CN116367793A - 龈下清洁 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于清洁诸如牙周袋的龈下区域的龈下清洁***(10)。该***包括用于产生液体流的液体流源(60)和用于产生气体流的气体流源(70)。该液体流源和该气体流源中的每一者各自耦接至喷嘴装置(40)，该喷嘴装置被布置成对准待清洁的龈下区域，该喷嘴装置包括至少一个喷嘴(41、42、43)。该***被配置成用于产生包括来自所述液体流源的一系列的液体脉冲的液体流，所述液体脉冲各自具有5‑100ms的持续时间，优选地8‑40ms，其中在后续液体脉冲之间的间隔为1‑50ms，优选地2‑10ms；以及来自所述气体流源的至少部分地填充所述间隔的气体流。还公开了一种用于形成这类龈下清洁***的喷嘴装置。

Description

龈下清洁

技术领域

本发明涉及龈下清洁***，该龈下清洁***包括耦接至喷嘴装置的液体流源，该喷嘴装置被布置成对准待清洁的龈下区域，该喷嘴装置包括至少一个喷嘴。

本发明还涉及用于清洁这类龈下区域的喷嘴装置。

背景技术

牙周炎是一种在世界范围内发病率很高的牙龈感染。例如，在美国，近一半(46％)30岁以上的成人被诊断出患有牙周炎，这引起了公众健康关注。牙周炎是不可逆的，因为牙齿支撑组织的破裂不能完全恢复。这导致牙龈与牙齿脱离，在牙齿表面和牙龈之间形成缝隙。这种缝隙，被称为牙周袋，为特定细菌种类的生长形成了有利的小生境，在牙龈疾病进展时，这种缝隙促使牙齿松动或甚至牙齿脱落。

除了有大量患者被诊断出患有牙周炎之外，还有另一大批患者患有牙周炎或早期袋形成，而没有被患者或专业人员辨识。对于这些患者，额外的口腔卫生对于防止这类袋进一步发展和加深是至关重要的，其最终可导致严重的牙周炎病症。

牙周炎的黄金标准处理是专业的龈上洁治(scaling and root planing)。这种处理涉及牙科专业人员有经验的手来清除牙齿和牙根表面的结石和生物膜。为了成功处理，患者每3-4个月参与一次维护处理，返回进行专业清洁。研究表明，患者(16％)对于长达5-14年的维护处理的一小时会诊的依从性较低。对牙医的恐惧、经济因素和牙科专业人员的行为被引述为依从性低的原因。因此，强烈需要用于袋清洁维护治疗的家用清洁装置。另外，这类家用清洁装置理想情况下可用于防止初始袋的进展，甚至在需要专业的龈上洁治的处理之前。

龈下清洁的去除目标可分为多个区段：

-附着于所述齿根的龈下结石。这只能专业地去除。

-龈下菌斑，分为多个层：

a)基底层：直接粘附至牙根面。这一层主要含有与牙龈疾病无关的细菌(良性共生体)。这一层典型地表现出高韧性。

b)中间层主要含有丝状或杆状细胞。这一层(有时称为橙色复合体)与牙龈炎相关联并表现出中等韧性。

c)顶层，其主要含有丝状、杆状或甚至球状细胞。这一层(有时称为红色复合体)与牙周炎相关联且是柔软的，具有低韧性。

d)若干来源已经报道了覆盖粘附生物膜的附加的松散细菌层，它们是与牙周炎强烈相关联的物种。

-龈下液：龈沟液(gingival crevicular fluid，GCF)在龈下缝隙和袋内形成，其形成速率随着炎症和袋深度的增加而增加。细菌毒素和其它细菌副产物可在GCF中积聚。

可假设，结合偶尔的结石和强大基底层的专业去除，家用清洁装置足以去除含有毒素的流体和较软的顶层，这窝藏了大多数顽固的牙周病原体。由于牙周病原体生长缓慢且典型地需要2-3天才能恢复生长，一天一次或交替几天清洁就足够了。然而，对于成功的清洁规则，必须清洁袋的整个深度以清洁掉病原体，从而阻止在袋边缘处发生的牙龈脱离的过程。深度覆盖是成功清洁技术的关键挑战之一。

在US 2020/276003 A1中公开了这类家用清洁装置的示例，其公开了一种口腔冲洗器，该口腔冲洗器包括贮存器、流体地连接至贮存器的尖端、具有驱动轴的电机和泵。在使用中，由泵生成穿过尖端的水射流，并且由用户对准他或她的齿间腔以执行龈下清洁，例如龈下牙周袋的清洁。

然而，已经发现这类口腔冲洗器对于牙周袋清洁无效，即使当使用特殊的龈下冲洗器尖端时也是如此。例如，对于中度牙周炎患者，这是受牙周炎影响的人群中最大的群体，最深的袋被定义为5mm深，并且发现这类基于水射流的口腔冲洗器无法清洁这类牙周袋的全部深度，特别是当在不适当的对准角度下使用时，从而限制了用这类口腔冲洗器执行的清洁过程的有效性。尽管正确的对准提高了这类口腔冲洗器的清洁过程的有效性，但是不同的龈下区域，例如口部和舌部区域，可能需要不同的最佳对准角度，这可能是用户难以实现的。此外，这类相对深的牙周袋的有效清洁可能需要高达750ml的水和140s的处理时间，这从用户的角度来看是不令人满意的，并且可能妨碍用户遵守所需的清洁规则。

