СПОСОБ УХОДА ЗА ПОЛОСТЬЮ РТА, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
ORAL CARE PROCEDURE, DEVICE AND SYSTEM THEREFOR (VERSIONS)

Данное изобретение относится к системам для ухода за полостью рта, в частности к системам для ухода за полостью рта, которые способны испускать воздушно-жидкостную смесь.
Обычные зубные щетки, имеющие пучки щетинок, закрепленные на головке, в общем случае эффективны при удалении зубного налета с плоских поверхностей зубов, а также областей между зубами и вдоль пришеечной части десны, которые можно достичь с помощью щетинок.
Обычно потребитель вручную выдавливает пасту из тюбика на щетинки обычной щетки, прежде чем поместить щетку в рот. После того как паста нанесена на щетинки, щетка помещается в рот и начинается чистка.
Были предложены другие устройства для ухода за полостью рта, направленные на предотвращение периодонтальных заболеваний. Например, в патенте США №5820373 описано периодонтальное чистящее устройство в виде коаксиальной форсунки, которая может выбрасывать большое количество сжатого воздуха и жидкого вещества, используя сифонный эффект.
Особенности заявляемого изобретения относятся к устройству для ухода за полостью рта, способному производить воздушно-жидкостную смесь, которая может быть доставлена к зубам, например, во время чистки.
В частности, изобретение описывает устройство для ухода за полостью рта, способное испускать воздушно-жидкостную смесь, содержащее (а) аппликатор с перепускным каналом внутри аппликатора для подачи по нему воздушно-жидкостной смеси; (b) множество щеточных чистящих элементов, идущих от основания на головке аппликатора к свободным дистальным концам, причем головка имеет размер, подходящий для размещения ее во рту пользователя; и (с) форсунку, сообщающуюся с перепускным каналом и выступающую снаружи от основания на головке, при этом форсунка имеет эластомерную часть и выполнена с возможностью распыла капелек воздушно-жидкостной смеси за пределы свободных дистальных концов щеточных чистящих элементов во время чистки.
2
Также изобретение описывает систему для ухода за полостью рта для домашнего использования, которая содержит (а) компрессор для выработки сжатого воздуха; (b) источник жидкости, выполненный с возможностью ввода жидкости в поток сжатого воздуха с образованием воздушно-жидкостной смеси; (с) аппликатор, включающий перепускной канал внутри аппликатора, идущий до выпускного отверстия на головке аппликатора для распыла воздушно-жидкостной смеси, причем головка имеет размеры, подходящие для размещения ее во рту потребителя; и (d) множество щеточных чистящих элементов, идущих от основания на головке аппликатора. В этом варианте компрессор выполнен с возможностью создания давления сжатого воздуха внутри перепускного канала в диапазоне примерно от 5 до 25 фунт/дюйм.
Также изобретение описывает устройство для ухода за полостью рта, способное испускать воздушно-жидкостную смесь, содержащее (а) аппликатор, включающий перепускной канал внутри аппликатора для направления по нему воздушно-жидкостной смеси; (b) множество щеточных чистящих элементов, идущих от основания на головке аппликатора, причем головка имеет размеры, подходящие для размещения ее во рту пользователя; и (с) множество форсунок, идущих от основания на головке, причем, по крайней мере, одна из форсунок сообщается с перепускным каналом для испускания воздушно-жидкостной смеси.
Изобретение также описывает систему для ухода за полостью рта, содержащую (а) аппликатор, включающий перепускной канал внутри аппликатора для направления по нему сжатого воздуха; и (b) заграждающий элемент, выполненный с возможностью прерывания сжатого воздух внутри перепускного канала, обеспечивающего испускание воздушно-жидкостной смеси из аппликатора в импульсном режиме.
Также изобретение описывает устройство для ухода за полостью рта, способное испускать воздушно-жидкостную смесь, содержащее аппликатор, включающий множество перепускных каналов внутри аппликатора, причем каждый из множества перепускных каналов выполнен с возможностью направления соответствующей воздушно-жидкостной смеси, по крайней мере, к одному выпускному отверстию в головке аппликатора. Устройство может включать первую и вторую воздушно-жидкостные смеси, где первая воздушно-жидкостная смесь содержит первую жидкость, а вторая воздушно-жидкостная смесь содержит вторую жидкость. В частности, первая и вторая жидкости могут иметь различные составы, содержать различные активные вещества или иметь различные реологические свойства.
Изобретение также описывает способы ухода за полостью рта, например, включая испускание жидкости в виде жидких капелек наружу за пределы свободных дистальных концов щеточных чистящих элементов, идущих от основания на головке устройства для ухода за полостью рта, осуществляемое при чистке с помощью щеточных чистящих элементов. Испускание воздушно-жидкостной смеси происходит в то время, когда, по крайней мере, некоторые из щеточных чистящих элементов контактируют с зубами пользователя.
Также изобретение описывает устройство для ухода за полостью рта, содержащее (а) аппликатор, включающий перепускной канал внутри аппликатора для направления по нему воздушно-жидкостной смеси, причем аппликатор имеет часть головки, имеющей размеры, подходящие для размещения ее во рту пользователя; (b) размещенный внутри аппликатора компрессор, обеспечивающий сжатый воздух для создания воздушно-жидкостной смеси; и (с) форсунку, имеющую эластомерную часть, сообщающуюся с перепускным каналом и выступающую за пределы основания на головке, причем форсунка выполнена так, что посылает жидкие капельки воздушно-жидкостной смеси за пределы свободных дистальных концов щеточных чистящих элементов во время чистки щеткой.
В некоторых реализациях вышеперечисленных вариантов изобретения устройство для ухода за полостью рта включает линейный диафрагменный компрессор. Линейный компрессор может включать челнок, предотвращающий отличное от осевого перемещение диафрагмы (м) компрессора. Челнок может быть закреплен на коленчатом валу, управляющем перемещением челнока, который, в свою очередь, отклоняет диафрагмы.
Некоторые реализации изобретения могут иметь одно или более из следующих преимуществ. В некоторых случаях воздушно-жидкостная смесь испускается с такой скоростью, что способна открыть пришеечную часть десны пользователя, обеспечивая доступ к поддесневой области. Это может облегчить доставку средств обработки полости рта к поддесневой области и, в определенных случаях, может позволить щетинкам (например, мощной зубной щетки) чистить ниже пришеечной части десны. В некоторых реализациях устройство для ухода за полостью рта может испускать воздушно-жидкостную смесь с относительно низкими значениями давления воздуха и расхода жидкости. Таким образом, устройство для ухода за полостью рта может быть пригодно для домашнего использования.
В определенных случаях устройство для ухода за полостью рта может быть выполнено так, что обеспечивает относительно непрерывное испускание воздушно-жидкостной смеси или обеспечивает периодические выбросы воздушно-жидкостной смеси на всем протяжении, например, полного цикла испускания смеси. Это может упростить уход за полостью рта для пользователя, делая ненужным ручное повторное нанесение чистящего средства на верхушки щетинок во время цикла чистки. Дополнительно, в некоторых случаях, воздушно-жидкостная смесь может иметь состав, заменяющий зубную пасту, делая ручное нанесение зубной пасты на верхушки щетинок ненужным.
Подробности одного или более вариантов выполнения изобретения изложены в сопровождающих чертежах и описаниях, приведенных ниже. Другие свойства и преимущества изобретения будут очевидны из описания и следующих чертежей.
Фиг.1 - изображение в аксонометрии системы для ухода за полостью рта, включая док-станцию и устройство для ухода за полостью рта.
Фиг.2 - изображение компонентов док-станции, показанной на Фиг.1.
Фиг.2А - вариант выполнения насосной установки.
Фиг.3А и 3В - иллюстрируют вариант выполнения устройства для ухода за полостью рта в действии.
Фиг.4 - сечение форсунки.
Фиг.5 - вид спереди в аксонометрии головки устройства для ухода за полостью рта.
Фиг.5А - поперечное сечение головки, показанной на Фиг.5.
Фиг.6А и 6В - вид спереди и вид сзади в аксонометрии периферической части устройства для ухода за полостью рта, имеющего форсунку, смещенную от оси вращения.
