ES2219314T3 - Cepillo de dientes. - Google Patents

Abstract

Un cepillo de dientes que incorpora un indicador que proporciona una señal sin necesidad de una fuente de energía, caracterizado porque dicho indicador comprende un material indicador de presión y es capaz de producir una señal únicamente cuando está siendo aplicada una presión de cepillado apropiada.

Description

Cepillo de dientes.

La presente invención se refiere a un cepillo de dientes, y en particular a un cepillo de dientes que incorpora un dispositivo para indicar al usuario que está siendo aplicada una fuerza apropiada durante el cepillado.

Es ampliamente sabido que muchas personas perjudican seriamente sus dientes y sus encías por cepillarlos demasiado fuerte, y existe un número de diseños de cepillos de dientes destinados a solucionar este problema. Diversos estudios han llegado a la conclusión de que una presión excesiva durante el cepillado provoca la recesión de los premolares y de las encías, lo cual deja al descubierto el cemento que hay debajo conduciendo a menudo a pérdida de estética, y que puede ser un factor de caries en las raíces y abrasión superficial de las raíces provocando la necesidad de empastes en las raíces.

Una solución puede ser simplemente un cepillo que no transmita una fuerza excesiva, como por ejemplo un diseño descrito en el documento DE 3 724 476 (Schliebs), cuyo cepillo dental tiene un cuello que se dobla si el usuario trata de cepillar demasiado fuerte. Sin embargo, esto puede dar como resultado un producto relativamente blando, y su utilización puede ser frustrante al estar interrumpiéndose continuamente el cepillado. En el documento US 5 502 861 (Bioware) aparece otra solución conocida que proporciona un cepillo de dientes con un indicador que avisa al usuario cuando está aplicando una fuerza excesiva. Este tiene la ventaja de que el usuario recibe una señal clara de que el cepillado es demasiado fuerte, y puede aprender a cepillarse correctamente. En el documento US 5 282 291 (Bioware) se dice que es preferible que el mecanismo indicador forme parte integral del cepillo, en lugar de ser un añadido al mismo, ya que esta última disposición produce un cepillo de forma complicada y de empleo poco natural.

Los diseños conocidos que incorporan indicadores integrales utilizan genéricamente algún tipo de circuito eléctrico. En el diseño descrito en el documento US 5 282 291, los componentes del circuito se ponen en contacto cuando se flexiona el cepillo, completando el circuito y activando el indicador. A menudo, para alimentar el indicador, el usuario tiene que instalar una pila que, debido al tamaño limitado del cepillo, es pequeña y complicada de colocar. En los diseños que requieren batería es preciso disponer de un acceso a la circuitería, por ejemplo mediante una tapa desmontable. Esta disposición es inevitablemente menos higiénica: la tapa nunca quedará totalmente enrasada con la superficie del mango y los residuos se acumularán en cualquier hueco existente entre la tapa y el mango, así como en la propia cavidad. El dispositivo descrito en el documento DE 3 724 476 evita el problema de la alimentación del circuito del indicador recurriendo a un componente piezoeléctrico que actúa como un "convertidor mecánico-eléctrico" que produce una señal eléctrica en función de la fuerza aplicada. Obviamente, estos diseños necesitan un número de componentes miniaturizados colocados en una pequeña cavidad del mango del cepillo, lo cual dificulta y encarece la fabricación del mismo. Además, la colocación de una batería en un entorno persistentemente húmedo no es lo ideal, especialmente cuando es preciso sustituirla regularmente. Estas desventajas pueden solucionarse con el empleo de un indicador que no necesite una fuente de alimentación independiente, ni una circuitería complicada, y que pueda incorporarse fácilmente en el cuerpo del cepillo.

Nuestra solicitud PCT/EP98/04998 (WO 99/05935) en tramitación describe un cepillo que comprende un elemento piezoeléctrico que indica cuando se ha excedido una presión de cepillado segura.

Existe, por lo tanto, la necesidad de un cepillo que informe positivamente al usuario cuando esté empleando la presión apropiada durante el cepillado o, por el contrario, le avise cuando esté aplicando una presión excesiva.

Así pues, según un primer aspecto de la invención se proporciona un cepillo de dientes que incorpora un indicador constituido por un material indicador de presión que proporciona una señal sin necesidad de alimentación eléctrica, ya sea de batería o de la red, cuyo cepillo está caracterizado porque el indicador es capaz de proporcionar la señal cuando se está aplicando, o se ha aplicado, una presión de cepillado apropiada.

Así pues, puede proporcionarse al usuario una indicación positiva de que está empleando, o ha empleado, una fuerza de cepillado apropiada.

