JP5281289B2 - 角度をつけられた毛を有する電動歯ブラシに対する歯ブラシのブラシヘッド - Google Patents

Description

本発明は、全体的に歯ブラシに対するブラシヘッドに係り、より具体的にはブラシヘッド上に特別な毛の配置を有するブラシヘッドに関わる。

本発明の譲受人によって所有される、米国特許第５，３７８，１５３号明細書（特許文献１）中に図示及び記載されるような音波（音響）エネルギー歯ブラシ等である特定の電動歯ブラシは、歯と直接物理的に接触する毛の先端による磨き作用に加えて、毛−流体相互作用によって、洗浄するよう歯に対して選択された量の音響エネルギーを与える。歯に与えられる音響エネルギーは、歯間及び歯肉部等である達しにくい場所を洗浄するよう特に効果的である。音響エネルギーは故に、全体的に効果的な歯の洗浄に対して望ましい。洗浄効果を増大させる適用される音響エネルギーの増大は、１つの方途においては毛の速度を上昇させることによって達成され得る。しかしながら、毛の速度が上昇すると、ユーザにとっての不快感及び歯及び／又は歯茎の擦過傷も増えるため、毛の速度を上昇させる際には大幅な制限がある。
米国特許第５，３７８，１５３号明細書

故に、音響エネルギー洗浄を増大させるよう、ユーザにとっての不快感、又は歯及び／又は歯茎の擦過傷を相応して増大させることなく、毛の速度を上昇する、ことが望まれる。これは、本願中に図示及び記載される特別な毛の配置によって達成される。

したがって、本発明は、電動歯ブラシに対するブラシヘッドを有し、該ブラシヘッドは、側方移動（ｓｉｄｅ−ｔｏ−ｓｉｄｅ ｍｏｔｉｏｎ）において駆動される。当該ブラシヘッドは、ブラシヘッド基板、及び複数の横列の毛束を有する。各列は、実質的に垂直に基板へと組み込まれる毛束の第１の組、毛束の第１の組の一側に沿って延在して基板へと組み込まれ、且つ５°−１５°の範囲内の角度においてそこから外方向に角度をつけられる毛束の第２の組、及び、毛束の第１の組の対向する側部に沿って延在して基板へと組み込まれ、且つ５°−１５°の範囲内でそこから外方向に角度をつけられる毛束の第３の組、を有する。第２及び第３の組における毛束は、ブラシヘッドの回転の中心から１．２ｍｍ乃至４ｍｍの範囲における水平方向距離「ｒ」をおいて基板へと組み込まれる。

図４は、本発明の毛の配置を使用し得る電動歯ブラシを示す。電動歯ブラシ１０は、ハンドル部１２、及びヘッド部１４を有する。ヘッド部１４は、延在するブラシヘッドアーム１６を有し、その遠端部においてブラシヘッド１８が取り付けられる。作動時に、アーム１６は、ハンドルにおいて位置決めされる駆動装置によって選択された振幅の弧（ａｒｃ）を介して回転される。駆動装置は、詳細に図示されない。駆動装置は、前出の特許文献１中に示される通り、回転電機子を有するモータ又は電磁ドライバを有する、多種の配置のうちいずれかであり得る。本発明が特定の駆動装置に制限されない、ことは理解されるべきである。

図１Ａ及び１Ｂは、毛板（ｂｒｉｓｔｌｅ ｐｌａｔｅ）２３を有する。該板において毛（例証するよう１つの毛束２５が図示される）は、ブラシヘッドの回転の中心から距離「ｒ」をおいて位置決めされる。各毛束は、典型的には１０乃至５０である多数の個別の毛を有する。この配置において、大きな力は、作動中の毛の押しつけ（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）により、歯の表面２６上の毛束における毛の上部によって生成される。

図２Ａ及び２Ｂは、毛板２７を有する、他の従来通りの毛の配置を示す。該板において毛（１つの毛束２８が図示される）は、角度をつけられ、ブラシヘッド（毛板）の回転の中心２９から実際には延在する。この配置では、歯上での毛の先端による押圧負荷がなく、あったとしても歯上での僅かな磨き作用である。

図３は、本発明のブラシヘッド構造を示す。ブラシヘッド３０は、多種の構造を有し得る毛板３２を有し、そこにおいて取り付けられて図示される複数の毛束を有する。図示される実施例では、複数の毛は、毛板に沿って１つの長手方向の場所において、３組の毛束（３８，４０，及び４２）を有する。第１の組は、毛板の中心線から外れて２組の毛束を示す一方、第２及び第３の組は、１つの束のみを有する。本願中の「組」という用語は、１つの毛束を有する。しかしながら、各組において１つより多い毛束はあり得る。複数の横列の毛束を有するブラシヘッドの一実施例では、各列は、毛束の第２及び第３の組において１つの毛束を有し、毛束の第１の組においてはゼロ乃至２つの毛束を有する。第１の組における束がゼロである列は、最初の１列／２列、及び最後の１列／２列である。他のブラシ構造は、当然のことながら可能である。