Фиг.7А и 7В - виды спереди и сзади в аксонометрии периферической части устройства для ухода за полостью рта, имеющего съемную часть головки и стационарную часть головки.
Фиг.8 - вид спереди в аксонометрии головки для использования с устройством для ухода за полостью рта.
Фиг.9 - вид спереди в аксонометрии другого примера выполнения головки для использования с устройством для ухода за полостью рта.
Фиг.10 - поэлементное изображение компонентов другого примера выполнения док-станции.
Фиг.11 - поэлементное изображение компонентов третьего примера выполнения док-станции.
Фиг.12 - поэлементное изображение компонентов еще одного примера выполнения док-станции.
Фиг.13 - поэлементное изображение компонентов другого примера выполнения док-станции.
Фиг.14 - 18 - различные варианты выполнения резервуара.
Фиг.19 - вид сбоку компонентов автономного устройства для ухода за полостью рта, которое не включает линию, соединяющую устройство с док-станцией.
Фиг.20 - 23 - виды сбоку компонентов различных альтернативных автономных устройств для ухода за полостью рта.
Фиг.24 - структурная схема автономного устройства для ухода за полостью рта, показанного на Фиг.19.
Фиг.25 - структурная схема автономного устройства для ухода за полостью рта, показанного на Фиг.21.
Фиг.26 - принципиальная схема, которая может быть использована в устройстве по уходу за полостью рта, представленном на Фиг.1.
Фиг.27 - изображение в аксонометрии компрессора с двойной диафрагмой, пригодного для использования в описанных устройствах для ухода за полостью рта.
Фиг.27А - поперечное сечение компрессора, выполненное вдоль линии А-А на Фиг.27.
Фиг.28 - изображение в аксонометрии компонентов компрессора, представленного на Фиг.27 (в виде отдельных деталей показана только одна сторона узла компрессора с двойной диафрагмой; другая половина показана собранной в корпусе компрессора).
Фиг.28А - увеличенное изображение компонентов компрессора.
Фиг.29 - вид сбоку компонентов автономного устройства для ухода за полостью рта в соответствии с другим примером выполнения.
Как видно на Фиг.1, система 10 для ухода за полостью рта включает устройство 12 для ухода за полостью рта, в данном случае зубную щетку с электроприводом, и док-станцию 14. Док-станция 14 вырабатывает воздушно-жидкостную смесь, которая направляется вдоль перепускного канала для жидкости и испускается (например, в виде спрэя) через выходное отверстие 25, расположенное в головке 20 устройства 12 для ухода за полостью рта. Выходная линия 16 (например, труба в бухте) соединяет устройство 12 для ухода за полостью рта с док-станцией 14 и обеспечивает часть перепускного канала для жидкости, вдоль которой воздушно-жидкостная смесь проходит от док-станции до устройства для ухода за полостью рта. Как будет подробно описано ниже, док-станция 14 выполнена с возможностью подачи воздуха и жидкости через линию 16. Док-станция может также подавать питание на устройство для ухода за полостью рта либо непосредственно, либо путем подзарядки аккумуляторных батарей, размещенных в устройстве.
Устройство 12 для ухода за полостью рта включает периферическую часть 18, на которой расположена съемная головка 20, и ближнюю к месту крепления часть 22, на которой расположена ручка 24. Шейка 26 соединяет ручку 24 и головку 20. Головка 20 имеет такие размеры, чтобы они подходили для рта пользователя, в то время как ручка 24 удерживается пользователем и облегчает манипулирование головки 20 во время использования.
Как отмечалось выше, устройство 12 для ухода за полостью рта представлено в виде зубной щетки с электроприводом, которая включает съемную головку. Движение головки совершается с использованием двигателя (не показан), который приводит в движение ведущий вал 21 (Фиг.5А), который, в свою очередь, перемещает (например, вращает или вибрирует) головку 20. Ведущий вал 21 соединен с головкой 20 с использованием смещенной конструкции, которая облегчает центральное расположение выходного отверстия 25 для жидкости на головке 20 и трубки 23, которая оканчивается рядом с выходным отверстием 25 (Фиг.5А). Трубка 23, расположенная в шейке 26 устройства для ухода за полостью рта, образует часть перепускного канала 40 для жидкости внутри устройства 12 для ухода за полостью рта, которая сообщается с выходной линией 16. Пригодный узел, обеспечивающий движение головки, описан, в частности, в заявке США №10/861253, находящейся на рассмотрении, поданной 3 июня 2004, которая включена здесь при помощи ссылки. В некоторых вариантах выполнения устройство для ухода за полостью рта имеет стационарную головку или комбинацию стационарной части головки и съемной части головки.
Док-станция 14 включает установочную часть 28, к которой может стыковаться устройство для ухода за полостью рта, и корпусную часть 30. Как показано на Фиг.2, внутри корпусной части 30 расположены насосный узел 34, пригодный для подачи насосом жидкости, компрессор 32, пригодный для приготовления сжатого воздуха, и резервуар 36 для жидкости. Резервуар для жидкости может иметь любой желаемый объем. В некоторых примерах реализации резервуар разработан таким образом, чтобы содержать достаточно жидкости для 2-6 недель регулярного использования. Таким образом, предполагая расход жидкости от 0,5 до 10 мл/мин, время чистки 1-2 минуты и регулярное использование два раза в день, резервуар может быть разработан так, чтобы вмещать от 1400 до 1700 мл. Однако, чтобы ограничиться относительно малой зоной опорной поверхности док-станции, может быть желательно использовать резервуар меньшего объема, примерно от 200 до 500 мл.
Как показано на Фиг.2А, насосный узел 34 является узлом пальчикового насоса, который включает двигатель 35, способный вращать вращающийся вал 37, который соединен с винтом 39, имеющим продвигающую спираль 41 увеличенного размера. Винт 39 и спираль 41 подогнаны по форме так, чтобы последовательно перемещать каждый палец 43 массива взаимосвязанных пальцев, по мере того как двигатель 35 вращает винт 39. Пальцы 43 образуют ряд консольных выступов, которые расположены вплотную со сжимаемым элементом, который в этом случае образуется частью трубы 38, которая сама образует часть перепускного канала 40 для жидкости. Когда пальцы перемещены, они постепенно сжимают сжимаемый элемент вдоль его длины (например, перистальтически) в циклах многократного сжатия, для того чтобы нагнетать жидкость по пути протекающей жидкости. Пригодный узел пальчикового насоса описан более подробно в заявке на патент США №10/861253, уже включенной при помощи ссылки. Несмотря на то, что узел пальчикового насоса описан выше, любой подходящий узел пальчикового насоса может быть использован (например, диафрагменный насос или поршневой насос).
2
Как видно на Фиг.2, насосный узел 34 всасывает жидкость из резервуара 36 через выходную линию 16 и вдоль перепускного канала 40 для жидкости. Труба 38 соединена с обратным клапаном 42, через который жидкость проходит в трубу 44, также присоединенную к обратному клапану 42. Обратный клапан 42 препятствует обратному потоку жидкости благодаря вырабатываемому компрессором 32 сжатому воздуху, находящемуся внутри перепускного канала 40 для жидкости. Предпочтительно, чтобы выходная линия 16 была достаточно длинной, чтобы пользователь мог удобно маневрировать устройством для ухода за полостью рта, и достаточно короткой, чтобы не было чрезмерного падения давления между выходным отверстием компрессора и форсункой. В общем случае предпочтительно, чтобы падение давления было меньше примерно 5 фунт/дюйм и чтобы общая длина выходной линии, измеренная от точки, в которой выходная линия входит в док-станцию, до точки, в которой она входит в устройство 12 для ухода за полостью рта, была меньше примерно 200 см, например, примерно от 100 до 175 см. Пригодной выходной линией для использования с расходом жидкости 4 мл/мин и расходом воздуха 4 л/мин, например, была бы трубка, имеющая внутренний диаметр 0,0625 дюйма и длину 120 см, оканчивающаяся форсункой с диаметром 0,020 дюйма.
2
Насосный узел 34 нагнетает контролируемое количество жидкости (например, примерно от 0,5 до 20 мл/мин, обычно примерно от 2,5 до 5,0 мл/мин) в поток сжатого воздуха, находящегося в перепускном канале 40 и отходящего от компрессора 32. Поток сжатого воздуха может иметь давление примерно от 5 до 25 фунт/дюйм. В некоторых вариантах выполнения смешивание воздуха и жидкости происходит в компрессоре, как описано подробнее ниже.
