силы, прикладываемой пользователем. Датчик и контроллер обеспечивают жесткую обратную связь на основе измерений в реальном масштабе времени на поверхности кожи, что может обеспечить изменение силы притяжения с целью повышения эффекта бритья.
Можно предусмотреть различные способы локального изменения силы притяжения, включая использование всасывания, обеспечиваемого малыми соплами или отверстиями на взаимодействующем с кожей участке и подходящим источником вакуума. Как бы то ни было, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, генерирующий силу элемент содержит электроадгезивный элемент, который притягивается к поверхности кожи посредством электростатического притяжения. Принципы электростатического притяжения и электроадгезии хорошо известны и могут быть воплощены в разных формах, соответствующих желаемой конфигурации и работе бритвы. Mallinckrodt и др. открыли и описали основной принцип электростатического воздействия на кожу в 1950 г. и опубликовали его в работе “Perception by the skin of electrically induced vibrations” («Восприятие кожей вибраций, вызываемых электрическим полем»), Science 118 (3062: 277-278, 1953). В последние годы разработаны экономичные варианты осуществления, обеспечивающие использование электроадгезии в различных целях, включая применение роботов вертикального перемещения и т.п.
Электроадгезивный элемент может содержать проводники или электроды носители заряда, экранированные от кожи тонким изолятором. Электроды можно заформовать во взаимодействующий с кожей участок, неэлектропроводный в других местах, например, с использованием графита или проводящего наполнителя внутри композиционного тела. В альтернативном варианте, можно наносить на взаимодействующий с кожей участок слой изолирующего лака (широко известного, например, для проводных обмоток), наносимый, чтобы покрыть электроды. Таким образом, компоновку можно экономично выполнить в пределах формы и ограничений системы для бритья.
В одном варианте осуществления изобретения, электроды заряжаются напряжением переменного тока, предпочтительно в диапазоне между 70 В и 200 В. Частоту переключения можно регулировать в соответствии с желаемым результатом, и она в типичном случае может составлять от 50 до 200 Гц. Любой ток утечки на кожу находится в микроамперном диапазоне и не ощущается потребителем.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, электроадгезивный элемент содержит смежные первый и второй электроды, соединенные с источником постоянного тока, так что эти первый и второй электроды могут быть противоположно заряженными относительно друг друга. Это позволяет без переключения индуцировать изменение притяжения к поверхности кожей с помощью напряжения постоянного тока.
Для управления силой притяжения можно измерять и использовать различные параметры. В одном предпочтительном варианте осуществления, параметр может быть показателем направления движения взаимодействующего с кожей участка относительно кожи. Это позволяет контроллеру адаптировать силу притяжения для гарантии того, что перед режущим элементом прилагается сила, большая по сравнению с силой притяжения позади режущего элемента. Существуют различные способы обнаружения направления бритья. Можно предусмотреть электрический переключатель, приводимый в действие трением и движением взаимодействующего с кожей участка по коже. В более предпочтительном варианте осуществления, можно предусмотреть оптический датчик, расположенный так же, как обычно используемый в компьютерной мыши. Этот датчик снимает изображения с частотой примерно 30 Гц и вычисляет вектор движения исходя из различий между последовательными изображениями. Результирующий вектор движения получают посредством контроллера или выдают в него.
Еще один параметр, который можно измерить в предпочтительном варианте, - это параметр, являющийся показателем степени выпирания кожи перед режущим элементом. Стойкий к внешним воздействиям способ обнаружения выпирания кожи заключается в непосредственном измерении собственно выпирания или давления выпирания. Этого можно достичь путем размещения измерительного щупа в подходящем положении между взаимодействующим с кожей участком и режущим элементом.
В простой форме, измерительное устройство может быть выполнено с возможностью установления различия между двумя состояниями выпирания кожи, например высоким и низким. Контроллер может быть выполнен с возможностью увеличения силы притяжения при обнаружении степени выпирания, превышающей заранее определенное значение. Это позволяет переключать средство натяжения кожи на высокое трение или низкое трение в зависимости от обнаруженного состояния. Достаточная стационарная зона - либо во времени, либо по измеренным значениям - между этими двумя состояниями позволит избежать гистерезиса и даст возможность практического воплощения системы при наличии реальной выгоды, заключающейся в снижении изменений выпирания кожи за счет смягчения экстремальных случаев выпирания. Компоновка измерительных средств, предусматривающая повышенное разрешение, сделает возможными более оптимальные системы управления, которые широко известны из области технологии управления с обратной связью.
