CN116058592A - 用于口腔护理工具的头部和口腔护理工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于口腔护理工具的头部，该头部具有外部边缘和内部部分，并且包括至少一个第一类型的牙齿清洁元件和至少一个第二类型的牙齿清洁元件。至少一个第一类型的牙齿清洁元件布置在头部的内部部分处，并且至少一个第二类型的牙齿清洁元件布置在头部的外部边缘处。至少一个第一类型的牙齿清洁元件为包括多根长丝的第一类型的簇。每根长丝具有纵向轴线和在基本上垂直于纵向轴线的平面内延伸的基本上十字形横截面区。十字形横截面区具有四个突起部和四个通道，突起部和通道以交替方式布置。至少一个第一类型的簇具有在约40％至约55％，优选地约45％至约50％范围内的填充因子。
Description
本申请是2018年12月03日进入中国国家阶段的PCT专利申请PCT/US2017/034965(国际申请日为2017年05月30日，优先权日为2016年06月03日，中国国家申请号为201780034448.7，发明名称为“用于口腔护理工具的头部和口腔护理工具”)的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种用于口腔护理工具的头部，头部包括至少一个第一类型的牙齿清洁元件和至少一个第二类型的牙齿清洁元件。至少一个第一类型的牙齿清洁元件为第一类型的簇，该第一类型的簇包括具有基本上十字形横截面区的多根长丝，并且布置在头部的内部部分处，而至少一个第二类型的牙齿清洁元件布置在头部的外部边缘处。本公开还涉及一种包括此类头部的口腔护理工具。
背景技术
本领域中熟知用于口腔护理工具(如手动牙刷和电动牙刷)的由多根长丝构成的簇。一般来讲，簇附接到旨在用于插入使用者的口腔中的头部的刷毛载体。抓柄通常附接到头部，该柄部在刷牙期间由用户握持。头部永久连接到或可反复附接到柄部并且可从柄部拆卸。
为了有效地清洁牙齿，必须在长丝的自由端和牙齿之间提供适当的接触压力。一般来讲，接触压力取决于长丝的抗弯刚度和位移，然而单根长丝的抗弯刚度取决于其长度和横截面积。通常，与较短长丝相比，具有较大长度的长丝表现出较低的抗弯刚度。然而，相对细的长丝趋于容易地挠曲并且相对低的抗弯刚度导致牙齿表面上的降低的牙斑去除功效，以及较少的齿间穿透特性和清洁性能。为了补偿较长长丝的抗弯刚度的所述降低，可增大长丝的横截面区尺寸。然而，相对粗的长丝可产生令人不悦的刷牙感觉，并且趋于伤害口腔中的牙龈。此外，较粗的长丝可示出降低的弯曲恢复，并且使用所述长丝可在相对短使用时间之后形成簇图案被磨损的印象。
另外，本领域中还已知具有沿其长度延伸部的轮廓，从而产生非圆形横截面区，例如，多边形或十字形横截面区的长丝。此类长丝应当改善口腔护理工具在正常使用期间的清洁特性。具体地，成型边缘应当在刷牙过程期间提供更强的刮擦作用，以改善牙齿表面上的牙斑和其它残留物的去除。
虽然包括常规类型的簇的牙刷充分清洁牙齿的外颊面，但是它们一般不很好地适于提供牙斑和碎屑从邻间区和其它难以到达的口腔区域中的充分去除，因为穿透到齿间空间中仍然相对困难。具体地，它们不很好地适于充分清洁通常牙斑开始生长的齿龈边缘。因此，为了实现并保持良好的口腔健康，并防止齿龈炎，重要的是沿牙龈线清洁，具体地沿牙齿和牙周组织之间的间隙，所谓的齿龈沟进行清洁。已知缺乏对齿龈沟中的牙斑的良好去除可导致齿龈炎，即，牙龈组织的炎症。另外，标准簇不提供足够的毛细管效应以在牙刷期间从牙齿和牙龈表面去除牙斑和碎屑。然而，为了实现良好的清洁结果，必须通过簇/长丝到达牙斑，然后必须破坏牙斑并最终去除牙斑。另外，簇应当在刷牙期间对牙龈提供良好的感觉。
另外，与圆形长丝相比，在刷牙过程期间在十字形长丝内出现的机械应力导致十字形长丝的尖端中的较高应力。这是指，与圆形长丝相比，在具有相同总体刚度的簇中，十字形长丝必须承受更高的最大应力值。单独的十字形长丝中的这种增加的应力可导致使用期间增加的磨损行为。这种磨损的特征在于导致较少消费者接受度的簇的展开增加。
本公开的一个目的是提供用于口腔护理工具的头部，该头部克服上述缺陷中的至少一个。本公开的另一个目的是提供包括此类头部的口腔护理工具。
发明内容
根据一个方面，提供了一种用于口腔护理工具的头部，头部具有外部边缘和内部部分，头部包括至少一个第一类型的牙齿清洁元件和至少一个第二类型的牙齿清洁元件，至少一个第一类型的牙齿清洁元件布置在头部的内部部分处，并且至少一个第二类型的牙齿清洁元件布置在头部的外部边缘处，至少一个第一类型的牙齿清洁元件为包括多根长丝的第一类型的簇，每根长丝具有纵向轴线和在基本上垂直于纵向轴线的平面内延伸的基本上十字形横截面区，十字形横截面区具有四个突起部和四个通道，突起部和通道以交替方式布置，其中至少一个第一类型的簇具有在约40％至约55％、或约45％至约50％范围内的填充因子。
根据一个方面，提供了包括此类头部的口腔护理工具。
附图说明
下文参考各个实施方案和附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了包括根据本公开的头部的口腔护理工具的第一示例性实施方案的示意性透视图；
图2示出了包括根据本公开的头部的口腔护理工具的第二示例性实施方案的示意性透视图；