2
Предпочтительно, если жидкость и воздух смешаны, расход воздуха, направляемого вдоль перепускного канала, составляет примерно от 1,0 до 10 л/мин, в то время как расход жидкости составляет примерно от 1,0 до 6,0 мл/мин, например около 4 мл/мин. Может быть использован любой подходящий компрессор (например, диафрагменный, поршневой), включая компрессоры, работающие от переменного или постоянного тока. Компрессор, работающий от переменного тока, может иметь определенные преимущества, такие как отсутствие потребности в преобразователе переменного тока в постоянный. Если используется диафрагменный насос, это может облегчить всасывание жидкости в камеру насоса, устраняя необходимость в отдельном жидкостном насосе (см. Фиг.10, например). Компрессор, работающий от постоянного тока, может иметь определенные преимущества, такие как относительно меньшее тепловыделение. Пригодным компрессором является воздушный компрессор с двумя диафрагмами, приводимый в движение двигателем постоянного тока, работающим от источника напряжения 12 В при потреблении тока 1,3А и способным создать давление 11 фунт/дюйм с расходом примерно 3,8 л/мин, если он оканчивается форсункой с диаметром 0,02 дюйма. Компрессор и двигатель предпочтительно допускают работу при высоких напряжениях, для того чтобы достичь более высокой производительности. Масса компрессора предпочтительно меньше 227 г. В некоторых вариантах выполнения может быть желательно использовать глушитель, подсоединенный к заборному устройству компрессора, для того чтобы минимизировать шум и фильтровать поступающий воздух.
Как также видно на Фиг.2, компрессор 32 и насосный узел 34 получают питание и управляющие сигналы от электронной схемы 46 и связанного с ней силового трансформатора 48. Трансформатор 48 может быть подключен к обычной розетке переменного тока, используя сетевой шнур 50, и обеспечивает питание для электронной схемы через выводы 52. Питание и управляющие сигналы передаются через выводы 54 и 56 к насосному узлу 34 и компрессору 32 соответственно. Выводы 58 соединяют устройство для ухода за полостью рта 12 с электронной схемой 46 и позволяют пользователю взаимодействовать с электронной схемой, например включать и выключать систему. В общем случае предпочтительно, чтобы потребление электроэнергии системой не превышала 20 Вт, а в некоторых случаях - 15 Вт.
Пригодная электрическая схема 46 показана на Фиг.26. Эта схема включает несколько возможностей обеспечения безопасности, которые обеспечивают электрическую изоляцию и таким образом минимизируют возможность поражения электрическим током, если устройство для ухода за полостью рта или док-станция будут погружены в воду во время использования. Например, предусмотрены термисторы L3 и L4 с положительным температурным коэффициентом на 0,05 А, через которые подключены клеммы 9 и 10, предназначенные для подсоединения ручки щетки. Компрессор и жидкостный насос также включают термисторы на 1,6 и 0,4 А соответственно.
В некоторых вариантах выполнения электрическая связь обеспечивается между док-станцией и устройством таким образом, что позволяет передавать сигналы между устройством и док-станцией. Например, в общем случае система сформирована так, что включение и выключение питания будет автоматически активировать и дезактивировать компрессор, а подсоединение устройства будет автоматически активировать подзарядку и, если применимо, повторное наполнение в соответствии с конфигурацией. По желанию может быть обеспечена более сложная передача сигналов. Например, док-станция и/или устройство могут быть выполнены так, чтобы обеспечивать пользователя обратной связью, например индикатором времени чистки, давления чистки, количества жидкости, оставшейся в резервуаре, расхода жидкости и/или воздуха, и/или других параметров. Данная электрическая связь может быть беспроводной или может быть осуществлена через выводы внутри выходной линии 16. Информация может быть отображена на устройстве и/или на док-станции и в некоторых случаях может храниться в док-станции, для того чтобы информировать пользователя в будущем, например о рекордных временах чистки в течение сеансов чистки за некий промежуток времени.
При использовании устройства воздушно-жидкостная смесь направляется в устройство для ухода за полостью рта 12 через выходную линию 16, трубку 23 и истекает через отверстие 25 форсунки 60, расположенной на головке 20. Как показано на Фиг.3А и 3В, форсунка 60 выполнена так, что воздушно-жидкостная смесь 68 (например, в виде спрэя) направляется за пределы дистальных концов смежных пучков 62 щетинок, в то время пока щетинки находятся в контакте с зубами 70 и/или деснами 67 пользователя. В некоторых реализациях воздушно-жидкостная смесь 68 может истекать со скоростью, при которой она может открыть край 64 десны, для того чтобы обнажить борозду 66, которая является поддесневой областью, от края десны до эпителия соединительной связки (см. Фиг.3А). Открытие края 64 десны может способствовать доступу к борозде 66 для чистки и доставки лечебного средства. Обнажение борозды 66 также содействует чистке обнаженной области при помощи щетинок. В частности, как видно на Фиг.3В, воздушно-жидкостная смесь может также истекать со скоростью, при которой воздушно-жидкостная смесь будет проходить через межзубный промежуток между соседними зубами 70 для чистки и доставки лечебного средства. В некоторых реализациях воздушно-жидкостная смесь 68 истекает в виде спрэя, образованного из распыленной жидкости, переносимой потоком воздуха.
Для того чтобы образовать воздушно-жидкостную смесь, выбирается подходящая жидкость (или комбинация жидкостей). Жидкость выбирается отчасти на основании реологических характеристик, которые требуются для доставки воздушно-жидкостной смеси при желаемом расходе и давлении, используя заданный насос и механизм давления. Предпочтительно, чтобы жидкости имели довольно низкую вязкость или достаточно снижающуюся вязкость при сдвиге, так что их можно было распылить при требуемых условиях. Жидкости предпочтительно являются рассеиваемыми при сдвиге, обеспечивая быстрые изменения вязкости при сдвиге для облегчения распыления. В общем случае, свойства поверхностной энергии жидкости должны быть такой величины, при которой будет минимизироваться или предотвращаться образование пузырьков, т.е. предпочтительные жидкости являются непенящимися или низкопенящимися. Предпочтительные жидкости в общем случае имеют такие реологические свойства, которые позволяют любому нерастворимому материалу быть законсервированным в жидкости, и имеют достаточное сцепление и характеристики поверхностной энергии, чтобы позволить капелькам образоваться в условиях сдвига, обеспечиваемых устройством для ухода за полостью рта. Подходящие жидкости описаны, например, в заявке на патент США №10/871659, поданной 18 июля 2004, полное раскрытие которой включено здесь при помощи ссылки.
В некоторых реализациях жидкость будет обеспечена в виде водомасляной эмульсии, при этом она будет в общем случае включать один или более эмульгаторов, например, как описано в заявке на патент США №10/871659, на которую ссылались выше. Подходящие эмульгаторы включают, например, этоксилированные жирные сложные эфиры и масла, моноглицериды и их производные, производные эфира сорбита, глицериновые сложные эфиры, этоксилированные жирные спирты и блок-сополимеры. Жидкость также может включать один или более загустителей, особенно, если жидкость содержит частицы, которые нужно законсервировать. Подходящие загустители для этой цели включают, например, загустители, которые создают нулевую сдвиговую вязкость и предел текучести, такие как синтетические гекториты и силикаты, и естественные, синтетические и модифицированные смолы. Примеры подходящих загустителей описаны в заявке на патент, на которую ссылались выше.
Примером подходящей жидкости является следующая композиция жидкой зубной пасты.
