Appareil pour soins dentaires
On a déjà proposé de nombreux appareils pour soins dentaires destinés à assurer aussi bien le nettoyage des dents et des espaces interdentaires que le massage des gencives des usagers.
On connaît notamment du brevet britannique
No 382430, un appareil plus particulièrement réservé aux dentistes, comprenant une buse destinée à la projection d'un liquide sur les dents et/ou les gencives des patients, un réservoir pour ce liquide et un dispositif pour pomper le liquide, par intermittence, du réservoir vers la buse de façon à former un jet pulsé à une fréquence d'environ 3000 pulsations par minute.
On a également proposé, dans le brevet américain
No 3227128, une amélioration à cet appareil consistant en substance en une limitation de la fréquence des pulsations du jet liquide à des valeurs de l'ordre de 1200 à 1600 à la minute de manière à tenir compte du temps de relaxation des muqueuses gingivales soumises aux impacts périodiques du jet, c'est-à-dire de celui qui leur est nécessaire pour reprendre leur état normal après avoir été localement comprimées par le jet, et cela en vue d'optimaliser le massage des gencives.
En fait, bien que ces appareils aient effectivement permis de réaliser un massage gingival plus ou moins efficace, aucun d'eux n'a toutefois apporté une solution radicale au problème, quotidien pour l'homme, du nettiyage de ses dents et des espaces interdentaires de sa bouche.
En effet, bien qu'un jet liquide émis par l'un ou l'autre appareil présente un caractère pulsatoire et que, en conséquence, ce jet produit sur les surfaces dentaires à nettoyer une série d'impacts successifs, à une fré- quence correspondant à celle des pulsations dont il est animé, la désagrégation par le jet des dépôts recouvrant éventuellement ces surfaces n'a lieu que très lentement et de façon peu satisfaisante malgré la quantité souvent très importante du liquide projeté sur les surfaces à nettoyer. I1 a, à ce propos, été constaté que, lorsqu'un segment de filet liquide, de masse correspondant à celle émise par une buse pendant la durée d'une pulsation du jet, est projeté sur une surface recouverte par un dépôt,
la désagrégation de ce dépôt n'a lieu pratiquement que dans la zone d'impact de ce segment de filet et à l'instant où cet impact se produit, la masse d'eau arrivant ensuite sur le dépôt se contentant de s'écouler sur celui-ci en procédant à une érosion des seules parties périphériques du dépôt.
Dans la trentaine d'années séparant la parution des deux brevets cités précédemment, il a également été proposé soit des appareils destinés à effectuer uniquement un massage mécanique ou pneumatique des gencives, soit des brosses à dents au fonctionnement de plus en plus perfectionné. Parmi celles-ci, on citera en particulier la brosse à dents électrique Broxodent (marque déposée), dont le moteur oscillant lui confère une efficacité particulière notamment en ce qui concerne le nettoyage des dents et, dans une moindre mesure il est vrai, celui des espaces intermédiaires, ainsi que le massage des gencives.
Depuis un certain temps, certains constructeurs offrent sur le marché un dispositif constituant un compromis entre les appareils à jet pulsé, cités précédemment, et les brosses à dents à entraînement mécanique de la brosse. Ce dispositif comporte un réservoir pour un liquide, une pompe alimentant un conduit flexible à à partir de ce réservoir et une pièce à main disposée à l'extrémité libre du conduit et destinée à supporter amoviblement soit une buse, soit une brossette vibrante, la seconde étant évidemment destinée à pallier les inconvénients résultant de l'emploi de la première dont il a été précédemment question. En fait, l'utilisation de ce dispositif constitue une opération longue et fastidieuse, en particulier si le dispositif en question est employé alternativement par les divers membres d'une famille qui disposent chacun d'une buse et d'une brossette pro pres.
L'usager doit en effet commencer par enlever de la pièce à main du dispositif la brossette ou la buse de son familier, y monter sa buse, nettoyer sa denture par projection d'un jet, enlever la buse et la remplacer par sa propre brossette pour achever le nettoyage, puis rincer cette brossette et éventuellement la buse. Mis à part ces inconvénients d'ordre pratique, ce dispositif en présente un autre d'ordre purement économique qui est l'usure des brossettes dont il convient d'assurer le remplacement périodique.
