TW201529048A - 具有組合擺動運動毛簇塊的電動牙刷頭部 - Google Patents

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TW201529048A
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Abstract

本發明揭露一種電動牙刷頭部，在一項實施例中，該電動牙刷頭部包括一頭部部份，其包括被組態以用於保持牙齒清潔元件的一第一可移動毛簇塊。該第一可移動毛簇塊係可操作來連接到用於移動的一馬達驅動漂移軸。形成在該軸上的一偏心凸輪，其經由與形成在該第一可移動毛簇塊之該體部中之一槽的嚙合，來驅動該第一可移動毛簇塊。該第一可移動毛簇塊係可以一組合擺動運動來移動，其包含當該驅動軸轉動時的垂直運動與側樞轉或傾斜運動。本發明揭露一種用於擺動該第一可移動毛簇塊的相關方法。

Description

具有組合擺動運動毛簇塊的電動牙刷頭部
電動牙刷已知具有各種可移動毛簇塊，其上安裝了牙刷清潔元件。這些牙刷包括被組態以將移動傳給該毛簇塊的電動馬達驅動軸。此種電動牙刷的改善與進展係令人期待。
根據一項實施例，本發明係一電動牙刷頭部，其包含：一頭部部份，其包含一縱軸與一腔室在該頭部部份的一前側中；一可轉動驅動軸，其延伸經過該頭部部份而到該腔室內，該驅動軸定義一第一轉動軸並且包括一第一凸輪；一第一可移動毛簇塊，其至少部份地配置在該腔室中並且具有可操作地嚙合該凸輪的一長槽；該第一可移動毛簇塊，其包括被組態以用於保留牙齒清潔元件的一上部部份、一下基部部份、以及在該上與基部部份之間的一減少寬度中間部份；其中該第一可移動毛簇塊係以關於該縱軸的一組合擺動運動來移動，其包含當該驅動軸轉動時的垂直運動與傾斜運動。
根據另一項態樣，本發明係一電動牙刷，其包含：一柄部部份，其包含一馬達；一頭部部份，其包含一縱軸，該頭部部份包括定義一開放腔室的一後牆與側邊牆；一可轉動的圓柱形驅動軸，其係可操作地連接到該馬達並且延伸經過該頭部部份而到該腔室內，該驅動軸定義第一轉動軸並且具有定義第一凸輪的一軸向偏移段；一第一可移動毛簇塊，其至少部份地配置在該腔室中並且具有可操作地嚙合該第一凸輪的一垂直長槽；該第一可移動毛簇塊包括被組態以用於保留牙齒清潔元件的一上部部份、一下基部部份、以及連接在該上與基部部份之間的一減少寬度中間部 份；其中該第一可移動毛簇塊係以繞著該縱軸的一組合擺動運動來移動，其包含由該驅動軸之轉動所產生的一垂直運動以及一傾斜運動。
在一進一步實施例中，本發明係一種用於以一刷牙動作來擺動一電動牙刷之一第一可移動毛簇塊的方法，該方法包含：(a)提供一電動牙刷，其具有包含一垂直軸的一頭部部份，並且包括由一馬達所驅動的一可轉動驅動軸，該頭部部份包括一第一可移動毛簇塊，其係可操作地耦合到該驅動軸並且在一擺動週期中可移動經過一底部垂直位置與一頂部垂直位置；(b)放置第一可移動毛簇塊於該底部垂直位置中，該第一可移動毛簇塊係呈一直立定位，其中該毛簇塊的一頂部表面面向上；(c)轉動該驅動軸；(d)在一第一側方向中向外樞轉該第一可移動毛簇塊，遠離該垂直軸，並且到一第一傾斜定位，其中該第一可移動毛簇塊的該頂部表面面向外、遠離該垂直軸；(e)朝向該頂部垂直位置，垂直提高該第一可移動毛簇塊，同時至少部份地維持該第一傾斜定位；(f)朝向該垂直軸，向內向後地樞轉該第一可移動毛簇塊並且到該頂部垂直位置，其中該第一可移動毛簇塊回復一直立定位；(g)向外樞轉該第一可移動毛簇塊，遠離在一第二側方向中的該垂直軸，並且到一第二傾斜定位，其中該第一可移動毛簇塊的該頂部表面面向外，遠離該垂直軸；(h)朝向該底部垂直位置，垂直降下該第一可移動毛簇塊，同時至少部份地維持該第二傾斜定位；以及(i)在該第一側方向中向內樞轉該第一可移動毛簇塊，向後朝向該垂直軸並且到該底部垂直位置，其中該第一可移動毛簇塊恢復一直立定位，因而完成該第一可移動毛簇塊的一個擺動週期。
本發明之適用性的進一步區域將從在下文中所提供的詳細說明而變得顯而易見。應該理解的是，當指示本發明的較佳實施例時，該詳細說明與具體實例僅僅打算用於顯示之目的，而且不打算限制本發明的範圍。
100‧‧‧電動牙刷
101‧‧‧長體部
102‧‧‧柄部部份
103‧‧‧近端
104‧‧‧頭部部份
105‧‧‧遠端
106‧‧‧牙齒清潔元件
106A‧‧‧移動牙齒清潔元件
106B‧‧‧靜止牙刷清潔元件
107‧‧‧頸部
108‧‧‧近端
109‧‧‧遠端
110‧‧‧牙刷頭部
111‧‧‧前側
112‧‧‧後牆
113‧‧‧側邊牆
114‧‧‧腔室
115‧‧‧通道
116‧‧‧關閉底部表面
117‧‧‧開啟頂部
120‧‧‧毛簇塊
121‧‧‧心軸
122‧‧‧軸承
123‧‧‧上剛毛保持部份
124‧‧‧插座
125‧‧‧開口
126‧‧‧面向外頂部表面
130‧‧‧驅動軸
132‧‧‧配接耦合
133‧‧‧近端
134‧‧‧遠端
135‧‧‧軸承
136a‧‧‧驅動近部份
136b‧‧‧工作遠部份
137‧‧‧操作槽
138‧‧‧第一偏心凸輪
139‧‧‧凸輪
139a‧‧‧彎曲
139b‧‧‧直段
140‧‧‧毛簇塊
141‧‧‧槽
142‧‧‧剛毛保持部份
143‧‧‧基部部份
144‧‧‧中間部份
145‧‧‧插座
146a‧‧‧牆
146b‧‧‧牆
147‧‧‧凸緣
148‧‧‧入口
149‧‧‧隆凸
150‧‧‧底部表面
151‧‧‧托座
152‧‧‧插座
153‧‧‧向外喇叭形延伸物
154‧‧‧肩部
155‧‧‧彎曲側表面
156‧‧‧底部表面