Ингредиент
% по весу
Вода, очищенная
66,91
Лапонит D (Водный силикат натриево-литиевого магния)
1.0000
Ксантановая смола, USP/NF - Keldent
0,2000
Раствор сорбита, 70% USP
20,0000
Глицерин, 99.5% USP, Glicon G100
10,0000
Сахарин натрия, USP, Syncal S
0,0400
Метилпарабен, NF, Nipagin M
0,0600
Пропилпарабен, NF, Nipasol M
0,0400
Эфир полиоксиэтиленовой жирной кислоты 20
1,0000
Искомый ароматизатор ТР8672
0,7500
В некоторых реализациях жидкость имеет такую химическую формулу, чтобы обеспечить определенные клинические преимущества (например, аналогичные тем, которые обеспечивает зубная паста), такие как контроль и защита от налета, зубного камня, воспаления десен и кариеса, а также плохого запаха, и преимущества реминерализации. Таким образом, жидкость может служить в качестве замены зубного порошка или пасты. В других случаях жидкость может иметь химическую формулу для вспомогательного использования (например, использования в соединении с зубной пастой), в этом случае она может обеспечить некоторые клинические преимущества зубного порошка или пасты. Жидкость может также иметь такую химическую формулу, чтобы обеспечить желательные эстетические свойства, такие как дополнительное ощущение чистоты и свежести, подобно тому ощущению, которое испытывают после чистки в кабинете зубного врача, стимуляции десен и отбеливания зубов.
Может быть применена любая подходящая конструкция форсунки, которая способна распылить воздушно-жидкостную смесь за пределы дистальных концов щетинок. Как видно на Фиг.4, форсунка 60 включает трубку 23 из нержавеющей стали, на конце которой расположена мягкая силиконовая трубка 27. Силиконовая трубка 27 натянута на трубку 23 из нержавеющей стали таким образом, что образует плотное соединение. Высота Н, измеренная от дистального конца трубки 23 из нержавеющей стали до дистального конца 74 силиконовой трубки 27, является регулируемой и зависит от конструкции головки щетки. Воздушно-жидкостная смесь (не показано) протекает через перепускной канал 40 для жидкости и выходит через выходное отверстие 25. В некоторых реализациях форсунка 60 выполнена в виде трубки, имеющей внутренний диаметр, выбранный так, чтобы обеспечить конструкцию, подходящую для распыления воздушно-жидкостной смеси за пределы концов щетинок во время чистки, в частности, примерно от 0,2 мм до 0,8 мм, такой как примерно 0,5 мм. Как видно на Фиг.5, форсунка 60 выступает наружу за пределы основания 72, от которого идут пучки 62 щетинок. Высота Н (Фиг.5А), измеренная от верхней поверхности 76 основания 72 до дистального конца 74 форсунки 60, может изменяться от значения, равного высоте щетинки (например, около 10 мм), до заглубленной до верхней поверхности 76 основания 72 головки щетки, показанной на Фиг.5. Чем ближе форсунка находится к поверхности зуба/десны, тем большее воздействие будет иметь спрэй на малые локализованные области, в то время как, чем дальше от форсунки, тем шире будет область воздействия. Спрэй из более длинных форсунок будет также истекать легче, так как щетинки будут меньше ему мешать. В некоторых реализациях высота Н составляет примерно 5 мм. В большинстве реализаций производитель заранее задает высоту форсунке, однако в некоторых реализациях высота форсунки может регулироваться потребителем. Например, форсунка может быть зафиксирована, а головка щетки может быть выполнена так, чтобы перемещаться вверх или вниз путем закручивания головки по спирали с зубцами, которые фиксируют головку в разных положениях по высоте относительно форсунки.
В зависимости от высоты Н форсунки 60 в некоторых вариантах выполнения форсунка может контактировать с зубом 70 и/или деснами 67 во время использования. Предпочтительно, чтобы форсунка 60 была гибкой. По крайней мере, часть форсунки может быть выполнена из мягкого, гибкого материала (например, эластомерного материала, такого как силиконовый эластомер), для того чтобы обеспечить удобство во время использования и сделать присутствие форсунки во время чистки относительно незаметным. В таких случаях в общем предпочтительно, чтобы гибкий материал имел твердость менее 80 А по Шору, предпочтительно - менее 70 А по Шору, более предпочтительно - примерно от 45 до 65 А по Шору. Однако при желании форсунка или ее часть может быть жесткой или полужесткой.
В вариантах выполнения, в которых форсунка 60 контактирует с зубами, этот контакт может привести к периодической блокаде форсунки, приводящей к периодическому нарастанию давления в системе. Чтобы ослабить такое периодическое нарастание давления, может быть включена защитная трубопроводная арматура линейного давления. Защитная трубопроводная арматура может быть размещена в воздушной линии после компрессора и до точки впрыска жидкости, в тех случаях, где жидкость не всасывается в компрессор. Эта защитная трубопроводная арматура отводила бы воздух в атмосферу. В этих случаях другая защитная трубопроводная арматура может быть расположена параллельно жидкостному насосу, для того чтобы жидкость рециркулировала, в случае если жидкостная линия будет блокирована. Эта компоновка в общем случае не будет работать, когда воздух и жидкость смешиваются внутри компрессора, потому что недопустимо выпускать жидкость внутри корпуса. В этом случае предпочтительное решение для пиков периодической блокады давления заключается в том, чтобы разработать все соединения и компоненты, которые могли выдерживать максимальные давления в системе без негативных последствий.
Пучки 63 щетинок идут от основания 72. Хотя каждый пучок показан на чертеже как массив, на самом деле каждый пучок сделан из большого количества отдельных пластиковых щетинок. Щетинки могут быть сделаны из любого желаемого полимера, например нейлона 6.12 или 6.10, и могут иметь любой желаемый диаметр, например 4-8 мил. Пучки поддерживаются основанием 72 и могут удерживаться на месте любыми желаемыми способами закрепления пучков, которые хорошо известны в данной области, например горячим простегиванием или путем сшивания. Пучки могут быть также установлены так, чтобы перемещаться на основании 72, как хорошо известно в области зубных щеток.
В общем случае пучки 62 и форсунка 60 могут располагаться по желанию. Как видно на Фиг.5, пучки 62 расположены вокруг центрально расположенной форсунки 60. Как видно, приведена конструкция относительно круглой головки, где основание 72 выполнено в форме окружности. Форсунка 60 показана расположенной примерно в центре эллиптического основания 72, соосно с осью вращения головки с пучками, расположенными вокруг форсунки 60 в круговой компоновке. В некоторых вариантах выполнения устройство для ухода за полостью рта включает конструкцию эллиптической головки с форсункой, расположенной в центре эллиптического основания (т.е., пересечения большой и малой осей эллиптического основания) с пучками, расположенными вокруг форсунки в эллиптической компоновке.
Не требуется, однако, чтобы форсунка располагалась центрально или вдоль оси вращения 78 головки. Например, как видно на Фиг.6А и 6В, съемная головка 80 включает конструкцию смещенной форсунки. Смещенная форсунка может обеспечить определенные преимущества, например лучший доступ к конкретным местам внутри ротовой полости и поворот форсунки для охвата большей области. В этом варианте выполнения форсунка 60 и связанный перепускной канал 40 для жидкости проходят через основание 82, отделенное от оси вращения 84. В качестве другого примера, как видно на Фиг.7А и 7В, головка 86 включает съемную часть 88 и стационарную часть 90 с форсункой 60 и связанным с ней перепускным каналом для жидкости, расположенным в стационарной части. В качестве альтернативы форсунка может быть расположена внутри съемной части, как описано выше, а не в стационарной части. В некоторых случаях форсунка 60 расположена в зубной щетке, имеющей только стационарную головку (например, в конце щетки).
Как видно на Фиг.8 и 9, в некоторых вариантах выполнения конструкция форсунки 60 включает профилактическую чашечку 92, 94 (или другой направляющий элемент, подходящий для направления воздушно-жидкостной смеси), размещенную в центре области щетинок и выше форсунки 60. Чашечка 92, 94 может помочь в направлении воздушно-жидкостной смеси на целевую поверхность (например, зубы) и препятствовать тому, чтобы щетинки мешали истечению воздушно-жидкостной смеси. Как видно на Фиг.9, "корончатая" чашечка 94 включает отверстия 96, расположенные вдоль выступа 98 чашечки. Отверстия 96 позволяют сжатому воздуху и жидкости проходить через отверстия 96, что может помочь при чистке. Подходящие чашечки подробно описаны в находящейся на рассмотрении заявке на патент США №10/364148, поданной 11 февраля 2003, которая включена здесь путем ссылки.