图3示出了包括根据本公开的头部的口腔护理工具的第三示例性实施方案的示意性透视图；
图4示出了如图1至图3所示的第一类型的簇的一根长丝的示意性横剖视图；
图5示出了根据现有技术的长丝的示意性横剖视图；
图6示出了第一类型的簇的示例性实施方案的示意性横剖视图；
图7示出了根据第一比较例实施方案的簇的示意性横剖视图；
图8示出了根据第二比较例实施方案的簇的示意性横剖视图；
图9示出了将第一类型的簇的刷牙结果与根据两个比较例实施方案的簇的刷牙结果进行比较的图；
图10示出了将第一类型的簇的“浆料吸收质量”与根据两个比较例实施方案的簇的“浆料吸收质量”进行比较的图；
图11示出了将第一类型的簇的“浆料吸收速度”与根据两个比较例实施方案的簇的“浆料吸收速度”进行比较的图；
图12示出了根据现有技术的菱形长丝的示意性横剖视图；并且
图13示出了将根据本公开的头部的十字形长丝的牙龈按摩效果与头部的圆形长丝的牙龈按摩效果进行比较的图；并且
图14示出了用于产生图13的数据的头部的簇构型。
具体实施方式
根据本公开的用于口腔护理工具的头部包括至少一个第一类型的牙齿清洁元件，其布置在头部的内部部分处，以及至少一个第二类型的牙齿清洁元件，其布置在头部的外部边缘处，即紧邻所述外部边缘。至少一个第一类型的牙齿清洁元件为簇，该簇包括多根长丝，该长丝具有纵向轴线和在基本上垂直于纵向轴线的平面内延伸的基本上十字形横截面区。十字形横截面区具有以交替方式布置的四个突起部和四个通道。长丝的纵向轴线由长丝的主延伸部限定。在下文中，长丝沿其纵向轴线的延伸部也可被称为“长丝的纵向延伸部”。
至少一个第一类型的簇的长丝提供有在约40％至约55％范围内，或在约45％至约50％范围内的相对低的填充因子。在本公开的上下文中，术语“填充因子”被定义为簇孔中长丝的横截面积的总和除以簇孔的横截面积。在其中锚定件(诸如钉)用于将簇安装在簇孔内的实施方案中，从簇孔的横截面区中排除锚固装置的区。
约40％至约55％、或约45％至约50％、或约49％的填充因子展示簇内的特定空隙体积，然而长丝仍然沿外侧向表面的一部分彼此接触。空隙体积可向刷牙过程递送更多的牙膏，并且牙膏可与牙齿相互作用更长的时间段，这有助于改善刷牙效果。此外，空隙体积(即长丝之间的空间)由于改善的毛细管作用而获得增加的对松弛牙斑的吸收。换句话讲，此类低填充因子可导致更多的洁齿剂/牙膏在刷牙过程期间保持在长丝处/粘附到长丝更长的时间段。另外，较低的簇密度可避免洁齿剂扩散，这可导致改善的整体刷牙过程。牙膏可更好地容纳于通道中，并且在清洁时与牙齿接触，直接递送，从而实现更大的抛光效果，这是期望的，具体地对于去除牙齿变色而言。
换句话讲，在约40％至约55％、或约45％至约50％、或约49％范围内的相对低的填充因子可提供改善的刷牙功效，即由于改善的毛细管效应而从牙齿的表面和牙龈更好地去除牙斑和碎屑。这些毛细管效应可使得洁齿剂能够朝向长丝的尖端/自由端流动，并且因此，可使得洁齿剂在刷牙期间能够更多地用于牙齿和牙龈。同时，改善牙斑和碎屑从牙齿和牙龈表面的吸收。
另外，由于长丝的十字形几何形状，当由相同量的材料制备时，每个单根长丝比圆形长丝更硬。然而，由于在约40％至约55％、或约45％至约50％、或约49％范围内的低填充因子，因此与圆形长丝的簇相比，由十字形长丝制成的总体簇的刚度减小。令人惊奇地，已经发现此类簇提供改善的感官体验，即在刷牙期间口腔内的更柔软感觉，同时提供增加的清洁功效。十字形长丝的突起部可容易地进入齿龈沟和其它难以到达的区，例如，邻间牙齿表面，在表面上刮擦以使牙斑松弛，并且由于整个簇的改善的毛细管效应，可更好地去除牙斑。由于特定形状，十字形长丝可更深地穿入齿龈沟和邻间区中。此外，第一类型的簇的相对低的填充因子能够使单独的十字形长丝更好地适应牙龈线和齿龈沟的轮廓。
因为至少一个第二类型的牙齿清洁元件布置在头部的外部边缘处，即，在刷毛区的外边缘处，所以所述牙齿清洁元件可提供具有增加的稳定性的第一类型的簇，以便防止所述簇广泛展开。因此，第二类型的牙齿清洁元件可显著改善具有相对低填充因子的第一类型的簇的磨损行为和磨损外观，并且因此改善较低的稳定性，同时提供增加的牙齿清洁功效。在刷牙之后，具体地在较长时间段之后，看起来较少使用的牙刷提供更高的消费者接受度。
测试已经示出根据本公开的用于口腔护理工具的头部提供优异的清洁性能(参见图9至图11和图13连同下文的描述)。另外，模拟消费者使用期间的磨损的测试示出与仅包括十字形长丝的簇的头部相比，此类刷头另外示出更少的磨损。被设置用于模拟“磨损”的测试如下：牙刷运行完成总计36.000次刷牙循环的程序，9.000次循环各自在刷头和排齿之间成0°、+45°、-45°和0°的角度。在这些循环期间，将Med牙膏的7.5％共混物溶液滴在刷头上。刷头上的负载设置为4N。成0°角度的第一个9.000次循环被定义为在30mm的长度下沿直线运动，然而，成+45°、-45°和0°的接下去的三个9.000次循环被定义为在22mm的宽度和40mm的长度下沿“八”字形运动。长丝进入排齿的最大穿透深度设置为7mm。
