发明内容

本发明的一个目的是通过液压驱动刷和齿间液体清洁的组合来促进口腔清洁，这显著减少了消耗的流体量。

本发明的目的由独立权利要求的主题解决，其中进一步的实施例并入从属权利要求中。

所描述的实施例类似地涉及结合刷和齿间液体清洁来清洁牙齿的口腔清洁系统的清洁头、结合刷和齿间液体清洁来清洁牙齿的口腔清洁系统的支撑单元，以及结合刷和齿间液体清洁的口腔清洁系统以及方法。尽管可能未详细描述实施例的不同组合，但实施例的不同组合可能会产生协同效应。

此外，应当注意，本发明的所有关于方法的实施例可以按照所描述的步骤的顺序来执行，然而这不必是该方法的步骤的唯一和基本顺序。在不脱离对应方法实施例的情况下，除非在下文中明确相反提及，本文提出的方法可以以公开的步骤的另一顺序执行。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于利用刷和齿间液体清洁的组合来清洁牙齿的口腔清洁系统的清洁头。清洁头包括用于刷牙的刷、用于排出用于齿间液体清洁的流体的一部分的孔口、以及用于驱动刷的液压马达。清洁头还包括第一流体通道，其被配置为将流体从口腔清洁系统的支撑单元输送到液压马达的第一流体通道，以及第二流体通道，其被配置为将流体的至少一部分从液压马达输送回支撑单元。

用于口腔清洁系统的清洁头使用刷和齿间液体清洁的组合来清洁使用者的牙齿。刷被驱动以实现刷相对于清洁头和口腔清洁系统的运动，从而提供对牙齿表面的有效清洁。然而，这种刷可能无法到达牙齿之间的齿间空间。因此，清洁头使用通过孔口排放的清洁流体喷射，从而清洁齿间空间。这种清洁与使用牙线一样有效。清洁头被配置为仅通过第一流体通道来供应加压流体。这种流体驱动位于清洁头中的液压马达，该液压马达将其运动传递给刷。至少一部分流体可以通过用于齿间液体清洁的孔口被排出。用于驱动液压马达但未通过孔口排出的那部分流体通过第二流体通道被引导回到口腔清洁系统的支撑单元以被保存。因此，清洁头提供牙齿和齿间空间的有效清洁。该设置相当简单，因为只需要将流体从支撑单元输送到清洁头，然后再返回到支撑单元。不需要额外的机械能传递来驱动刷。此外，因为只有部分流体被排出，清洁头节省了流体，这是齿间清洁所需的。因此，具有根据本发明的清洁头的口腔清洁系统可以是紧凑的并且还提供足够的流体用于完整的清洁会话而无需将口腔清洁系统连接到水龙头。因此，在包含具有流体储存器的支撑单元的口腔清洁系统的情况下，用于驱动清洁头中的液压马达而没有通过清洁头的孔口排出的流体被引导回支撑单元，从而实现一个仅具有中等大小的储液器的自主的口腔清洁系统，以在使用时不需要连接到外部液体供应。

在各种实施例中，该方面的清洁头和本文提及的每一个其他实施例可以与支撑单元结合，并且被附接到支撑单元，使得它们构建口腔清洁系统。这可以很容易地从例如图1所示的实施例中得出并且将在下文中更详细地解释。

在本发明的一个实施例中，液压马达被配置为基于清洁头的第一流体通道内的流体流动来驱动刷。

第一流体通道中的流体流动可以通过液压马达被转换成清洁头中的机械运动。该液压马达可以包括叶轮或涡轮机，其借助于流体流动而旋转。叶轮或涡轮的旋转可以被直接传递给刷的旋转。备选地，旋转可以很容易地被转换为振荡。依赖于液压马达的设计，流体流也可以立即产生边对边振荡或其他运动。这种液压马达的示例性实施例例如在图4a中示出并且将在下文中更详细地解释。

