KR20160009605A - 구강 케어 기구용 헤드 - Google Patents

Abstract

구강 케어 기구용 헤드는 헤드의 장착 표면으로부터 연장되는 적어도 2개의 터프트를 포함한다. 터프트는 적어도 2개의 상이한 방향으로 장착 표면에 대해 경사진다. 터프트들 각각은 제1 길이를 갖는 필라멘트들의 제1 군 및, 적어도, 제2 길이를 갖는 필라멘트들의 제2 군을 포함하며, 여기서 제1 길이는 제2 길이와는 상이하다.

Description

구강 케어 기구용 헤드{HEAD FOR AN ORAL CARE IMPLEMENT}

본 발명은 구강 케어 기구(oral care implement)용 헤드에 관한 것이며, 특히 적어도 2개의 터프트(tuft)로서, 이들 터프트가 그것으로부터 연장되는 헤드의 장착 표면에 대해 경사진, 상기 적어도 2개의 터프트를 포함하는 그러한 헤드에 관한 것이다.

수동 및 전동 칫솔과 같은 구강 케어 기구를 위한 복수의 필라멘트로 구성되는 터프트가 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적으로, 터프트는 사용자의 구강 내로 삽입되도록 의도되는 헤드의 장착 표면에 부착된다. 그립 손잡이가 보통 헤드에 부착되며, 이러한 손잡이는 칫솔질 동안 사용자에 의해 유지된다. 헤드는 손잡이에 영구적으로 연결되거나 반복적으로 부착가능하고 손잡이로부터 탈착가능하다.

적어도 2개의 터프트가 이 터프트들이 그것으로부터 연장되는 장착 표면에 대해 상이한 방향으로 경사진, 복수의 터프트를 포함하는 칫솔이 또한 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 헤드 몸체 및 다수의 헤어 집합체(hair assembly)를 갖는 칫솔의 브러시 헤드가 알려져 있다. 헤드 몸체는 장착 표면, 및 장착 표면 내에 한정된 다수의 장착 구멍을 갖는다. 헤어 집합체는 장착 구멍 내에 각각 장착되고, 헤드 몸체의 장착 표면으로부터 경사진 방식으로 돌출한다. 다수의 헤어 집합체는 원형의 제1 장착 구멍 내에 각각 장착되는 다수의 제1 헤어 집합체, 및 타원형의 제2 장착 구멍 내에 각각 장착되는 다수의 제2 헤어 집합체를 포함한다. 제1 헤어 집합체의 2개의 라인은 헤드 몸체의 장착 표면에 대해 동일한 경사각으로 경사진다. 제2 헤어 집합체는 제1 헤어 집합체의 라인의 양측에 위치되고, 2개의 평행한 라인으로 배열되며, 제1 헤어 집합체의 경사각과는 상이한 경사각으로 경사진다.

이들 유형의 헤어 집합체를 포함하는 칫솔이 치아의 외측 협면(buccal face)을 적절히 세정하지만, 그것은 치은연(gingival margin), 인접치간 영역(interproximal area), 설면(lingual surface) 및 입의 다른 접근하기 어려운 영역으로부터의 플라크(plaque) 및 찌꺼기의 적절한 제거를 제공하기에 그리 적합하지 않다.

특히 치아의 인접치간 및 치은연 영역에 관하여, 개선된 세정 특성을 제공하는 구강 케어 기구용 헤드를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 그러한 헤드를 포함하는 구강 케어 기구를 제공하는 것이 또한 본 발명의 목적이다.

일 태양에 따르면, 구강 케어 기구용 헤드로서, 헤드의 장착 표면으로부터 연장되며, 적어도 2개의 상이한 방향으로 장착 표면에 대해 경사진 적어도 2개의 터프트를 포함하며, 여기서 터프트들 각각은 제1 길이를 갖는 필라멘트들의 제1 군 및, 적어도, 제2 길이를 갖는 필라멘트들의 제2 군을 포함하고, 제1 길이는 제2 길이와는 상이한, 구강 케어 기구용 헤드가 제공된다.

일 태양에 따르면, 그러한 헤드를 포함하는 구강 케어 기구가 제공된다.

본 발명이 다양한 실시예 및 도면을 참조하여 하기에 보다 상세히 기술된다.
도 1은 터프트의 제1 예시적인 실시예를 포함하는 구강 케어 기구의 제1 실시예의 개략 사시도.
도 2는 도 1의 구강 케어 기구의 위에서 아래로 본 개략도.
도 3은 도 1의 구강 케어 기구의 개략 측면도.
도 4는 도 1의 구강 케어 기구의 개략 정면도.
도 5는 터프트의 제2 예시적인 실시예의 개략 측면도.
도 6은 터프트의 제3 예시적인 실시예를 포함하는 구강 케어 기구의 제2 실시예의 개략 사시도.
도 7은 도 6의 구강 케어 기구의 개략 측면도.
도 8은 도 6의 구강 케어 기구의 위에서 아래로 본 개략도.
도 9는 도 6의 구강 케어 기구의 개략 정면도.

본 발명에 따른 구강 케어 기구용 헤드는 헤드의 장착 표면으로부터 연장되는 적어도 2개의 터프트를 포함한다.

적어도 2개의 터프트는 장착 표면에 대해 경사져, 터프트와 장착 표면 사이에 경사각 α를 한정한다. 바꾸어 말하면, 적어도 2개의 터프트는 이들 터프트가 그것으로부터 연장되는 헤드의 장착 표면의 그 부분에 대해 경사각 α로 배향된다. 터프트는 터프트가 그것을 통해 헤드에 고정되는, 헤드의 장착 표면에 접하거나 그것과 동일 평면 상에 있는 가상선에 대해 경사진다. 적어도 2개의 터프트는 상이한 방향으로 경사진다. 터프트는 종방향 연장선에 실질적으로 평행하게, 즉 헤드의 길이를 따라, 그리고/또는 그것에 직교하여, 즉 헤드의 폭을 가로질러, 그리고/또는 헤드의 길이와 폭 사이의 도중으로 배향될 수 있다. 게다가, 터프트는 또한 상이한 각도 α로 배향될 수 있다.

적어도 2개의 터프트 각각은 제1 길이를 갖는 필라멘트들의 제1 군 및, 적어도, 제1 길이와는 상이한 제2 길이를 갖는 필라멘트들의 제2 군을 포함한다. 필라멘트의 길이는 헤드의 장착 표면에 고정되는 그것의 하부 단부로부터 그것의 상부 자유 단부까지 측정되는 필라멘트의 연장에 의해 한정된다. 바꾸어 말하면, 터프트는, 길이의 관점에서 상이하고 각자의 군을 이루어 배열되는 적어도 2가지 유형의 분리된/단일의 또는 격리된 필라멘트들로 구성된다. 본 발명의 맥락에서, "필라멘트들의 군"은 실질적으로 동일한 길이를 갖는 적어도 10개의 단일 필라멘트를 의미한다. 몇몇 실시예에서, 보다 짧은 길이를 갖는 필라멘트들의 군은 보다 큰 길이를 갖는 다른 군의 필라멘트의 개수의 적어도 3배를 포함한다.