至少一个第二类型的牙齿清洁元件可为第二类型的簇或弹性体清洁元件，并且可具有比第一类型的牙齿清洁元件更高的抗弯刚度/更大的稳定性。在至少一个第二类型的牙齿清洁元件为第二类型的簇的情况下，所述簇可包括多根长丝，每根长丝具有纵向轴线和在基本上垂直于所述纵向轴线的平面内延伸的基本上圆形横截面区。所述簇可具有约70％至约80％的填充因子，从而与第一类型的簇相比，提供整体簇的更大抗弯刚度和稳定性。至少一个第二类型的簇可另外在外齿表面上提供洗擦效果，以充分清洁基本上平坦且不太敏感的牙齿表面。在至少一个第二类型的牙齿清洁元件为弹性体元件的情况下，其可由TPE材料制成，和/或可具有沿头部的长度延伸部延伸的弹性体壁的形状。此类弹性体壁可在外齿表面上提供抛光效果，并且可更完全地去除牙齿着色。另选地，弹性体元件可具有橡胶小块或指状物的形状，用于刺激和按摩牙龈。
多个第一类型的簇可成排布置在头部的内部部分处，并且多个第二类型的牙齿清洁元件可成排布置在头部的外部边缘处。此类头部构型还可增强如上所述的作用和有益效果。
至少一个第一类型的簇的十字形长丝的每个通道可具有由相邻且会聚的突起部形成的凹形曲线。所述凹形曲线可具有在约0.025mm至约0.10mm、或约0.03mm至约0.08mm、或约0.04mm至约0.06mm范围内的半径。换句话讲，两个相邻突起部，即，所述突起部的两个相邻侧的侧向边缘可在通道的底部处会聚并限定“会聚区域”。相邻突起部可以在通道的底部处形成的凹形弯曲(即，具有向内弯曲的半径)的方式在所述会聚区域中会聚。与标准十字形长丝(参见图5并如下文进一步所述的)相比，在此类范围内的半径相对较大。
在过去已观察到，常规的十字形长丝(例如，如图5所示和下文进一步描述的)具有以下缺点：在制造和刷牙期间，这些类型的长丝可易于彼此之间捕集。然而，已经令人惊讶地发现，根据本公开的长丝的外表面的特定几何形状/轮廓允许改善的可制造性，因为当将多根所述长丝组合以在所谓的“拾取过程”期间形成一个簇时，长丝被捕集的可能性显著降低。
另外，由于在通道的底部处的较大半径，因此长丝提供有增加的稳定性，并且因此在牙刷制造过程期间，例如当在装订或热簇绒工艺期间长丝被拾取并且固定在刷头的安装表面上时，发生较少的长丝损坏。在过去，已经观察到相对大量的常规十字形长丝在拾取过程期间受到损坏，具体地突起部可从长丝脱离或者长丝在通道的底部处的会聚区域中被切断。切断的长丝可提供相对锋利的边缘，这可在刷牙期间损害/损伤口腔组织。
另外，令人惊奇地，已经发现，由于凹形弯曲的半径的特定几何形状，簇内的长丝可以相对低的填充因子(即，在约40％至约55％的范围内，或在约45％至约50％的范围内)更好地填充，因为两根相邻长丝之间的间隙可被最大化。已经发现，重要的是长丝展示出特定空隙区同时仍然彼此接触。为了生产符合法规要求并且关于总体外观被消费者理解的牙刷，通常需要常高填充因子(对于圆形长丝，约70％至约80％；对于菱形长丝，约80％；对于三叶形长丝，约89％)。关于由装订工艺制造的牙刷，低于约70％的填充因子导致簇孔内的不充分压缩的长丝，并且因此提供不足够的簇保持。因此，在提供有低于约70％的填充因子的圆形长丝的情况下不满足法规要求。对于热簇绒牙刷，低于约70％的填充因子将允许塑性熔体在包覆成型过程期间进入簇中，因为熔体的压力将簇的长丝推向一侧直至长丝彼此接触。由此形成所谓的多尖峰，这可损伤/损害牙龈，并且因此导致不安全的产品。除了监管和安全方面之外，圆形长丝的低填充簇将具有“野生型”和被破坏的外观，并且将不被消费者接受。然而，在使用通道的凹形弯曲的半径在约0.025mm至约0.10mm范围内的十字形长丝的情况下，对于具有可接受的整体外观同时提供改善的清洁特性的柔顺且安全的产品，可实现低填充因子。
十字形横截面区的每个突起部包括沿长丝的纵向延伸部的两个外侧向边缘。这些侧向边缘可在牙齿表面上产生相对高的集中应力以破坏和去除牙斑。外边缘可提供刮擦效果，使得牙斑和其它碎屑更有效地松弛。由于通道的底部处的凹形弯曲的相对大的半径，突起部提供有增加的刚度/稳定性，以使牙斑从牙齿表面更容易/有效地松弛/去除。然后，通道可捕集被破坏的牙斑并且可将其从牙齿去除。如图9所示和下文进一步解释的，与圆形或常规的十字形长丝的簇相比，包括根据本公开的多根长丝的簇提供了从颊面、舌面、咬合和齿间表面以及沿牙龈线的改善的牙斑去除。
第一类型的簇的每根长丝的十字形横截面区可具有外径。在本公开的上下文中，外径由穿过长丝横截面区的中心的直线的长度限定，并且其端点位于横截面区的最外圆周上。换句话讲，十字形横截面区具有呈圆形(即，外包络圆)形式的假想外圆周，并且外径被定义为穿过圆中心的圆的最长直线段。
外径可在约0.15mm至约0.40mm、或约0.19mm至约0.38mm的范围内，或者外径可在约0.22mm至约0.35mm、或约0.24mm至约0.31mm的范围内。
外径与通道的弯曲的半径的比率可在约2.5至约12的范围内。另选地，外径与通道的弯曲的半径的比率可在约2.7至约9的范围内。
令人惊讶地，已发现此类长丝几何形状甚至提供进一步改善的清洁性能，同时保持口腔中的刷牙舒适性。此外，已发现此类几何形状甚至更有助于减少长丝/簇磨损的外观，因为长丝在刷牙期间被捕集的可能性甚至更小。另外，进一步改善了牙刷制造过程期间此类长丝的可制造性。
第一类型的簇的长丝的十字形横截面区的每个突起部可为末端圆形的，从而形成弯曲。所述弯曲可具有直径。突起部的弯曲的直径可在约0.01mm至约0.04mm的范围内，或在约0.018mm至约0.026mm的范围内。
