具有弹簧加载清洁元件的口腔护理器具
技术领域
本公开涉及一种具有在牙刷主体内为弹簧加载的多个清洁元件的口腔护理器具，诸如牙刷。
背景技术
口腔护理器具的最新进展包括具有成角度、多级和枢转清洁元件(诸如刷毛和簇)的牙刷。例如，共同转让的美国专利8,239,995涉及一种口腔卫生装置，该口腔卫生装置包括具有固定部件和可移动部件的头部，该可移动部件能够在第一构型和第二构型之间移动。第一刷毛区从固定部件延伸，并且第二刷毛区从可移动部件延伸。第一刷毛区和第二刷毛区能够在用于提供第一清洁操作的第一构型和用于提供第二清洁操作的第二构型之间可控制地移动。
共同转让的美国专利申请序列号2002/0138926 A1涉及一种用于电动牙刷的头部，该电动牙刷包括具有多个孔的支撑构件，多个刷毛簇延伸穿过该多个孔。当沿着簇的纵向轴线向簇的第一端部施加张力时，防止簇从孔中抽出。弹性缓冲垫被定位成与支撑构件的第二侧相邻，使得簇的第二端部可接触缓冲垫。当沿着每个簇的长轴将压缩力施加到簇的第一端部时，每个簇可沿第一方向在其孔中移动进入缓冲垫中。当压缩力被移除时，缓冲垫使得每个簇沿基本上与第一方向相反的第二方向在其孔中移动。当刷牙期间使用过大的压力时，这种作用有助于防止对使用者的牙龈的潜在损伤。
除提供缓冲机构以避免在刷牙期间可能的过度力之外，使用者可通过在刷牙压力下使刷毛簇以期望的方式(包括刷毛的偏转和其成角度的取向的一种图案或多种图案)移动而受益。
发明内容
口腔护理器具包括刷毛承载件和嵌入刷毛承载件并从刷毛承载件向外延伸的多个清洁元件。清洁元件可以不同的角度从刷毛承载件延伸。
多个清洁元件中的至少一个清洁元件是可移动地设置在形成于刷毛承载件中的通道中的弹簧加载清洁元件。弹簧加载清洁元件包括设置在通道中的弹簧部分以及与弹簧部分纵向相邻的突出部分。突出部分相对于纵向轴线以突出角度从通道向外延伸。
弹簧部分被结构化和构造成在通道内弹性地变形以至少部分地适形于通道的形状。这使得突出部分改变其长度和突出角度。弹簧部分在通道内的弹性变形可被设计成根据至少部分地基于通道的形状的预先确定图案来前进。
通道包括弯曲部分，其被结构化和构造成便于弹簧加载清洁元件的弹簧部分在通道内的弹性变形。在一个实施方案中，通道包括封闭端部和与封闭端部相反的开口，其中封闭端部支撑设置在通道中的弹簧部分的嵌入端部，并且当弹簧部分在通道内弹性地变形时，开口便于弹簧加载清洁元件穿过其的移动。弹簧加载清洁元件通过通道的开口的移动可包括弹簧加载清洁元件的突出部分的突出角度的变化。
在一个实施方案中，口腔护理器具包括连接到弹簧加载清洁元件的轴。轴可被结构化和构造成沿着行进路径在通道内行进。
在一个实施方案中，口腔护理器具包括嵌入刷毛承载件并从刷毛承载件向外延伸的多个弹簧加载清洁元件。每个弹簧加载清洁元件设置在形成于刷毛承载件中的其相应通道中，并且从通道向外延伸穿过其开口。每个弹簧加载清洁元件可被结构化和构造成在通道内弹性地变形，其中单独的弹簧加载清洁元件从刷毛承载件向外延伸所处的突出角度随弹簧加载清洁元件在其相应通道内的弹性变形而变化。
在另一个实施方案中，单独的弹簧加载清洁元件从刷毛承载件向外延伸所处的突出角度中的至少一些突出角度彼此不同。在另一个实施方案中，单独的弹簧加载清洁元件从刷毛承载件向外延伸所处的突出角度可相对于彼此不一致地变化。