터프트들의 그러한 특정 배열은, 특히 치간 영역에 관하여, 구강 케어 기구용 헤드의 세정 특성을 개선할 수 있는데, 왜냐하면 터프트의 경사가 보다 큰/보다 긴 필라멘트가 치아들 사이의 작은 간극(gap) 내로 활주하여 치간 영역/간극을 세정하는 것을 용이하게 하는 반면, 보다 짧은 필라멘트가 치아의 교합면, 협면 및 설면을 세정할 수 있기 때문이다. 바꾸어 말하면, 터프트의 경사진 정렬은 보다 큰 필라멘트가 인접치간 영역 내로의 그리고 그 영역 내에서의 포크(poke), 피벗 및 활주 운동을 수행하게 만든다. 보다 큰 길이의 필라멘트는 좁은 공간에의 접근을 보장할 수 있고, 치아들 사이의 간극 내로 깊이 침투하는 것이 가능하며, 플라크 및 다른 잔류물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 적어도 2개의 터프트가 상이한 방향으로 경사지기 때문에, 헤드가 상기 각자의 방향으로 이동될 때마다 치간 영역 내로의 보다 큰 필라멘트의 침투가 제공될 수 있다. 따라서, 하나의 특정 방향으로 경사진 하나의 단일 터프트만을 갖는 구강 케어 기구에 비해 칫솔질 과정 동안 치간 세정이 보다 빈번하게 제공된다.

필라멘트들의 각각의 군 및/또는 전체 터프트는 원형 또는 비-원형 단면을 가질 수 있다(이러한 단면은 필라멘트의 길이 연장선에 수직임). 예를 들어, 단면 형상은 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 십자형일 수 있거나, 그것은 평평하게 된 긴 측부를 갖는 장형(prolate) 타원체일 수 있지만, 다른 형상이 또한 고려될 수 있다. 필라멘트들의 상이한 군들은 다양한 단면을 가질 수 있어서, 전체 터프트의 다양한 형상/단면이 달성될 수 있다. 터프트의 단면은 약 2 mm 내지 약 4 mm의 폭 및 약 2 mm 내지 약 4 mm의 깊이를 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 필라멘트는 카올린 점토와 같은 연마재를 갖거나 갖지 않고서 나일론, 카올린 점토와 같은 연마재를 갖거나 갖지 않고서 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 및/또는 외측 표면에서 착색된 나일론 표시기 재료로 제조될 수 있다. 나일론 표시기 재료 상의 착색은 필라멘트가 일정 기간에 걸쳐 사용됨에 따라 천천히 닳아 없어져 필라멘트가 마모되는 정도를 표시한다.

선택적으로, 구강 케어 기구용 헤드는 치아 및/또는 구강의 연조직을 세정 및/또는 마사지하기 위한 적어도 하나의 열가소성 탄성중합체 요소를 추가로 포함할 수 있다. 열가소성 탄성중합체 요소는 단일 구조 또는 다수의 하부구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 탄성중합체 요소는 큰 단일 강모, 즉 너브(nub), 또는 다수의 보다 작은 강모를 포함할 수 있다. 열가소성 탄성중합체 요소는 또한 핀(fin), 프로피 컵(prophy cup)과 같은 컵, 또는 만곡되거나 곧은 벽을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 적어도 2개의 터프트는 장착 표면에 대해 약 65° 내지 약 80°, 선택적으로 약 70° 내지 약 80°, 더욱 선택적으로 약 74° 내지 약 78°, 훨씬 더 선택적으로 약 74° 내지 약 75°, 약 74° 또는 약 75°의 경사각 α만큼 경사질 수 있다. 놀랍게도, 그러한 경사각 α를 갖는 필라멘트가 구강 케어 기구용 헤드의 세정 성능을 더욱 개선할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 실험은 그러한 필라멘트가 치간 간극 내로 침투할 가능성이 훨씬 더 많은 것을 보여주었다(하기의 예 참조).

몇몇 실시예에서, 필라멘트들의 제1 군의 제1 길이와 필라멘트들의 제2 군의 제2 길이 사이의 길이 차이는 약 1 mm 내지 약 3 mm, 선택적으로 약 1 mm 내지 약 2 mm, 더욱 선택적으로 약 1.5 mm일 수 있다. 그러한 길이 차이는 치간 공간 내로의 보다 큰 필라멘트의 우수한 침투를 허용할 수 있다. 장착 표면으로부터 그것의 상부 자유 단부까지 측정되는 보다 짧은 필라멘트의 길이는 약 8 mm 내지 약 12 mm, 선택적으로 약 10 mm 내지 약 11 mm, 더욱 선택적으로 약 10.5 mm일 수 있다. 그러한 길이 차이는 보다 긴/보다 큰 필라멘트의 우수한 치간 침투 능력을 제공할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제1 군의 필라멘트는 보다 큰 길이를 갖고, 제1 군은 제2 군에 적어도 부분적으로 맞닿는다. 보다 큰 길이를 갖는 필라멘트들의 제1 군은 보다 짧은 길이를 갖는 필라멘트들의 제2 군에 의해 완전히 둘러싸일 수 있거나, 제1 군은 필라멘트들의 제2 군에 의해 부분적으로만 둘러싸일 수 있는데, 즉 필라멘트들의 제1 군도 필라멘트들의 제2 군도 각자의 다른 군에 의해 완전히 둘러싸이지는 않는다. 보다 긴 필라멘트는 보다 짧은 둘러싸는 필라멘트에 의해 지지되며, 이는 보다 긴 필라멘트에 더 많은 안정성 및 세정 능력을 제공한다. 힘이 터프트에 인가되는 경우에, 보다 짧은 필라멘트들의 군이 보다 큰 필라멘트들의 군에 대한 카운터포스(counterforce)로서의 역할을 하여, 보다 큰 필라멘트들의 군의 보다 높은 굽힘 강성(bending stiffness)을 야기한다. 따라서, 구강 케어 기구의 헤드가 치아의 교합면, 협면 및 설면 상에서 전방 및 후방으로 이동될 때 좁은 치간 공간에 접근하고 그것을 충분한 접촉 압력으로 세정하기 위해 표준의(regular) 또는 가는(thin) 필라멘트가 터프트의 내부 부분에 사용될 수 있다.

제1 군이 제2 군에 의해 부분적으로만 둘러싸이는 경우에, 제1 군 및 제2 군은 각각 터프트의 외측 측방향 영역(outer lateral area)의 적어도 일부분을 형성하는데, 즉 둘 모두의 군이 터프트의 외측 표면에 노출된다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "외측 측방향 영역"은 터프트의 기부/하단 및 상부 상단 표면(upper top surface)을 제외한 터프트의 외측 측방향 표면을 의미한다. 바꾸어 말하면, 보다 큰 길이를 갖는 필라멘트들의 제1 군이 보다 짧은 길이를 갖는 필라멘트들의 제2 군에 의해 부분적으로만 둘러싸이는/그것에 부분적으로만 맞닿는 경우에, 보다 큰 필라멘트들의 군의 이방성 굽힘 강성이 제공된다. 필라멘트들의 상이한 군들은 그것들의 개별 굽힘 강성을 터프트의 생성된 전체 굽힘 강성에 합산함으로써 스테이플식 리프 스프링(stapled leaf spring)처럼 동작한다. 보다 큰 길이를 갖는 필라멘트들의 군의 이방성 굽힘 강성으로 인해, 보다 우수한 세정 효과가 제공될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 터프트는 전후 운동에서 보다 높은 힘으로 치아의 교합면, 협면 및 설면을 세정하기 위해 헤드의 종방향 연장선에 평행한 방향과 같은, 잇몸에 대한 부상 위험이 비교적 낮은 칫솔질 방향에서 보다 높은 굽힘 강성이 제공되는 방식으로 헤드의 장착 표면 상에 배열될 수 있다. 헤드가 치아로부터 잇몸으로 그리고 그 반대로 이동될 때 보다 부드러운 칫솔질을 제공하기 위해, 헤드의 종방향 연장선에 직교하는 방향에서 보다 낮은 굽힘 강성이 제공될 수 있다. 바꾸어 말하면, 굽힘 강성은 헤드가 그것의 종방향 연장선을 따라 이동될 때 더 높은 반면, 굽힘 강성은 헤드가 그것에 측방향(sideward direction)으로, 예를 들어 치아와 잇몸 사이에서 그리고 그 반대로 이동될 때 더 낮다. 측방향에서의 보다 낮은 굽힘 강성은 잇몸 및/또는 구강의 다른 연조직의 부상의 위험을 감소시킬 수 있다. 구강 케어 기구용 헤드의 터프트는 전후 운동에 대한 높은 세정 성능을 보장할 수 있는 반면, 측방향에서의 보다 낮은 굽힘 강성은 잇몸을 보호할 수 있다.

