CN101351136B - 微流体表面处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微流体的表面处理装置，它传送精确数量的至少一种功能的可流动化合物。该装置装有储池、包括微沟槽的微流体装置和能够泵打功能的可流动化合物通过微沟槽的泵。由微处理器控制泵。该装置可以是牙刷、电动牙刷、剃刀、电动剃刀或家用清洁装置。

Description

微流体表面处理装置 
技术领域
本发明涉及一种微流体的表面处理装置，它传送至少一种功能的可流动化合物的精确数量。 
发明内容
在许多应用领域功能的可流动化合物的精确剂量是很重要的。需要精确可能有许多理由，例如可能是该功能的可流动化合物是高度易反应的，从而不应提供可能太高的剂量，或者可能是应该以精确的比例加上该功能的可流动化合物以便获得良好的结果。 
还有可能是该功能的可流动化合物是非常贵重，从而由于成本的缘故需要精确的(意味着有效的)剂量。 
因此本发明的目的是提供一种系统，它允许功能的可流动化合物有好的、可再现的和变化的剂量。 
因此本发明涉及一种装置，它包括接触表面的头部、手柄部、和用于容纳至少一种功能的可流动化合物的至少一个储池，该池通过导管与头部连接，其特征在于该导管包括至少一个微流体装置和至少一个微型泵，和头部包括从头部突出的许多中空纤维用于传送功能的可流动化合物，这许多中空纤维被牙刷纤维包围以便保护。 
术语“头部”我们指的是实施例的一部分，功能的可流动化合物从那里离开装置。 
术语“手柄部”我们指的是实施例的一部分，用户通常在那里抓握该实施例。 
术语“微流体装置”我们指的是包括微沟槽的一种系统。取决于有多少个储池，微流体装置可以包括多于一个的微沟槽，它们可以是互相独立的(从储池到出口点)或者微流体装置可以有交叉部通过它混合各种功能的可流动化合物。 
术语“微沟槽”我们指的是水力直径小于1mm的沟槽。 
术语“微型泵”我们指的是能够泵打功能的可流动化合物通过微沟槽的一种泵。 
本发明涉及一种装置，它能得到功能的可流动化合物的非常精确 和可再现的剂量。 
还有按照本发明的实施例能按特定的顺序提供功能的可流动化合物。当使用多于一种的液体时这是有关系的。 
该装置非常适合使用一种(或几种)小量的功能的可流动化合物的各种应用。例如当一种功能的可流动化合物用作开始、活化或催化一种化学反应时，和/或当该功能的可流动化合物是高度易反应时。 
按照本发明的实施例也适合给用户提供定型的配制。通过使用特定设计的功能的可流动化合物、通过使用特定设计的容器(储池)或通过使用控制微型泵系统的特定计算机程序，可以实现该定型。 
因此，本发明进一步的实施例是一种装置，它包括用于接触表面的头部、手柄部、用于容纳功能的可流动化合物的至少一个储池，该池通过导管与头部连接，特征在于该导管包括至少一个微流体装置和至少一个微型泵和其中微型泵(或多个微型泵)是由计算机程序控制。计算机程序可以控制与微型泵有关的任何参数，例如流速、功能的可流动化合物的总剂量、剂量的顺序、流动的时间、等。 
这样的计算机程序存储在装入装置内的介质中。通常，使用与该实施例成整体的微处理器作为泵系统的控制单元。这样的微处理器存储所需的计算机程序。在先有技术中已知合适的各种微处理器。依照该装置的应用场所可以调节微处理器的种类，如微处理器的物理尺寸以及微处理器的容量。如已经说过的那样，微处理器的程序可以控制微型泵的流速、泵打过程的时间、泵打各步骤的顺序。另外也可使用微处理器去控制由按照本发明的装置执行的任何其他过程。例如在该实施例是电动牙刷的情况下微处理器也能控制牙刷的运动(振动)。在装置需要特定的物理条件的情况下，如加热、冷却、压力等，微处理器也可控制这些参数。 
可以使用多于一个的微处理器。 
由外部的接口可以对微处理器进行编程。接口用作可更换或修改微处理器的程序。可以使用任何通用的接口。使用外部的计算机可以进行程序的更新(修改或更换)。按照普通已知的方法可以进行更新，如使用CD-只读存储器以及从因特网下载。 
作为一种替代，该装置可以包括无需使用外部设施就可重新编程的微处理器。这样的装置应该有某种类型的机构通过它可以修改程序。 
