[发明专利]空间改进的扩展范围超声波牙刷

说明书

公开了一种具有空间扩展功能的超声波牙刷，该超声波牙刷除了能消除牙菌斑和治疗牙龈炎之外，还能治疗各种口腔疾病。除了超声波激活的刷毛外，所述牙刷还结合有多方向超声波换能器系统，该系统以空间方式用超声压力波照射口腔，可用于使牙菌斑松脱，从牙齿和牙龈消除牙周细菌，同时治疗和消灭存在于面颊和唇部的内表面上的引起疾病的细菌和细菌菌群，缓解复发性口疮性口炎、扁平苔藓和粘膜炎。本发明公开了多种构造，包括可由用户拆卸和更换的刷头、超声波治疗头、以及防止振动的外露超声波换能器与用户的牙齿接触的系统。还描述了电动版特征的声频轨道振动刷头和刷毛簇。

技术领域

本发明涉及牙刷，尤其涉及一种利用声波和超声波声学机制提高牙刷效果并加强口腔卫生的牙刷。

背景技术

一些早期的电动牙刷技术试图通过各种声频和超声频装置来提高刷毛振动速度。在Parisi的美国专利3,335,443、Balamuth的美国专利3,809,977和Kuris的美国专利4,192,035中给出了这些装置的一些示例。这些方案未利用超声压力波来冲击牙齿和牙龈上的牙菌斑和牙周细菌；它们只是振动速度更快的机械牙刷设计。目前尚不清楚这些专利中是否有任何一种用于市售牙刷。

第一种利用超声压力波帮助消除牙菌斑和消灭牙周细菌的市售超声波牙刷基于Bock的美国专利5,138,733，这种超声波牙刷在刷头的端头中包含压电换能器以产生超声压力波，该超声压力波通过刷毛传递至牙齿和牙龈。虽然这种牙刷是牙刷设计的一个巨大飞跃，但由于压电传感器产生的超声能量的很大一部分因各种结构超声衰减机制而损失，因此这种牙刷不是最佳的。材料界面不是100％有效。超声波必须穿过的每个材料界面(例如将换能器固定在壳体中的粘合剂与换能器的界面和粘合剂与壳体的界面、壳体与刷头的界面、以及刷头与刷毛的界面)会将一部分超声波能量朝换能器反射回来。另外，大纵横比的细刷毛会一定程度地衰减由压电传感器产生的超声波能量。在Bock的美国专利5,138,733和美国专利5,369,831中，由于存在许多表面界面并且壳体材料较厚，因此超声波朝刷头背面的透射也大大减少，这减弱了朝刷头背面传递的超声能量。但是，美国专利5,138,733和美国专利5,369,831仍然代表了当时超声波牙刷的最佳方案。

Brewer等人的标题为“Ultrasonic Toothbrushes Employing an AcousticWaveguide(使用声波导管的超声波牙刷)”的美国专利7,269,873B2代表了本领域的下一个技术改进。Brewer的专利基本上是对Bock的专利5,138,733的改进，其中Brewer通过增加波导管提高了超声压力波从换能器通过牙膏和口腔中的流体至牙齿和牙龈的传递效率，比Bock的专利5,138,733中的刷毛更高效地将超声波朝牙齿和牙龈传递。但是，Brewer提出的波导管虽然比Bock的公开和实践中的刷毛更有效，但波导管与换能器的界面和波导管本身仍然会衰减由换能器产生的超声能量。为了最大限度地提高从声波导管朝牙齿和牙龈输出的超声波能量，Brewer利用了布置在超声波换能器背面的超声波反射元件(参见图1的项目28)或替代气隙(参见图4)。在本领域中已知的是，气隙会反射并阻止超声压力波的传播。超声波反射元件和气隙都会隔绝从刷头背面以及唇部和面颊部位发射的超声波。

Bock的美国专利7,849,548B2代表了超声波牙刷的下一个技术改进。在其公开中，Bock将换能器置于刷头外部并使其与牙刷和牙齿及牙龈之间的牙膏和流体直接接触，从而消除了压电换能器朝牙齿和牙龈发出的超声能量的所有结构衰减，大大提高了设计的效率和功效。在换能器与牙齿和牙龈一侧的刷毛和口腔流体之间没有表面界面或任何其它材料衰减超声能量。但是，与Brewer类似的是，Bock也提出了在超声波换能器的背面布置超声反射闭孔泡沫材料(参见图1的项目40)，这种材料隔绝了从牙刷背面以及唇部和面颊部位发射的超声波。