Система для осуществления комбинированного выброса воздуха и воды для очистки зубов
Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для использования для чистки зубов. Устройство для использования в жидкостно-капельной системе для очистки зубов для создания последовательных выбросов воздуха и последовательных выбросов жидкости при помощи одного двигателя, содержащее единственный двигатель, первую и вторую составные шестерни, воздушный цилиндр, смесительную камеру, зубчатую рейку, пружинный элемент и жидкостной насос. Первая составная шестерня имеет первый зубчатый участок и второй зубчатый участок. Вторая составная шестерня имеет первый зубчатый участок и второй зубчатый участок, при этом единственный двигатель приводит в действие первую составную шестерню, а первая составная шестерня приводит в действие вторую составную шестерню. Смесительная камера расположена на дистальном конце воздушного цилиндра, и камера имеет выходной патрубок для смеси жидкости и воздуха. Зубчатая рейка имеет дистальный герметизирующий конец, который сопрягается с внутренней поверхностью воздушного цилиндра непроницаемым для текучей среды образом, при этом второй участок второй составной шестерни сопрягается с зубчатой рейкой и приводит ее в движение, причем упомянутый один участок второй составной шестерни имеет зубцы только на своей части, а остальной участок не имеет зубцов. Пружинный элемент установлен так, чтобы пружина сжималась при перемещении зубчатой рейки под действием второго участка второй составной шестерни. Жидкостный насос соединен со второй составной шестерней так, что при повороте второй составной шестерни в смесительную камеру направляются последовательные выбросы жидкости, при этом, когда отсутствует зацепляющий контакт между указанным одним участком второй составной шестерни и зубчатой рейкой, пружина перемещает зубчатую рейку внутри воздушного цилиндра с такой скоростью, чтобы создавать выбросы воздуха в смесительную камеру, так что через патрубок с высокой скоростью выходит поток капель полученной смеси для очистки зубов. Изобретение позволяет использовать единственный источник питания для обеспечения согласованного синхронного генерирования жидкости и воздуха. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится в целом к устройствам для очистки зубов, в которых используется сочетание выбросов воздуха и выбросов жидкости для получения требуемой смеси воздух/жидкость и, в частности, к единому узлу для получения согласованных выбросов воздуха и жидкости.
В системах, которые осуществляют очистку зубов посредством сочетания выбросов воздуха и жидкости, такой как вода, важно, чтобы вода и воздух смешивались для обеспечения наибольшей эффективности очистки. Кроме того, важно согласовывать моменты выполнения этих двух функций при сохранении относительно простой конструкции и принципа работы, а также небольших размеров для вмещения в габариты конкретного устройства. Использование раздельных систем подачи жидкости и воздуха, как правило, вызывает проблемы с синхронизацией, а также с недостатком места и необходимостью иметь два источника питания. Предпочтительно иметь устройство, в котором можно было бы использовать единственный источник питания для обеспечения функции генерирования как жидкости, так и воздуха и обеспечения их согласованной синхронизации.
Устройство для использования в жидкостно-капельной системе для очистки зубов для создания следующих один за другим выбросов жидкости и воздуха с одним силовым узлом, включающее в себя: один двигатель, первый передаточный узел, приводимый в движение указанным одним двигателем; второй передаточный узел, причем один участок первого передаточного узла приводит в движение второй передаточный узел; жидкостный насос, приводимый в действие вторым передаточным узлом для создания последовательных выбросов жидкости в соответствии при работе двигателя; и узел с пружинным приводом для создания выбросов воздуха, при этом второй передаточный узел включает в себя участок, который приводит в действие пружинный узел, так что каждый оборот двигателя создает выброс воздуха и выброс жидкости, которые затем смешиваются вместе для формирования потока капель высокой скорости для очистки зубов.
Фиг.1 - вид устройства в перспективе.
Фиг.2 - вид сбоку противоположной стороны устройства, представленного на фиг.1.
Фиг.3 - изображение устройства, представленного на фиг.1, в разобранном виде.
Фиг.4 - вид сбоку с частичным разрезом устройства, представленного на фиг.1.
Фиг.5 - еще один вид в перспективе с изображением устройства.
На фиг.1-5 представлено устройство, в целом обозначенное позицией 10, для создания последовательных выбросов воздуха и жидкости, такой как вода, которые смешиваются для создания потока из воздуха и капель жидкости, используемого для очистки зубов, особенно межзубных промежутков. Устройство 10 образует основную часть всего приспособления для очистки зубов, которое включает чехол, источник питания и элементы управления для управления устройством. Эти элементы являются стандартными в устройстве для очистки жидкостно-капельного типа и поэтому специально не показанными и не описанными в настоящем документе.
Как показано на фиг.1 и 2, устройство 10 включает в себя воздушный цилиндр 12, который в показанном варианте осуществления имеет приблизительно 2,5 дюйма в длину и внутренний диаметр 0,5-1,0 дюйм. На дистальном конце 14 воздушного цилиндра 12 имеется патрубок, через который смесь выбросов воды или иной жидкости и текучей среды, обычно воздух, выходит. Капли жидкости направлены на зубы пользователя, особенно на межзубные промежутки, для их очистки.
