超聲電動牙刷專利技術(shù)綜述

楊威 蘇治平

摘? 要：文章主要以超聲電動牙刷的相關(guān)專利申請為研究對象，對其全球?qū)＠暾堖M(jìn)行了統(tǒng)計和分析，包括申請量趨勢、國別分布、申請人分布;從技術(shù)方案角度對超聲電動牙刷的專利申請進(jìn)行了分類，并對其重要技術(shù)分支的專利技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，篩選得到重要專利，形成了技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，通過上述分析研究，總結(jié)了超聲電動牙刷領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的分布與技術(shù)演進(jìn)路線，以期對電動牙刷領(lǐng)域的專利審查提供參考。

關(guān)鍵詞：超聲;電動牙刷;專利

中圖分類號：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

電動牙刷在國外已掀起了口腔保健領(lǐng)域的一場革命。第一支電動牙刷名為“theBroxodent”，是由瑞士醫(yī)生Philippe-G.WOOG，Ph.D.于1954年開發(fā)的，1959年由施貴寶制藥在美國牙醫(yī)學(xué)會百周年紀(jì)念時推出，在之后的半世紀(jì)中迅速發(fā)展。到了2003年1月，根據(jù)勒梅爾森-麻省理工發(fā)明指數(shù)，牙刷擊敗了汽車、個人電腦、手提電話和微波爐獲選為“美國人生活不可或缺的發(fā)明”第一位[1]。隨著人們對牙齒保健越來越重視，電動牙刷作為新形式的刷牙清潔用品，近幾年迅速進(jìn)入了國內(nèi)市場。

電動牙刷與普通牙刷相比，具有諸多優(yōu)勢[2]：（1）電動牙刷單位時間內(nèi)接觸面積更大，工作次數(shù)更多，理論上清潔效果更佳。（2）使用電動牙刷，力度均勻，在不需要增加摩擦力度的前提下也能完成豎直方向的刷動清潔，減少牙肉牙齒傷害，更加高效安全。（3）電動牙刷具有智能計時器功能，定時提醒刷牙時間，保證牙齒的徹底清潔，提高效率方便生活。（4）電動牙刷在高速振動和旋轉(zhuǎn)作用下，對牙齦有按摩作用，增加口腔內(nèi)的血液循環(huán)。

2 OLED專利申請分析

本次專利分析檢索了CNABS、DWPI、SIPOABS數(shù)據(jù)庫，使用分類號A61C17/20，A46B，A46D，A61C，關(guān)鍵詞“牙刷”、“超聲”的中英文表達(dá)形式，檢索至2018年12月31日公開的專利文獻(xiàn)，經(jīng)同族去重，去除不相關(guān)專利申請后，得到315項相關(guān)專利申請，對其進(jìn)行人工標(biāo)引后進(jìn)行以下分析。有優(yōu)先權(quán)的，均以優(yōu)先權(quán)日代替申請日。

（1）專利申請態(tài)勢

超聲電動牙刷技術(shù)專利申請始于1967，上世紀(jì)70-80年代為該技術(shù)的初始階段，專利申請量很少，發(fā)展緩慢。90年代出現(xiàn)一個小高峰，進(jìn)入萌芽期。2000前后開始，超聲電動牙刷的專利申請量迅速增加，進(jìn)入高速發(fā)展期，到2005年申請量達(dá)到一個峰值。此后到2008年，專利申請量在整體上保持較高水平，但申請量有較大起伏波動，說明該技術(shù)達(dá)到高峰期，并且技術(shù)發(fā)展并未飽和，究其原因，可能是由于超聲電動牙刷在市場上的價格較高，主要針對的是高端市場，市場份額較小，研發(fā)動力不足，超聲電動牙刷技術(shù)的發(fā)展還有待進(jìn)一步加強(qiáng)，使技術(shù)水平更加成熟，降低成本，提高性價比，進(jìn)一步占有市場以促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，因此，預(yù)期超聲電動牙刷技術(shù)發(fā)展還會出現(xiàn)新的高峰。由于專利從申請到公開可能需要18個月，因此2017、2018年年專利申請數(shù)量與實際存在偏差。