필라멘트들의 상이한 군들 각각은 그것의 자유 단부에서, 즉 그것의 상부 상단 표면에서, 치아 윤곽에 최적으로 맞추어지도록 형상화될 수 있는 특정 토포그래피(topography)/기하학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 필라멘트들의 적어도 하나의 군은 토포그래피, 즉 하나 또는 두 방향에서 챔퍼링(chamfered) 또는 라운딩(rounded)되거나, 뾰족하거나, 선형으로 형성된 상부 상단 표면을 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제2 군의 필라멘트는 보다 짧은 길이를 가질 수 있고 상부 상단 표면을 한정할 수 있으며, 여기서 상부 상단 표면은 장착 표면에 실질적으로 평행하다. 바꾸어 말하면, 보다 짧은 길이를 갖는 필라멘트들의 군의 상부 상단 표면은 터프트가 헤드의 장착 표면에 대해 형성하는 것과 동일한 경사각을 형성하지 않을 수 있다. 보다 짧은 필라멘트들의 군의 그러한 상부 상단 표면은 치아의, 특히 교합면, 협면 및 설면의 세정 성능을 개선할 수 있는데, 왜냐하면 상부 표면과 치아 사이의 보다 큰 접촉 영역이 제공될 수 있기 때문이다.

본 문맥에서, 용어 "실질적으로"는, 이론상으로는 정확한 대응 또는 거동을 나타낼 것으로 예상될 것이지만, 실제로는 정확한 것보다 약간 덜한 어떤 것을 구현할 수 있는 요소 또는 특징부의 배열을 말한다. 그렇기 때문에, 이러한 용어는 문제가 되고 있는 주제의 기본적 기능에 있어서의 변화를 야기함이 없이 양적 값, 측정치 또는 다른 관련 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 의미한다.

몇몇 실시예에서, 터프트는 적어도 필라멘트들의 제3 군을 추가로 포함할 수 있으며, 필라멘트들의 제1 군은 필라멘트들의 제2 군과 제3 군 사이에 개재될 수 있다. 용어 "개재된"은 필라멘트들의 제1 군이 중심에 위치되고 2개의 대향 측들에서 터프트의 외측 측방향 표면을 형성하는 것을 의미할 것이다. 따라서, 터프트는 필라멘트들의 적어도 3개의 군을 포함하며, 여기서 적어도 제1 및 제2 군은 길이의 관점에서 상이하다. 제3 군의 필라멘트는 제1 또는 제2 길이와 동일한 길이를 가질 수 있거나, 제3 군의 필라멘트는 제1 및 제2 길이와는 상이한 제3 길이를 가질 수 있다. 필라멘트들의 제1 군은 필라멘트들의 제2 군에 의해서도 제3 군에 의해서도 완전히 둘러싸이지는 않는다. 이는 필라멘트들의 군을 갖는 구강 케어 기구용 헤드를 위한 터프트에 치간 영역을 세정하기 위한 보다 큰 길이를 제공하는 동시에, 이러한 군의 굽힘 강성은 상이한 방향에서 조절될 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 굽힘 강성이 헤드의 종방향 연장선을 따른 칫솔질 방향에서, 즉 치아의 교합면, 협면 및 설면을 칫솔질하기 위해 제공될 수 있고, 보다 낮은 굽힘 강성이 그것에 직교하는 방향에서, 즉 치아로부터 잇몸으로 그리고 그 반대로의 측방향으로 칫솔질하기 위해 제공될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 필라멘트들의 제1 군은 보다 큰 길이를 가질 수 있고, 필라멘트들의 제2 및 제3 군은 보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 필라멘트들의 제1 군은 헤드의 종방향에 직교하게, 즉 헤드의 폭을 가로질러 정렬되는 와이핑(wiping) 요소를 형성할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "와이핑 요소"는 보다 짧은 필라멘트들의 제2 및 제3 군의 상부 상단 표면 위로 돌출하는, 필라멘트들의 제1 군의 섹션을 가리킨다. 이러한 돌출 섹션은 칫솔질 과정 동안 상이한 방향으로 플래핑(flapping)함으로써 치아를 닦고 치간 공간 내로 침투할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 와이핑 요소는 치간 영역 내로의 보다 큰 필라멘트의 침투를 용이하게 하기 위해 직사각형 또는 타원형 단면 형상을 갖는다. 와이핑 요소가 치간 영역 내로 깊이 도달하도록 설계되지만, 보다 짧은 필라멘트들의 군은 구강 케어 기구의 헤드가 전방 및 후방으로, 즉 전방 및 반대 방향으로 이동될 때 치아의 교합면, 협면 및 설면을 세정하도록 설계된다. 상기 전방 및 반대 방향에서, 보다 큰/보다 긴 필라멘트는, 각각, 제2 및 제3 군의 외측 필라멘트에 맞닿는다. 따라서, 보다 큰 길이를 갖는 필라멘트들의 군은 구강 케어 기구가 그것의 종축을 따라 이동될 때 보다 높은 굽힘 강성을 보이고, 구강 케어 기구가 측방향으로, 즉 종축에 직교하여 이동될 때 보다 낮은 굽힘 강성을 보인다.

몇몇 실시예에서, 필라멘트들의 제1 군의 단면(이러한 단면은 필라멘트들의 군의 길이 연장선에 수직임)은 약 2 mm 내지 약 4 mm, 선택적으로 약 3.5 mm의 폭 및 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 선택적으로 약 0.7 mm의 깊이를 갖는다. 이러한 비교적 작은 깊이는 치아들 사이의 좁은, 접근하기 어려운 영역 내로의 보다 큰/보다 긴 필라멘트의 깊은 침투를 보장할 수 있는 반면, 비교적 큰 폭은 보다 긴 필라멘트가 그것의 폭에 걸쳐 치간 영역에서 치아를 세정하는 것을 보장할 수 있다.