Реальный датчик может быть пьезоэлементом, который находится в контакте с кожей во время бритья. Это позволяет измерять силу даже во влажной среде в системе для влажного бритья. В качестве альтернативы, в оптической системе возможно использование инфракрасного датчика приближения, действующего на малом расстоянии. Даже в случае влажного бритья с использованием пены, это может обеспечить полезное приближенное значение выпирания кожи. В системе с вращательным или возвратно-поступательным движением выпирание кожи можно измерять в выемке во фронтальной пластине или - в альтернативном варианте - через щели, сформированные в сетке или крышке. Дополнительной альтернативой является механический элемент, расположенный так, что он касается кожи и следует по ней как раз перед лезвием, между взаимодействующим с кожей участком (кожухом) и режущим элементом. Механический элемент может быть связан с потенциометрическим элементом для измерения значения выпирания кожи. Выгода способов электрического измерения заключается в том, что они допускают жесткую обратную связь с генерирующим силу элементом.
В еще одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления, взаимодействующий с кожей участок содержит множество генерирующих силу элементов, а силу притяжения каждого генерирующего силу элемента или группы генерирующих силу элементов можно избирательно адаптировать независимо от других генерирующих силу элементов. Такая компоновка полезна, в частности, для бритв, которые можно продвигать в разных направлениях во время срезания волосков, например для бритв с вращательным или возвратно-поступательным движением, поскольку она обеспечивает адаптацию именно тех участков, которые расположены перед режущим элементом. Такие бритвы можно охарактеризовать как те, в которых режущий элемент движется относительно взаимодействующего с кожей участка для осуществления срезания волосков во время бритья. Контроллер и датчик направления, как описано выше, могут быть выполнены с возможностью избирательного регулирования силы притяжения тех генерирующих силу элементов, которые находятся перед режущим элементом в измеряемом направлении движения бритвы по коже. Бритва предпочтительно содержит множество режущих элементов, каждый из которых содержит вращательную бритвенную головку, имеющую роторный резец. Эти головки могут быть установлены на фронтальную пластину, а генерирующие силу элементы, которые можно приводить в действие избирательно, находятся в областях фронтальной пластины, окружающих вращательные бритвенные головки. Вместе с тем, следует также понять, что взаимодействующие с кожей области крышки или головки бритвы с вращательным движением тоже можно снабдить такими генерирующими силу элементами.
В конкретном варианте осуществления изобретения, взаимодействующий с кожей участок бритвы содержит фронтальную пластину, в которой находится множество режущих элементов, каждый из которых содержит вращательную бритвенную головку, имеющую роторный резец, и предусмотрено множество генерирующих силу элементов, распределенных по периферии фронтальной пластины, при этом контроллер срабатывает в ответ на направление движения, измеряемое датчиком, для избирательного увеличения силы притяжения тех генерирующих силу элементов, которые находятся перед вращательными бритвенными головками по отношению к измеряемому направлению движения.
Вместе с тем, как упоминалось выше, бритва также может быть бритвой для влажного бритья, имеющей одно или несколько удлиненных лезвий, установленных в кожухе. В этом случае, области, избирательно приводимые в действие, могут находиться на взаимодействующем с кожей участке кожуха.
Изобретение также относится к способу управления работой бритвы, заключающемуся в том, что перемещают взаимодействующий с кожей участок бритвы по коже потребителя в направлении движения, вследствие чего взаимодействующий с кожей участок взаимодействует с кожей, а режущий элемент взаимодействует с волосками, которые надлежит срезать, и регулируют силу притяжения между кожей и, по меньшей мере, областью взаимодействующего с кожей участка во время упомянутого перемещения, чтобы отрегулировать степень натяжения кожи перед режущим элементом, причем способ дополнительно предусматривает измерение параметра, связанного с кожей, и избирательную адаптацию силы притяжения в ответ на измеренное свойство согласно параметру. Как описано выше, натягивая кожу таким образом, можно уменьшить выпирание и достичь повышенного комфорта.
В одной предпочтительной форме, способ предусматривает измерение параметра, характеризующего выпирание кожи перед режущим элементом, и избирательное регулирование силы притяжения с целью регулирования такого выпирания кожи.
