本發(fā)明涉及刮舌器，更具體地涉及利用聲波和超聲聲學(xué)機(jī)構(gòu)的刮舌器，以增加刮舌器的有效性并提供增強(qiáng)的口腔衛(wèi)生。

背景技術(shù)：

早期的刮舌器是在20世紀(jì)30年代在法國(guó)發(fā)明(0399946-5/1932)以減少口臭。隨后是各種其它刮舌器，例如Shanley的US 1,893,524和Levit的US 6,951,567B2以及許多其它的。隨后是許多其它裝置，其中刮舌器部分與手動(dòng)牙刷(Tenzer的US 5,980,541和Rosenblood等的US 7,478,452 B2)組合出現(xiàn)，并且與牙線分配器(Brown的US 6,363,949 B1)組合出現(xiàn)。所有這些裝置被開發(fā)用于共同的主題，用于從舌頭表面刮擦和去除引起不期望氣味的物質(zhì)。引起不期望氣味的物質(zhì)(碎屑)通常由酶、蛋白質(zhì)、糖、菌斑和厭氧細(xì)菌組成。這些材料存在于舌頭的頂表面上以及舌乳頭之間的空腔的底部。當(dāng)這些材料分解時(shí)，分解過程產(chǎn)生硫氣，這是口臭的原因。

改進(jìn)的嘗試由WO2002034145代表，其公開了一種刮舌器，該刮舌器連接到通常在牙科診所中用于從牙齒去除硬質(zhì)鈣化牙垢的超聲牙科器械。雖然這種組合裝置通過向刮舌器添加低幅度超聲頻率振動(dòng)來(lái)提高刮舌器的有效性，但是它只能在牙科診所中使用，因而對(duì)于日常家庭使用是不實(shí)用的。

超聲波刮舌器(WO2014/004979A1)由Wawiluk提出，其被設(shè)計(jì)用于家庭使用。在他的公開的說明書中，Wawiluk提出了由刮舌器頭部分100和主體部分200構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其中主體部分200包括配置為產(chǎn)生超聲波的超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器既沒有在說明書中進(jìn)一步限定，也沒有在WO2014/004979A1的附圖中示出。未限定所提出的超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)，并且未限定所產(chǎn)生的超聲波如何從主體部分200傳輸?shù)焦紊嗥黝^部分100是這種教導(dǎo)本領(lǐng)域的建議的關(guān)鍵故障。

在主體部分200中產(chǎn)生的超聲波如何以及是否被傳送到該發(fā)明的超聲施加部分-刮舌器頭部分100的前緣105-不是顯而易見的。

清楚的是，為了到達(dá)用于接觸舌頭并且假定將超聲波從裝置傳送到舌頭以輔助手動(dòng)刮除的前緣105的表面，在主體部分200中產(chǎn)生的超聲波必須前進(jìn)通過大量的結(jié)構(gòu)衰減、多個(gè)超聲衰減表面界面和超聲消耗(ultrasound killing)空氣間隙。因此，清楚的是，在WO2014/004979A1的說明書中描述的所有提出的實(shí)施例中，到達(dá)工作前緣105的超聲波在強(qiáng)度和功效方面受到高度限制。

早期技術(shù)中關(guān)于碎屑如何從舌頭的頂表面刮掉的教導(dǎo)是明確的。然而，從舌頭的頂表面刮掉碎屑僅減少了由舌頭的頂表面上的分解物質(zhì)產(chǎn)生的硫氣的惡臭，并且這只是暫時(shí)的。它不影響舌頭的褶皺和舌乳頭的折縫中的蛋白質(zhì)、糖、菌斑和厭氧細(xì)菌。為了使這些隱藏的細(xì)菌無(wú)效，并且停止產(chǎn)生硫氣的分解過程，需要強(qiáng)烈的超聲壓力波穿透到在舌頭的褶皺和舌乳頭腔中的的底部。所公開的現(xiàn)有技術(shù)沒有教導(dǎo)這一點(diǎn)。

雖然到目前為止已經(jīng)有朝向一種有效的舌清潔器裝置以消除壞的口臭的進(jìn)展，但是過去的進(jìn)展僅僅是暫時(shí)和臨時(shí)的解決方案。對(duì)消除惡臭的根本原因或使其無(wú)效的永久解決方案的尋求仍未得到滿足，所述根本原因是來(lái)自舌頭和乳頭的厭氧細(xì)菌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