Устройство включает в себя двигатель 20, который в представленном варианте осуществления представляет собой двигатель постоянного тока, как правило, с высоким крутящим моментом, например 15 ньютон-метров, хотя это значение обычно достигается после понижающей передачи. Таким образом, самому двигателю не требуется развивать такое значение крутящего момента. Такие двигатели широко представлены на рынке. Подходящими являются различные двигатели. Например, примерами подходящего двигателя являются двигатели компании Mitsumi. Двигатель 20 включает в себя выходной вал 21, на который установлен привод двигателя (фиг.4). В представленном варианте осуществления на ведущей шестерне двигателя имеется 8 зубцов. Количество зубцов шестерни 22, как и количество зубцов на других шестернях, может быть различным. Двигатель 20 расположен в позиции 24 на задней верхней поверхности воздушного цилиндра 12. Ведущая шестерня 22 двигателя зацепляет первую (наружную) зубчатую часть 26 первой составной шестерни 28, расположенной на первой стороне устройства. Первая составная шестерня 28 в данном варианте осуществления выполнен из пластика, как и остальные шестерни, однако она может быть выполнено также из других материалов. Первая зубчатая часть 26 первой составной шестерни 28 данного варианта осуществления 53 зубца. При работе ведущая шестерня 22 двигателя вращает ее по часовой стрелке. Первая составная шестерня 28 также включает в себя вал-шестерню 30 и вторую (внутреннюю) зубчатую часть 32, совпадающую с дистальным концом вала-шестерни 30, как показано на фиг.3. В представленном варианте осуществления вторая зубчатая часть первой составной шестерни имеет 8 зубцов.
Вал 30 со второй зубчатой частью 32 первой составной шестерни 28 проходит через устройство 10 и сопрягается с первой (наружной) зубчатой частью 34 второй составной шестерни 36, расположенной на противоположной стороне устройства. В представленном варианте осуществления первый зубчатая часть 34 второй составной шестерни имеет 48 зубцов, хотя это значение может быть другим, как было отмечено выше. Вторая (внутренняя) зубчатая часть 38 второй составной шестерни 36 прилегает к центральному валу-шестерне 37. Вторая зубчатая часть второй составной шестерни имеет 2 части, первую часть, содержащую частичный набор из 8 зубцов, обозначенных позицией 39, расположенных на расстоянии друг от друга вокруг приблизительно половины периметра второй зубчатой части, и вторую часть, не содержащую зубцов, то есть поверхность является гладкой в основании зубчатого участка второй зубчатой части. Обычно, но не обязательно, эти две части занимают каждая половину второй зубчатой части.
Второй составной центральный вал-шестерня 37 проходит обратно через устройство к первой стороне устройства и зацепляет узел 46 перистальтического насоса для текучей среды. Узел 46 перистальтического насоса включает в себя первый трубчатый участок 48, заходящий в резервуар 50 для текучей среды. В представленном варианте осуществления текучая среда в резервуаре 50 - это вода, хотя также могут использоваться другие текучие среды. Эти текучие среды включают в себя различные композиции, способствующие очистке зубов, такие как, например, хлоргексидин, ополаскивающие жидкости на основе перекиси водорода, водные смеси, питьевую соду, эфирные масла или жидкости для промывания ротовой полости. Узел 46 перистальтического насоса также включает в себя вторую трубку 52, проходящую от насоса и над корпусом устройства, к U-образному монтажному элементу 54 и затем вдоль наружной поверхности воздушного цилиндра к смесительной камере 58 на дистальном конце воздушного цилиндра.
Вторая зубчатая часть 38 второй составной шестерни 36 сопрягается с зубчатой рейкой 62, расположенной на проксимальном конце 61 воздушного цилиндра 12. В представленном варианте осуществления зубчатая рейка 62 имеет в длину приблизительно 2 дюйма и включает в себя набор из 8 расположенных на расстоянии друг от друга зубцов на ее верхней поверхности. Дистальный конец зубчатой рейки 62 включает в себя уплотняющий элемент 64, который сопрягается герметичным образом с внутренней поверхностью воздушного цилиндра 12. От дистального конца зубчатой рейки 62 в уплотнении 64 проходит и вокруг рейки вдоль большей части ее длины обвивается пружина 66 сжатия. Проксимальный конец 68 пружины 66 упирается в стопорный элемент 70 корпуса 20, как показано на фиг.4.