Plus récemment, il a été proposé dans le brevet suisse N" 502818 un appareil pour soins dentaires obbiant aux inconvénients cités précédemment, et notamment à ceux concernant de façon plus particulière le lavage des dents et des interstices dentaires, cet appareil comprenant une buse destinée à la projection d'un liquide sur la denture de l'usager, un réservoir pour ce liquide, un dispositif pour alimenter la buse en liquide sous pression à partir du réservoir, un générateur de vibrations et un organe pour communiquer ces vibrations au jet liquide produit par la buse en vue de le fractionner en une série de gouttelettes.
La fréquence des vibrations de ce générateur est relativement élevée, par exemple de l'ordre de 1000 périodes par seconde, ce qui permet d'obtenir un fractionnement du jeu sortant de la buse en 60 000 gouttelettes par minute, c'est-à-dire la production de 60 000 impacts à la minute sur les surfaces dentaires à nettoyer: cela se traduit par un lavage particulièrement rapide et efficace de ces surfaces, de loin supérieur en qualité au lavage susceptible d'être obtenu par des dispositifs antérieurs, pour une quantité de liquide identique.
La construction d'un tel appareil s'est toutefois révélée compliquée et coûteuse. En outre, malgré toutes les mesures qui ont pu être prises, compte tenu des dimensions de la buse notamment, il a été particulièrement difficile d'éviter que les vibrations destinées au fractionnement du jet liquide ne soient communiquées également à la main de l'usager.
La présente invention propose un appareil pour soins dentaires obviant à tous les inconvénients signalés, com- prenant un réservoir pour un liquide de nettoyage de la denture de l'usager, une buse pour projeter ce liquide sur la denture, reliée au réservoir par au moins un tube d'alimentation, et un dispositif pour pomper le liquide du réservoir en direction de la buse, au travers dudit tube, caractérisé par le fait que la buse est munie d'un organe d'éjection du liquide, formé par un corps percé d'une série de micro-conduits alimentés en parallèle en liquide de nettoyage et dont la section de chacun d'eux est telle que les filets liquides circulant en leur intérieur subissent une altération d'écoulement créant une instabilité du jet liquide, produit à la sortie de chaque microconduit,
suffisante pour provoquer le fractionnement de ce jet en une série de gouttelettes.
L'invention sera maintenant décrite en se référant au dessin schématisé annexé, donné à titre d'exemple, dans lequel:
La fig. 1 montre une forme d'exécution possible d'un appareil pour soins dentaires, objet de l'invention.
La fig. 2 est une coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, de l'extrémité de la buse que comporte l'appareil illustré en fig. 1.
La fig. 3 est une coupe selon III-III de la fig. 2.
La fig. 4 montre à très grande échelle et en coupe un détail de la buse visible en fig. 2 et illustre le processus de formation des gouttelettes produites à la sortie de cette buse.
Les fig. 5 et 6 mettent en évidence le mode d'action sur un dépôt dentaire d'un jet liquide pulsé et d'un train de gouttelettes du genre produit par l'appareil selon l'invention.
L'appareil représenté au dessin (fig. 1) est constitué essentiellement par un réservoir R destiné à contenir un liquide S pour le lavage de la denture (eau pure ou additionnée de dentifrice ou d'un produit médicamenteux quelconque et relié par un segment de conduit Cl à une pompe P pour l'alimentation sous pression en liquide, provenant du réservoir R, d'une buse B à laquelle cette pompe est reliée par un conduit souple C, buse que l'usager de l'appareil est appelé à saisir de la main pour en diriger l'embouchure de sortie vers sa denture.
Dans l'ouverture de la buse B, laquelle enveloppe l'extrémité libre du conduit C2, est disposé un élément E d'obturation de ce conduit, constitué par exemple par un petit bloc cylindrique en matière synlhétique (fig. 2) qui présente dans sa partie centrale huit microwconduits longitudinaux t, disposés circulairement, de façon équidistantes l'un de l'autre (fig. 3).
Ces micro-conduits ont un diamètre très inférieur à celui du conduit G par exemple de l'ordre de 0,2mm ou au plus égal à 0,5 mm, le conduit Cl ayant un diamètre de 1,5 à 2 mm.