響應(yīng)于上述需求；本發(fā)明的目的是提供方法和裝置，其除了從舌頭的頂部除去產(chǎn)生硫氣的分解碎屑之外，還有效殺滅隱藏在舌頭和舌乳頭的褶皺中的厭氧細(xì)菌或使其無(wú)效，并停止殘留的隱藏物質(zhì)如酶、蛋白質(zhì)、糖、菌斑和其它物質(zhì)的分解的硫氣產(chǎn)生。

通過開發(fā)和公開一種采用高效率非衰減新型超聲換能器系統(tǒng)的新的強(qiáng)度改進(jìn)的超聲波刮舌器，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這些目的，其中換能器位于刮舌器頭中，并穿過1/4波長(zhǎng)匹配層和刮舌器的刮緣舌照射舌頭。本發(fā)明消除了現(xiàn)有技術(shù)的超聲換能器、手柄主體部分、主體部分的桿、頭部分和前緣(刮緣)之間的所有的眾多超聲衰減表面界面和超聲阻擋空氣間隙。

本發(fā)明還結(jié)合銀作為超聲換能器上的電接觸表面。銀的抗微生物性質(zhì)在科學(xué)中已經(jīng)知道許多世紀(jì)了。已知銀抑制細(xì)菌生長(zhǎng)并且使蛋白質(zhì)和酶失活。銀納米顆粒已被大量研究和證明為抗微生物材料。它們的簡(jiǎn)單合成和高度有效的觀察到的抗微生物活性使得它們是從超聲換能器的暴露的銀接觸表面施用銀的非常有吸引力的形式。

根據(jù)該發(fā)明內(nèi)容，詳細(xì)描述了本發(fā)明的兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在實(shí)施例中的一個(gè)中，在換能器與舌頭之間使用了1/4波長(zhǎng)超聲匹配層，以增強(qiáng)非衰減超聲能量到舌頭組織的傳輸和耦合。在第二實(shí)施例中，換能器的銀接觸表面暴露以與舌頭緊密接觸。

使用者通過手動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)操作本發(fā)明以從舌頭上刮下碎屑并用超聲波照射舌頭的各個(gè)區(qū)域。一些實(shí)施例結(jié)合超聲壓力波將抗微生物銀施加到舌頭。在某些其它實(shí)施例中，刮舌器頭的聲頻運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)了用戶的手動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

所有實(shí)施例利用新方法使舌頭的褶皺和舌乳頭中的厭氧細(xì)菌與裝置的手動(dòng)運(yùn)動(dòng)或聲頻振動(dòng)同時(shí)地、相結(jié)合地或獨(dú)立地經(jīng)受超聲壓力波，該超聲壓力波的頻率在20kHz至20MHz之間，更典型地在750kHz至2MHz內(nèi)，其非衰減強(qiáng)度在0.02至0.5W/cm2之間，更典型地在0.035至0.150W/cm2內(nèi)。

因此，本發(fā)明的新的強(qiáng)度改進(jìn)的超聲波刮舌器包括手柄部分和刮舌器頭部分。刮舌器頭部分包括一個(gè)或多個(gè)超聲換能器和一個(gè)或多個(gè)刮緣。刮舌器頭部分通?？蓮氖直糠忠瞥?，并且在磨損時(shí)可更換。在可移除構(gòu)造中，各種尺寸的頭部可附接到手柄，有時(shí)具有各種性能特征。不可移除的構(gòu)造將允許更低的成本和更簡(jiǎn)單的一次性系統(tǒng)。手柄部分包含電池組、產(chǎn)生刮舌器頭部分的聲頻觸覺振動(dòng)的電子電動(dòng)機(jī)、產(chǎn)生超聲頻率電流以激勵(lì)刮舌器頭部分中的超聲換能器并且提供對(duì)刮舌器中的其它功能的控制的電子控制模塊，所述控制例如電動(dòng)機(jī)速度控制和電池充電控制。刮舌器系統(tǒng)還可以包括電池充電架，以通常通過導(dǎo)電電流裝置提供用于對(duì)手柄中的電池充電的初級(jí)電流。

換能器直接暴露于舌頭完全消除了現(xiàn)有技術(shù)的超聲能量的所有結(jié)構(gòu)衰減，并且提供了非衰減的高強(qiáng)度超聲壓力波以照射舌頭。

