KR20170084197A - 힘-감지 칫솔 - Google Patents

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스테판 후베르트
플로리안 키너
카린 루츠
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더 질레트 컴퍼니 엘엘씨
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Abstract

칫솔은 복수의 세정 요소가 부착되는 헤드, 손잡이, 헤드와 손잡이 사이에서 연장되는 목부, 모터 및 모터에 수동으로 에너지를 공급하기 위한 수동 와인더를 포함하는 모터 유닛, 및 사전결정된 임계 힘을 초과하는 사용자-인가 힘을 검출하도록 구성되는 힘 센서를 포함하고, 여기서 힘 센서는 사용자-인가 힘이 사전결정된 임계 힘을 초과할 때 칫솔이 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 생성하게 한다. 가청 신호 및 촉각 신호는 각각 모터의 뮤팅 및 칫솔의 진동의 중단을 포함할 수 있다.

Description

힘-감지 칫솔{FORCE-SENSING TOOTHBRUSH}
본 개시 내용은 칫솔에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 힘-지시 시스템(force-indication system)을 포함하는 칫솔에 관한 것이다.
사람의 치아를 세정하기 위한 칫솔의 이용은 오랫동안 알려져 왔다. 칫솔질 과정 중에, 사용자가 일반적으로 칫솔에 힘을 인가하고, 이러한 힘은 궁극적으로 사용자의 치아와 잇몸에 맞닿는 칫솔의 세정 요소에 인가된다. 최소한의 힘이 플라크(plaque)와 잔해물(debris)을 제거하는 데 충분할 수 있지만, 일부 사용자는 필요한 수준을 초과하는 힘을 인가하는 경향이 있고, 이는 개인에게, 예컨대 잇몸 자극 및 궁극적으로 퇴축(recession)뿐만 아니라, 치아-법랑질 마멸(tooth-enamel abrasion)을 포함하는 부정적인 구강-건강 결과를 초래할 수 있다. 불행하게도, 일부 사용자는 그러한 상태가 부족한 세정에 기인하는 것으로 느낄 수 있기 때문에, 이러한 상황을 "바로잡기" 위한 노력으로, 사용자는 칫솔질 중에 더욱 더 큰 힘을 인가할 수 있고, 이는 결국 전술된 부정적인 효과를 악화시킬 수 있다. 또한, 연구에 의하면, 칫솔질 힘이 최적 수준을 넘어 증가되면 칫솔의 세정 능력이 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
이러한 바람직하지 않은 효과를 방지하거나 완화시키기 위해, 일부 치과 전문가는 연모형(soft-bristled) 칫솔의 사용을 추천한다. 그러나, 연모형 칫솔의 사용이 항상 치아와 잇몸에 대한 큰 칫솔질 힘의 인가를 억제하지는 않을 수 있다. 또한, 개인이 세정에 필요한 최적 힘을 결정하는 것이 극히 어려울 수 있다. 사용자는 자신이 세정을 가능하게 하는 최소한의 수준의 힘을 인가한다고 믿을 수 있지만, 실제 힘이 너무 큰 수준에 있음을 느끼는 것은 때때로 어렵다.
칫솔질 힘 외에, 적절한 칫솔질은 적어도 2분을 필요로 한다. 타이머(timer)를 가진 칫솔이 알려져 있지만, 대부분의 저렴한 수동 칫솔은 타이머를 갖지 않는다.
따라서, 인가된 칫솔질 힘이 너무 클 때 그리고 칫솔질이 적절한 지속시간 동안 수행된 때 사용자에게 신호로 알리기 위해, 전력 또는 복잡한 기구(mechanics)에 의존하지 않는 저렴한, 사용하기 쉬운 칫솔에 대한 필요성이 존재한다.
특정 실시예의 이들 및 다른 특징, 태양 및 이점은 본 개시 내용을 읽음으로써 당업자에게 명백하게 될 것이다.
본 발명의 칫솔은 복수의 세정 요소가 부착되는 헤드(head), 손잡이, 헤드와 손잡이 사이에서 연장되는 목부(neck)를 포함한다. 손잡이는 목부에 인접한 제1 단부 및 제1 단부 반대편의 제2 자유 단부를 갖는다. 손잡이는 편리하게는 모터 유닛이 내부에 배치되는 내부 챔버(internal chamber)를 가질 수 있다. 모터 유닛은 모터 및 모터에 수동으로 에너지를 공급하기 위한, 예컨대 수동 모터 와인더(manual motor winder)와 같은 모터 에너자이저(motor energizer)를 포함한다.
