專利名稱：牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種牙刷，特別是涉及一種帶有能向使用者提示在刷牙過(guò)程中施加合適的力的裝置的牙刷。
大家已普遍意識(shí)到，刷牙過(guò)猛嚴(yán)重?fù)p傷牙齒和牙齦，并已有許多旨在克服此問(wèn)題的牙刷設(shè)計(jì)。一些研究已得出結(jié)論在刷牙過(guò)程中，過(guò)度的壓力會(huì)導(dǎo)致前臼齒的凹陷和牙齦凹陷，該牙齦凹陷使下面的牙骨質(zhì)露出，往往導(dǎo)致過(guò)敏并影響美觀，也許是齒根潰瘍和齒根表面磨損的原因，從而導(dǎo)致齒根填補(bǔ)。
一個(gè)解決方案是一種不傳遞過(guò)度的力的刷子，例如，在DE3,724,476(Schliebs)所公開的一種設(shè)計(jì)，如果使用者刷牙過(guò)猛，該牙刷的頸部會(huì)變彎曲。然而，這將會(huì)使它成為一種相對(duì)無(wú)價(jià)值的產(chǎn)品，因刷牙不斷受阻，使人沒(méi)有信心使用它。另一個(gè)已知的解決方案公開在US5,502,861(Bioware)中，該方案提供一種帶指示器的牙刷指示使用者是否過(guò)度用力。這種牙刷具有下述優(yōu)點(diǎn)，即為使用者提供了一個(gè)刷牙過(guò)于用力的清晰的信號(hào)，其也可用以學(xué)習(xí)正確地刷牙。在US 5,282,291(Bioware)中公開最好使指示器機(jī)構(gòu)為該刷子的一整體部分，而不是其附件；后一種設(shè)置常導(dǎo)致牙刷形狀不雅觀，使用不自然。
結(jié)合整體式指示器的現(xiàn)有設(shè)計(jì)通常使用一種電路。在US5,282,291公開的設(shè)計(jì)中，當(dāng)刷子彎曲時(shí)，該電路的元件接觸，形完成回路并觸發(fā)指示器。使用者往往必須安裝一電池以供該指示器電源，由于刷子的尺寸有限，其必須要小，因此難以安裝。在需要電池的設(shè)計(jì)中，必須備有通向該電路的通道，例如通過(guò)一可移動(dòng)的蓋子。這種設(shè)置勢(shì)必不太衛(wèi)生該蓋子不可能正好與把手表面齊平，殘?jiān)鼤?huì)積存在蓋子與把手之間的間隙內(nèi)及空腔中。在DE3,724,476公開的裝置，通過(guò)依靠起“機(jī)電轉(zhuǎn)換器”的作用，即根據(jù)施加的力產(chǎn)生電信號(hào)，這樣，避免了給指示器供電的問(wèn)題。顯然，這些設(shè)計(jì)要求許多可被安裝進(jìn)牙刷把手的小的元件，這可能使得難以制造因此價(jià)格昂貴。此外，將電池置于持久的潮濕環(huán)境也不理想，特別是必須不時(shí)地更換電池。這些缺點(diǎn)通過(guò)使用一指示器可被克服，該指示器不需要單獨(dú)的電源或復(fù)雜的電路，并可容易地被裝于牙刷的體內(nèi)。
我們正在進(jìn)行的共同申請(qǐng)PCT/EP98/04998公開了一種包括一受壓變色元件的牙刷，當(dāng)超過(guò)一安全刷牙壓力時(shí)就發(fā)指示。
因此，就需要一種牙刷，與已施加過(guò)壓時(shí)才通知使用者不同，該牙刷主動(dòng)地通知使用者正使用了正確的刷牙壓力。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的一第一方面，提供了一種結(jié)合一包括一壓力指示材料的指示器的牙刷，這種材料提供信號(hào)，但不提供電源，如電池或市電，其特征在于當(dāng)一合適的刷牙壓力正在或已被施加時(shí)該指示器能夠提供信號(hào)。
于是，當(dāng)一合適的刷牙力正在或已被施加時(shí)可為使用者提供一主動(dòng)的指示。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)一合適的刷牙壓力正在被施加時(shí)提供該信號(hào)而當(dāng)刷牙壓力過(guò)高時(shí)則沒(méi)有。
