专利名称：超声波牙齿清洗器的制作方法
本申请是1995年11月28日申请的编号为08/563293申请的部分延续。
本发明通常涉及保持牙齿清洁卫生的装置。更具体地说，本发明涉及一种超声波去除牙齿表面的沉积物并且往其中超声地提供治疗液和其它液体的装置。
利用超声波能量去除牙齿表面和沉积物已为公知。牙科医生用超声波能量驱动一金属去垢装置以便刮去象酒石、结石和斑点等类似的任何沉积物。通用装置中的金属头可利用高频、高能渡打碎牙齿上的甚至最硬的沉积物。这些装置实质上依赖于物理方法刮除牙齿上沉积物的已知技术。
可获得的超声波能量减少了牙医通过成千次的刮除运动和通过应用动力而不是静力所必须施加的力。可是，这些装置对家庭和个人使用是不切实际的，每天去除牙齿斑点对牙齿卫生是很重要的，而这些装置提供的力对于去除牙齿斑点来说太过分了。此外，通用的金属头容易变热而需要大体上冷却，这通常由连续流动的水流来实现。另外，当使用者自己操作时，金属头很容易被误操作，这将导致牙齿表面的损坏或齿龈的损坏。没有消毒设备或复合式昂贵的金属头，这种设备也只能由一个家庭成员使用，因为众所周知，这种清洁方式常常会发生牙龈出血。这种牙龈出血就弄脏了金属头，因而就不能再有第二个人使用了。
对这些专业设备的改进是超声振荡喷射水流的采用。通过将超声波脉冲叠加到液流上，就可获得许多益处。由超声波引起的空化现象(Cavitation)易于松动或分解牙龈表面的软的沉积物，与此同时，恒定液流会冲洗掉各种碎屑。也可以将喷射流对准牙齿内部区域，在清洗期间提供更好的可达范围。可是，根据所用的液体类型，这种装置仅能去除相对松动的沉积物。常常用含砂液体来增加磨蚀作用，但也很难达到完全去除沉积物。
在美国专利NO3547110中，Balamuth披露了一种试图结合上述提到的现有技术中的这两种类型设备特点的装置。一高速液体喷射流以超声频率振动由此在一定种类的沉积物和牙齿表面形成空化现象(cavitations)和结合力的分裂破坏作用(物理和/或化学)。此外，在靠近射流从该装置喷出的地方的Balamuth装置中的头部被设计成通过直接接触来给牙齿表面传递一些超声能量。该装置的钝头按摩牙齿和牙龈表面。
然而，在Balamuth装置中分裂能量的主要来源是空化现象。也施加了一些直接能量，尽管该装置中短而钝的头是意图用来起按摩和刺激作用。为了避免导致病人不舒服和牙齿的摩擦发热，超声波能量限制于短时间冲击。
已经知道经常使用超声波能量会破坏超声装置头，尤其是在弯曲或曲线处以超声频率重复折弯引起头部材料的发热。
为了克服这些不足之处中的某些问题，Balamuth的美国专利NO.3636947公开了一种具有由高强度金属合金制成的多个尖端的头。Balamuth的这种头比较短而宽，且仅稍微有点角度。然而用这种形状的头触到牙齿的某些表面很困难，而且金属头通常需要用水流得到大致冷却。
众所周知，并且近来牙刷制造商普遍看好的，对牙齿工具的最合适的形状不是直的，而是弯曲的或弧线形的。此外，想要触及到牙齿和与之相邻接的牙龈和牙周组织的所有表面，例如用由专业人员使用的金属刮刀触及到上述的所有表面，这些工具的头必须呈普通的钩状或月牙状。对生产具有这种形状的适合于家庭使用的细小的超声头的尝试没有成功。
要想适合家庭使用，这种头必须不昂贵，能互换且最好是一次性的。然而使用塑性材料会产生其它困难。一相对长且细的弯头当经受具有适合于牙齿保健的频率的超声波能量时，在沿曲线或折弯处的各种应力点通常会熔化或断裂。
所以，本发明的目的是提供一种家庭或个人使用的超声波牙齿清洗器，它能通过直接接触牙齿表面和邻接的牙龈和牙周组织来去除牙齿斑点和沉积物。
本发明的又一个目的是该牙齿清洁器的造形能触及到口腔中的所有牙齿表面及邻接的软组织结构。
本发明的进一步目的是该牙齿清洁器是由这样的材料制成的，即该材料能经受住其频率和振幅范围对牙齿保健卫生来说理想的恒定的超声波能量。