157‧‧‧頂部表面
157a‧‧‧軌道
158‧‧‧開口
159‧‧‧頂部表面
160‧‧‧側邊
161‧‧‧側邊
162‧‧‧側邊
164‧‧‧凸弧形彎曲軸承表面
165‧‧‧互補組態軸承表面
166‧‧‧肋部
169‧‧‧端牆
170‧‧‧電動馬達
171‧‧‧轉子
172‧‧‧內部腔室
173a‧‧‧馬達室
173b‧‧‧電池室
174‧‧‧電池
175‧‧‧電性連接器
176‧‧‧末端驅動耦合
180‧‧‧插座
181‧‧‧頂部牆
182‧‧‧底部牆
183‧‧‧邊牆
184‧‧‧互補組態幹
240‧‧‧毛簇塊
243‧‧‧基部部份
244‧‧‧中間部份
246a‧‧‧插座牆
246b‧‧‧插座牆
247‧‧‧凸緣
250‧‧‧底部表面
300‧‧‧操作面板
本發明將從該詳細說明與該附圖而變得更完全理解，其中：圖1係根據本揭露之一電動牙刷的一透視圖；圖2A係沿著圖1之線ⅡA-ⅡA所擷取之牙刷之頭部部份的一 截面透視圖；圖2B係沿著圖1之線ⅡB-ⅡB所擷取之牙刷之頭部部份的一側截面圖；圖3係沿著圖1之線Ⅲ-Ⅲ所擷取之可移動毛簇塊的一橫截面圖；圖4A-I顯示在一馬達驅動刷牙動作的一擺動週期內之圖3之可移動毛簇塊的連續橫截面圖；圖5係一可移動毛簇塊之一替代實施例的一橫截面圖；圖6A與6B係一電動牙刷頭部部份之一替代實施例的各別側截面與頂部平面圖；以及圖7係圖1之牙刷之柄部部份的側截面圖。
該(等)較佳實施例的以下說明在本質上僅為例示性，其係並且絕不打算限制本發明、其應用或使用。
根據本發明原理之說明性實施例的說明係打算結合該附圖來讀取，其係被視為該整個書面說明的一部份。在本文中所揭露之本發明實施例的說明中，對方向或定位的任何參考係僅僅打算為了方便說明，其係並且不打算以任何方式限制本發明範圍。譬如〝下〞、〝上〞、〝水平〞、〝垂直〞、〝以上〞、〝以下〞、〝向上〞、〝向下〞、〝頂部〞以及〝底部〞以及其衍生物(例如，〝水平地〞、〝向下地〞、〝向上地〞等等。)應該被詮釋為意指如隨後所說明或如正在討論中之在圖式中所示的定位。這些相關用詞係僅僅為了方便說明，其係並且不要求該設備以一特定的定位來架構或操作，除非就其本身而言有明確的指示。譬如〝附著〞、〝添加〞、〝連接〞、〝耦合〞、〝互連〞、與類似用詞意指一種關係，其中結構會直接或間接地經由中間結構以及可移動或固定附件或關係兩者彼此固定或附著，除非另外有明確的說明。更者，本發明之特徵與優點係參考例示性實施例來顯示。於是，本發明清楚地應該不會受限於顯示一些可能之非限制性特徵組合的此些例示性實施例，該等特徵可單獨或以其他特徵組合存在；本發明的範圍係由附加於此的申請專利範圍所定義。
圖1描述呈電動牙刷100形式之口腔護理具的非限制性例示性實施例。牙刷100包括長體部101，其包括定義近端103的柄部部份102、定義遠端105的頭部部份104、與延伸於該近與遠端之間的縱軸LA。頭部部份104支撐複數個牙齒清潔元件106。在一項實施例中，頭部部份104係可拆卸地安裝到柄部部份102，以形成一可替代單元或再填充物，因而允許使用者在該牙齒清潔元件106已經磨損之後補足該頭部部份及/或改變牙齒清潔元件的類型。於是，在此些實施例中，一分開的接點係形成在牙刷100的頭部與柄部部份104、102之間。
牙刷100的柄部部份102及頭部部份104可由一材料或材料組合所構成，其具有用於各別握取/握持該牙刷並且支撐該牙齒清潔元件106的適合剛度。可使用的適合例示性材料包括，不限於硬塑膠，譬如聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚醯胺、聚酯、纖維素、丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)、丙烯酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)以及其它適合用於牙刷製造的熱塑性塑膠。在各項實施例中，柄部部份102與頭部部份104係由相同或不同材料製成。
圖7單獨描述牙刷柄部部份102的截面側視圖。參考圖1與7，柄部部份102包括一頂部牆181、底部牆182、以及延伸於該頂部與底部之間的邊牆183。頂部牆181包括插座180，其係被組態以用於接收互補組態幹184在頭部部份104上(例如見圖2A與2B)，以用於安裝該頭部部份到該柄部部份。在一項實施例中，插座180與幹184具有圓形截面；不過，包括矩形與多邊形的任何適合截面形狀則可被提供(例如，正方形、六角形、三角形等等)。
參考圖1與7，柄部部份102進一步包括內部腔室172，其定義用於支撐電動馬達170的馬達室173a以及被組態以用於保持一個或多個電池174的電池室173b。在腔室172中，馬達與電池室173a、173b彼此相鄰或隔離。電池174係包括可更換電池及/或可充電電池的任何類型，其係經由可包括導電接頭、線等等的電性連接器175而電性連接到馬達170。馬達170包括一旋轉轉子171，其具有被組態以用於可拆卸的耦合到並且驅動一配置在牙刷頭部部份104中之驅動軸130的末端驅動耦合176(例如見圖2A與2B)。馬達轉子171的轉動依次將驅動軸130繞著其中心軸CA轉動。提供一操作面 板300，其係電性連接到馬達170並且包括用於控制該馬達之開啟/關閉操作及/或速度的切換器或其它類型的致動器。
圖2A與2B單獨描述牙刷頭部部份104的截面透視圖與側視圖。圖3描述沿著圖1中的線Ⅲ-Ⅲ所擷取的橫截面，其經過毛簇塊140的其中一個。在一項組態中，頭部部份104包括頭部110以及連接到該頭部的長頸部107。頸部107定義沿著縱軸LA來平放之頭部部份104的開啟近端108，其係對向於由頭部110所定義之牙刷100的遠端105。近端108係被組態以用於可拆卸的安裝到該柄部部份102的一遠端109。