Способ может дополнительно или в качестве альтернативы предусматривать измерение параметра, характеризующего направление движения, и избирательное увеличение силы притяжения перед режущим элементом, вследствие чего выпиранием кожи можно управлять независимо от направления движения бритвы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки и преимущества изобретения станут ясными при обращении к нижеследующим чертежам некоторого количества возможных вариантов осуществления, при этом:
на фиг. 1 показано схематическое сечение обычной бритвы для влажного бритья;
на фиг. 2 показано схематическое сечение бритвы в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг. 3 показано изображение в перспективе обычной бритвы с вращательным движением;
на фиг. 4 показано частичное сечение, проведенное через бритву, показанную на фиг. 3, по линии IV-IV;
на фиг. 5 показано схематическое сечение бритвы в соответствии с данным изобретением;
на фиг. 6 показан вид спереди фронтальной пластины бритвы с вращательным движением в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения; и
на фиг. 7а и 7b показаны виды бритвы согласно фиг. 6 во время использования.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показан схематический вид в сечении обычной бритвы 1 для влажного бритья, содержащей рукоятку 2, кожух 4 и пару режущих лезвий 6, установленных внутри кожуха 4. Кожух имеет взаимодействующий с кожей участок 8, а режущие кромки 10 лезвий 6 лежат приблизительно в плоскости взаимодействующего с кожей участка 8.
Во время использования, взаимодействующий с кожей участок 8 бритвы 1 прижимают к коже S потребителя и перемещают в направлении M. Благодаря давлению, оказываемому лезвиями 6, и присущей ей упругости, кожа S вынуждена образовывать выступ В, простирающийся по направлению к кожуху 4 в тех областях, где она не имеет упора, таких как между лезвиями 6, а также между лезвиями 6 и кожухом 4. Этот эффект известен под названием «выпирание». Чтобы уменьшить выпирание, кожух снабжен средством 12 натяжения кожи перед лезвиями 6 и оказывающей смазочное действие полоской 14 позади лезвий 6. Средство 12 натяжения кожи представляет собой область повышенного трения, содержащую рифленый высокоэластичный участок. Оказывающая смазочное действие полоска 14 содержит смазывающий водорастворимый полимер и обеспечивает область пониженного трения. Совокупный эффект этих областей заключается в том, чтобы вызывать натяжение кожи или поддержание ее натянутой в области лезвий, тем самым снижая величину выпирания.
На фиг. 2 в схематическом сечении, аналогичном сечению согласно фиг. 1, показана бритва 20A для влажного бритья в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения, при этом аналогичные элементы обозначены аналогичными позициями. Бритва 20 в основном аналогична обычной бритве 1, за исключением средства 12 натяжения кожи, которое заменено электроадгезивным элементом 22. Электроадгезивный элемент 22 содержит множество электродов 24, заделанных в изолирующем слое 26. Чередующиеся электроды 24’, 24” соединены с положительной и отрицательной клеммами источника 28 напряжения постоянного тока. За счет соединения с источником 28 напряжения, электроды 24 становятся заряженными и индуцируют локальный заряд на кожу S, которая за счет этого притягивается электростатической силой к элементу 22. На фиг. 2 также показан датчик 30, находящийся на кожухе 4, для определения степени выпирания кожи перед лезвиями 6. Датчик 30 представляет собой инфракрасный (ИК) фотодиод, выполненный с возможностью обнаружения ИК-излучения. Внутри кожуха 4 на небольшом расстоянии от датчика 30 также находится источник ИК-света в форме СИДа 32. И датчик 30, и СИД 32 соединены с контроллером 34, который включает в себя подходящие схемы для обработки их сигналов. При использовании СИД 32 излучает ИК-свет, который отражается кожей S. Контроллер 34 настроен на определение того, когда образуется выпучивание В. В этот момент в источник 28 напряжения выдается сигнал увеличения напряжения, прикладываемого к электродам 24, чтобы увеличить электроадгезивную силу. Это приводит к увеличенному трению перед лезвиями 6 и большему натяжению кожи S, в результате чего происходит уменьшение размера выпучивания B. Хотя описан простой принцип управления, специалисту хорошо известно, что для оценки сближения методами модуляции и триангуляции можно использовать более сложные схемы датчиков и что можно также применять альтернативные - акустические, пьезоэлектрические и тактильные - датчики.
На фиг. 3 изображена обычная бритва 100 с вращательным движением, используемая для «сухого» бритья. Бритва 100 содержит корпус 101 и три головки 102, установленные на фронтальную пластину 104. Каждая из головок содержит внешнюю крышку 106, имеющую множество принимающих волоски щелей 108, через которые волоски могут попадать в крышку 106 и срезаться роторным резцом, расположенным позади нее (см. ниже).