本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)造性步驟之一是位于刮舌器頭中的超聲換能器與舌頭直接接觸，所述直接接觸通過或不通過1/4波長(zhǎng)超聲匹配層。

本發(fā)明的另一創(chuàng)造性步驟是將超聲換能器的靠近器械刮緣的銀接觸表面暴露于舌頭的表面。在該實(shí)施例中，銀不僅接觸舌的表面，而且當(dāng)刮緣被拉過舌頭表面時(shí)，它打開舌頭表面和舌乳突中的褶皺，從而允許銀與隱藏在折縫中的酶、蛋白質(zhì)和厭氧細(xì)菌接觸并與它們相互作用。

總之，除了從舌頭物理地移除碎屑之外，本發(fā)明還提供了一種協(xié)同機(jī)制，其中換能器位于刮舌器頭中，將非衰減的超聲壓力波傳遞到舌部，和/或換能器的銀接觸表面是暴露的，以與舌頭緊密接觸，將傳播到舌頭中的非衰減的高強(qiáng)度超聲波與銀的抗微生物性質(zhì)協(xié)同地增強(qiáng)，所述抗微生物性質(zhì)用于消除和失活存在于舌頭和舌乳頭的褶皺中的厭氧細(xì)菌。

附圖說明

圖1A示出了包括結(jié)合有刮緣和超聲換能器的刮舌器頭部分以及包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電子控制器和電池的手柄部分的本發(fā)明的縱向截面圖和示意圖。

圖1B示出了本發(fā)明的仰視圖。

圖2示出了具有暴露的非衰減超聲換能器的可移除刮舌器頭部分的橫截面。

圖3顯示了使存在于舌頭的褶皺中的厭氧細(xì)菌失能和失活的協(xié)同方法。

具體實(shí)施方式

術(shù)語(yǔ)“超聲”和“超聲波”和“超聲壓力波”是指具有20kHz及以上的操作頻率的連續(xù)波超聲或重復(fù)突發(fā)型超聲模態(tài)中的聲能。對(duì)“聲音”和“聲音或聲頻振動(dòng)”的引用是指顯著低于20kHz超聲閾值(通常在100至500Hz的范圍內(nèi))的物理振動(dòng)或振蕩運(yùn)動(dòng)。與刮舌器相關(guān)的術(shù)語(yǔ)“空化”是指氣泡的產(chǎn)生和/或分散以及聲音或超聲能量和振動(dòng)與口腔流體環(huán)境內(nèi)的氣泡之間的相互作用。與超聲相關(guān)的術(shù)語(yǔ)“結(jié)構(gòu)衰減”是指在從超聲發(fā)生換能器通過裝置的其它部分到與超聲應(yīng)用解剖結(jié)構(gòu)接觸的施加表面?zhèn)鞑コ暡ǖ倪^程中與各種表面界面、氣隙和通常用于容納超聲換能器的材料相關(guān)的衰減效應(yīng)。

超聲對(duì)細(xì)菌和細(xì)菌菌落的破壞性影響以及使細(xì)菌菌落無(wú)效的方法是眾所周知的，并且在科學(xué)界有記載。眾所周知，超聲的有效性與施加的強(qiáng)度相關(guān)，因此重要的是在組織加熱閾值的限制內(nèi)限制能量損失并使來(lái)自超聲換能器的可用強(qiáng)度最大化。

在優(yōu)選配置中的強(qiáng)度改進(jìn)的超聲波刮舌器20的發(fā)明在圖1A和圖1B中示出。刮舌器20包括手柄部分30和通常由剛性或半剛性塑料材料構(gòu)成的刮舌器頭部分60。

手柄部分30通常包含電池組36、電子控制模塊34和具有安裝在電動(dòng)機(jī)32的軸上的偏心配重33的電動(dòng)機(jī)32。電池組36通常是NiCd或NiMH化學(xué)系統(tǒng)的多單元充電電池，其對(duì)電子控制模塊34提供大約4.8VDC。然而，也可以在設(shè)備的構(gòu)造中使用低至1.2VDC的單電池和不可充電電池。電子控制模塊34具有由多功能開關(guān)40選擇性地激活的多個(gè)功能。電子控制模塊34控制電動(dòng)機(jī)32以根據(jù)用戶的偏好產(chǎn)生通常在100Hz至500Hz之間的各種速度的聲波軌道振動(dòng)44，或者當(dāng)用戶不想要時(shí)沒有振動(dòng)。電子控制模塊34通常將通過電壓倍增器電路將電池電壓升高到9.6VDC至16.0VDC的范圍，結(jié)合在20kHz至20MHz之間的頻率，更典型地在750kHz至2MHz的頻率內(nèi)的超聲頻率產(chǎn)生電流，用于通過連接線38和接觸銷42B對(duì)超聲換能器62供能。