牙刷頭部110包含前側111、對向後牆112、以及繞著該頭部之周邊來延伸的對向側邊牆113。該後與邊牆112、113定義一內腔室114，其係開啟經過該頭部110的前側111並且被組態以接收毛簇塊120、140，正如本文中的進一步說明。腔室114因此具有由頭部110之後牆112所形成的一關閉底部表面116以及面對且延伸經過該頭部之前側111的開啟頂部117。
頭部110的後牆112與側邊牆113可呈現很多的形狀與輪廓，其中沒有一個為本發明的限制。例如，這些牆可以是平面的、起伏狀，或其組合。相較於在一些實施例中用於支撐許多牙齒清潔元件106的頸部107，在與縱軸LA垂直的方向中，頭部110會側向地變寬。
在該例示性實施例中，頭部部份104的頸部107與頭部110，其係可使用模製、研磨、機械加工及/或其它適合的製造製程被一體成型為單個整體性結構。不過，在其他實施例中，頸部107與頭部110係以分開的組件來形成，其係然後在稍後階段的製造製程上藉由在該技藝中已知的任何適合技術來連接，其包括但不限於熱或超音波焊接、緊密配合裝配、連接套管、螺紋嚙合、黏著、或扣件。不管該頭部110與該柄部120是單件或多件架構(包括連接技術)，其係並非為本發明之限制，除非被具體地申請。
牙刷100的頭部110係被組態與架構以支撐來自前側111之複數個與許多不同的牙齒清潔元件106。正如在本文中的使用，〝牙齒清潔元件〞一詞在廣泛的一般意義中，其係被使用來意指被使用以經由相關表面接觸來清潔、磨光、刮、或擦拭牙齒及/或軟口腔組織(例如，舌頭、頰、齒齦等等)的任何結構。可使用之牙齒清潔元件的實例包括但不限於剛毛簇、剛毛絲、纖維剛毛、尼龍剛毛、螺旋剛毛、橡膠剛毛、彈性突出構造、 彈性聚合物突出構件、其組合及/或包含此些材料或組合的結構。適合的彈性材料包括適合使用於口腔衛生設備的任何生物相容彈性材料。該牙齒清潔元件106係藉由在該技藝中所使用的任何適合方法而附著到頭部110。例如，無限制地，模內植簇(IFT)或無錨植簇(AFT)可被使用於安裝清潔元件。於是，本發明不限於所提供之牙齒清潔元件106的類型或者將那些元件固定到頭部部份104之頭部110的方法。
在一項非限制性實施例中，頸部107一般為管形，其具有在一些組態中直徑會沿著該頸部之長度而變化的一圓形與環形橫截面。頸部107之形狀與組態的許多其他變化是可能的。頸部107定義一縱向延伸的內部通道115，其係從頭部部份104的開啟近端108，延伸經過頸部，而到形成在該頭部110中的開放腔室114內。通道115因此與腔室114溝通。
參考圖2A-B與3，驅動軸130係可轉動地配置在頭部部份104裡面。驅動軸130從靠近近端108的一點，朝遠端105，沿著縱軸LA，延伸經過內部通道115。在一項實施例中，驅動軸130具有配置在於一項非限制性實施例中實質為直的之頸部107中的一驅動近部份136a，以及突出到頭部110之開放腔室114內的一工作遠部份136b，其係被組態以用於操作可移動毛簇塊120、140，正如本文中的進一步說明。驅動軸130的近端133包括一配接耦合132，其係被組態以用於可拆卸地嚙合配置在柄部部份102中之馬達170的驅動耦合176(見圖7)，從而將該驅動軸耦合到該馬達。馬達轉子171的轉動依次將該驅動軸130繞著其中心軸CA來轉動。在各項實施例中，中心軸CA可同心地對準或平行縱軸LA。軸承135可配置驅動軸130的近與遠部份136a、136b之間，靠近頸部107與頭部110之間的接合，以用於支撐該驅動軸130。當使用者對著他們的口腔表面來刷牙且擠壓牙齒清潔元件106A時，這有助於支撐該工作遠部份136b抗加諸於驅動軸130的橫向或剪力。
牙刷頭部110包括一個或多個電動可移動毛簇塊120與140，其係由驅動軸130的遠部份136b所嚙合。毛簇塊120、140各個係被組態以用於安裝複數個移動牙齒清潔元件106A到那，正如本文中的進一步說明。各軸驅動毛簇塊120、140包括呈剛毛及/或彈性清潔元件形式的牙齒清潔元件106A。除了所提供的任何可移動毛簇塊之外，頭部110進一步包括非馬達驅動的固定或靜止牙刷清潔元件106B。該靜止牙刷清潔元件106B可相似地包 括剛毛及/或彈性清潔元件。正如本文中所使用的，〝可移動〞毛簇塊以及〝移動的〞牙齒清潔元件用詞，其意指具有經由電力驅動(例如，馬達)之操作而產生運動的毛簇塊及牙齒清潔元件，其係不需要在刷牙期間內接觸使用者的口腔表面(例如，牙齒、齒齦等等)而來傳移動。〝固定〞或〝靜止〞牙齒清潔元件的用詞意指當沒有接觸使用者口腔表面時為靜態並且主要僅僅由於刷牙動作而移動的元件。
參考圖2A、2B與3，毛簇塊120係靠近牙刷頭部110之遠端105與端牆169來配置的最遠毛簇塊。在一項實施例中，毛簇塊120為如美國專利5,625,916所說明的擺動類型毛簇塊，其係全文以引用的方式併入本文中。毛簇塊120係轉動地且弧形地在雙向方向中前後移動，經過繞著中心支撐心軸121的有限弧形路徑，該中心支撐心軸係垂直縱軸LA來定位並且定義一轉動軸。心軸121可被安裝在配置在形成於腔室114裡面之插座124中的適合軸承122中並且由其支撐，以提供該心軸的平滑轉動。在一些實施例中，大部分的毛簇塊120一般可放置在形成於頭部110中的開放腔室114中。
