KR102641526B1

KR102641526B1 - 액체 시트 세정 작용을 사용하는 세정 장치

Info

Publication number: KR102641526B1
Application number: KR1020207014380A
Authority: KR
Inventors: 바트 고텐보스; 발렌티나 라베조; 퀸틴 올리버 빌리암스; 산드라 회츨
Original assignee: 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2024-02-28
Also published as: EP3700460B1; US20200237489A1; CN111246820A; EP3700460A1; PL3700460T3; RU2020117153A3; JP2021500106A; CN111246820B; WO2019081268A1; ES2908817T3; RU2020117153A; KR20200077537A; JP7301045B2; RU2769421C2

Abstract

세정 장치(10)는 본체 부분(12); 본체 부분 상에 장착되고 노즐 헤드(16)를 포함하는 노즐 부재(14)로서, 노즐 부재는 본체 내의 저장조로부터 노즐 헤드로의 액체 및/또는 공기의 통과를 허용하도록 구성되는, 상기 노즐 부재; 및 액체 및/또는 공기가 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성되는 노즐 헤드 내의 오리피스(40)로서, 오리피스는 배출되는 액체 및/또는 공기를 목표 세정 거리에서 폭보다 큰 길이를 갖는 적어도 하나의 액체 시트로 형상화하도록 구성되는, 상기 오리피스를 포함한다.

Description

액체 시트 세정 작용을 사용하는 세정 장치

본 발명은 일반적으로 액체 시트 세정 작용(liquid sheet cleaning action)을 사용하는 개인 케어 장치(personal care device) 및 방법에 관한 것이다.

적절한 개인 위생은 건강을 개선하고 질병, 감염 및 다른 건강 문제에 대한 문제들을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 적절한 치아 세정은 장기적인 치아 건강을 촉진하는 것을 돕는다. 적절한 치아 세정의 하나의 양상은 치아 플라크(dental plaque)를 제거하여 잇몸 및 치아를 세정하기 위한 구강 세척기(oral irrigator)의 사용이다. 구강 세척기는 칫솔이 쉽게 접근할 수 없는 영역에서, 예를 들어 치아들 사이에서 그리고 치은연(gum margin)에서 특히 중요하다. 구강 세척기 또는 다른 개인 케어 세정 장치에 의해 제공되는 수압의 세정력은 문제가 될 수 있는데, 그 이유는 구동 압력의 증가가 물 제트(water jet)의 편안함을 감소시키기 때문이다. 사용자가 불편함을 경험한다면, 이들은 제품의 사용을 중단할 수 있고, 대안적으로, 수압이 충분하지 않다면, 이는 적절한 세정을 제공하지 않을 것이다.

구강 세척기와 같은 개인 케어 세정 장치는 전형적으로, 세정될 표면을 향해 물의 둥근 스트림(rounded stream) 또는 "제트"를 투사하는 하나 이상의 둥근 오리피스를 포함한다. 둥근 오리피스에 대한 일부 변형이 있지만, 생성된 제트는 전형적으로 형상이 둥글거나 난형(oval)이다.

따라서, 사용자에게 불편하거나 위험하지 않고 치아 표면으로부터 플라크 층과 같은 원치 않는 물질을 제거하기에 충분한 힘을 가하는 개인 케어 세정 장치에 대한 지속적인 필요성이 당업계에 존재한다.
(특허문헌 1) WO 2014/121293 A1
(특허문헌 2) US 2016/310247 A1

본 발명은 액체 시트를 생성하는 개인 케어 세정 장치를 사용하는 세정을 위한 본 발명의 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시예 및 구현예는, 단독으로 또는 표면을 향해 압력 하에 가해지는 하나 이상의 액체 제트와 함께, 세정될 표면을 향해 압력 하에 하나 이상의 액체 시트들을 방출하는 오리피스 또는 오리피스들을 가지고 구성된 개인 케어 세정 장치에 관한 것이다. 액체 시트는 본 명세서에 기술된 바와 같이 기다란 형상(여기서, 길이가 폭보다 실질적으로 더 길다)을 갖는 물 스트림으로서 특징지어진다. 액체 시트는, 특히 가파른 충돌 각도에서 충돌할 때, 동일한 구동 압력에서, 원형 물 제트에 비해 우수한 물질 제거가 얻어지게 한다. 예를 들어, 개인 케어 세정 장치는 인접치간 공간(interproximal space)을 포함한 치아 및 잇몸을 세정하도록 구성된 구강 세척기일 수 있다.

일반적으로, 일 태양에서, 개인 케어 세정 장치가 제공된다. 세정 장치는 본체 부분; 본체 부분 상에 장착되고 노즐 헤드를 포함하는 노즐 부재로서, 노즐 부재는 본체 내의 저장조로부터 노즐 헤드로의 액체 및/또는 공기의 통과를 허용하도록 구성되는, 상기 노즐 부재; 및 액체 및/또는 공기가 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성되는 노즐 헤드 내의 오리피스로서, 오리피스는 배출되는 액체 및/또는 공기를 세정될 표면 상의 충돌 위치에서 폭보다 큰 길이를 포함하는 적어도 하나의 시트로 형상화하도록 구성되는, 상기 오리피스를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 세정 장치는 액체 및/또는 공기가 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성된 노즐 헤드 내의 제2 오리피스를 추가로 포함하고, 제2 오리피스는 원형이다.

일 실시예에 따르면, 오리피스는 배출되는 액체 및/또는 공기를 복수의 액체 시트들로 형상화하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, 오리피스는 세정될 표면 상의 충돌 위치에서의 액체 시트의 길이가 대략 세정될 표면의 평균 높이, 예컨대 치아의 높이가 되게 구성되도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, 세정될 표면 상의 충돌 위치에서의 액체 시트의 길이는 대략 2 내지 15 mm이다. 일 실시예에 따르면, 세정될 표면 상의 충돌 위치에서의 액체 시트의 폭은 대략 0.01 내지 0.25 mm이다.