在本发明的一个实施例中，清洁头包括至少一个阀，该阀被连接到孔口并且被配置为当阀处于打开配置时，允许流体流动穿过孔口进入齿间空间。

清洁头的这个阀可以被定位在第一流体通道和孔口之间。它被配置为打开或关闭，从而允许或阻止流体流动穿过孔口；因此，如果阀关闭，则通过孔口排出的流体的部分可能为零，所以在这种情况下，通过第二流体通道被引导回的流体的至少一部分可以是通过第一通道被引导到液压马达的全部流体。只有当孔口位于齿间空间的对面时，该阀才允许通过孔口进行所需的流体排放。只有在齿间空间的位置处，流体才通过孔口被释放，从而提供清洁齿间空间的流体喷发。该流体喷发可以优选地是低容量和高压流体喷发，以便于使用低消耗清洁流体以有效清洁。

优选地，在一个实施例中，使用小于20ml来清洁所有齿间空间。使用液体动态清洁齿间空间不需要太多体积。每个齿间空间0.6ml因此30个空间总共18ml就足够了。对于清洁效果，需要大约25m/s的最小流体速度，这对应于水压驱动系统中的大约3.1bar。为确保最佳清洁效果，当使用这些最小流体喷发时，建议使用35至45m/s对应的约6.1至10.1bar的压力。超过50m/s(对应于约12.5bar)时，可能会出现不适和可能的软组织损伤。为了保持每个空间0.6ml的优选流体体积，即每个操作侧(例如颊侧和舌侧)0.3ml，需要控制喷射脉冲的长度。附加地，在优选实施例中，喷射速度的上升和下降是立即发生的，即产生块脉冲流体喷射，因此整个体积达到了其最大清洁潜力。对于完美的块脉冲，根据V＝A x U x t，其中A是孔口的开口面积，使用的体积V取决于脉冲时间t和平均速度U。对于0.5mm²典型口腔冲洗孔口面积A和40m/s液体速度U，最大脉冲时间t将限制为15ms以创建0.3ml喷射。然而，阀打开时间可能并不总是被很好地控制，尤其是在不以电子方式控制阀门打开的实施例中。因此体积可能会增加而超过20ml。可以进一步缩小面积A以减少使用量。为了仍然保持良好的清洁足迹，流体可能会在喷洒中破裂或扩散到流体片中。附加地，喷嘴可能会随着刷的移动而移动，从而增加了流体冲击足迹。

本文公开的本发明可以备选地被应用于嘴部件(mouthpiece)而不是“标准”刷。因此，如本文所公开的口腔清洁系统可以是这样的嘴部件，其中“清洁头”是嘴部件的第一部件，而“支撑单元”是所述嘴部件的第二部件。因此，该实施例中的支撑单元是包含如本文所述的泵机构和流体储存器的嘴部件的部件。换言之，该实施例中的支撑单元在使用者使用期间不会被使用者握住，而是被放置在口腔中的嘴部件自身的一部分，嘴部件与如本文具体描述的刷和齿间液体清洁的组合来清洁牙齿。本发明当然也适用于手柄和清洁头的组合，如在附图的上下文中详细描述的。

在本发明的一个实施例中，阀被定位在液压马达中，并且清洁头被配置为通过阀、通过孔口和通过刷排放液体。

阀还可以被定位在液压马达中，从而提供液压马达中的流体与孔口的流体连接。在该实施例中，清洁头可以被配置为使得孔口被定位在刷中，从而排放流体穿过刷或者从刷的刷毛之间排放流体。这可以使口腔清洁系统的使用者能够舒适地定位孔口及其相对于齿间空间的位置。