在一个实施方案中，每个弹簧加载清洁元件包括弹簧部分和与弹簧部分纵向相邻的突出部分，其中弹簧部分设置在通道中，并且突出部分从所述通道向外延伸通过该通道的开口。弹簧部分终止于其设置在通道中的嵌入端部处。突出部分终止于自由端部处。弹簧部分被结构化成当口腔护理器在使用中时，在通道内弹性地变形。该弹性变形使得第二部分改变其长度和突出角度。
在一个实施方案中，每个通道包括设置在其中以接收用于沿着行进路径移动的轴的行进路径。轴可连接到弹簧加载清洁元件，即在其嵌入端部和其自由端部的中间。在使用中，轴沿着行进路径的移动便于弹簧加载清洁元件根据预先确定的图案在通道内的弹性变形。
在另一个实施方案中，口腔护理器具可包括具有不同形状的通道，致使弹簧加载清洁元件的不同的弹性变形。例如，口腔护理器具可包括至少第一通道和第二通道，第一通道在其中具有第一弹簧加载清洁元件并且第二通道在其中具有第二弹簧加载清洁元件，其中第一通道的形状与第二通道的形状不同。在此类实施方案中，第一通道可被构造成便于第一弹簧加载清洁元件的第一弹性变形，并且第二通道可被构造成便于第二弹簧加载清洁元件的第二弹性变形，第一弹性变形与第二弹性变形不同。这导致第一弹簧加载清洁元件的突出角度的变化与第二弹簧加载清洁元件的突出角度的变化不同。
在另一个实施方案中，第一弹簧加载清洁元件在选自由以下项组成的组中的至少一个物理特性方面与第二弹簧加载清洁元件不同：长度、厚度、几何形状(包括如横截面形状和面积惯性矩)、刚度、弹性、表面能量、化学组合物、颜色和它们的任意组合。
附图说明
图1示意性地示出了具有弹簧加载清洁元件的口腔护理器具的实施方案的透视图。
图2示意性地示出了具有弹簧加载清洁元件的口腔护理器具的剖视图。
图3A和图3B示意性地示出了在两个极限位置处具有弹簧加载清洁元件的口腔护理器具的片段剖视图，其中弹簧加载清洁元件的突出部分的突出角度和长度会改变。
图4示意性地示出了具有设置在具有不同形状的通道中的弹簧加载清洁元件的口腔护理器具的实施方案的剖视图。
图4A示意性地示出了具有常规清洁元件和弹簧加载清洁元件的口腔护理器具的另一个实施方案的剖视图。
图4B为沿图4A中的B-B截取的剖视图。
图5示意性地示出了弹簧加载清洁元件在其使用期间的弹性变形。
图6A至图6E在平面图和侧视图中示意性地示出了其上具有弹簧加载清洁元件的不同示例性图案的口腔护理器具的若干非限制性实施方案。
具体实施方式
以下文字阐述了本公开的多个不同实施方案的广义说明。本说明被理解为仅是示例性的；并不支持描述每一种可能的实施方案或本发明的变型，因为描述每一种可能的实施方案或变型即使可能也是不切实际的。应当理解，本文所述的任何特征、特性、组件、组合物、成分、产品、步骤或方法均可被删掉、整个或部分地与本文所述的任何其他特征、特性、组件、组合物、成分、产品、步骤或方法相组合或由后者取代。可使用当前技术或在本专利的申请日期之后开发的技术来实施众多另选的实施方案，该另选的实施方案将仍然落在本权利要求书的范围内。
如图1所示，口腔护理器具10具有纵向轴线11，并且包括刷毛承载件20和嵌入刷毛承载件20并向外延伸的多个清洁元件30。多个清洁元件可包括常规(固定式)清洁元件，例如包括PA6.12(尼龙)或PBT或弹性体清洁元件的那些。图4A和图6A至图6E中示出了具有固定式清洁元件30a的示例性实施方案。若干类型的清洁元件例如由杜邦公司(DuPontTMCorporation)分销，诸如品牌名称为