Il convient à ce point de signaler que si la buse B ne comporte pas d'éléments E et qu'elle n'est soumise à aucune vibration, le jet produit par cette buse est absolument cylindrique, en équilibre sur toute sa longueur sous l'action de ses forces de cohésion interne. On sait toutefois qu'un tel équilibre est relativement précaire et qu'il peut être rompu dès l'instant où le jet est l'objet d'une perturbation quelconque produite à son origine, c'est-à-dire à la sortie de la buse ou même légèrement en amont de l'ouverture d'éjection de cette dernière.
C'est précisément ce qui parait se passer dans l'appareil représenté, de par la présence de l'élément E décrit, à partir du moment où le liquide pompé dans le conduit
C pénètre dans les micro-conduits t, puisque à la sortie de ces micro-conduits les divers jets j produits se fractionnent peu à peu en gouttelettes équidistantes g, de diamètre pratiquement identique de l'une à l'autre.
I1 semble en effet que le léger décollement d de liquide qui se produit à l'entrée de chaque micro-conduit donne lieu dans le reste du micro-conduit à une instabilité du filet liquide suffisamment importante pour créer ce fractionnement. Par ailleurs, le brusque changement de section de passage que rencontre le liquide, provenani de la pompe P, au niveau de la face amont de l'élément d'obturation est la source de réflexions et de réfractions d'ondes de pression à l'intérieur du conduit C. comme de chaque micro-conduit t, c'est-à-dire la cause d'un phénomène oscillatoire de pression dont la fréquence, qui correspond à celle de la production des gouttelettes g, paraît être inversement proportionnelle à la longueur des micro-conduits.
En particulier, on signalera que pour des microconduits de diamètre égal à 2/lo de mm et de longueur égale à 8 mm, par exemple, il a été obtenu des jets fractionnés à 20 000 gouttelettes par minutie, alors que pour des micro-conduits de même section mais de longueur double, le nombre de gouttelettes est devenu sensiblement égal à 10 000 par minute.
Chacun des jets produits par l'appareil est donc fractionné en une suite de projectiles liquides ayant une forme sphérique, dont l'effet s'est révélé être parti culièrement important en ce qui concerne le nettoyage des dents et des espaces interdentaires ainsi que nous allons le voir en nous référant aux fig. 5 et 6 sur chacune desquelles 1 représente en coupe par exemple une portion d'une dent, vue à très grande échelle, et 2 un dépôt constitué par exemple par des résidus de nourriture.
Sur la fig. 5, ce dépôt est attaqué par un jet continu de liquide, j1, alors que, sur la fig. 6, ce même dépôt est soumis à un bombardement à haute fréquence par envoi d'une suite de projectiles liquides j2 se présentant sous forme de gouttelettes sphériques, produites grâce à l'appareil décrit.
Dans le cas de la fig. 5, le jet il ne désagrège partiellement la partie centrale du dépôt 2 que lors de son impact sur ce dépôt, la vitesse de la masse d'eau arrivant ensuite à chaque instant dans la zone de dépôt 2 étant considérablement ralentie de par la présence de l'eau arrivée à l'instant précédent, laquelle joue en quelque sorte le role de tampon entre le dépôt à désagréger et le jet: l'eau se limite à s'écouler sur le dépôt en direction centrifuge et son action ne se fait, en fait, sentir que sous forme d'érosion des zones périphériques du dépôt.
Dans le cas de la fig. 6, le processus est tout à fait différent car chaque gouttelette j2 percute à son tour sur le dépôt 2: il y a donc autant d'impacts par unité de temps que de gouttelettes produites. En outre, lors de chaque impact, l'effet d'explosion de chaque gouttelette vient s'ajouter à celui d'écrasement de la gouttelette sur le dépôt, ce qui contribue à améliorer encore le rendement avec lequel le jet fractionné effectue la désagrégation de ce dépôt.
Il convient de plus de signaler que, pour une même vitesse de projection, l'efficacité du bombardement réalisé, par percussion de telles gouttelettes sur les surfaces dentaires et gingivales, augmente au fur et à mesure que le diamètre des gouttelettes produites par fractionnement diminue.
Cette efficacité est en effet d'autant plus importante que les gouttelettes de forme sphérique tendent à ne pas éclater le plus longtemps possible lorsqu'elles arrivent à Impact, sous l'action de la tension superficielle qui en assure la cohésion, ces gouttelettes se comportant alors comme de véritables projectiles solides.