일 실시예에 따르면, 노즐 헤드는 상이한 형상을 각각 포함하는 복수의 오리피스들을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 노즐 부재는 본체 부분 상에 제거가능하게 장착된다.

일 실시예에 따르면, 개인 케어 세정 장치는 구강 세척기이다.

일반적으로 다른 태양에서, 세정 장치가 제공된다. 세정 장치는 본체 부분; 본체 부분 상에 장착되고 노즐 헤드를 포함하는 노즐 부재로서, 노즐 부재는 본체 내의 저장조로부터 노즐 헤드로의 액체 및/또는 공기의 통과를 허용하도록 구성되는, 상기 노즐 부재; 및 액체 및/또는 공기가 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성되는 노즐 헤드 내의 제1 오리피스로서, 제1 오리피스는 직사각형, 삼각형 또는 별-형상이고, 제1 오리피스는 액체 및/또는 공기의 제트, 및 액체 및/또는 공기의 시트 둘 모두를 방출하도록 구성되는, 상기 제1 오리피스를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 제1 오리피스는 별-형상이고 3개, 4개, 5개 또는 6개의 첨단부(point)들을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 직사각형, 삼각형, 또는 별-형상의 오리피스는 대략 0.1 내지 2 ㎟의 면적을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "사용자 인터페이스"는 사람 사용자 또는 조작자와 하나 이상의 장치 사이의, 사용자와 장치(들) 사이의 통신을 가능하게 하는 인터페이스를 지칭한다. 본 발명의 다양한 구현예에서 채용될 수 있는 사용자 인터페이스의 예는 스위치, 전위차계, 버튼, 다이얼, 슬라이더, 트랙볼, 디스플레이 스크린, 다양한 유형의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 터치스크린, 마이크로폰, 및 일부 형태의 사람이 생성한 자극을 수신하고 그에 응답하여 신호를 생성할 수 있는 다른 유형의 센서를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

아래에서 더욱 상세히 논의되는 전술한 개념 및 추가의 개념의 모든 조합이 (그러한 개념이 서로 불일치하지 않는다면) 본 명세서에 개시되는 본 발명의 요지의 일부인 것으로 고려되는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서의 마지막에 언급되는 청구된 요지의 모든 조합이 본 명세서에 개시되는 본 발명의 요지의 일부인 것으로 고려된다.

본 발명의 이들 및 다른 태양이 본 명세서에서 후술되는 실시예(들)로부터 명백하고 그러한 실시예(들)를 참조하여 설명될 것이다.

도면에서, 동일한 도면 부호는 일반적으로 상이한 도면 전체에 걸쳐 동일한 부분을 지칭한다. 또한, 도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 대신에 일반적으로 본 발명의 원리를 예시하는 데 중점을 둔다.
도 1은 일 실시예에 따른 개인 케어 세정 장치의 개략도.
도 2a는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드의 개략도.
도 2b는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드의 개략도.
도 3a는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 3b는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 3c는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 3d는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 3e는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 3f는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 유래하는, 세정될 표면에서의 시트 충돌 형상의 개략도.
도 4는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드의 개략도.
도 5a는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드의 개략도.
도 5b는 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드의 개략도.
도 6은 일 실시예에 따른 세정 장치의 헤드로부터 방출되는 액체의 개략도.
도 7은 일 실시예에 따른 세정 장치의 삼각형 오리피스로부터 배출되는 유체의 개략도.
도 8은 일 실시예에 따른 세정 장치의 삼각형 오리피스로부터 배출되는 유체의 측면도의 개략도.
도 9는 일 실시예에 따른 세정 장치의 별-형상 오리피스로부터 배출되는 유체의 개략도.
도 10은 일 실시예에 따른, 세정 장치를 위한 형상화된 오리피스들 및 이들 오리피스로부터 11 mm 거리에 있는 표면에서의 이들의 유체 충돌 형상의 일련의 이미지들.
도 11은 일 실시예에 따른, 둥근 제트 대 액체 시트에 대한 생물막(biofilm) 제거의 결과의 그래프.
도 12는 일 실시예에 따른, 둥근 제트 대 액체 시트에 대한 치아 표면으로부터의 생물막 제거의 결과의 그래프.
도 13은 일 실시예에 따른, 둥근 제트 대 다른 오리피스 형상에 대한 생물막 제거의 결과의 그래프.
도 14는 일 실시예에 따른, 둥근 제트 대 다른 오리피스 형상에 대한 생물막 제거의 결과의 그래프.

본 발명은 액체 시트를 방출하도록 구성된 오리피스를 포함하는 장치의 다양한 실시예를 기술한다. 보다 일반적으로, 본 출원인은 액체 시트 세정 작용을 사용하여 표면을 세정하기 위한 방법 또는 시스템을 제공하는 것이 이로울 것임을 인식하고 이해하였다. 따라서, 하나 이상의 액체 시트를 방출하여 신체 표면을 세정하도록 구성된 개인 케어 세정 장치가 본 명세서에 기술되거나 달리 고려된다. 세정 장치는 하나 이상의 액체 시트를 방출하도록 구성된 하나 이상의 노즐 또는 오리피스를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 세정 장치는 세정을 추가로 향상시키기 위해 액체 제트를 동시에 또는 단속적으로 방출하도록 구성된 하나 이상의 노즐 및/또는 오리피스를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개인 케어 세정 장치는 인접치간 공간을 포함한 치아 및 잇몸을 세정하도록 구성된 구강 세척기이다.