清洁元件30中的至少一个是可移动地设置在形成于刷毛承载件20中的通道50中的弹簧加载清洁元件40，图2。包括弹簧加载清洁元件40的清洁元件30可以各种不同的角度从刷毛承载件延伸，这些角度可能彼此不同。也就是说，多个弹簧加载清洁元件40可以与非弹簧加载清洁元件的角度不同的角度延伸。此外，包括弹簧加载清洁元件40的各个清洁元件30可以相对于彼此不同的角度延伸。
单独的弹簧加载清洁元件40可包括单个单丝或簇，如本领域所熟知的。单独的弹簧加载清洁元件40包括设置在通道50中的弹簧部分41，以及与弹簧部分41纵向相邻并且相对于刷毛承载件20与突出部A1以一定角度从通道50向外延伸的突出部分42，图3A。当在使用口腔护理器具10期间施加压力P时(例如刷牙)，弹簧部分41在通道50内部弹性地变形(屈曲或弯曲)以至少部分地与通道50的形状相符，图3A和图3B。这使得突出部分42将其长度从L1改变为L2，以及其中弹簧加载清洁元件40从刷毛承载件20突出的突出角度从A1改变为A2，图3A和图3B。通道50可包括被适当地成形以便于弹簧加载清洁元件40的弹簧部分41在通道50内的弹性变形的弯曲部分51。
在一个实施方案中，通道包括封闭端部52。换句话说，通道50可被构造成“盲”通道。端部52可支撑设置在通道50中的弹簧部分41的嵌入端部45。当弹簧部分41在通道50内部弹性地变形时，与闭合端部52相反设置的开口53可被构造成便于弹簧加载清洁元件40穿过其的移动。
开口53还可被构造成当弹簧部分41在通道50内部弹性地变形时，使得弹簧加载清洁元件40形成期望的突出角度A。因此，开口53可被构造成允许弹簧加载清洁元件40通过开口53的移动，导致弹簧加载清洁元件40的突出部分42的突出角度的变化，图3A、图3B。
在其他实施方案中(未示出)，通道50可从两个端部打开，以便于从口腔护理器具10中去除水、洁齿剂、颗粒等等。在此类实施方案中，嵌入端部45可在通道50的内部通过其他方式如机械地或粘接性地被支撑。
在一些实施方案中，口腔护理器具10可包括连接到弹簧加载清洁元件40的轴60。在此类实施方案中，通道50可包括被结构化成接收轴60以沿着行进路径61移动的行进路径61，图3B。轴60可连接到弹簧加载清洁元件40，即在其嵌入端部和其自由端部的中间，图3B。在使用中，轴60沿着行进路径61的移动便于弹簧加载清洁元件40在通道内部的弹性变形。移动路径61可适当地被设定大小，并且被构造成允许轴60在口腔护理器具的使用期间，在将压力P周期性地施加到弹簧加载清洁元件60的影响下前后移动(在图3B中为上下移动)。力P迫使轴60沿着行进路径61在通道50内移动，从而迫使弹簧部分41在通道50内部变形。如图3B最好地示出，弹簧部分41在通道50内的弹性变形可根据基于通道50的弯曲部分的形状的预定义的图案而发生。
在其中口腔护理器具10包括嵌入刷毛承载件20并从刷毛承载件20向外延伸的多个弹簧加载清洁元件的实施方案中，每个弹簧加载清洁元件40可设置在其形成于刷毛承载件20中的相应通道50中。每个弹簧加载清洁元件40可被结构化和构造成在通道50内部弹性地变形，其中单独的弹簧加载清洁元件40从刷毛承载件20向外延伸所处的突出角度随弹簧加载清洁元件40在其相应通道50内部的弹性变形而均匀或不均匀地变化。
在另一个实施方案中，单独的弹簧加载清洁元件40从刷毛承载件20向外延伸所处的突出角度可彼此不同，图4。在另一个实施方案中，突出角度可相对于彼此不均匀地变化，图4。突出角度的这种不均匀的变化可由例如通道50的不同形状引起或影响。通道的不同形状可导致弹簧加载清洁元件40的差异弹性变形。
