Результат интеллектуальной деятельности: ЗУБНАЯ ЩЕТКА С АВТОМАТИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ

Настоящее изобретение касается, в общем, зубных щеток с силовым приводом, конкретнее касается активации зубной щетки с силовым приводом.

Обычно зубная щетка с силовым приводом включает в себя механический, т.е. тактильный, переключатель для его перевода в положение «включено» и «выключено». Некоторые пользователи, в частности пользователи с ограниченными физическими возможностями, могут испытывать затруднения при управлении механическим переключателем. Таким образом, предпочтительно иметь возможность активировать зубную щетку с силовым приводом, не прибегая к управлению механическим переключателем. Одна из известных систем для активации зубной щетки с силовым приводом без переключателя включает в себя использование проводящих электродов на наружной поверхности зубной щетки для замыкания электрического контура между поверхностями электродов и слюной либо тканью десны пользователя. Однако такая система может создавать неприятный вкус или неприятные ощущения во рту из-за электрического контакта, сформированного проводящими звеньями на зубной щетке. Кроме того, система может быть дорогостоящей, сложной в работе и ненадежной после многократного использования.

Эффективная и надежная автоматическая активация зубной щетки имеет также преимущество в том, что может оказаться полезной в некоторых системах, чтобы гарантировать использование только официально разрешенных головок зубных щеток. Использование неразрешенных головок зубных щеток остается серьезной проблемой.

Соответственно автоматически активируемая зубная щетка с силовым приводом содержит: ручку; головку щетки, включающую в себя набор щетинок; узел привода для головки щетки; проводящий электрод, расположенный в головке или на головке щетки; систему для измерения емкости между проводящим электродом и заземлением зубной щетки в ручке; а также контроллер, выполненный с возможностью определения, превышает ли измеренная емкость заданную пороговую величину, указывающую на то, что зубная щетка находится вблизи полости рта или во рту пользователя, и далее для активации узла привода для приведения в работу зубной щетки.

Кроме того, головка щетки для использования в зубной щетке с силовым приводом, при этом зубная щетка включает в себя узел привода для узла головки щетки и систему для измерения емкости между проводящим электродом на узле головки щетки и заземлением электронной схемы на участке ручки зубной щетки, содержит: головку щетки, которая может устанавливаться на остальной части зубной щетки с силовым приводом и сниматься с нее, при этом сама головка щетки имеет величину емкости, составляющей часть общей емкости между проводящим электродом и заземлением электронной схемы, превышающую такую заранее выбранную пороговую величину или лежащую в заранее выбранном диапазоне для активации зубной щетки, указывая на то, что головка щетки является официально разрешенной головкой зубной щетки.

На Фигуре 1 показан покомпонентный вид зубной щетки, представленной в настоящем описании.

На Фигуре 2 показана схема измерения емкости.

На Фигуре 3 показана схема связи по электрическому полю между сенсорным элементом на головке щетки и заземлением зубной щетки, когда зубная щетка находится вне полости рта.

На Фигуре 4 показана схема связи по электрическому полю, когда зубная щетка находится в полости рта.

В общем, зубная щетка, раскрытая в настоящем описании, включает в себя систему для автоматической активации, т.е. автоматического включения и выключения зубной щетки. В частности, в ней используется изменение емкости контура между сенсорным элементом на головке щетки рядом со щетинками и точкой заземления электронного контура на ручке зубной щетки, когда зубная щетка находится внутри или поблизости от полости рта, для активации зубной щетки. Когда пользователь располагает зубную щетку в своей полости рта или рядом с ней, емкость между сенсорным элементом на головке зубной щетки или в ее пределах и заземлением электронной схемы на зубной щетке существенно изменяется в силу близости сенсорного элемента к большим проводящим поверхностям в полости рта. Изменение емкости относительно номинальной емкости между сенсорным элементом и заземлением электронной схемы, когда зубная щетка находится вне полости рта, можно легко измерить и использовать для активации зубной щетки. Изменение емкости происходит благодаря тому, что проводящие ткани полости рта обладают статическим электрическим полем в окрестности головки щетки, даже если отсутствует прямой физический контакт между головкой щетки и деснами, слюной или зубами пользователя.