本发明的进一步的目的是这种牙齿清洁器是由相对软的材料制成，这种材料允许超声波能量的传递但不损坏牙齿珐琅质或邻接的牙龈和牙周组织。
本发明的另一个目的是为了人们之间的保健卫生，这种牙齿清洁器具有可互换的和/或易处置的头。
本发明的又一个目的是与牙齿和邻接软组织接触的牙齿清洁器的任何部分均不会变热，且仅需很小的冷却液流。
本发明的进一步的目的是治疗液被超声地扩散，更大限度地渗透到牙齿的最靠近内部的区域并渗透到牙龈缝隙和空穴凹坑处。
本发明还有一个目的是提供一种超声波清洁头；它能满足实现前述的一个和多个目的，其构形能清洁如舌头背面这样的宽阔表面。
按照本发明的目的，提供了一种具有细长头部的超声波牙齿清洁器，这种细长头部具有复合弯头或曲线形状。这种形状允许操作者触及到口腔中的任何表面，并传递以超声波频率抖动的撞击作用以及运动的纵向分量。该清洁头是由特定的塑料制成，不象那些由金属制成的头，它不变热且需要很小的冷却或不需要冷却，这种头能传递，也能经受住其频率和振幅范围对治疗保健来说是所期望的且有益的这样的恒定的超声波振动。清洁头小孔呈合适的形状以防止超声地产生的喷射流汇集并引起滴流，否则这种装置不能让消费者满意地使用。
通过阅读优选实施例的详细描述并结合参考附图，本领域技术人员就会明白本发明前述的和其它的目的和优点。
图1是本发明的超声波牙齿清洁器的透视图；图2是本发明的与牙齿表面啮合的牙齿清洁器头的详细平面图3是啮合牙齿表面的牙齿清洁器头的末端详图；图4是本发明的另一种牙齿清洁器头的横截面图；图5是本发明又一牙齿清洁器头的横截面图；以及图6是本发明另一牙齿清洁器头的部分截面图。
现在看附图，图1表示一超声波牙齿清洁器10，主要包括一基座12，一手柄14，以及一清洁器头16。基座12包括用来控制手柄14的超声波驱动器20的电系统或其它系统18。手柄14包括任何已知的超声波驱动器20，例如美国专利NO.3547110和NO.3636947公开的磁线圈系统，它们所披露的内容如前面提出的那样，在此作为整体插入进来以供参考。其它驱动器，如液压或空气/活塞或压电驱动系统或类似物将以类似方式工作。手柄14通过一管22安装在基座12上，该管22将必需的能量，无论是电能还是气动能或是液压能传递给手柄14以控制驱动器20。下面进一步描述的是一液体传送系统最好合并到牙齿清洁器10中去。这样，基座12最好进一步包括一蓄液器24和一泵26，同时管22包括一通向手柄14中内部通道30的液体通道28。另外，泵26可由一压力液体源，如一瓶碳酸水(未示出)来代替。随着瓶上阀的动作，泵或碳酸化作用将推进液体通过通道28并通过清洁器头16而促进碎屑的去除和牙齿的清洗。这种瓶也可被重新充填和再浇封层。
清洁器头16可拆卸地安装在手柄14的末端32中，以便该清洁器头将与手柄14的超声波驱动器20机械地相配合。如果存在的话，头16也可与液体传送通道30在液体交流传递中相配合。最好是将带有螺纹型或卡口型安装环54(如图4所示)的清洁头16安装在手柄14中从而防止在振动中意外的喷射，但允许它迅速且简单地安装和拆除，或具有互换性。
清洁头16最好成形为在邻近手柄处有一平直部分34，且有一弯曲部分36延伸到其末端38。弯曲部分36最好具有足够的曲率以便末端38以近似直角与平直部分34相对。这就允许头16可仅与能触及到的面积啮合，甚至是口腔内许多后臼齿42的后面表面40(如图2中所示，应当明白口腔的后面在图中向右)。最好是头16也足够长，以便头16的末端38能与任何牙齿的背部表面相啮合，而不需要将手柄14的任何部分插入口腔中。
由于头16延伸的弧线及其所需的长度，头16最好具有狭窄的横截面，例如宽度仅是其长度的百分之几。这就避免在清洁过程中大量的材料置于使用者口中，而这些放入口中的材料就使得使用者用肉眼监视清洁过程有点困难，这会使得对牙齿的清洁不太舒服，因而不愿定期清洗。