칫솔은 사전결정된 임계 힘(threshold force)을 초과하는 사용자-인가 힘을 검출하도록 구조화되고 구성되는 힘 센서를 포함한다. 힘 센서는, 사용자-인가 힘이 사전결정된 임계 힘을 초과할 때, 칫솔이 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 생성하게 하도록 구조화된다. 힘 센서는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 편향가능 연장 바아(deflectable extension bar)를 포함할 수 있고, 여기서 제1 단부는 칫솔의 본체에 연결되고, 제2 단부는 자유롭다.
일 실시예에서, 편향가능 바아의 제1 단부는 리빙 힌지(living hinge)를 통해 칫솔의 본체에 연결된다. 이때, 편향가능 바아 및 리빙 힌지 중 적어도 하나가 손잡이와 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 편향가능 바아의 제1 단부는 비틀림 요소, 예컨대 바아 또는 핀(pin)을 통해 칫솔의 본체에 연결된다.
힘 센서는 정지 핀(stop pin)과 작동식으로 연통되는 정지 기어(stop gear)를 포함하는 차단 조립체(blocking assembly)를 포함하거나 그에 연결될 수 있다. 정지 기어는 또한 모터와 작동식으로 연통된다. 정지 핀은 편향가능 바아의 자유 단부에 배치되고 칫솔의 본체 내로 연장될 수 있다. 정지 기어는, 칫솔의 본체 내에 위치되고 와인더의 권취 운동을 모터에 대한 에너지 공급으로 변환시키는 수개의 기어를 포함하는 기어 박스 내에 (반드시 그러할 필요는 없지만) 통합될 수 있다. 따라서, 정지 기어는 모터 및 정지 핀과 작동식으로 연통되도록 구조화되고 구성될 수 있다.
수동 와인더는 편리하게는 칫솔의 손잡이의 제2 단부에 배치되는 단부 캡(end cap) 내에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 수동 와인더는 회전가능 구조체를 포함한다. 사용자가 단부 캡을 칫솔의 나머지에 대해 소정 각도만큼 회전시킴으로써 모터를 활성화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 수동 와인더는 당김 구조체(pull-out structure)를 포함한다. 사용자가 단부 캡 와인더를 칫솔의 나머지에 대해 소정 거리로 당김으로써 모터를 활성화시킬 수 있다.
작동시, 사용자에 의해 인가된 힘이 너무 클 때, 힘 센서가 모터를 정지시킨다. 이는 연장 바아가 임계 힘을 초과하는 인가된 힘에 의해 그의 휴지 위치(rest position)로부터 칫솔의 본체 내로 편향되어, 정지 핀이 전방으로 이동하게 하여, 정지 기어와 맞물리기 때문에 발생한다. 일단 정지 기어의 회전이 차단되면, 정지 기어와 작동식으로 연통되는 모터가 또한 정지된다. 이것이 발생할 때, 예컨대 칫솔의 진동과 같은, 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나가 모터의 뮤팅(muting)을 지시할 것이다.
다른 실시예에서, 칫솔은 칫솔질 사이클의 길이를 프로그래밍하기 위해 타이머를 구비할 수 있다. 타이머는 손잡이의 내부 챔버 내에 배치될 수 있다. 타이머는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 설정 기간 동안 와인더에 의해 활성화되도록 모터와 작동식으로 연통될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 와인더를 포함하는 단부 캡이 사용자-결정 각도에 걸쳐 사용자에 의해 수동으로 회전되어 모터에 에너지를 공급하고 타이머를 설정 기간 동안 활성화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 와인더를 포함하는 단부 캡이 사용자-결정 거리에 걸쳐 수동으로 당겨져 모터에 에너지를 공급하고 타이머를 설정 기간 동안 활성화시킬 수 있다. 어느 경우에서도, 칫솔질 사이클의 원하는 길이가 편리하게도 회전에 대해 또는 당김에 대해 칫솔의 본체 상에 지시될 수 있다.
특정 실시예의 이들 및 다른 특징, 태양 및 이점은 본 개시 내용을 읽음으로써 당업자에게 명백하게 될 것이다.
본 명세서는 본 발명을 구체적으로 지적하고 명확하게 청구하는 청구범위로 결론을 맺지만, 본 발명은 동일한 도면 부호가 동일한 구성 요소를 나타내는 첨부 도면과 관련하여 취해진 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 더 잘 이해될 것으로 여겨진다.