대안적으로, 중심에 위치되는 필라멘트들의 제1 군은 전체 터프트의 단면을 통해 완전히 연장되지는 않는다. 바꾸어 말하면, 터프트의 외측 측방향 영역은 필라멘트들의 제1 군의 하나의 연결된 섹션, 필라멘트들의 제2 군의 하나의 연결된 섹션, 및 필라멘트들의 제3 군의 하나의 섹션으로 구성된다. 그러한 필라멘트들의 배열은 여러 방향에서 증가된 이방성 굽힘 강성을 제공할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 터프트는 헤드의 원위 단부(distal end)를 향하는 방향으로 경사질 수 있고, 적어도 하나의 터프트는 헤드의 근위 단부(proximal end)를 향하는 방향으로 경사질 수 있다. 용어 "헤드의 근위 단부"는 헤드에 부착될 수 있는 손잡이에 대해 근위에 있는 헤드의 단부를 의미할 것인 반면, 용어 "헤드의 원위 단부"는 헤드의 근위 단부 반대편에 있는 헤드의 단부, 즉 헤드의 자유 단부를 의미할 것이다. 바꾸어 말하면, 헤드의 종방향 연장선에 대해, 적어도 하나의 터프트가 전방으로 경사지고 적어도 하나의 터프트가 후방으로 경사진다. 터프트의 경사가 보다 큰 필라멘트가 경사의 방향으로 치간 영역/공간 내로 보다 쉽게 활주할 수 있는 것을 용이하게 할 수 있기 때문에, 반대 방향들로 경사진 적어도 2개의 터프트를 갖는 헤드는 헤드가 상기 반대 방향들(전방 및 후방)로 이동될 때 세정 특성을 개선할 수 있다. 헤드가 그것의 종방향 연장선을 따라 치아 표면 상에서 이동되는 경우에, 적어도 2개의 터프트의 보다 긴 필라멘트가, 각각, 전방 및 후방 칫솔질 운동으로 치간 공간 내로 침투하도록 가압될 수 있다. 따라서, 치간 공간이 매번의 단일 전방 및 후방 칫솔질 스트로크로 세정될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 헤드는 터프트들의 적어도 2개의 열(row), 선택적으로 터프트들의 적어도 3개의 열을 포함할 수 있으며, 각각의 열은 실질적으로 헤드의 종방향 연장선을 따라 배열될 수 있고, 각각의 열의 터프트들은 실질적으로 동일한 방향을 향해 경사지고 정렬될 수 있다. 터프트는 헤드의 종방향 연장선에 평행한 방향으로, 즉 헤드의 길이를 따라, 그것에 직교하는 방향으로, 즉 헤드의 폭을 가로질러, 그리고/또는 헤드의 길이와 폭 사이의 도중으로 경사질 수 있다. 그러한 터프트 배열은 헤드의 세정 효율을 훨씬 더 개선할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 적어도 제1 열의 터프트가 헤드의 근위 단부를 향하는 방향으로 경사질 수 있고, 적어도 제2 열의 터프트가 헤드의 원위 단부를 향하는 방향으로 경사질 수 있다. 선택적으로, 적어도 2개의 열이 교번하는 방식으로 배열됨으로써, 헤드의 측면 사시도에서 이른바 십자형 터프트 패턴을 묘사한다. 그러한 터프트 패턴은 세정 특성을 추가로 개선할 수 있다. 구강 케어 기구의 헤드가 그것의 종방향 연장선을 따라 전방 운동으로 이동될 때, 헤드의 원위 단부를 향하는 방향으로 경사진 보다 긴 필라멘트들의 군이 포크(poke), 피벗 및 활주 운동을 수행함으로써 전방 방향으로부터 인접치간 영역 내로 침투할 수 있다. 헤드가 후방 운동으로, 즉 전방 운동의 반대 방향으로 이동될 때, 헤드의 근위 단부를 향하는 방향으로 경사진 보다 긴 필라멘트들의 군이 포크, 피벗 및 활주 운동을 수행함으로써 후방 방향으로부터 인접치간 영역 내로 침투할 수 있다. 따라서, 십자형 터프트 패턴은 보다 긴 필라멘트들의 군이 치아의 교합면, 협면 및 설면을 따른 매번의 전방 및 후방 칫솔질 스트로크로 인접치간 영역 내로 침투하는 것을 허용할 수 있다.

선택적으로, 하나의 열 내의 터프트들 사이의 거리/간격은 치아의 폭에 맞춰질 수 있다/대응할 수 있다. 이는 다수의 인접치간 영역/치간 공간 내로의 보다 긴 필라멘트들의 동기화된 침투를 허용할 수 있다. 치아의 폭이 턱의 위치에 따라 그리고 사람마다 다를 수 있다는 사실로 인해, 열 내의 터프트들 사이의 거리/간격은 약 3 mm 내지 약 6 mm의 범위 내에 있을 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 보다 큰 길이를 갖는 군의 필라멘트는 상부 상단 표면을 한정할 수 있고, 각각의 열의 터프트는 보다 큰 필라멘트들의 군의 각자의 상부 상단 표면이 헤드의 종방향 연장선에 실질적으로 직교하는 적어도 하나의 열을 한정하는 방식으로 배열될 수 있다. 바꾸어 말하면, 헤드의 장착 표면으로부터 연장되는 터프트는 헤드의 종방향 연장선에 실질적으로 평행한 적어도 2개의 열을 이루어 배열되며, 여기서 보다 긴 필라멘트들의 군의 상부 상단 표면은 헤드의 종방향 연장선에 실질적으로 직교하는 적어도 하나의 열/라인을 한정한다. 그러한 배열은 보다 긴 필라멘트들의 동기화된 치간 침투를 개선할 수 있다. 동기화된 치간 침투는 보다 긴 필라멘트들이 칫솔질 운동 동안 뒤섞이거나 충돌할 위험을 감소시킬 수 있다. 사용자는 보다 분명한 치간 세정 동작을 인지할 수 있고, 명확한 가시성에 의해 상기 이익을 이해할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 보다 큰 길이의 필라멘트는 뾰족한 팁(tip)을 갖는 테이퍼형(tapered) 필라멘트일 수 있다. 테이퍼형 필라멘트는 칫솔질 동안 2개의 치아 사이의 영역 내에뿐만 아니라 치은낭(gingival pocket) 내에의 최적의 침투를 달성할 수 있고, 개선된 세정 특성을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 테이퍼형 필라멘트는 장착 표면 위로 연장되는 약 10 mm 내지 16 mm의 총 길이, 및 필라멘트의 팁으로부터 측정되는 약 5 mm 내지 10 mm의 테이퍼형 부분을 가질 수 있다. 뾰족한 팁은 바늘 형상일 수 있고, 분할된 또는 깃 모양(feathered) 단부를 포함할 수 있다. 테이퍼링 부분은 화학적 및/또는 기계적 테이퍼링 공정에 의해 생성될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 제1 군의 필라멘트와 제2 군의 필라멘트는 적어도 하기의 특성들 중 하나에서 서로 더욱 상이할 수 있다: 직경, 굽힘 강성, 재료, 텍스처(texture), 단면 형상, 색상 및 이들의 조합. 필라멘트는 크림핑(crimped), 노칭(notched), 딤플링(dimpled), 플로킹(flocked)될 수 있거나, 예를 들어 일련의 리브(rib)를 포함할 수 있다. 텍스처화된 필라멘트는 치아에 대한 세정 효과를 향상시키는 경향이 있다. 필라멘트는 원형 또는 비-원형 단면을 가질 수 있으며, 특히 필라멘트는 다이아몬드 형상의 단면, 삼각형 단면, 또는 평평하게 된 긴 측부를 갖는 장형 타원체로 묘사될 수 있는 단면을 가질 수 있다. 또한, 필라멘트는 그것의 자유 단부에서 플래깅(flagged)될 수 있거나, 또한 중공형(hollow)일 수 있다. 필라멘트는 카올린 점토와 같은 연마재를 갖거나 갖지 않고서 나일론으로부터, 카올린 점토와 같은 연마재를 갖거나 갖지 않고서 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)로부터, 또는 외부 표면에서 착색된 나일론 표시기 재료로부터 제조될 수 있다. 나일론 표시기 재료 상의 착색은 필라멘트가 일정 기간에 걸쳐 사용됨에 따라 천천히 닳아 없어져 필라멘트가 마모되는 정도를 표시한다. 필라멘트는 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 선택적으로 약 0.15 mm 내지 약 0.2 mm의 직경을 가질 수 있다. 선택적으로, 제3 군의 필라멘트가 또한 적어도 상기에 언급된 특성들 중 하나에서 제1 및/또는 제2 군의 필라멘트와는 상이할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 터프트는 핫 터프팅 공정(hot tufting process)에 의해 헤드에 부착될 수 있다. 구강 케어 기구를 제조하는 하나의 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다: 제1 단계에서, 원하는 양의 필라멘트를 제공함으로써 터프트가 형성된다. 제2 단계에서, 터프트가 주형 공동(mold cavity) 내에, 헤드에 부착될 예정인 필라멘트의 단부가 상기 공동 내로 연장되도록, 배치된다. 상기 공동 내로 연장되지 않는 필라멘트의 반대편 단부는 단부-라운딩되거나(end-rounded) 단부-라운딩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 필라멘트는 필라멘트가 뾰족한 팁을 갖는 테이퍼형 필라멘트인 경우에 단부-라운딩되지 않을 수 있다. 제3 단계에서, 헤드, 또는 헤드 및 손잡이를 포함하는 구강 케어 기구 몸체가 주형 공동 내로 연장되는 필라멘트의 단부 주위에 사출 성형 공정에 의해 형성됨으로써, 터프트를 헤드 내에 고정시킨다. 대안적으로, 구강 케어 기구의 나머지 부분이 형성되기 전에, 헤드의 제1 부분 - 이른바 "시일플레이트(sealplate)" - 을 주형 공동 내로 연장되는 필라멘트의 단부 주위에 사출 성형 공정에 의해 형성함으로써 터프트가 고정될 수 있다. 사출 성형 공정을 시작하기 전에, 주형 공동 내로 연장되는 터프트들의 단부들이 선택적으로 용융되거나 융합 접합되어 필라멘트들을 융합된 덩어리 또는 볼로 함께 합쳐서, 융합된 덩어리 또는 볼이 공동 내에 위치되게 할 수 있다. 터프트는 구강 케어 기구의 완성된 헤드 상의 터프트의 원하는 위치에 대응하는 막힌 구멍을 갖는 주형 바아(mold bar)에 의해 주형 공동 내에 유지될 수 있다. 바꾸어 말하면, 핫 터프팅 공정에 의해 헤드에 부착되는 터프트는 그것의 길이를 따른 중간 부분에 접어서 겹치지 않고 앵커(anchor)/스테이플(staple)을 사용하는 것에 의해 헤드 내에 장착되지 않는다. 터프트는 무앵커(anchor free) 터프팅 공정에 의해 헤드 상에 장착된다.

