CN101084045B - 用于清洁牙齿的包含聚合物添加剂的液滴清洁液 - Google Patents

Abstract

使用在用于牙齿的基于流体液滴的口腔护理系统中的流体，包括水溶性的、人类可消耗的聚合物添加剂，该聚合物添加剂具有选定的浓度和分子量，它在每分钟10-20毫升的范围内的流动速率下将所得到的液滴的大小维持在期望的25-30微米的范围内。

Description

用于清洁牙齿的包含聚合物添加剂的液滴清洁液

技术领域

本发明一般涉及使用在用于清洁牙齿的高速流体液滴系统中的流体，以及更具体地，本发明涉及包含添加剂以维持期望的液滴大小的这种流体。

背景技术

美国专利No.60/537,690公开了一种用于清洁牙齿的口腔护理系统，包括通过将细微液滴以选定的有效速度喷向牙齿而去除牙斑。液滴可以按照不同方式产生，包括利用高压推动流体经过多个喷嘴，或者通过将流体引入快速流动的空气流中。另一液滴产生实施方式包括压电元件，该压电元件对流体产生高速抽取效果，该抽取效果加速流体经过一组喷嘴。

喷嘴大小对于合适的清洁动作是重要的，特别是考虑到对于流动速率和流体速度/压力的实际操作限制。如果液滴太小，即小于10μm，则必须达到200m/sec的高速以产生适当的清洁效果，该效果包括牙斑的去除。这种高速是不希望出现的，因为其极大地增加了将由流体泵所产生的必要的压力，以及增加了供应给流体的能量。至今，不使用过快的流动速率或者速度而产生用于良好清洁的期望的大小的液滴是很困难的。

因此，希望能够控制液滴大小，同时将液滴流动速率维持在可接受的限度内。

发明内容

因此，本发明是一种用于在基于液滴的口腔护理系统中清洁牙齿的流体，该流体包括：可分散为用于在基于流体液滴的口腔护理系统中清洁牙齿的液滴喷雾的流体，其中该流体包含水溶性的、人类可消耗的聚合物添加剂，该聚合物添加剂具有选定的分子量并且处于选定的浓度，使得导致从所得到的添加剂溶液产生的在选定范围内的液滴大小，以便当将液滴喷雾引导到牙齿时产生牙斑的去除，其中在所述选定范围内，至少80％液滴的直径至少为10μm。

附图说明

图1是使用流体液滴的口腔护理器具的示意性视图。

具体实施方式

如上文所述，于2004年1月20日提交的题为“Droplet Jet SystemFor Cleaning”的美国专利申请No.60/537,690针对的是一种用于清洁牙齿的流体液滴喷雾系统，上述申请由本发明的受让人所拥有，该美国专利申请的内容在此通过参考引入。如在该申请中所公开的，流体液滴可以由各种装置来产生。

对于方便操作而言，重要的是限制流体的流动速率。优选地，流体流动速率大约为每个刷洗事件20ml，针对两分钟刷洗具有10ml/min的流动速率。对于使用者而言，针对刷洗事件这是非常便利的口腔容量。然而流动速率可以高一点，可以达到总共100ml，这对于使用者而言并没有明显的不便之处。范围可以是每分钟5-50ml。

为了有效地去除牙斑，在这种口腔护理系统中期望的液滴大小(直接)是10-30μm，或者更大，在某些情况下达到100μm。在特定液滴产生系统中，流动速率在可接受的范围内，但液滴太小，而在其它的系统中，液滴大小在期望的范围内，但流动速率大得不能接受。

在本发明中，在液滴产生之前，将小浓度的高分子量聚合物添加到诸如水的流体中，以产生在此称为添加剂溶液的物质。聚合物有助于产生期望的液滴大小。然后液滴能以指定的流动速率施加，以实现便利、有效的清洁。该添加剂溶液可以使用于任何液滴产生系统。也可以将高分子量聚合物添加到除了水之外的口腔护理液中，例如漱口液。

所添加的聚合物可以是多种不同的可能的聚合物中的任何一种。两个普遍的要求是：聚合物必须是水溶性的，以及必须是可消耗的，即对于人类消耗而言是安全的。可能的聚合物包括诸如黄原胶(Xanthan gum)的“硬质”聚合物或者诸如聚环氧乙烯的“柔性”聚合物两者。选定的聚合物的分子量和原流体中的聚合物的浓度两者都是重要的。高分子量聚合物的浓度应该相对较小，使得限制所得到的添加剂溶液的剪切粘度的任何增加。其将在下文中更详细地描述。聚合物的分子量必须足够高，使得即使在期望的小浓度下，与原流体相比，所得到的添加剂溶液的拉伸粘度也极大地增加。拉伸粘度是流体拉伸流动的阻力。

例如，诸如水的牛顿型原流体将具有三倍于它的剪切粘度的拉伸粘度。这导致液滴在形成期间足够容易分解，使得所得到的液滴对于口腔护理系统而言太小。当小浓度的高分子量聚合物添加到原流体时，流体变为非牛顿型，其结果是，除了其他效果外，拉伸粘度增加到比剪切粘度的三倍大得多的值。该增加的拉伸粘度涉及流体的特征，该特征维持特定大小的液滴配置而不分成较小的液滴。基本上，利用高拉伸粘度，现有的液滴在分成较小的液滴之前极大地“伸展”。由此高拉伸粘度提供在液滴产生期间维持较大的液滴大小的期望的结果。已经发现，所添加的聚合物的分子量应该足够大，使得添加剂溶液的拉伸粘度大约为添加剂溶液的剪切粘度的六倍或者更多倍，以产生期望的液滴大小。