WO 2013/001520公开了一种口腔卫生设备，该设备可被控制以递送空气的射流或空气和液体的射流。这被发现有助于去除残留的食物和牙菌斑。

发明内容

本发明寻求提供一种能够实现更有效的牙周袋清洁的龈下清洁***。本发明还寻求提供一种用于更有效的牙周袋清洁的喷嘴装置。本发明由独立权利要求定义。从属权利要求定义了有利的实施例。

根据一个方面，提供了一种龈下清洁***，液体流源和气体流源各自流体地耦接至喷嘴装置，该喷嘴装置被布置成对准待清洁的龈下区域，该喷嘴装置包括至少一个喷嘴，其中该液体流源被布置成产生包括穿过所述喷嘴装置的一系列液体脉冲的液体流；并且该气体流源被布置成产生穿过所述喷嘴装置的气体流，使得每个液体脉冲之后跟随有所述气体流。

本发明基于从模拟中获得的见解，即由于液体射流必须穿透液体柱(例如患有中度牙周炎的患者的牙周袋中的5mm高的柱)的事实，牙周袋内部的液体射流速度随着袋深度的增加而迅速降低，这由于牙齿壁和液体柱的表面阻力而导致动量损失，从而降低液体速度。通过液体脉冲之间的气体从牙周袋去除液体柱确保了新到达的液体脉冲可按增加的速度穿透牙周袋的深度，同时由于液体流的脉冲性质而需要较少的液体。因此，提供了一种龈下清洁***，与水冲洗清洁装置相比，该***用更少的水并在更短的时间段内提供对牙周袋的改进的清洁。

为了实现这类更有效的清洁性能，液体脉冲各自具有5-100ms的持续时间，优选地8-40ms，并且液体脉冲之间的间隔各自具有1-50ms的持续时间，优选地2-10ms。液体脉冲优选地以20-100Hz的循环频率生成。如果每个液体脉冲的持续时间小于5ms，则可能损害龈下区域的有效清洁，而如果每个液体脉冲的持续时间大于100ms，则用龈下清洁***执行的清洁操作可能花费过长的时间和/或使用过多的液体。类似地，如果在小于1ms的液体脉冲之间的间隔期间向待清洁的龈下区域提供气体，则可能无法实现从待清洁的龈下区域有效去除液体柱，而如果向待清洁的龈下区域提供气体超过50ms，则用龈下清洁***执行的清洁操作可能花费过长时间。将在其期间气体流被引导至待清洁的龈下区域处的每个液体脉冲的持续时间限制为8-40ms且将每个间隔的持续时间限制为2-10ms，这为龈下清洁***提供了特别最佳的性能窗口。

在一个优选实施例中，液体是水和/或气体是空气，以便于特别直接地实施龈下清洁***。在提及水的情况中，这也可意指水基清洁剂，例如漱口水等。

在一个实施例中，该喷嘴装置包括单个喷嘴，并且其中该液体流源和该气体流源任选地经由开关流体地耦接至单个喷嘴，该开关被布置成在液体流和空气流之间切换。在本实施例中，液体流和气体流均是交替的脉冲流，当被递送至待清洁的龈下区域时，该脉冲流穿过相同的喷嘴。这是喷嘴装置的相对低成本的实施方式——尽管这是需要在从液体流切换至气体流时由气体去除残留在喷嘴中的液体的折中下实现的，使得牙周袋中的液体柱的有效去除可花费更长的时间，这是因为完全空气脉冲压力的递送可能由于液体从喷嘴的初始去除而被延迟。流体流和气体流之间的这类切换可使用开关来实现，或者备选地通过将气体流***单个喷嘴孔口上游的脉冲液体流中来实现。

在一个备选实施例中，喷嘴装置包括流体地耦接至液体流源的第一喷嘴和流体地耦接至气体流源的第二喷嘴。这具有的优点是，气体流可被递送至龈下区域进行清洁，而没有由于必须从气体流流经的喷嘴中去除残留水而引起的延迟，从而另外减少了有效清洁龈下部位所需的循环时间。

喷嘴装置可包括同心喷嘴装置，其中第一喷嘴和第二喷嘴中的一个包围第一喷嘴和第二喷嘴中的另一个，例如第二喷嘴可包围第一喷嘴。这提供了一种特别紧凑的喷嘴设计，其中两个喷嘴对准以对准待清洁的龈下区域。备选地，第一喷嘴和第二喷嘴可在空间上彼此隔开，例如可从相反的方向对准待清洁的龈下区域，以确保该区域的有效清洁。

来自气体流源的气体流可包括多个气体脉冲，每个气体脉冲至少部分地跟随所述液体脉冲中的一个，例如每个气体脉冲的所述间隔的持续时间在所述液体脉冲之间，或者备选地，来自所述气体流源的气体流可为连续气体流。在连续气体流的情况下，气体压力保持足够低，例如至多0.1bar，以防止液体脉冲分解成液滴。

