зубная щетка

Формула изобретения

1. Зубная щетка, содержащая рукоятку с полостью, головку со щетиной, источник оптического излучения, электрически соединенный через устройство коммутации со встроенным в полость рукоятки источником электрического питания, отличающаяся тем, что источник оптического излучения расположен в головке щетки, материал головки щетки и щетина в месте выхода излучения из головки отсутствуют, рукоятка щетки и ее головка снабжены электрическим разъемом, одна часть которого закреплена на головке щетки и электрически соединена с источником оптического излучения, а другая закреплена на рукоятке щетки и электрически соединена с устройством коммутации и источником электрического питания.

2. Щетка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность головки щетки над источником оптического излучения выполнена из прозрачного для излучения материала в виде оптической линзы.

3. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что в головку щетки встроено более одного источника оптического излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к зубным щеткам и может быть использовано в стоматологии для профилактики и лечения болезней полости рта.

Известна зубная щетка с инфракрасным излучением (заявка Японии N 3-15883, A 46 B 15/00, A 61 N 5/06, D 01 F 8/04, опубл. 04.03.91), состоящая из рукоятки со встроенным источником питания, нагревательным элементом и головки со щетиной, выполненных из специального термоактивного материала, излучающего в дальней инфракрасной области. Основным недостатком является отсутствие излучения, производящего профилактическое и лечебное действие на ткани полости рта.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой за прототип является зубная щетка (RU патент N 20890853, A 46 B 15/00, 10.09.90), состоящая из рукоятки с полостью, головки со щетиной и встроенных в полость рукоятки, соединенных через устройство коммутации источника излучения и электрического питания, где источником излучения является источник излучения оптического диапазона, а головка выполнена из прозрачного материала.

Основными недостатками прототипа являются низкая световая эффективность и низкая поверхностная плотность мощности светового излучения, выходящего из щетки и освещающего ткани полости рта. Эти недостатки обусловлены поглощением излучения в головке щетки и его рассеянием в щетине из-за неудачного расположения излучателя в рукоятке щетки.

В то же время, по данным многих авторов (см., например, Кунин, Мясковский, журнал "Стоматология", N 12, 1982 г. ; Прохончуков А.А., журнал "Стоматология", N 6, с. 77-78, 1987 г.), для получения положительного клинического эффекта при профилактике и лечении различных болезней полости рта требуется иметь достаточно большие пороговые поверхностные плотности мощности излучения, освещающего ткани полости рта, составляющие как минимум 5 мВт на 1 см².

То есть для достижения положительного клинического эффекта необходимы достаточно большие пороговые значения поверхностной плотности мощности на облучаемой поверхности, ниже которых эффект не наблюдается. Для современных источников излучения это означает, что нужно минимизировать потери света на пути от источника излучения до облучаемой поверхности (ткани полости рта), а также обеспечивать необходимые, достаточно большие пороговые значения поверхностной плотности мощности за счет уменьшения облучаемой источником поверхности. Возможность увеличения поверхностной плотности мощности по сравнению с пороговой в определенных пределах позволяет в такое же количество раз сократить длительность процедуры.

Многие источники оптического излучения, например светодиоды, полупроводниковые лазеры и другие, имеют достаточные мощности, снабжены коллимирующими или фокусирующими оптическими элементами и позволяют обеспечить на выходе источника излучения необходимые, достаточно большие поверхностные плотности мощности излучения. Однако их использование в прототипе по указанным причинам (светопотери, значительное удаление от облучаемой поверхности, поскольку они расположены в ручке щетки, необходимость распределения излучения источника излучения на всю поверхность щетки под щетиной и особенно светорассеяние в щетине) в десятки раз уменьшает поверхностную плотность мощности (этот важнейший для положительного клинического эффекта параметр), обеспечиваемую источником излучения, что является существенным недостатком прототипа.

Это можно подтвердить простейшими расчетами. Допустим, что источник излучения обеспечивает на своем выходе вблизи излучающей поверхности поверхностную плотность мощности 200 мВт/см² на площади 0,5 см². В прототипе его излучение над распределить на всю поверхность под щетиной щетки, чтобы вся поверхность щетины щетки равномерно светилась, освещая ткани полости рта. Площадь поверхности под щетиной стандартной щетки составляет около 3 см². Это означает уже снижение поверхностной плотности мощности в шесть раз. Далее в прототипе это излучение пропускается через щетину, которая, даже будучи прозрачной, является мощным рассеивателем излучения, причем рассеяние излучения происходит по всем возможным направлениям в угол 360^o, следовательно, и в обратном, и боковых направлениях, так что на выходе щетины поверхностная плотность мощности будет уменьшена минимум еще в четыре раза, что означает суммарное снижение поверхностной плотности мощности по отношению к обеспечиваемой источником излучения в двадцать четыре раза. Однако, если учесть, что щетина щетки имеет высоту около 1 см и в ней происходит многократное переотражение светового излучения, приводящее к дополнительному светорассеянию по всем возможным направлением и сопровождающееся поглощением, так как абсолютно непоглощающих материалов не существует, поверхностная плотность мощности излучения на выходе из щетины будет еще уменьшена в десятки раз. Это и позволяет утверждать, что в прототипе та поверхностная плотность мощности, которая могла бы быть обеспечена источником излучения, уменьшается в десятки, сотни раз.