在本发明的一个实施例中，口腔清洁系统包括附接段，其中附接段是不可从支撑单元/主体上拆卸的。在其示例性实施例中，仅通过更换刷毛板来执行附接。

阀可以备选地被定位为，在流体的压力被液压马达降低之前，使得阀向孔口提供第一流体通道中的加压流体。因此阀与流体的最大压力直接接触。这使得孔口能够提供具有最佳压力的流体喷射。此外，清洁头包括附接段，该附接段被配置为附接到口腔清洁系统的支撑单元。在本发明的该实施例中，例如为了清洁或更换清洁头的目的，该附接段允许清洁头与支撑单元附接和分离。此外，口腔清洁系统可以包括细长颈部，该细长颈部连接支撑单元和清洁头。该颈部促进口腔清洁系统的握持以及将刷部分插入使用者的口腔中。清洁头可以被配置为在支撑单元与颈部之间或在刷部分与颈部之间提供附接段。附接段也可以被定位在颈部中。为了更换或更新刷，刷也可以被配置为是可从清洁头拆卸的。

在本发明的实施例中，清洁头包括用于检测齿间空间与孔口的空间对准的传感器，以及清洁头被配置为当传感器检测到齿间空间与孔口的空间对准时打开阀门。

在一个简单的系统中，当触觉反馈告诉使用者喷嘴位于齿间空间处时，使用者可以通过例如按下按钮来打开阀或手动打开阀以致动阀。因此，孔口不应当被隐藏在刷内侧，而应当充分延伸以从牙齿获得触觉反馈。备选地，刷有一个特定的尖端，当其处于齿间空间时会提供触觉反馈，并且孔口也被定位在这个尖端上。在本发明的该实施例中，可以通过使用适当的邻间空间传感器来实现具有阀门的自动致动的齿间液体清洁。这种传感器可以检测到例如距离传感器或齿间空间的较暗区域的较大距离，或者它们可以检测牙龈弯曲。该传感器可以是例如光学传感器，如带有识别软件或激光轮廓的2D或3D相机。此外，它可以是声学传感器，例如超声波成像、机械传感器或任何能够检测牙齿和齿间空间之间的对比度的不同的物理测量原理。当传感器检测到齿间空间时，可以通过改变口腔清洁系统的泵送系统的功率来引起压力变化，以使阀被例如电动地或液压地打开。

在本发明的一个实施例中，如前所述的传感器被包含在口腔清洁系统的另一部分中，例如支撑单元。因此，口腔清洁系统包括用于检测齿间空间与孔口的空间对准的传感器，以及口腔清洁系统被配置为当传感器检测到齿间空间与孔口的空间对准时打开阀。在本发明的一个实施例中，该系统包括一个或多个传感器，例如支撑单元内侧和/或清洁头内侧的压力传感器或泵马达功率传感器。

在本发明的一个实施例中，阀被配置为由手动、电动或液压致动器打开。

已知有许多不同的可能的阀设计。它们可以以多种不同的方式被致动。例如，可以使用手动致动器、电动致动器或液压驱动致动器。此外，阀可以被配置为由使用者手动致动。因为不需要电动执行器，手动打开(或例如通过咬合等)可以实现紧凑的阀系统，但这对使用者的吸引力较小，并且可能太复杂而无法很好地执行。此外，本领域中存在电动阀的许多可用示例，以适用于本发明的该实施例。这种阀的缺点可能是需要刷头部分中的电子设备所带来的较高成本和复杂性。附加地，需要位于系统的刷头部分中的阀很小。而电子阀通常太大，因此该应用需要小型化。该尺寸主要为驱动阀打开的电机/执行器，而关闭可以由弹簧系统完成。使用流体压力的液压系统打开阀可能更具吸引力，因为该系统无论如何都是可用的并且可以非常紧凑。打开阀的液压致动器可以由液压控制。许多阀设计在本领域中是已知的，它们需要特定的阈值压力才能打开，例如鸭嘴阀。阀需要一定的阈值作用力力或压力才能打开。当液压系统中的压力暂时升高时，作用力足够高以打开阀。当作用力下降时，它通常使用弹簧系统会再次关闭。也可以反向方式操作阀，即在液压系统中的正常高压模式期间关闭，而当系统中的压力下降时通过弹性或弹簧作用力打开。

