超声电动牙刷专利技术综述
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摘 要：文章主要以超声电动牙刷的相关专利申请为研究对象，对其全球专利申请进行了统计和分析，包括申请量趋势、国别分布、申请人分布;从技术方案角度对超声电动牙刷的专利申请进行了分类，并对其重要技术分支的专利技术发展路线进行了梳理，筛选得到重要专利，形成了技术发展脉络，通过上述分析研究，总结了超声电动牙刷领域专利技术的分布与技术演进路线，以期对电动牙刷领域的专利审查提供参考。
关键词：超声;电动牙刷;专利
中图分类号：T-18 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）10-0027-02
Abstract： This article mainly takes the ultrasonic electric toothbrush related patent application as the research object， and has carried on the statistics and the analysis to its global patent application， including the application quantity trend， the country distribution， the applicant distribution. The patent application of ultrasonic electric toothbrush is classified from the point of view of technical scheme， and the patent development route of its important technical branch is combed， and the important patents are screened out， which forms the context of technical development， through the above analysis and research. The distribution and evolution of patent technology in the field of ultrasonic electric toothbrush are summarized in order to provide reference for patent examination in the field of electric toothbrush.
Keywords： ultrasound; electric toothbrush; patent
1 概述
電动牙刷在国外已掀起了口腔保健领域的一场革命。第一支电动牙刷名为“theBroxodent”，是由瑞士医生Philippe-G.WOOG，Ph.D.于1954年开发的，1959年由施贵宝制药在美国牙医学会百周年纪念时推出，在之后的半世纪中迅速发展。到了2003年1月，根据勒梅尔森-麻省理工发明指数，牙刷击败了汽车、个人电脑、手提电话和微波炉获选为“美国人生活不可或缺的发明”第一位[1]。随着人们对牙齿保健越来越重视，电动牙刷作为新形式的刷牙清洁用品，近几年迅速进入了国内市场。
电动牙刷与普通牙刷相比，具有诸多优势[2]：（1）电动牙刷单位时间内接触面积更大，工作次数更多，理论上清洁效果更佳。（2）使用电动牙刷，力度均匀，在不需要增加摩擦力度的前提下也能完成竖直方向的刷动清洁，减少牙肉牙齿伤害，更加高效安全。（3）电动牙刷具有智能计时器功能，定时提醒刷牙时间，保证牙齿的彻底清洁，提高效率方便生活。（4）电动牙刷在高速振动和旋转作用下，对牙龈有按摩作用，增加口腔内的血液循环。
2 OLED专利申请分析
本次专利分析检索了CNABS、DWPI、SIPOABS数据库，使用分类号A61C17/20，A46B，A46D，A61C，关键词“牙刷”、“超声”的中英文表达形式，检索至2018年12月31日公开的专利文献，经同族去重，去除不相关专利申请后，得到315项相关专利申请，对其进行人工标引后进行以下分析。有优先权的，均以优先权日代替申请日。
（1）专利申请态势
超声电动牙刷技术专利申请始于1967，上世纪70-80年代为该技术的初始阶段，专利申请量很少，发展缓慢。90年代出现一个小高峰，进入萌芽期。2000前后开始，超声电动牙刷的专利申请量迅速增加，进入高速发展期，到2005年申请量达到一个峰值。此后到2008年，专利申请量在整体上保持较高水平，但申请量有较大起伏波动，说明该技术达到高峰期，并且技术发展并未饱和，究其原因，可能是由于超声电动牙刷在市场上的价格较高，主要针对的是高端市场，市场份额较小，研发动力不足，超声电动牙刷技术的发展还有待进一步加强，使技术水平更加成熟，降低成本，提高性价比，进一步占有市场以促进技术进步，因此，预期超声电动牙刷技术发展还会出现新的高峰。由于专利从申请到公开可能需要18个月，因此2017、2018年年专利申请数量与实际存在偏差。
超生电动牙刷的专利申请主要集中在中国、美国、日本、韩国、德国五国，其中中国拥有专利申请数量最多，达到全球总量的43%，紧随其后的是美国，其专利申请为总量的23%，日本为11%，韩国为9%，德国为6%。中国专利申请在全球具有较大份额，但对中国专利申请进一步分析，超声电动牙刷在中国专利申请中，发明仅仅占有48%，新型占到了52%，由于新型不经过实质审查，因此中国在超生电动牙刷技术上与其他技术大国还是存在较大的差距，创新力是有待进一步加强的。