突起部的弯曲的直径与通道的弯曲的半径的比率可在约0.2至约1.5、或约0.3至约1.0、或约0.5至约0.7的范围内。与根据现有技术的标准十字形长丝(参见图5并如下文进一步描述的)相比，所述比率相对较低。换句话讲，通道的凹形弯曲的半径相对于突起部的弯曲的直径，即相对于突起部的宽度延伸部，相对较大，或换句话讲，与通道的凹形弯曲的半径相比，突起部的弯曲的直径可相对较薄。相对大的半径提供具有增加的稳定性的相对薄的突起部。因此，在牙刷制造过程期间，具体地当长丝被拾取时，长丝/突起部受损或者相对薄的突起部脱离的可能性较小。换句话讲，进一步改善了牙刷制造过程期间此类长丝的可制造性。
另外，令人惊讶地，已发现此类长丝几何形状甚至提供进一步改善的清洁性能，同时保持口腔中的刷牙舒适性。此外，已发现此类几何形状还有助于减少长丝/簇磨损的外观，因为长丝在刷牙期间被捕集的可能性甚至较小。
突起部的弯曲的直径可在长丝外径的约6％至约15％、或约8％至约12％的范围内。令人惊讶地，已经发现此类长丝可甚至更好地适应牙齿轮廓，并且更容易地穿入齿间空间中以更完全地去除牙斑和碎屑。
十字形长丝的突起部可沿向外方向，即沿远离横截面区的中心和朝向外圆周的方向，径向地逐渐变细。此类锥形突起部还可确保进入狭窄的空间和其它难以到达的区，并且可能能够甚至更深地且有效地穿透/进入齿间区中。因为与由相同量的材料制成的圆形长丝相比，十字形长丝的抗弯刚度更高，所以较高的抗弯刚度可迫使长丝的突起部更容易地滑入齿间区中。
突起部可径向向外逐渐变细在约6°至约25°范围内的角度或在约8°至约20°范围内的角度。令人惊讶地，已发现此类逐渐变细允许获得最佳的齿间穿透特性。另外，此类长丝可更容易地捆绑于簇中但不捕集相邻长丝的轮廓。
第一类型的簇的长丝可为基本上圆柱形长丝，即长丝可具有基本上圆柱形外侧向表面。换句话讲，长丝沿其纵向轴线的横截面区的形状和尺寸可基本上不变化，即横截面区的形状和尺寸可在长丝的纵向延伸部上基本上恒定。在本公开的上下文中，术语“长丝的外侧向表面”是指长丝在其侧面上的任何外面或表面。与锥形长丝相比，这种类型的长丝可提供增加的抗弯刚度。较高的抗弯刚度可进一步有利于长丝穿入齿间间隙/空间中。另外，圆柱形长丝通常缓慢地磨损，这可提供更长的长丝寿命。
圆柱形长丝可具有基本上末端圆形的尖端/自由端以提供温和的清洁特性。末端圆形的尖端可避免牙龈在刷牙期间受伤。在本公开的上下文中，末端圆形的长丝仍然落入基本上圆柱形长丝的定义内。
另选地，第一类型的簇的长丝沿其纵向轴线可包括基本上圆柱形部分和锥形部分，锥形部分朝向长丝的自由端沿纵向逐渐变细，并且圆柱形部分具有根据本公开的横截面区。换句话讲，第一类型的簇的长丝可为具有尖端的锥形长丝。锥形长丝可在刷牙期间实现到两个牙齿之间的区中以及到龈袋中的最佳渗透，并且因此可提供改善的清洁特性。锥形长丝可具有在约8mm至约16mm，任选地约12.5mm范围内的在头部的安装表面上方延伸的总体长度，以及从长丝的尖端测量的在约5mm至约10mm范围内的锥形部分。尖端可为针形的，可包括分裂端部或羽状端部。锥形部分可通过化学和/或机械锥形化工艺来生产。
第一和/或第二类型的簇的长丝可由具有或不具有磨料诸如高岭粘土的聚酰胺(例如尼龙)、具有或不具有磨料诸如高岭粘土的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或在外表面处着色的聚酰胺指示剂材料(例如尼龙指示剂材料)来制成。随时间推移使用长丝，聚酰胺指示剂材料上的着色可慢慢消退指示长丝被磨损的程度。
第一和/或第二类型的簇的长丝可包含不同材料的至少两个片段。至少一个片段可包含热塑性弹性体材料(TPE)，并且至少一个片段可包含具有或不具有磨料诸如高岭粘土的聚酰胺(例如尼龙)、具有或不具有磨料诸如高岭粘土的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或在外表面处着色的聚酰胺指示剂材料(例如尼龙指示剂材料)。这些至少两个片段可以并列型结构或芯-皮型结构布置，这可导致整体长丝的刚度降低。具有包含较硬材料(例如聚酰胺或PBT)的内部/芯片段，并且具有包围芯片段并包含较软材料(例如TPE)的外部/皮片段的芯-皮型结构，可提供具有相对软外侧向表面的长丝，这可导致温和的清洁特性。
第一和/或第二类型的簇的长丝可包含选自以下的组分：氟化物、锌、锶盐、风味剂、二氧化硅、焦磷酸盐、过氧化氢、硝酸钾或它们的组合。例如，氟化物可提供矿化效果，并且因此可预防蛀牙。锌可增强使用者的免疫系统。过氧化氢可漂白/增白牙齿。二氧化硅可具有研磨效果以更有效地去除牙斑和碎屑。焦磷酸盐可抑制沿牙龈线形成新牙斑、牙垢和牙结石。包含焦磷酸盐的长丝可针对牙龈和口腔粘膜的炎症提供持久的保护。
如果将多根此类长丝捆绑在一起以形成簇，则其可以如下方式布置：在簇的外侧向表面处的长丝可包含焦磷酸盐以抑制沿牙龈线形成牙斑、牙垢和牙结石，然而布置在簇中心的长丝可包含氟化物以在刷牙过程期间使牙齿矿化。
