專利名稱：具有自動啟動的牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及電動牙刷，并且更具體而言涉及電動牙刷的啟動。
背景技術(shù)：
典型而言，電動牙刷包括用于開啟和關(guān)閉該電動牙刷的機械(即觸摸)開關(guān)。對于ー些用戶具體而言對殘疾用戶而言，機械開關(guān)難以操作。因此能夠無需操作機械開關(guān)來啟動電動牙刷將是有利的。一種無需開關(guān)啟動電動牙刷的已知系統(tǒng)包括在該牙刷的外表面上使用導(dǎo)電電極來完成在該電極表面與用戶的唾液或齒齦組織之間的電氣回路。但是，由于在牙刷上的導(dǎo)電構(gòu)件進行的電氣接觸，該系統(tǒng)可能在口腔中產(chǎn)生討厭的味道或感覺。該系統(tǒng)還可能價格昂貴、操作復(fù)雜并且多次使用之后變得不可靠。 牙刷的有效、可靠自動啟動的優(yōu)勢還在于在ー些系統(tǒng)中可用于確保在該牙刷中只使用授權(quán)的刷頭。未授權(quán)刷頭的使用仍然是個嚴重的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，一種自動啟動電動牙刷包括手柄；包括ー組刷毛的刷頭；用于該刷頭的驅(qū)動器組件；在該刷頭中或上的導(dǎo)電電極；用于測量在該導(dǎo)電電極與該手柄中的牙刷接地之間的電容的系統(tǒng)；以及控制器，該控制器被編程為確定該測量電容是否高于用于指示該牙刷靠近或位于用戶的口腔中的預(yù)先設(shè)立的閾值，并且此后用于啟動該驅(qū)動器組件以便該牙刷的操作。此外，一種在電動牙刷中使用的刷頭，其中，該牙刷包括用于刷頭組件的驅(qū)動器組件以及用于測量在該刷頭組件上的導(dǎo)電電極與該牙刷的手柄部分中的電接地之間的電容的系統(tǒng)，該刷頭包括可插入到該電動牙刷的其余部分并且可從該電動牙刷的其余部分去除的刷頭，該刷頭自身具有的電容值是在該導(dǎo)電電極與該電接地之間的總電容的一部分，其中該總電容高于這樣ー種預(yù)先選擇的閾值或處于這樣ー種預(yù)先選擇的用于牙刷啟動的范圍中，其中該閾值或該范圍用于指示該刷頭是該牙刷的授權(quán)刷頭。


圖I是本文所述的牙刷的分解圖。圖2是用于說明電容的測量的圖。圖3是用于說明當牙刷處于口腔之外時在刷頭上的傳感器元件與牙刷接地之間的電場耦合的圖。圖4是用于說明當牙刷處于口腔之內(nèi)時電場耦合的圖。
具體實施例方式本文公開的牙刷大體上包括用于牙刷的自動啟動(即自動開關(guān))的系統(tǒng)。具體而言，其使用當牙刷位于口腔中或靠近口腔時，在牙刷刷頭上靠近刷毛的傳感器元件與牙刷手柄上的電(路)接地點之間的電路電容改變來啟動牙刷。當用戶使電動牙刷位于他們ロ腔中或靠近他們口腔時，因為傳感元件接近口腔中的大的導(dǎo)電表面，在牙刷刷頭上或中的傳感元件與牙刷上的電接地之間的電容顯著改變。當牙刷位于口腔之外時，可以容易地測量電容相比于在傳感元件與牙刷電接地之間的標稱電容的改變，并且使用該改變來啟動牙刷。由于口腔的導(dǎo)電組織在牙刷附近的靜電場上的影響，甚至在刷頭與用戶的齒齦、唾液或牙齒之間沒有實際的物理接觸，該電容改變也可以發(fā)生。現(xiàn)在參考圖I和圖2，其中圖I示出了牙刷并且圖2進ー步說明電容測量功能，牙刷10包括手柄部分12和由電池16供電的直流電機14，該電機提供用于刷頭18的驅(qū)動動作，刷頭18又可去除地裝配到電機驅(qū)動軸22上。但是應(yīng)該理解在包括本自動啟動系統(tǒng)的電動牙刷中可以使用各種驅(qū)動動作裝置。直流電機的說明僅僅是多個可能的電機系統(tǒng)中的ー個。刷頭18包括裝配在刷毛背板構(gòu)件25上的ー組刷毛24，刷毛背板構(gòu)件25定義了刷頭的刷毛部分，刷毛24通過由電機14提供的擺動動作完成清潔。由作為電動牙刷的常規(guī)組件的微處理器/控制器26控制電機14的操作。牙刷10包括電容傳感器系統(tǒng)28，電容傳感器系統(tǒng)28測量在刷頭18上或中(典型而言位于靠近刷毛24)的導(dǎo)電電扱/傳感元件