在一个特定实施例中，液体流源包括液体贮存器，其通过包括液体泵的流体耦接器流体地耦接至喷嘴装置，使得可通过在定义的时间段内(例如在待生成的液体脉冲的持续时间内)启动液体泵来生成液体脉冲。

优选地，在液体脉冲应快速衰减的意义上，所生成的液体脉冲应当尽可能效仿方波，因为这提高了液体脉冲的清洁效率。在一个实施例中，通过流体耦接器避免了液体脉冲的低压尾部，液体贮存器和喷嘴装置是不可膨胀的，因为这类用于液体的不可膨胀正压***在液体脉冲的生成终止时由于防止了在液体脉冲生成期间正压***的体积变化而促进了液体压力的急剧下降。备选地或附加地，在液体流源与喷嘴装置之间的流体耦接器包括在控制器的控制下的主动止动件，控制器用以终止从液体流源到喷嘴装置的液体流，以便实现液体脉冲的急剧截止。这类主动止动件可采取诸如阻塞阀或泄压阀的阀，或者诸如将液体吸出喷嘴装置的回拉活塞的活塞的形状。

气体流可按多种方式生成。在一个实施例中，气体流源包括喷嘴装置内的空气活塞，所述空气活塞由所述液体流源生成的液体压力驱动，促使所述空气活塞将空气吸入喷嘴装置中。这在气体流是脉冲的实施例中是特别具有成本效益的解决方案，因为气体脉冲可在液体脉冲朝向喷嘴装置行进时在这类装置中的液体脉冲之前生成。

备选地，气体流源气体流源可以包括气体泵或气体罐，其例如在气体流是连续的实施例中是有利的，尽管这类气体泵或气体罐当然可等同地用于生成脉冲气体流。

在一个实施例中，气体泵与喷嘴装置集成在一起，这具有以下优点：该气体泵可通过将该喷嘴装置附着于一个现有的龈下清洁***上而被装配至这类***上。

根据另一方面，提供了一种用于龈下清洁***的喷嘴装置，该龈下清洁***被布置成生成液体脉冲流，该喷嘴装置包括用于接纳所述液体脉冲的导管和包括空气入口阀和泄压阀的隔室，导管和隔室中的每一者终止于所述喷嘴装置的孔口中，其中隔室包括响应于由所述液体脉冲生成的液体压力的加压装置，所述加压装置用于加压所述隔室内的空气以便生成穿过所述泄压阀的空气脉冲流，每个空气脉冲至少部分地跟随所述液体脉冲中的一个液体脉冲。这类喷嘴装置可与现有的生成液体脉冲的龈下清洁***一起部署，以便通过生成除液体脉冲之外的空气脉冲来提高这类***的清洁性能，该空气脉冲可从待清洁的龈下区域去除水柱，如先前所解释的。

还可提供一种清洁龈下区域的方法，这类方法包括将流体流对准所述龈下区域，所述流体流包括一系列的液体脉冲；并且气体流跟随每个液体脉冲，其中所述气体流包括多个气体脉冲，例如每个气体脉冲具有后续液体脉冲之间的间隔的持续时间，或者是连续的气体流。已经发现，这类清洁方法有效地从龈下区域去除最可能引起牙周炎的那些污物，从而周期性地使用这种方法，例如每天或每隔一天，可有助于控制患者的牙周炎。

附图说明

将参照附图以非限制性示例的方式更详细地描述本发明的实施例，在附图中：

图1示意性地描绘了根据一个实施例的龈下清洁***；

图2示意性地描绘了根据另一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图3示意性地描绘了根据又一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图4示意性地描绘了根据又一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图5示意性地描绘了根据又一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图6示意性地描绘了根据又一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图7示意性地描绘了根据又一个实施例的龈下清洁***的一个方面；

图8示意性地描绘了根据一个备选实施例的龈下清洁***；

图9示意性地描绘了根据一个示例实施例的用于将现有的龈下清洁***转换成龈下清洁***的喷嘴装置；

图10示意性地描绘了根据一个示例实施例的用于将现有的龈下清洁***转换成龈下清洁***的另一个喷嘴装置；

图11示意性地描绘了在概念验证计算机模拟中使用的臼齿配置；

图12示意性地描绘了将根据一个实施例的龈下清洁***的性能与水射流的性能进行比较的概念验证模拟设置；

图13和14包括描绘利用图12中描绘的模拟设置获得的模拟结果的曲线图；以及

图15是根据一个实施例的龈下清洁方法的流程图。

具体实施方式

应理解，附图仅仅是示意性的且未按比例绘制。还应理解，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件。