刮舌器頭部60具有刮緣70并且容納超聲換能器62。超聲換能器62通常具有鍍銀接觸表面64，連接線66焊接到接觸表面64，終止于插座42A。

換能器62通常由硬質(zhì)壓電材料的一個(gè)或多個(gè)元件構(gòu)成，例如PZT-4或PZT-8鋯鈦酸鉛組合物陶瓷。PZT-8材料是用于舌清潔器應(yīng)用的特別好的候選，因?yàn)樗軌虍a(chǎn)生大的機(jī)械驅(qū)動(dòng)振幅，同時(shí)保持低的機(jī)械和介電損耗。然而，本領(lǐng)域中還可以使用各種其它換能器材料，例如單晶硅、電容微機(jī)械加工材料、靜電聚合物，以及將來(lái)可用于構(gòu)造超聲換能器的更多換能器材料。當(dāng)通過由電子控制模塊34經(jīng)由互連布線38、引腳42B、插座42A和布線66供應(yīng)的超聲頻率電流供能時(shí)，換能器62與超聲頻率電流協(xié)調(diào)地膨脹和收縮，產(chǎn)生和發(fā)送超聲壓力波68通過1/4波超聲匹配層69進(jìn)入舌頭，如圖3進(jìn)一步所示。

圖2示出了刮舌器頭100的另一種構(gòu)造。在刮舌器頭100的刮緣70側(cè)上，換能器62的鍍銀接觸表面64的大部分暴露以與舌頭緊密接觸。銀接觸表面64可以用銀納米顆粒的浸漬來(lái)增強(qiáng)。使用尺寸為7nm、29nm、89nm的銀納米顆粒的科學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，盡管所有粒徑都是有效的，但較小的納米顆粒比較大的納米顆粒對(duì)細(xì)菌菌落具有更多的抑制作用。此外，舌頭上的唾液水分進(jìn)一步活化銀顆粒以釋放銀離子(Ag+)，這進(jìn)一步增強(qiáng)銀接觸表面64的抗微生物性能。

圖2的項(xiàng)目42A、66和68具有與圖1中描述的相同編號(hào)的項(xiàng)目共同的功能。

圖3描繪了通過同時(shí)施加超聲壓力波68和超聲換能器62的銀接觸表面64的抗微生物性質(zhì)來(lái)失能和失活在舌頭80的褶皺72中的厭氧細(xì)菌的協(xié)同方法。首先，用戶沖洗刮頭100的刮緣70側(cè)和暴露的超聲換能器62與水接觸，并且通過控制開關(guān)40(圖1A所示)啟動(dòng)超聲壓力波68，然后使刮頭100的刮緣70側(cè)進(jìn)入然后用戶沿方向A向下按壓刮頭100，直到銀接觸表面64與舌頭80接觸，并且刮緣70咬入并拉伸舌部80的頂表面。在接觸的一刻，唾液水分進(jìn)一步增強(qiáng)了超聲壓力波68到舌部80中的耦合，并且增強(qiáng)了Ag+離子從銀接觸表面64釋放。

然后用戶沿方向B朝向舌頭80的前部拉動(dòng)刮頭100，從而刮掉舌頭80上的任何碎屑，并且用高強(qiáng)度超聲壓力波和來(lái)自銀接觸表面64的Ag+離子逐漸照射整個(gè)表面以及舌頭80的褶皺72和舌乳突68。

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“典型的”、“典型地”、“通?！钡鹊谋硎霾慌懦渌考⒉牧虾头椒?，而僅示出一些更頻繁使用的替代物。

盡管前面的描述包含許多特定性，但是這些不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，而是作為其許多附加實(shí)施例中的一些優(yōu)選實(shí)施例的示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠容易地改變實(shí)施例中描述的各種部件的尺寸、形狀和構(gòu)造材料，并將本發(fā)明應(yīng)用于所有類型的聲波和超聲能量應(yīng)用。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由所說明的實(shí)施例來(lái)確定，而是由所附權(quán)利要求及其法律等同物來(lái)確定。