此外，头16朝向工作末端38应具有减小的质量，以进一步加强超声波振动的幅度。而且工作端的小孔在距末端380.5到1.5mm的距离上应扩大，从而防止超声波扩散液流一从末端38发射就聚集起来。
在操作中，头16的末端38与牙齿表面40，44相啮合，同时基座12控制手柄14中的超声波驱动器20以超声波频率振动头16。尽管其它频率也是合适的，但最好是头16沿手柄14的轴线以大约20000HZ到50000HZ的频率振荡。然后这一超声波能量被直接传送到牙齿42的表面40和44的沉积物上。这一能量也趋向于传到紧接着沉积物和牙齿42的区域。这一能量引起各种斑点细胞间的成份及其细菌之间，以及斑点和牙齿表面之间形成的机械和化学结合的破裂。相信软沉积物和牙齿表面之间的其它化学和机械结合也会发生破裂，以及细菌细胞会由空化现象使其溶解消散。
清洁头16的末端38绕各种牙齿42的表面运动并到达最靠近内部区域46。由于其细长而钝的末端38，头16可以稍稍穿透牙齿的牙龈下方区域，但是不致引起任何损害。当与靠近牙龈或直接在牙龈上的牙齿啮合时，这一钝头将按摩牙龈而不会损害其组织。
由于头的长度和超声波能量的恒定应用，该头16应当由填充或未填充的复合聚合物形成，例如商标为DELRIN，NORYL和LEXAN的加强树脂混合物。DELRIN是一种缩醛树脂型塑料，它提供了强度和韧性的高度平衡，并具有高的耐疲劳度。NORYL是一种聚苯氧型塑料，它具有高的热阻和冲击阻力。LEXAN是一种聚碳酸酯树脂，它具有高的强度和热阻。这些材料能承受由恒定超声波振动产生的高压和高能而不会过热，尤其是在沿弯曲处的点。
目前制成头16的优选材料是由General Electric Co生产的商标为ULTEM的多孔热塑聚醚酰亚胺。
清洁器头材料的硬度最好比牙齿珐琅质的硬度小得多，且必须能传递在理想的频率和振幅范围内的超声波能量。这样，无论操作者施加的力如何，均不会出现牙齿的剥蚀。其它的复合或聚合材料，例如玻璃纤维增强的树脂，如果它们满足上述要求，就可被同样地使用。利用前述的任何塑料和其它类似聚合物材料，可成批生产这种清洁头，因而它们可被成本低廉地一次性处理，家用的清洁器可为每一家庭成员至少准备一个清洁器头。在选择使用特定塑料时需重点考虑的是材料传递对治疗理想且有益的频率和振幅范围内的超声波能量的能力。
为冷却在头16和牙齿表面40，44之间的接触点48由于磨擦而产生热的表面，最好是如上面所述，该头16有一大体上沿其整个长度延续的并从手柄14的通道30提供液流的中心孔50。并且最好是头部末端的孔被加大以防止从中心通道出来的液体聚结起来，而不是呈细密的超声地形成的喷射形式。这种聚结会导致滴流，而这对使用者使用牙齿清洁器装置来说是不令人满意的。这种液体可用来达到几个目的，即，冷却头16和与牙齿的接触点48，冲刷掉由超声波能量松解开的沉积物，并为能破碎斑点并引起细菌细胞溶解的空化作用创造条件。这种液体可以是水，或为起到更好的作用最好是一些抑菌杀菌、抗新陈代谢或细胞溶解化合物中的一种。这种液体中也可包括象锌盐和过氧化钠这样的抗恶臭化合物，因为口腔中不好进入的地方，如舌头的背部，牙齿的楔状隙，牙龈缝隙和牙齿的咬合窝凹是口腔中细菌起腐烂作用和这些恶臭混合物产生的主要地方。
如图3所示，液体可从与头16的最末端38相邻的出口52流出或从图4中所示的头16′的最末端38′的出口52′流出。当在最末端38′时，可以看到液流将形成头16′和牙齿之间的一垫子。
这种液体也用作一种附加的能量载体，如所知道的那样从头16给周围区域传递一些超声波能量。
如在图4中最容易看到的那样，形成中心孔50′的优选方法是从两端钻孔在标有A的地方汇合。当然，对孔50′末端部分的钻孔将在头16′被折弯成其最后形状之前。这种方法简化了所需要的形成内部螺纹54或其它安装结构的工序。