最好該壓力信號(hào)為一信號(hào)，特別是一光學(xué)信號(hào)，其當(dāng)一合適的刷牙壓力正在被施加時(shí)向使用者指示，但是一段時(shí)間后可松弛回其原始狀態(tài)，如顏色或照度。這可能發(fā)生在當(dāng)使用者正常完刷牙狀態(tài)后或不是在完成正常刷牙狀態(tài)后。就這一點(diǎn)而論，提供該光學(xué)響應(yīng)的材料的松弛時(shí)間一般是在一秒到二十四小時(shí)的范圍內(nèi)，盡管其最好是足夠長(zhǎng)以便于使用者記錄它，更好地，該壓力指示材料的松弛時(shí)間是在一秒和十分鐘之間，特別是在一秒和五秒鐘之間。
盡管最好信號(hào)是一光學(xué)信號(hào)，也可以設(shè)想該信號(hào)可為聽覺(jué)或機(jī)械信號(hào)。例如，合適聽覺(jué)信號(hào)可以是音樂(lè)或蜂鳴器聲而機(jī)械信號(hào)可以是振動(dòng)。
當(dāng)信號(hào)是光學(xué)信號(hào)時(shí)，最好該壓力指示材料是受壓變色材料。
根據(jù)本發(fā)明所述的壓力指示材料最好是受壓變色材料，是一種在有壓力作用時(shí)易于顯示光學(xué)響應(yīng)的材料。
該受壓變色材料包括羥基鉬，壓力作用時(shí)其溶劑極性的易發(fā)生變化，從而導(dǎo)致顏色變化。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，該壓力指示材料是一剪切敏感材料，例如液晶或液晶混合物。
壓力指示材料也可是壓力作用就對(duì)形態(tài)變化或結(jié)構(gòu)重置敏感的材料，例如甲苯磺化丁二炔聚合物的晶體；或包含聚(丁乙炔)或聚(亞甲硅基)的共聚物。另外，該壓力指示材料也可是壓力作用就對(duì)折射率的相對(duì)變化敏感的材料，例如包含聚(N-甲基丙烯酰胺)的芳烴溶劑。
根據(jù)本發(fā)明，該指示器當(dāng)刷牙壓力正在被施加或已被施加時(shí)能夠提供一信號(hào)，或當(dāng)刷牙力過(guò)大時(shí)沒(méi)有。于是，本發(fā)明的基本特點(diǎn)為該壓力指示材料被如此標(biāo)定以能夠提供這樣的信號(hào)。對(duì)于包括受壓變色材料的牙刷的此種標(biāo)定的例子可以是僅存在一定數(shù)量的靈敏剪切敏感材料或包含另一附加材料，如聚合物，其可充當(dāng)信號(hào)調(diào)節(jié)劑，例如通過(guò)改變晶體的粘性，如果刷牙壓力過(guò)大就可防止提供信號(hào)。
還可以設(shè)想，在受正確的刷牙壓力時(shí)提供的信號(hào)可分等級(jí)來(lái)反映合適范圍內(nèi)的刷牙壓力的變化。例如，凡指示器提供光學(xué)信號(hào)，該光學(xué)信號(hào)會(huì)隨對(duì)刷牙壓力變化而改變，如當(dāng)刷牙壓力為最佳時(shí)該信號(hào)是綠色；當(dāng)壓力為次佳且可接受時(shí)該信號(hào)是琥珀色，并當(dāng)壓力接近不可接受程度時(shí)該信號(hào)是紅色。當(dāng)然，當(dāng)該正確的壓力不再被施加時(shí)此信號(hào)會(huì)消失。用類似的方法，光學(xué)信號(hào)可涉及一單個(gè)燈泡的照度且當(dāng)刷牙壓力接近不正確的程度時(shí)，照度會(huì)變暗。
在另一實(shí)施例中，壓力指示材料可以是其被觸發(fā)以響應(yīng)另一材料的壓力敏感性的材料。例如，壓力指示材料可以是受熱變色的材料，易受另一材料傳導(dǎo)帶來(lái)的溫度變化而變化，該另一材料的溫度隨其被施加的壓力而改變。
在又一實(shí)施例中，壓力指示材料可以是對(duì)由一壓電材料產(chǎn)生的電流的變化敏感的材料。這種情況下，壓力指示材料會(huì)顯示由另一材料引起的光學(xué)響應(yīng)，該另一材料的電性能隨其被施加的壓力而改變。
在本發(fā)明的一可供選擇的方面，壓力指示材料不是由刷牙過(guò)程而是由使用者的握力激活。一強(qiáng)的握力意味著一種會(huì)損傷牙齦的攻擊性刷牙方式。于是，該指示材料可被結(jié)合以便當(dāng)使用者的握力在相當(dāng)于正確的刷牙壓力的范圍內(nèi)時(shí)提供信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)基本特點(diǎn)是在電源的條件下指示器也可供電。在牙刷附加地包括一集成的電路以調(diào)整信號(hào)供給的實(shí)施例中，可以設(shè)想該電路接受來(lái)自太陽(yáng)能電池及發(fā)電機(jī)的電，諸如用以手電筒或動(dòng)能表等的電。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，受壓變色材料是一液晶膽甾醇酯。此種材料可從位于Unit 9，Stepnell Reach，541 Blandford Road，Hamworthy，Poole，Dorset BH16 5BW的Hallcrest液晶技術(shù)有限公司購(gòu)得。許多可獲得的混合物在顏色和物理特性上都不相同。這些例子包括CN系列，如CN/R1、CN/R2、CN/R3及CN/G1，其包括一膽甾醇型液晶的混合物，如膽甾醇壬酸脂、膽甾醇型氯化物、膽甾醇型油烯基碳酸鹽、膽甾醇基2，4二氯(代)苯。