25與圖I中的手柄12中的27處所表示的電接地平面之間的電容。該電容傳感器系統(tǒng)28是常規(guī)的并且在商業(yè)上可從各種制造商獲得的。在圖2的刷頭中將導(dǎo)電電極/傳感元件25顯示為針25的形式。金屬針25位于刷毛組24附近。可以使用其他電極/傳感元件配置，包括金屬涂層或包衣。對于刷頭上的電極元件的位置而言，本系統(tǒng)最重要之處在于當電極靠近或進入口腔時在導(dǎo)電電極與手柄中的牙刷電接地平面之間的靜電場線顯著改變。參考圖3，當牙刷頭部遠離用戶口腔吋，由傳感器系統(tǒng)28測量的電容由在導(dǎo)電電極25與手柄12中的電接地平面27之間近似電場的場線34所表示的邊緣場產(chǎn)生。由于該導(dǎo)電電極與接地平面相距相當大的距離，所以電場耦合很弱，并且產(chǎn)生的電容很小，小于I皮法。參考圖4，當如31處所表示的，刷頭靠近或進入口腔時，在電極25與電接地27之間的電容受到口腔組織的強烈影響，口腔組織的電容在圖2中的32處所表示而在該電平面與圖4中的用戶把手35之間的電容在圖2中用36所表不。圖4不出了電氣建模的人體以 作為單個大型導(dǎo)電構(gòu)件。牙刷刷頭靠近口腔以及用戶手指35把握手柄12提供了從導(dǎo)電電極到手柄中的電接地的電場線的緊密得多的耦合。用戶的口腔和到用戶的手的導(dǎo)電路徑對導(dǎo)電場提供了短路。典型而言，與圖3中當牙刷位于口腔之外的耦合相比，圖4中當牙刷位于口腔中時的耦合將總電容增加了 1000倍。將來自傳感電路28的測量電容值提供給微處理器26,微處理器26被編程為確定測量電容值是否大于設(shè)置閾值。該閾值被預(yù)先設(shè)立為接近當牙刷保持在口腔內(nèi)部時的電容值。如果確定電容值小于該閾值，則牙刷保持處于關(guān)閉狀態(tài)。但是如果確定電容值大于該閾值，則微處理器向手柄12中的開關(guān)40(圖2)發(fā)送電子信號，以開始驅(qū)動系統(tǒng)(電機)14的操作。在由該微處理器確定的選擇時間內(nèi)，牙刷然后將進行操作，或者如果將該牙刷從ロ腔中移除則關(guān)閉該牙刷。在一個實施方式中，該牙刷將在位于或接近牙刷的諧振頻率的頻率上進行操作，但是該操作不是本文所述的基于電容的啟動系統(tǒng)的使用所必須的。該牙刷還可以包括觸摸開關(guān)32 (圖I)，使得僅當操作開關(guān)32并且該確定電容高于該閾值時才操作該牙刷。上述電容啟動系統(tǒng)除了具有當牙刷位于口腔中或附近時產(chǎn)生牙刷的自動啟動從而潛在地排除對于機械開關(guān)的需要的優(yōu)點之外，還可以用于確保僅有授權(quán)的刷頭可以與該牙刷的手柄12 —起使用。如果刷頭被插入到牙刷的手柄中，并且傳感器28對于電接地產(chǎn)生的測量電容沒有高于預(yù)先設(shè)定的閾值或者處于唯一的預(yù)先選擇電容范圍中，則不啟動該牙刷。這導(dǎo)致要求刷頭自身的電容與其他可用刷頭的電容具有充分的差異，以產(chǎn)生對于授權(quán)刷頭排他的電容范圍，這意味著只有授權(quán)刷頭產(chǎn)生高于該選擇電容閾值或者處于這樣ー種具體電容范圍中的電容值，其中該具體電容范圍被該微處理器識別為授權(quán)刷頭組件的特征。在制造期間可以向刷頭增加電容增強元件以確保該排他性，即由牙刷系統(tǒng)接受的電容范圍包括新刷頭的電容但是排除由以前商業(yè)可用的刷頭產(chǎn)生的電容值。該電容增強元件可以具有各種各樣的形式。但是在所示實施方式中，其是位于刷頭中靠近近端40、當刷頭插入驅(qū)動軸上時環(huán)繞電機驅(qū)動軸的金屬環(huán)38(圖I)。并且在該配置中，以前可用的刷頭當放在牙刷上時將不進行操作，因為它們不具有合適的電容值來產(chǎn) 生該牙刷的啟動所需要的總電容，否則該以前可用的刷頭在位于牙刷上時將進行操作?？?以使用其他增強元件，包括例如金屬針或管。如果希望產(chǎn)生牙刷的啟動，則也可以在與機械開關(guān)的組合中使用具有該電容元件的實施方式。因此，公開了ー種由基于電容的傳感器通過當牙刷位于用戶的口腔附近或口腔中時確定在牙刷上的導(dǎo)電電極與電接地平面或點之間的電容，自動啟動的牙刷。該系統(tǒng)還可以用于確保僅可以與牙刷一起使用授權(quán)的替換刷頭。雖然為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是應(yīng)該理解在不脫離由所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神的前提下，可以在實施方式中包括各種各樣的改變、修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種電動牙刷,包括 手柄(12)； 刷頭(18)，其包括ー組刷毛(24)； 驅(qū)動器組件(14)，用于所述刷頭； 在所述刷頭中或所述刷頭上的導(dǎo)電電極(25)； 用于測量在所述導(dǎo)電電極與所述手柄中的牙刷接地(27)之間的電容的系統(tǒng)(28);以及 控制器(26)，所述控制器被編程為確定所述測量電容是否高于用于指示所述牙刷靠近用戶的口腔或位于用戶的口腔中的預(yù)先設(shè)立的閾值，并且此后用于啟動所述驅(qū)動器組件以便所述牙刷的操作。