En una realización preferida, la señal se produce cuando se aplica una presión de cepillado apropiada y está ausente cuando la presión de cepillado es excesiva.

Preferiblemente, la señal de presión es una señal, especialmente una señal óptica, que informa al usuario cuando está aplicando una presión de cepillado apropiada, pero que puede relajarse y volver a su estado original, por ejemplo de color o de iluminación, pasado un periodo de tiempo. Este puede prolongarse, o no, hasta que el usuario haya finalizado un régimen de cepillado normal. Por lo tanto, el tiempo de relajación del material que proporciona la respuesta óptica puede estar típicamente comprendido entre 1 segundo y 24 horas, aunque preferiblemente deberá durar lo suficiente para que el usuario pueda advertirlo, y preferiblemente será inferior a 24 horas. Más preferiblemente, el tiempo de relajación del material indicador de presión estará comprendido entre 1 segundo y 10 segundos, y especialmente entre 1 segundo y 5 segundos.

Aunque la señal preferida es una señal óptica, también se contempla que la señal pueda ser una señal acústica o una señal mecánica. Por ejemplo, una señal acústica apropiada puede ser una música o un zumbido, mientras que una señal mecánica apropiada puede ser una vibración.

Cuando la señal sea óptica, es preferible que el material indicador de presión sea un material piezocromático.

El material indicador de presión según la invención, que preferiblemente es un material piezocromático, es un material capaz de dar una respuesta óptica cuando es sometido a una presión.

Entre estos materiales piezocromáticos se encuentra el carbonilo de molibdeno, que es susceptible de sufrir cambios de polaridad del disolvente al ser sometido a una presión, produciéndose un cambio de color.

En una primera realización, el material indicador de presión es un material sensible a la cortadura, por ejemplo un cristal líquido o una mezcla de cristales líquidos.

El material indicador de presión también puede ser un material susceptible de sufrir cambios de conformación, o reorganizaciones estructurales, al ser sometido a una presión, por ejemplo cristales de polímeros de tolueno sulfonato diacetileno, o copolímeros que contengan poli(diacetilenos) o poli(sililenos). Una vez más, el material indicador de presión puede ser un material susceptible de sufrir cambios relativos del índice de refracción al ser sometido a una presión, como por ejemplo un disolvente aromático que contenga poli(N-metil acrilamida).

Según esta invención, el indicador es capaz de producir una señal cuando la presión de cepillado está siendo o ha sido aplicada, habiendo ausencia de señal cuando la presión aplicada es demasiado elevada. Así pues, una característica esencial de la invención es que el material indicador de presión está calibrado de modo que sea capaz de proporcionar dicha señal. Un ejemplo de esta calibración para un cepillo que comprenda un material piezocromático puede ser la simple presencia de una cierta cantidad del material activo sensible a la cortadura, o la inclusión de un material adicional, tal como un polímero, que actúe como modificador de la señal, por ejemplo cambiando la viscosidad de los cristales, lo cual impedirá que se produzca una señal cuando la presión de cepillado sea excesiva.

Se contempla también que la señal suministrada ante la aplicación de una presión apropiada durante el cepillado pueda ser graduada para que refleje las variaciones de la presión de cepillado dentro de un margen apropiado. Por ejemplo, cuando el indicador proporcione una señal óptica, puede hacerse que la señal óptica varíe en función de los cambios de la presión de cepillado: por ejemplo, la señal puede ser verde cuando la presión de cepillado sea óptima, ámbar cuando la presión no sea óptima pero sí aceptable, y roja cuando la presión se aproxime a un nivel inaceptable. Naturalmente, la señal desaparecerá cuando deje de ser aplicada la presión correcta. De manera similar, la señal óptica puede consistir en la iluminación de un único bulbo, y el grado de iluminación puede disminuir cuando la presión de cepillado se aproxime a los niveles que no sean correctos.

En otra realización, el material indicador de presión puede ser un material que se active en función de la sensibilidad a la presión de otro material. Por ejemplo, el material indicador de presión puede ser un material termocromático sensible a la variación de una temperatura transmitida por conducción desde otro material cuya temperatura varíe en función de la presión aplicada sobre el mismo.

En otra realización más, el material indicador de presión puede ser un material sensible a la variación de la corriente eléctrica generada por un material piezoeléctrico. En este caso, el material indicador de presión presentará una respuesta óptica originada por otro material cuyas propiedades eléctricas varíen en función de la presión aplicada sobre el mismo.

