專利名稱：牙刷的制作方法
技術領域：
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程中施加合適的力的裝置的牙刷。
大家已普遍意識到，刷牙過猛嚴重損傷牙齒和牙齦，并已有許多旨在克服此問題的牙刷設計。一些研究已得出結論在刷牙過程中，過度的壓力會導致前臼齒的凹陷和牙齦凹陷，該牙齦凹陷使下面的牙骨質露出，往往導致過敏并影響美觀，也許是齒根潰瘍和齒根表面磨損的原因，從而導致齒根填補。
一個解決方案是一種不傳遞過度的力的刷子，例如，在DE3,724,476(Schliebs)所公開的一種設計，如果使用者刷牙過猛，該牙刷的頸部會變彎曲。然而，這將會使它成為一種相對無價值的產(chǎn)品，因刷牙不斷受阻，使人沒有信心使用它。另一個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度用力。這種牙刷具有下述優(yōu)點，即為使用者提供了一個刷牙過于用力的清晰的信號，其也可用以學習正確地刷牙。在US 5,282,291(Bioware)中公開最好使指示器機構為該刷子的一整體部分，而不是其附件；后一種設置常導致牙刷形狀不雅觀，使用不自然。
結合整體式指示器的現(xiàn)有設計通常使用一種電路。在US5,282,291公開的設計中，當刷子彎曲時，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。在需要電池的設計中，必須備有通向該電路的通道，例如通過一可移動的蓋子。這種設置勢必不太衛(wèi)生該蓋子不可能正好與把手表面齊平，殘渣會積存在蓋子與把手之間的間隙內及空腔中。在DE3,724,476公開的裝置，通過依靠起“機電轉換器”的作用，即根據(jù)施加的力產(chǎn)生電信號，這樣，避免了給指示器供電的問題。顯然，這些設計要求許多可被安裝進牙刷把手的小的元件，這可能使得難以制造因此價格昂貴。此外，將電池置于持久的潮濕環(huán)境也不理想，特別是必須不時地更換電池。這些缺點通過使用一指示器可被克服，該指示器不需要單獨的電源或復雜的電路，并可容易地被裝于牙刷的體內。
我們正在進行的共同申請PCT/EP98/04998公開了一種包括一受壓變色元件的牙刷，當超過一安全刷牙壓力時就發(fā)指示。
因此，就需要一種牙刷，與已施加過壓時才通知使用者不同，該牙刷主動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，但不提供電源，如電池或市電，其特征在于當一合適的刷牙壓力正在或已被施加時該指示器能夠提供信號。
于是，當一合適的刷牙力正在或已被施加時可為使用者提供一主動的指示。
在一優(yōu)選實施例中，當一合適的刷牙壓力正在被施加時提供該信號而當刷牙壓力過高時則沒有。
最好該壓力信號為一信號，特別是一光學信號，其當一合適的刷牙壓力正在被施加時向使用者指示，但是一段時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。就這一點而論，提供該光學響應的材料的松弛時間一般是在一秒到二十四小時的范圍內，盡管其最好是足夠長以便于使用者記錄它，更好地，該壓力指示材料的松弛時間是在一秒和十分鐘之間，特別是在一秒和五秒鐘之間。
盡管最好信號是一光學信號，也可以設想該信號可為聽覺或機械信號。例如，合適聽覺信號可以是音樂或蜂鳴器聲而機械信號可以是振動。
當信號是光學信號時，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易于顯示光學響應的材料。
該受壓變色材料包括羥基鉬，壓力作用時其溶劑極性的易發(fā)生變化，從而導致顏色變化。
在一優(yōu)選實施例中，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形態(tài)變化或結構重置敏感的材料，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折射率的相對變化敏感的材料，例如包含聚(N-甲基丙烯酰胺)的芳烴溶劑。
根據(jù)本發(fā)明，該指示器當刷牙壓力正在被施加或已被施加時能夠提供一信號，或當刷牙力過大時沒有。于是，本發(fā)明的基本特點為該壓力指示材料被如此標定以能夠提供這樣的信號。對于包括受壓變色材料的牙刷的此種標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，其可充當信號調節(jié)劑，例如通過改變晶體的粘性，如果刷牙壓力過大就可防止提供信號。
還可以設想，在受正確的刷牙壓力時提供的信號可分等級來反映合適范圍內的刷牙壓力的變化。例如，凡指示器提供光學信號，該光學信號會隨對刷牙壓力變化而改變，如當刷牙壓力為最佳時該信號是綠色；當壓力為次佳且可接受時該信號是琥珀色，并當壓力接近不可接受程度時該信號是紅色。當然，當該正確的壓力不再被施加時此信號會消失。用類似的方法，光學信號可涉及一單個燈泡的照度且當刷牙壓力接近不正確的程度時，照度會變暗。