可将上文列出的组分中的至少一种涂覆到皮上，即涂覆到长丝的外部片段上。换句话讲，簇的长丝中的至少一些可包括芯-皮结构，其中内部/芯片段可包含TPE、聚酰胺或PBT，并且外部/皮片段可包含上文列出的组分中的至少一种。此类芯-皮结构可使一种或多种组分以相对高的浓度直接用于牙齿，即，一种或多种组分可在刷牙期间与牙齿直接接触。
另选地，上文列出的组分中的至少一种可与TPE、聚酰胺(例如尼龙)和/或PBT共挤出。当长丝材料在使用期间缓慢磨损时，此类实施方案可使得一种或多种组分逐渐用于牙齿。
附接到口腔护理工具的头部的至少一个第一类型的簇可具有纵向轴线和在垂直于所述纵向轴线的平面内延伸的横截面区。多根长丝可以如下方式布置，使得簇的横截面区具有构成簇的每个单根长丝的相应形状的按比例放大的形状。换句话讲，簇为其长丝的按比例放大型式，即簇的横截面区的形状可具有与每个单根长丝基本上相同的十字形横截面区但尺寸较大。簇的横截面区的形状可对应于其长丝的横截面区的形状。在本公开的上下文中，术语“具有按比例放大的形状的横截面区”是指包括相同形状但尺寸增大的横截面区。换句话讲，形状的类型可以相同，但横截面区的尺寸不同，即增加。可存在于簇的横截面区的外圆周处的两个相邻单根长丝之间的任何间隙、不规则部分、浮雕或狭槽不有助于所述横截面区的实质形状并且因此被忽略。
此类簇可提供增加的清洁特性。如上所述，单根长丝的特定形状/几何形状具有特定的清洁特性，其不同于具有圆形横截面区的常规长丝的特性。这些特定的清洁特性可通过以如下方式布置长丝，使得其形成总体簇的横截面形状来增强，该横截面形状为每个单根长丝的横截面形状的按比例放大的型式。此外，因为每个单根长丝的具体几何形状一般来讲可以对于使用者不可见，因此根据本公开的簇可将相应的几何形状传达给使用者，并且因此将构成所述簇的长丝的对应清洁特性传达给使用者。
由于第一类型的长丝和簇分别可各自具有带有非圆形形状的横截面区，因此长丝以及整个簇可在刷牙过程期间提供各向异性的抗弯刚度特性。在将给定的接触压力施加到长丝/簇的自由端的情况下，长丝/簇的挠曲/位移量取决于长丝/簇的直径/半径。直径/半径越小，则长丝/簇的自由端的挠曲/位移越高，并且反之亦然，直径/半径越大，则长丝/簇的自由端的挠曲/位移越小。簇可以沿可需要更高清洁力的方向提供更高抗弯刚度的方式布置在头部的安装表面上。可沿可需要温和清洁力或按摩效果的方向提供较低的抗弯刚度。
根据本公开的口腔护理工具可为牙刷，该牙刷包括柄部和头部。头部从柄部延伸且可反复附接到柄部并且可从柄部拆卸，或者头部可以不可拆卸地连接到柄部。牙刷可为电动牙刷或手动牙刷。
头部可包括具有基本上圆形或椭圆形的刷毛载体。此类刷毛载体可设置用于电动牙刷，该电动牙刷可执行旋转振荡运动。电动牙刷的刷毛载体可被驱动从而以振荡方式围绕运动的轴线旋转或沿运动的轴线轴向移动，其中此类运动的轴线可基本上垂直于由刷毛载体的上部顶表面限定的平面延伸。根据本公开的簇可附接到刷毛载体。至少一个第一类型的簇的长丝的突起部可在头部的旋转振荡运动期间更容易地穿入齿间区和难以到达的区域中，这可提供进一步改善的头部的清洁特性。牙斑和其它残余物可通过长丝基本上垂直于牙齿表面的振荡作用来松弛，然而旋转运动可扫除牙斑和另外的残余物。
根据本公开的用于口腔护理工具的头部可包括设置有簇孔(例如盲端孔)的刷毛载体。根据本公开的簇可通过装订工艺/锚定簇绒方法固定/锚固在所述簇孔中。这意指，簇的长丝以基本上U形方式围绕例如由金属制成的锚定件弯曲/折叠，该锚定件例如为锚索或锚定板。将长丝与锚定件一起推入簇孔中，使得锚定件穿入簇孔的相对侧壁中，从而将长丝锚固/固定/紧固到刷毛载体。锚定件可通过正摩擦接合固定在相对侧壁中。在簇孔为盲端孔的情况下，锚定件抵靠孔的底部保持长丝。换句话讲，锚定件可以基本上垂直的方式位于U形弯曲上方。由于簇的长丝以基本上U形构型围绕锚定件弯曲，因此每个长丝的第一分支和第二分支沿长丝方向从刷毛载体延伸。可用于/适用于装订工艺中的长丝类型也被称为“双面长丝”。通过装订工艺制造的用于口腔护理工具的头部可以相对低的成本和时间有效的方式来提供。由于根据本公开的至少一个第一类型的簇的长丝的改善的几何形状，当在装订工艺期间，长丝被拾取和固定在刷头的安装表面上时，较少的长丝被损坏(例如通过切断)。另外，当拾取多根长丝以形成一个簇时，较少的长丝被捕集在相邻长丝的外表面上。
另选地，簇可使用热簇绒工艺附接/固定到头部。一种制造口腔护理工具的头部的方法可包括以下步骤：首先，簇可通过提供期望量的根据本公开的长丝来形成。第二，可将簇放置到模具腔中，使得长丝的应该附接到头部的端部延伸到所述腔中。第三，可通过注塑工艺在延伸到模具腔中的长丝的端部周围形成头部或包括头部和柄部的口腔护理工具主体，从而将簇锚固在头部中。另选地，可通过在可形成口腔护理工具的其余部分之前，利用注塑工艺在延伸到模具腔中的长丝的端部周围形成头部的第一部分(所谓的“密封板”)来锚固簇。在开始注塑工艺之前，延伸到模具腔中的至少一个簇的端部可任选地熔融或熔合粘结以将长丝一起接合在熔体或球体中，使得熔体或球体位于腔内。可通过具有盲孔的模塑棒将簇保持在模具腔中，该盲孔对应于口腔护理工具的成品头部上的簇的期望位置。换句话讲，使用热簇绒工艺附接到头部的簇的长丝在沿它们的长度的中间部分上可能不是双倍的，并且可能不通过使用锚定件/钉安装在头部中。可使用不含锚定件的簇绒工艺来将簇安装在头部上。热簇绒制造工艺允许获得复杂的簇几何形状。例如，簇可在其自由端处(即在其上部顶表面处)具有特定的形貌/几何形状，其可被成形为最佳地适应牙齿的轮廓并进一步增强齿间穿透。例如，形貌可为沿一个或两个方向成倒角或倒圆，尖锐的，或可形成直线、凹面或凸面。由于根据本公开的至少一个第一类型的簇的长丝的改善的几何形状，当在热簇绒工艺期间，长丝被拾取和固定在刷头的安装表面上时，较少的长丝被损坏(例如通过切断)。另外，当拾取多根长丝以形成一个簇时，较少的长丝被捕集在相邻长丝的外表面上。