본 명세서에 개시되거나 달리 고려되는 실시예 및 구현예는, 구강 세척기, 칫솔, 치실질(flossing) 장치, 상처 세정 장치, 피부 세정 장치, 칫솔 및 구강 세척기 둘 모두를 포함하는 장치, 또는 임의의 다른 세정 장치를 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 개인 케어 세정 장치와 함께 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 구강 세척기로 제한되지 않으며, 따라서 본 명세서에 개시된 개시 내용 및 실시예는 임의의 개인 케어 세정 장치를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에서, 본체 부분(12) 및 본체 부분 상에 장착된 노즐 부재(14)를 갖는 개인 케어 세정 장치(10)이다. 노즐 부재(14)는 본체 부분으로부터 먼 그의 단부에서 헤드(16)를 포함한다. 헤드(16)는 장치로부터 액체 및/또는 공기를 방출하도록 구성된 오리피스(40)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 노즐 부재는 유체 저장조(도시되지 않음)로부터 오리피스(40) 밖으로의 가압 액체 및/또는 공기의 통과를 허용하도록 구성되며, 오리피스에서 가압 액체 및/또는 공기가 사용자의 치아 표면에 적용된다. 상이한 기능들을 위한 다양한 오리피스(40)들을 갖는 노즐 부재들과 같은 노즐 부재(14)는, 장치의 구성요소가 마모되거나 달리 교체를 필요로 할 때 노즐이 주기적으로 새로운 것으로 교체될 수 있도록 본체 부분(12) 상에 탈착가능하게 장착될 수 있다.

본체 부분(12)에는 사용자 입력부(26)가 추가로 제공된다. 사용자 입력부(26)는 사용자가 개인 케어 세정 장치(10)를 작동시키게, 예를 들어 장치를 온 및 오프 상태로 하게 또는 세정 세션(session)을 개시하게 한다. 사용자 입력부(26)는 예를 들어 버튼, 터치 스크린, 또는 스위치일 수 있다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에서, 개인 케어 세정 장치의 노즐이다. 노즐은 세정을 위한 액체를 방출하도록 구성된 하나 이상의 오리피스(40)를 갖는 노즐 헤드(16)를 포함한다. 도 2a는 오리피스(40)를 갖는 노즐 헤드(16)의 정면도이고, 도 2b는 오리피스(40)를 갖는 노즐 헤드의 절결 측면도이다. 오리피스는 본 명세서에 기술되거나 달리 고려되는 바와 같은 많은 상이한 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 도 2a 또는 도 2b에 도시되지 않지만, 오리피스(40)는 저장조(도시되지 않음)로부터 노즐 헤드로의 가압 액체 및/또는 공기의 전달을 허용하는 노즐 부재(14) 및 노즐 헤드(16) 내의 통로와 액체 연통하고, 오리피스에서 가압 액체 및/또는 공기가 하나 이상의 표면에 적용된다.

일 실시예에 따르면, 액체 시트는 길이가 폭보다 긴 단면을 갖는 형상으로서 정의될 수 있다. 액체 시트는 더 높은 세정력을 구현하는데, 이는 둥근 제트에서의 반경방향 유출과 비교하여 2방향 유출과 조합된 더 얇은 치수로 인한 보다 가파른 압력 구배로부터 기인할 수 있다. 부가적으로, 액체 시트는 개인 케어 세정 장치가 세정될 표면을 가로질러 이동됨에 따라 둥근 제트에 비해 훨씬 더 큰 처리 면적이라는 추가적인 이점을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 개인 케어 세정 장치가 구강 세정 장치일 때, 치아에 충돌하는 하나 이상의 액체 시트의 길이는 치아의 높이에 근사하도록 구성되는데, 그 이유는 치아의 높이를 초과하는 잉여 길이는 액체를 낭비할 것이기 때문이다. 단지 일례로서, 치아에 충돌하는 하나 이상의 액체 시트의 전체적인 유용한 길이는 대략 2 내지 15 mm일 수 있고, 가장 흔하게는 5 내지 10 mm일 수 있지만, 많은 다른 크기가 가능하다. 전형적인 구강 세척기는 약 0.1 내지 2 ㎟ 범위의 약 0.5 ㎟의 오리피스의 단면적을 갖는다. 시트는, 예를 들어 대략 0.1 mm 이하, 가능하게는 0.01 내지 0.3 mm의 범위인 폭을 가질 때 잘 세정하지만, 많은 다른 크기가 가능하다.

도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 단일 직선 시트(도 3a), 반난형(half oval) 시트(도 3b), 원형 시트(도 3c), 및 중앙 제트를 반경방향 연장 시트들과 조합한 다양한 별 형상(도 3d 내지 도 3e)을 포함한, 세정될 표면 상에서의 액체 충돌 프로파일의 다양한 실시예이다. 이들 충돌 형상은 단독으로 또는 함께 사용될 수 있다. 상이한 오리피스들이 상이한 시트 형태(morphology)를 생성하고, 하나의 형태가 다른 형태에 비해 소정 유형의 표면의 세정에 있어서 더 효율적일 수 있다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 개인 케어 세정 장치의 노즐(14)이다. 노즐은 세정을 위한 액체를 방출하도록 구성된 다수의 오리피스를 갖는 노즐 헤드(16)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 노즐 헤드는 액체 시트 오리피스(40) 및 액체 제트를 방출하도록 구성된 중앙집중 오리피스(42) 둘 모두를 포함한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예와 유사하게, 오리피스(40)는 액체 저장조로부터 가압된 액체 시트를 방출하도록 구성된 V-홈 타원 형상을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 개인 케어 세정 장치(10)의 노즐(14)은 세정을 위한 액체를 방출하도록 구성된 다수의 상이한 오리피스, 예를 들어 기다란 오리피스, 임의의 개수의 첨단부를 갖는 별-형상의 오리피스, 삼각형 오리피스, 하트-형상의 오리피스, 반난형 오리피스, 및/또는 다양한 다른 형상을 포함할 수 있다.