在一項實施例中，毛簇塊120係藉由由定義第一偏心凸輪138之驅動軸130的彎曲或偏心遠端134所形成的第一角度偏移段所致動與操作。凸輪138具有一般為鉤形的組態，該組態包括具有遠離驅動軸130之中心軸CA而向外彎曲之第一部份以及朝中心軸CA而向後向內彎曲之第二部份的雙彎曲。凸輪138嚙合形成在毛簇塊120之一邊的操作槽137。驅動軸130轉動經過360度，其係垂直牙刷100之縱軸LA前後擺動或樞轉毛簇塊120，經過繞著心軸121的弧形運動路徑。在一項代表性但非限制性的實例中，在一些實施例中，該弧形運動路徑係在大約10-90度，並且更特別地在20-30度之間並且包括。
如圖2A與2B所示，毛簇塊120包括形成在上剛毛保持部份123之面向外頂部表面126中的複數個開口125，其係被組態以用於插入且安裝剛毛簇及/或彈性清潔元件經過該等開口。開口125(在頂視平面圖中)為任何適合的形狀。毛簇塊120具有任何適合的組態，在一項非限制性實施例中，毛簇塊120在頂視平面圖中具有圓形形狀。許多在形狀中的其他變化則是有可能的。
最初參考圖2A-B與3，在一項非限制性例示性實施例中，毛 簇塊140的橫截面一般為T-形或香菇形。牙刷140包括上剛毛保持部份142、下基部部份143、以及在部份142與143之間之窄減少寬度的中間部份144。剛毛保持部份142具有充分用來安裝剛毛及/或彈性牙齒清潔元件的一垂直高度。形成在上剛毛保持部份142之面向外頂部表面159中的複數個開口158係被組態以用於插入與安裝剛毛簇及/或彈性清潔元件經過開口，譬如牙齒清潔元件106(以虛線顯示)。開口158為任何適合的形狀(在頂視平面圖中)。頂部表面159垂直在對向側邊160之間的縱軸LA來延伸。在一項實施例中，頂部表面159實質平坦；不過，弧形彎曲或波狀的輪廓亦可被使用。毛簇塊140可被縱向地延長，以具有比在該等側邊160之間所測量之側寬度更大的軸向長度(其平行縱軸LA來測量)。
在一項實施例中，剛毛保持部份142具有一寬度W1，寬度W1會比中間部份144的寬度W2更寬(在側邊161之間的它的最窄點上測量)，而且在一些實施例中，寬度W1比在側邊162之間之基部部份143的寬度W3更寬。中間部份144的寬度W2各別小於剛毛保持及基部部份142與143的寬度W1與W3兩者。這捕捉或捕集該基部部份143於形成在牙刷頭部110中之一部分腔室114內的插座145中，以避免毛簇塊140從該腔室被橫向地擷取經過該頭部的前側111，正如本文中的進一步說明。
插座145可藉由放置在腔室114中的對向側牆146a、146b來形成與定義(例如，見圖3)。牆146a、146b為安裝在腔室114裡面的分開結構，或者可藉由牙刷頭部110之側邊牆113的整體內部部份所形成。在一項實施例中，牆146a、146b進一步定義一對向內突出的操作凸緣147，其係各個朝著縱軸LA延伸。凸緣147係側向/橫向地隔開，以從牙刷頭部110的前側111形成到插座145之寬度減少的入口148。入口148具有一側寬度W2，其係小於插座145的寬度W4。凸緣147的自由端各個皆具有凸形的彎曲或圓表面，以平滑且滑動地嚙合毛簇塊140，正如本文中的進一步說明。在一項實施例中，在凸緣147以下的牆146a、146b部份係實質垂直。形成在凸緣147與牆146a、146b之間的過渡區或肩部154為凹入圓弧，以避免尖的角落，其係並且提供一逐漸順型的滑動表面，其被被組態以對接且滑動地接觸在毛簇塊140之基部部份143上的向外喇叭形延伸物153，以用於平滑移動。
插座145的底部部份進一步包括向上延伸的隆凸149，其係形 成在牙刷頭部110的後牆以上並且一般接近且相鄰。參考圖2A-B與3，隆凸149定義一樞軸，其係被組態以嚙合形成在毛簇塊140之基部部份143上的底部表面150。在一項實施例中，隆凸149一般以形成在插座145裡面的一縱向延伸脊部來成形。在那組態中，隆凸149具有沿著縱軸LA來測量的一軸長度，其係與毛簇塊140之基部部份143的軸長度實質共同延伸，以限制該毛簇塊的移動為邊對邊的側向搖動運動並且將沿著縱軸LA之在前後方向中(亦即，近端到遠端)的搖動最小化。脊形的隆凸149具有一連續或斷續的長度與結構。不過，隆凸149之形狀與組態的其他變化是有可能的。例如，在另一項可能的實施例中，隆凸149具有一半球或半圓形(例如，凹坑或瘤)，其具有實質小於毛簇塊基部部份143之軸向長度的有限軸向長度。
在一項實施例中，隆凸149可形成在一提高的托座151上，以從插座145之邊界內之腔室114的底部表面116向上延伸。托座151係為安裝在插座145裡面的分開結構或者可藉由牙刷頭部110之後牆121的整體內部部份形成。托座151形成兩個插座152於任一個側邊上，以用於在毛簇塊的移動期間內，接收在毛簇塊140之底部份143的側向與向外喇叭形延伸物153。喇叭形延伸物153可側向地延伸地比毛簇塊140的中間部份144更遠。
參考圖3，中間部份144具由一般為凹形的彎曲側表面155，其用於對接且滑動地嚙合形成在牙刷頭部110的圓凸緣147。當毛簇塊140移動經過它的各個位置時，這確保平滑且未結合的運動，正如本文中的進一步說明。同樣地，毛簇塊140之上剛毛保持部份142的下側可包括凹形的圓底部表面156，其輪廓用於平滑地嚙合形成在牙刷頭部110中之圓凸緣147的頂部表面157。頂部表面係被組態以包括提高的縱向延伸軌道157a，以促進與毛簇塊上剛毛保持部份142之下側表面156的平滑、沒黏合接觸。
