具有机械阀的口腔冲洗器的制作方法

1.本发明涉及口腔冲洗器领域。本发明还涉及组合式洗刷和口腔冲洗器设备。


背景技术：

2.口腔卫生包括保持牙齿的咬合面和牙齿的侧面的卫生。咬合面是用于咀嚼和/或研磨的牙齿的表面，牙齿的侧面是齿间空间所在的位置(即，牙齿之间的空间)。
3.为了促进正确的口腔健康，重要的是确保充分清洁所有牙齿表面，包括牙齿之间的齿间空间。研究表明，齿间的不正确清洁导致牙龈和牙周病，并且会导致龋齿(即，ii类龋洞)。
4.全世界的牙科从业者(dp)推荐他们的患者使用各种齿间清洁方法或设备(诸如牙线、齿间刷、喷水器等)在牙齿之间进行清洁。一些设备用以利用流体射流来帮助清洁齿间空间。流体射流的力去除牙斑。
5.连续冲洗/牙线清洁使用过多的水，因此喷射应当优选地仅发生在齿间空间。然而，增加传感器来检测齿间空间是昂贵的。基于传感器的解决方案通常使用齿间空间的凹部，这意味着当喷嘴从牙齿松开时，传感器可能错误地检测到齿间空间。
6.因此，需要一种确保优先对齿间空间执行来自口腔冲洗系统的喷射的方法。
7.us2005/272002公开了一种具有可移除头部和手柄的口腔护理设备，其中头部具有诸如鸭嘴阀的阀。


技术实现要素：

8.本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
9.根据本发明的一方面的示例，提供一种用于口腔冲洗中的流体输送的装置，装置包括：
10.流体输送管，具有近端和远端，其中近端被配置为接收用于口腔冲洗的流体；
11.喷嘴，在流体输送管的远端处；以及
12.机械阀，在喷嘴处，其中机械阀在平衡时关闭，并且被配置为当力由两个相邻齿中的每个施加到机械阀上时打开。
13.装置通过除非在有力通过两个相邻的齿而被施加到阀上的情况下都保持机械阀关闭，而实现其作用。当机械阀仅在两颗牙齿之间打开时，流体只能在齿间空间流向牙齿。当用于齿间空间以去除生物膜时，口腔冲洗(或水牙线清洁)是最有效的。因此，本发明允许在使用机械阀的口腔冲洗期间使用较少的流体，同时保持牙间空间中生物膜的有效清洁。
14.在本发明的上下文中，平衡将被指为机械阀在其用于口腔冲洗时的状态，但是没有外力施加到机械阀。在平衡中，压力驱动力从通过流体输送管接收的流体(即，从机械阀的内部)施加到机械阀。因此，即使当流体在机械阀上施加压力驱动力时，机械阀仍保持关闭，但是当从两个相邻的齿施加外力时，机械阀打开。例如，两个相邻齿的外力可以减小机械阀的开启压力(打开压力)，从而允许压力驱动力打开机械阀。
15.口腔冲洗器也可以称为牙科水牙线器、牙科喷水器或水牙签。
16.注意，机械阀需要后面(在流体输送管中)的流体压力以及与两个相邻齿的接触，从而打开。因此，需要与两个齿接触是对于阀打开的要求，但这可能不是唯一的要求。
17.该力也可以直接或间接地施加到机械阀的阀元件上。例如，两个相邻的齿可以向诸如杆的中间致动器施加力，该中间致动器进而致动阀元件。该中间致动设备可以被认为是机械阀的整体结构的一部分。
18.流体例如以恒定压力保持在流体输送管中。这使得一旦机械阀打开，加压的流体射流则流到齿间空间，而不需要任何附加的流控制。
19.机械阀可以被配置为当机械阀被两个相邻齿压缩时打开。这将由于喷嘴插入齿间空间中而发生，从而横向压缩喷嘴中的机械阀。备选地，机械阀可以在喷嘴的方向上被两个相邻齿中的每个压缩。
20.例如，机械阀可以在机械阀的相对侧具有两个杆。需要按压两个杆以使机械阀打开。在该示例中，按压一个杆的齿不会打开机械阀，但是如果机械阀位于齿间空间中，则相邻的齿将同时按压两个杆，从而打开机械阀。
21.更一般地，机械阀可以包括两个侧部，其中机械阀被配置为当力同时施加到两个侧部时打开。
22.机械阀可以具有至多1200kpa的开启压力。
23.在本发明的上下文中，开启压力被定义为为了使机械阀打开而需要施加到机械阀的压力。
24.典型地，在洗刷时使用大约700kpa的压力，这取决于使用者的体型、所使用的牙刷等。机械阀可以被设计为使得在洗刷时使用的典型的力也允许机械阀打开，因此增加了本发明的易用性。设计的开启压力将(至少部分地)取决于流体输送管中的流体压力。
25.机械阀可以是鸭嘴阀。
26.机械阀可以包括弹性体尖端部分和夹紧件，其中夹紧件被配置为保持弹性体尖端部分平衡地关闭并且还被配置为当向夹紧件施加力时打开弹性体尖端部分。
27.装置还可以包括具有多个刷毛的牙刷头部，其中牙刷头部还包括喷嘴。
28.因此，装置可以集成到组合式洗刷和口腔冲洗头部中。然后，喷嘴可以与刷毛一起在大致相同的方向上伸出。因此，使用者可以正常地洗刷，并且当喷嘴在齿间空间中时，机械阀将打开并清洁齿间空间。这提供了集成的洗刷和冲洗系统。
29.机械阀的开启压力可以基于在集成系统中施加的力来修改。来自使用者的力将保持相对恒定，然而现在该力将在刷毛和机械阀之间分开。开启压力将取决于喷嘴的放置和牙刷的头部部段上的刷毛、刷毛的突出长度、喷嘴的突出长度等。