도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 별-형상의 오리피스(40)를 갖는 노즐 헤드(16)를 포함하는 개인 케어 세정 장치의 노즐(14)이다. 오리피스의 형상 및 형상과 연관된 액체 역학으로 인해, 별-형상의 오리피스(40)는 액체 시트 및 액체 제트 둘 모두를 방출한다. 5-첨단부 별로 도시되어 있지만, 오리피스는 3개의 첨단부, 4개의 첨단부, 5개의 첨단부 또는 그 이상의 첨단부를 포함할 수 있다.

도 5b를 참조하면, 일 실시예에서, 삼각형 오리피스(40)를 갖는 노즐 헤드(16)를 포함하는 개인 케어 세정 장치의 노즐(14)이다. 오리피스의 형상 및 형상과 연관된 액체 역학으로 인해, 삼각형 오리피스(40)는 액체 시트 및 액체 제트 둘 모두를 방출한다. 일 실시예에 따르면, 삼각형 오리피스(40)는 플레이트 또는 다른 구성요소로부터 생성될 수 있다. 예를 들어, 삼각형 오리피스(40)는 0.38 ㎟ 면적 및 0.2 mm의 길이(두께)를 포함할 수 있지만, 많은 다른 크기 및 형상이 가능하다. 예를 들어, 삼각형 또는 별-형상의 오리피스는 0.1 내지 2 ㎟의 면적을 포함할 수 있지만, 많은 다른 크기 및 형상이 가능하다.

도 6을 참조하면, 도 5b의 세정 장치의 오리피스(40)로부터 방출되는 가압된 액체의 측면도이다. 일 실시예에 따르면, 오리피스는 (i) 3개의 외측 액체 제트(48a, 48b)뿐만 아니라 제3의 불분명한 외측 제트(도시되지 않음); (ii) 더 두꺼운 중앙 제트(50); 및 (iii) 대략 외측 제트들 각각과 내측 제트(50) 사이에서 연장되는 3개의 시트가 얻어지게 한다. 3개의 시트 중 2개의 시트(52a, 52b)가 도 6에 도시되어 있다. 이 도면에서, 제트 및 스트림은 치아 표면, 상처, 피부 및 다른 표면일 수 있는 표면(54)에 충돌하고 있다. 일 실시예에 따르면, 시트는 길이가 대략 2 내지 3 mm일 수 있고, 대개 0.1 mm 미만인 다양한 폭을 포함할 수 있지만, 다른 형상 및 크기가 가능하다. 일 실시예에 따르면, 중앙 제트(50)는 비원형이다.

도 7을 참조하면, 도 5에 도시된 오리피스와 같은 삼각형 오리피스(40)로부터 배출되는 유체의 개략도이다. 수치 계산 유체 역학(Numerical computational fluid dynamics, CFD) 모델링은 삼각형 형상의 코너들에 존재하는 특이점(singularity)(70)을 나타낸다. 질량 보존 효과로 인해, 이는 이들 지점에서의 유동 분리 및 코너들로부터 형상의 중심을 향한 유체의 내향 운동을 유도한다. 이러한 내향 운동 및 유체 분리는 시트의 형성 및 중앙 제트의 생성이 얻어지게 한다. 일 실시예에 따르면, 시트의 림(rim)은 또한 작은 제트 또는 제트-유사 형상을 형성할 수 있다.

도 8을 참조하면, 도 5에 도시된 오리피스와 같은 삼각형 오리피스(40)로부터 배출되는 유체의 측면도의 개략도이다. 일 실시예에 따르면, 코너들로부터 내향으로 이동하는 2개의 제트(화살표로 도시됨)는 중간에서 서로 만나고, 액체 시트(52)들뿐만 아니라 외측 제트(48)들에 기원을 제공한다. 유사하게, 도 9를 참조하면, 별-형상의 오리피스(40)로부터 배출되는 유체의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 코너들로부터 내향으로 이동하는 2개 이상의 제트가 서로 충돌하여 액체 시트들뿐만 아니라 외측 제트들에 기원을 제공한다.

일 실시예에 따르면, 액체 시트의 두께 및/또는 길이는 오리피스의 형상의 하나 이상의 기하학적 파라미터에 의존하고/하거나 그에 의해 영향을 받는다. 각각의 형상은 그와 연관된 특정 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어, 시트들의 개수는 형상의 꼭짓점(vertex)들의 개수에 의존할 수 있는 반면, 시트들의 두께 및/또는 외향 길이는 코너들에서의 각도에 의존할 수 있다. 그러나, 생성될 수 있는 형상의 유형을 제한하는 기하학적 제약들이 또한 있을 수 있다. 예를 들어, 삼각형의 각도들의 합은 180도이다. 일 실시예에 따르면, 일부 용도에 대해, 부등변 삼각형과 같은 비대칭 형상들이 덜 바람직할 것인데, 그 이유는 이들이 회전적으로 독립적이라기보다는 회전적 제한을 가할 것이기 때문이다.