下文是对根据本公开的口腔护理工具及其部件的示例性实施方案的非限制性讨论，其中参考了附图。
图1示出了口腔护理工具10的第一示例性实施方案的透视俯视图，该口腔护理工具可为手动牙刷或电动牙刷10，该牙刷包括柄部12和从柄部12沿纵向延伸的头部14。头部14具有靠近柄部12的近侧端部41和离柄部12最远(即与近侧端部41相对)的远侧端部40。头部14可基本上具有椭圆形的形状，该椭圆形具有长度延伸部52和基本上垂直于长度延伸部52的宽度延伸部51。可使用热簇绒或装订工艺，将包括多根十字形长丝20的多个第一类型的簇16和包括多根圆形长丝74的多个第二类型的簇96(例如，如图7所示)固定到头部14。簇16、96可从头部14的安装表面18以基本上垂直的方式延伸。第二类型的簇96沿头部14的长度延伸部52在外部边缘98处成排布置在安装表面18上，即紧邻外部边缘98。第一类型的簇16布置在头部14的内部部分100处，即，在第二类型的簇96的排之间。第一类型的簇16具有在约40％至约55％、或约45％至约50％、或约49％范围内的填充因子。“填充因子”被定义为长丝20的横截面积22的总和除以簇孔的横截面积。
图2示出了口腔护理工具10的第二示例性实施方案的示意性俯视图。头部14包括多个第一类型的簇16，其成排布置在头部14的内部部分100处。除了多个第二类型的簇96之外，例如，由TPE材料制成的多个弹性体壁110布置在头部14的外部边缘98处。
图3示出了口腔护理工具10的第三示例性实施方案的示意性俯视图。同样，头部14包括多个第一类型的簇16，其成排布置在头部14的内部部分100处。然而，除了多个第二类型的簇96之外，还将例如由TPE材料制成的多个弹性体指状物或小块112布置在头部14的外部边缘98处。
如图1、图2和图3所示，第一类型的簇16包括多根末端圆形的十字形长丝20，它们中的一根示于图4中。另选地，长丝20可为锥形长丝，其沿纵向轴线包括基本上圆柱形部分和锥形部分。锥形部分朝向长丝20的自由端逐渐变细，并且圆柱形部分具有根据本公开的横截面区22。
图4示出了簇16的长丝20的示意性横剖视图。长丝20具有纵向轴线和在基本上垂直于纵向轴线的平面内延伸的基本上十字形横截面区22。十字形横截面区22具有四个突起部24和四个通道26。突起部24和通道26以交替方式布置。每个突起部24沿向外方向逐渐变细角度α，该角度在约6°至约25°、或约8°至约20°的范围内。
横截面区22具有穿过长丝的横截面区22的中心36的外径28。外径28的端点位于横截面区22的最外圆周38上。外径28具有在约0.15mm至约0.40mm、或约0.19mm至约0.38mm、约0.22mm至约0.35mm、或约0.24mm至约0.31mm范围内的长度延伸部。
每个通道26具有凹形弯曲34，即弯曲朝向横截面区22的中心36向内弯曲。凹形弯曲34由两个相邻且会聚的突起部24在每个通道26的底部处形成。凹形弯曲34具有在约0.025mm至约0.10mm、或约0.03mm至约0.08mm、或约0.04mm至约0.06mm范围内的半径30。
外径28与凹形弯曲34的半径30的比率可在约2.5至约12、或约2.7至约9的范围内。
每个突起部24为末端圆形的，从而形成具有特定直径42的弯曲。所述直径42还可被定义为在突起部24的两个相对侧向边缘44之间延伸的宽度延伸部42。突起部24的弯曲的直径42与通道26的弯曲34的半径30的比率在约0.2至约1.5、或约0.3至约1.0、或约0.5至约0.7的范围内。
另外，突起部24的末端圆形的直径42限定在长丝20的外径28的约6％至约15％、或约8％至约12％的范围内。例如，突起部24的末端圆形的直径42可在约0.01mm至约0.04mm的范围内，或在约0.018mm至约0.026mm的范围内。
图5示出了根据现有技术的十字形长丝54的示意性横剖视图。长丝54包括以下尺寸：
外径56：0.295mm
通道的凹形弯曲的半径58：0.01mm
外径56与凹形弯曲的半径58的比率：29.5
突起部逐渐变细α：15°
突起部的弯曲的直径62：0.04mm
直径62与半径58的比率：58:4
内径64：0.1mm。
图6示出了根据本公开的第一类型的簇66的示意性横剖视图(示例性实施方案1)。簇66具有约49％的填充因子。簇66的长丝68具有以下尺寸：
外径28：0.309mm
凹形弯曲的半径30：0.06mm
外径28与凹形弯曲的半径30的比率：5.15
突起部逐渐变细α：10°
突起部42的弯曲的直径42：0.04mm
直径42与半径30的比率：0.67
内径70：0.12mm。
图7示出了根据现有技术的包括多根圆形长丝74的簇72的示意性横剖视图。长丝74的直径为约0.178mm(7密耳)。此类簇72具有约77％的填充因子(比较例2)。