考虑使头16的弯曲不是在其整个长度上逐渐变化，而是集中在其末端附近。换句话说，头16的主要部分是平直部分34，而不是弯曲部分36。这种弯曲也可以不是平滑的，而是包括沿头16′的不同点上的多个呈一定角度的折弯56，如图4中所示那样。最好是这些成一定角度的折弯56在相反的方向将该末端38′折回到通常沿着手柄轴的方便位置。在两种情况下，头的这种复杂形状便于容易地操作和更好地到达所有的牙齿表面。
现在参考图5，所示的头16″在其末端头38″提供了一头部或盘60。为了在如舌头背面产生口臭的重要位置等这样的口腔表面上使用，盘60提供一宽阔的扩散表面。扩散盘60增强了例如将操作者的舌头与头16″分离开的液体的缓冲垫作用。最好是盘60上有一中心小孔62，允许液体流经中心孔50″并从中心小孔62出来。最好是该中心小孔62比末端头38″上的孔52″稍小以保证末端头38″和盘60之间的良好粘接。例如，当在头16″中的孔52″的尺寸为0.064英寸时，0.025英寸直径的盘60将提供0.063英寸的小孔62。该盘最好是0.039英寸厚，可从例如Ultem1000这种材料的棒材上切割。可通过溶剂粘接技术将盘60贴于末端头38″上。例如，该盘60可被对中并齐平压在头38″上，再通过用玻璃皮下组织注射器施加象二氯甲烷(dichloromethane)这样的溶剂而安装。该溶剂约1小时后干燥。这种溶剂可从Baker Chemicai CO.phillipsburg，NJ08865得到。本实施例中的这种头16″可被用于将超声波能量施加到象皮肤创伤这样的身体上的其它区域。
为了改善和/或增强清洁器头16或l6′从不太容易进入的最齿间部的位置上去除斑点和细菌的能力，可将一延伸部分70固定在清洁头16，16′的末端38，38′上。
该延伸部分在其最接近端74的入口内提供了一扩张的空腔72。通过简单地将最接近端74压紧安装在末端38、38′上而将延伸部分70固定，使其与清洁头16滑动连接。
空腔72与向末端头78延伸的液体通道76相连通。最好是，末端头78限定一直径约为0.5mm的小孔，且通道76最好为5到25mm长，从而提供一牙签状的结构。根据经验已发现这种结构不影响超声波作用或不引起不理想的喷射液聚结。特别地，进行了着手解决臭味的试验，其中利用一细吸管将氨基酸半胱氨酸导引至病人口腔中齿间处。粘附在牙齿和邻接软组织上的斑点中包含的任何细菌迅速分解代谢这种半胱氨酸且产生易挥发的硫的化合物，这些物质然后被用海利计(halimeter)测量。使用这种头部分70能提供对这种一般难进入区域的改善的清洁作用。这种延伸部分70可以是一次性的或可重复使用的，且最好由与清洁头16、16′相同的材料制成。由于清洁头16和头部分70是由塑料或其它非金属材料制成，在牙齿植入件时可使用这种超声轻软装置，避免了损害牙齿植入件所用钛的危险。
通过抑制易挥发硫的化合物的产生，例如通过操作带有包含锌(如Viadent)的液体溶液的图1-6中的超声波机器(flosser)，海利计(halimeter)读数在超过约4小时的时间期间可被保持在有害的级别下，如25。
尽管本发明所描述的实施例完全能够达到预期的目的，但应当理解，对这些实施例的描述只是为了解释说明而不是为了起限定作用。
权利要求
1.一种超声波牙齿清洁器，用于去除牙齿表面，邻接软组织或两者之上的沉积物，且在它们上面超声地提供治疗液和其它牙齿保健液，包括一带有超声波驱动器的手柄，以及一与所述超声波驱动器相配合并被其振动的清洁头，所述头具有一末端，且被成形为所述末端通常与所述手柄垂直，所述头由能够经受并传递来自所述驱动器的恒定的超声波振动的聚合物材料制成。
2.一种如权利要求1所述的牙齿清洁器，进一步包括一与所述手柄相连的基座，所述基座控制所述超声波驱动器并给所述手柄供应液流，所述手柄有一用来接收所述液流的轴向通道，所述清洁器头有一用来从所述手柄接收所述液流并将所述液流大体传送到所述末端的中心孔。