다른 실시예에 따르면, 형상화된 오리피스의 길이는 오리피스에 의해 방출되는 시트의 크기, 형상 및/또는 개수에 영향을 미치도록 변화될 수 있다. 예를 들어, 오리피스는 시트 형성을 위해 유익하는 것으로 보이는, 큰 직경으로부터 작은 오리피스 크기로의 급변부(jump)를 오리피스 입구에 제공하는, 대략 0.2 내지 0.5 mm의 두께를 포함하는 재료 내에 형성될 수 있다. 그러나, 다른 두께가 가능하다.

다른 실시예에 따르면, 사용될 수 있는 다른 오리피스 형상은 다른 것들 중에서도 직사각형 또는 오각형 오리피스이다. 이들 형상은 시트를 생성하지만, 더 큰 각도로 인해 삼각형 노즐만큼 길지는 않다. 따라서, 더 긴 시트를 얻기 위해 4-첨단부 및 5-첨단부 별 노즐들이 바람직할 수 있다. 이들 형상의 첨단부 형성(pointiness)은 각도가 더 작아지게 하고 시트가 더 길어지게 한다.

도 10을 참조하면, 삼각형 형상(P3), 4-첨단부 별 형상(P4), 및 5-첨단부 별 형상(P5)을 포함한, 오리피스(40)에 대한 3개의 상이한 형상의 비교이다. 이러한 비교에서, 4-첨단부 별 형상(P4)이 가장 긴 연장 시트가 얻어지게 한다.

일 실시예에 따르면, 도 10 내의 하부 패널(P3, P4, P5)들은 표면 상으로의 대응하는 오리피스(40)로부터의 액체의 충돌을 도시한다. 어두운 패턴은 제트-시트 프로파일의 직접적인 충돌이고, 더 밝은 색상의 영역들은 2개의 시트의 유출에 의해 집중된 측방향 유출 제트들이다. 시트 개수는 첨단부들의 개수와 동일하다. 중앙 제트는 연장된 첨단부들이 절단된 형상의 크기를 갖는 반면, 각각의 시트는 하나의 첨단부에 해당하는 면적을 갖는다.

도 11에 도시된 바와 같이, 치아 표면으로부터의 생물막의 세정에 대한 오리피스 형상의 효과를 검토하였다. 둥근 제트를 생물막에 대한 수직(90° 충돌) 또는 평행(0° 충돌)으로부터의 생물막의 제거 유효성에 대하여 단일 시트와 비교하였다.

생물막을 10초 동안 유체 스트림으로 처리하여 90° 충돌 또는 0° 충돌에서 전체 표면을 처리하였다. 생물막 제거를 시험하기 위한 하기의 2개의 유체 스트림 모드가 있었다: (1) 0.7 mm 둥근 오리피스로부터 유래하는 단일 제트, 압력 P = 1 바(속도 약 13 m/s); 및 (2) V-홈 타원형 노즐로부터 유래하는 단일 시트, 0.7 mm의 둥근 노즐에 해당하는 유량, 시트 각도 110°, P = 1 바(속도 약 12 m/s).

도 11에 도시된 바와 같이, 액체 시트는 수직으로 작용할 때, 유사한 충돌 속도(즉, 구동 압력)에서 제트보다 상당히 더 양호하게 더 깊은 생물막 층을 제거한다. 이 효과는, 이 예에서 평행 충돌에서는 발견되지 않는다. 도면에서, 백색 막대는 생물막 부피 제거의 백분율을 나타내는 반면, 음영 막대는 완전히 세정된 면적의 백분율을 나타낸다.

도 12에 도시된 바와 같이, 세정에 대한 오리피스 형상의 효과를 생물막을 포함하는 치아 형상의 표면을 사용하여 검토하였다.

생물막을 치아의 외측 부분으로부터 5 mm 거리에서 치아의 하부 부분에 걸쳐(즉, 치은연과 나란히) 이동되는 유체 스트림으로 협측(buccal side) 및 설측(lingual side) 둘 모두로부터 처리하였다. 42 ml(단일 시트의 경우에 21 ml, 그 이유는 이것이 추후에 제트와 조합되어 총 42 ml를 얻었기 때문임)의 구강 내 총 처리 부피를 나타내도록 빠른 이동 속도 및 정상 이동 속도 둘 모두를 선택하였다. 구동 압력은 모든 경우에 7.4 바(약 38 m/s)였다.

2개의 유체 스트림 모드를 사용하여 생물막 제거를 시험하였다: (1) 0.2 mm 두께의 플레이트 내의 0.7 mm 직경(0.38 ㎟ 면적) 둥근 구멍으로부터 유래하는 단일 제트; 및 (2) 0.38 ㎟ 면적 및 25° 시트 각도를 갖는 V-홈 노즐로부터 유래하는 단일 시트. 이미지 분석을 사용하여 생물막 제거를 측정하였으며, 시트-포함 처리는 이미지의 측부, 즉 유체가 가파른 각도로 생물막에 부딪치는 외부의 보이는 치아 표면에서 더 큰 세정된 면적을 가졌다. 인접치간 영역에서, 제거 깊이는 제트 및 시트에 대해 유사하였지만, 시트의 추가는 둥근 제트 단독에 비해 더 큰 처리 높이를 가져 전체 치아 높이에 적용된다는 이점을 갖는다. 가파른 충돌에서의 더 깊은 세정 다음으로, 이는 세정 유체에의 시트의 추가의 다른 이점이다.