도 1은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 칫솔의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 칫솔의 개략적인 배면도.
도 3은 도 1에 도시된 칫솔의 개략적인 부분 단면 측면도.
도 4a는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 칫솔의 다른 실시예의 개략적인 사시도.
도 4b는 시간 눈금(time scale)을 포함하는 회전 권취 메커니즘(rotating wind-up mechanism)을 도시하는, 도 4a의 칫솔의 개략적인 부분 확대도.
도 4c는 기어 및 스프링을 포함하는 회전 권취 메커니즘을 개략적으로 도시하는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 유사한 칫솔의 실시예의 도면.
도 5a는 당김 권취 메커니즘(pull-out wind-up mechanism)을 포함하는, 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 칫솔의 실시예의 개략적인 측면도.
도 5b는 시간 눈금을 포함하는 권취 메커니즘을 도시하는, 도 5a의 칫솔의 부분 단면 확대도.
하기 본문은 본 발명의 다수의 상이한 실시예의 광범위한 설명을 기재한다. 이러한 설명은, 모든 가능한 실시예를 기술하는 것이 불가능하지는 않더라도 비실용적일 것이기 때문에, 모든 가능한 실시예를 기술하려는 것은 아니다. 따라서, 그것은 단지 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 본 명세서에 기술된 임의의 특징, 특성, 구성요소, 조성물, 성분, 제품, 및 단계 또는 방법론이 삭제되거나, 본 명세서에 기술된 임의의 다른 특징, 특성, 구성요소, 조성물, 성분, 제품, 및 단계 또는 방법론과 전체적으로 또는 부분적으로 조합되거나, 그것으로 대체될 수 있는 것을 용이하게 이해할 것이다. 다수의 유사하거나 대안적인 실시예가 현재 기술 또는 본 출원의 출원일 이후에 개발된 기술을 사용하여 구현될 수 있고, 이는 여전히 청구범위의 범주 내에 속할 것이다.
또한, 용어가 "본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어
Figure pct00001
는 이로써...을 의미하는 것으로 정의된다"는 문장 또는 유사한 문장을 사용하여 본 특허에서 명확하게 정의되지 않은 한, 그 용어의 의미를 그의 통상의 또는 보통의 의미를 벗어나 명확하게 또는 함축적으로 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 그러한 용어는 (청구범위의 언어 외에) 본 개시 내용의 임의의 부분에서 이루어진 임의의 진술에 기초하여 범주가 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 어떠한 용어도 필수적인 것으로 진술되지 않는 한 본 발명에 필수적인 것으로 의도되지 않는다. 본 특허의 마지막의 청구범위에서 인용된 임의의 용어가 단일 의미와 일관된 방식으로 본 특허에서 언급된다면, 이는 독자가 혼동하지 않도록 단지 명확성을 위해 이루어지는 것이고, 그러한 청구범위의 용어가 함축적으로 또는 달리 그러한 단일 의미로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 마지막으로, 청구범위의 요소가 단어 "수단" 및 기능을 임의의 구조에 대한 상술 없이 인용함으로써 정의되지 않는 한, 임의의 청구범위의 요소의 범주는 35 U.S.C. § 112, 6번째 단락의 적용에 기초하여 해석되어야 하는 것으로 의도되지 않는다.
설명의 용이함을 위해, 이하 기술되는 칫솔은 수동 칫솔일 것이다. 그러나, 본 개시 내용은 수동 칫솔로 제한되지 않으며; 그것은 또한 전동 칫솔(power/electrical toothbrush)에 적용가능할 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 예컨대 블레이드(blade), 면도기 등과 같은 다른 개인-위생 도구에 동일하게 적용가능할 수 있다.
본 명세서의 여러 예시적인 실시예에 개략적으로 도시된 바와 같이, 칫솔(10)은 손잡이(12), 헤드(14), 및 손잡이(12)와 헤드(14) 사이에서 연장되는 목부(16)를 포함한다. 복수의 세정 요소(20)가 헤드(14)에 부착될 수 있다. 칫솔(10)은 힘 센서(30)를 포함한다. 힘 센서(30)는 목부(16)에 인접할 수 있다. 힘 센서(30)는 도 4c의 실시예에 개략적으로 도시된 바와 같이, 리빙 힌지(34)에 연결되는 연장 요소(32)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 연장 요소(32)는 도 5a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 예컨대 핀 또는 바아를 포함하는 비틀림 요소(35)에 연결될 수 있다. 당업자는 연장 요소(32)의 제1 단부와 칫솔의 본체 사이의, 당업계에 알려진(그리고 본 명세서에 예시되지 않은) 다른 적합한 연결부가 또한 채용될 수 있는 것을 이해할 것이다.