Как видно на Фиг.10, другой вариант выполнения системы для ухода за полостью рта включает диафрагменный компрессор 100, который способен втягивать воздух и жидкость во входной порт 102 и испускать воздушно-жидкостную смесь, образованную соединением воздуха и жидкости внутри компрессора 100, из выходного порта 104. Так как компрессор 100 способен втягивать жидкость из резервуара 36, в этом варианте выполнения не требуется отдельный жидкостной насос. Для того чтобы достичь желаемого соотношения объема воздуха к жидкости (например, от 500:1 до 8000:1), для балансировки соответствующих воздушной и жидкостной входных линий 110 и 112 используются дроссели 106, 108. В показанном варианте выполнения использованы дроссели 106 и 108 с постоянными параметрами, но в других случаях один из них (или оба) может быть выполнен регулируемым. Дроссели могут быть выполнены регулируемыми за счет переменного внутреннего сечения. Жидкостный дроссель 108 (например, трубка из нержавеющей стали, имеющая внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра входной линии 112), может быть расположен вдоль линии 112 (например, отдельно от резервуара 36) или дроссель 108 может быть связан непосредственно с резервуаром 36 для жидкости. Линии 110 и 112 включают обратные клапаны 42, для того чтобы препятствовать обратному потоку, и соединены при помощи Т-образного соединителя 113, который соединен с входным портом 102. Выходной порт 104 соединен с выходной линией 16, образуя часть перепускного канала 40, который соединен с устройством для ухода за полостью рта. Другой клапан 42 препятствует обратному потоку в компрессор 100. Компрессор 100 соединен с питающими и управляющими выводами 56 и, как обсуждалось выше со ссылкой на Фиг.2, выходная линия 16 может содержать питающие и управляющие выводы, так что устройство для ухода за полостью рта может взаимодействовать с док-станцией.
2
Как показано на Фиг.11, другой вариант выполнения системы для ухода за полостью рта включает воздушный компрессор 116, выполненный так, чтобы одновременно создавать давление в резервуаре 118 и проталкивать воздушно-жидкостную смесь через выходную линию 16, соединенную с устройством для ухода за полостью рта. Резервуар 118 включает входной порт 120, через который воздух может поступать в резервуар, и выходной порт 122, через который жидкость 124 может выходить из резервуара. Порты 120 и 122 образуются соответствующими концами трубопроводов 121 и 123. Обратный клапан 42 расположен вдоль трубопровода 126, соединяющего входной порт 120 и выходной порт 122. Во время использования клапан 42 вызывает относительно малое падение давления, так что жидкость имеет достаточно высокое давление, чтобы войти в поток сжатого воздуха, и клапан 42 также препятствует тому, чтобы жидкость протекала в направлении компрессора 116. Другой обратный клапан может также быть включен ниже выходного порта и соединителя 113. Резервуар 118 должен быть разработан так, чтобы удерживать давление (например, около 15 фунт/дюйм), и включает уплотнительное кольцо 128 для того, чтобы препятствовать разгерметизации. Для того чтобы спустить сжатый воздух из резервуара 118, когда система выключена (например, для того чтобы предотвратить выход остаточной жидкости из форсунки из-за сжатого воздуха, находящегося внутри резервуара), включен переключатель 130, который может одновременно выключать компрессор 116 через электрические выводы 132 и может механически открывать воздушный клапан 137, через который может проходить сжатый воздух. Переключатель 130 электрически связан с источником питания и управляется через выводы 134. Т-образные соединители 113 используются в нескольких местах для соединения с трубопроводами. Вышеописанная конфигурация позволяет обойтись без отдельного жидкостного насоса.
Как показано на Фиг.12, вариант выполнения системы для ухода за полостью рта включает воздушный компрессор 116 и жидкостный насос 136, который позволяет жидкости из двух жидкостных резервуаров 138 и 140 смешиваться со сжатым воздухом в крестообразном соединителе 142 до того, как воздушно-жидкостная смесь выталкивается в отдельную выходную линию 144, которая соединена с устройством для ухода за полостью рта. Обратные клапаны 42 расположены в линии от выходного порта 104 компрессора 116 и линии от жидкостного насоса 136, идущей к крестообразному соединителю 142 соответственно, для того чтобы препятствовать обратному потоку. Питающие и управляющие выводы 54, 56 соединены с жидкостным насосом и компрессором.
В другом варианте выполнения, как показано на Фиг.13, жидкости из двух резервуаров 138 и 140 независимо смешиваются со сжатым воздухом в паре Т-образных соединителей 113 и содержатся раздельно до тех пор, пока они не испускаются из устройства для ухода за полостью рта. Такая конструкция может найти применение, особенно в случае, когда жидкости выбираются для оказания воздействия, которое следует из относительно быстродействующей реакции, вызванной объединением двух жидкостей. Жидкостный насос 152 способен подавать разнообразные жидкости вдоль отдельных линий для жидкости, всасывать жидкость из каждого из двух резервуаров 138, 140 и направлять жидкости к соответствующим Т-образным соединителям 113. Y-образный соединитель 144 соединяет многоканальную выходную линию 146 с парой трубопроводов 148 и 150, так что воздушно-жидкостные смеси остаются разделенными во время движения вдоль многоканальной выходной линии 146.
В варианте выполнения, показанном на Фиг.13, устройство для ухода за полостью рта предпочтительно включает конструкцию головки, способной испускать две независимые воздушно-жидкостные смеси (в частности, одновременно и/или последовательно). В некоторых случаях входной порт 102 компрессора 116 может включать фильтр (не показан) для фильтрования поступающего воздуха и уменьшения шума компрессора.
На Фиг.14 - 18 показаны различные варианты выполнения резервуара. Как показано на Фиг.14, относительно жесткий резервуар 152 включает съемную крышку 154, которая имеет обратный клапан 156 и выходной порт 158. Резервуар 152 выполнен с возможность прохождения воздуха в камеру 160 по мере того, как выкачивается жидкость, что предотвращает образование вакуума.
Как показано на Фиг.15, другой вариант выполнения жесткого резервуара 162 включает скользящий поршень 164 и выходной порт 158. Предпочтительно, чтобы для простоты конструкции поршня резервуар 162 включал цилиндрическую камеру 166, однако предполагаются и другие конфигурации. Резервуар 162 может исключить требование к обратному клапану (см. Фиг.14) и уменьшить контакт воздуха с жидкостью внутри камеры 166. Резервуар 162 также может облегчить визуальное наблюдение уровня жидкости внутри камеры 166, например, если резервуар выполнен из прозрачного или полупрозрачного материала.
Как показано на Фиг.16, пара жестких резервуаров 162, каждый из которых выполнен в виде резервуара, показанного на Фиг.15, соединены для использования в двухпоточной системе для ухода за полостью рта. Резервуары 162 соединены при помощи Т-образного соединителя 113. Желаемое соотношение жидкостей достигается при помощи ограничителей 168 потока. В некоторых вариантах выполнения желаемое соотношение жидкостей может быть достигнуто путем регулирования степени концентрации жидкости внутри одного или обоих резервуаров 162.
На Фиг.17 и 18 показан резервуар 170 в виде мягкого мешка, включающий выходной порт 172, который позволяет жидкости истекать без использования обратного клапана (см. Фиг.14) или скользящего поршня (см. Фиг.15), для того чтобы выравнивать давление внутри камеры по мере всасывания жидкости. Резервуары 170 могут быть также изготовлены относительно дешево и могут быть повторно используемыми и/или разовыми (например, после одного использования). Мягкий резервуар, представленный на Фиг.18, обладает всеми свойствами мягкого резервуара, представленного на Фиг.17, а также включает визуальный индикатор 174, показывающий уровень жидкости внутри мешка 170. Индикатор 174 сообщается через обратный клапан 42.
В других вариантах выполнения система для ухода за полостью рта может быть аналогична системам, описанным выше (и может включать любые признаки, описанные выше), за исключением того, что выходная линия не включена и система для ухода за полостью рта является автономной, т.е. компрессор, резервуар и источник питания размещены внутри корпуса устройства для ухода за полостью рта. В таких устройствах резервуар может быть разовый/повторно используемый или может быть перезаряжаемый путем установки устройства для ухода за полостью рта или его части на док-станцию.