超生電動牙刷的專利申請主要集中在中國、美國、日本、韓國、德國五國，其中中國擁有專利申請數(shù)量最多，達(dá)到全球總量的43%，緊隨其后的是美國，其專利申請為總量的23%，日本為11%，韓國為9%，德國為6%。中國專利申請在全球具有較大份額，但對中國專利申請進(jìn)一步分析，超聲電動牙刷在中國專利申請中，發(fā)明僅僅占有48%，新型占到了52%，由于新型不經(jīng)過實質(zhì)審查，因此中國在超生電動牙刷技術(shù)上與其他技術(shù)大國還是存在較大的差距，創(chuàng)新力是有待進(jìn)一步加強(qiáng)的。

超生電動牙刷的專利申請量排行分布前8位中，美國有4家公司，占據(jù)絕對優(yōu)勢，分別為阿薩希美國有限公司、ULTRASONIC SYSTEMS INC、保潔、潔碧有限公司，其中，阿薩希美國有限公司申請量最多，擁有16件專利申請;荷蘭的飛利浦擁有8件專利申請，中國的寧波賽嘉電器有限公司擁有7件專利申請，ULTRASONIC SYSTEMS INC擁有6件專利申請，寶潔、日本的本多電子株式會社和潔碧有限公司都擁有4件專利申請，韓國的貝斯娜株式會社擁有3件專利申請。從專利申請人的分布及其專利申請量上來看，整體上申請量都不多，最多也僅有16件，并且也沒有出現(xiàn)專利申請非常突出的申請人，說明在超聲電動牙刷技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，還有沒有形成行業(yè)的龍頭老大;并且，在分析中，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外個人申請均較多，這也進(jìn)一步稀釋了企業(yè)在行業(yè)中的技術(shù)壟斷性;以上可以看出，超聲電動牙刷在技術(shù)上沒有形成行業(yè)性的壟斷，技術(shù)較為分散，專利布局還不成熟，不存在明顯的技術(shù)壁壘，因此，還有很大的發(fā)展和突破空間，這與超聲電動牙刷的專利申請年度分析的結(jié)論是相互應(yīng)證的。

（2）專利技術(shù)脈絡(luò)梳理

超聲電動牙刷的主要部件有振動器、傳動部件、清潔部件以及控制電路四部分，其中振動器主要有電機(jī)、壓電、磁三種方式產(chǎn)生振動，作為振動器的二級技術(shù)分支。由于超聲電動牙刷與其它電動牙刷最大的區(qū)別就在于振動器能夠產(chǎn)生超聲頻率，因此，振動器是超聲電動牙刷最重要的部件，因此，這里優(yōu)先對振動器的技術(shù)進(jìn)行分析。超聲電動牙刷的振動器主要分為三種：磁、電機(jī)、壓電。整體上分析，磁的振蕩器出現(xiàn)最早，于1967年出現(xiàn)第一篇專利申請，并且技術(shù)創(chuàng)新多，在2000年前后，技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)高峰。電機(jī)作為振動器出現(xiàn)在1972年，稍晚于磁振動器出現(xiàn)，且技術(shù)較為簡單，使用電機(jī)作為振動器的超聲電動牙刷，技術(shù)重點(diǎn)在于其傳動件，在系統(tǒng)平衡、機(jī)械強(qiáng)度高、減震、降低噪音等方面有要求，而對于電機(jī)本身要求不高。壓電振動器出現(xiàn)最晚，出現(xiàn)在1991年，技術(shù)發(fā)展跨度較為平均，是近幾年的發(fā)展熱點(diǎn)。