图8示出了根据图5的包括多根长丝54的簇76的示意性横剖视图。此类簇76具有约58％的填充因子(比较例3)。
比较实验
机械手测试：
将包括多根长丝68的根据图6的簇66(簇的直径：1.7mm)(示例性实施方案1)、包括多根长丝74的根据图7的簇72(簇的直径：1.7mm)(比较例2)和包括多根长丝54的根据图8的簇76(簇的直径：1.7mm)(比较例3)关于它们在人工牙(typodont)上的牙斑替代物去除功效进行比较。
在以下条件(参见表1)下，使用机械手系统KUKA 3来执行刷洗测试：
表1
图9示出了各自相对于所有牙齿表面78、颊面80、舌面82、舌面和颊面84、咬合面86、牙龈线88和齿间表面90来说的示例性实施方案1、比较例2和比较例3的牙斑替代物去除的量(％)。
图9清楚地示出，与比较例2和3相比，示例性实施方案1提供相对于所有牙齿表面78、颊面80、舌面82、舌面和颊面84、咬合面86、牙龈线88和齿间表面90来说显著改善的牙斑去除特性。清洁性能的最显著的改善发生在咬合面86上，分别具有22％和9％的改善。
浆料吸收测试：
图10示出了一张图，其中将具有约46％的填充因子的第一类型的簇(簇的直径：1.7mm)(示例性实施方案4)的“浆料吸收质量”与包括菱形长丝(参见图12)并且具有约80％的填充因子的簇(簇的直径：1.7mm)(比较例5)的“浆料吸收质量”，以及根据比较例2的具有约77％的填充因子的簇72的“浆料吸收质量”进行比较。
示例性实施方案4的长丝具有以下尺寸：
外径：0.269mm
通道的凹形弯曲的半径：0.05mm
外径与凹形弯曲的半径的比率：5.38
突起部逐渐变细α：14°
突起部的弯曲的直径：0.029mm
突起部的弯曲的直径与通道的凹形弯曲的半径的比率：0.58
内径：0.102mm
比较例5的长丝具有以下尺寸(参见图12)：
较长对角线长度92：0.29mm
较短对角线长度94：0.214mm。
图11示出了将示例性实施方案4的“浆料吸收速度”与比较例2和5的“浆料吸收速度”进行比较的图。
测试描述：
将包括根据示例性实施方案4以及比较例2和5的簇的刷头固定在水平位置，其中长丝指向下方。将一碗牙膏浆料(牙膏:水＝1:3)带有标尺地置于刷头正下方。该标尺用于测量碗中浆料的量。在开始测试时，牙刷以100mm/s向下移动并且浸入浆料中2mm深。然后，牙刷在牙膏浆料中保持5s，并以100mm/min再次拉出。随时间推移测量沿竖直方向的力。
图10和图11清楚地示出，与比较例2和5相比，在质量和速度方面，示例性实施方案4提供了显著改善的“浆料吸收”。示例性实施方案4的簇内增加的空隙体积能够改善毛细管作用。这导致牙膏(浆料)的吸收增加，使得牙膏更长时间得与刷牙过程相互作用/有助于刷牙过程。示例性实施方案4的簇可以约50％的较高吸收速度吸收约50％以上牙膏浆料，这导致改善的牙齿清洁效果。换句话讲，除了将更多的牙膏递送到刷牙过程之外，在示例性实施方案4的簇内的特定空隙体积还能够获得对松弛牙斑的增加的吸收。这导致牙刷的整体改善的临床性能，该牙刷包括具有根据本公开的簇构型的头部。
图13示出了将十字形长丝的“感知的牙龈按摩”特性与圆形长丝的“感知的牙龈按摩”特性进行比较的图。如图所示，与具有圆形长丝的刷头206、208相比，包括具有较低刚度(cN/mm2)(x轴)的十字形长丝的刷头202、204实现更高水平的牙龈按摩强度(y轴)。换句话讲，刷头202、204由于十字形长丝的特定结构提供改善的牙龈按摩/感觉。
刷头202和204的簇的布置示于图14中。刷头202和204的簇构型如下：
| 刷头202 | 刷头204 | |
| 填充因子 | 55％ | 49％ |
| 簇的直径 | 1.7mm | 1.7mm |
| 长丝的外径28 | 0.30mm | 0.38mm |
刷头206和208的簇构型由图14结合表2和3显而易见。所有簇均具有1.7mm的直径。
表2：牙刷206的簇构型
表3：牙刷206的簇构型
在本公开的上下文中，术语“基本上”是指元件或特征结构的布置，尽管理论上期望其表现出精确的一致或行为，可实际上使某件事体现有些不太精确。同样，所述术语代表这样的程度：定量值、测量值或其它相关表示可不同于所述参考物而不造成所讨论主题的基本功能有变化的程度。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
Claims (15)
1.一种用于口腔护理工具(10)的头部(14)，所述头部(14)具有外部边缘(98)和内部部分(100)，所述头部(14)包括至少一个第一类型的牙齿清洁元件(16,66)和至少一个第二类型的牙齿清洁元件(96)，
所述至少一个第一类型的牙齿清洁元件(16,66)布置在所述头部(14)的所述内部部分(100)处，并且
所述至少一个第二类型的牙齿清洁元件(96)布置在所述头部(14)的所述外部边缘(98)处，
所述至少一个第一类型的牙齿清洁元件(16,66)为第一类型的簇(16,66)，所述第一类型的簇包括多根长丝(20,68)，每根长丝(20,68)具有纵向轴线和在基本上垂直于所述纵向轴线的平面中延伸的基本上十字形横截面区(22)，所述十字形横截面区(22)具有四个突起部(24)和四个通道(26)，所述突起部(24)和所述通道(26)以交替方式布置，其中