여전히 도 12를 참조하면, 둥근 제트 대 액체 시트에 대한 세정 결과의 그래프가 도시되어 있다. 이 그래프에 대해, 이미지 분석은 제거된 생물막 부피의 백분율 및 세정된 면적의 백분율을 결정하였다. 치아 표면들 중 보이는 외부 및 표면의 인접치간 부분들을 위해 분리되는, 전체 입에 대한 42 ml(시트만의 경우 21 ml)가 모델 치아에 충돌하였다. 보이는 표면 상에서, 처리에 있어서 시트를 추가하는 것은 둥근 제트 단독보다 상당히 더 큰 세정된 면적 및 제거된 총 생물막 부피를 얻었다. 단일 시트에의 둥근 제트의 추가는 보이는 표면 상에서의 세정을 통계상 변화시키지 않았다. 인접치간적으로, 시트 단독 처리는 세정된 면적 백분율에 관하여 둥근 제트를 능가하지 않았다. 그러나, 더 큰 처리 높이로 인해, 시트는 감소된 총 부피에 관하여 여전히 우세하였다. 특히, 시트에의 제트의 추가는 근위 표면 상에서 세정된 면적을 상당히 증가시켰으며, 이는 시트 및 제트의 조합이 생물막 부피 감소 및 세정된 표면적 둘 모두와 관련하여 모든 치아 표면 영역들 상에서 우수한 세정을 제공하는 가능한 실시예임을 보여준다. 그래프에서, 백색 막대는 제거된 생물막 부피의 총 백분율을 나타내고, 음영 막대는 완전히 세정된 면적을 나타낸다.

도 13에 도시된 바와 같이, 세정에 대한 오리피스 형상의 효과를 생물막을 포함하는 평탄 표면을 사용하여 검토하였다. 둥근 제트를 생물막에 대해 수직(90° 충돌) 또는 평행(0° 충돌)으로 평판으로부터의 생물막의 제거에 대하여 난형, 삼각형, 둥근 5-첨단부 별 및 심장 형상의 오리피스들과 비교하였다. 특히, 둥근 및 난형 오리피스들은 본 명세서에 기술된 바와 같이 액체 시트를 생성하지 않는다. 생물막을 3 바의 구동 압력에서 단일 위치 90° 충돌 및 14 mm 거리에서 0.1초 동안 유체 스트림들로 처리하였다.

여전히 도 13을 참조하면, 그래프는 둥근 제트 대 다른 오리피스 형상에 대한 세정 결과를 보여준다. 삼각형 및 별 형상의 노즐들 둘 모두는 둥근 또는 난형 제트와 비교할 때 증가된 세정 백분율이 얻어지게 하며, 이는 시트가 더 깊은 생물막 제거로 이어짐을 보여준다.

도 14는 세정에 대한 오리피스 형상의 효과를 생물막을 포함하는 치아 형상의 표면을 사용하여 검토하였음을 보여준다. 둥근 제트를 유사한 충돌 압력들에서 3개, 4개, 또는 5개 첨단부를 갖는 평판 노즐들과 비교하였다. 생물막을 (치은연과 나란히) 치아의 하부 부분에 걸쳐 이동되는 유체 스트림으로 협측으로부터 처리하였다. 42, 254 또는 674 ml의 구강 내 총 처리 부피를 각각 나타내도록 빠른, 중간 및 느린 이동 속도를 선택하였다. 구동 압력은 모든 경우에 7.6 바였다. 처리 전 및 후의 생물막 표면을 이미지화하였고, 이미지 분석을 사용하여 생물막 제거를 측정하였다.

여전히 도 14를 참조하면, 그래프는 3-첨단부("P3"), 4-첨단부("P4"), 및 5-첨단부("P5")를 갖는 평판 노즐들 대 둥근 오리피스를 갖는 전통적인 둥근 구강 세척기("WP")에 대한 세정 결과를 보여준다. 그래프에서, 치아의 협측 부분에서 치은연으로부터 제거된 생물막의 부피가 (실선으로) 도시되어 있고, 4개의 상이한 오리피스 유형에 대한 백분율 단위의 세정된 면적이 (점선으로) 도시되어 있다. 그래프에 도시된 바와 같이, (제트-시트 조합인) 모든 첨단부 노즐은 매우 효과적인 세정을 달성하여, 생물막의 최대 90%를 제거하였고 50% 초과의 완전히 세정된 면적을 달성하였다. 둥근 제트만을 채용한 전통적인 구강 세척기 노즐은 이러한 강한 생물막을 제거하는 데 어려움을 가졌으며, 심지어 40% 생물막 세정을 달성하지 못하였고, 완전히 세정된 면적을 사실상 갖지 않았다.

따라서, 데이터는, 삼각형 및 별-형상의 오리피스들과 같은 오리피스들이 첨단부들을 포함하고 생물막을 제거하는 데 매우 효과적인 제트-시트 조합을 생성함을 보여준다. 또한, 다수의 반경방향 시트를 갖는 노즐들을 사용할 때, 처리 높이는 회전에 상대적으로 독립적이어서, 세정 결과가 사용자 변수에 덜 의존하게 한다.

일 실시예에 따르면, 액체 시트의 유체 힘은 생물막의 응집력 및 접착력을 초과하여야 한다. 따라서, 하기의 2가지 주요 요건에 대해 시트의 최적 파라미터 윈도우가 필요하다: (i) 압력 구배를 균등하게 하기 위해 세정 동인(driver)을 최대화; 및 (ii) 원하는 시간량 내에 모든 목표 위치에 도달.

일 실시예에 따르면, 피크 충돌 압력(P_피크)(P = 0.5 ρ v²로서 충돌 속도와 관련됨), 시트(들)의 두께, 및 충돌 각도를 포함하지만 이로 한정되지 않는, 압력 구배를 결정하기 위한 몇몇 가능한 파라미터가 가능하다. 처리 시간, 시트 길이, 및 위치설정과 개수를 포함한 시트 패턴을 포함하지만 이로 한정되지 않는, 도달범위 및 처리 시간에 대한 몇몇 가능한 파라미터가 가능하다.