Компоненты различных автономных устройств для ухода за полостью рта показаны на Фиг.19 - 23. Эти автономные устройства включают одно устройство, в котором жидкость всасывается в воздушный компрессор и совместно выбрасывается в виде спрэя (Фиг.19), и три, в которых жидкость вводиться в выходной воздушный исходящий поток компрессора (Фиг.20 - 23). В варианте выполнения, показанном на Фиг.20, устройство для ухода за полостью рта включает резервуар для сжатого воздуха, выполненный с возможностью сброса давления. В варианте выполнения, показанном на Фиг.21, компрессор и жидкостный насос приводятся в движение одним двигателем и резервуар не находится под давлением. В варианте выполнения, показанном на Фиг.22, резервуар для воздуха находится под давлением без возможности сброса давления. В варианте выполнения, показанном на Фиг.23, устройство для ухода за полостью рта включает многоканальный сифонный смеситель с внешней форсункой для смеси. Нижеследующее является подробным описанием каждого из этих подходов.
Все пять вариантов выполнения имеют следующие общие признаки. Порт 216 заполнения резервуара предназначен для того, чтобы заново заполнить резервуар (220 или 250) от док-станции (аналогично тому, как показано на Фиг.1, но без воздушного компрессора или системы распределения жидкости, отличных от того, что необходимо для заполнения резервуара вновь). Между док-станцией и устройством для ухода за полостью рта в порту 216 могут быть установлены самоцентрирующиеся прокладки высокого давления, например, как описано в уже указанной заявке на патент США №10/861253. Предпочтительно, чтобы резервуар содержал достаточный объем жидкости, обеспечивающий 2-минутный цикл чистки, например, по крайней мере, 10 мл. Набор управляющих проводов 228 идет от выключателя (230 или 232) до пульта управления силового блока управления 226 (показан пунктиром, для того чтобы представить его положение за резервуаром). Питание подается от батарей 224. Требования по мощности и току для приведения в действие компрессора относительно высоки (обычно около 1,3 А ток и 10 Вт мощность) и, таким образом, в общем случае предпочтительно, чтобы в качестве батарей 224 были использованы перезаряжаемые литий-ионные батареи. Если используются перезаряжаемые батареи, док-станция в общем случае выполнена с возможностью их перезарядки в то время, когда устройство для ухода за полостью рта пристыковано к док-станции. Другая конфигурация предполагает заменяемые батареи и/или картридж для жидкостного резервуара, который может быть отделен от устройства для ухода за полостью рта для зарядки и/или повторного заполнения вне корпуса устройства, например, как обсуждается ниже в разделе "Другие варианты выполнения". На верху компрессора 200 находится ведущий вал (245 или 250) с муфтой 240, посредством которого приводится в действие головка щетки (не показана). В вариантах выполнения, показанных на Фиг.19 - 22, тот же двигатель 235 приводит в движение как компрессор, так и головку щетки. Ведущий вал является полым, для того чтобы осуществлять двойную функцию - приведения головки щетки в движение и обеспечения трубопровода для воздушно-жидкостной смеси.
Как показано на Фиг.19, в данном варианте выполнения жидкость всасывается из резервуара 220, через трубку 214, затем дроссель 212 и затем через другую трубку 210 в диафрагменный компрессор 200 через вход 202. В то же время воздух засасывается в компрессор через дроссель 206. Воздух и жидкость смешиваются внутри перехода 208 как раз перед поступлением в компрессор 200. Выбор двух дросселей 206 и 212 определяет соотношение расхода воздуха/жидкости в смеси, распыляемой системой. Обычное отношение воздух/жидкость составляет 875:1. Подходящие отношения воздух/жидкость могут находиться в диапазоне от 200:1 до 8000:1, где каждое количество измеряется в мл/мин. Так как жидкость всасывается в воздушную камеру воздушного компрессора, в данном варианте выполнения для предотвращения утечки жидкости предпочтительно использовать диафрагменный компрессор. Подходящий диафрагменный компрессор описан выше. Воздушно-жидкостная смесь протекает внутри компрессора и выходит из выходного порта 204. Смесь протекает через обратный клапан 205, затем через коллектор 201, затем через ведущий вал 245 и, в конце концов, проходит к головке щетки (не показана).
Как показано на Фиг.20, данный вариант выполнения использует компрессор 200, чтобы одновременно обеспечить сжатый воздух как часть спрэя, а также для создания давления в резервуаре 254, для того чтобы выдавливать жидкость в поток воздуха. Поток воздуха выходит из выходного порта 204 и идет через трубопровод 207 для создания давления в воздушном резервуаре 254. Воздушный резервуар расширяется и выдавливает жидкость из гибкого резервуара 250, проталкивая ее через трубопровод 203 и далее в воздушный поток в месте соединения 208. Воздух выходит через порт 204 и протекает через обратный клапан 205. Обратный клапан 205 выполняет две функции: он препятствует обратному потоку и также обеспечивает малое падение давления, благодаря чему давление жидкости немного выше, чем давление воздуха, что позволяет жидкости втекать в поток воздуха. Затем воздушно-жидкостная смесь течет через патрубок 201, затем - через ведущий вал 245 и, наконец, попадает в головку щетки (не показана).
Так как воздушный резервуар 254 сохраняет давление при выключении устройства, жидкость могла бы продолжать истекать из головки щетки, если бы давление не сбрасывалось. Поэтому выпускной клапан 234 соединен с выключателем 232, для того чтобы подводить воздух в воздушный резервуар 254 через трубопровод 207. Выпускной клапан 234 остается закрытым, когда устройство включено, и открывается, когда устройство выключено.
Как показано на Фиг.21, в данном варианте выполнения компрессор 200 и жидкостный насос 215 приводятся в действие одним двигателем 235. Двигатель 235 также приводит в действие головку щетки (не показана). В данном варианте выполнения компрессор 200 может быть, например, компрессором диафрагменного, поршневого или СЕМ типа. Жидкостный насос 215 может быть, например, перистальтическим, винтовым, шестереночным, сильфонным насосом или насосом с эластичным баллоном. Жидкостный насос может также быть включен в корпус воздушного насоса 200, в противоположность показанному в качестве отдельной внешней части.
Как показано на Фиг.21, жидкостный насос 215 всасывает жидкость из резервуара 220 через трубопровод 211 и затем из жидкостного насоса 215 жидкость через другой трубопровод 213 проходит обратный клапан 205 и поступает в место соединения 209 воздух/жидкость. Воздух выходит из воздушного компрессора 200 через выходной порт 204 и смешивается с жидкостью в месте соединения 209. Воздушно-жидкостная смесь протекает через патрубок 201, затем через ведущий вал 245 и, наконец, поступает к головке щетки (не показана).
Как показано на Фиг.22, данный вариант выполнения включает комбинацию признаков, которые обсуждались выше со ссылкой на Фиг.20 и 21. Сжатый воздух из компрессора 200 поступает через трубопровод 207, создавая высокое давление в воздушном резервуаре 254. Резервуар под давлением воздуха расширяется и выталкивает жидкость из гибкого резервуара 220 через трубопровод 211. Затем жидкость проходит через жидкостный насос 218, который служит также регулятором расхода. Жидкостный насос 218 выталкивает жидкость через трубопровод 213 и далее в воздушный поток в месте соединения 209 воздух/жидкость. Воздух выходит из воздушного компрессора 200 в выходном порту 204 и через обратный клапан 205. Воздух затем смешивается с жидкостью в месте соединения 209 воздух/жидкость. Воздушно-жидкостная смесь проходит через патрубок 201, затем - через ведущий вал 245 и, наконец, поступает в головку щетки (не показана). Жидкостный насос 218 предотвращает вытекание жидкости из головки щетки, если устройство отключено, в то время как воздушный резервуар 254 остается под давлением. Так как жидкостный резервуар 220 не может быть заполнен, если воздушный резервуар 254 находится под давлением, в загрузочный порт 216 резервуара включен воздушный клапан (не показан), через который воздух выходит из резервуара 254 при соединении порта 216 к док-станции для заполнения жидкостью.