可以設(shè)想，剪切敏感的液晶膽甾醇酯的任何合適的混合物均可用于本發(fā)明。
液晶膽甾醇酯在由刷牙產(chǎn)生的壓力范圍內(nèi)顯示光學(xué)響應(yīng)(顏色變化)而不受牙刷通常受到的溫度范圍的影響。進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是該材料可快速合理地松弛到其原始狀態(tài)。要求幾天才能恢復(fù)的指示器材料是不適于本申請(qǐng)。然而，已發(fā)現(xiàn)使用一種能提供展示滯后度的光學(xué)響應(yīng)的材料是有用的。
可以設(shè)想，指示器材料的松弛期可以是這樣，即在刷牙過(guò)程中正好是或已被超過(guò)正確的刷牙壓力時(shí)可看到信號(hào)，一旦該壓力不再被施加，該信號(hào)就立即消失。
此松弛期如此短使得刷牙技術(shù)的變化快速地由指示器材料表示并產(chǎn)生幾種刷牙技術(shù)的變化。
在已知的設(shè)計(jì)中，一分立的機(jī)構(gòu)用以觸發(fā)該指示器，例如牙刷預(yù)定的彎曲或剛毛的運(yùn)動(dòng)使得兩元件相對(duì)移動(dòng)并關(guān)閉電路。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，由于施加于刷子的力直接傳遞到該指示器，所以免除了需要此機(jī)構(gòu)。
較低成本的實(shí)施例使用是在牙刷端部、牙刷主體或剛毛中/上的襯墊、板或氣罩中使用少量的壓力指示材料。作為例子，該光學(xué)指示器(如受壓變色)材料被熱封入乙烯樹脂罩或也可以其它方式封裝?？捎脙善瑝毫χ甘静牧贤ㄟ^(guò)施加力將其壓制在一起。舉一例子，片材與刷子剛毛交錯(cuò)。施加于剛毛上的壓力除使片材還使得剛毛彎曲。在一可選實(shí)施例中，此材料形成一位于剛毛基部的彈性膜，刷子端部最好為透明以允許壓力指示材料被可視地檢查。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，提供一機(jī)械設(shè)置以將力傳到指示器。例如，刷子可具有兩由樞軸連接的把手段，這些段的其中之一的部分延伸過(guò)該樞軸進(jìn)入一設(shè)置于另一段的空腔。過(guò)度的壓力使兩部段繞著該樞軸沿著相對(duì)的方向相對(duì)對(duì)方旋轉(zhuǎn)，這樣，被延伸的段的一面與其位于的空腔的內(nèi)表面接觸。該內(nèi)表面設(shè)有壓力指示材料的襯墊。這種應(yīng)用移動(dòng)元件以將該施加的力傳到該指示器的設(shè)計(jì)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即該力可被放大或縮小以便覆蓋壓力指示材料的響應(yīng)范圍內(nèi)。
關(guān)于刷子的其它部分，刷子主體可用該技術(shù)中使用的材料和方法制成，例如使用注模法和如聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的材料。剛毛可由該技術(shù)中使用的材料包括尼龍和聚丁基對(duì)苯二酸材料制成。
作為示例，現(xiàn)在參照以下附圖詳述本發(fā)明。


圖1是一本發(fā)明的第一實(shí)施例的透視圖，圖示了具有一完全地由受壓變色材料填滿的內(nèi)部空腔的刷子；圖2是一根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一刷子端部的側(cè)視圖，圖示了與受壓變色片交錯(cuò)的剛毛；圖3是一圖2的刷子端部的平面圖；圖4一根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的一刷子端部的側(cè)視圖，圖示了剛毛陣列基部的一隔膜；圖5是圖4的刷子端部的改進(jìn)型的側(cè)視圖，圖示了由受壓變色材料的氣罩代替的隔膜；和圖6是本發(fā)明的第四實(shí)施例的側(cè)視圖，圖示了由一樞軸連接的兩把手段。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路的圖例表示。