하기 표 1을 참조하면, 본 명세서에 기술되거나 달리 고려되는 바와 같은 실시예에 따른 액체 시트에 대한 가능한 파라미터 윈도우이다. 이들 파라미터가 제공되지만, 다른 인자들 중에서도, 예를 들어 오리피스 및 액체 시트의 크기 및/또는 형상에 따라 다른 파라미터 윈도우가 가능하다는 것이 인식되어야 한다.

[표 1]

일 실시예에 따르면, 피크 충돌 압력(P) 또는 충돌 속도(v) 파라미터는 생물막에 의해 보여지는 전단 응력뿐만 아니라 압력 구배의 수준을 결정하기 때문에 세정의 주요 동인이다.

일 실시예에 따르면, 시트 두께 파라미터에 관하여, 얇은 시트는 두꺼운 시트보다 더 깊게 제거하지만, 시트가 너무 얇은 경우, 생물막 위로 통과하는 액체 필름이 생물막 군체(colony)보다 더 얇아지면 힘이 감소한다. 예를 들어, 생체외 실험에서 16 μm로부터 11 μm로 얇게 하는 것은 가파른 충돌 제거의 감소된 효능을 나타내었다. 일 실시예에 따르면, 최적의 시트 두께는 10 내지 60 μm 범위일 수 있지만, 많은 다른 범위가 가능하다.

일 실시예에 따르면, 충돌 각도 파라미터에 관하여, 최대 60°와 같은 가파른 충돌에서 시트에 대한 압력 구배가 가장 높은 반면, 압력 구배는 충돌 각도가 감소하면서 하락한다. 가파른 각도에서의 시트는 제트보다 훨씬 더 깊게 세정할 수 있지만, 얕은 각도에서 시트에 의한 세정은 덜 효율적이 될 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 얇은 시트가 더 큰 둥근 제트와 조합되어 얕은 충돌에서 세정 효능을 유지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 처리 시간 파라미터에 관하여, 실험은 충돌 구역에 가까운 제거의 대부분이 각도에 따라 처음 2 내지 4 ms에서 발생함을 보여주었다. 따라서, 추가적인 운동량 및/또는 물 부피가 잔류하는 생물막에 영향을 거의 또는 전혀 미치지 않을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 시트 길이 파라미터에 관하여, 다수의 반경방향 시트에 의해, 치아 높이의 대부분이 3 내지 6 mm 길이의 시트들을 사용하여 덮일 수 있어서, 사용자는 단일 라인 이동으로 모든 것을 세정할 수 있다. 더 작은 시트는 세정을 예를 들어 치은연 및 인접치간 영역으로만 제한할 수 있으며, 이는 잇몸 건강을 개선시키기에 충분할 수 있다. 더 긴 시트는 적합하게 세정할 수 있지만, 10 mm보다 긴 시트를 갖는 것은 시트의 대부분이 치아를 빗나갈 수 있기 때문에 액체를 낭비할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 시트 위치 및 개수 파라미터에 관하여, 3중형, 십자형 및 별과 같은 반경방향 시트 구성이 사용자에게 회전 자유도를 제공하기 때문에 이용될 수 있다. 5개 초과의 시트가 서로 방해한다면 이들은 너무 몰려 있을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반경방향 시트 위치설정은 치은연하 포켓(subgingival pocket)과 같은 부차적인 위치에서 세정할 수 있는 연장되는 반경방향 측방향 제트들을 생성한다는 점에서 링 형상에 비해 이점을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 맥동 또는 연속 방출과 같은 압력 역학이 세정의 효능에 영향을 미치지 않을 수 있지만, 시트 불안정성, 예를 들어 시트 내의 리플(ripple) 또는 진동이 효능을 개선할 수 있다.

본 명세서에 정의되고 사용되는 바와 같은 모든 정의는 사전적 정의, 참고로 포함되는 문헌에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 통상의 의미에 우선하는 것으로 이해되어야 한다.

상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용되는 바와 같은 단수 형태(부정 관사 "a" 및 "an")는 명백히 반대로 지시되지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용되는 바와 같은 어구 "및/또는"은 그와 같이 결합된 요소, 즉 일부 경우에 결합하여 존재하고 다른 경우에 분리하여 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거되는 다수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 그와 같이 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별되는 요소 이외의 다른 요소가 구체적으로 식별되는 그들 요소와 관련되든 관련되지 않든 간에, 선택적으로 존재할 수 있다.

상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "또는"은 위에서 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록 내의 항목을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉 다수의 요소 또는 요소의 목록 중 적어도 하나를 포함하지만, 또한 그 중 하나 초과 및 선택적으로 추가의 열거되지 않은 항목을 포함하는 것으로 해석될 것이다. 단지 명백히 반대로 지시되는 용어, 예컨대 "~ 중 단지 하나" 또는 "~ 중 정확히 하나", 또는 청구범위에 사용될 때 "~로 이루어지는"은 다수의 요소 또는 요소의 목록 중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "또는"은 단지 배타적인 용어, 예컨대 "어느 하나", "~ 중 하나", "~ 중 단지 하나", 또는 "~ 중 정확히 하나"가 선행할 때 배타적인 양자택일(즉, "하나 또는 다른 하나, 그러나 둘 모두는 아님")을 지시하는 것으로 해석될 것이다.

상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여 어구 "적어도 하나"는 요소의 목록 내의 요소 중 임의의 하나 이상으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 반드시 요소의 목록 내에 구체적으로 열거되는 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것은 아니며, 요소의 목록 내의 요소의 임의의 조합을 배제하는 것은 아니다. 이러한 정의는 또한 어구 "적어도 하나"가 지칭하는 요소의 목록 내의 구체적으로 식별되는 요소 이외의 요소가 구체적으로 식별되는 그들 요소와 관련되든 관련되지 않든 간에, 선택적으로 존재할 수 있는 것을 허용한다.