图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的龈下清洁***10。龈下清洁***10包括基座单元20和通过管道25流体地连接至基座单元20的手持单元30。基座单元20可包括诸如刻度盘或旋钮的用户接口22，用户可通过该用户接口22选择龈下清洁***10的操作模式。手持单元30包括具有一个或多个喷嘴的喷嘴装置40，流体流可通过该喷嘴对准待由用户清洁的龈下区域。手持单元30可包括用于启用/禁用这类流体流的开关32。根据本发明，龈下清洁***10包括操作模式(其可为其唯一的操作模式或可为多种操作模式中的一种)，其中通过喷嘴装置40生成流体流，该流体流包括由气体隔开的多个液体脉冲。气体可为连续的气体流或者可为脉冲气体流，使得通过喷嘴装置40的流体流由夹杂有气体脉冲的液体脉冲序列组成。在一个备选实施例中，基座单元20可被不再是单独的实体，并且其功能可集成在手持单元30中。

已经发现，导致牙周病(诸如顶部菌斑层、覆盖粘附生物膜的附加松散细菌层和龈下液)的深度为5mm或更大的牙周袋内的污染物：与连续液体流相比，用这类由气体例如气体脉冲或连续气体流隔开的液体脉冲可更有效地去除龈沟液。如先前所解释的，这可通过由空气从牙周袋去除积聚的液体来理解，从而减小阻力并提供后续液体脉冲到这类牙周袋的较深区域的改进的通路。当液体脉冲的持续时间在5-100ms的范围内，并且优选地在8-40ms(毫秒)的范围内，并且在时间上由持续时间在1-50ms的范围内，优选地在2-10ms的范围内的间隔隔开，优选地给予流体流在20-100Hz的范围内的循环频率时，实现牙周袋的特别有效的清洁。如本领域技术人员容易理解的，当气体流是脉冲气体流时，每个间隔的持续时间定义气体脉冲的持续时间。在一个优选实施例中，这类间隔的持续时间，例如气体脉冲，在2-4ms的范围内。下面将更详细地展示这类脉冲流体流在牙周袋清洁方面的效果和优点。在本发明的实施例中，液体可为水且气体可为空气，但是也可考虑备选方案。例如，液体可为水基清洁液体、水或任何其它合适的液体，而气体可由气体罐等提供，并且可为任何合适的气体，例如压缩空气或氮气。

在图2所描绘的实施例中，喷嘴装置40包括单个喷嘴41。单个喷嘴41通过管道61和开关55流体地连接至液体流源60，并且通过管道71和开关55连接至气体流源70。开关55可由控制器50控制，该控制器周期性地在液体流源60和气体流源70之间切换，以便生成具有如上所解释的交替的液体和气体脉冲的脉冲流体流。备选地，开关55可为自动阀或分别响应于由液体流源60和气体流源70产生的液体压力和气体压力的阀，使得具有较高压力的流体流(例如液体流或气体流)促使开关打开。喷嘴41可具有任何合适的直径d，例如在0.1-1mm范围内的直径。直径越小，龈下清洁操作所需的液体越少。直径越大，龈下清洁操作的持续时间越短。在本实施例中，气体脉冲的持续时间优选地在5-20ms的范围内，以便允许在从牙周袋有效地去除液体柱之前从单个喷嘴41排出残留液体，因为存在于喷嘴41中的残留液体可干扰气体袋并损害液体柱从牙周袋的有效去除。

在另一组实施例中，开关55可从单个喷嘴设计中省略。例如，液体流源60和气体流源70可直接流体地连接至单个喷嘴41，其中气体流源70在低于由液体流源生成的液体脉冲的峰值压力的压力下产生气体流，使得在生成压力高于气体流的液体脉冲时，液体脉冲被迫通过单个喷嘴41，而在液体脉冲终止时，促使液体流压力下降至低于气体流压力，例如至约0bar，气体流现在可离开单个喷嘴41，使得在单个喷嘴41的输出端处产生的流体流包括夹杂有气体流的液体脉冲流以从牙周袋去除液体柱，如先前所解释的。为了最小化在液体脉冲之间待由气体流清除液体的喷嘴体积，气体流优选地进入靠近其孔口的喷嘴41。在该进入点处可存在单向阀，以防止液体进入喷嘴装置的分支，气体流通过该分支进入与液体流共享的单个喷嘴41的部分。

如果气体流和液体流共享通过单个喷嘴41的较大路径，则气体流和液体流可为在喷嘴内腔中具有相同压力的交替流。这具有以下优点：从牙周袋去除液体需要较少的时间，但是具有以下缺点：部署了比从牙周袋去除液体所严格需要的更高的气体压力，这包括龈下清洁***10的能量效率。