下面對振動器的三個二級技術(shù)分支進(jìn)行詳細(xì)分析。對于磁振動器，1967年出現(xiàn)首篇專利申請USD3466689，也是電動超聲牙刷最早的一篇專利申請，其采用了電磁振蕩器作為振動器，實現(xiàn)了超聲頻率振動，對牙齒有良好的清潔作用，并具有降低手柄震動的技術(shù)效果。1980年US19800155478A專利申請利用低壓線圈驅(qū)動鐵核心，從而產(chǎn)生超聲振動，使傳輸?shù)剿⒚某暷芰總鬏斪畲蠡?991年EP92906423A采用了磁致伸縮材料作為振蕩器產(chǎn)生振動。進(jìn)一步發(fā)展，1997年US19970890472A，更準(zhǔn)確的控制，將兩個永磁體，兩個線圈，線圈分別連接開關(guān)、阻抗，以實現(xiàn)分級控制，以實現(xiàn)更好地對牙菌斑去除、亮化美白牙齒、刺激牙齦，防止牙周疾病。2001年US20010261720P，通過一個磁盤，一對磁體，磁盤通過電流選擇性吸引線圈引起擺動、旋轉(zhuǎn)，也實現(xiàn)更準(zhǔn)確控制，且結(jié)構(gòu)更加簡單，并且有效實現(xiàn)減震、降噪的效果。2003年CN200910222293，通過次級線圈與初級線圈感應(yīng)耦合產(chǎn)生振動，更加輕便，使牙刷頭部與牙刷柄部或主體部分可以被安全且容易地接合或解脫。2005年CN200520008206，通過擺軸在線圈和兩塊磁體的共同作用下驅(qū)動牙刷頭高速擺動，提高了工作頻率，有效將牙斑和牙石沖擊脫落、剔除、清洗。2008年JP2008166535A，交流電供給部對圍繞磁鐵的卷材供給，與可動體的共振頻率大致相等的頻率的交流電，減少能量損耗，實現(xiàn)低消耗電力實現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。2012年CN201120062794U，合理配置多極驅(qū)動永磁體和多極輸出永磁體的相對位置并合理選擇多極輸出永磁體的磁區(qū)極性，實現(xiàn)馬達(dá)啟動力矩小、啟動噪音低。對于電機(jī)振動器， 1972年US19740451174A，電路控制電機(jī)進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動，實現(xiàn)了10KHz to 1，000KHz超聲頻率振動，實現(xiàn)超聲、聲波的多頻率振動，以更好進(jìn)行牙齒清潔。對于壓電振動器，1991年DE69325373A，通過直流電流控制的壓電晶體產(chǎn)生超聲振動，從刷頭傳遞至牙齒、牙齦，去除牙菌斑，減少對牙齒、軟組織的損傷。1993年US19930061617A，在壓電元件的基礎(chǔ)上增加電機(jī)，電機(jī)產(chǎn)生低頻旋轉(zhuǎn)振蕩，壓電元件產(chǎn)生超聲振動，超聲振動結(jié)合低頻旋轉(zhuǎn)的機(jī)械振動，有效去除牙菌斑。2001年JP2001382795A，為進(jìn)一步實現(xiàn)精確控制，使聲波發(fā)生器與具有壓電振動器的超聲發(fā)生器分別用開關(guān)進(jìn)行控制，加強(qiáng)了口腔衛(wèi)生，有效去除牙漬。2009年CN200920135807，對壓電元件的數(shù)量進(jìn)一步改進(jìn)，采用雙壓電陶瓷片的超聲波換能器，可以提供超聲清洗所需要的足夠的功率，空化腐蝕量小、噪音低，使用更加安全可靠。2015年CN201510060032，四個壓電陶瓷片，極化區(qū)極化方向均相反，實現(xiàn)超聲振動模態(tài)耦合，產(chǎn)生大量微小氣泡，氣泡瞬間爆裂產(chǎn)生高壓沖擊清潔，可去除牙垢牙菌斑，清潔效果可深入到牙縫、牙齦內(nèi)。2015年CN201520081353，對振動模態(tài)進(jìn)一步改進(jìn)，兩組壓電陶瓷元件產(chǎn)生縱振模態(tài)和彎振模態(tài)，通過縱振和彎振的耦合，牙刷毛上的表面質(zhì)點(diǎn)將做微幅橢圓運(yùn)動，清除牙齒上的污垢，實現(xiàn)超聲潔牙的作用。

3 結(jié)束語

超聲電動牙刷在技術(shù)上沒有形成行業(yè)性的壟斷，技術(shù)較為分散，專利布局還不成熟，不存在明顯的技術(shù)壁壘，因此，還有很大的發(fā)展和突破空間，對于國內(nèi)該行業(yè)的企業(yè)來說，要想在超聲電動牙刷行業(yè)中有所突破，就需要充分挖掘核心技術(shù)，盡快找到核心且適合自己的核心技術(shù)點(diǎn)，并圍繞其來進(jìn)行技術(shù)研發(fā)以及有策略地進(jìn)行專利布局，迅速在該行業(yè)中占據(jù)一席之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]于志強(qiáng)，等.電動牙刷的合理選用[J].中國建材科技，2015.

[2]于志強(qiáng)，等.電動牙刷的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].科技視界，2015.