30.喷嘴可以通过弹簧和/或弹性控制连接件连接到牙刷柄。
31.在机械阀的一些设计中，当机械阀打开时来自喷嘴的流速可以取决于施加到机械阀的力。因此，可以使用弹簧和/或弹性控制连接来减小力对来自喷嘴的流速的依赖性。
32.装置可以还包括：
33.流体贮存器；以及
34.泵，
35.其中泵被配置为通过流体输送管从流体贮存器泵送流体。
36.该装置可以仅用于口腔冲洗，诸如牙线清洗设备，或者其可以用于与上述口腔冲洗结合的洗刷。
37.该装置还可以包括液压蓄能器，该液压蓄能器被配置为当机械阀关闭时以恒定压力将流体储存在流体输送管中。这可以提高清洁流体的使用效率。
38.泵可以是脉动冲洗泵。
39.该装置还可以包括用于测量流体输送管中的压力的压力传感器和/或用于测量流体输送管中的流体流量的流量传感器。这些可以用作控制参数。
40.例如，该系统可以还包括控制器，该控制器被配置为控制泵，并且其中控制器还被配置为当该机械阀关闭时关闭或减少向泵的功率输送。
41.控制器例如被配置为基于测量流体输送管中的压降的压力传感器和/或基于测量流体输送管中的流体流量的增加的流量传感器来增加供给泵的功率。
42.参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
43.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现将仅以示例的方式参考附图，在附图中：
44.图1示出了牙刷的头部部段的示意图；
45.图2示出了具有口腔冲洗器的牙刷的示意图；
46.图3示出了具有口腔冲洗器和空气入口的牙刷的示意图；
47.图4示出了喷嘴设计的第一示例；
48.图5示出了喷嘴设计的第二示例；
49.图6示出了喷嘴设计的第三示例；
50.图7示出了喷嘴设计的第四示例；
51.图8示出了喷嘴设计的第五示例；
52.图9示出了具有处于不同状态的机械阀的喷嘴；
53.图10以简化示意图的形式示出了机械阀上的力平衡；
54.图11示出了用在假牙上时的组合式洗刷和牙线清洁设备的刷头；
55.图12示出了具有弹簧加载系统的组合式洗刷和牙线清洁设备的刷头；
56.图13示出了机械阀的第一示例；
57.图14示出了机械阀的第二示例的截面；
58.图15示出了机械阀的第二示例；
59.图16示出了如何确定喷嘴是否在牙齿的咬合面上的流程图；
60.图17示出了如何操作口腔冲洗系统的流程图；
61.图18示出了在牙齿的侧面上操作的组合式牙刷和口腔冲洗系统；
62.图19示出了在牙齿的咬合面上操作的组合式牙刷和口腔冲洗系统；
63.图20示出了在洗刷过程中喷嘴与牙齿接触的三维点图；以及
64.图21示出了在洗刷过程中喷嘴104与牙齿接触的三维点图。
具体实施方式
65.将参照附图描述本发明。
66.应当理解，详细描述和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不意在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
67.本发明提供了一种用于口腔冲洗中的流体输送的装置。装置包括具有近端和远端的流体输送管。近端被配置为接收用于口腔冲洗的流体。喷嘴设置在流体输送系统的远端，机械阀设置在喷嘴处。机械阀平衡地关闭，并且被配置为当两个相邻齿中的每个向机械阀施加力时打开。
68.图1示出了牙刷的头部部段106的示意图。在远端处具有喷嘴104的流体输送管102结合到牙刷头部106。喷嘴102在与牙刷的刷毛108相同(或基本相同)的方向上从头部部段106突出。
69.流体输送管102和喷嘴104可以用于口腔牙线清洁。图1示出了组合式口腔牙线清洁和洗刷系统。流体输送管102的近端能够连接到用于口腔牙线的泵和流体贮存器。另外，压力传感器可以连接到流体输送管，以测量流体输送管内的压力。
70.图2示出了具有口腔冲洗器的牙刷的示意图。牙刷包括：流体输送管102，在远端处具有喷嘴104；泵202，连接到流体输送管102；流体贮存器204，储存要被泵送的流体；以及，传感器206，用于测量流体输送管102内的压力和/或流速。牙刷还具有头部部段106，该头部部段容纳牙刷的刷毛108和流体输送管102的喷嘴102。
71.在该示例中，流体贮存器204、泵202和传感器206是牙刷的一部分。然而，这些部件可以与牙刷分开并且通过流体输送管102连接。另外，流体输送管102和喷嘴104可以是独立的(不是牙刷的一部分)并且形成口腔冲洗系统的一部分。
72.此外，在该示例中，传感器206将被描述为压力传感器。然而，传感器206也可以是可以测量流体输送管内的流速和压力的流量传感器(flow sensor)或组合传感器。
73.当洗刷或进行口腔冲洗时，流体输送管102中的压力降低可以用于指示喷嘴104已到达齿间空间。在图2的示例中，口腔冲洗系统是组合式洗刷和牙线清洁牙刷的部件。口腔冲洗系统的部件包括流体输送管102，该流体输送管在流体输送管102的远端处具有喷嘴104，并且在喷嘴104处具有孔。当口腔冲洗系统是如所示的组合式洗刷和牙线牙刷的部件时，喷嘴104的孔可以在牙刷的刷毛108附近。