作为一种替代，也可以使用一种可以很容易更换的微处理器。 
由于微型泵(或多个微型泵)是由微型处理器控制，所以可很容易地调节该装置的功能去满足任何使用者的需要和/或希望。微处理器的各个程序允许它这样做。微处理器上可以存储多于1个的文件，从而使一组人们(例如一个家庭)可以使用该装置而每个成员可以有他自身存储的文件。 
因此，本发明进一步的实施例与上述的装置有关，其中该装置包括至少一个微处理器。 
这样的装置很容易操纵，因而对用户是友好的。 
优选地，该装置是有把手的装置。这意味着用户能这样携带该装置或至少能够传送或操作通常在表面上滑动的该装置(象地板处理装置)。例子有牙刷、剃刀、家用清洗装置(用于清洁瓷砖、窗户、地板等)。 
由内部或外部的能源可以操作微型泵。两者的组合也是可以的。 
内部能源通常是一个或多个电池和/或一个和多个蓄电池。通常电池可以很容易地更换。取决于装置的种类，电池可以是通常在家用装置中使用的那种(如AA或AAA电池)但在工业装置中也用特殊的电池。 
在蓄电池的情况下，可以使用可拆卸的蓄电池或者是该实施例整体一部分的蓄电池。因此就充电而言，或者对蓄电池充电(当拆下时)或者将整个实施例接到充电装置。 
因此本发明进一步的实施例与上述包括内部能源的装置有关。 
本发明优选的实施例涉及一种装置，它包括至少一个电池和/或至少一个蓄电池。 
该装置也可以用外部能源操作，外部能源通常是从出口插座来的电流。也可以使用发电机、外部电池或蓄电池或任何其他的外部能源。 
该实施例可以由一件组成，这意味着使用者不打算拆下该实施例的任何部分。另一种是，该实施例可以由一件或多件可拆卸的部件组成。有可拆卸部件的优点是使用寿命短的部件可以独立更换。在优选的实施例中微型泵和微处理器是使用寿命较长的该实施例的一部分。一般来说，取决于装置的应用可更换的部件通常是电池和/或蓄电池、功能的可流动化合物的储池(容器)、以及头部(或它的一部分)。 优选的实施例是头部可从该装置拆下的装置。 
特别是当实施例是牙刷时，那么也是包括刷子的头部，应该是可更换的。当实施例是剃刀时，那么包括刀片的头部应该是可更换的或者至少刀片应该是可更换的。很明显可拆卸的部件应以某种方式固定在该装置上，使用者可以很容易拆下它们而不会损坏该装置。可以使用普通已知的固定系统，它允许固定和分离各部件而不会损坏该部件，或者至少使用寿命较长的部件应该不用触动。这样的固定系统可以是螺钉、卡扣、以及用外部机构固定。 
本发明进一步的实施例涉及一种装置，它包括可拆卸的头部。 
该实施例可以包括用于容纳功能的可流动化合物的一个或多个储池。该储池本身可以包括一种类型的功能的可流动化合物。该储池也可包括多于一个的室，从而在一个储池内可以存储多于一种的功能的可流动化合物。 
功能的可流动化合物可以是液体的任何化合物和可以通过微型泵系统用泵传送它们。这样的液体通常有粘度小于60mPas。优选地，功能的可流动化合物有粘度小于30mPas，更优选地小于20mPas，非常优选地小于10mPas。按照普通已知的方法例如使用Haake粘度计可以测定该粘度。 
功能的可流动的液体可以是或者可以含有例如催化的化合物、活化剂、食用香精化合物或香精配方、染料、牙膏、剃须膏、杀菌化合物、紫外线吸收剂等。 
对特殊的用途使用一种以上的功能的可流动化合物的情况下，可以在它们加到需要处理的表面之前不将各种功能的可流动化合物混合。通过两个分离的微沟槽施加它们或者通过同一微沟槽但按顺序(一个在另一个之后)施加它们可以做到这一点。也有可能在它们到达表面之前混合各功能的可流动化合物。使用在微流体装置系统中的交叉部可以做到这种混合。通过改变叉部的形状也有可能产生混合的特殊性质。当然功能的可流动化合物的选择也发挥重要的使用。按照本发明的装置(特别是装置的盖)可以按照普遍已知的方法、如模制、雕刻等进行生产。 
该实施例可由普遍已知的材料来制造。材料的选择取决于实施例的使用。该实施例可以包括多于一种的材料。例如合适的材料是任何 类型的聚合物材料、塑料、橡胶、金属、纤维材料、玻璃纤维、木材等。材料的选择常常直接涉及到部件的功能。该装置的盖常由聚合物材料制成，当然微处理器包括硅材料。因此非常普遍的情况是该装置由各个部件的生产和生产过程的终端将部件装配而成。 
