JP5744935B2 - 歯を洗浄する装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、全体的に、歯を洗浄するよう高粘度流体液滴装置（ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｌｕｉｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ｓｙｓｔｅｍｓ）において使用される流体に係り、より特には、所望される液滴寸法を保持するよう添加剤を有するかかる流体に関わる。

米国出願番号６０／５３７，６９０（特許文献１）は、歯に対して選択される効果的な粘度において方向付けられる細かい液滴の噴霧の使用によって、歯垢を除去することを含む歯を洗浄する口腔ケア装置を開示する。液滴は、複数のノズルを介して高圧で液体を押し出すこと、あるいは流れの速い空気の流れへと流体を取り入れることを有する、異なる方途において生成され得る。他の液滴生成の実施例は、一式のノズルを介して流体を加速させる、流体へ高速ポンプ効果をもたらす圧電素子を有する。

液滴寸法は、特には流速及び流体粘度／圧力への実際的な作動制限を考慮して、適切な洗浄作用にとって重要である。液滴が小さすぎる、即ち１０μｍより小さい場合、２００ｍ／秒までの高い粘度は、歯垢除去を含む適切な洗浄効果をもたらすよう、必要である。
かかる高粘度は、流体ポンプによって引き起こされるべき必要な圧力、及び液体に対して供給されるエネルギを大きく増大させるため、所望されない。従来通りでは、過剰な流速又は粘度を使用することなく優れた洗浄に対して所望される寸法を有する液滴を作ることは、困難である。

米国出願番号６０／５３７，６９０

今後は、液滴寸法を制御することができると同時に、許容限界内の液滴流速を保持することが所望される。

上記課題に対して、液滴寸法を制御することができると同時に、許容限界内の液滴流速を保持する歯の洗浄方法を提供することを目的とする。

流体の源を供するステップであって、前記流体は人間が摂取可能である高分子添加剤を含み、前記高分子の濃度は、０．１ｃ^＊乃至１０ｃ^＊であり、ｃ^＊は１／［μ］であり、かつ、

であり、
式中、ｃは前記流体の容積あたりの質量で表される濃度であり、μは前記高分子を有する前記流体の粘度であり、μ_ｓは前記高分子を有さない前記流体の粘度であり、
前記高分子添加剤の分子量は、１モルあたり少なくとも０．１×１０^６グラムであり、かつ、さらに十分に高く、前記高分子添加剤の濃度は十分に小さく、結果、前記流体の伸張粘度がその剪断粘度の少なくとも６倍である、液体の源を供するステップと、
前記高分子を有する流体から液滴の流れを作り出すステップであって、前記液滴は、その少なくとも８０％が直径において少なくとも１０μｍである、選択される範囲の寸法を有する、液滴の流れを作り出すステップと、
歯の選択された範囲に前記液滴の流れを方向付けるステップと、
を含む、流体の液滴の流れを使用して歯を洗浄する方法。

液滴寸法を制御することができると同時に、許容限界内の液滴流速を保持する歯の洗浄方法を提供できる。

流体液滴を使用する口腔ケア装置の概略図である。

したがって、本発明は、液滴ベースの口腔ケア装置において歯を洗浄するよう使用される流体に係り、流体液滴ベースの口腔ケア装置において歯を洗浄する際に有用である液滴の噴霧へと分散可能である流体を有する。当該流体は、選択される分子量を有し且つ選択される濃度における、水溶性であり且つ人間が摂取可能である高分子添加剤を有し、結果もたらされる添加溶液から作られる液滴寸法を、選択される範囲においてもたらすようにし、該液滴の少なくとも８０％は、直径において少なくとも１０μｍであり、液滴噴霧が歯に対して方向付けられる際に歯垢除去を行う。

図１は、流体液滴を使用する口腔ケア装置の概略図である。

本願の譲受人によって所有される、上述された、２００４年１月２０日出願、米国出願番号６０／５３７，６９０、「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｊｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ」は、歯を洗浄する流体液滴噴霧装置に対するものであり、該特許文献の内容は、参照として本願に組み込まれる。該出願において開示される通り、流体液滴は、多種の手段によって生成され得る。