毛束の第１の組４０（２つの束が図示される）は、毛板３２から垂直に上方に高さ約１．２ｃｍ延在する。各毛束は、約１０−５０本の毛を有する。典型的には、毛は、ナイロンを有して作られ、直径は０．００４−０．００９インチの範囲にある。

毛束の第２及び第３の組（各組１つの束を有する参照符号３８及び４２）は、第１の中間位置の毛束の組４０の対向する側部上に位置決めされる。毛束の第２及び第３の組は、実質的には互いに対して同一であり、第１の組における毛と同様であり、ナイロンを有して作られ、第１の組と略同一の直径を有する。しかしながら、毛束の第２及び第３の組は、図３中に示される通り、垂直線に対して斜めに方向付けられる。図示される実施例では、この角度は、５°−１５°の範囲にあり、望ましくは１０°である。毛束の組に対する垂直線からの角度は、対向する方向であることを除けば、毛束の第２及び第３の組のいずれに対しても同一である。

毛の第２及び第３の組における毛の長さは、ブラシヘッドが静止状態にある際、図３中に示される通り、全ての毛の先端（毛束の第１、第２、及び第３の組における毛）は、浅い弧（ｓｈａｌｌｏｗ ａｒｃ）を形成する。弧の中心は、毛束の動作の中心である。

図５は、毛の角度対運動作用（ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｃｔｉｏｎ）の半径のグラフを示し、歯ブラシの効果的な作用の領域を与える。「ｒ」（ブラシヘッドの中心からの距離）に対する実効性の範囲は、１．２ｍｍ乃至４ｍｍであり、毛の角度に対する実効性の範囲は、１．２ｍｍのｒに対しては０°乃至８°、並びに、４ｍｍのｒに対しては５°乃至５０°である。ブラッシング行為は、上述の制限によって定義付けられる矩形６０内において優れている。

図６は、毛板６１を有する他の毛の配置を示す。該板において毛束６２は、点６４において取り付けられ、ブラシヘッドの回転の中心６６から角度をつけられ、本願中「作用角度」と称されるもの（角度「ＢＡＣ」）、及び「毛取付け角度」（角度「ＢＥＣ」）をいずれも有する。作用角度では、線「ＣＥ」は、毛板の長手方向軸に対して垂直であり、回転の毛板中心Ａを介して延在し、毛取付け角度では、線ＢＥは、毛板上の毛束の取付け点Ｄを介して延在する。

作用角度と毛の角度との間の角度差（「差分（ｄｅｌｔａ）」角度ＡＢＥ）は、歯ブラシの性能に直接的且つ大きな影響を有する。通常の毛の構造では、毛には、表面に対する「掘る（ｄｉｇ）」及び／又は「留める（ｂｕｃｋｌｅ）」作用とは対称的に、歯の表面にわたって曲がる及び／又は引っ張られる（ｄｒａｇｇｅｄ）という潜在性がある。最も効率的に行われる毛の配置は、０°である仮想差分角度を有する。本発明において、効率的に実行する毛の配置の上限が差分角度２１°を有する、ことは立証されている。差分角度に対する実際的且つ望ましい範囲は、１７−２１°である。

図７は、毛板７０を有する他の毛の配置を示す。該板において、２つの近接する毛束７２，７４は、ブラシヘッド（毛板７０）の回転の中心Ａから角度をつけられる。図７は、毛束７２及び７４の「作用長さ（ａｃｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈｓ）」を示す。作用長さとは、毛束７２及び７４の夫々の先端と毛板の回転の軸Ａとの間の距離である。

（回転の軸に対して垂直である平面において見られる通り）毛束７２及び７４等である近接する毛の束を考慮すると、毛が歯に対して動く際、より長い束は、ユーザが束を屈曲させるかあるいはブラシを動かすことによって適所にもたらされるため（あるいは、より小さなものを前に収容する空間におけるより長い作用長さの束の衝突（ｉｍｐａｃｔ）を受けて）、２つの近接する束間の作用長さにおける差異は、受容（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅｄ）されなければならない。屈曲又は衝突は、ユーザの経験並びにブラシの性能に悪影響をもたらす（エネルギーが浪費される）。もっとも効率よく機能するブラシは、近接する束から近接する束までの作用長さにおいてゼロ変化（ａ ｚｅｒｏ ｃｈａｎｇｅ）を有する。本願において出願人によって、最も効率的に機能する歯ブラシが毛束から近接する毛束までの作用長さの変化において１．２５ｍｍという上限を有する、ことは立証された。