연장 요소(32)는 칫솔의 전방 면 상에(도 1) 또는 칫솔의 후방 면 상에(도 2 및 도 3) 배치될 수 있고, 칫솔의 본체에 대한 이동을 위해 칫솔의 본체에 연결되는 비교적 얇은 편향가능 바아를 포함할 수 있다. 연장 요소(32)의 일 실시예는, 예컨대 리빙 힌지와 같은 힌지(34)로 칫솔의 본체에 연결되고 사용자-인가 힘에 의해 바아의 휴지 위치로부터 그리고 손잡이(12)의 본체에 대해 편향되는 외팔보-유형 바아(cantilever-type bar)를 포함한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 연장 요소(32)는 손잡이(12)의 본체 내로 적어도 부분적으로 편향된다. 연장 요소(32) 및 힌지(34)를 포함하는 힘 센서(30)는 손잡이(12)와 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 연장 요소(32) 및 힌지(34)를 포함하는 힘 센서(30)는 그들 간에 기계적 연결부를 형성하도록 구조화되고 구성되는 수개의 요소를 포함할 수 있다.
손잡이(12)는 제1 단부(12a), 제2 단부(12b), 및 제1 및 제2 단부(12a, 12b) 사이에서 손잡이(12) 내부에 형성되는 내부 챔버(12c)를 갖는다(도 1). 내부 챔버(12c) 내에 위치되는 모터 유닛(40)이 모터(41) 및 모터(41)에 수동으로 에너지를 공급하기 위한 모터 에너자이저(42)를 포함한다(도 3). 모터 유닛(40)은 당업계에 알려진 바와 같은, 모터(41)에 에너지를 공급하고 모터를 제어하기 위한 임의의 조립체를 포함할 수 있다. 모터(41)는 예컨대 스프링 모터를 포함하여 임의의 적합한 유형일 수 있다.
모터 에너자이저(42)는 와인더(43) 및 정지 핀(44)을 포함할 수 있다. 와인더(43)는 랙 기어(rack gear)(45a)(도 5a, 도 5b)를 포함하는 기어(45) 및 일정-하중 스프링(constant-force spring)(또한 "클록 스프링(clock spring)"으로 알려짐)(46)과 작동식으로 연통될 수 있다. 일정-하중 스프링(46)은 전형적으로 그 자체가 원하는 횟수로 감겨 나선을 생성하는 강철(steel)의 밴드 또는 테이프로 제조될 수 있다. 스프링은 권취되면, 스프링을 권취해제시킴으로써 방출될 수 있는 에너지를 저장할 수 있다. 권취해제되는 스프링은 시간 경과에 따라 일정한 양의 하중을 방출하는 회전력을 생성한다. 정지 핀(44)은 모터 유닛(40)의 일부일 수 있는 차단 조립체(50)와 접촉하도록 구조화되고 구성될 수 있다. 정지 핀(44)은 연장 바아(32)와 일체로 형성되고 그의 자유 단부에 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 정지 핀은 연장 요소(32)의 자유 단부를 포함한다. 대안적으로, 정지 핀(44)은 연장 요소(32)의 자유 단부와 접촉하는 (연장 요소(32)와는) 별개의 구조체를 포함하도록 구성될 수 있다. 후자의 경우에, 연장 요소(32)는 정지 핀(44)과 지속적으로 접촉하도록 구성될 수 있거나, 대안적으로 칫솔이 사용되고 있지 않을 때 정지 핀(44)으로부터 일정 거리에 있지만 사용자-유발 힘의 인가에 의해 핀과 접촉하여 핀을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예는 당업자에 의해 쉽게 구상화될 수 있으며, 따라서 본 명세서에 정확히 상세하게는 예시되지 않는다.
다양한 알려진 상호작용 메커니즘이 사용자가 모터(40)에 에너지를 공급하고 모터를 달리 제어하도록 허용하기 위해 사용될 수 있다. 비제한적인 예는 권취 키(winding key), 당김 코드(pull cord), 레버, 활주 메커니즘, 홀더(holder) 또는 스탠드(stand) 내의 칫솔을 누를 때 모터를 권취시키는 메커니즘, 또는 임의의 다른 적합한 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 스프링(46)을 권취시킴으로써, 사용자가 스프링-구동식 모터(spring-powered motor)(41)에 에너지를 공급할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 예시적인 일 실시예에서, 사용자가 와인더(43)를 포함하는 칫솔의 단부 컵을 회전시켜 스프링-구동식 모터(41)에 에너지를 부여할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 예시적인 다른 실시예에서, 사용자가 와인더(43)를 포함하는 단부 컵을 당김으로써 모터(41)에 에너지를 공급할 수 있다.
