帶有空氣驅動噴射的牙齒縫隙清潔裝置的製作方法

2023-05-26 03:31:01 2

專利名稱：帶有空氣驅動噴射的牙齒縫隙清潔裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及使用液體微滴噴射的牙齒清潔設備，更具體地涉及以這樣的噴射對牙齒的縫隙區域的清潔。
背景技術：
眾所周知，有效地清潔牙齒縫隙，即，清潔相鄰牙齒之間的空間，是難以實現的。通 常地，定期使用牙線產生最佳的縫隙清潔效果。但是，使用牙線是耗時的，時常難以有效地 操作並且有時會是疼痛的，造成牙齦出血。據此，期望獲得一種產生縫隙清潔的效果至少和使用牙線一樣良好的、有效的縫 隙清潔設備。

發明內容
據此，在此公開一種用於清潔牙齒縫隙區域的裝置，包括液體微滴源；用於驅動 液體微滴朝向牙齒的氣體源；以及用以將液體微滴導入牙齒縫隙區域的噴嘴和導引尖，其 中導引尖被製成為使得微滴以足夠的角度被導引以衝擊縫隙表面並在縫隙生物膜上產生 微滴衝擊剪切應力，並進一步使得在縫隙表面上產生液膜，其中來自氣體源的氣體由此驅 動所述液膜以在縫隙生物膜上產生液膜剪切應力，其中微滴衝擊剪切應力與液膜剪切應力 的組合至少與將生物膜從基本上整個的縫隙表面清除所需要的剪切應力一樣大，在縫隙表 面上產生清潔效應。


圖1為示出清潔設備的一部分相對於牙齒縫隙區域的等距視圖。圖2A和2B為縫隙區域的簡化示意圖。圖3為示出當空氣具有均勻速度且液體流動完全形成(developed)時在縫隙區域 內的空氣流的速度分布的示意圖。圖4為示出由液體微滴和氣體驅動的液體在牙斑生物膜上所產生的剪切應力相 對於縫隙距離的示意圖。圖5為示出縫隙區域中液體微滴的衝擊的示意圖。
具體實施例方式在此描述並示出的裝置產生直接衝擊相鄰牙齒縫隙表面並同時在相鄰牙齒縫隙 表面上產生液體薄膜的液體微滴噴射。液體可以為水，或者各種其它具有不同粘度的液體。 產生液體微滴噴射的設備已被熟知。一個示例在由本發明的受讓人所擁有的已公布專利申 請TO2005070324中被示出和描述。該申請的內容在此通過參考納入本文。通常地，當液體 微滴相對於牙齒表面的90°在相對狹窄的範圍衝擊牙齒表面時，這樣的設備會產生有用的 清潔效果。這些設備包括氣體輔助實施方式以通過使用高速氣體加速液體微滴。
微滴衝擊牙齒表面並將存在於牙齒上的生物膜牙斑清除。將牙斑生物膜從牙齒表面的正面清除所需的剪切應力被估計為大約2X 105Pa(帕斯卡)。在一些布置中，由於 微滴系統操作的積累而存在於牙齒表面的液體會干擾生物膜的有效清除。在這種情況下， 例如空氣的氣體被用以從特定區域清除部分或全部的液體，以允許生物膜上的液體微滴的 正常清潔效應在該區域發生。這在也由本發明的受讓人所擁有的已公布專利申請No. WO 2007/072429中被示出和描述。該申請的內容也通過參考納入本文。本發明的裝置通過結合由空氣驅動存在於牙齒縫隙表面的液膜所產生的剪切應 力，以及由液體微滴直接衝擊牙齒縫隙表面的牙斑生物膜所產生的剪切應力，來完成縫隙 的清潔。圖1示出兩顆相鄰牙齒10與12的示意圖，該兩個相鄰牙齒定義縫隙區域14，為了 解釋說明的目的，此區域被示出為大於正常的尺寸。具有氣體(空氣)及液體源的、用於產 生液體噴射的裝置以11代表性地示出。實際的裝置在WO 2005070324的公布文件中示出 和描述。此裝置包括噴嘴16與導引尖17共同將液體微滴流導向縫隙區域。雖然水一般地 可以是優選的液體，但其它具有不同粘度的液體，比如漱口水和/或水與少量消毒劑(如酒 精)和/或一種表面活性劑或其它材料的組合，也可以被使用。在某些情況下，液體微滴被 混入加速的空氣流，比如在W02005070324公布文件中。參考圖2A和圖2B，一些液體微滴在相鄰的牙齒10和12之間的縫隙表面上形成液 膜18和20。除了在縫隙表面產生液膜18和20的微滴，其它液體微滴直接衝擊縫隙表面上 的生物膜，如在圖1及更詳細的在圖5中所示。衝擊微滴產生將會隨入射角度變化的剪切 應力。空氣(氣體)流，除移動液體微滴以衝擊牙齒外，還將沿牙齒上生物膜的表面驅動 液膜18和20。這樣產生除由微滴衝擊所產生的剪切應力之外的、在生物膜上的液膜剪切應 力。由空氣驅動液膜所產生的剪切應力可以使用圖2B中所示的縫隙尺寸以如下的方法確 定。再次參考圖3，縫隙表面的液膜被假設為厚度均勻，縫隙空間的寬度為w，長度為L，且高 度為B。液膜具有寬度(厚度)h。圖3中的速度分布假設具有基本均勻的空氣速度及完全 形成的液體流動。具有氣體流量Qg的氣體(空氣)速度，可以從以下的公式中得到 formula see original document page 4⑴具有液體流量Q1的液膜的平均液體速度由下式確定formula see original document page 4(2)應該理解，膜18，20的液體流量Q1小於總液體流量，因為與被以膜的形式收集於 牙齒表面相反，產生的液體的一部分會作為微滴穿過空氣以衝擊縫隙表面。液體流量的邊 界條件為formula see original document page 4