參照附圖，圖1所示為一具有一端部2的牙刷1，其通過(guò)一頸部與把手3整體地形成。該端部2裝有尼龍制成的剛毛4。端部2和把手3由彈性透明材料如聚甲基丙烯酸甲脂制成，并確定一大體沿刷子1的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的空腔5?？涨?被受壓變色材料如液晶膽甾醇酯填滿。施加于剛毛4的一預(yù)定壓力(適合于刷牙)或把手3的一預(yù)定彎曲會(huì)被傳遞到該受壓變色材料，并由此引起其光學(xué)響應(yīng)(如顏色變化)?？涨?更多的是被定位，而不是大體沿刷子的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，例如其可被限定在將把手3和端部2連接的頸部區(qū)域6。
圖2和圖3分別示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的端部12放大的側(cè)示圖和平面圖。剛毛14與由受壓變色材料液晶膽甾醇酯制成的片材17交錯(cuò)。沿箭頭A方向作用于刷子端部12的壓力以圖示的方式引起剛毛14和片材17的彎曲，并且這種變形被傳遞到片材17，只要施加正確的刷牙壓力，它會(huì)引起一光學(xué)響應(yīng)，如受壓變色材料的顏色發(fā)生變化。
圖4所示為本發(fā)明的第三實(shí)施例的側(cè)視圖，其示出了裝有剛毛24的刷子端部22。每一剛毛24的基部與包含受壓變色材料液晶膽甾醇酯的柔性隔膜28相連。沿箭頭B方向施加于剛毛24的壓力被傳遞到隔膜28使其變形。隔膜28的變形使包含于其內(nèi)的受壓變色材料受壓，并在該材料中引起光學(xué)響應(yīng)，如施加合適的壓力時(shí)顏色發(fā)生變化。
圖5所示為圖4的改進(jìn)型刷子端部，其中受壓變色材料包含于一囊29。作用于剛毛24的壓力經(jīng)由柔性隔膜28被傳遞到囊29使其變形，從而引起受壓變色材料的光學(xué)響應(yīng)。在該改進(jìn)型刷子端部，隔膜28不合有受壓變色材料。實(shí)際上，在進(jìn)一步改進(jìn)中，并不需要該隔膜，在這種情況下作用于剛毛24的壓力直接被傳遞到囊29。
圖6所示為本發(fā)明的第四實(shí)施例的側(cè)視圖，其中刷子31的把手33和頸部36可擺動(dòng)地在40連接。頸部36的一部分41(圖中虛線所示)延伸過(guò)樞軸40進(jìn)入形成于把手33的一空腔35。頸部36與刷子31的端部32形成一整體。
在該實(shí)施例中，至少把手33是由透明塑膠材料如聚甲基丙烯酸甲酯制成。沿箭頭C方向施加于刷子31的剛毛34的壓力在把手33正被握緊時(shí)引起把手和端部32繞樞軸40沿箭頭D1和D2的方向相對(duì)對(duì)方旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)頸部部分41與含有受壓變色材料的襯墊42接觸時(shí)旋轉(zhuǎn)被阻止。作用于刷子31的端部32的連續(xù)機(jī)械壓力被傳到襯墊42，引起該受壓變色材料的光學(xué)響應(yīng)。
圖7圖示了本發(fā)明的某實(shí)施例的集成電路的作用。該集成電路接收來(lái)自壓力傳感器的輸入并通過(guò)一簡(jiǎn)單的邏輯門打開或關(guān)閉通向指示器的電路。例如，當(dāng)刷牙壓力大于零時(shí)，該邏輯門允許電流流向液晶，其位于通常的計(jì)算器顯示屏的單元中，并可提供信號(hào)。隨著壓力的增大，可允許電流流入更多的單元，向使用者指示壓力正在增加。當(dāng)壓力達(dá)到不可接受的程度時(shí)邏輯門關(guān)閉通向指示器的電路并撤回信號(hào)。
顯然，可對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)。特別是，受壓變色材料可由任何響應(yīng)于機(jī)械應(yīng)變改變其可視外觀的材料(如機(jī)械變色材料或受熱變色材料)代替。例如，可使用當(dāng)其經(jīng)受機(jī)械應(yīng)變時(shí)變色的液晶。