在一項實施例中，毛簇塊140係安裝在由定義第二偏心凸輪139之驅動軸130的彎曲或偏心部份所形成的第二角度偏移段上並且由其致動。參考圖2A、2B、與3，凸輪139係配置在驅動軸130的遠端134與近端133之間。在各項實施例中，凸輪139包括如圖所示的至少一個彎曲139a以及一鄰接的直段139b，其具有一軸橫向地偏移驅動軸130的中心軸CA並且與之平行。凸輪139係被組態與排列以嚙合在毛簇塊140中的一垂直定位與長操作槽141，以用於當驅動軸130轉動時在垂直牙刷100之縱軸LA的複數個方向中 移動該毛簇塊。在一項替代性實施例中，可提供兩彎曲139a，而其間則配置偏移的直段139b。
應該注意的是，在圖3所示的實施例中，沒有任何毛簇塊140的周邊邊緣或側被附著或耦合到牙刷頭部110，以使得該毛簇塊當由驅動軸凸輪139所驅動時，其係可自由地移動，以在適當的位置垂直地、側向地、且有角度地(亦即，傾斜地)橫向於縱軸LA來平移。這允許毛簇塊140模擬許多口腔保健專家偏好的貝式(Bass)刷牙技術。在本實施例中，在毛簇塊140與牙刷頭部部份104之間的單點耦合，其係經由凸輪139嚙合形成在該毛簇塊之中間部份144中的槽141。垂直、側向、與角運動的範圍可藉由經由毛簇塊140的基部與中間部份143、144與形成在牙刷頭部110之插座145中的凸緣147之間的嚙合的設計所限制，正如本文中的進一步說明。
由毛簇塊140所產生的電動操作與刷牙動作現將更詳細地被說明。圖4A-I顯示連續的〝靜止〞影像，其顯示在當由機動化驅動軸130所驅動時之毛簇塊140的全擺動週期完成期間內之毛簇塊140的各個位置。將理解的是，所顯示的這些位置一轉眼地快速發生，以作為由形成於上之轉動驅動軸與偏心凸輪139所產生之一部份的連續循環動作。在本實施例中，刷牙動作的擺動週期複製貝式刷牙技術。
為了清楚起見，毛簇塊140的全部元件不會被標示在圖4A-I中，以為了清楚較佳地顯示該毛簇塊在運動以及與牙刷頭部部份之各個部件之互動中的位置。於是，亦可參考圖3，以確認沒有標籤的相同繪製部件，其係在圖4A-I中與在圖3中相同。
在一項例示性實施例中，一種將電動牙刷100之毛簇塊140移動經過一擺動週期的方法，其包括首先提供具有可移動頭部部份104的電動牙刷100。在圖4A-I中，驅動軸130以順時鐘方向轉動，而且偏心凸輪139繞著驅動軸順時鐘地轉動，以驅動毛簇塊140經過擺動週期。在圖3與4A-I中所顯示的垂直軸VA將提供對說明在擺動週期之各部份期間內之毛簇塊140的定位有用的參考平面。驅動軸130定義一沿著縱軸LA來延伸之縱向定位或水平的轉動軸，因而提供用於說明毛簇塊140之運動的另一參考點。因為頂部(上剛毛保持部份142)、底部(基部部份143)、與毛簇塊140的側邊(亦即，側邊160、161、與162)沒有實質地附著到其中安裝毛簇塊之牙刷 頭部110的側邊牆113或底牆112，所以毛簇塊140的此自由浮動排列有利地提供三種程度的運動，其係不限於單獨繞著一固定樞轉軸的簡單垂直移動或樞轉移動。於是，毛簇塊140係自由地有角度地(亦即，搖動或傾斜)、垂直地、與側向地(水平地)移動，以允許一擺動運動週期能夠由一電動牙刷所提供，其有利地複製正常下由手動刷牙技術所得到的混合刷牙運動(例如，貝式運動)。
在一擺動週期中，經由垂直提高/下降、側、與傾斜運動之組合，毛簇塊140可移動經過在圖4A中所示的最下面底部垂直位置〝B〞以及在圖4E中所示的最上面頂部垂直位置〝T〞，正如本文中的進一步說明。
該擺動週期將為了方便而不具限制性地來說明，毛簇塊140則任意地放置在圖4A所示之底部垂直位置〝B〞的起始位置中。毛簇塊140係呈直立定位，其中該毛簇塊的頂部表面159面向上並且以至頭部部份104之垂直軸VA大約90度(亦即，垂直)的角度A1來定位。於是，毛簇塊140沒有實質地傾斜或與垂直軸VA的一邊或其它邊產生角度，以使得上剛毛保持部份142的側邊160各個能夠與垂直軸大約等距地隔開以及平行。
在起始的底部垂直位置〝B〞中，上剛毛保持部份142的底部表面156係接觸或鄰近於對向凸緣147之頂部表面157(見圖4A)。毛簇塊基部部份143的底部表面150係遠離凸緣147以及鄰近隆凸149地垂直隔開。在一些實施例中，底部表面150可接觸並且擱在隆凸149上。在毛簇塊140的此直立定位中，小的側間隙可存在於毛簇塊之寬度減少的中間部份144與該牙刷頭部部份104上之凸緣147的自由端之間的一些排列中。
為了進一步說明在擺動週期內之毛簇塊140相關於垂直軸VA的定位，毛簇塊140可被考慮以定義垂直延伸經過該毛簇塊以及垂直該上剛毛保持部份142之頂部表面159來定位的一垂直中心線VC(參見例如圖4B)。垂直中心線VC被進一步定義為延伸經過驅動軸130並且在上剛毛保持部份142的側邊160之間等距離地間隔。在圖4所示之毛簇塊140的底部垂直位置〝B〞中，垂直中心線VC軸向對準並且符合牙刷頭部部份104的垂直軸VA。將注意的是，與牙刷頭部部份104相關的垂直軸VA提供一固定或靜止參考點於牙刷頭部部份104上，同時垂直中心線VC依據在擺動週期中之不同時間或點內所達到之毛簇塊140的各種傾斜或斜面定位來提供一有角度的 可移動參考點，正如本文中的進一步說明。
參考圖4B，在該方法中的下一個步驟包括使用馬達170部份地轉動該驅動軸(順時鐘)，經過小於360度的轉動角度，其代表驅動軸130的一個完整的旋轉以及與此同時之毛簇塊140的一個完整擺動週期。在此最初的部份軸轉動期間內，偏心凸輪139開始繞著驅動軸130順時鐘地移動。經由凸輪139與槽141的嚙合，凸輪運動同時地開始樞轉或傾斜毛簇塊140遠離在第一縱向方向中(亦即，左邊)的垂直軸VA，以使得垂直中心線VC不再軸向地對準垂直軸VA。中間部份144的左側邊161可在適當的位置上側向地移位並且接觸左凸緣147，其係藉由凸輪139來限制毛簇塊140的側向位移。