Как показано на Фигурах 1 и 2, причем на Фигуре 1 представлена зубная щетка, а на Фигуре 2 в большей степени представлена функция измерения емкости, зубная щетка 10 включает в себя участок 12 ручки и двигатель 14 постоянного тока, снабжаемый энергией от элемента 16 питания, при этом двигатель создает управляющее воздействие на головку 18 щетки, которая в свою очередь установлена на приводном валу 22 двигателя с возможностью съема. Следует, однако, понимать, что могут быть использованы различные приводные схемы в зубной щетке с силовым приводом, в состав которой входит настоящая система автоматической активации. Представленный двигатель постоянного тока - лишь пример возможных двигательных систем.

Головка 18 щетки включает в себя набор щетинок 24, закрепленных на звене-подложке 25 щетинок, определяющем участок щетинок головки щетки, при этом щетинки 24 осуществляют чистку благодаря колебательному действию, создаваемому двигателем 14. Работа двигателя 14 контролируется микропроцессором/контроллером 26, являющимся общим компонентом зубных щеток с силовым приводом. Зубная щетка 10 включает в себя систему 28 измерения емкости, замеряющую емкость между проводящим электродом/сенсорным элементом 25 на головке 18 щетки или в ней, расположенным обычно вблизи щетинок 24, и плоскостью заземления электронных схем, представленной позицией 27 в ручке 12 на Фигуре 1. Такая система 28 измерения емкости является традиционной и доступна для приобретения от различных изготовителей.

Проводящий электрод/сенсорный элемент 25 показан в виде стержня 25 в головке щетки на Фигуре 2. Металлический стержень 25 расположен рядом с набором 24 щетинок. Могут использоваться другие конструкции электрода/сенсорного элемента, в том числе металлическое покрытие или оболочка. Наиболее важным в настоящей системе в отношении положения электродного элемента на головке щетки является то, что паттерн силовых линий статического электрического поля между проводящим электродом и плоскостью заземления электронной схемы зубной щетки в ручке существенно изменяется, когда электрод подносится к полости рта или помещается в нее. Как показано на Фигуре 3, когда головка зубной щетки находится далеко от полости рта пользователя, емкость, замеренная с помощью сенсорной системы 28, определяется краевым полем, представленным силовыми линиями 34 аппроксимированного электрического поля между проводящим электродом 25 и плоскостью 27 заземления электронной схемы в ручке 12. Поскольку проводящий электрод и плоскость заземления разнесены на относительно большое расстояние, связь по электрическому полю является слабой и результирующая емкость мала, менее пикофарады.

Как показано на Фигуре 4, когда зубная щетка поднесена к полости рта, представленной позицией 31, или внесена в нее, на емкость между электродом 25 и заземлением 27 электронной схемы большое влияние оказывают ткани ротовой полости, емкость которых представлена позицией 32 на Фигуре 2, а также емкость между плоскостью заземления электронной схемы и сжимающей рукой 35 пользователя на Фигуре 4, представленная позицией 36 на Фигуре 2. На Фигуре 4 показано тело человека, электрически смоделированное в виде единого большого проводящего звена. Близость головки зубной щетки к полости рта и захват пальцами 35 пользователя ручки 12 создают существенно более «плотную» связь силовых линий электрического поля от проводящего электрода к заземлению электронной схемы в ручке. Ротовая полость пользователя и проводящий путь к руке пользователя создают короткозамкнутую цепь для поля проводимости. Обычно связь по Фигуре 4, когда зубная щетка находится внутри полости рта, увеличивает общую емкость в 1000 раз по сравнению со связью по Фигуре 3, когда зубная щетка находится вне полости рта.