구강 케어 기구는 상기에 기술된 실시예들 중 임의의 것에 따른 손잡이 및 헤드를 포함하는 칫솔일 수 있다. 헤드는 손잡이로부터 연장되며 반복적으로 손잡이에 부착가능하고 그것으로부터 탈착가능할 수 있거나, 헤드는 손잡이에 탈착 불가능하게 연결될 수 있다. 칫솔은 전동 또는 수동 칫솔일 수 있다.

하기는 본 발명에 따른 터프트 및 구강 케어 기구의 예시적인 실시예의 비제한적인 논의이며, 여기서 도면이 참조된다.

도 1 내지 도 4는 손잡이(12) 및 손잡이(12)로부터 종방향으로 연장되는 헤드(14)를 포함하는 수동 또는 전동 칫솔(10)일 수 있는, 구강 케어 기구(10)의 제1 실시예를 도시한다. 3가지 상이한 유형의 터프트(16, 18, 20)가 핫 터프팅 공정에 의해 헤드(14)에 고정되며, 헤드(14)의 장착 표면(22)으로부터 연장된다.

헤드(14)의 원위 단부(24)에 있는, 즉 손잡이(12)로부터 가장 멀리 떨어진 토(toe) 영역에서, 하나의 초승달 형상의 터프트(16)가 헤드(14)에 부착된다. 초승달 형상의 터프트(16)는 초승달 형상의 터프트(16)가 그것을 통해 헤드(14)에 고정되는, 헤드(14)의 장착 표면(22)에 접하거나 그것과 동일 평면 상에 있는 가상선에 대해 약 80° 이하만큼 경사진다. 초승달 형상의 터프트(16)는 손잡이(12)로부터 멀어지는 쪽으로 기울어진다/경사진다. 초승달 형상의 터프트(16)는 칫솔(10)의 헤드(14)의 원위 단부(24)를 지나 연장되며, 이에 따라 구강의 후방에 있는 어금니(예컨대, 사랑니 및 두 번째 어금니)를 보다 충분한 방식으로 세정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 초승달 형상의 터프트(16)는 PBT 전체에 걸쳐 카올린 점토 입자 혼합물과 같은 연마재를 갖고서 PBT로 형성된 필라멘트로 구성된다. 몇몇 실시예에서, 초승달 형상의 터프트(48)는 헤드(14)에 고정된 임의의 다른 터프트(18, 20)보다 적어도 4배만큼 큰 단면을 갖는다.

헤드(14)의 외측 종방향 에지를 따라 그리고 게다가 그것의 중심 부분에, 2가지 추가의 유형의 터프트(18, 20)가 교번하는 방식으로 열(28, 30, 32)을 이루어 배열된다.

터프트(18)(본 발명에 따른 터프트의 제1 예시적인 실시예)는 원형 단면 형상을 가질 수 있고, PBT 전체에 걸쳐 혼합된 카올린 점토 입자와 같은 연마재를 갖고서 PBT로 이루어질 수 있는 필라멘트를 포함할 수 있다. 터프트(18)는 필라멘트들의 2개의 군(34, 36)을 포함하며, 여기서 제1 군(34)의 필라멘트는 제2 군(36)의 필라멘트보다 길다. 제1 군(34)은 제2 군(36)에 의해 둘러싸인다. 보다 긴 필라멘트들의 제1 군(34)은 뾰족한 상부 상단 표면(38)을 가질 수 있는 반면, 보다 짧은 필라멘트들의 제2 군(36)은 헤드(14)의 장착 표면(22)에 실질적으로 평행한 상부 상단 표면(40)을 한정할 수 있다. 헤드(14)의 장착 표면(22)에 고정된 6개 내지 14개의 터프트(18)가 존재한다.

터프트(20)는 원형 단면 형상을 가질 수 있고, 나일론 표시기 재료로 이루어질 수 있는 필라멘트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 필라멘트는 그것들의 외부 표면 상에서 청색으로 착색된다. 이러한 색상은 칫솔이 일정 기간에 걸쳐 사용됨에 따라 천천히 닳아 없어져 필라멘트가 마모되는 정도를 표시한다. 헤드(14)의 장착 표면(22)에 고정된 13개 내지 20개의 터프트(20)가 존재한다.

터프트(20)와 교번하는 터프트(18)의 제1 열(28)이 장착 표면(22)의 중심 부분에 배열된다. 제1 열의 모든 터프트(18, 20)는 헤드(14)의 장착 표면(22)에 접하거나 그것과 동일 평면 상에 있는 가상선에 대해 손잡이(12)를 향해 경사진다.

터프트(20)와 교번하는 터프트(18)의 제2 열(30) 및 제3 열(32)이, 각각, 제1 열(28)의 양측에 배열되며, 반대 방향으로, 즉 손잡이(12)로부터 멀어져 헤드(14)의 원위 단부(24)를 향해 경사짐으로써 십자형 패턴을 한정한다(도 2 참조). 제1 열(28)의 각각의 터프트(18)는 하나의 터프트(20)와 교번한다. 제2 열(30) 및 제3 열(32)의 각각의 터프트(18)는, 단지 하나의 터프트(20)와 교번하는 헤드(14)의 근위 단부(26)에 있는 마지막 터프트(18)를 제외하고는, 2개의 터프트(20)와 교번한다.