3.如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述聚合物材料的硬度比牙齿珐琅质的硬质小。
4.如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述清洁器头可拆卸地安装在所述手柄中。
5.一种如权利要求4所述的牙齿清洁器，进一步包括许多可更换地安装在所述手柄中的所述清洁头。
6.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述液体被传送至邻近所述末端的地方。
7.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述清洁头是逐渐弯曲的，并由复合树脂制成。
8.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述驱动器在频率20000HZ到50000HZ范围内振动所述清洁器头。
9.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述清洁器头是这样成形的，即所述末端可接触到口腔内牙齿的最后面，而不需将所述手柄的任何部分放入所述口腔中。
10.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述清洁器头具有一变宽的末端小孔，以便所述超声雾化液流不会聚集成足以引起滴流的聚集液量。
11.一种如权利要求2所述的牙齿清洁器，其特征在于该基座包括一蓄水器，液体从该蓄水器供应到所述手柄上。
12.一种从牙齿表面去除沉积物的超声波牙齿清洁器，包括具有一超声波驱动器的手柄；以及一与所述超声波驱动器配合并由此振动的清洁器头，所述头具有至少两个沿相反方向的成角度的弯曲，所述头由能够经受并传递来自所述驱动器的恒定超声波振动的聚合物材料制成。
13.一种如权利要求14所述的超声波牙齿清洁器，进一步包括一与所述手柄相连的基座，所述基座控制所述超声波驱动器，并给所述手柄供应液流，所述手柄有一用来接收所述液体的轴向通道，所述清洁头有一用来从所述手柄接收所述液体并将所述液体大体传送到所述末端的中心孔。
14.如权利要求13所述的牙齿清洁器，其特征在于，所述聚合物材料的硬度比牙齿珐琅质的硬度小。
15.一种用来从舌头的背部表面去除沉积物的超声波清洁器，包括一带有超声波驱动器的手柄；一与所述超声波驱动器相配合并被其振动的清洁头，所述头具有一末端，并被成形为所述末端通常与所述手柄垂直，所述头由能够经受并传递来自所述驱动器的恒定超声波振动的聚合物材料制成，一扩散头与所述末端头相连，所述扩散头由所述超声波驱动器振动。
16.一种如权利要求17所述的清洁器，进一步包括一与所述手柄连接的基座，所述基座控制所述超声波驱动器并给所述手柄供应液流，所述手柄有一用来接收所述液流的轴向通道，所述清洁器头和所述扩散式头每一个均有一用来从所述手柄接收所述液流并将所述液流大体上传送到所述末端的中心孔。
17.一种如权利要求17所述的清洁器，其特征在于，所述扩散头也是由能够经受并传递来自所述驱动器的恒定超声波振动的聚合物材料制成。
18.一种如权利要求19所述的清洁器，其特征在于，所述扩散头和所述清洁器头是由相同的聚合物材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种超声波牙齿清洁器(10),它具有一细长头(16),并具有复合的弯曲或曲线形状。这就允许操作者触及到其口腔内的任何表面。这种头(16)是由能够承受对治疗有益的范围内的恒定超声波振动的塑料制成。
文档编号A61C17/20GK1202812SQ96198613
公开日1998年12月23日 申请日期1996年11月27日 优先权日1995年11月28日
发明者罗纳德·H·温斯顿 申请人:罗纳德·H·温斯顿