모터(40)는 사용자가 칫솔질 사이클에 대한 기간을 프로그래밍할 수 있도록 하는, 예컨대 카운트-다운 타이머(count-down timer)와 같은, 시간 눈금(도 4a, 도 4b 및 도 5b에 가장 잘 도시됨)을 포함하는 타이머(60)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 사용자는 그러한 실시예에서 손잡이(12)의 단부 캡을 포함하는 와인더(43)를 돌리거나 회전시켜 모터에 에너지를 공급하고 또한 칫솔질 시간을 설정하거나 조절할 수 있다. 따라서, 타이머(60)를 시작하기 위해, 사용자는 와인더(43)를 소정 각도만큼 칫솔(10) 상에 표시될 수 있는 눈금에 따라 회전시킬 수 있다. 사용자는 예컨대 와인더(43)를 180도 또는 360도만큼 회전시킬 수 있고, 이는 결국 모터(40)에 에너지를 공급하고 칫솔질 사이클을 사전결정된 양의 시간으로 설정할 것이다.
예시적인 일 실시예에서, 사전결정된 양의 시간이 돌린 각도에 대응할 수 있고; 예컨대 90도가 30-초 칫솔질 사이클에 대응할 수 있고, 한편 360도가 2-분 사이클에 대응할 수 있다. 예시적인 다른 실시예에서, 120도가 60-초 칫솔질 사이클에 대응할 수 있다. 예시적인 또 다른 실시예에서, 150도가 90-초 칫솔질 사이클에 대응할 수 있다. 예시적인 또 다른 실시예에서, 180도가 120-초 칫솔질 사이클에 대응할 수 있다. 일반적으로, 타이머(60)는 임의의 양의 시간, 예컨대 약 5초 내지 약 180초 동안 설정되도록 구조화될 수 있다. 사용자는 와인더(43)를 칫솔(10) 상에 표시된 눈금에 따라 소정 각도만큼 회전시킴으로써, 임의의 원하는 길이의 칫솔질 사이클 동안 모터(41)에 에너지를 공급할 수 있을 것이다. 칫솔질 사이클의 완료시, 모터(41)가 정지된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 예시적인 다른 실시예에서, 칫솔(10)은 당김 타이머 메커니즘을 포함한다. 사용자가 와인더(43)를 당겨 모터(41)에 에너지를 공급하고 또한 칫솔질 시간을 설정하거나 조절할 수 있다. 타이머(60)를 시작하기 위해, 사용자는 칫솔의 단부 캡을 칫솔 상에 표시된 시간 눈금에 의해 지시되는 소정 거리로 당긴다. 이러한 거리는 칫솔질 사이클 또는 칫솔질 사이클의 일부분을 한정하는 사전결정된 양의 시간에 대응한다. 예를 들어, 5 mm의 거리가 30-초 칫솔질 시간에 대응할 수 있고, 한편 20 mm의 거리가 2-분 칫솔질 시간에 대응할 수 있다. 예시적인 다른 실시예에서, 10 mm의 거리가 90-초 칫솔질 시간에 대응할 수 있고, 한편 15 mm의 거리가 2-분 칫솔질 시간에 대응할 수 있다. 예시적인 또 다른 실시예에서, 14 mm가 120-초 칫솔질 시간에 대응할 수 있다. 타이머(60)는 임의의 양의 시간, 예컨대 약 5초 내지 약 180초 동안 설정되도록 구조화될 수 있다. 와인더(43)를 표시된 눈금에 따라 소정 거리로 당김으로써, 사용자가 임의의 원하는 길이의 칫솔질 시간/사이클 동안 모터(41)에 에너지를 공급할 수 있을 것이다. 칫솔질 사이클의 완료시, 모터(41)가 정지된다.