74.泵202用于驱动流体从流体贮存器204通过流体输送管102。压力传感器206用于直接或间接地确定通过流体输送管102的流体流量和/或流体压力。
75.压力传感器206用于感测用以指示齿间空间的压降。例如，喷嘴104可以在与牙齿的接触点处具有适合的孔。当与牙齿的硬表面接触时，喷嘴104的适形特性使流体流被基本阻塞。基本阻塞导致流体输送管102中的压力增大，这可以被记录在压力传感器206中。备选地，可以使用具有机械修改的孔(例如，弹簧加载)的喷嘴104，该孔仅通过破坏与硬表面的接触(例如，将硬齿留在齿间空间中)而打开。
76.用于感测齿间空间的流体可以是液体。例如，用于感测的液体可以是与用于喷射、
牙线清洁和/或口腔冲洗的液体相同的液体。然后流体输送管102中的压降可以触发齿间清洁过程，例如包括流速的增加。
77.流体输送管102可以用于齿间清洁和感测压降。在感测齿间空间期间可以使用低流速的流体，然后高流速可以用于齿间清洁过程。以这种方式，流体被更有效地使用，并且使用者不必处理他们口中的过量液体。
78.当与牙齿接触时，压力传感器206与(至少)部分阻塞的喷嘴104的组合可以用于鲁棒和可靠地检测齿间空间。这些功能可以集成在具有口腔牙线清洁功能的刷头或设备中。口腔牙线清洁功能可以选择性地在齿间空间处(即，当检测到齿间空间时)开关，从而节省牙线清洁流体并且防止在齿间空间外部的无效牙线清洁。
79.在该示例中，仅存在一个流体贮存器204，并且用于检测齿间空间的流体与用于口腔冲洗/牙线清洁功能的流体相同。然而，可行的是使用第一流体来检测齿间空间并且使用第二流体来清洁齿间空间。还可以存在针对第一流体的第一流体贮存器和针对第二流体的第二流体贮存器。
80.图3示出了具有口腔冲洗器和空气入口302的牙刷的示意图。牙刷具有空气入口302以及在流体贮存器204与空气入口302之间的开关304。开关304被配置为使得泵202可以通过流体输送管102泵送空气或流体。备选地，可以使用具有空气(或任何气体)的第二流体贮存器来代替空气入口302。也可以使用一个或多个空气入口302，以确保如果任何空气入口302被使用者的手阻塞，则泵202仍然可以泵送空气。
81.泵202提供通过流体输送管102和喷嘴104的气流，以检测齿间空间，并且提供用于齿间清洁的液体爆发或流动。以这种方式，喷射液体被更有效地使用。因此，使用用于识别齿间区域的气流和用于执行齿间清洁的液流的组合。以这种方式，不会存在不希望的清洁流体损失到使用者的口中。在该示例中，泵202被修改为使用在液体贮存器204与气体源(例如，第二贮存器或空气入口302)之间的开关304顺序地泵送气体或液体。
82.控制器可以用于控制泵202，以当压力传感器206未检测到流体输送管102中的压力降低时(即，喷嘴104与牙齿接触)泵送第一流体(例如，空气)，并且当压力传感器206检测到流体输送管102中的压力降低时(即，当喷嘴处于齿间空间中时)泵送第二流体(例如，清洁流体)。
83.图4示出了喷嘴104设计的第一示例。图4a)示出了当喷嘴104处于齿间空间中并且喷嘴104的孔打开时的喷嘴104。图4b)示出了当喷嘴104与牙齿602接触并且喷嘴104的孔关闭或部分关闭时的喷嘴104。
84.在该示例中，喷嘴104的端部由适型材料604制成。材料604具有这样的性质：当喷嘴104与硬表面(例如，牙齿602)接触时，材料604抵靠硬表面部分地变平，并且因此使得喷嘴104的孔在牙齿602的硬表面上基本阻塞。合适的适型材料604是柔软、弹性材料，诸如硅树脂、橡胶等。基本阻塞使流体输送管102中的压力增大，这可以由压力传感器206记录。
85.在该示例中，当喷嘴104不与使用者的牙齿602接触时，喷嘴104的孔也将保持打开。例如，在洗刷/牙线清洁期间的开始或结束时，或者当喷嘴104例如从上颌移动到下颌时，喷嘴104将不与使用者的牙齿602接触。由于这个原因，当喷嘴104失去与牙齿602的接触时，存在清洁流体不希望地喷射到嘴中的危险。为了减少这种影响，在齿间感测期间的液体流动可以比在清洁过程期间使用的液体流动低得多。
86.此外，可以有利的是，仅在压力传感器206感测到压降(而不仅仅是压力低)之后启动清洁循环。以这种方式，在喷嘴接触牙齿602前可以避免清洁流体的不希望的释放。
87.当适型材料604与牙齿602断开接触(例如进入齿间空间)时，喷嘴104解除阻塞，压力迅速降低并且压力传感器206可以解释为喷嘴104在齿间空间中。此时，可以启动齿间清洁循环，其可以包括相对高的清洁液流量或一系列清洁液脉冲。齿间清洁循环的持续时间可以是(固定的)短时间，以避免不希望的流体释放。当喷嘴104移动到下一颗牙齿602上时，流体输送管102中的压力将快速增加，这可以解释为喷嘴104离开齿间空间，因此如果清洁循环还没有完成，则可以停止清洁循环。以这种方式，压力传感器206还可以确保如果喷嘴104比实施固定清洁循环所需的更快地穿过齿间空间，则该循环可以过早地终止以节省清洁流体的浪费。