formula see original document page 4以y作為垂直於氣體與液體流的坐標，空氣_液體界面的其它邊界條件指示連續
formula see original document page 4( 4 )。在與牙齒的界面處，液膜的速度為零，同時在與空氣的界面處剪切應力為零，且液體速度和空氣速度基本上相等。對於完全形成的、粘度為P1W液體流，液體的速度由公式 (5)確定存存(5)
ay αχ其中ρ為液膜中的壓力。在以上邊界條件下，這個公式可以被如下的求解formula see original document page 5
膜中液體的平均速度Uliav由(7)推出
formula see original document page 5其給出平均速度formula see original document page 5隨後，速度分布可以被寫成據此，在y = h處液體的速度為液體平均速度的3/2倍。另外，由於在y = h處的 連續速度，Olm^hjg(10)通過以上的公式(1) (2)和(10)，液膜的厚度h如下給出
formula see original document page 5當氣體流量遠大於液體流量時，公式簡化為(12) formula see original document page 5在基本上所有液體都被用於在縫隙表面上形成液膜的情況中，使用lOml/min的 液體流和31/min的空氣流，對於Imm的寬度w產生的厚度h為2. 5 μ m。這是個相當小的數 字，並且當液體流Q1不是全部用於形成膜時，即，當一些液體其形式為直接衝擊縫隙表面的 微滴時，該值會更小。由空氣驅動液體而產生的剪切應力τ遵循τ = μ,·^-γ = 0 (13)以及formula see original document page 5因此，當氣體流為31/min且w和B (牙齒的高度)為1mm，並且在為50m/s的典型 的氣體速度下，典型地空氣驅動液體剪切應力為4 · IO4Pa
這是大的剪切應力數值，儘管液膜相當薄並在一些情況中可能不穩定，其在某些 情況中可能降低剪切應力。此外，如果空氣流不是基本上均勻的，那麼剪切應力同樣會被降 低。然而，以上指出，大的剪切應力數值可以通過由空氣作用在存在於縫隙表面的液膜上， 在縫隙空間中產生。從圖1和圖4中可見，縫隙清潔歸因於由氣體作用在液膜上以及在縫隙表面上的 液體微滴的衝擊所造成的這兩者剪切應力，如圖5中所示。一種如WO 2005070324公布文 件中所描述的牙齒清潔裝置安置有噴嘴16和導引尖17用以產生縫隙清潔。導引尖17被 成形以符合相鄰牙齒10和12之間配合縫隙表面。在操作時，由器具產生的液體微滴27將通過導引尖17的正向端從噴嘴16前進並 進入縫隙區域，產生液膜18和20的一部分(圖2A)或者直接衝擊牙齒的表面。衝擊微滴 在多個角度擊中牙齒縫隙的表面。通常地，在縫隙區域前面的最大角度將為45°，如在圖5 中最明顯地示出。由衝擊微滴產生的剪切應力和由氣體相對於縫隙液膜的運動產生的剪切 應力的效應是極為有效的，有利於縫隙清潔。然而，來自兩個源的剪切應力的相應值隨縫隙空間的深度，S卩，不同的L值(見圖 2B)而改變，當更深入縫隙空間時，剪切應力的相應值將會改變。從最靠近牙齒正面表面的 縫隙空間正面邊沿進入縫隙空間，在縫隙表面上的液體流動的剪切會增加，同時來自於微 滴衝擊的剪切會降低。然而令人驚奇的是，兩種剪切力的組合足夠在縫隙空間的全部深度 上將生物膜從縫隙表面清除。在縫隙區域生長的牙斑生物膜，由於沒有通過與舌頭和腮頰 表面連續的接觸而增強，通常地，比牙齒正面表面上的生物膜具有較低的強度，這是組合的 剪切應力能夠清除縫隙空間中的生物膜的因素。