В процессе работы при повороте ведущей шестерни 22 двигателя рейка 62 перемещается назад под действием частичного набора зубцов 39 второй зубчатой части второй составной шестерни в направлении от проксимального конца 61 воздушного цилиндра, прижимая пружину 66 к стопору 70. Воздух входит в воздушный цилиндр через отверстие на дистальном конце 14. В представленном варианте осуществления пружина 66 сжимается на 30 мм. В данном варианте осуществления пружина сжимается постепенно каждые 400-900 миллисекунд в зависимости от точной частоты вращения двигателя. Этот процесс может осуществляться быстрее чем каждые 400 миллисекунд, вплоть до 100 мс. Когда составная шестерня 36 поворачивается так, что не имеющий зубцов участок 40 второй зубчатой части составной шестерни 38 оказывается прилегающим к рейке, так что между второй составной шестерни и рейкой отсутствует зубчатое соединение и зубчатое зацепление перестает удерживать рейку, пружина 66 разжимается, быстро перемещая рейку вперед, перемещая герметичный конец рейки вперед в воздушный цилиндр, нагнетая выброс воздуха в смесительную камеру вместе с выбросом жидкости (воды), создаваемым насосом, приводимым в действие валом второй составной шестерни. Как правило, происходит один впрыск воздуха за оборот вала двигателя, каждые 400-900 миллисекунд (или быстрее), при этом приблизительно 0,15 мл текучей среды подается в смесительную камеру за один оборот вала двигателя.
Последовательные выбросы воздуха и жидкости поступают в смесительную камеру 58 с надлежащей, согласованной синхронностью, и полученная смесь выходит через патрубок 16 в направлении зубов пользователя для их очистки.
Соответственно, было раскрыто устройство с одним двигателем, выполненное с возможностью обеспечивать необходимую мощность двигателя для генерирования как выборов жидкости, так и выбросов воздуха для создания потока капель жидкости.
Хотя в иллюстративных целях был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, следует понимать, что в этот вариант осуществления могут быть внесены различные изменения, модификации и замены без отступления от сущности изобретения, определяемого нижеследующей формулой.
1. Устройство для использования в жидкостно-капельной системе для очистки зубов для создания последовательных выбросов воздуха и последовательных выбросов жидкости при помощи одного двигателя, содержащее:
единственный двигатель (20);
первую составную шестерню (28), имеющую первый зубчатый участок (26) и второй зубчатый участок (32);
вторую составную шестерню (36), имеющую первый зубчатый участок (34) и второй зубчатый участок (38), при этом единственный двигатель приводит в действие первую составную шестерню, а первая составная шестерня приводит в действие вторую составную шестерню;
воздушный цилиндр (12);
смесительную камеру (58) на дистальном конце цилиндра, причем смесительная камера имеет выходной патрубок (16) для смеси жидкости и воздуха;
зубчатую рейку (62), имеющую дистальный герметизирующий конец (64), который сопрягается с внутренней поверхностью воздушного цилиндра непроницаемым для текучей среды образом, при этом второй участок второй составной шестерни сопрягается с зубчатой рейкой и приводит ее в движение, причем упомянутый один участок второй составной шестерни имеет зубцы только на своей части (39), а остальной участок не имеет зубцов;
пружинный элемент (66), установленный так, чтобы пружина сжималась при перемещении зубчатой рейки под действием второго участка второй составной шестерни; и
жидкостный насос (46), соединенный со второй составной шестерней так, что при повороте второй составной шестерни в смесительную камеру направляются последовательные выбросы жидкости, при этом, когда отсутствует зацепляющий контакт между указанным одним участком второй составной шестерни и зубчатой рейкой, пружина перемещает зубчатую рейку внутри воздушного цилиндра с такой скоростью, чтобы создавать выбросы воздуха в смесительную камеру, так что через патрубок с высокой скоростью выходит поток капель полученной смеси для очистки зубов.
2. Устройство по п. 1, в котором первый зубчатый участок, приводимый в действие двигателем, имеет существенно большее количество зубцов, чем второй зубчатый участок.
3. Устройство по п. 2, в котором первый зубчатый участок первой составной шестерни имеет по меньшей мере в пять раз больше зубцов, чем второй зубчатый участок, при этом двигатель содержит ведущую шестерню, имеющую приблизительно то же количество зубцов, что и второй зубчатый участок первой составной шестерни.
4. Устройство по п. 1, в котором первый зубчатый участок второй составной шестерни имеет существенно большее количество зубцов, чем второй зубчатый участок, при этом второй зубчатый участок имеет зубцы только на части второго зубчатого участка, причем когда остальная, не имеющая зубцов часть второго зубчатого участка оказывается прилегающей к зубчатой рейке, рейка высвобождается и быстро перемещается под действием пружины через воздушный цилиндр.
5. Устройство по п. 3, в котором первые зубчатые участки первой и второй составных шестерен расположены на противоположных сторонах устройства, причем второй зубчатый участок первой составной шестерни приводит в действие первый зубчатый участок второй составной шестерни.
6. Устройство по п. 1, в котором жидкостным насосом является перистальтический насос.
7. Устройство по п. 1, в котором пружина в процессе работы сжимается примерно на 30 мм, при этом насос создает выбросы жидкости приблизительно 0,15 мл за один оборот двигателя, а воздушные выбросы создаются каждые 400-900 миллисекунд синхронным образом для создания эффекта смешения в смесительной камере.
8. Устройство по п. 1, в котором жидкостью является вода.
9. Устройство по п. 1, включающее в себя корпус устройства, который включает в себя стопор, к которому прижимается пружина во время сжатия, при этом дистальный конец пружинного элемента соединен с герметизирующим концом рейки, так что при высвобождении рейки действие пружины толкает герметизирующий конец рейки вдоль воздушного цилиндра в направлении его дистального конца.