88.例如，一旦压力已经(快速地)增加，压力传感器则可以返回到“感测模式”(例如以较低流速的第一流体感测齿间空间)并且保持在该模式直到进入随后的齿间空间。
89.注意，这些系统构造(具有不同的流速、检测压降、以及如果过早地从齿间空间移动则停止清洁循环)可以应用于下述的每个喷嘴设计。
90.图5示出了喷嘴104设计的第二示例。图5a)示出了当喷嘴104的孔打开(即流体可以通过流体输送管输送)时的喷嘴104。图5b)示出了当喷嘴104的孔关闭或部分关闭从而通过输送管的流动被阻塞或部分阻塞时的喷嘴104。
91.在该示例中，喷嘴104包括在机械方面修改的、被弹簧加载的孔。该孔包括球形止动件702，该球形止动件由弹簧704弹簧加载，以在不与硬表面接触(例如，没有力施加到止动件702)时处于打开位置。该孔具有这样的特性：当喷嘴104与硬表面(诸如牙齿602)接触时，止动件702被推向喷嘴104的孔，这样，当压靠在牙齿602的硬表面上时，能使喷嘴孔基本阻塞。基本阻塞使得流体输送管102中的压力增大，这可以通过压力传感器206以与上述相同的方式检测。
92.止动件702还可以设计成使清洁液偏离通常的方向(与管的轴线成一直线)。这对于将流体引导到牙齿602的更多的齿间表面是有利的。弹簧704还可以被配置为使得止动件702的打开和/或关闭被实现得相对缓慢(例如，具有喷嘴104在齿间区域中的停留时间的约一半的时间段)。以这种方式，清洁流体将首先在横向方向上被更多地喷射，然后在止动件702完全打开时在喷嘴104的轴向方向上被更多地引导。以这种方式，清洁流体将首先动态地喷射到齿间空间的较浅区域，然后喷射到齿间空间的较深部分。因此，止动件可以用作阀关闭件和流动引导元件二者，使得流动根据阀状态在完全打开和完全关闭之间变化。
93.喷嘴104的孔可以被设计为当刷相对于牙齿602的平面保持45度或更大时充分地封闭牙齿602。
94.例如，喷嘴104可能需要比牙刷刷毛(在组合式口腔冲洗器和牙刷设备中)稍长以当成角度时仍然接触牙齿602，并且包括柔性管，当牙刷/喷嘴104成90
°
时柔性管仍然是舒适的。例如，比图5所示更大的球可以适应更多的角度。
95.可以领会，当与牙齿602接触(感测到高压)时，可以使用不同的设计来阻挡流体流动，并且在不接触的情况下，即在齿间空间中释放流体流动。
96.图6示出了喷嘴104设计的第三示例。图6a)示出了处于齿间空间中并且喷嘴104的孔打开时的喷嘴104。图6b)示出了当喷嘴104与牙齿602接触并且喷嘴104的孔关闭或部分
关闭时的喷嘴104。
97.在该示例中，喷嘴104具有扭结802，该扭结在与牙齿602接触时关闭/限制通过喷嘴104的流体流动。当迫使喷嘴104抵靠在牙齿602上时，来自牙齿602的力使扭结802向内弯曲，从而减小喷嘴104的孔的面积并且限制来自喷嘴104的流体流动。这增加了流体输送管102内的压力，该压力可以通过连接到流体输送管102的压力传感器206测量。
98.图7示出了喷嘴104设计的第四示例。图7a)示出了当喷嘴104处于齿间空间中并且喷嘴104的孔打开时的喷嘴104。图7b)示出了当喷嘴104与牙齿602接触并且喷嘴104的孔关闭或部分关闭时的喷嘴104。
99.在该示例中，喷嘴104的孔具有柔性的扁平鸭嘴形孔。当在牙齿602上时，两个支脚902推动孔关闭，但是当支脚902可以弯曲时，两个支脚902在牙齿602之间(在齿间空间)打开。这种设计的优点在于，喷嘴104的孔可以从牙齿602延伸，以具有更多的空间用于流体射流，以展开齿间清洁。
100.图8示出了喷嘴104设计的第五示例。图8a)示出了当喷嘴104处于齿间空间中并且喷嘴104的孔打开时的喷嘴104。图8b)示出了当喷嘴104与牙齿602接触并且喷嘴104的孔关闭或部分关闭时的喷嘴104。
101.在该示例中，球状止动件1002放置在喷嘴104的孔中。在齿间空间中，止动件1002被流体流的压力推开。当止动件1002与牙齿602接触时，牙齿602阻止止动件1002被推开，从而减少液体的流动。止动件1002可以通过保持机构(例如绳、弹簧等)附接到喷嘴104。
102.图9示出了具有处于不同状态的机械阀1102的喷嘴104。示出了四个喷嘴104a、104b、104c和104d。第一喷嘴104a与单个牙齿602接触，因此仅有一个力(来自齿)施加到其上。第二喷嘴104b位于齿间空间中，因此具有施加到其上的两个力(在齿间空间的每侧来自两个相邻的牙齿)。第三喷嘴104c在空气中并且不与任何牙齿602接触，因此没有力施加到其上。第四喷嘴104d以一定角度与一个牙齿602接触，并且具有取决于该角度的来自牙齿602的一个力。