En un aspecto alternativo de la invención, el material indicador de presión no es activado por el proceso de cepillado, sino por la fuerza de agarre del usuario. Un fuerte agarre puede sugerir un estilo de cepillado agresivo que puede dañar las encías. Por ello, puede incorporarse el material indicador para que produzca una señal cuando el agarre del usuario se encuentre dentro del margen correspondiente a una presión apropiada durante el cepillado.

Otra característica esencial de la invención es que el indicador se energiza sin la necesidad de una fuente de alimentación. En las realizaciones en las cuales el cepillo incluye adicionalmente un circuito eléctrico integrado para regular la producción de una señal, se contempla que la electricidad para el circuito proceda de una célula solar, de una dinamo, tal como las que se encuentran en las linternas manuales o en los relojes cinéticos, o algo similar.

En una realización preferida, el material piezocromático es un éster de colesterol en cristal líquido. Este material está comercializado por Hallcrest Liquid Crystal Technology Ltd, Unit 9, Stepnell Reach, 541 Blandford Road, Hamworthy, Poole, Dorset BH16 5BW. Existen muchas mezclas que difieren en el color y en las características físicas. La serie CN, por ejemplo CN/R1, CN/R2, CN/R3 y CN/G1, que son mezclas de cristales líquidos colestéricos tales como colesterilo nonanoato, colesterol cloruro, colesterol oleilo carbonato, y colesterol 2,4 diclorobenzoato.

Está previsto que en esta invención pueda utilizarse cualquier mezcla apropiada de ésteres de colesterilo en cristal líquido sensibles a la cortadura.

Los ésteres de colesterilo de cristal líquido presentan una respuesta óptica (cambio de color), dentro del margen de presiones generadas por el cepillado, que no está afectada por el margen de temperaturas a las que está normalmente sometido un cepillo. Otra ventaja es que este material puede relajarse y volver a su estado original con una rapidez razonable. Una sustancia indicadora que requiera un periodo de días para recuperarse no es apropiada para la presente aplicación. No obstante, se ha descubierto que para producir la respuesta óptica es bueno utilizar un material que presente un cierto grado de histéresis.

Se ha previsto que el periodo de relajación del material indicador sea tal que durante el cepillado pueda apreciarse si se está aplicando, o se ha aplicado, una presión superior a la correcta, es decir, que la señal desaparezca en cuanto deje de aplicarse la presión correcta.

El periodo de relajación puede ser tan corto como para que el material indicador represente rápidamente los cambios de presión de cepillado y puedan hacerse diversos cambios de técnicas de cepillado.

En los diseños conocidos se utiliza un mecanismo independiente para activar el indicador, por ejemplo, una determinada flexión del cepillo o un movimiento de las cerdas hacen que dos componentes se desplacen relativamente entre si y cierren un circuito eléctrico. En una realización preferida de la invención se evita la necesidad de este mecanismo, ya que la fuerza ejercida sobre el cepillo es comunicada directamente al indicador.

Las realizaciones menos costosas utilizan una pequeña cantidad de material indicador de presión colocada en una almohadilla, placa o burbuja situada en la cabeza del cepillo o sobre la misma, en el cuerpo principal del cepillo o sobre el mismo, o en las cerdas o sobre las mismas. A título de ejemplo, el material indicador óptico (por ejemplo, piezocromático) puede estar termosellado en una envuelta de vinilo, o puede estar encapsulado de algún otro modo. Pueden usarse dos placas de material indicador óptico que se aprietan entre si al aplicar una fuerza. En un ejemplo, las placas del material están interpuestas entre las cerdas del cepillo. La presión aplicada sobre las cerdas provoca la curvatura de las cerdas, así como de las placas. En una realización alternativa, el material tiene la forma de una membrana elástica situada en la base de las cerdas, y la cabeza del cepillo es preferiblemente transparente para que pueda inspeccionarse visualmente el material indicador de presión.

En otra realización preferida se provee un dispositivo mecánico para transmitir la fuerza al indicador. Por ejemplo, el cepillo puede tener dos secciones de mango, articuladas mediante un pivote, y una parte de una de estas secciones se extiende hasta más allá del pivote y penetra en una cavidad existente en la otra sección. Una presión excesiva hace que las dos secciones giren sobre el pivote, relativamente entre si y en sentidos opuestos, de modo que una cara de la parte extendida se pondrá en contacto con la superficie interna de la cavidad en la que se encuentra situada. Esa superficie interior está provista de una almohadilla del material indicador de presión. Los diseños como este, que emplean elementos móviles para transmitir al indicador la fuerza aplicada, tienen la ventaja de que la fuerza puede ser amplificada o reducida para que entre en el margen de respuesta del material indicador de presión.