在另一實施例中，壓力指示材料可以是其被觸發(fā)以響應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，易受另一材料傳導帶來的溫度變化而變化，該另一材料的溫度隨其被施加的壓力而改變。
在又一實施例中，壓力指示材料可以是對由一壓電材料產(chǎn)生的電流的變化敏感的材料。這種情況下，壓力指示材料會顯示由另一材料引起的光學響應，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程而是由使用者的握力激活。一強的握力意味著一種會損傷牙齦的攻擊性刷牙方式。于是，該指示材料可被結合以便當使用者的握力在相當于正確的刷牙壓力的范圍內時提供信號。
本發(fā)明的另一個基本特點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整信號供給的實施例中，可以設想該電路接受來自太陽能電池及發(fā)電機的電，諸如用以手電筒或動能表等的電。
在一優(yōu)選實施例中，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液晶技術有限公司購得。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)生的壓力范圍內顯示光學響應(顏色變化)而不受牙刷通常受到的溫度范圍的影響。進一步優(yōu)點是該材料可快速合理地松弛到其原始狀態(tài)。要求幾天才能恢復的指示器材料是不適于本申請。然而，已發(fā)現(xiàn)使用一種能提供展示滯后度的光學響應的材料是有用的。
可以設想，指示器材料的松弛期可以是這樣，即在刷牙過程中正好是或已被超過正確的刷牙壓力時可看到信號，一旦該壓力不再被施加，該信號就立即消失。
此松弛期如此短使得刷牙技術的變化快速地由指示器材料表示并產(chǎn)生幾種刷牙技術的變化。
在已知的設計中，一分立的機構用以觸發(fā)該指示器，例如牙刷預定的彎曲或剛毛的運動使得兩元件相對移動并關閉電路。在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，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構。
較低成本的實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。可用兩片壓力指示材料通過施加力將其壓制在一起。舉一例子，片材與刷子剛毛交錯。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)選實施例中，提供一機械設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該樞軸進入一設置于另一段的空腔。過度的壓力使兩部段繞著該樞軸沿著相對的方向相對對方旋轉，這樣，被延伸的段的一面與其位于的空腔的內表面接觸。該內表面設有壓力指示材料的襯墊。這種應用移動元件以將該施加的力傳到該指示器的設計具有這樣的優(yōu)點，即該力可被放大或縮小以便覆蓋壓力指示材料的響應范圍內。
關于刷子的其它部分，刷子主體可用該技術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。剛毛可由該技術中使用的材料包括尼龍和聚丁基對苯二酸材料制成。
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部空腔的刷子；圖2是一根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的一刷子端部的側視圖，圖示了與受壓變色片交錯的剛毛；圖3是一圖2的刷子端部的平面圖；圖4一根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的一刷子端部的側視圖，圖示了剛毛陣列基部的一隔膜；圖5是圖4的刷子端部的改進型的側視圖，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)明的第四實施例的側視圖，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的整個長度延伸的空腔5?？涨?被受壓變色材料如液晶膽甾醇酯填滿。施加于剛毛4的一預定壓力(適合于刷牙)或把手3的一預定彎曲會被傳遞到該受壓變色材料，并由此引起其光學響應(如顏色變化)?？涨?更多的是被定位，而不是大體沿刷子的整個長度延伸，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)明的第二實施例的端部12放大的側示圖和平面圖。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。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，它會引起一光學響應，如受壓變色材料的顏色發(fā)生變化。