在图3所描绘的另一个实施例中，喷嘴装置40包括通过管道61流体地耦接至液体流源60的第一喷嘴42和通过管道71流体地耦接至气体流源70的第二喷嘴43。液体流源60可包括液体泵64，例如水泵，其被布置成将液体从液体贮存器62泵送至第一喷嘴42，而气体流源70可包括气体泵74，例如空气泵，其被布置成将气体(此处为空气)通过入口73抽吸至管道71中。控制器50可被布置成控制液体流源60(例如液体泵64)和气体流源70(例如气体泵74)，以生成包括由空气隔开的液体脉冲的流体流，如上所解释。备选地，气体泵74可响应于由液体泵64产生的液体压力，这将在下面更详细地解释。液体泵64和气体泵74可采用任何合适的形状，例如活塞或柱塞泵。由于这类泵本身是众所周知的，因此仅为了简洁起见，将不对它们进行另外的详细描述。还应注意的是，尽管气体泵74被示出为单独的实体，但这仅仅是作为非限制性的示例，并且例如将气体泵74结合到水流源70中同样是可行的。在本实施例中，气体流可为脉冲的或连续的。在连续的气体流的情况下，必须注意气体流不干扰液体脉冲，这可通过将第二喷嘴43的尖端处的气体流速度限制为100m/s或该尖端处的0.1bar的压力来实现。对于脉冲气体流，在喷嘴43的尖端处可使用更高的气体速度，这因此具有更快速地从牙周袋去除液体柱的优点，这因此可有助于脉冲流体流的更短的占空比(更高的频率)，从而减少患者的总清洁时间。第一喷嘴42的尖端直径d可在0.1-1mm范围内，并且第二喷嘴43的尖端直径d'可在0.1-1mm范围内。直径d和d'可相同或不同。

第一喷嘴42和第二喷嘴43典型地被布置成使得它们均对准待清洁的龈下区域，例如牙周袋。为此，第一喷嘴42和第二喷嘴43可紧密地对准，或者备选地，第一喷嘴42和第二喷嘴43从该区域的相对侧对准待清洁的龈下区域，这例如可有助于喷嘴装置40在待清洁的龈下区域处的正确对准。在图6中示意性描绘的特定实施例中，喷嘴装置40是同心喷嘴装置，其中第二喷嘴43包围第一喷嘴42。当然，第一喷嘴42可备选地包围第二喷嘴43，尽管优选的是液体脉冲通过同心喷嘴装置40的内喷嘴递送，因为这确保特别集中的液体脉冲被递送至待清洁的龈下区域，这有助于该区域的有效清洁。

通过控制液体脉冲的形状另外提高了液体脉冲的清洁效率。液体脉冲串优选地效仿方波，其中液体脉冲的压力尾部尽可能地最小化，因为液体脉冲的压力缓慢下降的相对长的尾部降低了这类液体脉冲的清洁效率。液体脉冲的尾部可按多种适当的方式适当地成形。例如，包括贮存器62、管道61和喷嘴装置40的正压***可为不可膨胀的，使得在液体泵64脱离时，管道61中的压力快速下降，因为正压***在液体泵64在先前泵送液体期间不能膨胀，因此在液体泵64关闭时不会收缩。这类收缩可在留滞在管道61中的液体上施加残余压力，促使产生液体脉冲中的压力尾部，因此通过使用不可膨胀的压力***来避免这类收缩避免了这类压力尾部的生成。

备选地或附加地，从液体流源60到喷嘴装置40的流体路径可包括在控制器50的控制下的主动止动件63，例如位于如图4中示意性描绘的管道61内。在液体脉冲生成周期结束时启动主动止动件63突然停止从液体流源70到喷嘴装置40的液体流，从而避免这类液体脉冲的长压降尾部。这类主动止动件63可按各种适当的方式实施。例如，主动止动件63可为诸如阻塞阀或泄压阀的阀。备选地，主动止动件63可为回拉活塞。这类回拉活塞可位于管道61的分支中，并且可被拉回以在管道61中产生负压，从而防止液体离开第一喷嘴42。回拉活塞可备选地被形成为液体泵64的一部分，例如可为在液体泵64启动以形成液体脉冲期间用于生成液体压力的相同活塞，其中活塞在相反方向上移动以将管道61和第二喷嘴42中的液体朝向液体贮存器62回吸，由此使管道61中的液体压力快速降低。

在根据本发明的实施例的龈下清洁***10中，气体压力可按各种适当的方式生成。如上所示，气体泵74可通过空气入口73吸入空气以生成期望的脉冲或连续气体流。在图5中示意性描绘的备选实施例中，气体流源70包括气体泵74，该气体泵流体地耦接至气体贮存器72，诸如容纳用于在管道71中生成气体压力的气体的气体罐。在本实施例中，在气体罐72被加压成使得不需要单独的泵的情况下，气体泵74可由阀等或控制器50的控制来代替。

在图7中示意性描绘的另外的实施例中，空气泵74可形成喷嘴装置40的一部分，该喷嘴装置40可为可拆卸的，使得喷嘴装置40可附着于现有的口腔卫生装置，诸如水冲洗喷射设备。电池(未示出)可结合在该喷嘴装置40中以给气体泵74提供动力。本实施例例如在气体泵74提供连续气体流的情况下特别可行，其中控制器50仅控制液体流源70以产生先前描述的液体脉冲序列。备选地，本实施例中的气体泵74可包括由液体泵64通过喷嘴装置40生成的液体压力驱动的空气活塞，使得在每个水脉冲之前形成空气脉冲，从而形成由交替的液体/空气脉冲组成的流体流。这在图8中示意性地描绘，其中第一喷嘴42包括驱动第二喷嘴43中的齿轮220的叶轮210，该齿轮220耦接至柱塞232的杆231的锯齿状或齿状边缘。弹簧240围绕杆231盘绕，并且在柱塞230的头部和止动件250之间延伸。第二喷嘴43另外包括第一单向阀202和第二单向阀204，该第一单向阀用作靠近其孔口布置的泄压阀，该第二单向阀延伸穿过第二喷嘴43的壁并用作空气入口阀，该第二单向阀204位于第一单向阀202与柱塞230之间。