在本发明的一个实施例中，刷被成形为在刷齿间空间时产生增加刷摩擦，从而在第一流体通道中产生增加流体液压，并且阀被配置为由增加的流体液压打开或在增加的流体液压期间被打开。

当刷被设计为在齿间空间中获得增加摩擦阻力时，在本发明的该实施例中可以考虑具有液压驱动阀的清洁头而无需传感器。例如，如果刷毛修剪模拟齿间空间的凹形形状，例如，带有非常适配该齿间空间的锥形簇线，这将获得齿间空间中的增加摩擦阻力。由于与刷毛在牙齿的外侧表面相比，刷毛在齿间空间中与牙齿的接触面积更大，因此在齿间空间处时刷的摩擦力会更大。通过给予刷特定的几何形状，使其部分卡在牙齿之间，而不是卡在其他牙齿表面，就可以获得增加的摩擦力。备选方法是仅添加一或两个较长的刷毛簇，它们会部分卡在齿间空间中。这些簇也可以是不同的材料，例如当被推入齿间空间时摩擦力会增加的橡胶部分。在刷的至少部分旋转运动或边对边运动中，附加地，摩擦力可以大于上下运动中的摩擦力。增加的摩擦力将增加推动液压系统中流体的反作用力，因为液压马达将承受抑制力，这将增加压力。阀可以被配置成使得这种压力增加超过阀的阈值压力，以及在齿间空间处引起自动喷射。优选地，为了更可靠的操作，在液压马达之前，液压系统中还可以包括压力传感器以检测该压力变化。当压力由于摩擦增加而增加时，压力传感器可以促使泵机构提供额外的压力上升，以确保在齿间空间中产生适当的喷射脉冲。作为压力传感器的备选方案，可以测量进入泵机构的电功率，该电功率也随着压力的增加而增加。然后可以通过短暂增加液压系统中的压力来射出流体喷射，压力超过使阀保持关闭的弹性作用力。当压力降低到牙齿外表面的正常刷驱动压力时，阀门再次关闭并且停止喷射。

应当理解，在“在流体的液压压力增加期间”打开阀的特征还包括在例如支撑单元下检测压力，以及随后使用例如增加压力脉冲来以另一种方式触发打开的实施例。本领域技术人员将理解，阀的打开因此可以在流体的增加液压压力存在的时间期间中发生。

在本发明的一实施例中，清洁头还包括齿间刷，齿间刷被配置为刷齿间空间的入口，齿间刷被配置为由排出的用于齿间液体清洁的流体激活。

除了用于刷的刷之外，清洁头还包括齿间刷，其被配置为优选地刷洗牙齿之间的齿间空间的入口，例如相邻牙齿的邻间表面的可见部分。在本发明的该实施例中，齿间喷射的排放流体也可以被用于致动旨在刷齿间空间入口的单独刷元件。在齿间空间处释放出非常高压的流体喷发。尽管质量相当小，但流体以非常高的速度被排出，从而产生高动量。由流体喷射的有规律的释放和移除所产生的这种脉冲可以被用于更进一步引起单独的齿间刷的刷运动。流体喷发的前向动量也会引起孔口的后向动量。当孔口被附接到可动的齿间刷时，该牙刷将因此开始运动。在本发明的该实施例中，由于这些喷射事件仅在齿间空间处发生，因此优选的特征可以是用流体喷发来致动齿间刷。脉冲还可以附加地启动或增强共振类型的运动，以增加专门设计的小齿间刷的振幅。如果重复配喷发，齿间刷可以被安装在具有喷发频率的共振频率的弹簧上，从而获得齿间刷的高振幅。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于利用刷和齿间液体清洁的组合来清洁牙齿的口腔清洁系统的支撑单元。支撑单元包括流体储存器，用于容纳用于齿间液体清洁的流体，以及泵机构，用于将流体从流体储存器泵送到口腔清洁系统的清洁头的第一流体通道中。支撑单元被配置为用于从清洁头的第二流体通道接收回流体的至少一部分，以及用于将流体的所述一部分引导向流体储存器和/或引导向泵机构的泵入口。