터프트(18)는 보다 큰 필라멘트들의 동기화된 치간 침투를 개선하기 위해 보다 큰 필라멘트들의 제1 군(34)의 상부 상단 표면(38)이 헤드(14)의 종방향 연장선(42)에 실질적으로 직교하는 열/라인(44, 46, 48)을 한정할 수 있는 방식으로 배열된다.

도 1 내지 도 4에 따른 헤드(14)에 부착된 터프트(16, 18, 20)는 칫솔(10)의 개선된 세정 특성을 제공하기 위해 약 65° 내지 약 88°, 선택적으로 약 70° 내지 약 80°, 더욱 선택적으로 약 74° 내지 약 78°, 훨씬 더 선택적으로 약 74°, 약 75° 또는 약 76°의, 각자의 터프트(16, 18, 20)와 헤드(14)의 장착 표면(22) 사이의 경사각 α를 가질 수 있다.

도 5는 구강 케어 기구(10)용 헤드(14)의 장착 표면(22) 상에 부착될 수 있는, 본 발명에 따른 터프트(50)의 제2 예시적인 실시예를 도시한다. 터프트(50)는 도 1 내지 도 4에 도시된 터프트(18)와 유사하다. 그러나, 터프트(50)의 보다 큰 필라멘트들의 제1 군(34)의 상부 상단 표면(52)은 헤드(14)의 장착 표면(22)에 실질적으로 평행하다.

도 6 내지 도 9는 손잡이(12) 및 손잡이(12)로부터 종방향으로 연장되는 헤드(15)를 포함하는 수동 또는 전동 칫솔(54)일 수 있는, 구강 케어 기구(54)의 제2 실시예를 도시한다. 3가지 상이한 유형의 터프트(16, 56, 58)가 핫 터프팅 공정에 의해 헤드(15)에 고정되며, 헤드(15)의 장착 표면(22)으로부터 연장된다.

제1 유형의 터프트(16), 즉 초승달 형상의 터프트(16)는 도 1 내지 도 4에 관하여 기술된 것과 동일하다. 초승달 형상의 터프트(16)는 헤드(15)의 원위 단부(24)에 있는, 즉 손잡이(12)로부터 가장 멀리 떨어진 토 영역에 고정된다.

터프트(58)와 교번하는 터프트(56)들(본 발명에 따른 터프트의 제3 예시적인 실시예)의 제1 열(60)이 장착 표면(22)의 중심 부분에 배열된다. 제1 열(60)의 모든 터프트(56, 58)는 손잡이(12)를 향해 경사진다. 터프트(58)와 교번하는 터프트(56)의 제2 열(62) 및 제3 열(64)이, 각각, 제1 열(60)의 양측에 배열되며, 반대 방향으로, 즉 손잡이(12)로부터 멀어져 헤드(15)의 원위 단부(24) 쪽으로 경사짐으로써, 십자형 패턴을 한정한다(도 6 및 도 8 참조). 제1 열(60)의 각각의 터프트(56)는, 손잡이(12)에 인접한 2개의 터프트(58)를 갖는 헤드(15)의 근위 단부(26)에 있는 마지막 터프트(56)를 제외하고는, 하나의 터프트(58)와 교번한다. 제2 열(62) 및 제3 열(64)의 각각의 터프트(56)는 하나의 터프트(58)와 교번한다.

터프트(56)는 필라멘트들의 3개의 군(66, 68, 70)을 포함하며, 여기서 제1 군(66)의 필라멘트는 제2 및 제3 군(68, 70)의 필라멘트보다 길다/크다. 제1 군(66)은 제2 및 제3 군(68, 70) 사이에 개재된다. 보다 짧은 필라멘트들의 제2 및 제3 군(68, 70)의 상부 상단 표면(80, 82)을 넘어 돌출하는 보다 긴 필라멘트들의 섹션(66)은, 전방 및 후방 방향으로 플래핑할 수 있는 와이핑 요소(84)를 형성한다. 위에서 아래로 본 도면에서 볼 때, 와이핑 요소(84)는 헤드(15)의 폭을 가로질러, 즉 헤드(15)의 종방향 연장선에 직교하여 그것의 종방향 연장선과 정렬된다(도 7 참조). 터프트(56)의 전체 단면 형상은 평평하게 된 측부를 갖는 실질적으로 타원형이며, 여기서 필라멘트들의 제2 및 제3 군(68, 70) 각각은 반원형(semicircular) 형상을 갖는 반면, 필라멘트들의 제1 군(66)은 반원형 형상의 필라멘트들의 제2 및 제3 군(68, 70)을 넘어 연장되는 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 필라멘트들의 제1 군(66)의 단면 형상은 표준 터프트의 직경 미만인 깊이 및 표준 터프트에 비해 더 큰 폭을 갖는다. 이러한 비교적 작은 깊이는 치아들 사이의 좁은, 접근하기 어려운 영역 내로의 보다 긴 필라멘트의 깊은 침투를 보장할 수 있는 반면, 비교적 큰 폭은 보다 긴 필라멘트가 그것의 폭에 걸쳐 치간 영역에서 치아를 세정하는 것을 보장할 수 있다.

상기에 기술된 필라멘트의 개재식 배열(sandwich-arrangement)은 보다 큰 필라멘트들의 제1 군(66)에 이방성 굽힘 강성 특성을 제공하여 앞서 언급된 이점을 보인다. 굽힘 강성은 보다 긴 필라멘트가 보다 짧은 필라멘트에 맞닿지 않는 방향에서보다, 보다 긴 필라멘트가 보다 짧은 필라멘트에 맞닿는 방향에서 더 높다.

터프트(56)는 필라멘트들의 제1 군(66)의 종방향 연장선이 헤드(15)의 종방향 연장선(42)에 직교하여 연장되는 방식으로 장착 표면(22)에 고정된다. 결과적으로, 필라멘트들의 제1 군(66)은 칫솔(54)이 그것의 종방향 연장선을 따라, 즉 치아의 교합면, 협면 및 설면을 따라 이동될 때 보다 높은 굽힘 강성을 보이고, 칫솔(54)이 그것에 직교하여, 즉 치아로부터 잇몸으로 그리고 그 반대로 이동될 때 보다 낮은 굽힘 강성을 보인다. 이는 전후 운동에 대한 보다 높은 세정 성능을 보장할 수 있는 반면, 측방향에서의 보다 낮은 굽힘 강성은 잇몸의 보호를 보장할 수 있다.

터프트(56)는 보다 큰 필라멘트들의 동기화된 치간 침투를 개선하기 위해 보다 큰 필라멘트들의 제1 군(66)의 상부 상단 표면(72)이 헤드(15)의 종방향 연장선(42)에 실질적으로 직교하는 열/라인(74, 76, 78)을 한정하는 방식으로 배열될 수 있다. 필라멘트들의 제1 군(66)의 상부 상단 표면(72) 및 필라멘트들의 제2 및 제3 군(78, 70)의 상부 상단 표면(80, 82)은 이들 표면이 그것으로부터 연장되는 장착 표면(22)에 실질적으로 평행하다.

터프트(58)는 둥근 단부를 갖는 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 터프트(58)는 PBT 전체에 걸쳐 카올린 점토 입자 혼합물과 같은 연마재를 갖고서 PBT로 형성된 필라멘트를 포함한다. 헤드(12)의 장착 표면(44)에 고정된 5개 내지 15개의 터프트(58)가 존재한다.

도 6 내지 도 9에 따른 헤드(15)에 부착된 터프트(16, 56, 58)는 칫솔(54)의 개선된 세정 특성을 제공하기 위해 약 65° 내지 약 88°, 선택적으로 약 70° 내지 약 80°, 더욱 선택적으로 약 74° 내지 약 78°, 훨씬 더 선택적으로 약 74°, 약 75° 또는 약 76°의, 각자의 터프트(16, 56, 58)와 헤드(15)의 장착 표면(22) 사이의 경사각 α를 가질 수 있다.