在操作中，流过用作液体脉冲导管的第一喷嘴42的液体脉冲使叶轮210旋转，该叶轮进而驱动齿轮220，促使柱塞230被拉向用作生成气体流脉冲的隔室的第二喷嘴43内的止动件250，从而压缩螺旋型弹簧240。由此用柱塞230产生的吸力关闭第一单向阀202，并且将空气吸入第一单向阀202和柱塞230之间的第二喷嘴43内的(膨胀的)体积中。由液体脉冲施加在叶轮210上的力典型地大于螺旋型弹簧240的压缩力，使得在液体脉冲流动期间，螺旋型弹簧240保持被压缩，并且柱塞保持抵靠止动件250而被赋能。在液体脉冲终止时，叶轮210不再由液体压力驱动，因此储存在螺旋型弹簧240中的能量被释放，促使齿轮220在相反方向上旋转，即促使柱塞230的释放，这迫使第二喷嘴43内的前述体积中的空气通过第二单向阀204关闭和第一单向阀202打开而从其中排出，从而生成通过其孔口离开第二喷嘴43的空气脉冲。

在图9中示意性地描绘的另一示例实施例中，柔性膜46附着于分隔壁44，该分隔壁在用作液体脉冲的导管的第一喷嘴42和用作隔室的第二喷嘴43之间，在该隔室中，靠近喷嘴装置40的孔口48和喷嘴装置40的外壁45生成空气脉冲，从而提供通向分隔壁44和柔性膜46之间的空间的通路47。如前所述，第二喷嘴43包括靠近喷嘴孔口48布置的第一单向阀202和延伸穿过外壁45的第二单向阀204，空气可通过该第二单向阀进入第二喷嘴43。在液体脉冲通过第一喷嘴42的流动期间，如方框箭头所指示的(情况A)，液体脉冲压力促使一些液体进入分隔壁44和柔性膜44之间的空间，从而扩张该空间，这促使柔性膜46对第二喷嘴43内的空气施加正压力，从而触发第一单向阀202的打开，并且通过其孔口48将空气脉冲排出喷嘴装置40，同时关闭第二单向阀204，空气可通过该第二单向阀进入第二喷嘴43。

当液体脉冲终止时(情况B)，伸展的膜46在分隔壁44和柔性膜46之间的空间内的液体上施加正压力，从而迫使该液体从该空间通过通路47进入第一喷嘴42。因此，第二喷嘴43内的压力下降，促使第一单向阀202的关闭和第二单向阀204的打开，以允许空气进入第二喷嘴43，这典型地发生在第二喷嘴43内的内部压力下降至低于大气压时。以这种方式，可生成与液体脉冲部分重叠的空气脉冲流，使得在每个液体脉冲之后，空气脉冲的尾部可从牙周袋去除液体柱。

因此，喷嘴装置40的这些示例实施例允许能够生成液体脉冲流的现有龈下清洁***被适配成使得液体脉冲被空气(例如，连续空气流或脉冲空气流)隔开，以便从待清洁的牙周袋中去除液体柱。在这类喷嘴装置40中，第一喷嘴42典型地用作液体脉冲的导管，而第二喷嘴43典型地用作其中产生空气脉冲的隔室。该隔室典型地包括一些响应于由所述液体脉冲生成的液体压力的加压装置，例如柱塞230或柔性膜46，该加压装置用于加压隔室内的空气以便生成通过泄压阀202的空气脉冲流，其中每个空气脉冲至少部分地跟随所述液体脉冲中的一个。例如，在图8的柱塞实施例中，空气脉冲基本上在时间上不同于液体脉冲，其中在图9的柔性膜实施例中，空气脉冲在时间上与液体脉冲重叠。在后一实施例中，已经发现，空气脉冲的非重叠尾部仍然可有效地从牙周袋去除液体柱中的至少一些，并且改进仅使用液体脉冲的龈下清洁装置的清洁性能。

本发明的龈下清洁***10可采用任何合适的形状或形式，并且不限于专用的龈下清洁。例如，如图10示意性所描绘，龈下清洁***10可结合在电动牙刷内，其中喷嘴装置40延伸穿过刷附件80的杆82，其中喷嘴41终止于刷附件80的刷头84中。电池隔室12可包括可再充电电池，该可再充电电池被布置成对用于驱动刷附件80、控制器50、液体流源60以及在相关情况下的气体流源70的电机(未示出)供电，以便生成包括液体脉冲的流体流，该液体脉冲由空气通过流体导管61、71分离到喷嘴装置40中。如本领域技术人员容易理解的，尽管单个喷嘴41被示出基本上终止于刷头84内的中心，但是其它装置，例如其中用于脉冲液体流和连续或脉冲空气流的专用喷嘴终止于刷头84内的任何合适位置的装置同样是可行的。