如上文所指示，高分子量聚合物对于原流体的效果是降低所得到的添加剂溶液分解成小液滴(即，将在液滴产生期间产生的液滴的大小)的趋势。这通过增加添加溶液的拉伸粘度同时伴随着剪切粘度仅仅相对较小的增加来实现，这归因于高分子量聚合物添加剂的较小的浓度。

另外，高分子量聚合物阻止了液滴产生期间附属液滴的形成，而且进一步降低了湍流期间的流体的阻滞(drag)，其发生在60/537,690申请中所描述的一个或者多个液滴产生系统中，特别是那些使用了喷嘴的实施方式。

黄原胶，其是示例性聚合物中的一个，具有大约为7.6×10⁶g/mol的分子量；聚环氧乙稀，其是另一示例，可以以多种不同的分子量制成。用于本申请的最小分子量在0.1×10⁶g/mol量级上。这两种聚合物将产生期望的结果。如上文所述，添加的聚合物的分子量必须足够大，使得基本上增加了所得到的添加剂溶液的拉伸粘度，添加的聚合物的浓度十分小，使得添加剂溶液的剪切粘度的任何增加也小。所有(至少80％)产生的液滴的直径基本上大约为至少10微米。通常地，该百分比非常接近100％。

特定术语“溶液的“固有”粘度[μ]”在此定义为：

$\left[\mathrm{\μ}\right]=\underset{c\→0}{\lim }\frac{\mathrm{\μ}-{\mathrm{\μ}}_s}{{\mathrm{\μ}}_{s}c}$

其中c是以每单位原流体体积中的质量所表示的浓度，μ是添加剂溶液的粘度，以及μ_s是原流体的粘度。在大于1/[μ]的浓度c^*情况下，添加剂溶液的剪切粘度将极大地受到影响，这不是所希望的。

为了使添加的聚合物有效，浓度应该在0.1c^*-10c^*之间，但是更优选地在0.25c^*-2.5c^*范围内。

对于黄原胶和水，已经发现c^*＝0.0045％的量是有效的。

一种包含上文所描述的流体的清洁系统包括电动牙刷，诸如图1中所示，通常地用10示出。牙刷包括液滴产生系统，通常地用12示出。操作中，将包含聚合物添加剂的流体经过刷头16中的喷嘴14推出。来自刷头的流体以期望的流动速率和速度以及期望的液滴大小分解成细微喷雾，其中通过高分子量聚合物添加剂控制液滴大小到某种程度。该喷雾被引导到牙齿，导致牙齿的清洁，特别是牙斑的去除。

尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选的实施方式，但是应当理解到，在不偏离由所附的权利要求书所限定的本发明的精神的前提下，各种改变、修改以及替换可以并入该实施方式中。

Claims (7)

1.一种流体，用于在基于液滴的口腔护理系统中清洁牙齿，该流体包括：

可分散为用于在基于流体液滴的口腔护理系统中清洁牙齿的液滴喷雾的流体，其中所述流体包含水溶性的人类可消耗的聚合物添加剂，所述聚合物添加剂具有选定的分子量并且处于选定的浓度，使得导致从所得到的添加剂溶液产生的在选定范围内的液滴大小，以便当将所述液滴喷雾引导到牙齿时产生牙斑去除，其中在所述选定范围内，至少80％的液滴的直径至少为10μm，

其中所述聚合物添加剂的所述分子量至少是0.1×10⁶克每摩尔以及

其中聚合物的浓度在0.1c^*-10c^*之间，其中c^*为1/[μ]以及

$\left[\mathrm{\μ}\right]=\underset{c\→0}{\lim }\frac{{\mathrm{\μ}-\mathrm{\μ}}_s}{{\mathrm{\μ}}_{s}c}$

其中c是以每原流体体积中的质量所表示的浓度，μ是所得到的添加剂溶液的粘度，以及μ_s是所述原流体的粘度。

2.根据权利要求1所述的流体，其中所述流体的流动速率是每分钟5-50毫升。

3.根据权利要求1所述的流体，其中所述聚合物添加剂的所述分子量足够大，并且其中所述浓度足够小，使得添加剂溶液的拉伸粘度至少是其剪切粘度的六倍。

4.根据权利要求1所述的流体，其中所述液滴大小在10-100μm的范围内。

5.一种系统，用于使用流体液滴流清洁牙齿，该系统包括：

流体源，所述流体包括水溶性的人类可消耗的聚合物添加剂，该聚合物添加剂具有选定的浓度和分子量，其中所述聚合物添加剂的所述分子量至少是0.1×10⁶克每摩尔，以及

其中聚合物的浓度在0.1c^*-10c^*之间，其中c^*为1/[μ]以及

$\left[\mathrm{\μ}\right]=\underset{c\→0}{\lim }\frac{{\mathrm{\μ}-\mathrm{\μ}}_s}{{\mathrm{\μ}}_{s}c}$

其中c是以每原流体体积中的质量所表示的浓度，μ是所得到的添加剂溶液的粘度，以及μ_s是所述原流体的粘度；

流体液滴产生器，用于从所述流体产生液滴流，其中所述液滴具有在选定范围内的大小，至少80％的液滴的直径至少为10μm；以及

用于将所述液滴流引导到所述牙齿的选定部位的部件。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述流体的流动速率在每分钟5-50毫升的范围内。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述液滴的直径在10-100μm的范围内。