圖4是示出液體流剪切應力32隨縫隙深度(最大至IOmm)增大的示意圖，其中由 於衝擊角度會隨深度而減小，微滴剪切應力34減小。由於微滴衝擊的剪切應力在0縫隙深 度時最大，即，大約在噴射離開鄰近牙齒表面的導引尖27的點上。由衝擊微滴所造成的剪 切應力隨著從導引尖的距離的增加和衝擊角度的減小而減小。由空氣驅動液體而產生的剪 切應力隨著縫隙距離和牙齒間的縫隙空間的減小而增大，並且在縫隙空間達到恆定值時為 最大。微滴衝擊剪切應力在大約5mm時最小，而來自空氣驅動液膜的剪切應力在0縫隙深 度時最小並通常在5mm時最大。但是，兩個剪切應力的和，38處所示，總是保持比將牙斑生物膜從整個縫隙深度上 清除所需要的剪切力更大，即，剪切力組合總是至少與牙斑的強度相匹配。據此，通過本裝 置進行的縫隙清潔相當有效，至少和使用牙線一樣良好。對於Imm的縫隙間隔，31/min的氣 體流量和10立方cm/min的液體流量經過產生液體微滴的噴嘴足以對縫隙區域產生有效的清潔。在一種實施方式中，液體微滴和氣體的流動都是連續的。在其它實施方式中，液體 微滴和/或氣體具有脈衝的流動。液體/氣體流動脈衝的頻率將會通常地在0. I-IOOHz的 範圍。這種空氣流和/或液體微滴的脈衝會增加組合的剪切應力的效應，以產生良好的清 潔效果。據此，描述了一種裝置，其中通過氣體驅動液體微滴噴射而發生有效的縫隙清潔， 且不需要使用牙線。儘管為了解釋說明的目的在此公開了本發明的優選實施方式，應該理解，多種改變，修改和替換在不背離由所附權利要求書限定的本發明的精神的情況下都可以被納入實施方式中。
權利要求
一種用於牙齒縫隙區域清潔的裝置，包括液體微滴源(11)；氣體源(11)，用於將液體微滴驅動朝向牙齒；噴嘴和導引尖(16，27)，用於將液體微滴導入牙齒縫隙區域，其中所述導引尖構造成使得微滴被以有效的角度導引以衝擊縫隙表面並在縫隙生物膜上產生微滴衝擊剪切應力，並且進一步使得在縫隙表面上產生液膜(18，20)，其中來自氣體源的氣體驅動所述液膜以在所述縫隙生物膜上產生液膜剪切應力，其中所述微滴衝擊剪切應力和所述液膜剪切應力的組合至少與將基本上整個縫隙表面上的所述生物膜清除所需要的剪切應力一樣大，從而在所述縫隙表面上產生清潔效應。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中在所述縫隙區域前部的剪切應力基本上由所述微 滴的衝擊所產生並隨縫隙空間的深度而減小，並且其中由空氣驅動液膜所產生的剪切應力 在所述縫隙區域的前部最小且隨所述縫隙空間的深度而增大。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述氣體為空氣。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中單一的空氣源被用於加速所述液體微滴至牙齒並 同時沿著所述縫隙表面驅動液膜。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體為水。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體為一種具有比水較高的粘度的物質。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體微滴包括微滴脈衝。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述氣體以脈衝的形式流動。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體微滴和/或所述氣體在0.1-lOOHz範圍 內的頻率以脈衝的形式流動。
10.根據權利要求1所述的系統，其中所述氣體用於產生所述液體微滴。
全文摘要
縫隙清潔由液體微滴在縫隙生物膜上產生一定衝擊剪切應力與由空氣驅動在縫隙表面的液膜(18，20)的效應而產生的剪切應力組合而產生。由微滴所產生的剪切應力隨縫隙空間的深度而降低，同時由空氣驅動液膜而產生的剪切應力隨縫隙的深度而增加。組合的剪切至少與將生物膜從縫隙表面清除所需的剪切應力一樣大。
文檔編號A61C17/02GK101835439SQ200880112622
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月20日 優先權日2007年10月22日
發明者J·W·格雷茲, P·C·杜伊尼維爾德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司