在这一点上，另外应注意，根据本发明的实施例的龈下清洁***10可不专用于龈下清洁，而是可包括多种口腔清洁模式，例如连续冲洗模式和脉冲冲洗模式，其中液体脉冲不被气体流或气体脉冲隔开，等等。这些其它口腔清洁模式中的至少一些可能不是对准龈下清洁的。

为了展示概念验证，对如图11所示的两个臼齿袋的CAD模型执行计算流体动力学，其中近中方向由标记为M的空心箭头指示且远中方向由标记为D的空心箭头指示。CAD模型包括由箭头指示的5mm深度的邻间牙周袋，其中环绕牙齿的剩余袋的深度为3mm。将邻间牙周袋设定为在袋的顶部处的宽度为0.4mm，其在袋的底部处渐缩至0.1mm。两个牙齿之间的齿间平面由虚线指示。

在第一组模拟中，模拟了产生连续水流的水射流的效率。使用不同大小的喷嘴进行模拟，接近最佳对准位置以清洁5mm深的邻间袋。对于0.8和0.3mm直径的喷嘴，分别使用12.6ml和4.2ml的液体体积，分别在约0.92s和2.33s内实现了全袋清洁。对于处理局部袋，这类处理时间和体积可能是好的。然而，为了清洁具有高达60个邻间袋的全套牙齿，使用喷嘴直径为0.3mm和0.8mm的水射流将分别需要140s和55s的处理时间以及252ml和756ml的水体积。如果也考虑口部和舌部龈下区域用于清洁，则所需的处理时间和水体积将另外增加。此外，对于口部和舌部区域，需要重新计算最佳对准角度，这可能导致处理时间增加。由于用户行为和牙袋解剖结构，这类处理时间可另外增加。大的液体体积和较长的处理时间损害了用户的体验，并且因此损害了用户对所需口腔卫生制度的依从性，这是实现真正的口腔卫生解决方案的关键。因此，强烈需要通过实现较低的处理时间和所需的水体积来提高射流袋清洁的功效。

第一组模拟的发现中的一个是液体的速度在进入邻间牙周袋之后迅速降低。液体流以25m/s离开喷嘴，然后在袋的底部处减速至小于10m/s。这是由于射流必须在袋中穿透5mm高的液体柱，这由于袋的壁和存在于袋中的液体的表面阻力而导致动量损失，从而降低了液体速度。因此，在袋的底部处所产生的作用于生物膜上的剪切力降低，导致牙周袋的清洁变慢。

在第二组模拟中，将根据本发明的实施例的龈下清洁***10(标记为AAW)的性能与连续水射流(标记为WJ)的性能进行比较。这在图12中示意性地描绘，其中龈下清洁***10被配置有一对相邻的喷嘴42、43，水喷嘴的直径为0.55mm，与水射流喷嘴5的直径相同。来自相邻空气喷嘴的空气速度在喷嘴出口处被设定为100m/s(0.1bar)，这被证明足以从邻间牙周袋中去除流体。水脉冲和空气脉冲的脉冲持续时间分别被设定为10ms，从而产生循环频率为50Hz的脉冲流体流。如图12的右侧窗格所示，生物膜去除建立在邻间牙周袋的三个不同区域中，即从袋进入点测量的跨越0-1.5mm的袋的顶部(I)，从袋进入点测量的跨越1.5-3mm的袋的中间或中部(II)，以及从袋进入点测量的跨越3-5mm的袋的深部或底部(III)。

这些模拟的结果示出在图13中，图13描绘了对于深袋(左上)、中间袋(右上)、顶袋(左下)和总袋(右下)，作为所用水体积(x轴，以克计)的函数的去除的生物膜体积(y轴，以％计)。图14描绘了对于深袋(左上)、中间袋(右上)、顶袋(左下)和总袋(右下)，作为所用水体积(x轴，以克计)的函数的已经清洁的袋面积(y轴，以％计)。从这些曲线图中可清楚地认识到，对于顶袋，根据本发明的实施例的龈下清洁***10和连续水射流均实现了用约1g(1ml)的水完全去除生物膜。然而，对于中间袋和深袋两者，龈下清洁***10均实现了优异的清洁结果，特别是对于深袋清洁，其中与使用相同量的水时对于连续水射流小于50％相比，用1.5g(1.5ml)水去除约70％的生物膜。这相当于用龈下清洁***10清洁的深袋的总面积的约40％，相比之下，使用相同量的水通过连续水射流清洁该总面积的约15％。因此，与使用相同喷嘴直径和水体积的连续水射流相比，利用喷射至此袋中的液体(例如水)脉冲之间的气体(例如空气)从牙周袋中去除水柱显著地提高了龈下清洁***10的清洁效率。因此，当使用龈下清洁***10代替连续喷水时，使用较少的液体(例如水)可在较短的时间内实现有效的牙周清洁。