流体の流速が制限されることは、便利な操作にとって重要である。望ましくは、流体流速は、２分間のブラッシングに対する１０ｍｌ／分の流速を有して、１回のブラッシング行為（ｂｒｕｓｈｉｎｇ ｅｖｅｎｔ）あたり約２０ｍｌである。これは、ブラッシング行為に対するユーザにとって典型的に都合のよい口腔容量である。しかしながら、流速は、ユーザにとって著しく不便になることなく、若干より高く、おそらく総計１００ｍｌまでになり得る。範囲は、毎分５−５０ｍｌであり得る。

かかる口腔ケア装置における所望される液滴寸法（直径）は、効果的な歯垢除去に対して、１０−３０μｍ、又はそれより大きく、場合によっては１００μｍまでである。特定の液滴生成装置においては、流速は許容範囲内であるが液滴が小さすぎ、他の装置においては、液滴が所望される範囲内であるが流速が許容できない大きさである。

本発明では、小濃度の高分子量高分子（ａ ｓｍａｌｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｐｏｌｙｍｅｒ）は、本願中は添加溶液として称されるものを作るよう、液滴の生成に先立って、水等である流体に対して添加される。該高分子は、所望される液滴寸法を作ることを支援する。液滴は続いて、便利で効果的な洗浄を達成するよう決定された流速を有して適用され得る。添加溶液は、いかなる液滴生成装置を有しても使用され得る。高分子量高分子はまた、例えばマウスウォッシュである水以外の口腔ケア流体に対して添加され得る。

添加される高分子は、可能性のある幅広い種類の高分子のうちの１つであり得る。２つの一般的な必要条件は、高分子が水溶性でなければならないこと、及び、摂取可能、即ち人間が摂取して安全でなければならないこと、である。可能性のある高分子は、キサンタンガム等である「剛性の」高分子、又はポリエチレンオキシド等である「可撓性の」高分子のいずれも有する。選択される高分子の分子量、及び起始流体（ｆｌｕｉｄ ｏｆ ｏｒｉｇｉｎ）における高分子の濃度は、いずれも重要である。高分子量高分子の濃度は、結果もたらされる添加溶液の剪断粘度の増大を制限するよう、比較的小さくあるべきである。このことは、以下においてより詳細に説明される。高分子の分子量は、所望される小濃度においてでも、結果もたらされる添加溶液の伸張粘度が起始流体に対して大きく増大するよう、十分に高くなければならない。伸張粘度は、伸張流に対する流体の抵抗である。

例えば、水等である起始のニュートン流体は、その剪断粘度の３倍の伸張粘度を有する。これは、形成中に十分容易に分解する液滴をもたらし、結果もたらされる液滴は口腔ケア装置に対して小さすぎる。小濃度の高分子量高分子が起始液体に対して添加される際、液体は、非ニュートンとなり、結果として、他にも効果はあるがその中でも、剪断粘度の３倍より更に大きな値まで、伸張粘度における増大をもたらす。この増大された伸張粘度は、特定の寸法を有する液滴構造をより小さな液滴へと分離することなく保持する流体の特徴に属する。基本的には、高伸張粘度を有して、既存の液滴は、より小さな液滴へと分離する前に大幅に「伸びる」。高伸張粘度は故に、液滴生成中により大きな液滴寸法を保持するという所望の結果を与える。添加される高分子の分子量は十分に大きいべきであり、所望の液滴寸法をもたらすよう、添加溶液の伸張粘度が添加溶液の剪断粘度の約６倍又はそれより大きいようにする、ことは発見されている。

上述された通り、起始流体への高分子量高分子の効果は、結果もたらされる添加溶液が小さな液滴、即ち液滴生成中にもたらされる液滴の寸法へと分解する傾向を低減する、ことである。これは、小濃度の高分子量高分子添加剤により、剪断粘度における比較的に小さな増大のみを伴う添加溶液の伸張粘度における増大によって達成される。