2.如權(quán)利要求I所述的牙刷，其中，所述導(dǎo)電電極是嵌入在所述刷頭中與所述刷毛組相鄰的針。
3.如權(quán)利要求I所述的牙刷，其特征在于沒有機械開啟/關(guān)閉開關(guān)。
4.如權(quán)利要求I所述的牙刷，包括可由用戶操作的開啟/關(guān)閉(32)開關(guān)，其中，當所述開啟/關(guān)閉開關(guān)開啟并且所述測量電容高于所述預(yù)先選擇的閾值時，啟動所述驅(qū)動器組件。
5.如權(quán)利要求I所述的牙刷，其中，所述牙刷操作在與所述牙刷的諧振頻率相同或相近的頻率上。
6.如權(quán)利要求I所述的牙刷，其中，所述刷頭可從所述手柄去除，并且其中，所述刷頭包括用于允許授權(quán)刷頭的確定的附加電容元件(38)。
7.如權(quán)利要求6所述的牙刷，其中，所述附加電容元件是位于所述刷頭的近端附近的金屬環(huán)。
8.如權(quán)利要求6所述的牙刷，其中，所述電容元件是從金屬針、金屬管或金屬涂層中選擇的其中ー個。
9.一種在電動牙刷中使用的刷頭，其中，所述牙刷包括用于刷頭組件的驅(qū)動器組件以及用于測量在所述刷頭組件上的導(dǎo)電電極與所述牙刷的手柄部分中的電接地之間的電容的系統(tǒng)，所述刷頭包括 可插入到所述電動牙刷的其余部分并且可從所述電動牙刷的其余部分去除的刷頭(18)，所述刷頭自身具有的電容值是在所述導(dǎo)電電極(25)與電接地(27)之間的總電容的一部分，其中所述總電容高于這樣ー種預(yù)先選擇的閾值或處于這樣ー種預(yù)先選擇的用于牙刷啟動的范圍中，其中所述閾值或所述范圍用于指示所述刷頭是所述牙刷的授權(quán)刷頭。
10.如權(quán)利要求9所述的刷頭組件，其中，除了所述電容高于所述閾值或者處于所述預(yù)先選擇的范圍中之外，只有操作了機械用戶操作開關(guān)(32)才啟動所述牙刷。
11.如權(quán)利要求9所述的刷頭組件，其中，電容的選擇值包括所述刷頭中的補充電容構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求11所述的刷頭組件，其中，所述補充電容構(gòu)件是金屬環(huán)(38)。
13.如權(quán)利要求11所述的刷頭組件，其中，所述補充電容構(gòu)件是金屬針、金屬管或金屬涂層。
14.如權(quán)利要求12所述的刷頭組件，其中，所述金屬環(huán)位于所述刷頭組件的近端附近。
15.一種電動牙刷的改進，其中，所述電動牙刷包括手柄；包括刷毛組的刷頭；以及用于所述刷頭組件的驅(qū)動器組件，所述改進包括 位于所述刷頭中或所述刷頭上的的導(dǎo)電電極(25)； 用于測量在所述導(dǎo)電電極與所述手柄中的牙刷接地(27)之間的電容的系統(tǒng)(28);以及 控制器(26)，所述控制器被編程為確定所述測量電容是否高于用于指示所述牙刷靠近用戶的口腔或位于用戶的口腔中的預(yù)先設(shè)立的閾值，并且此后用于啟動所述驅(qū)動器組件以便所述牙刷的操作。
16.如權(quán)利要求15所述的改進，其中，所述導(dǎo)電電極是嵌入在所述刷頭中與所述刷毛組相鄰的針。
全文摘要
一種電動牙刷包括手柄(12)和刷頭(18)，其中在刷頭(18)中具有導(dǎo)電電極傳感元件(25)。該牙刷包括用于該刷頭的驅(qū)動器組件(14)和用于測量在該刷頭上/中的該傳感元件與該牙刷的該手柄中的電接地(27)之間的電容的傳感器系統(tǒng)(28)。微處理器/控制器(26)被編程為確定該測量電容是否高于閾值，其中該閾值指示該牙刷靠近或位于用戶的口腔中。當該電容值高于該閾值時，該微處理器啟動該驅(qū)動器組件以便該牙刷的操作。
文檔編號A61C17/22GK102665599SQ201080058999
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者S·E·霍爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司