所述至少一个第一类型的簇(16,66)具有在约40％至约55％，优选地约45％至约50％范围内的填充因子。
2.根据权利要求1所述的头部(14)，其中所述至少一个第二类型的牙齿清洁元件(96)为第二类型的簇(96)或弹性体清洁元件，所述第二类型的簇包括多根长丝(74)，每根长丝(74)具有纵向轴线和在基本上垂直于所述纵向轴线的平面中延伸的基本上圆形横截面区(102)。
3.根据权利要求1或2所述的头部(14)，其中多个第一类型的牙齿清洁元件(16,66)成排布置在所述头部(14)的所述内部部分(100)处，并且多个第二类型的牙齿清洁元件(96)成排布置在所述头部(14)的所述外部边缘(98)处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的所述长丝(20,68)的每个通道(26)具有由相邻且会聚的突起部(24)形成的凹形弯曲(34)，所述凹形弯曲(34)具有半径(30)，并且所述通道(26)的所述凹形弯曲(34)的所述半径(30)在约0.025mm至约0.10mm的范围内。
5.根据权利要求4所述的头部(14)，其中所述通道(26)的所述凹形弯曲(34)的所述半径(30)在约0.03mm至约0.08mm，优选地约0.04mm至约0.06mm的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的每根长丝(20,68)的所述横截面区(22)具有在约0.15mm至约0.40mm，优选地约0.19mm至约0.38mm，还优选地约0.22mm至约0.35mm，甚至还优选地约0.24mm至约0.31mm的范围内的外径(28)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的每根长丝(20,68)的所述横截面区(22)具有外径(28)，并且所述至少一个第一类型的簇(16,66)的所述长丝(20,68)的每个通道(26)具有由相邻且会聚的突起部(24)形成的凹形弯曲(34)，所述凹形弯曲(34)具有半径(30)，并且所述外径(28)与所述通道(26)的所述凹形弯曲(34)的所述半径(30)的比率在约2.5至约12，优选地约2.7至约9的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的所述长丝(20,68)的所述横截面区(22)的每个突起部(24)为末端圆形的，从而形成弯曲，所述弯曲具有直径(42)，并且所述突起部(24)的所述弯曲的所述直径(42)在约0.01mm至约0.04的范围内，优选地在约0.018mm至约0.026的范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的所述长丝(20,68)的所述横截面区(22)的每个突起部(24)为末端圆形的，从而形成弯曲，所述弯曲具有直径(42)，并且所述至少一个第一类型的簇(16,66)的所述长丝(20,68)的每个通道(26)具有由相邻且会聚的突起部(24)形成的凹形弯曲(34)，所述凹形弯曲(34)具有半径(30)，并且所述突起部(24)的所述弯曲的所述直径(42)与所述通道(26)的所述弯曲(34)的所述半径(30)的比率为约0.2至约1.5。
10.根据权利要求9所述的头部(14)，其中所述突起部(24)的所述弯曲的所述直径(42)与所述通道(26)的所述弯曲(34)的所述半径(30)的比率为约0.3至约1.0，优选地约0.5至约0.7。
11.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，所述至少一个第一类型的簇(16,66)的每根长丝(20,68)的所述十字形横截面区(22)的每个突起部(24)沿向外方向逐渐变细。
12.根据权利要求11所述的头部(14)，其中每个突起部(24)沿所述向外方向成限定在约6°至约25°，优选地约8°至约20°的范围中的角度逐渐变细。
13.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述至少一个第一类型的簇(16,66)的每根长丝(20,68)沿其纵向轴线包括基本上圆柱形部分和锥形部分，所述锥形部分朝向所述长丝的自由端逐渐变细，并且所述圆柱形部分具有根据前述权利要求中任一项所述的横截面区(22)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)，其中所述第一类型的簇(16,66)具有纵向轴线和在垂直于所述纵向轴线的平面中延伸的横截面区，并且所述多根长丝(20,68)以如下方式布置，使得所述第一类型的簇(16,66)的所述横截面区具有相对于每根长丝(20,68)的所述横截面区(22)的形状按比例放大的形状。
15.一种口腔护理工具(10)，所述口腔护理工具包括根据前述权利要求中任一项所述的头部(14)。
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