在图4中，例如，口腔护理器具10的实施方案包括第一通道50a和第二通道50b，其中第一通道50a具有第一形状，并且第二通道50b具有与第一形状不同的第二形状。第一弹簧加载清洁元件40a设置在第一通道50a中，并且第二弹簧加载清洁元件40b设置在第二通道50b中。第一通道50a被构造成便于第一弹簧加载清洁元件40a的第一弹性变形，并且第二通道50b被构造成便于第二弹簧加载清洁元件40b的第二弹性变形。因为在压力下，相应的第一弹簧加载清洁元件40a的弹簧部分41a和第二弹簧加载清洁元件40b的弹簧部分41b倾向于至少部分地与它们的相应通道50a，50b的形状相符，因此第一弹性变形将不同于第二弹性变形。这将导致第一弹簧加载清洁元件40a的突出角度的变化与第二弹簧加载清洁元件40b的突出角度的变化不同，图4。
在其他实施方案中，可例如通过行进路径61(未示出)的不同形状和/或大小来引起突出角度的不均匀变化。在其他实施方案中，突出角度的不均匀变化可由单独的弹簧加载清洁元件40的物理特性的变化引起或影响。这些物理特性可包括例如清洁元件的长度、厚度、几何形状、横截面形状、面积惯性矩、刚度、弹性、表面能量、化学组合物、颜色和其他相关特性。
在本发明的若干图示中，弹簧加载清洁元件40被示意性地示出为包括大致实心的弹性体，该弹性体为达到最佳清洁而成形和布置。合适的弹性体及其构型的示例可在例如美国专利6,553,604；美国专利6,151,745；美国专利5,987,688；于2003年3月14日提交的美国专利申请公布2004/0177462和于2004年4月23日提交的美国专利申请公布2005/0235439中找到。
在其他实施方案中，弹簧加载清洁元件40被示意性地示出为包括多个形成簇的刷毛，图4。在口腔护理器具的另外实施方案中，弹簧加载清洁元件40可包括由实心弹性体制成的弹簧加载清洁元件40和包括形成簇的多个刷毛的弹簧加载清洁元件40。在其他实施方案中，单独的弹簧加载元件40可包括由实心弹性体或其他材料形成的弹簧部分41，并且突出部分42包括形成簇并且纵向连接到实心弹簧部分41的多个刷毛，图4。也设想了包括单独的弹簧加载清洁元件40的反向实施方式的实施方案。
弹簧加载清洁元件40可包括均匀的结构或组合物，其中弹簧部分41和突出部分42二者都包括基本相同的材料。在另一个实施方案中，弹簧加载清洁元件40可包括复合结构，其中弹簧部分41包括第一元件，并且突出部分42包括第二元件，图4和图4A。在此类实施方案中，弹簧部分41可通过本领域已知的任何方式纵向地附接到突出部分42，例如，对簇中的细丝进行重叠注塑、胶粘和焊接(如激光焊接)，或通过以多组件模制工艺制造弹簧部分41和突出部分42。在一个具体实施方案中，弹簧部分41可通过轴60附接到突出部分42，图3B。
复合弹簧加载清洁元件40的非限制性示例包括其中弹簧部分41和突出部分42包括以下组合的那些：
设想弹簧加载清洁元件40包括通常被称为“翅片”的弹性体元件的实施方案，例如在美国专利6,553,604或美国专利申请公布2005/0235439中公开的那些。翅片可包括弹簧加载清洁元件40的弹簧部分41和突出部分42中的一者或两者，并且可被构造成安装到通道50中或者例如机械地或粘接性地附接到弹簧部分41。
在图4的示例性实施方案中，例如，所示的弹簧加载清洁元件40a和40b中的每一个包括实心的弹簧部分41a，41b，并且突出部分42a，42b包括形成簇的多个常规刷毛。同样，在图4A所示的另一个示例性实施方案中，弹簧加载清洁元件40c包括由实心质量块材料形成的弹簧部分41c和包括由多个单独的刷毛形成的簇的突出部分42c。