更に、高分子量高分子は、液滴生成中の付随（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）液滴の形成を防ぎ、また更には、乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｆｌｏｗ）中の流体の抗力（ｄｒａｇ）を低減する。該乱流は、前出の特許文献１中に記載される液滴生成装置の１つ又はそれより多くにおいて、特にはノズルを使用する実施例において、発生する。

高分子の例のうちの１つであるキサンタンガムは、約７．６×１０^６ｇ／モルである分子量を有し、他の例であるポリエチレンオキシドは、幅広い分子量において作られ得る。本願に対する最小分子量は、０．１×１０^６ｇ／モルのオーダである。かかる高分子はいずれも、所望の結果をもたらす。添加高分子の分子量は、上述された通り、結果もたらされる添加溶液の伸張粘度を実質的に増大するよう十分に高くなければならず、添加溶液の剪断粘度における増大もまた小さいよう、大変小さい添加高分子の濃度を有する。もたらされる液滴のうち実質的に全て（少なくとも８０％）は、少なくとも１０マイクロメートルの直径を有する。典型的には、該パーセンテージは、１００％により近い。

特定の用語である溶液の「固有」粘度［μ］は、次の式、

として定義付けられる。式中、ｃは、起始流体の単位容積あたりの質量における濃度であり、μは、添加溶液の粘度であり、μ_ｓは、起始流体の粘度である。１／［μ］より大きい濃度ｃ^＊においては、添加溶液の剪断粘度は大きく影響され、所望され得ない。

効果的である添加高分子に対して、濃度は、０．１ｃ^＊乃至１０ｃ^＊であるべきであるが、より望ましくは０．２５ｃ^＊−２．５ｃ^＊の範囲にある。

キサンタンガム及び水に対しては、ｃ^＊＝０．００４５重量％が効果的である、と判明している。

上述された流体を有する洗浄装置は、図１中において参照符号１０において全体的に示されるような、電動歯ブラシを有する。該歯ブラシは、全体的に参照符号１２において示される、液滴生成装置を有する。作動する高分子添加剤を有する流体は、ブラシヘッド１６におけるノズル１４を介して押し出される。ブラシヘッドから出てくる流体は、所望される流速及び粘度において、並びに、高分子量高分子添加剤によってある程度制御される所望される液滴寸法を有して、細かい噴霧へと分解する。噴霧は、歯に対して方向付けられ、結果として歯の洗浄、特には歯垢除去をもたらす。

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該実施例において組み込まれ得る、ことは理解されるべきである。
歯に対する液体液滴ベースの口腔ケア装置において使用される流体は、選択される濃度及び分子量を有する、水溶性であり且つ人間が摂取可能である、高分子添加剤を有し、もたらされる液滴の寸法を、毎分１０−２０ミリリットルの範囲内の流速において、２５−３０ミクロンである所望の範囲に保持する。

Claims (1)

1. 流体液滴の流れを使用して歯を洗浄する装置の作動方法であって：
   前記装置は、
   流体の源と；
   前記流体から液滴の流れを作る流体液滴生成器と；
   前記液滴の流れを方向付ける部材と；
   を有し、
   前記流体は、選択される濃度及び分子量を有する水溶性であり且つ人間が摂取可能である高分子添加剤を有し、
   前記流体中の高分子の濃度は、０．１ｃ＊乃至１０ｃ＊であり、ｃ＊は１／［μ］であり、また、
   

   

   であり、式中、ｃは前記高分子添加剤が添加される前の前記流体の容積あたりの質量で表される濃度であり、μは前記高分子を有する前記流体の粘度であり、μｓは前記高分子添加剤が添加される前の前記流体の粘度であり、前記高分子添加剤の分子量は、１モルあたり少なくとも０．１×１０^６グラムであり、結果、前記添加溶液の伸張粘度は、その剪断粘度の少なくとも６倍であり、
   当該方法が、
   前記流体液滴生成器が、少なくとも８０％が直径において少なくとも１０μｍである液滴の流れを作るステップであり、前記流れの流速は毎分５−５０ｍｌの範囲内である、ステップと、
   前記の流れを方向付ける部材が、歯の選択される範囲上へ流れるための前記液滴を方向付けるステップと、
   を含む、歯を洗浄する装置の作動方法。

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