驅動軸130的連續轉動造成毛簇塊140進一步樞轉以及側向地傾斜到第一完全傾斜定位〝P1〞，如圖4C所示，其在第一側方向中面向外(亦即，向左邊)。同時地，毛簇塊140可垂直向上直線地移動。形成第一傾斜角度A2，其係在垂直中心線VC與垂直軸VA之間被測量出。角度A2係小於90度，而且在一些實施例中，大約45度或更小。毛簇塊140傾斜的度數以及角度A2，其係藉由上剛毛保持部份142的左邊底部表面156與頂部表面157之間的接觸(例如，軌道157a)來限制，以及在一些實施例中，其係進一步或替代地藉由在基部部份143之向外喇叭形延伸物153(例如，右邊)的其中一個與凸緣147或者它的各別凹形圓肩部154之間的接觸來限制，該凹形圓肩部係形成在毛簇塊140之右邊上的凸緣與牆146b之間，其對向於嚙合該剛毛保持部份之底部表面的左凸緣以及傾斜方向。
驅動軸130與偏心凸輪139的進一步部份順時鐘轉動，其垂直地提高該毛簇塊140朝向該頂部垂直位置〝T〞，同時在該移位的垂直運動期間內至少部份地或完全地維持該第一完全傾斜定位P1，如圖4D所示。在此提高運動期間內，基部部份143的右邊向外喇叭形延伸物153維持與牙刷頭部部份104之右邊凸緣147及/或右肩部154的接觸，其係並且繞其樞轉。在毛簇塊140的對向邊上，左凸緣147沿著在中間部份144的彎曲側表面155向下滑動(比較圖4C與4D)。
如圖4E所示，驅動軸130的進一步部份順時鐘轉動提高且樞轉毛簇塊140向後朝向垂直軸VA並且到該頂部垂直位置〝T〞的直立定位。 上剛毛保持部份142的頂部表面159會回到與垂直VA實質垂直或成90度(角度A1)的位置，以使得毛簇塊140的垂直中心線VC再度軸向對準且重合該垂直軸。基部部份143的向外喇叭形延伸物153(右與左邊)兩者完全地嚙合且接觸它們的對應右與左凸緣147及/或牙刷頭部部份104之肩部154，其係限制毛簇塊140可達到的最大垂直高度。
參考圖4F，該方法藉由部份轉動驅動軸130以產生凸輪作用來持續，其中凸輪139開始樞轉或傾斜毛簇塊140遠離在第二側方向中(亦即，右)的垂直軸VA，以使得垂直中心線VC不再再一次地軸向對準垂直軸VA。中間部份144的右側邊161可在適當的位置上側向地移動並且與藉由凸輪139來限制毛簇塊140之側位移的右凸緣147接觸。
驅動軸130的連續轉動造成毛簇塊140進一步樞轉並且側向地傾斜到在第二側方向中之面向外(亦即，向右邊)的第二完全傾斜定位〝P2〞，在圖4G中所示。同時地，毛簇塊140可垂直向下直線地移動。形成第二傾斜角度A3，其係在垂直中心線VC與垂直軸VA之間被測量出。角度A3係小於90度，而且在一些實施例中，大約45度或更小。在一項實施例中，角度A3實質等於在圖4C中所示以及在上文說明之第一完全傾斜位置〝P1〞的角度A2。毛簇塊140傾斜的度數以及角度A3，其係藉由上剛毛保持部份142的右邊底部表面156與頂部表面157之間的接觸(例如，軌道157b)來限制，以及在一些實施例中，進一步或替代地，藉由在基部部份143之向外喇叭形延伸物153(例如，左邊)的其中一個與凸緣147或者它的各別凹形圓肩部154之間的接觸來限制，該凹形圓肩部形成在毛簇塊140之左邊上的凸緣與牆146b之間，其對向於嚙合該剛毛保持部份之底部表面的右凸緣以及傾斜方向。
驅動軸130與偏心凸輪139的進一步部份順時鐘轉動，其垂直地降低該毛簇塊140朝向該底部垂直位置〝B〞，同時在該移位的垂直運動期間內，至少部份地或完全地維持該第二完全傾斜定位P2，如圖4G所示。在此降低運動期間內，基部部份143的左邊向外喇叭形延伸物153維持與牙刷頭部部份104之左邊凸緣147及/或左肩部154的接觸，其係並且繞其樞轉。在毛簇塊140的對向邊上，右凸緣147沿著在中間部份144上的彎曲側表面155向下滑動(比較圖4F與4G)。
如圖4H所示之驅動軸130的進一步部份順時鐘轉動樞轉並且傾斜該毛簇塊140向後朝向在第一側方向中(亦即，左)的垂直軸VA並且向後朝向底部垂直位置〝B〞。在此動作期間內，基部部份143之左邊向外喇叭形延伸物153與牙刷頭部部份104之左邊凸緣147及/或左肩部154之間的接觸會斷裂。
參考圖4I，驅動軸130的連續性部份順時鐘轉動會將毛簇塊140恢復到起始的底部垂直位置〝B〞，並如所示的直立定向。這完成毛簇塊140的一個擺動週期以及驅動軸130之完整的360度旋轉。牙刷100的操作與毛簇塊140的擺動運動可藉由重複先前的製程步驟來持續。
圖5顯示牙刷100的替代實施例，其中毛簇塊140與頭部部份104係稍微地重組態，以在僅僅沒有相關於牙刷頭部部份104的垂直移動或位移之下提供側樞轉與傾斜刷牙運動。在此組態中，毛簇塊240包括一基部部份243，其具有對向的凸弧形彎曲軸承表面164，其係被組態以用於嚙合形成在牙刷頭部部份104之插座145中的互補組態軸承表面165。該凹弧形彎曲軸承表面165係形成在對向的插座牆246a、246b上，其進一步定義朝著垂直軸VA向內延伸的對向凸緣247。凸緣247係形成在牆246a、246b的頂部部份上，以及從牙刷頭部110的前邊111形成到插座145之一減少寬度的入口148，其係避免毛簇塊240經過該前邊被抽出。
相較於毛簇塊140的中間部份144，毛簇塊240的中間部份244在高度上可被嚴重地截斷(例如，見圖3)，其係因為本實施例不會在垂直方向中軸向地移位。基部部份243定義一底部表面250，其以類似已經說明用於毛簇塊140的方式來嚙合樞軸隆凸149。在本實施例中，可設置一對側向隔開且向下延伸的肋部166，而隆凸149則接受於其之間。肋部166的長度可沿著在牙刷頭部部份104中的縱軸LA來軸向地延長，其係類似隆凸149。