如前所述，该支撑单元可以与清洁头结合以构成口腔清洁系统。

结合刷和齿间液体清洁来清洁牙齿的口腔清洁系统的支撑单元可以被附接到清洁头的附接段分，使得由支撑单元提供的流体被转发到清洁头的第一流体通道，以及使得从清洁头的第二流体通道接收回的流体被保留在支撑单元的流体储存器中。为了提供流体，支撑单元包括泵机构，该泵机构被配置为从流体储存器接收流体并且将流体输送到被附接到支撑单元的清洁头的第一流体通道。在备选实施例中，泵机构被配置为接收来自清洁头的第二流体通道的流体以及将加压流体提供给流体储存器，该流体储存器继而向清洁头的第一流体通道提供加压流体。

许多不同的泵在本领域中是已知的，并且发明人已经发现它们可以在本发明的这个实施例中被用作泵机构。往复泵(例如通常用于冲洗器的柱塞泵)会提供脉动压力，使得刷运动频率可以变化。这不一定是清洁的缺点，但为了使用者体验，可以优选更恒压的泵。旋转正排量泵是首选，因为它们可以自吸并且具有连续的压力输出。这种旋转泵系统的另一个优点是它可以更有效地驱动液压马达，因为仍然具有动能的回流可以作为泵的输入，从而在闭环系统中重新利用剩余的能量。由于在齿间空间注射时闭环可能会失去液体，因此需要从流体储存器重新填充回路。如果闭环系统中压力到处都高于大气压，这将是一个问题，因为储液器将处于大气压。为了避免需要另一个泵来补充加压流体回路中的流体，可以使用Venturi设计。

在本发明的一个实施例中，支撑单元包括用于为泵机构提供能量的能源。

优选地，泵机构是电动泵，其使用电力来泵送流体。作为能源，可以使用电池或可充电电池来提供大多数使用者喜欢的无线口腔清洁系统。然而，与壁式插座的电连接也是可能的。

在本发明的一个实施例中，支撑单元包括附接段，附接段包括第一开口，该第一开口被配置为当支撑单元被附接到清洁头时，与口腔清洁系统的清洁头的第一流体通道流体连接，以及第二开口，该第二开口被配置为当支撑单元被附接到清洁头时，与口腔清洁系统的清洁头的第二流体通道流体连接。

支撑单元的附接段被配置为被附接到清洁头的附接段，使得清洁头的第一流体通道被流体连接到支撑单元的第一开口，以及使得清洁头的第二流体通道被流体连接到支撑单元的第二开口。第一开口被配置为从泵机构提供加压流体。第二开口被配置为从第二流体通道接收流体以及将流体传送到支撑单元的流体储存器上。

在本发明的一个实施例中，支撑单元是手柄。该手柄可以被配置为被握持在口腔清洁系统的使用者的手中。使用者可以借助于手柄来引导清洁头相对于牙齿移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于利用刷和齿间液体清洁的组合来清洁牙齿的口腔清洁系统。口腔清洁系统包括根据前述实施例中任一项的清洁头和根据前述实施例中任一项的支撑单元，其中支撑单元被附接到清洁头。当然，该系统可以具有如将在本文中更详细描述的其他附加部件。

这种结合刷和齿间液体清洁来清洁牙齿的口腔清洁系统包括如先前实施例中所述的清洁头和支撑单元。与现有技术相比，这种口腔清洁系统的一个优点是，例如，可以使用液压流体将大量能量从支撑单元传输到清洁头，从而消除了复杂且容易发生故障的机械能传输的需求。依赖于机械设计，刷可以以各种不同的运动位移。此外，液压系统将高压流体连续输送到清洁头，可以轻松轻敲以产生短暂的齿间液体清洁喷发。由于喷发仅在齿间空间产生，可以将流体储存器的流体体积限制在低于50ml，优选地低于20ml，以对所有牙齿，尤其是所有齿间空间进行全面操作。此外，液压系统提供了很大的设计自由度，以添加例如具有独立刷运动的刷，以及甚至是多表面刷。可以提供多表面刷，其中舌刷与颊/唇刷的移动方式不同，也与咬合刷不同，从而优化所有不同牙齿表面的运动。