A la limite, l'efficacité maximum serait obtenue si chaque gouttelette réussissait à communiquer intégralement son énergie cinétique sans exploser ni rebondir. En théorie, la chose peut alors s'expliquer par le fait que, pour une gouttelette de rayon déterminé animée par une vitesse donnée Vo, l'énergie cinétique qui peut être emmagasinée dans cette gouttelette devient inférieure à l'énergie nécessaire pour fractionner cette gouttelette à l'impact, par exemple en deux parties égales, compte tenu des forces de cohésion qui la maintiennent sous fonne de gouttelette unique.
On peut notamment montrer que tel est le cas lorsque les gouttelettes ont un rayon répondant à la relation
6 (32 ¯ 1) y Q Vo2 dans laquelle:
g = poids spécifique du liquide,
coefficient de tension superficielle du liquide,
Vo = vitesse de propulsion des gouttelettes.
Pour de l'eau et si Vo = 20 m/s, la valeur de R est par exemple de l'ordre du micron.
1l découle de ce qui précède que l'efficacité la meilleure serait obtenue en formant des gouttelettes présentant un rayon R de valeur légèrement inférieure à celle obtenue par la relation ci-dessus car, dans ce cas, l'éner- gie cinétique qu'il est possible de communiquer à chaque gouttelette est maximale, sans que la gouttelette ne se brise à l'impact.
En pratique, un calibrage aussi fin des gouttelettes obtenues par fractionnement est pratiquement impossible à réaliser mais il n'en demeure pas moins que, grâce au fractionnement, dût-il ne permettre que la formation de gouttelettes présentant au minimum un diamètre de 3 à 4 dizièmes de millimètre, le rendement énergétique de la percussion du jet fractionné sur l'impact est très supérieur au rendement d'un jet de même débit horaire non fractionné.
I1 s'ensuit que, pour un même débit de liquide projeté par la buse, le lavage réalisé dans le cas de la projection de gouttelettes est de loin supérieur à celui obtenu en projetant un jet pulsé, même à 3000 pulsations par minute, comme c'est par exemple le cas de l'appareil décrit dans le brevet britannique No 382430. Corollairement, à qualité de lavage égale, la quantité de liquide employée en faisant usage de l'appareil selon l'invention sera très inférieure à celle nécessaire avec les appareils connus, y compris celui décrit dans le brevet suisse cité, ainsi que nous le verrons par la suite. Bien entendu, le temps de lavage sera aussi proportionnellement plus réduit.
L'efficacité de l'appareil décrit est telle qu'il est possible de débarrasser les dents non seulement des dépôts de faible étendue mais également des plaques recouvrant même la totalité de chaque dent et surtout des particules remplissant les espaces interdentaires auxquels il est particulièrement difficile d'accéder même avec les brosses à dents électriques les plus efficaces.
I1 est évident que l'appareil décrit peut également être utilisé pour réaliser le massage des gencives de l'usager en plus de ses fonctions de nettoyage décrites et cela en le complétant par un dispositif réalisant une pulsation, de fréquence appropriée, de la colonne liquide alimentant la buse B. C'est ainsi qu'on pourrait, par exemple, équiper un tel appareil d'une pompe P à fonctionnement intermittent, par exemple d'une pompe à piston, capable de réaliser une alimentation de la buse B en liquide pulsé à une fréquence convenable compte tenu du temps de relaxation des muqueuses des gencives, l'élément d'obturation E et ses micro-conduits t permettant de fractionner le jet pulsé de la manière indiquée précédemment.
L'appareil décrit est donc de construction particulièrement simple et bon marché. En outre, sa buse est exempte de vibrations susceptibles d'incommoder l'usager.
Comme décrit, le rendement de cet appareil est très supérieur à celui des appareils à jets liquides antérieurs, y compris l'appareil à buse vibrante décrit dans le brevet suisse N" 502818.
En effet, l'action de désagrégation d'un dépôt dentaire peut s'exercer simultanément sur une surface plus importante avec l'appareil décrit, circonscrite dans un diamètre de 5 à 6 mm en faisant usage d'une buse équipée d'un élément E du genre visible en fig. 3, contre 1 mm lors de l'emploi d'un appareil traditionnel et cela pour une même quantité de liquide projeté par unité de temps.
On signalera enfin que la projection de plusieurs jets de billes liquides sur les gencives telle qu'elle peut avoir lieu avec l'appareil décrit est moins douloureuse pour l'usager que la projection d'une même quantité de liquide par un jet unique, fractionné ou non.