在操作時，經由在毛簇塊中之凸輪139與槽141的嚙合，在繞著驅動軸之中心軸CA的相對搖動或傾斜運動與方向中，轉動驅動軸130側向地向旁邊擺動毛簇塊240。在擺動運動期間內，毛簇塊240的垂直中心線VC將以至牙刷頭部部份104之垂直軸VA的各角度交替地配置。應該注意的是，在圖5中沒有編號的組件與在圖3中有編號的相同組件相似，除非另外有具體說明。
圖6A與6B描述包括單個擺動毛簇塊140之牙刷頭部部份104的一替代實施例。在本實施例中，毛簇塊一般具有橢圓形(在頂視平面圖中)，其係並且靠近牙刷頭部110的遠端105來配置。牙齒馬達驅動清潔元件106A包含如圖所示的複數個剛毛與彈性元件。毛簇塊140可如圖3所示地被組態以用於複製貝式刷牙運動，或者替代地可如圖5所示地被組態以用於僅僅產生相關於縱軸LA之側向前後的樞轉或傾斜刷牙動作。
正如從頭至尾所使用地，範圍係被使用當作用於說明在該範圍內之各與各個值的簡寫。在該範圍內的任何值可被選擇為該範圍的終端。此外，在此所引用的全部參考值全文以引用的方式併入。如果在本揭露中以及所引用參考之定義中存在衝突，應以本揭露為主。
當本發明已經參考包括實施本發明之目前較佳模式的具體實例來說明時，那些熟諳該技藝者將理解到，以上所說明的系統與技術會有許多變化與置換。應當理解，可應用其他實施例，而且可在不背離本發明的範圍之下進行結構性與功能性修改。因此，本發明的精神與範圍應該如附加申請專利範圍所陳述的被廣泛地詮釋。
100‧‧‧電動牙刷
101‧‧‧長體部
102‧‧‧柄部部份
103‧‧‧近端
104‧‧‧頭部部份
105‧‧‧遠端
106A‧‧‧移動牙齒清潔元件
106B‧‧‧靜止牙刷清潔元件
107‧‧‧頸部
300‧‧‧操作面板

Claims (29)

  1. 一種電動牙刷頭部，其包含：一頭部部份，其包含一縱軸與在該頭部部份的一前側中的一腔室；可轉動的一驅動軸，其延伸經過該頭部部份而到該腔室內，該驅動軸定義一第一轉動軸，並包括一第一凸輪；一第一可移動毛簇塊，其至少部份配置在該腔室中，並具有可操作地嚙合該第一凸輪的一長槽；該第一可移動毛簇塊，其包括被組態以用於保留牙齒清潔元件的一上部部份、一下基部部份、以及在該上部與下基部部份之間的寬度減少的一中間部份；以及其中該第一可移動毛簇塊係以繞著該縱軸的一組合擺動運動來移動，該組合擺動運動包含當驅動軸轉動時的垂直運動與傾斜運動。
  2. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該中間部份具有垂直該縱軸所測量的一側寬度，該側寬度係小於該第一可移動毛簇塊之毗鄰的上部與下基部部份的側寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該腔室包括對向而橫向隔開的一凸緣對，該凸緣對朝向該縱軸而向內地延伸，該等凸緣係被排列以接收在該等凸緣之間的該第一可移動毛簇塊的該中間部份。
  4. 如申請專利範圍第3項之電動牙刷頭部，其中該第一可移動毛簇塊的該基部部份具有大於在該等凸緣之間所測量之寬度的一側寬度，以使得該毛簇塊無法在垂直該縱軸的方向上自該腔室抽出。
  5. 如申請專利範圍第3項之電動牙刷頭部，其中該第一可移動毛簇塊的該上部部份具有大於在該等凸緣之間所測量之寬度的一側寬度。
  6. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該第一可移動毛簇塊在橫截 面上一般為T形。
  7. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該第一可移動毛簇塊的該上部、中間、與基部部份共同地定義繞著沒有附著到該頭部部份之該第一可移動毛簇塊而在周圍延伸的一側周邊；以及其中該第一可移動毛簇塊係在該腔室內自由地浮動。
  8. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該第一可移動毛簇塊的該基部部份係具有一底表面，該底表面嚙合一隆凸，該隆凸定義形成在該頭部部份中之該腔室的底部上之一樞軸。
  9. 如申請專利範圍第8項之電動牙刷頭部，其中該樞軸係軸向延長的一縱向延伸脊部。
  10. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該凸輪具有一圓柱形，且係由該驅動軸的一偏移段所形成。
  11. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，進一步包含被組態以用於保留牙齒清潔元件的一第二可移動毛簇塊，該第二可移動毛簇塊具有垂直該第一轉動軸的一第二轉動軸，其中該第二可移動毛簇塊可以繞著該第二轉動軸的前後擺動弧形運動來移動。
  12. 如申請專利範圍第1項之電動牙刷頭部，其中該驅動軸包括一近與遠端，該近端包括一配接耦合，該配接耦合係被組態以用於可拆卸地嚙合用於操作該驅動軸的一馬達。
  13. 如申請專利範圍第12項之電動牙刷頭部，其中該電動牙刷頭部係被組態以用於可移動地附著到包含該馬達的一柄部。