103.牙线清洁设备通常仅在齿间空间有效。齿间空间外的牙线清洁具有有限的有效性，并且可能导致牙线清洁液的溢出和口中液体的不期望的分散。对于集成了牙线清洁和洗刷功能的组合设备来说，这尤其是个问题，因为为了容易地操纵组合设备，希望无管线的设计，但是设备的尺寸是有限的，只留下有限的空间用于流体贮存器。另外，该流体可以稀释牙膏中的氟化物，从而潜在地降低氟化物的抗龋齿保护的功效。
104.该示例利用齿间空间处的解剖学差异，其中两个相邻牙齿602形成变窄的通道。机械阀1102在齿间清洁射流的正常峰值压力下关闭喷嘴104的孔。例如，这可以是高开启压力鸭嘴阀。这意味着，当喷嘴处于自由空间中或抵靠牙齿时，可以防止流体自动流动。因此，齿间空间几何形状用于打开否则将被关闭的阀，而不是关闭否则将被打开的阀的齿面(如在以上示例中)。
105.当机械阀1102被推入齿间空间中时，两个相对的牙齿602推靠在两个相对的侧面上，从而释放机械阀并且在喷射峰值压力下打开喷嘴104的孔。另外，控制器可以用于基于泵202的特性记录机械阀1102何时打开和关闭。例如，当检测到打开状态时，可以增加峰值压力。这可以允许低压和低力关闭机械阀1102，其通常更坚固。
106.该示例允许低成本的机械阀1102设计，其仅在机械阀1102被推入齿间空间解剖结
构中时才打开喷嘴104的孔。这允许齿间清洁射流仅喷射在齿间空间中，因此没有(或较少)流体溢出。
107.在一些示例中，机械阀1102在除了从两侧施加力(即，在与齿间空间的两个相对的牙齿表面接触时)之外的所有时间关闭喷嘴104的孔。如果不与牙齿602接触(例如在空气中)或者如果机械阀1102的仅一侧接触牙齿602，则机械阀1102将不打开。在一些另外的示例中，机械阀仅由于两个相对的径向力(来自相对的牙齿602)而打开。
108.例如，喷嘴104a(图9中)将仅具有来自单个牙齿602的一个力，因此机械阀1102将不打开并且将不存在任何清洁液体射流。然而，喷嘴104b位于齿间空间中，因此与两个相邻的牙齿接触。这使得两个齿各自向机械阀1102施加力。由于存在来自相邻牙齿的两个力，所以机械阀1102打开，并且清洁流体射流可以被机械阀1102允许穿过喷嘴104b，以清洁齿间空间。在该示例中，通过牙齿602施加的力具有相对于喷嘴104b的横向分量。在一些示例中，机械阀1102可以被配置为仅当两个侧向力(力分量)在机械阀1102的相对侧(通过齿间空间处的相邻牙齿)被施加到机械阀1102上时打开。
109.喷嘴104c在空气中，因此没有任何牙齿602施加的力，这样，机械阀1102保持关闭。喷嘴104d具有由具有横向分量(相对于喷嘴104d)的单个牙齿602施加到其上的力。然而，由于仅有一个力，所以机械阀1102对于喷嘴104d不会打开。
110.图10以简化示意图的形式示出了机械阀1102上的力平衡。图10a)示出了喷嘴104上的机械阀1102的截面，图10b)示出了机械阀1102的俯视图。图10中示出了鸭嘴状阀，然而图10中示出的力平衡适用于机械阀1102的其它示例。
111.机械阀1102的一般特性是其开启压力(cp)，即机械阀1102由于液体力而打开的压力变得大于机械阀1102的关闭强度。在一些示例中，机械阀1102的cp高于喷嘴104中的峰值压力，以便在与牙齿602正常接触或仅与一侧接触时保持机械阀1102关闭。机械阀1102被设计为当两侧在齿间空间中并且由于使用者将口腔冲洗器压靠在牙齿602上的法向力而与两个牙齿602接触时减小cp。以这种方式，机械阀1102在峰值压力处打开，以释放清洁爆发。
112.齿间清洁可以要求25至50m/s的液体速度(约3至13巴(300kpa至1.3mpa)的液体压力)。用于口腔冲洗器的典型最大压力为7巴(700kpa)。典型的喷嘴104的孔面积可以在0.25至0.8mm2的范围内，典型值为0.5mm2。对7巴(700kpa)的该尺寸的机械阀1102的力将是0.35n。为了稳固地保持阀关闭，可以为机械阀1102选择0.4n的关闭力。为了在齿间空间稳固地打开，该力需要下降到例如0.3n，因此使用在负方向上工作的0.1n的力。在洗刷期间的典型法向力可以高达2.5n。该力将在刷毛108和喷嘴104上被分开，但是通过使用合适的机械设计，该力的0.1n可以被引导到机械阀1102的打开力。
113.在图10中，喷嘴104中的压力将利用压力驱动力f
p 1204推动以打开机械阀1102，而阀关闭机构利用关闭力f
c 1206在另一方向上推动机械阀1102。机械阀1102可以被设计为fc＝f
p
(机械阀1102保持关闭)，但是当喷嘴104的两侧接收到由于喷嘴104被两个相邻的牙齿推入齿间空间中而产生的压力1208时，关闭力f
c 1206减小。来自两个相邻齿的压力1208可以垂直于和/或平行于喷嘴的方向。在这个示例中，按压力1208被示出为垂直于喷嘴104的方向，然而，在一些示例中，按压力1208可以(部分地)平行于喷嘴104的方向。