在本发明的一个实施例中，口腔清洁系统包括多个根据前述权利要求中任一项所述的清洁头，每个清洁头被配置为清洁牙齿的单独表面，并且口腔清洁系统被配置为同时清洁牙齿或多个牙齿的单独表面。

可以提供一种口腔清洁系统，其包括被连接到一个支撑单元的多个清洁头，优选三个清洁头。这提供了使用一个口腔清洁系统同时清洁牙齿不同表面的可能性。可以提供多表面清洁系统，其中舌刷的移动与颊/唇刷不同，也与咬合刷不同，从而优化所有不同牙齿表面的运动。因为不需要磁电元件，液压马达或致动器可以非常小。因此，多个液压马达或致动器可以被放置在由支撑单元中的单个泵驱动的刷头中，以支持不同刷或刷部分的独立运动。这为本发明的多刷系统提供了许多优点。例如，可以设计3或6个刷系统，但也可以设计具有不同移动部分的刷。甚至可以设计使用多种刷的全牙列刷咬嘴。此外，这能够为每个牙齿部分使用最佳的刷运动。并且它允许多刷灵活性，因为当不同刷由一个轴驱动时，不同的刷不需要处于刚性连接状态。这可以为使用者提供更舒适的感觉，并且可以改善清洁，因为更好地适应使用者口腔中的个体解剖结构。使用者舒适度的灵活性是此类口腔清洁概念的一大需求，因为市场上销售的多刷系统的主要使用者的抱怨是使用过程中的不舒适。

因为该实施例还涵盖了用于多颗牙齿的系统，因此这也包括更大的清洁系统，例如全口腔应用。

在本发明的一个实施例中，口腔清洁系统包括两个相对的刷，被配置为以一定的夹持力夹持在牙齿上，并且被配置为检测齿间空间，例如，检测刷之间的距离或夹持角度。

在牙齿的侧面，两个刷距离相距更远，但在齿间空间处，它们更靠近在一起，具有更小的夹持角度。这在使用窄的垂直刷设计时效果最好，例如簇绒的线。如果这样的牙刷正在移动，夹子将开始在齿间空间中更剧烈地振动，这也可以由振动传感器、压力传感器或泵的电功率检测到。将在图6a和图6b所示的实施例的上下文中更详细地描述这样的实施例。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于利用好刷和齿间液体清洁的组合来清洁牙齿的方法。该方法包括以下步骤：将流体从支撑单元中的流体储存器通过第一流体通道泵送到与支撑单元连接的清洁头，用流体致动液压马达从而驱动清洁头的刷以清洁牙齿。通过清洁头的孔口排放用于齿间液体清洁的流体，以及将至少一部分流体从清洁头通过第二流体通道引导回到流体储存器中。

根据结合刷和齿间液体清洁的清洁牙齿的方法，由泵机构将流体从储液器泵送通过清洁头的第一流体通道到液压马达。加压流体被用于旋转液压马达，进而驱动刷以清洁牙齿。由阀控制，流体的一部分可以通过阀通过孔口被排出，以便于使用流体喷射来清洁齿间空间。流体的另一部分从液压马达通过第二流体通道被引导回到支撑单元的储液器中，它被保存在储液器中并且可以再次被引导至泵机构。

有利地，任何上述方面提供的优点同样适用于所有其他方面，反之亦然。

参照下文描述的示例性实施例，上述方面和实施例将变得显而易见并被阐明。下面将参考以下附图来描述本发明的示例性实施例。