En cuanto a las otras piezas del cepillo, el cuerpo del cepillo puede fabricarse con los materiales y procedimientos utilizados en la técnica, por ejemplo mediante técnicas de moldeo por inyección y materiales tales como polipropileno y metacrilato de polimetilo. Las cerdas pueden fabricarse con los materiales que se utilizan en la técnica, incluyendo nailon y tereftalato de polibutilo.

A continuación se describirá la invención con mayor detalle, a título de ejemplo, con referencia a las siguientes figuras:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización de la invención mostrando un cepillo que tiene una cavidad interna totalmente llena de material piezocromático;

La Figura 2 es una vista en alzado de una cabeza de cepillo según una segunda realización de la invención mostrando unas cerdas intercaladas con placas piezocromáticas;

La Figura 3 es una vista en planta de la cabeza de cepillo de la Figura 2;

La Figura 4 es una vista en alzado de una cabeza de cepillo según una tercera realización de la invención mostrando una membrana en la base de un conjunto de cerdas;

La Figura 5 es una vista en alzado de una versión modificada de la cabeza de cepillo de la Figura 4 en la cual la membrana ha sido sustituida por una burbuja de material piezocromático;

La Figura 6 es una vista en alzado de una cuarta realización de la invención mostrando dos secciones de mango articuladas por un pivote; y

La Figura 7 es una representación gráfica de la circuitería de una realización según la invención.

Refiriéndose a los dibujos, la Figura 1 muestra un cepillo de dientes 1 que tiene una cabeza 2 unida integralmente a un mango 3 mediante un cuello. La cabeza 2 está provista de unas cerdas 4 hechas de nailon. La cabeza 2 y el mango 3 están hechos de un material elástico y transparente, tal como metacrilato de polimetilo y definen una cavidad 5 que se extiende sustancialmente a todo lo largo del cepillo 1. La cavidad 5 está llena de un material piezocromático, por ejemplo un éster de colesterol en cristal líquido. Una determinada presión (apropiada para el cepillado de dientes) que se aplique sobre las cerdas 4, o una determinada flexión del mango 3, serán transmitidas al material piezocromático y provocarán una respuesta óptica del mismo (tal como un cambio de color). En lugar de extenderse sustancialmente a todo lo largo del cepillo 1, la cavidad 5 podrá estar más localizada, pudiendo estar confinada, por ejemplo, en una región de cuello 6 que une el mango 3 y la cabeza 2.

Las Figuras 2 y 3 muestran respectivamente unas vistas en alzado y en planta, a mayor escala, de la cabeza 12 de una segunda realización de la invención. Unas cerdas 14 están intercaladas con unas placas 17 hechas de un material piezocromático de éster de colesterol en cristal líquido. La presión ejercida en el sentido de la flecha A sobre la cabeza 12 provoca la flexión de las cerdas 14 y de las placas 17 del modo que se muestra, y esta deformación de las placas 17 provocará una respuesta óptica en el material piezocromático, tal como un cambio de color, cuando se aplique la presión apropiada durante el cepillado.

La Figura 4 muestra una vista en alzado de una tercera realización de la invención, y muestra una cabeza 22 de cepillo provista de unas cerdas 24. La base de cada cerda 24 está unida a una membrana flexible 28 que contiene el material piezocromático de éster de colesterol en cristal líquido. La presión aplicada sobre las cerdas 24 en el sentido de la flecha B se transmite a la membrana 28 y hace que esta se deforme. La deformación de la membrana 28 provoca un esfuerzo en el material piezocromático contenido en la misma y una correspondiente respuesta óptica del material, tal como un cambio de color, ante la aplicación de una presión correcta.

La Figura 5 muestra una versión modificada de la cabeza de cepillo de la Figura 4, en la cual el material piezocromático está contenido en una bolsa 29. La presión sobre las cerdas 24 se transmite a la bolsa 29 a través de la membrana flexible 28, haciendo que se deforme y provocando así una respuesta óptica en el material piezocromático. En esta cabeza de cepillo modificada la membrana 28 no contiene material piezocromático. En otra modificación ni siquiera se utiliza la membrana, en cuyo caso la presión ejercida sobre las cerdas se transmite directamente a la bolsa 29.

La Figura 6 muestra una vista en alzado de una cuarta realización de la invención, en la cual un mango 33 y un cuello 36 del cepillo 31 están unidos por un pivote 40. Una parte 41 del cuello 36 (representada por línea de trazos) se extiende hasta más allá del pivote 40 y penetra en una cavidad 35 formada en el mango 33. El cuello 36 constituye una parte integral de la cabeza 32 del cepillo 31.