Для повышения поверхностной плотности мощности излучения до значений, которые могли бы обеспечить источники излучения в случае, если бы их излучение непосредственно облучало ткани полости рта, в прототипе требуется в десятки, сотни раз увеличивать мощность источника, что практически оказывается нереальным, и даже в случае реализации приводит к повышению энергопотребления в такое же количество раз, а также к тепловыделению (значительному нагреву) в месте расположения источника излучения. В случае же невозможности такого повышения мощности источника излучения поверхностная плотность мощности излучения на тканях полости рта будет небольшой, что может привести к необходимости значительного увеличения длительности процедуры, значительно превышающей разумные значения (время привычного пользования зубной щеткой), либо вообще к отсутствию положительного клинического эффекта, если поверхностные плотности мощности излучения будут ниже пороговых значений.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в значительном повышении световой эффективности и поверхностной плотности мощности излучения зубной щетки, использующей оптическое излучение и предназначенной для профилактического и лечебного воздействия на ткани полости рта, что приводит к значительному уменьшению энергопотребления, сокращению времени процедуры и повышению лечебной эффективности щетки.

Указанная задача решается при осуществлении изобретения за счет технического результата, заключающегося в максимальном повышении эффективности источника излучения (минимизации светопотерь) и обеспечении более высокой поверхностной плотности мощности на тканях полости рта, необходимой для достижения клинического эффекта.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в зубной щетке, содержащей рукоятку с полостью, головку со щетиной, источник излучения, электрически соединенный через устройство коммутации со встроенным в полость рукоятки источником электрического питания, источник оптического излучения расположен в головке щетки.

В месте выхода излучения из головки материал головки щетки и щетина могут отсутствовать.

Поверхность головки щетки над источником излучения может быть выполнена из прозрачного для излучения источника материала в виде оптической линзы.

В головку щетки может быть встроено несколько источников излучения.

Головка и рукоятка щетки могут содержать электрический разъем.

Проведенные экспериментальные исследования с использованием промышленного измерителя ИМО-3 подтвердили изложенные теоретические предпосылки и показали, что поверхностные плотности мощности в предлагаемом изобретении более чем в 60 раз по отношению к прототипу.

По сведениям автора, изложенный признак является новым, а само техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена зубная щетка со встроенным в головку светодиодом; на фиг. 2 - щетка с двумя источниками излучения с оптическими линзами из материала, прозрачного для излучения источников.

Зубная щетка (фиг. 1) состоит из рукоятки 1 с полостью 2, в которой установлен источник электрического питания 3, соединенный с источником оптического излучения 4, расположенного в головке 5 на уровне основания щетины 6, посредством контактов 7, замыкаемых в цепь питания источника излучения 4 устройством коммутации 8.

Вариант изготовления щетки с возможностью отделения головки 5 от рукоятки 1 с учетом их электрического соединения с помощью разъема 9 и сформированными над источниками излучения 4 оптическими линзами 10 представлен на фиг. 2.

Одна часть электрического разъема 9 закреплена на головке щетки и электрически соединена с источником электрического излучения, а другая закреплена на ручке щетки и электрически соединена с устройством коммутации и источником электрического питания.

Устройство работает следующим образом. После включения источника оптического излучения 4 с помощью устройства коммутации 8 излучение от источника 4 освещает полость рта, обеспечивая без потерь в материале головки щетки и щетине необходимую поверхностную плотность мощности излучения на тканях полости рта.

Расположенная над источником оптического излучения 4 положительная линза 10 позволяет формировать требуемую диаграмму направленности излучения. При необходимости спектральный состав излучения от нескольких источников излучения 4 может быть различным. Наличие электрического разъема 9 дает возможность отделения головки щетки 5 от ручки 1 с целью смены головки щетки.

Пример конкретной реализации заявляемого устройства состоит в следующем: в качестве источников излучения использованы лазерные диоды SDL-2380-S с длиной волны излучения 810 нм, SDL-7430 с длиной волны 675 нм (см. Product Catalog SDL "Semiconductor Diode Lasers" 1995). В качестве светодиодов LEDS-5 и LEDS-3 (голубой, зеленый, красный) или L53 3000 mkd (см. Catalog "RS components", Vienna, 1995). В качестве малогабаритного источника питания - VARTA crom 547 или типа AA.

Таким образом, на основании вышеизложенного, заявляемая совокупность признаков в предлагаемом устройстве позволяет значительно повысить световую эффективность щетки, поверхностную плотность мощности выходящего из нее излучения, что приводит к значительному уменьшению энергопотребления, уменьшению длительности процедуры и повышению эффективности профилактического и лечебного воздействия на ткани полости рта.