超生电动牙刷的专利申请量排行分布前8位中，美国有4家公司，占据绝对优势，分别为阿萨希美国有限公司、ULTRASONIC SYSTEMS INC、保洁、洁碧有限公司，其中，阿萨希美国有限公司申请量最多，拥有16件专利申请;荷兰的飞利浦拥有8件专利申请，中国的宁波赛嘉电器有限公司拥有7件专利申请，ULTRASONIC SYSTEMS INC拥有6件专利申请，宝洁、日本的本多电子株式会社和洁碧有限公司都拥有4件专利申请，韩国的贝斯娜株式会社拥有3件专利申请。从专利申请人的分布及其专利申请量上来看，整体上申请量都不多，最多也仅有16件，并且也没有出现专利申请非常突出的申请人，说明在超声电动牙刷技术领域内，还有没有形成行业的龙头老大;并且，在分析中，发现国内外个人申请均较多，这也进一步稀释了企业在行业中的技术垄断性;以上可以看出，超声电动牙刷在技术上没有形成行业性的垄断，技术较为分散，专利布局还不成熟，不存在明显的技术壁垒，因此，还有很大的发展和突破空间，这与超声电动牙刷的专利申请年度分析的结论是相互应证的。 （2）专利技术脉络梳理
超声电动牙刷的主要部件有振动器、传动部件、清洁部件以及控制电路四部分，其中振动器主要有电机、压电、磁三种方式产生振动，作为振动器的二级技术分支。由于超声电动牙刷与其它电动牙刷最大的区别就在于振动器能够产生超声频率，因此，振动器是超声电动牙刷最重要的部件，因此，这里优先对振动器的技术进行分析。超声电动牙刷的振动器主要分为三种：磁、电机、压电。整体上分析，磁的振荡器出现最早，于1967年出现第一篇专利申请，并且技术创新多，在2000年前后，技术发展出现高峰。电机作为振动器出现在1972年，稍晚于磁振动器出现，且技术较为简单，使用电机作为振动器的超声电动牙刷，技术重点在于其传动件，在系统平衡、机械强度高、减震、降低噪音等方面有要求，而对于电机本身要求不高。压电振動器出现最晚，出现在1991年，技术发展跨度较为平均，是近几年的发展热点。
下面对振动器的三个二级技术分支进行详细分析。对于磁振动器，1967年出现首篇专利申请USD3466689，也是电动超声牙刷最早的一篇专利申请，其采用了电磁振荡器作为振动器，实现了超声频率振动，对牙齿有良好的清洁作用，并具有降低手柄震动的技术效果。1980年US19800155478A专利申请利用低压线圈驱动铁核心，从而产生超声振动，使传输到刷毛的超声能量传输最大化。1991年EP92906423A采用了磁致伸缩材料作为振荡器产生振动。进一步发展，1997年US19970890472A，更准确的控制，将两个永磁体，两个线圈，线圈分别连接开关、阻抗，以实现分级控制，以实现更好地对牙菌斑去除、亮化美白牙齿、刺激牙龈，防止牙周疾病。2001年US20010261720P，通过一个磁盘，一对磁体，磁盘通过电流选择性吸引线圈引起摆动、旋转，也实现更准确控制，且结构更加简单，并且有效实现减震、降噪的效果。2003年CN200910222293，通过次级线圈与初级线圈感应耦合产生振动，更加轻便，使牙刷头部与牙刷柄部或主体部分可以被安全且容易地接合或解脱。2005年CN200520008206，通过摆轴在线圈和两块磁体的共同作用下驱动牙刷头高速摆动，提高了工作频率，有效将牙斑和牙石冲击脱落、剔除、清洗。2008年JP2008166535A，交流电供给部对围绕磁铁的卷材供给，与可动体的共振频率大致相等的频率的交流电，减少能量损耗，实现低消耗电力实现往复旋转运动。2012年CN201120062794U，合理配置多极驱动永磁体和多极输出永磁体的相对位置并合理选择多极输出永磁体的磁区极性，实现马达启动力矩小、启动噪音低。对于电机振动器， 1972年US19740451174A，电路控制电机进行机械驱动，实现了10KHz to 1，000KHz超声频率振动，实现超声、声波的多频率振动，以更好进行牙齿清洁。对于压电振动器，1991年DE69325373A，通过直流电流控制的压电晶体产生超声振动，从刷头传递至牙齿、牙龈，去除牙菌斑，减少对牙齿、软组织的损伤。1993年US19930061617A，在压电元件的基础上增加电机，电机产生低频旋转振荡，压电元件产生超声振动，超声振动结合低频旋转的机械振动，有效去除牙菌斑。2001年JP2001382795A，为进一步实现精确控制，使声波发生器与具有压电振动器的超声发生器分别用开关进行控制，加强了口腔卫生，有效去除牙渍。2009年CN200920135807，对压电元件的数量进一步改进，采用双压电陶瓷片的超声波换能器，可以提供超声清洗所需要的足够的功率，空化腐蚀量小、噪音低，使用更加安全可靠。2015年CN201510060032，四个压电陶瓷片，极化区极化方向均相反，实现超声振动模态耦合，产生大量微小气泡，气泡瞬间爆裂产生高压冲击清洁，可去除牙垢牙菌斑，清洁效果可深入到牙缝、牙龈内。2015年CN201520081353，对振动模态进一步改进，两组压电陶瓷元件产生纵振模态和弯振模态，通过纵振和弯振的耦合，牙刷毛上的表面质点将做微幅椭圆运动，清除牙齿上的污垢，实现超声洁牙的作用。
3 结束语
超声电动牙刷在技术上没有形成行业性的垄断，技术较为分散，专利布局还不成熟，不存在明显的技术壁垒，因此，还有很大的发展和突破空间，对于国内该行业的企业来说，要想在超声电动牙刷行业中有所突破，就需要充分挖掘核心技术，尽快找到核心且适合自己的核心技术点，并围绕其来进行技术研发以及有策略地进行专利布局，迅速在该行业中占据一席之地。
参考文献：
[1]于志强，等.电动牙刷的合理选用[J].中国建材科技，2015.
[2]于志强，等.电动牙刷的发展现状分析[J].科技视界，2015.
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