작동시, 사용자는 본 명세서에 기술된 바와 같이 모터(41)에 에너지를 공급할 수 있다. 도 4c 및 도 5b에 도시된 예시적인 실시예에서, 사용자는 와인더(43)를 회전시키거나(도 4c) 와인더(43)를 당김으로써(도 5b) 구동 스프링(46)이 권취되게 할 것이다. 일단 스프링 모터(41)가 원하는 칫솔질 사이클을 전달하기에 충분히 권취되고/에너지를 공급받으면, 칫솔(10)은 작동을 위한 상태에 있다. 이어서, 당업계에 알려진 바와 같이, 사용자가 세정 요소(20)를 사용자의 치아와 접촉하도록 배치하고 예컨대 시작 버튼을 누르거나 다른 방법으로 칫솔질 사이클을 시작할 수 있다. 예를 들어, 칫솔(10)은 사용자가 칫솔질 사이클을 시작/정지하도록 허용할 수 있는 사용자-작동식 버튼 또는 스위치를 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 그와 관련된 기어를 포함하여 모터(41)는 칫솔질 사이클이 시작되었고 그리고/또는 계속됨을 사용자에게 신호로 알리기 위해 독특한 소리를 생성하도록 구조화될 수 있다. 소리에 더하여 또는 그에 대한 대안으로, 모터(41)는 칫솔(10)이 진동하게 하도록 구조화될 수 있다. 이를 위해, 일부 실시예에서, 추가의 특별한 기어가 칫솔의 작동 단계를 사용자에게 전달하기 위한 특정 소리를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 진동이 또한 칫솔질 사이클의 시작 및/또는 종료를 사용자에게 신호로 알리기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 불평형 중량체(unbalanced weight)가 원하는 칫솔질-사이클 정보를 사용자에게 전달하기 위한 미세-진동을 칫솔에 유발하기 위해 이용될 수 있다.
칫솔질 중에, 세정 요소(20)에 부여되는 큰 인가 힘이 힘 센서(30)의 연장 요소(32)를 모터(41)의 방향으로 이동시킨다. 인가된 힘이 사전결정된 임계 힘 이하인 한, 연장 요소의 이동 및 관련 정지 핀(44)의 이동이 칫솔질 사이클의 중단을 유발하기에 충분하지 않으며, 칫솔질 사이클이 계속된다. 인가된 힘이 사전결정된 임계 힘을 초과하면, 연장 요소(32)가 차단 조립체(50)(도 5a)를 향해 이동하여, 정지 핀(44)을 이동시키거나 정지 핀과 맞물린다. 정지 핀(44)은 예컨대 정지 기어(49)(도 4c)를 포함할 수 있는 모터의 차단 조립체(50)와 작동식으로 연통된다. 연장 바아(32) 그리고 결과적으로 정지 핀(44)에 부여되는 힘이 너무 클 때, 정지 핀(44)이 이동하여 차단 조립체와 맞물리고, 이는 결국 모터(41)가 작동을 정지하게 한다. 그 결과, 사용자는 사용자가 원하는 칫솔질 힘을 초과하는 힘을 인가하였음을 지시하는 분명한 가청 신호, 즉 모터의 뮤팅을 얻는다. 또한, 모터(41)의 정지는 당연히 칫솔이 진동을 중단시키게 하여, 역시 인가된 칫솔질 힘이 너무 크다는 것을 지시하는 촉각 신호를 사용자에게 제공한다.
타이머(60)는 정지 기간 중에 중지(hold) 또는 일시정지(pause)되도록 구조화될 수 있고, 따라서 인가된 힘이 임계 힘을 초과하여 유지되는 시간이 칫솔질 사이클에 가산되지 않는다. 이러한 실시예에서, 일단 사용자가 인가된 칫솔질 힘을 임계 힘 미만으로 감소시키면, 칫솔질 사이클이 완료되거나 사용자가 너무 큰 칫솔질 힘을 또 다시 인가할 때까지 모터(41)와 타이머(60)가 작동을 계속할 것이다.