Как показано на Фиг.23, основное отличие между данным вариантом выполнения и показанными на Фиг.19 - 22 заключается в том, что в данной конструкции воздух и жидкость остаются раздельными до тех пор, пока они не выйдут из форсунки в головке щетки. Это достигается использованием многоканального трубопровода, в котором некоторые из каналов пропускают только воздух, в то время как другие пропускают только жидкость. Наконечник форсунки сконструирован так, что по мере выхода воздуха создается всасывание в жидкостной линии, что заставляет жидкость засасываться без использования насоса или резервуара, находящегося под давлением.
Как показано на Фиг.23, воздушный компрессор 200 подает воздух из выходного порта 204 в место соединения 248, которое связано с воздушным трубопроводом для многоканальной трубки (не показана), находящейся в головке щетки. Место соединения 248 также связано с патрубком 201 и затем через ведущий вал 250 с головкой щетки (не показана). Данный ведущий вал отличается от показанных на Фиг.19 - 22 тем, что он содержит центральную трубку, которая проводит либо воздух, либо жидкость, в то время как окружающая (обводная) трубка является проводником для другой текучей среды, т.е. жидкости или воздуха соответственно. Головка щетки (не показана) имеет уплотнитель, который поддерживает два трубопровода отдельными и который изолированно соединяет трубопроводы с многоканальными трубами, благодаря чему воздух и жидкость остаются разделенными до тех пор, пока они не выйдут из наконечника насадки. Жидкость вытекает из мешка 220 резервуара через трубопровод 246 и место соединения 248 и из патрубка 250 к головке щетки (не показана). Жидкость вытекает под воздействием силы, созданной всасыванием, по мере того как воздух истекает из наконечника форсунки жидкостной линии.
В автономных устройствах в общем случае важно, чтобы резервуар мог обеспечивать подачу содержимого независимо от пространственной ориентации устройства для ухода за полостью рта. Это может быть достигнуто, например, с помощью поршня или толкателя, установленного внутри резервуара напротив выходного отверстия резервуара, который поджимает жидкость по мере того, как она расходуется из резервуара. Поршень или толкатель должен в общем случае иметь герметичное уплотнение с внутренними стенками резервуара и относительно низкое сопротивление трению, так чтобы поршень или толкатель могли легко перемещаться в сторону выходного отверстия, по мере того как расходуется жидкость.
Другой способ подачи жидкости, независящей от пространственной ориентации щетки, заключается в том, что для жидкости используют гибкий резервуар, который соединен со входом диафрагменного воздушного компрессора. В этом случае, по мере того как жидкость всасывается в компрессор наряду с воздухом, резервуар сжимается. В качестве альтернативы, гибкий резервуар может быть окружен воздушным резервуаром, находящимся под давлением, который передает давление на стенки гибкого жидкостного резервуара и выталкивает жидкость ко входному отверстию воздушного компрессора.
В качестве примера на Фиг.24 и 25 представлены принципиальные схемы альтернативных вариантов выполнения устройства, рассмотренных выше. В этих вариантах выполнения жидкость истекает из устройства для ухода за полостью рта без использования независимого жидкостного насоса. Устройство для ухода за полостью рта, показанное на Фиг.24, использует всасывание, созданное входной стенкой диафрагменного воздушного насоса, для того чтобы всосать жидкость из жидкостного резервуара, в то время как компрессор всасывает воздух. В данном варианте выполнения должен быть в общем случае установлен баланс между расходом воздуха и жидкости, следовательно, для того чтобы достичь конкретного соотношения воздуха и жидкости, должны быть предусмотрены средства, оказывающие сопротивление потокам воздуха и жидкости. Это может быть достигнуто путем вставки трубопроводов определенного внутреннего диаметра и длины в каждый проток, для того чтобы отрегулировать потоки до желаемого соотношения. Кроме того, жидкость должна быть химически совместима с материалами, с которыми она будет контактировать внутри насоса. В устройстве для ухода за полостью рта, показанном на Фиг.25, давление воздуха, производимое воздушным компрессором, создает повышенное давление в жидкостном резервуаре и выталкивает жидкость ниже выходного отверстия компрессора. Подход, проиллюстрированный на Фиг.25, не требует диафрагменного компрессора и позволяет использовать жидкости, которые могут быть совместимы с компрессором, например жидкости, содержащие абразивные вещества. Оба подхода могут иметь преимущества в автономных устройствах для ухода за полостью рта, когда место внутри устройства ограничено.
В автономных устройствах для ухода за полостью рта, описанных выше, объем жидкостного резервуара в общем случае составляет примерно от 5 до 20 мл, что обычно достаточно для одно- или двукратного применения. Этот объем позволяет выполнить ручку устройства относительно небольшой по размеру, учитывая эргономические требования. При желании могут использоваться большие резервуары.
Автономные устройства для ухода за полостью рта, описанные выше, могут включать любые из описанных признаков, относящихся к устройству для ухода за полостью рта, показанному на Фиг.1. Например, автономные устройства для ухода за полостью рта могут обеспечить пользователя обратной связью относительно времени чистки, уровня жидкости в резервуаре и/или других параметров.
2
3
3
В общем случае предпочтительно, чтобы устройства для ухода за полостью рта, описанные здесь, были относительно малы, что обеспечит удобство хранения их в ванной комнате пользователя и эргономичность конструкции ручки. Например, в общем случае предпочтительно, чтобы док-станция имела область опорной поверхности не менее примерно 200 см и чтобы общий объем док-станции и устройства для ухода за полостью рта (включая выходную линию) был менее примерно 3200 см. Аппликатор (ручка) устройства для ухода за полостью рта (исключая выходную линию, если таковая включена) будет предпочтительно иметь объем менее 200 см.
2
В общем случае проще изготовить маленькое, имеющее эргономичную форму устройство для ухода за полостью рта, если компрессор имеет линейную конфигурацию, особенно, если компрессор размещен в ручке устройства. Под "линейной конфигурацией" мы подразумеваем, что двигатель и корпус компрессора ориентированы вдоль линии и имеют сходный диаметр. Это достигается с помощью челнока, который заменяет соединительные стержни, используемые в обычных диафрагменных и поршневых компрессорах, двигатель которых и корпус компрессора ориентированы перпендикулярно, что делает их менее подходящими для эргономичного применения в ручке. Пример подходящего компрессора с двойной диафрагмой, имеющего линейную конфигурацию, показан на Фиг.27 - 28А. Компрессор 600 включает компрессорный узел 602 и двигатель 604, соединенный с компрессорным узлом монтажными опорами 601 двигателя, имеющего противовес 605. Компрессорный узел 602 включает две половины, каждая половина включает диафрагму и узел 603 головки клапана, показанный подробно на Фиг.28 и обсуждаемый ниже. Каждая диафрагма и узел 603 головки клапана включает свои собственные воздухозаборник и выходное отверстие, при этом каждый обеспечивает поток сжатого воздуха, как будет пояснено ниже. Компрессор 600 может иметь, например, диаметр менее примерно 1,25 дюйма, давление в выходном отверстии, по крайней мере, 15 фунт/дюйм и расход, по крайней мере, 4 л/мин.
Как показано на Фиг.28 - 28А, коленчатый вал 606, выдвинутый наружу, приводится в движение двигателем 604 и вызывает переменное отклонение двух диафрагм 608А, 608В, расположенных на противоположных сторонах челнока 610, причем каждая диафрагма является частью одного из узлов диафрагмы и головки клапана. Коленчатый вал 606 установлен несимметрично на паре опор 611А, 611В вала. Нижняя опора 611А вала установлена коллинеарно на ведущем валу двигателя 604, так что вращение ведущего вала заставляет коленчатый вал 606 поворачиваться туда и обратно по дуге. Это поворотное движение коленчатого вала преобразуется в отклонение диафрагм челноком 610. Челнок 610 включает прямоугольную прорезь 612, через которую проходит коленчатый вал, причем валки 614А, 614В коленчатого вала (Фиг.28) имеют такие размеры, что контактируют с внутренней стенкой 616 прорези 612. Когда коленчатый вал поворачивается, челнок 610 поворачивается туда и обратно вдоль центральной оси А диафрагмы (стрелки. Фиг.28А). За счет этого движения челнок толкает взад и вперед диафрагмы 608А, 608В соответствующих компрессорных камер 618А, 618В, определяемых парой эластомерных куполов 619 (Фиг.27А), которые расположены в корпусе 620. Отклонение диафрагм челноком приводит к втягиванию воздуха в компрессорные камеры и затем выталкиванию воздуха на выход компрессора. Каждая из диафрагм включает скрутку 622, которая заставляет диафрагмы отклоняться с движением валков, что обеспечивает длительный срок службы диафрагм.