114.从内部喷嘴104的压力p，可以计算总压力驱动力f
p
＝p
×
a，其中a是机械阀1102的面积(在该示例中，其类似于喷嘴104的孔面积)。7巴(700kpa)的压力给予0.5mm2的机械阀
1102 0.35n的总力。
115.在一个示例中，当喷嘴104关闭时，喷嘴104后面的压力可以是恒定的。例如，泵202可以将清洁流体泵送到液压蓄能器中，从而将压力保持在例如7巴(700kpa)。当机械阀1102打开时，可以喷射单股液体，从而减小随后关闭喷嘴104的压力。这种口腔冲洗器可以有效地使用清洁流体和动力二者，因为清洁流体总是以高速流出，从而不浪费能量，并且流体以低速喷射，这不会去除生物膜。备选地，口腔冲洗器也可以通过更标准的脉动冲洗泵驱动。当喷嘴104停留在齿间空间处时，这可以用于给出多个脉冲。
116.具有液压蓄能器的示例也可以点火多次，这取决于蓄能器在爆裂之后再填充的速度。脉动泵可以使用更多的能量，这还取决于当机械阀1102关闭时泵是否保持泵送。当感测到喷嘴104处没有体积流量或没有压力释放时，控制器也可以用于关闭或减小泵202的泵送功率。
117.图11示出了使用中的组合式洗刷和牙线清洁设备的刷头106。所有齿间空间具有变窄的空间，该空间将在细长主体(即，喷嘴104)上产生两侧力，该细长主体窄到足以配合在齿间空间中。为了适应不同的间隙尺寸，与两个相对齿相互作用的喷嘴104的尖端可以设计为楔形。楔形喷嘴104可以优选地容纳更多的齿间空间尺寸。当使用者将设备压靠在牙齿602上时，喷嘴104可能需要充分突出超过刷毛，以经受与齿间空间的两侧的接触力。
118.图12示出了具有弹簧加载系统1402的组合式洗刷和牙线清洁设备的刷头106。在组合式牙刷和口腔冲洗器中，喷嘴104应该充分地突出，使得其将被推入齿间空间，但是不应该突出太多，其将妨碍洗刷。在该示例中，使用刷头106和喷嘴104之间的弹簧或其它弹性控制连接1402，喷嘴104可以独立地移入和移出刷头106的平面。该方法还使得机械阀1102的推力较少依赖于使用者的刷力。
119.在该示例中，喷嘴104可以使用弹簧加载系统1402移入和移出刷毛区。这具有以下优点：机械阀1102可以被设计为在齿间空间中具有足够的力，以打开喷嘴104的孔，并且因此减小喷嘴104在处于其它表面上时阻碍洗刷的风险。
120.然而，具有与刷毛108大致相同长度的喷嘴104也是可能的，这是因为刷毛108通常具有足够的柔性，以适应牙齿轮廓。在典型的牙刷设计中，存在用于适应所有解剖结构的不同刷毛长度。
121.如上所述，阀结构也可以用作齿间传感器。于是，流体输送管102中的流体压力可以是低的，因此机械阀1102可以具有低的开启压力。因此，需要来自齿间空间两侧的较小压力1208。这可以使机械阀1102更坚固并且可以给出更宽松的设计规格。
122.当机械阀1102通常关闭时，齿间传感器功能将不会感测到流量或压降，直到机械阀1102打开。例如，感测可以基于功率消耗或由泵汲取的电流的测量，或者其可以基于流量或压力测量。
123.例如，一旦机械阀1102在齿间空间中打开，流体输送管102中的流量增加或压降可以通过例如压力传感器检测。控制器可以通过给出一个或多个清洗流体脉冲来响应，例如通过增加泵202的功率。
124.因此，当喷嘴104不与牙齿602接触时，或者当喷嘴104与牙齿602接触但不在齿间空间中时，机械阀1102允许口腔冲洗器不使用并且因此不浪费清洁流体。
125.当功耗被用作感测输入时，泵可能不会完全关闭。取决于泵的类型，其也可以低速
运行。例如，感测模式将要求在阀保持关闭的同时在阀的前面保持一定水平的压力。
126.图13和图14示出了参考图10讨论的一般类型的机械阀1102的第一示例。图13示出了机械阀1102的可能设计。图14a)示出了机械阀1102在齿间空间中的截面，其中机械阀1102是打开的。图14b)示出了与牙齿602接触的机械阀1102的截面，其中机械阀1102是关闭的。
127.仅需要单个部件的机械阀1102设计可以是弹性鸭嘴阀。如果设计为合适的尺寸，鸭嘴阀将被齿间空间中的两个相对的齿面推开。通常，鸭嘴阀用于实现具有低开启压力的机械阀1102。然而，在一些示例中，当未被压入齿间空间中时，高开启压力阀需要被设计为承受流体压力。鸭嘴设计的开启压力可以通过使用刚性弹性体或相对厚的阀设计来增加。适当设计的鸭嘴阀将不会在清洁流体的峰值压力下打开，而是可以在足够的内部峰值压力和齿间空间位置处的双侧压力1208的组合下打开。
128.图15示出了机械阀1102的第二示例。机械阀1102的这种备选设计利用弹簧加载的夹紧件1702机械地夹紧弹性喷嘴104。夹紧件1702在被推入齿间空间内时打开，因为克服夹紧件的弹簧偏压存在挤压力。图15a)示出在其远端被推到一起的杆1704，并且这在相对的近端打开喷嘴。图15b)示出了当远端不再被夹持在齿间空间中时通过弹簧偏压打开的杆。杆也可以在与清洁流体射流不同的平面中，以不阻挡射流进行清洁。这仅仅是将远端处的压缩转换成近端处的喷嘴开口的枢转或摆动杆设计的一个示例。