도 1 내지 도 4 및 도 6 내지 도 9에 따른 칫솔(10, 54)은 치은연, 인접치간 영역, 설면, 외측 협면 및 후방 어금니로부터의 플라크 및 찌꺼기의 개선된 제거를 제공할 수 있다.

예

필라멘트 경사각, 필라멘트의 직경, 칫솔질 압력을 모사하는 필라멘트에 인가되는 하중, 및 필라멘트 속도를 비롯한, 단일 필라멘트의 인접치간 침투 능력에 대한 여러 가지 변수의 영향을 검토하였다.

x-y 테이블 및 공기 베어링 상에 지지되는 자기 구속된(magnetically bound) 스테퍼 포서(stepper forcer)(미국 캘리포니아주 산타 클라리타 소재의 노던 마그네틱스, 인크.(Nothern Magnetics, Inc.)에 의해 제조된, 노르막(Normag) P/N 4XY0602-2-00 이중 축 스테퍼 포서)를 포함하는 단일 필라멘트 시험기(single filament tester, SFT)를 사용하였다. 테이블 주위로의 포서의 움직임을, 2개의 인덱서(indexer), 통합된 전력 공급 장치, 및 수동 제어를 위한 조이스틱을 구비한 48 VDC 이중 축 스테핑 모터 컨트롤러(미국 캘리포니아주 카노가 파크 소재의 컨티뉴엄 엔지니어링(Continuum Engineering)에 의해 제조된, 컨티뉴엄 엔지니어링 P/N MCL-200-ST-48)에 의해 제어하였다. 컨트롤러를 제어 목적을 위해 컴팩 데스크프로(Compaq Deskpro) 컴퓨터에 인터페이싱하였다. 스테퍼 모터는 x 및 y 방향에서 정확한 가속도 및 속도를 달성하는 것이 가능하였다. 2개의 인접치간 간극을 모사하는 한 세트의 스테인레스강 블록을 모터의 상부 표면 상에 장착하였다. 이들 간극으로의 입구는 약 2.5 mm의 곡률 반경을 갖는다. 인접치간 간극들 사이에 위치되는 모사된 스테인레스강 치아는 약 4.5 mm의 평평한 협측 길이를 가졌다. 한 세트의 맞춤형 블록을, 시험 필라멘트를 주어진 각도로 유지하도록 기계가공하였다. 이어서 장착된 필라멘트를 포함하는 원하는 블록을 정밀 밸런스 비임(precision balance beam)의 일 단부에 부착하였다. 밸런스 비임은 비임의 각각의 단부와 받침점(fulcrum) 사이에 1 cm 분리를 갖는 10개의 웰(well)을 구비하였다. 비임을 따라 특정 웰 내에 정밀 질량체를 배치함으로써, 하중을 0.1 g 증분으로 시험 필라멘트에 인가할 수 있었다. 시험되는 모든 필라멘트를 11 mm의 길이로 트리밍하였다. 90°의 각도는 필라멘트가 스테인레스강 블록의 평평한 상부 표면에 수직으로 유지되었음을 나타낸다. 90° 미만의 각도는 수직으로부터 멀어져 블록 위에서의 필라멘트 이동의 방향을 향해 구부러짐을 의미한다. 필라멘트가 정지되어 유지되는 동안 치아가 이동할 때 침투 관찰을 행하였다. 디자인-엑스퍼트(Design-Expert) 소프트웨어(미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 스탯-이즈, 인크.(Stat-Ease, Inc.)에 의해 제조된, 디자인-엑스퍼트 버전 5.0.9)를 사용하여 각각의 실험을 구성하고 생성된 데이터를 모델링하였다.

표 1은 사용된 실험 값을 보여준다.

[표 1]

표 1에 열거된 변수들의 각각의 조합을 시험하여 반복 없이 총 54회의 런(run)을 수행하였다. 수행되는 각각의 런에 대해 새로운 필라멘트를 로딩하였고, 필라멘트가 그것이 마주치는 첫 번째 간극을 통과할 때 필라멘트의 거동을 시각적으로 관찰하였다.

시각적 관찰 및 디자인-엑스퍼트에 의해 생성되는 실험 모델 둘 모두로부터, 필라멘트가 이동 방향으로부터 벗어나 구부러지거나 치간 간극을 건너뛰기 때문에, 치간 간극 내로 침투하는 필라멘트의 능력이 약 90° 각도에서 모든 하중 조건 및 필라멘트 직경하에서 낮은 것으로 밝혀졌다. 필라멘트가 단지 약간 경사진, 즉 78° 초과의 경사각을 갖는 경우에, 필라멘트가 단지 치아 위로 이동함에 따라 필라멘트는 여전히 이동 방향으로부터 벗어나 구부러진다.

약 78°의 경사각에서, 약 0.3 g의 비교적 높은 하중을 인가할 때 비교적 높은 직경, 즉 약 0.2032 mm를 갖는 필라멘트에 대해서뿐만 아니라 약 0.1 g의 비교적 낮은 하중을 인가할 때 비교적 낮은 직경, 즉 약 0.1524 mm를 갖는 필라멘트에 대해 간극 침투의 능력이 증가된다. 비교적 높은 직경을 갖는 필라멘트에 대한 비교적 높은 하중은 더 낮은 하중에서 명백한 건너뜀 거동을 회피하는 데 필요한 하향력을 제공한다. 보다 작은 직경을 갖는 필라멘트 상의 보다 낮은 하중은 보다 높은 하중에서 일반적인 찌부러짐 거동을 피한다.

경사각이 약 78°로부터 약 74°로 감소함에 따라, 필라멘트의 직경에 대한 인가된 하중의 영향이 감소한다. 약 74° 내지 약 78°의 경사각을 갖는 필라멘트는 치간 침투의 더욱 증가된 능력을 보인다. 경사각이 약 74°로부터 약 70°로 그리고 약 65°로 추가로 감소하였을 때, 치간 침투의 능력이 훨씬 더 증가된다.

또한, 놀랍게도, 필라멘트 속도와 조합된 경사각 α가 치간 침투 능력 및 필라멘트가 치간 간극 내에 체류하는 시간의 양에 대한 주요 기여 인자인 것으로 밝혀졌다. 보다 긴 간극 체류 시간이 터프트의 세정 효율에 긍정적으로 영향을 미칠 수 있다.

표 2는 치간 침투에 대한 필라멘트 속도 및 경사각 α의 영향을 검토하기 위한 시험된 값을 보여준다.

[표 2]

소니(Sony) 디지털 캠코더를 사용하여, 각각의 시험 필라멘트가 2개의 치아 형태 사이의 인접치간 간극을 건너갈 때 각각의 시험 필라멘트의 비디오를 기록하였다. 이러한 비디오를 소니 디지털 VCR을 사용하여 슬로 모션으로 재생하였다. 비디오의 프레임 단위 검토는 필라멘트가 간극 내에 체류하는 시간의 양의 정량적 결정을 허용하였다. 게다가, 카메라는 필라멘트가 얼마나 멀리 간극 내로 도달하였는지의 정성적 척도를 포착하는 것이 가능하였다. 필라멘트는 그것의 팁이 2개의 인접 치아 형태의 만곡된 부분들 사이의 공간 내에 있을 때 간극 내에 있는 것으로 판정되었다. 시험되는 각각의 속도/각도 조합에서, 새로운 필라멘트가 치아 형태를 4회 건너가도록 하였고, 필라멘트가 마주치는 첫 번째 간극에 대해 평균 간극 체류 시간을 계산하였다.