Для максимальной эффективности и срока службы диафрагмы желательно, чтобы движение челнока было ограничено, насколько возможно, движением вдоль оси А. Движению в других направлениях препятствует прямоугольная форма прорези 612. Дополнительно движению в других направлениях препятствует направляющий штифт 630, который идет от каждой пары направляющих дисков 628, в общем случае вдоль оси А. Как показано на Фиг.27А, каждый направляющий штифт установлен с возможностью скользящего движения в направляющей втулке 632 в корпусе 620. Таким образом, отличное от осевого движение челнока и диафрагм ограничивается направляющим диском 628, который перемещается линейно вдоль оси А благодаря установке направляющего штифта 630 в направляющей втулке 632. В общем случае предпочтительно, чтобы направляющий штифт и направляющая втулка были сделаны из долговечных материалов с низким коэффициентом трения, например из нержавеющей стали и/или полимеров с низким коэффициентом трением, таких как тефлон, полиформальдегид и полиэфирэфиркетон.
Так как направляющие штифты препятствуют качанию и другому отличному от осевого движению, воздушный зазор между диафрагмой и куполом, имеющийся в верхней части рабочего хода, уменьшается. Так как диафрагма может подойти ближе к куполу, воздушный зазор, который в противном случае надо было бы компенсировать на качание диафрагмы, может вместо этого быть использован для дополнительного рабочего объема, увеличивая таким образом сжатие.
Также полезно, для простоты изготовления, чтобы компрессор имел конфигурацию типа "сандвич" или "штабель", причем каждая сторона компрессора была собрана как штабель, включающий диск, диафрагму, челнок и на внешней стороне диска - крышки, которые удерживают узел вместе.
Как показано на Фиг.27А, во время работы компрессора воздух засасывается в каждую стенку компрессора через входное отверстие 634. Воздух затем сжимается сначала в первой камере 618, а потом в другой при помощи возвратно-поступательного движения челнока. Таким образом, воздух выталкивается сначала из одного выходного отверстия 638 для воздуха и затем из другого, обеспечивая равномерный поток сжатого воздуха. Входное отверстие 634 и выходное отверстие 638 снабжены клапанами 636 и 640 соответственно (например, откидными клапанами), чтобы управлять потоками воздуха, входящими в компрессор и выходящими из него.
По желанию аналогичная линейная конфигурация могла бы быть использована в компрессоре с одной диафрагмой или в компрессорах, имеющих более двух диафрагм, например, три и более.
ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
Был рассмотрен ряд вариантов осуществления изобретения. Тем не менее понимается, что, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, могут быть выполнены различные модификации.
Например, может быть разработана система для ухода за полостью рта, для того чтобы подавать воздушно-жидкостную смесь относительно непрерывно или, в альтернативном варианте, воздушно-жидкостная смесь может подаваться в виде периодических выбросов (например, в виде пульсирующего спрэя). Этого можно добиться, например, при помощи периодического прерывания сжатого воздуха (например, используя крыльчатку).
Более того, могут быть использованы другие конструкции компонентов устройства для ухода за полостью. Например, в варианте выполнения, показанном на Фиг.20, и аналогичных конструкциях двигатель 235 может быть двигателем с двумя валами, в этом случае двигатель 235 может располагаться между компрессором 200 и муфтой 240, а не между компрессором 200 и резервуаром 220. В этом случае двигатель может быть использован для приведения в движение как компрессора, так и привода головки. Эта альтернативная конструкция может обеспечить преимущества по отношению к трубопроводам и эргономической форме устройства, а также может снизить шум.
2
3
Другие типы автономных устройств для ухода за полостью рта находятся в рамках формулы. Например, устройство для ухода за полостью рта 700, показанное на Фиг.29, включает линейный компрессор с двумя диафрагмами, один двигатель, приводящий в движение как компрессор, так и головку щетки, и камеру, находящуюся под давлением, с гибким резервуарным мешком и регулируемый дроссель, для того чтобы распределять жидкость с управляемой скоростью потока без использования механически приводимого в движение жидкостного насоса. Как показано на Фиг.29, линейный компрессор 602 с двумя диафрагмами обеспечивает преимущества в виде уменьшенных размеров для заданного давления, примерно 8-10 фунт/дюйм, и компактного расположения деталей, приводящего к общему объему ручки менее 200 см. Устройство приводится в действие двигателем 604 с двумя валами, который выбирается на рабочее постоянное напряжение примерно 7,4В и способен обеспечивать необходимое число оборотов как для работы компрессора, так и головки щетки. Это требование по напряжению удовлетворяется использованием литий-ионных батарей, которые в настоящее время способны обеспечить энергию, необходимую для работы устройства 700 на протяжении его многократного использования.
Камера 660, находящаяся под давлением, состоит из жесткого корпуса 668, в котором расположен мешок 665 гибкого резервуара. Жесткий корпус 668 перекрыт коллектором 666. Коллектор 666 имеет входное отверстие 661 для воздуха, которое начинается от выходного порта воздушного компрессора 602. Это создает давление вокруг мешка 665 гибкого резервуара, который выталкивает жидкость из трубки 664, которая проходит через патрубок 666. Регулируемый дроссель 670 расположен на воздушной выходной линии 663 камеры, находящейся под давлением, и регулируется для того, чтобы получить желаемое соотношение воздуха и жидкости. Воздушная выходная линия 663 и жидкостная выходная линия 664 соединяются в месте соединения 209 воздух/жидкость, для того чтобы создать воздушно-жидкостную смесь, которая перемещается по трубопроводу 671 и выходит из выходного отверстия 25 форсунки в головке щетки 20. Периферийной частью 18 в этом случае является узел съемной головки щетки с внешним трубопроводом 671 воздух/жидкость, прикрепленным к нему. Выключатель 230 одновременно включает и выключает компрессор, головку щетки и подачу воздушно-жидкостной смеси. Электрические выводы 678 идут от батарей 224 к выключателю 230 и двигателю 604. Двигатель 604 приводит в движение компрессор 602 через муфту 675 и одновременно приводит в движение головку щетки через узел 680 стыковки привода головки.
Преимуществом этой конструкции является устранение жидкостного насоса, приводимого в движение механически, за счет чего сберегается место и уменьшается потребляемая мощность, а также возможность подачи жидкости при любой пространственной ориентации устройства, так как резервуар находится под давлением. Это также предусматривает регулировку соотношения воздуха и жидкости, которое может быть заранее установлено при изготовлении или являться параметром, регулируемым потребителем. Данная конструкция не требует эластичного баллона, находящегося под давлением, одностороннего обратного клапана или выпускного клапана на выключателе, за счет чего упрощается конструкция и сберегается место. Обратный клапан 205 (Фиг.20) заменен, по существу, регулируемым дросселем 670, который, так как он обеспечивает воздухозаборник через дроссель 670 в том случае, даже когда устройство выключено, также устраняет необходимость в выпускном клапане 234 (Фиг.20). Эта конструкция позволяет просто осуществить повторное заполнение путем применения съемного/заменяемого картриджа, а также путем повторной заправки на док-станции, обеспечиваемой с помощью порта 216 заправки, камеры 660 и мешка 665, которые остаются в устройстве 700.
Камера 660 и гибкий мешок 665 могут также быть объединены с батареей 224 в единый узел "резервуар/батарея" (не показан). Это позволяет осуществлять перезарядку батареи и повторную заправку жидкости, которые будут выполняться за одно действие, путем удаления узла "резервуар/батарея" из устройства 700 и размещения узла "резервуар/батарея" в узел "резервуар/батарея перезарядка/повторная заправка" док-станции (не показан). Эта конструкция имеет дополнительное преимущество, которое заключается в том, что позволяет разместить электрические контакты батарей внутри устройства 700, что предотвращает попадание на них влаги и оберегает от коррозии.