如前面说过那样，取决于实施例的应用，该装置包括可以拆卸和更换的各种部件是非常适合和普遍已知的。一般至少头部(或头部的各部件)可以是可拆卸和可更换的。在这种情况下必须将头部固定在手柄部。 
因此本发明的进一步实施例是一种装置，其中头部是可拆卸的。因此本发明的进一步实施例涉及一种装置，其中头部的各部件是可拆卸的。 
在实施例是牙刷的情况下，包括刷子的头部是可更换的。在这样的情况下必须以某种方式将头部固定到手柄部使用户可以很容易地分离各部件。通过在先有技术中已知的锁定系统或通过上述的锁定系统可以达到这个目的。 
本发明的牙齿洒施装置适合施加功能的口腔处理材料到牙齿和/或齿龈。优选地这是一种牙齿增白剂但是它可以是另一种口腔处理剂如齿龈处理剂、牙齿感受剂或牙齿修补剂。 
在装置中的储池容纳功能的可流动化合物。通过横截面小于1mm2，优选地小于0.5mm2的微型导管将这种化合物送料到装置的头部。由微型泵将该化合物泵打到头部因而剂量是高度精确的。微型泵是泵打容量小于10毫升/分(ml/min)和体积小于10cc的一种泵。优选地微型泵有小于5mm的1个线性尺寸。这使得能够堆积成多个储池的变型。储池也可以是在分离的室中包含多于一种的功能的可流动化合物。当储池是空的时候可以将它更换或者可将它再充满。 
当前在美国过氧化氢(双氧水)的法定最大浓度是6.7％重量百分比。结果有许多产品以可控的方式仅传送这个量。但是它们中没有一个如牙刷这样方便。它们的大多数用来作为齿龈的保护或打算留下一段特定时间的牙齿条。另外，在颁布新的限制值的情况下本发明的实施例允许修改剂量。本发明将牙刷的方便与齿龈保护技术的有效性结合。 
通过微流体装置将储池中功能的可流动化合物送料到装置的头部。虽然本发明可应用到单个储池的场合，但有第2个或多个储池是特别有利的。一种特别优选的实施例是有容纳过氧化物漂白剂的储池和容纳催化剂的储池。本发明允许两种反应物质在微流体装置中Y型接合点处汇合在一起从而没有反应的时间而是从洒池器头部排出在牙齿上进行催化的漂白反应。另一种混合物组份的组合是在一个储池内的ClO2的碱溶液和另一储池内的酸溶液。当将这两个液流汇合在一起时产生中性的液流，它能传递增白作用还有杀菌的作用。但是通过使用特殊设计的牙膏也可以催化或活化H2O2。
将液体或液体的组合送料到头部用于传送到口腔中牙齿的表面。这可以有各种各样的方法，但是预计总管将是达到这个目的的典型方式。许多中空的纤维将从头部突出以便传送该处理剂。它们将被牙刷纤维包围以保护它们免受物理的损害。优选地这样的中空纤维有内径从100到1000微米，优选地从200至700微米。 
本发明优选的实施例涉及是牙刷的一种装置。使用如本专利申请中描述的装置漂白牙齿是简单易行的。 
漂白是增白牙齿的最有效的方法。漂白化合物的作用是通过氧化带色的不饱和化合物使其变成羧酸和醇类。但是，由于它们的特性，对它们的使用加上法定的限制。所以许多商业的漂白产品企图在最大极限上工作因而精确的剂量就变成关键。没有精确的剂量任何装置必须操作在与任何法定限制有相当明显距离的情况，所以就减小了它们的有效性。 
微流体技术的剂量精度允许漂白化合物的剂量比先前可能达到的更接近于法定的最大值。 
优选的漂白化合物是过氧化氢(hydrogen peroxide)、过(二)碳酸钠过氧化物(sodium percarbonate peroxide)和过氧化脲(carbamideperoxide)。这些漂白物质需要保持与牙齿接触几分钟。 
通过催化剂的存在提高漂白效果是高度优选的。 
为了使过氧化物漂白成为最有效的，需要将它留在牙齿上高至30分钟。对洒施装置这可能是不实际的。因而优选的是该装置也传送加速增白过程的催化剂。 
一种优选的催化剂是碘化物离子，例如通过碘化钾可以提供这种 离子，在碱介质中将碘化物加入到过氧化物产生自由基氧和水，在几分钟内产生大量的热和耗尽过氧化氢。可以使用在这个反应中产生的自由基氧去氧化造成污斑的有机分子，使它们变成无色和可溶于水。因而碘化物离子是提供有效漂白的方便方法而无需外部的能量供给如光、激光、热源等。 