일부 예시적인 실시예에서, 인가된 과도한 칫솔질 힘의 값은 약 1 뉴턴(Newton), 1.25 뉴턴, 1.5 뉴턴, 1.75 뉴턴, 2.00 뉴턴, 2.10 뉴턴, 2.20 뉴턴, 2.30 뉴턴, 2.40 뉴턴, 2.50 뉴턴, 2.60 뉴턴, 2.75 뉴턴, 2.85 뉴턴 이상, 약 3.00 뉴턴 이상, 약 3.50 뉴턴 이상, 약 3.75 뉴턴 이상, 약 4.00 뉴턴 이상, 약 4.25 뉴턴 이상, 약 4.50 뉴턴 이상, 약 4.75 뉴턴 이상, 약 5.00 뉴턴 이상, 약 5.25 뉴턴 이상, 약 5.50 뉴턴 이상, 약 5.75 뉴턴 이상, 또는 약 6.00 뉴턴 이상일 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 인가된 작은 또는 정상 힘의 값은 약 5.00 뉴턴, 약 4.75 뉴턴, 약 4.5 뉴턴, 약 4.25 뉴턴, 약 4.00 뉴턴, 약 3.75 뉴턴, 약 3.5 뉴턴, 약 3.25 뉴턴, 약 3.00 뉴턴, 약 2.75 뉴턴, 약 2.50 뉴턴, 약 2.25 뉴턴, 약 2.00 뉴턴, 약 1.75 뉴턴, 약 1.50 뉴턴, 약 1.25 뉴턴, 약 1.00 뉴턴, 약 0.75 뉴턴, 또는 약 0.50 뉴턴 이하일 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 충분한 힘 범위의 하한, 충분한 힘 범위의 상한, 및/또는 충분한 힘 범위에 대한 값은 과도한 힘 및/또는 작은 또는 정상 힘 조건에 관하여 위에 제공된 값 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있다.
손잡이 영역(12)은 예컨대 폴리프로필렌, 나일론, 고밀도 폴리에틸렌, 다른 성형가능한 안정한 중합체, 및 이들의 임의의 조합과 같은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 손잡이(12), 목부(16), 및 헤드(14) 중 적어도 하나가 제1 재료로부터 형성될 수 있고, 제1 재료와 상이한 제2 재료를 수용하기 위한 리세스(recess), 채널(channel), 홈(groove) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 손잡이는 탄성중합체 그립(grip) 영역 또는 복수의 탄성중합체 그립 영역을 포함할 수 있다. 복수의 탄성중합체 그립 특징부들 간의 탄성중합체는 예컨대 색상, 경도, 탄성, 다공성, 표면 에너지 등, 및 이들의 임의의 조합에 관하여 유사한 재료 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "세정 요소"는 치아의 표면을 칫솔질하고/하거나 혀를 세정하고/하거나 잇몸을 마사지하기 위해 구강 내로 삽입될 수 있는 임의의 적합한 요소를 지칭한다. 적합한 요소의 예는 강모 터프트(bristle tuft), 탄성중합체 마사지 요소, 탄성중합체 세정 요소, 마사지 요소, 혀 클리너(tongue cleaner), 연조직 클리너, 경질 표면 클리너, 이들의 조합 등을 포함한다. 헤드(14)는 다양한 세정 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드(14)는 강모, 연마 탄성중합체 요소, 특정 배향 또는 배열의 탄성중합체 요소, 예컨대 피봇팅 핀(pivoting fin), 프로피 컵(prophy cup) 등을 포함할 수 있다. 탄성중합체 세정 요소 및/또는 마사징 요소의 몇몇 적합한 예가 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2007/0251040호; 제2004/0154112호; 제2006/0272112호; 및 미국 특허 제6,553,604호; 제6,151,745호에 기술되어 있다. 세정 요소는 테이퍼 형성되거나(tapered), 노치 형성되거나(notched), 크림핑되거나(crimped), 딤플 형성되는(dimpled) 등일 수 있다. 이들 세정 요소 및/또는 마사징 요소의 일부 적합한 예가 미국 특허 제6,151,745호; 제6,058,541호; 제5,268,005호; 제5,313,909호; 제4,802,255호; 제6,018,840호; 제5,836,769호; 제5,722,106호; 제6,475,553호; 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0080794호에 기술되어 있다.
세정 요소는 임의의 적합한 방식으로 헤드(14)에 부착될 수 있다. 통상적인 방법은 스테이플링(stapling), 앵커 프리 터프팅(anchor free tufting), 및 사출 성형 터프팅(injection mold tufting)을 포함한다. 탄성중합체를 포함하는 세정 요소는 서로 일체로 형성될 수 있고, 예컨대 그들은 세정 요소와 일체로 형성된 탄성중합체 기부 부분으로부터 외향으로 연장되어 형성될 수 있다.