129.上述机械阀1102设计的缺点是喷嘴104的开口尺寸可能取决于喷嘴104在齿间空间内被推动的力以及齿间空间的具体解剖结构(距离等)。使用弹簧加载的尖端可以获得对此的更多控制，但是产生开口尺寸的另一解决方案是双模态系统，该开口尺寸较少取决于两侧压力1208(来自齿间空间处的两颗牙齿)和位移的强度。双模态系统的示例是棘爪，其是具有预加载拉紧变形的金属板弹簧。
130.在这种系统中，存在两种优选状态(即，打开和关闭)。如果施加了力，则系统快速地点击到第二优选状态，并且如果释放了力，则系统点击返回。这种弹簧操作系统可以被设计为当喷嘴104被推入齿间空间时将机械阀1102打开到预定尺寸。
131.根据喷嘴是在牙齿表面上还是在齿间空间，上面的示例提供不同的系统操作功能。因此，这些系统能够感测喷嘴是定位在牙齿表面上还是定位在齿间空间处。
132.在一些系统中还希望能够区分清洁设备在牙齿的咬合(咬合)表面处或在侧表面处的位置。例如，不同的清洁参数适用于侧面(因为这些接近更敏感的牙龈线)和咬合面。咬合面不存在于齿间空间。
133.另一方面基于使用齿间空间的感测，例如使用上述任何方法(即，当喷嘴位于齿间空间时流路打开的系统，或当喷嘴位于牙齿表面时流路关闭的系统)，以用于检测咬合面。用于感测齿间空间的任何其它已知设备也可与下述方法一起使用。
134.图16示出了如何确定喷嘴104是否在牙齿602的咬合面上的流程图。
135.该方法使用齿间空间的检测，以及监测喷嘴的运动。因此，除了上述部件之外，还提供了用于测量喷嘴位移的运动传感器。
136.在步骤1802中，喷嘴行进的距离通过运动传感器监视。该距离何时大于临界距离被确定。考虑到不同的牙齿尺寸，临界距离基于典型牙齿的尺寸。例如，临界距离可以是最小牙齿长度(例如1cm)，或者其可以考虑使用者牙齿的尺寸或最小尺寸而适用于使用者。在
步骤1804中，在喷嘴移动期间检测齿间空间(即，确定喷嘴已经在齿间空间中)。
137.如果喷嘴行进的距离大于临界距离(步骤1802)且尚未检测到齿间空间(步骤1804)，则可以确定喷嘴在牙齿的咬合面上(步骤1806)。
138.备选地，如果喷嘴行进的距离大于临界距离(步骤1802)但是检测到齿间空间(步骤1804)，则可以确定喷嘴在牙齿侧面上(步骤1808)。
139.咬合面的检测例如确认牙刷不邻近齿间空间，并进而确认牙刷不邻近牙龈线。这意味着可以应用不同的流动条件。类似地，不同的洗刷条件适用于不同的牙齿区域。
140.图17示出了如何操作口腔冲洗系统的流程图。在口腔冲洗开始时，口腔冲洗射流可以是不活动的(步骤1902)。需要满足三个条件才能开始口腔冲洗：口腔冲洗系统的喷嘴需要与牙齿接触(在步骤1904中检测)，行进的距离需要大于临界距离(在步骤1802中确定)，并且齿间空间(1804)被检测到或未被检测到。
141.如果没有检测到齿间空间，则可以在步骤1806中确定喷嘴在咬合面上，并且可以在咬合面上开始具有咬合面喷射模式的口腔冲洗。如果检测到齿间空间，则在步骤1808中，可以确定喷嘴在牙齿的侧面上，并且可以在用于牙齿的侧面的喷射模式中在牙齿的侧面上开始口腔冲洗。口腔冲洗可以发生预定量的时间，之后口腔冲洗器停止喷射(在步骤1906)并且继续检测三种状态。
142.口腔冲洗对于咬合面和牙齿侧面可能是不同的。另外，口腔冲洗剂可以形成组合式牙刷和口腔冲洗系统的一部分。
143.例如，当刷靠近牙龈线操作时，不优选刷太硬或不能输送大量的流体，例如用于再矿化或碳酸氢盐来帮助增白的氟化物。例如，当牙刷在齿间模式下或靠近牙龈线操作时，优选的是较软地洗刷并且输送用于齿间或口袋清洁的流体；然而，当牙刷在咬合面上时，洗刷可能较硬，并且可以输送大量的氟化物，以使牙齿再矿化(或者可以中断喷射以避免在口中积聚过多的流体体积)。因此，口腔冲洗和洗刷的操作参数(例如洗刷速度或力)可以基于检测而变化。
144.该方法连续地监测接触和齿间空间，使得其可以检测从咬合面到侧面的过渡，反之亦然。
145.任何齿间传感器可以用作该方法的一部分，用于感测牙齿的咬合面。齿间感测可以基于使用如上所述的流体输送管中的流量或压力传感器或使用流体输送管中或上的诸如电阻传感器等的电传感器。通常，可以使用洗刷距离上的传感器信号特征变化来区分齿间侧和咬合侧。
146.用于检测喷嘴运动的运动传感器可能已经存在于一些牙刷中。其可以包括加速度计和/或陀螺仪装置。如上所述，齿间传感器可以用作接触传感器和齿间空间的传感器。如上所述，进行测量以确定刷已经移动了至少两颗牙齿之间的距离(》1cm)，但是没有检测到任何齿间空间。可以进行其它测量以确定刷与牙齿接触，因此不仅仅在空气中。