圖4所示為本發(fā)明的第三實施例的側視圖，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的受壓變色材料受壓，并在該材料中引起光學響應，如施加合適的壓力時顏色發(fā)生變化。
圖5所示為圖4的改進型刷子端部，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響應。在該改進型刷子端部，隔膜28不合有受壓變色材料。實際上，在進一步改進中，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)明的第四實施例的側視圖，其中刷子31的把手33和頸部36可擺動地在40連接。頸部36的一部分41(圖中虛線所示)延伸過樞軸40進入形成于把手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正被握緊時引起把手和端部32繞樞軸40沿箭頭D1和D2的方向相對對方旋轉。
當頸部部分41與含有受壓變色材料的襯墊42接觸時旋轉被阻止。作用于刷子31的端部32的連續(xù)機械壓力被傳到襯墊42，引起該受壓變色材料的光學響應。
圖7圖示了本發(fā)明的某實施例的集成電路的作用。該集成電路接收來自壓力傳感器的輸入并通過一簡單的邏輯門打開或關閉通向指示器的電路。例如，當刷牙壓力大于零時，該邏輯門允許電流流向液晶，其位于通常的計算器顯示屏的單元中，并可提供信號。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。當壓力達到不可接受的程度時邏輯門關閉通向指示器的電路并撤回信號。
顯然，可對上述實施例進行改進。特別是，受壓變色材料可由任何響應于機械應變改變其可視外觀的材料(如機械變色材料或受熱變色材料)代替。例如，可使用當其經(jīng)受機械應變時變色的液晶。
另一方面，可以設想使用極性化材料，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度的力(例如其被連接到如連同上圖6所述的機械類型實施例)時能夠移動，從而實現(xiàn)極性平面的不同取向，由此觀察到顏色變化。此外，也可設想薄片起偏器的實施例，其相互為平行取向和由如線圈簧裝置和/或螺旋裝置分隔，由此當其在響應刷牙壓力變化相互靠近或遠離時，可使得兩個起偏器相對旋轉。結果，起偏器采用一相互不同的配置，并可觀察到顏色變化。
權利要求
1.一種結合指示器的牙刷包括壓力指示材料，其在沒有動力供應的條件下提供信號，其特征在于，當合適的刷牙壓力被施加時，上述指示器可提供信號。
2.如權利要求1所述的牙刷，其特征在于，當合適的刷牙壓力被施加時，上述信號被提供，當刷牙壓力過高時沒有信號。
3.如權利要求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利要求所述的牙刷，其特征在于，上述牙刷包含機械裝置，通過該裝置對上述壓力指示材料施加壓力從而得以產(chǎn)生上述光學信號。
8.一種如前述任一權利要求所述的牙刷，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之間的松弛期。
10.一種如權利要求1至9任一項所述的牙刷，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。
11.一種如權利要求1至9任一項所述的牙刷，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。
12.一種如前述權利要求任一所述的牙刷，其在使用中向使用者提供一光學響應，如相應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
一種結合一包括一壓力指示材料的指示器的牙刷,其在沒有動力供應的條件下提供一光學信號,其中當正確的刷牙壓力正在被施加時上述信號被提供。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A46B15/00GK1338904SQ00803222
公開日2002年3月6日 申請日期2000年1月21日 優(yōu)先權日1999年1月29日
發(fā)明者D·G·薩維爾, R·H·戴維斯 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司