図８は、図６中の配置に関連して上述された作用角度と毛の角度との間の角度差（差分角度）対近接する束間の作用長さにおける変化のグラフである。上述された通り、作用長さにおける変化に対する実効性の範囲は、０ｍｍ乃至１．２５ｍｍである一方、差分角度の実効性の範囲は、０°乃至２１°である。かかる２つの範囲は、ブラッシング行為が優れている矩形の領域８０を作る。

角度をつけられた毛の配置は、歯ブラシの作動中、重要な洗浄効果を有する。それは、ユーザのブラッシング行為を向上させることである。ブラシ動作の振幅並びに動作の振動数は、毛の速度を上昇させるよう、増大され得、ユーザに対して不快感、又はユーザの口腔／歯肉組織に対して擦過傷をもたらすことなく洗浄を向上させる。不快感をもたらす毛の端部負荷（ｅｎｄ ｌｏａｄｉｎｇ）は、角度をつけられた毛によって作り出される衝突角度の作用である。毛が動作の方向から離れて角度をつけられるが、ブラシヘッドの回転の中心からオフセットされる際、毛の先端の端部負荷は、ある程度減少され、結果的に歯に対してより弱い力をもたらす。このより弱い負荷は、歯により少ない機械的洗浄作用を与えるが、歯に対する音響エネルギーの伝達を減少させる。

音響エネルギー伝達は、機械的磨き作用によって引き起こされる不快感がなく、毛の動作の速度及び／又は振幅を上昇させることによって増大され得る。一例として、ブラシ動作の振幅は、約１３°乃至１６°増大され、１５−３０パーセントの範囲における増大であり得る。同時に又は独立して、ブラシヘッドの速度は、約１５−３０パーセント分増大され得る。ブラシヘッドの振幅及び速度はいずれも、所望される場合は増大され得る。

故に、半径方向に角度をつけられた毛の配置を使用する、新しい毛の配置は開示されてきた。該配置は、回転するブラシヘッド（毛を有する）動作の速度又は振幅の上昇を可能にし、同様に、組織に対する不快感及び／又は擦過傷を与えることなく、向上された洗浄をもたらす。

本発明の望ましい一実施例が例証を目的として開示されてきたが、多種の変更、修正、及び代替案が、添付の請求項によって定義付けられる本発明の趣旨から逸脱することなく本発明の一実施例に組み込まれ得る、ことは理解されるべきである。

毛の中心線が回転するブラシヘッドの動作の中心から距離をおいて位置決めされる毛の配置を図示する。 毛の中心線が回転するブラシヘッドの動作の中心からの距離をおいて位置決めされる、毛の配置を図示する。 毛の中心線が回転するブラシヘッドの回転の中心を通る、角度をつけられた毛の配置を図示する。 毛の中心線が回転するブラシヘッドの回転の中心を通る、角度をつけられた毛の配置を図示する。 本発明のブラシヘッドの配置を図示する。 図３中の毛の配置を使用し得る電動歯ブラシを図示する。 毛の取付け角度及びブラシヘッドの中心からの毛の距離を関連付ける毛の実効性のグラフである。 本発明の今後（ｆｕｔｕｒｅ）を組み入れる毛板上において特定の角度方向において取り付けられる毛、及び毛板を示す断面図である。 他の毛の配置を有する毛板を示す断面図である。 「作用」角度と「毛」角度との間の差異に対して毛の「作用」長さにおける変化を関連付ける、毛の実効性のグラフである。

Claims (2)

1. 電動歯ブラシに対するブラシヘッドであって、前記ブラシヘッドは、回転軸回りにブラシヘッド基板を往復回転駆動させるように駆動され：
   複数の横列の毛束、を有し、
   前記複数の横列の各列は：
   前記基板の長手方向において実質的に垂直方向に配置され得る前記基板へと組み込まれる毛束の第１の組と；
   前記毛束の第１の組の一側に沿って延在して前記基板へと組み込まれ、そこから外方向に角度をつけられる、毛束の第２の組と；
   前記毛束の第２の組が沿う前記一側とは反対側の前記毛束の第１の組の反対側の側部に沿って延在し、そこから外方向に角度をつけられる毛束の第３の組と、
   を有し、
   前記毛の第２及び第３の組における毛の近接する束における毛の間の作用長さにおける差異は、０−１．２５ｍｍであり、前記回転軸に対する前記毛束の作用角度と前記基板に対する前記毛束の毛の角度との間の差分角度差は、１７°−２１°の範囲内にある、
   ブラシヘッド。
2. 前記毛束の第２及び第３の組は、前記基板の回転の中心からオフセットされるよう、前記基板上に配置される、
   請求項１記載のブラシヘッド。

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