图15是根据一个实施例的方法100的流程图，该方法是用于有效的龈下清洁的方法，并且可按任何合适的方式来实施，例如通过龈下清洁***10。方法100开始于操作101，例如通过用户启用实施方法100的装置或***。在操作103中，将持续时间在8-40ms范围内的液体脉冲对准待清洁的龈下区域，而在操作105中，在每次液体脉冲之后将气体对准待清洁的龈下区域，此后，方法100返回至操作103，直到在操作107中例如响应于用户命令而决定应当终止流体流，此后，方法100终止于操作109中。操作103的重复之间的间隔，即后续液体脉冲的生成，典型地持续时间为2-10ms，这对于操作105中的气体来说足够长，以从待清洁的龈下区域中的牙周袋去除液体柱，如先前所解释的。在操作105中提供的气体可作为连续的气体流提供，或者可包括在两个液体脉冲之间产生气体脉冲，其中气体脉冲具有两个后续液体脉冲之间的间隔的持续时间，即持续时间在2-10ms的范围内。

应注意，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不偏离所附权利要求书的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这类元件的存在。本发明可借助于包括若干个不同元件的硬件来实施。在列举了若干个装备的装置权利要求中，这些装备中的若干个可由同一项硬件来体现。在相互不同的从属权利要求中所叙述的措施可有利地组合。

Claims (15)

1.一种龈下清洁***(10)，包括：

液体流源(60)和气体流源(70)，各自耦接至喷嘴装置(40)，所述喷嘴装置被布置成对准待清洁的龈下区域，所述喷嘴装置包括至少一个喷嘴(41、42、43)；以及

控制器(50)，其中所述控制器被配置成操作使得：

所述液体流源被布置成用于产生包括穿过所述喷嘴装置的一系列液体脉冲的液体流；

所述气体流源被布置成用于产生穿过所述喷嘴装置的气体流，使得每个液体脉冲被所述气体流跟随；以及

所述液体脉冲各自具有5-100ms的持续时间，并且连续液体脉冲之间的间隔各自具有1-50ms的持续时间。

2.根据权利要求1所述的龈下清洁***，其中所述液体脉冲各自具有8-40ms的持续时间，并且连续液体脉冲之间的所述间隔各自具有2-10ms的持续时间。

3.根据权利要求1或2所述的龈下清洁***(10)，其中所述喷嘴装置(40)包括单个喷嘴(41)。

4.根据权利要求3所述的龈下清洁***(10)，其中所述液体流源(60)和所述气体流源(70)经由开关(55)流体地耦接至所述单个喷嘴，所述开关被布置成在所述液体流和所述气体流之间切换。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中所述喷嘴装置(40)包括流体地耦接至所述液体流源(60)的第一喷嘴(42)和流体地耦接至所述气体流源(70)的第二喷嘴(43)。

6.根据权利要求5所述的龈下清洁***(10)，其中所述喷嘴装置(40)包括同心喷嘴装置，其中所述第一喷嘴(42)和所述第二喷嘴(43)中的一个喷嘴包围所述第一喷嘴和所述第二喷嘴中的另一个喷嘴。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中来自所述气体流源(70)的所述气体流包括多个气体脉冲，每个气体脉冲至少部分地跟随所述液体脉冲中的一个液体脉冲。

8.根据权利要求5或6所述的龈下清洁***(10)，其中来自所述气体流源(70)的所述气体流是连续气体流。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中所述液体是水和/或所述气体是空气。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中所述液体流源(60)包括液体贮存器(62)，所述液体贮存器通过包括液体泵(64)的流体耦接器(61)流体地耦接至所述喷嘴装置(40)。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中：

所述流体耦接器(61)、所述液体流源(60)和所述喷嘴装置(40)是不可膨胀的，和/或

所述流体耦接器包括主动止动件(63)，所述主动止动件在所述控制器(50)的控制下用以终止从所述液体流源到所述喷嘴装置的液体流。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中所述气体流源(70)包括在所述喷嘴装置(40)内的空气活塞，所述空气活塞由所述液体流源(60)生成的液体压力驱动，使得所述空气活塞将空气吸入所述喷嘴装置中。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的龈下清洁***(10)，其中所述气体流源(70)包括气体泵(74)或气体罐(72)。

14.根据权利要求13所述的龈下清洁***(10)，其中所述气体泵(74)集成在所述喷嘴装置(40)中。

15.一种用于龈下清洁***的喷嘴装置(40)，所述喷嘴装置被布置成生成液体脉冲流，所述喷嘴装置包括用于接纳所述液体脉冲的导管(42)以及包括空气入口阀(204)和泄压阀(202)的隔室(43)，所述导管(42)和所述隔室(43)中的每一者终止于所述喷嘴装置(40)的孔口(48)中，其中所述隔室包括响应于由所述液体脉冲生成的液体压力的加压装置，所述加压装置用于加压所述隔室内的空气以便生成穿过所述泄压阀的空气脉冲流，每个空气脉冲至少部分地跟随所述液体脉冲中的一个液体脉冲，其中所述喷嘴装置被适配成适于产生包括一系列液体脉冲的流，所述一系列液体脉冲中的液体脉冲具有5-100ms的持续时间，其中后续的液体脉冲之间的间隔具有1-50ms的持续时间，每个液体脉冲被气体流跟随。

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