En esta realización, al menos el mango 33 está hecho de un material plástico transparente, tal como metacrilato de polimetilo. La presión aplicada sobre las cerdas 34 del cepillo 31 en el sentido de la flecha C, mientras se mantiene sujeto firmemente el mango 33, hace que el mango y la cabeza 32 giren mutuamente sobre el pivote 40 en el sentido de las flechas D1 y D2.

La rotación queda impedida cuando la parte 41 del cuello se pone en contacto con una almohadilla 42 que contiene un material piezocromático. Una presión mecánica continuada sobre la cabeza 32 del cepillo 31 se transmite a la almohadilla 42, provocando una respuesta óptica en el material piezocromático.

La Figura 7 ilustra la función del circuito integrado en ciertas realizaciones de la invención. El circuito integrado recibe una entrada del sensor de presión y mediante una sencilla puerta lógica abre o cierra el circuito hacia el indicador. Por ejemplo, cuando la presión de cepillado es mayor que cero, la puerta lógica permite el paso de la corriente hacia el cristal líquido, que puede estar situado en una célula como las que se encuentran normalmente en las pantallas de las calculadoras, y producir así una señal. A medida que aumenta la presión, puede hacerse que la corriente llegue a más células, lo que indica al usuario que la presión está aumentando. Cuando la presión alcanza un nivel inaceptable, la puerta lógica interrumpe el circuito con el indicador, y la señal desaparece.

Es aparente que podrían hacerse modificaciones a las realizaciones descritas. En particular, el material piezocromático podría sustituirse por cualquier material (tal como un material mecanocromático o termocromático) que altere su apariencia visual en respuesta a un esfuerzo mecánico. Por ejemplo, podría utilizarse un cristal líquido que cambie de color al ser sometido a un esfuerzo mecánico.

Alternativamente, también se contempla el uso de materiales polarizados, configurándose unos fragmentos de material polarizado de tal modo que sus planos de polarización se encuentren situados a 90º. Uno de los fragmentos de material está fijo, y el otro puede moverse cuando se aplica una presión excesiva (por ejemplo si está sujeto a una realización de tipo mecánico como la descrita anteriormente con respecto a la Figura 6), de manera que se produzca una orientación diferente de los planos de polarización y se observe por lo tanto un cambio de color. Por otra parte, también se contempla una realización con polarizadores en forma de lámina, orientados paralelamente, y separados por un dispositivo tal como un muelle de espiras y/o un dispositivo helicoidal, de manera que los polarizadores giren uno respecto al otro cuando se acerquen o se separen debido a los cambios de la presión de cepillado. Como consecuencia, los polarizadores adoptan una configuración mutua diferente y se observa un cambio de color.

Claims (12)

1. Un cepillo de dientes que incorpora un indicador que proporciona una señal sin necesidad de una fuente de energía, caracterizado porque dicho indicador comprende un material indicador de presión y es capaz de producir una señal únicamente cuando está siendo aplicada una presión de cepillado apropiada.

2. Un cepillo de dientes según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal se produce cuando está siendo aplicada una presión de cepillado apropiada, y está ausente cuando la presión de cepillado es excesiva.

3. Un cepillo de dientes según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el material indicador de presión es un material piezocromático.

4. Un cepillo de dientes según la reivindicación 3, caracterizado porque el material piezocromático es un material sensible a la cizalladura.

5. Un cepillo de dientes según la reivindicación 4, caracterizado porque el material piezocromático es un éster de colesterol en cristal líquido.

6. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, cuyo cepillo de dientes comprende un mango, un cuello y una cabeza, cualquiera de los cuales puede estar fabricado con un material transparente, teniendo el mango, la cabeza o el cuello una cavidad en la cual está colocado el material indicador de presión.

7. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque contiene un medio mecánico con el cual se aplica presión sobre el material indicador de presión para así generar la señal óptica.

8. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende en la cabeza del cepillo una membrana o bolsa de material indicador de presión para indicar la presión aplicada.

9. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material indicador de presión tiene un periodo de relajación comprendido entre 1 segundo y 24 horas.

10. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el material indicador de presión tiene un periodo de relajación comprendido entre 1 segundo y 10 minutos.

11. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el material indicador de presión tiene un periodo de relajación comprendido entre 1 segundo y 5 segundos.

12. Un cepillo de dientes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que, durante el uso, proporciona al usuario una respuesta óptica, tal como un cambio de color, en respuesta a una presión apropiada durante el cepillado por parte del usuario.