헤드는 임의의 적합한 재료로 구성되는 연조직 클렌저(cleanser)를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 일부 예는 탄성중합체 재료; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등; 기타 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 연조직 클렌저는 임의의 적합한 연조직 세정 요소를 포함할 수 있다. 그러한 요소 및 칫솔 상의 연조직 클렌저의 구성의 일부 예가 미국 특허 출원 제2006/0010628호; 제2005/0166344호; 제2005/0210612호; 제2006/0195995호; 제2008/0189888호; 제2006/0052806호; 제2004/0255416호; 제2005/0000049호; 제2005/0038461호; 제2004/0134007호; 제2006/0026784호; 제20070049956호; 제2008/0244849호; 제2005/0000043호; 제2007/140959호; 및 미국 특허 제5,980,542호; 제6,402,768호; 및 제6,102,923호에 기술되어 있다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 열거된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 열거된 값과, 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하고자 하는 것이다. 예를 들어, "20 mm"로 개시된 치수는 "약 20 mm"를 의미하도록 의도된다.
임의의 상호 참조되거나 관련된 특허 또는 출원을 포함하는, 본 명세서에 인용된 모든 문헌의 개시 내용은 이로써 명확히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 어떠한 문헌의 인용도 본 명세서에 개시되거나 청구된 임의의 발명에 대한 종래 기술인 것으로 인정되거나, 단독으로 또는 임의의 다른 참조 문헌 또는 참조 문헌들과의 임의의 조합으로 임의의 그러한 발명을 교시, 개시 또는 제안하는 것으로 인정되지 않는다. 또한, 본 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는, 본 문헌의 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 다양한 다른 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 청구범위에서 포함하도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 칫솔로서,
    복수의 세정 요소가 부착되는 헤드(head);
    손잡이;
    상기 헤드와 상기 손잡이 사이에서 연장되는 목부(neck);
    모터 및 상기 모터에 수동으로 에너지를 공급하기 위한 수동 모터 에너자이저(manual motor energizer)를 포함하는 모터 유닛; 및
    작동 중에, 사전결정된 임계 힘(threshold force)을 초과하는 사용자-인가 힘을 검출하도록 구조화되고 구성되는 힘 센서
    를 포함하고,
    상기 힘 센서는, 상기 사용자-인가 힘이 상기 사전결정된 임계 힘을 초과할 때, 상기 칫솔이 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 생성하게 하는, 칫솔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 힘 센서는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 연장 바아(extension bar)를 포함하고, 상기 제1 단부는 상기 칫솔의 본체에 연결되고, 제2 단부는 자유로운, 칫솔.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연장 바아의 제1 단부는 리빙 힌지(living hinge)를 통해 상기 칫솔의 본체에 연결되는, 칫솔.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연장 바아 및 상기 리빙 힌지는 서로 일체로 형성되는, 칫솔.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연장 바아의 제1 단부는 바아 또는 핀(pin)을 포함하는 비틀림 요소를 통해 상기 칫솔의 본체에 연결되는, 칫솔.
  6. 제1항에 있어서, 상기 힘 센서는 상기 연장 바아의 자유 단부에 배치되는 정지 핀(stop pin)을 포함하는, 칫솔.
  7. 제6항에 있어서, 상기 힘 센서는 상기 모터 및 상기 정지 핀과 작동식으로 연통되는 정지 기어(stop gear)를 포함하는, 칫솔.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모터 에너자이저는 회전가능 구조체, 당김 구조체(pull-out structure), 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 수동 와인더(manual winder)를 포함하는, 칫솔.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나는 상기 모터의 뮤팅(muting), 상기 칫솔의 진동, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는, 칫솔.
  10. 칫솔로서,
    제1 단부, 상기 제1 단부 반대편의 제2 단부, 및 상기 제1 및 제2 단부 사이에 배치되는 내부 챔버(internal chamber)를 갖는 손잡이;
    상기 손잡이의 제1 단부에 결합되고 복수의 세정 요소를 포함하는 헤드;
    상기 헤드와 상기 손잡이 사이에서 연장되는 목부;
    상기 내부 챔버 내에 배치되는 스프링 모터;
    상기 내부 챔버 내에 배치되고 상기 스프링 모터와 작동식으로 연통되는 타이머(timer);
    사전결정된 임계 힘을 초과하는 사용자-인가 힘을 검출하도록 그리고 사용자에 의해 인가된 상기 힘이 상기 임계 힘을 초과함을 지시하는 가청 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 활성화시키도록 구조화되고 구성되는 힘 센서;
    상기 손잡이의 제1 단부에 결합되고 상기 손잡이의 제1 단부에 대해 이동가능한 단부 캡(end cap)을 포함하는 수동 와인더
    를 포함하고,
    상기 단부 캡은, 상기 모터에 에너지를 공급하고 상기 타이머를 설정 기간 동안 활성화시키기 위해 사용자에 의해 수동으로 이동되도록 구조화되고 구성되는, 칫솔.
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