另一方面，可以設(shè)想使用極性化材料，且該極化材料塊的形狀配置為其極化平面相相互成90℃。材料的一塊固定而另一塊在施加過(guò)度的力(例如其被連接到如連同上圖6所述的機(jī)械類型實(shí)施例)時(shí)能夠移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)極性平面的不同取向，由此觀察到顏色變化。此外，也可設(shè)想薄片起偏器的實(shí)施例，其相互為平行取向和由如線圈簧裝置和/或螺旋裝置分隔，由此當(dāng)其在響應(yīng)刷牙壓力變化相互靠近或遠(yuǎn)離時(shí)，可使得兩個(gè)起偏器相對(duì)旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，起偏器采用一相互不同的配置，并可觀察到顏色變化。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合指示器的牙刷包括壓力指示材料，其在沒(méi)有動(dòng)力供應(yīng)的條件下提供信號(hào)，其特征在于，當(dāng)合適的刷牙壓力被施加時(shí)，上述指示器可提供信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的牙刷，其特征在于，當(dāng)合適的刷牙壓力被施加時(shí)，上述信號(hào)被提供，當(dāng)刷牙壓力過(guò)高時(shí)沒(méi)有信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的牙刷，其特征在于上述壓力指示材料是受壓變色材料。
4.如權(quán)利要求3所述的牙刷，其特征在于上述受壓變色材料是剪切敏感材料。
5.如權(quán)利要求4所述的牙刷，其特征在于上述受壓變色材料是液晶膽甾醇酯。
6.一種如前述任一權(quán)利要求所述的牙刷，其中上述牙刷包括一把手、一頸部和一端部，其任何一部件可由透明材料制造，上述把手、端部或頸部具有一上述壓力指示材料所處的空腔。
7.一種如前述任一權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，上述牙刷包含機(jī)械裝置，通過(guò)該裝置對(duì)上述壓力指示材料施加壓力從而得以產(chǎn)生上述光學(xué)信號(hào)。
8.一種如前述任一權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于上述牙刷包括上述刷子端部的壓力指示材料的隔膜或囊以指示上述被施加的壓力。
9.一種如前述任一權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，上述壓力指示材料具有在一秒和二十四小時(shí)之間的松弛期。
10.一種如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的牙刷，其特征在于，上述壓力指示材料具有在一秒和十分鐘之間的松弛期。
11.一種如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的牙刷，其特征在于，上述壓力指示材料具有在一秒和五秒之間的松弛期。
12.一種如前述權(quán)利要求任一所述的牙刷，其在使用中向使用者提供一光學(xué)響應(yīng)，如相應(yīng)使用者施加的合適的刷牙壓力而產(chǎn)生的顏色變化。
全文摘要
一種結(jié)合一包括一壓力指示材料的指示器的牙刷,其在沒(méi)有動(dòng)力供應(yīng)的條件下提供一光學(xué)信號(hào),其中當(dāng)正確的刷牙壓力正在被施加時(shí)上述信號(hào)被提供。最好該壓力敏感材料是一受壓變色材料,如液晶膽甾醇酯。
文檔編號(hào)A46B15/00GK1338904SQ00803222
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2000年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者D·G·薩維爾, R·H·戴維斯 申請(qǐng)人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司