[发明专利]具有空间、时间和/或频率变化的超声洁牙用具

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及牙具，诸如牙刷（电动的和手动的），且还涉及用于洁牙的口腔护具，且更具体而言，涉及包括使用超声和微泡来提供或改进清洁效果的这样的用具。

背景技术

众所周知，超声引起的空气微泡的气穴现象（cavitation）清洁牙齿表面的生物膜，并且清洁在牙龈线下方的生物膜。这种超声技术的一实例在Bock的美国专利第5,138,733号中示出。其它实例包括Balamuth的美国专利第3,809,977号和Brewer等人的美国专利第7,269,873号。另外，还有商业牙具，其利用超声/微泡方案来清洁牙齿。但这些用具通常具有一个或多个显著缺点。

首先，虽然由微泡气穴现象所产生的清洁作用能够大体上在一些泡附近较强，并非所有的泡都有很强的作用，且甚至一些起作用的泡倾向于保留在单个位置中的时间比清洁该位置周围的区域所需的时间更长。因此人们认为总的清洁作用比利用典型数量的可用泡且利用相同的超声激发的其它情况更弱。

另外，在宏观水平，清洁是星星点点的。在牙齿表面上的某些区域将呈现较强的清洁效果，而其它区域则不呈现任何清洁效果。这可能是由于超声反射离开不同牙齿表面所致的干扰效果造成的超声强度变化所致。

另外，难以在牙齿凹部中维持充分的泡浓度，其中气穴现象实际上可具有最有益的效果，这是由于洗擦不能有效地清洁。这种泡浓度的缺乏可能是由于泡被通常产生清洁效果的相同超声破坏所致。

因此，期望具有一种超声/微泡系统来作为现有手动或电动牙刷或口腔用具的补助，或者单独地使用以在牙齿上，沿着牙龈线和在齿的邻间区域中产生显著的清洁效果。

发明内容

因此，这种用具包括用于产生超声信号的系统，超声信号频率在100KHz至1MHz范围，超声信号被导向至微泡且致动微泡以进行清洁，其中用于产生超声信号的系统包括下列中的至少一个：(a)换能器元件的阵列，其用于产生超声信号；(b)振幅调制组件，其用于调制超声信号的振幅；以及(c)频率调制系统，其用于在预定范围改变超声信号的频率。

附图说明

图1是包含了本超声/微泡发明的牙刷的整体示图。

图2是包含了本超声/微泡发明的口腔用具的整体示图。

图3是示出超声/微泡系统的空间分集布置的图。

图4是示出超声/微泡系统的时间分集(振幅调制)布置的图。

图5是示出超声/微泡系统的两个频率分集(频率调制)布置的图。

具体实施方式

如上文所示，已知的是，牙具，特别是牙刷，包含了超声/微泡系统以辅助清洁牙齿，如在上文的专利和其它专利和专利申请中所讨论的那样。通常，在这些已知的系统中，超声信号限于具有一致信号强度的单频率。但本文所述的系统包含了下列特征中一个或多个特征的能力：(1)换能器元件的阵列，其用于提供超声束的多于一个源位置和/或方向；(2)超声信号的振幅调制以允许新泡重新填入刚刚进行清洁的区域；以及(3)超声信号的频率调制以产生在规定范围的持续频率变化。另外，另一特征是使用相位调制，即，改变超声信号的相位，来对超声信号进行调向和聚焦。

上述特征中的每一个在下文中更详细地描述。一种操作用具系统可包括上述特征中的一个或两个或所有特征。

应了解本系统可用于常规牙刷（带有或不带有刷毛）中，以及用于口腔护具/口腔用具（带有或不带有刷毛）中。该用具可手动操作或电动操作。

如果包括刷毛，其将提供来自整个牙刷运动的传统洗擦动作，超声/微泡特征产生所得牙具的性能改进。但牙具可替代地仅使用本文所述的超声/微泡特征。

简言之，整体上以10示出的图1的牙刷包括主体部12和延伸臂/刷头部14。在图1中，刷头部14包括刷毛区16，但如上文所示，刷毛区不是至关重要的。如果牙刷是电动牙刷，那么主体部将包括整体上以18示出的动力系统，该动力系统将包括电机/驱动器、电源和用于移动刷头的控制单元。图1还包括:用于产生微泡20的系统，微泡20的大小大约为1μm至150μm，但该大小可改变超过此范围，其也可由外部装置产生；以及超声单元22和换能器元件，换能器元件呈阵列24的形式，其产生超声场，作用于微泡上，微泡位于待清洁的牙齿表面附近。