另一种可能的组合是漂白剂和过酸。当在按照本发明的装置中使用时这种不稳定的组合得到极佳的增白。快速的催化反应是部分的理由，这就是为会么所谓的增白牙膏不如分离的洒施技术有效。本发明允许使用催化剂给予更大的增白效果而且也有牙刷洒施器的方便。 
附图说明
现在将参考下面附图说明本发明，附图有： 
图1是按照本发明的侧视图。它表示装置有头部(1)和手柄部(2)。该装置有包含功能的可流动的液体的储池(3)，用微型泵(5)可将液体泵打到微流体装置(4)。然后功能的可流动的液体移动通过极细的毛细管(微沟槽)(6)，在那里它进入到头部中的总管总分配进行到在头部中与纤维传送点(9)对齐的不同的毛细管中。在使用中使用者从控制板控制该装置，该控制板连接到控制微型泵(5)的电子板(8)和可选地微型机械部件(15)，该部件可以产生效果，对特殊的使用(如振动、改变温度等)可能是有用的。该头部可以或者是可拆卸的(可更换的)或者是不可拆卸的。 
图2表示的是按照本发明的装置的侧视图，其中头部(1)已从手柄部(2)卸下。每个部件与图1中的相同。 
图3表示常规的电动牙刷，已经改装以便传送精确控制数量的增白的过氧化合物。它表示牙刷有头部(1)和手柄部(2)。牙刷还包括给马达(12)提供功率的电池(7)，马达转动进入齿轮箱(13)的轴。从齿轮箱的输出进入搅拌机械(14)，它可将平移运动加到转动运动。产生的运动平移给清洗牙齿的头部(11)的底座。使用者用手柄部(10)的机架抓握牙刷。另外，牙刷有容纳液体的过氧化物漂白化合物的储池(3)，由微型泵(5)可将液体泵打出到微流体装置(4)中。然后过氧化物漂白剂移动通过极细的毛细管(6)，在那里它进入到头部中的总管和分配过氧化物进入到在牙刷头部中与纤维传送点 (9)对齐的不同的毛细管中，毛细管终端在牙刷纤维前1毫米或就在该纤维前。在使用中使用者从控制板控制漂白剂的施加，控制板连接到控制微型泵(5)和马达(7)的电子板(8)。 

Claims (11)

1.一种微流体表面处理装置，包括：
接触表面的头部；
手柄部，和
用于容纳功能的可流动化合物的至少一个储池，它通过导管与头部连接，其特征在于：
该导管包括至少一个微流体装置和至少一个微型泵，该头部包括许多从头部突出的中空纤维以便传送功能的可流动化合物，许多中空的纤维被牙刷纤维包围用于保护。
2.按照权利要求1所述的微流体表面处理装置，其特征在于由计算机程序控制所述至少一个微型泵。
3.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置包括至少一个微处理器。
4.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置包括至少一个外部接口。
5.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置是手握的装置。
6.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置包括内部和/或外部的能源。
7.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置包括至少一个电池和/或至少一个蓄电池。
8.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于该装置包括至少一个可拆卸的部件。
9.按照权利要求8所述的微流体表面处理装置，其特征在于可拆卸的部件是电池和/或蓄电池、用于容纳功能的可流动化合物的至少一个储池、以及头部的至少一部分。
10.按照权利要求8所述的微流体表面处理装置，其特征在于可拆卸的是头部和/或头部的各部件。
11.按照权利要求1或2所述的微流体表面处理装置，其特征在于，所述微流体表面处理装置是牙刷或剃刀。
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