  14. 一種電動牙刷，其包含：一柄部部份，其包含一馬達；一頭部部份，其包含一縱軸，該頭部部份包括定義一開放腔室的一後牆與側牆；一可轉動的圓柱形驅動軸，其係可操作地連接到該馬達並且延伸經過該頭部部份而到該腔室內，該驅動軸定義一第一轉動軸並具有定義一第一凸輪的一軸向偏移段；一第一可移動毛簇塊，其至少部份配置在該腔室中並具有可操作地嚙合該第一凸輪的一垂直長槽；該第一可移動毛簇塊包括被組態以用於保留牙齒清潔元件的一上部部份、一下基部部份、以及連接在該上與下部份之間的寬度減少的一中間部份；以及其中該第一可移動毛簇塊係可以繞著該縱軸的一組合擺動運動來移動，該組合擺動運動包含由該驅動軸之轉動所產生的一垂直運動以及一傾斜運動。
  15. 如申請專利範圍第14項之電動牙刷，其中該頭部部份包括對向而側向隔開的一凸緣對，該凸緣對係朝該縱軸向內延伸，以定義至配置於該腔室之一下部份中之一插座的一入口，該等凸緣係被排列以接收在該等凸緣之間之該第一可移動毛簇塊的該中間部份。
  16. 如申請專利範圍第15項之電動牙刷，其中到該插座的該入口具有一側寬度，該側寬度係小於可移動地被捕集於該插座中之該第一可移動毛簇塊之該基部部份的寬度。
  17. 如申請專利範圍第15項之電動牙刷，其中該第一可移動毛簇塊的該基部部份包括配置在該基部部份之任一側邊上的一凹形彎曲表面，各彎曲表面係被排列並且可操作來在該第一可移動毛簇塊之一傾斜運動期間內交替地嚙合各別凸緣。
  18. 如申請專利範圍第17項之電動牙刷，其中在該第一可移動毛簇塊的一垂直運動期間內，該彎曲表面同時地嚙合該凸緣。
  19. 如申請專利範圍第14項之電動牙刷，其中該驅動軸包括一近與遠端，該近端係被組態以用於可拆卸地嚙合該馬達，而且該遠端係一彎曲端，該彎曲端定義擺動配置在該頭部部份中之一第二可移動毛簇塊的一第二凸輪。
  20. 如申請專利範圍第19項之電動牙刷，進一步包含具有垂直該第一轉動軸之一第二轉動軸的該第二可移動毛簇塊，其中該第二可移動毛簇塊可以繞著該第二轉動軸的前後擺動弧形運動來移動。
  21. 一種用於以一刷牙動作來擺動一電動牙刷之一第一可移動毛簇塊的方法，該方法包含：(a)提供一電動牙刷，其具有包含一垂直軸的一頭部部份並且包括由一馬達所驅動的一可轉動驅動軸，該頭部部份包括一第一可移動毛簇塊，其係可操作地耦合到該驅動軸並且在一擺動週期可移動而經過一底部垂直位置與一頂部垂直位置；(b)放置該第一可移動毛簇塊於該底部垂直位置中，該第一可移動毛簇塊係呈一直立定位，其中該毛簇塊的一頂部表面面向上；(c)轉動該驅動軸；(d)於一第一側方向上向外樞轉該第一可移動毛簇塊來遠離該垂直軸並到一第一傾斜定位，其中該第一可移動毛簇塊的該頂部表面面向外而遠離該垂直軸；(e)垂直提高該第一可移動毛簇塊以朝向該頂部垂直位置，同時至少部份地維持該第一傾斜定位；(f)向內向後地樞轉該第一可移動毛簇塊來朝向該垂直軸並到該頂部垂直位置內，其中該第一可移動毛簇塊恢復該直立定位；(g)在一第二側方向上向外樞轉該第一可移動毛簇塊來遠離該垂直軸 並到一第二傾斜定位，其中該第一可移動毛簇塊的該頂部表面面向外而遠離該垂直軸；(h)垂直降下該第一可移動毛簇塊以朝向該底部垂直位置，同時至少部份地維持該第二傾斜定位；以及(i)在該第一側方向上向內樞轉該第一可移動毛簇塊，向後朝向該垂直軸並到該底部垂直位置，其中該第一可移動毛簇塊恢復該直立定位，因而完成該第一可移動毛簇塊的一個擺動週期。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該第一可移動毛簇塊的該等運動步驟係在該驅動軸的一個360度轉動內完成。
  23. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該毛簇塊定義一垂直中心線，當該第一可移動毛簇塊呈該第一或第二傾斜定位時，該垂直中心線配置為至該牙刷之該頭部部份之該垂直軸呈0與90度間之角度。
  24. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含將形成在該驅動軸上的一偏移偏心凸輪與形成在該第一可移動毛簇塊中的一垂直長槽嚙合，其中該凸輪繞著由該驅動軸所定義的一轉動軸來轉動並且經由步驟(d)至(i)的動作來驅動該第一可移動毛簇塊。
  25. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該第一可移動毛簇塊的該頂部表面包括被組態以用於安裝牙齒清潔元件的複數個開口。
  26. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含在步驟(d)與步驟(g)之期間內，將該第一可移動毛簇塊的一中間部份與形成在該牙刷之該頭部部份中之一對向內延伸而對向運作的凸緣之其中之一嚙合。
  27. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含在步驟(d)與步驟(g)期間內，將形成在該第一可移動毛簇塊上之一向外喇叭形延伸物與形成在該牙 刷之該頭部部份中之一對向內延伸而對向運操的凸緣之其中之一嚙合。
  28. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含包括一樞軸之該牙刷的該頭部部份，該樞軸嚙合該第一可移動毛簇塊的一底部表面。
  29. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該第一可移動毛簇塊包括一上剛毛保持部份、一下基部部份、以及結合於該上剛毛保持與基部部份之間的一窄中間部份，其中該第一可移動毛簇塊會自由浮動，其中該上剛毛保持、底部、以及窄中間部份不會物理性地附著到該牙刷的該頭部部份。
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