На фиг. 4 показан деталировочный чертеж в сечении, проведенном через одну из головок 102, показанных на фиг. 3, по линии IV-IV. Показан волосок Н, выступающий сквозь щель 108 крышки 106. Резец 110 показан движущимся в направлении X для срезания волоска H за счет взаимодействия со щелью 108, как обычно бывает и в других решениях. На фиг. 4 также показано, как кожа S выступает в щель 108. На этом виде показано, что головка 102 движется в направлении M, которое соответствует направлению X. Следовательно, выступ В подталкивается к одной стороне щели. Вместе с тем, должно быть ясно, что резец 110 вращается, а его локальное направление X движения не всегда соответствует направлению M движения головки 102 по коже S.
Благодаря выпучиванию В кожи в щели 108, кожа S может оказаться поврежденной посредством контакта с резцом 110. Это повреждение можно уменьшать различными средствами, включая увеличение толщины крышки 106 и уменьшение ширины щелей 108. Большинство этих мер адаптации, в конечном счете, оказывают негативное влияние на тщательность бритья, которая может быть достигнута.
На фиг. 5 показано схематическое сечение, проведенное через часть бритвы 100С вращательным движением в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения. Элементы, аналогичные показанным на фиг. 3 и 4, будут обозначены аналогичными позициями.
В соответствии с фиг. 5, фронтальная пластина 104 снабжена электроадгезивными элементами 122. Каждый из электроадгезивных элементов 122 содержит множество электродов 124, заделанных в изолирующем слое 126 таким же образом, как электроды, описанные выше в связи с фиг. 2. Чередующиеся электроды 124’, 124” соединены с положительной и отрицательной клеммами источника 128 напряжения постоянного тока. За счет соединения с источником 128 напряжения, электроды 124 становятся заряженными и индуцируют локальный заряд на кожу S, которая за счет этого притягивается электростатической силой к элементу 122.
Также аналогично фиг. 2, на фронтальной пластине 104 находится датчик 130 для определения степени выпирания кожи. Датчик 130 представляет собой ИК-фотодиод, который работает вместе с СИДом 132, определяя выступ В кожи S через щели 108 в крышке 106. И датчик 130, и СИД 132 соединены с контроллером 134, который включает в себя подходящие схемы для обработки их сигналов. При использовании СИД 132 излучает ИК-свет, который отражается кожей S. Контроллер 134 настроен на определение величины выступа В и выдачу сигнала увеличения напряжения, прикладываемого к электродам 124, в источник 128 напряжения, чтобы регулировать электроадгезивную силу, когда это требуется. В данном варианте осуществления, выступ измеряют через крышку, но понятно, что его можно измерять в различных положениях, включая выемку, сформированную во фронтальной пластине, перед фронтальной пластиной или между фронтальной пластиной и крышкой или сеткой.
Хотя описан простой принцип управления, специалисту хорошо известно, что для оценки сближения методами модуляции и триангуляции можно использовать более сложные схемы датчиков и что можно также применять альтернативные - акустические, пьезоэлектрические и тактильные - датчики.
На фиг. 6 показан схематический вид спереди фронтальной пластины 104 бритвы 100B с вращательным движением в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Элементы, аналогичные показанным на фиг. 3-5, обозначены аналогичными позициями.
Фиг. 6 отличается от варианта осуществления согласно фиг. 5 наличием множества электроадгезивных элементов 122, распределенных по периферии фронтальной пластины 104, и наличием оптического датчика 138 направления, который в этом варианте осуществления находится в центре фронтальной пластины. Оптический датчик 138 оперативно соединен с контроллером 134.
На фиг. 7а и 7b изображены виды спереди фронтальной пластины 104 согласно фиг. 6 во время работы бритвы 100B. Во время использования, оптический датчик 138 снимает изображения с частотой примерно 30 Гц, контроллер 134 вычисляет вектор движения исходя из различий между последовательными изображениями. Контроллер 134 использует вектор движения, чтобы определить направление M и скорость движения. На основании этого измерения, контроллер увеличивает силу притяжения электроадгезивных элементов 122, которые находятся позади головки 102 по отношению к направлению M движения. Поэтому кожа поддерживается натянутой, а выпирание кожи уменьшается.
Таким образом, изобретение описано со ссылками на некоторые варианты осуществления, рассмотренные выше. Следует признать, что в эти варианты осуществления можно внести различные модификации, а их альтернативные формы хорошо известны специалистам в данной области техники. В частности, компоновка согласно фиг. 5-7 также применима к бритвам с возвратно-поступательным движением, где вместо описанной крышки используется сетка.