147.图18示出了在牙齿侧面操作的组合式牙刷和口腔冲洗系统。图18a)示出了具有流体输送管102、喷嘴104、邻间传感器2002和运动传感器2004的刷头。在该示例中，邻间传感器2002可以是压力传感器。图18b)示出了对应于图18a)中的牙齿602的布局的压力对距离的图。可以从压力传感器2002确定压力信号，并且可以从运动传感器2004确定距离。该图示出了压力信号2006在邻间空间处下降。为了比较，示出了压力信号2008，其对应于处于空气
中的刷(没有压力差)。
148.图19示出了在牙齿咬合面上操作的组合式牙刷和口腔冲洗系统。类似于图18、图19a)示出了具有流体输送管102、喷嘴104、邻间传感器2002(在该示例中为压力传感器)和运动传感器2004的刷头。图19b)示出了对应于图19a)中的牙齿602的布局的压力对距离的图。在该图中，压力信号2006没有变化(或最小变化)，因为在牙齿602的咬合面中没有齿间空间。为了比较，示出了压力信号2008，其对应于处于空气中的刷(没有压力差)。虽然信号2008和2006都显示没有(或最小)变化，但是牙齿2006的咬合面上的压力信号超过空气2006中的刷的压力信号。以这种方式，可以确定传感器是否在牙齿的咬合面上。
149.备选地，流量传感器可用作邻间传感器2002。也可以替代地使用其它传感器类型。
150.通过使用基于使用流体输送管102中的流体的流量或压力的变化的感测的齿间传感器2002，从而使用与齿间空间检测相同的系统，可以确定组合式牙刷和口腔冲洗器位于牙齿602的咬合面上。当洗刷时，喷嘴104与牙齿602接触，其中当喷嘴104到达齿间空间时，与牙齿602的接触断开。当齿接触断开时，流体输送管102内的压力降低，当齿接触断开时，流速增加。
151.如图17所示，设备的控制器可配置成基于喷嘴104(和刷)是在咬合面上还是在牙齿的侧面上启动不同的洗刷或喷射模式。例如，组合式牙刷和口腔冲洗系统可具有马达以操作牙刷的头部用于洗刷。然后可基于检测到刷在咬合面上或牙齿侧面上的处理器来不同地操作马达。类似地，口腔冲洗系统的不同喷射模式也可用于牙齿的咬合面和侧面。
152.如上所述，齿间感测可以基于任何合适的感测形式。例如，可以在喷嘴104处感测两个电极之间的电阻变化。喷嘴104将沿着牙齿移动，与牙齿接触，并且当喷嘴104到达齿间空间时，喷嘴104将被捕获在两颗牙齿之间。然后可以监测电极之间的电阻。当电极接触时，例如当两个电极通过齿间空间中的压缩而结合在一起时，电阻将减小。
153.传感器信号的组合可用于增强咬合面和齿间感测的特异性。这可以通过使用附加的传感器信号(例如，洗刷力、角度)和适当的算法来实现，该算法解释传感器测量值的组合以确定牙刷正在刷咬合表面。例如，力传感器可用于例如检测力分布(基于响应于压力的弯曲)或检测洗刷角度信息(滚动、棘爪、俯仰)。
154.图20示出了在洗刷过程中喷嘴104基于运动感测与牙齿接触的三维点图。它示出了位置监测能够以足够的精度确定位置，以区分牙齿位置和齿间空间位置。
155.图21示出了喷嘴104在洗刷过程中与牙齿接触的二维点图。图21中的圆圈2302表示分配给齿间空间的坐标。可以执行机器学习训练会话，以便教导处理器相对于角度组合和/或牙齿之间的位置坐标来区分牙齿之间的、咬合的和空气中的流体压力和阻力信号特征。一旦通过训练会话确定了齿间空间的角度组合和/或(3d)坐标，该信息可以存储在存储器中，并由处理器在将来的清洁会话中使用。
156.本领域技术人员能够容易地开发用于执行这里描述的任何方法的控制器和/或处理器。因此，流程图的每个步骤可以表示由控制器和/或处理器执行的不同动作，并且可以由处理控制器和/或控制器的相应模块执行。
157.如上所述，实施例利用控制器。控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，所述微处理器可使用软件(例如，微代码)编程以执行所需功能。然而，控制器可在使用或不使用处理
器的情况下实施，且还可实施为执行某些功能的专用硬件与执行其它功能的处理器(例如，一个或一个以上经编程微处理器及相关联电路)的组合。
158.可在本发明的各种实施例中采用的控制器组件的实例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。
159.在各种实施方式中，处理器或控制器可以与诸如易失性和非易失性计算机存储器(诸如ram、prom、eprom和eeprom)之类的一个或多个存储介质相关联。存储介质可以编码有一个或多个程序，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，该程序执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可传送的，使得其上存储的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中。
160.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置为”。