Измеренная величина емкости с сенсорного контура 28 поступает в микропроцессор 26, выполненный с возможностью определения, превосходит ли измеренная величина емкости установленную пороговую величину. Пороговая величина установлена так, чтобы примерно соответствовать величине емкости, когда зубная щетка удерживается в полости рта. Если найденная величина емкости ниже пороговой величины, зубная щетка остается в выключенном состоянии. Однако если измеренная емкость превышает пороговую величину, микропроцессор передает электронный сигнал на переключатель 40 в ручке 12 (Фигура 2) для приведения в работу приводной системы (двигателя) 14. Далее зубная щетка функционирует в течение выбранного отрезка времени, определяемого микропроцессором, или отключается, если зубная щетка извлекается из полости рта. В одном варианте осуществления зубная щетка будет совершать работу на частоте, близкой к резонансной частоте зубной щетки или равной ей, хотя представленная в настоящем описании система активации на основе определения емкости этого не требует.

В состав зубной щетки может также входить тактильный переключатель 32 (Фигура 1) так, чтобы зубная щетка могла работать, только если задействован переключатель 32 и измеренная емкость превышает пороговую величину.

Вышеописанная система активации на основе определения емкости, помимо того что имеет преимущество автоматической активации зубной щетки при расположении в полости рта пользователя или рядом с ней, тем самым потенциально устраняя необходимость в механическом переключателе, может также применяться для обеспечения гарантии того, что с ручкой 12 зубной щетки используются только официально разрешенные головки щетки. Если головка щетки помещена на ручку зубной щетки, а измеренная сенсором 28 результирующая емкость относительно заземления электронной схемы не превосходит заданную пороговую величину либо не находится в однозначно заданных пределах величины емкости, зубная щетка не будет активирована. Это требует, чтобы емкость самой головки щетки была адекватно отличной от других доступных головок щеток, чтобы создать диапазон емкости исключительно для официально разрешенных головок щеток, а это означает, что только официально разрешенные головки щеток создают величину емкости, превышающую выбранный порог емкости или находящуюся в определенном диапазоне емкости, который распознается микропроцессором в качестве характеристики официально разрешенного блока головки щетки. В процессе производства к головке щетки может быть добавлен элемент для коррекции емкости в целях обеспечения ее «эксклюзивности», т.е. диапазон емкости, допускаемый системой зубной щетки, включает в себя емкость новой головки щетки, но исключает величину емкости, создаваемую ранее имевшимися в продаже головками щеток.

Данный элемент для коррекции емкости может принимать различные формы. Однако в показанном варианте осуществления он представляет собой металлическое кольцо 38 (Фигура 1), расположенное в головке щетки рядом с проксимальным концом 40, охватывая приводной вал двигателя, когда головка щетки помещена на приводной вал. При такой схеме, опять же, ранее доступные головки щеток, которые в противном случае работали бы, будучи расположенными на зубной щетке, функционировать не будут, поскольку не имеют соответствующей величины емкости для создания общей емкости, необходимой для активации зубной щетки. Могут также использоваться другие корректирующие звенья, в том числе, например, металлический стержень или металлическая трубка.

Данный вариант осуществления с емкостным элементом может также использоваться в сочетании с механическим переключателем, если это требуется, для обеспечения активации зубной щетки.

Таким образом, описана зубная щетка, которая автоматически активируется сенсором на емкостной основе, определяющим емкость между проводящим электродом на головке щетки и плоскостью или точкой заземления электронной схемы, когда зубная щетка располагается рядом с ротовой полостью или во рту пользователя. Такая система также может применяться для гарантии того, что с зубной щеткой используются только официально разрешенные сменные головки щеток.

Хотя в целях иллюстрации раскрыт предпочтительный вариант осуществления изобретения, следует понимать, что в данный вариант осуществления могут быть внесены различные изменения, модификации и замены без отхода от сущности изобретения, определяемой следующей формулой изобретения.