또한, 명백히 반대로 지시되지 않는 한, 하나 초과의 단계 또는 동작을 포함하는 본 명세서에 청구되는 임의의 방법에서, 방법의 단계 또는 동작의 순서가 반드시 방법의 단계 또는 동작이 언급되는 순서로 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.

위의 명세서에서뿐만 아니라 청구범위에서, "포함하는", "구비하는", "가지고 있는", "갖는", "함유하는", "수반하는", "보유하는", "~로 구성된" 등과 같은 모든 이행구들은 개방형(open-ended)인 것으로, 즉 "~을 포함하지만 이로 한정되지 않는"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 단지 전이 어구 "~로 이루어지는" 및 "~로 본질적으로 이루어지는"이 각각 폐쇄형 또는 반-폐쇄형 전이 어구일 것이다.

몇몇 본 발명의 실시예가 본 명세서에 기술되고 예시되었지만, 당업자는 본 명세서에 기술되는 기능을 수행하고/하거나 결과 및/또는 이점 중 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 용이하게 구상할 것이고, 각각의 그러한 변형 및/또는 변경은 본 명세서에 기술되는 본 발명의 실시예의 범주 내에 있는 것으로 여겨진다. 보다 일반적으로, 당업자는 본 명세서에 기술되는 모든 파라미터, 치수, 재료, 및 구성이 예시적인 것으로 의도됨을, 그리고 실제 파라미터, 치수, 재료, 및/또는 구성이 본 발명의 교시가 사용되는 특정 응용 또는 응용들에 좌우될 것임을 용이하게 이해할 것이다. 당업자는 단지 통상적인 실험을 사용하여, 본 명세서에 기술되는 본 발명의 특정 실시예에 대한 많은 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시예가 단지 예로서 제시되는 것, 및 첨부된 청구범위 및 그에 대한 등가물의 범주 내에서, 본 발명의 실시예가 구체적으로 기술되고 청구되는 것과는 달리 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시에서의 본 발명의 실시예는 본 명세서에 기술되는 각각의 개별 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 2개 이상의 그러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합이, 그러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 서로 불일치하지 않는 경우, 본 개시에서의 본 발명의 범주 내에 포함된다.

Claims

개인 케어 세정 장치(personal care cleaning device)(10)로서,
본체 부분(12);
상기 본체 부분 상에 장착되고 노즐 헤드(16)를 포함하는 노즐 부재(14)로서, 상기 노즐 부재는 상기 본체 부분 내의 저장조로부터 상기 노즐 헤드로의 액체의 통과를 허용하도록 구성되는, 상기 노즐 부재; 및
상기 액체가 상기 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성되는 상기 노즐 헤드 내의 오리피스(40)로서, 상기 오리피스는 상기 배출되는 액체를 목표 세정 거리에서 폭보다 큰 길이를 갖는 적어도 하나의 액체 시트(sheet)로 형상화하도록 구성되는, 상기 오리피스;를 포함하는, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체가 상기 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성된 상기 노즐 헤드 내의 제2 오리피스(42)를 추가로 포함하고, 상기 제2 오리피스는 원형인, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 오리피스는 상기 배출되는 액체를 복수의 액체 시트들로 형상화하도록 구성되고, 상기 복수의 액체 시트들 각각은 중앙집중 액체 제트(centralized liquid jet)로부터 외측으로 연장되는, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 목표 세정 거리에서 상기 하나 이상의 액체 시트의 길이는 사용자의 치아의 평균 높이이도록 구성되는, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 목표 세정 거리에서 상기 하나 이상의 액체 시트의 길이는 2 내지 15 mm인, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 액체 시트의 폭은 0.01 내지 0.5 mm인, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐 헤드는 상이한 형상을 각각 포함하는 복수의 오리피스들을 포함하는, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐 부재는 상기 본체 부분 상에 제거가능하게 장착되는, 개인 케어 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 개인 케어 세정 장치는 구강 세척기(oral irrigator)인, 개인 케어 세정 장치.
세정 장치(10)로서,
본체 부분(12);
상기 본체 부분 상에 장착되고 노즐 헤드(16)를 포함하는 노즐 부재(14)로서, 상기 노즐 부재는 상기 본체 부분 내의 저장조로부터 상기 노즐 헤드로의 액체의 통과를 허용하도록 구성되는, 상기 노즐 부재; 및
상기 액체가 상기 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성되는 상기 노즐 헤드 내의 제1 오리피스(40)로서, 상기 제1 오리피스는 직사각형, 삼각형 또는 별-형상이고, 상기 제1 오리피스는 액체의 제트, 및 액체의 시트 둘 모두를 방출하도록 구성되는, 상기 제1 오리피스;를 포함하는, 세정 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 오리피스는 별-형상이고 3개, 4개, 5개 또는 6개의 첨단부(point)들을 포함하는, 세정 장치.
제10항에 있어서, 상기 세정 장치는 상기 액체가 상기 노즐 헤드에서 배출되게 하도록 구성된 상기 노즐 헤드 내의 제2 오리피스(42)를 추가로 포함하고, 상기 제2 오리피스는 원형인, 세정 장치.
제10항에 있어서, 상기 삼각형 또는 별-형상의 오리피스는 0.1 내지 2 ㎟의 면적을 포함하는, 세정 장치.
제10항에 있어서, 상기 노즐 부재는 상기 본체 부분 상에 제거가능하게 장착되는, 세정 장치.
제10항에 있어서, 상기 세정 장치는 구강 세척기인, 세정 장치.