표 3은 약 75°의 경사각 α를 갖는 필라멘트가 약 90°의 경사각을 갖는 필라멘트에 비해 약 12.7 mm/s 내지 약 254 mm/s(개인에 의해 흔히 사용되는 칫솔질 속도)의 속도 범위에 걸쳐 증가된 간극 체류 시간을 달성하는 것을 보여준다. 특히, 필라멘트 속도의 효과는 약 12.7 mm/s 내지 약 50.8 mm/s에서 상당하며, 여기서 속도가 증가됨에 따라 간극 체류 시간의 기하급수적 감소가 명백하다. 이들 비교적 느린 속도에서, 필라멘트는 간극 내로 활주하고, 치아 형태들 사이의 간극의 저부까지 완전히 침투하고, 전방으로 피벗하고, 이어서 밖으로 활주하기에 충분한 시간을 갖는다. 필라멘트 속도가 50.8 mm/s 초과로 증가하는 경우에, 필라멘트는 피벗하기 시작하기 전에 간극 내로 활주하기에 보다 적은 시간을 갖는다. 대신에, 필라멘트는 치아 형태의 만곡된 부분 상의 첫 번째 접촉점에서 피벗하기 시작한다. 접촉점의 깊이가 속도의 증가에 따라 감소하기 때문에, 간극 내에서의 체류 시간이 급격히 감소한다. 보다 높은 속도(152.4 mm/s 내지 254 mm/s)에서, 약 75°의 경사각 α를 갖는 필라멘트는 여전히 어느 정도의 간극 체류 시간을 보이는 반면, 약 90°의 경사각 α를 갖는 필라멘트는 간극 내로 전혀 침투하지 않는다. 90° 런에서, 필라멘트는 단지 간극을 완전히 건너뛰었다. 표 3은 속도가 증가함에 따라 약 75°의 경사각 α를 갖는 필라멘트에 대해서보다 약 90°의 경사각 α를 갖는 필라멘트에 대해 간극 체류 시간이 더 빠른 속도로 감소하는 것을 보여준다. 필라멘트의 경사각을 90°로부터 75°로 감소시키는 것은, 시험되는 모든 속도에서 간극 체류 시간을 크게 증가시킨다. 약 75°의 경사각 α를 갖는 필라멘트는 시험되는 속도의 전체 범위에 걸쳐 측정가능한 간극 체류 시간을 보였던 반면, 상대적으로 더 높은 속도에서 약 90°의 경사각 α를 갖는 필라멘트는 간극을 건너뛰었다. 간극 체류 시간이 그것의 최고치에 있는 보다 낮은 속도(50.8 mm/s 미만)에서도, 약 75°의 경사각 α를 갖는 필라멘트는 약 90°의 경사각 α를 갖는 필라멘트에 비해 체류 시간에 있어서의 수배의 증가를 보였다.

[표 3]

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값, 및 그 값 부근의 기능적으로 동등한 범위 둘 모두를 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

1. 구강 케어 기구(oral care implement)(10, 54)용 헤드(14, 15)로서,
   상기 헤드(14, 15)의 장착 표면(22)으로부터 연장되며, 적어도 2개의 상이한 방향으로 상기 장착 표면(22)에 대해 경사진 적어도 2개의 터프트(tuft)(18, 50, 56)를 포함하며,
   상기 터프트(18, 50, 56) 각각은 제1 길이를 갖는 필라멘트(filament)의 제1 군(34, 66) 및, 적어도, 제2 길이를 갖는 필라멘트의 제2 군(36, 68)을 포함하고, 상기 제1 길이는 상기 제2 길이와 상이한, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 터프트(18, 50, 56)는 상기 장착 표면(22)에 대해 약 65° 내지 약 80°, 선택적으로 약 70° 내지 약 80°, 더욱 선택적으로 약 74° 내지 약 78°, 훨씬 더 선택적으로 약 74° 내지 약 75°의 경사각(α)만큼 경사진, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필라멘트의 제1 군(34, 66)의 제1 길이와 상기 필라멘트의 제2 군(36, 68)의 제2 길이 사이의 길이 차이가 약 1 mm 내지 약 3 mm, 선택적으로 약 1 mm 내지 약 2 mm, 더욱 선택적으로 약 1.5 mm인, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 군(34, 66)의 필라멘트는 보다 큰 길이를 갖고, 상기 제1 군(34, 66)은 상기 제2 군(36, 68)에 적어도 부분적으로 맞닿는, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 군(36, 68)의 필라멘트는 보다 짧은 길이를 갖고, 상부 상단 표면(upper top surface)(40, 80)을 한정하며, 상기 상부 상단 표면(40, 80)은 상기 장착 표면(22)에 실질적으로 평행한, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 터프트(18, 50, 56)는 적어도 필라멘트의 제3 군(70)을 추가로 포함하고, 상기 필라멘트의 제1 군(66)은 상기 필라멘트의 제2 군(68)과 제3 군(70) 사이에 개재되는, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 터프트(18, 50, 56)는 상기 헤드(14, 15)의 종방향 연장선(42)에 실질적으로 평행한 방향으로 경사진, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 터프트(18, 50, 56)는 상기 헤드(14, 15)의 원위 단부(distal end)(24)를 향하는 방향으로 경사지고, 적어도 하나의 터프트(18, 50, 56)는 상기 헤드(14, 15)의 근위 단부(proximal end)(26)를 향하는 방향으로 경사진, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드(14, 15)는 터프트(18, 50, 56)의 적어도 2개의 열(row)(28, 30, 60, 62), 선택적으로 터프트(18, 50, 56)의 적어도 3개의 열(28, 30, 32, 60, 62, 64)을 포함하며, 각각의 열(28, 30, 32, 60, 62, 64)은 상기 헤드(14, 15)의 종방향 연장선(42)에 실질적으로 평행하게 배열되고, 각각의 열(28, 30, 32, 60, 62, 64)의 상기 터프트(18, 50, 56)는 실질적으로 동일한 방향을 향해 경사지고 정렬되는, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
10. 제9항에 있어서, 적어도 제1 열(28, 60)의 상기 터프트(18, 50, 56)는 상기 헤드(14, 15)의 근위 단부(26)를 향하는 방향으로 경사지고, 적어도 제2 열(30, 62)의 상기 터프트(18, 50, 56)는 상기 헤드(14, 15)의 원위 단부(24)를 향하는 방향으로 경사진, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 보다 큰 길이를 갖는 군(34, 66)의 필라멘트는 상부 상단 표면(38, 52, 72)을 한정하며, 각각의 열(28, 30, 32, 60, 62, 64)의 상기 터프트(18, 50, 56)는 보다 큰 필라멘트의 군(34, 66)의 상기 상부 상단 표면(38, 52, 72)이 상기 헤드(14, 15)의 종방향 연장선(42)에 실질적으로 직교하는 적어도 하나의 열(44, 46, 48, 74, 76, 78)을 한정하는 방식으로 배열되는, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 보다 큰 길이의 필라멘트(34, 66)는 뾰족한 팁(tip)을 갖는 테이퍼형 필라멘트인, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 군(34, 66)의 필라멘트와 상기 제2 군(36, 68)의 필라멘트는 또한 적어도 다음의 특성: 직경, 굽힘 강성(bending stiffness), 재료, 텍스처(texture), 단면 형상, 색상 및 이들의 조합 중 하나에서 서로 상이한, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터프트(18, 50, 56)는 핫 터프팅 공정(hot-tufting process)에 의해 상기 헤드(14, 15)에 부착되는, 구강 케어 기구(10, 54)용 헤드(14, 15).
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 헤드(14, 15)를 포함하는, 구강 케어 기구(10, 54).

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