图4A所示的实施方案还包括弹簧加载清洁元件40d，该弹簧加载清洁元件40d包括弹簧部分41d和突出部分42d，其中弹簧部分41d在选自由以下项组成的组中的至少一个物理特性方面与突出部分42d不同：长度、厚度、几何形状、横截面形状、面积惯性矩、刚度、弹性、表面能量、化学组合物、颜色和它们的任意组合。如图4B的剖视图最好地示出，弹簧部分41d具有大于突出部分42d的总直径的总直径。此外，弹簧部分41d具有X形状的横截面，而突出部分42d具有大致圆形的横截面。本领域的技术人员将理解，形状的各种组合可以是合适的，所有这些组合都包括在本公开的范围内。在图4B的示例性实施方案中，示出了至少两个常规的簇30a，每个簇包括多个单独的刷毛。这些簇30a被示出为相对于器具的纵向轴线11具有不同的倾斜角。
在图4A所示的口腔护理器具的示例性实施方案中，弹簧加载清洁元件40c的弹簧部分41c在选自由以下项组成的组中的至少一个物理特性方面与弹簧加载清洁元件40d的对应弹簧部分41d不同：长度、厚度、几何形状、横截面形状、面积惯性矩、刚度、弹性、表面能量、化学组合物、颜色和它们的任意组合。同样，弹簧加载清洁元件40c的突出部分42c在选自由以下项组成的组中的至少一个物理特性方面与弹簧加载清洁元件40d的对应突出部分42d不同：长度、厚度、几何形状、横截面形状、面积惯性矩、刚度、弹性、表面能量、化学组合物、颜色和它们的任意组合。
本发明人不希望受到理论的约束，认为图5示意性地示出了本公开的包括弹簧加载清洁元件40的口腔护理器具沿箭头C的方向并且相对于用户的牙齿90的移动。在步骤A中，弹簧加载清洁元件40的自由端部接触牙齿的表面。如本文所述，在步骤B中，口腔护理器具的移动和牙齿的外形使得弹簧加载清洁元件40的弹簧部分在通道50内弯曲或弹性地变形。在步骤C和D中，随着口腔护理器具相对于牙齿进一步移动，弹簧加载清洁元件的突出部分也可在其自由端部擦刮牙齿的表面时弹性地变形，但与牙齿保持接触。在步骤E和D中，在进一步移动期间，当到达牙齿间隙91时，弹簧加载清洁元件40突然释放在其弹性变形期间积聚的能量。
换句话说，弹簧加载元件40被结构化和构造成动态地“踢”到牙齿间隙91中。这将便于存在于牙齿表面上的牙垢层更有效的中断，并且特别是在其他难以到达的牙齿间隙中。这也将允许清洁元件在牙齿之间实现更深的穿透。另外，假设弹簧加载清洁元件在通道内弯曲的能力将有利地导致弹簧加载元件的自由端或尖端与牙齿表面之间的接触时间相对于常规(固定式)清洁元件的接触时间增加。弹簧加载清洁元件在通道内弯曲，从而改变其突出长度和突出角度的能力也将有助于弹簧加载清洁元件对用户的口腔和牙齿的单独外形的适应性，从而提升用户在刷牙过程中的舒适感，包括相对于用户牙龈增加的舒适度。
考虑到整个牙刷，刷牙期间牙刷上的刷力可动态地处于约0.5N至约10N之间的范围内(通常在约2N和约4N之间)。单独的细丝或簇仅承载完整的刷力的一部分。单独的弹簧加载清洁元件40的屈曲发生在典型的刷力的范围内，优选地高达2N，以避免损坏用户牙龈的风险。单独的弹簧加载清洁元件40的屈曲力可以在为约0.01N至约2N的范围内。根据弹簧加载清洁元件41的材料特性(例如，影响杨氏模量)和横截面积的形状(例如，影响惯性矩)，弹簧加载清洁元件41的尺寸可限定为实现期望的屈曲力要求。
对于圆形元件，屈曲力可以下列方式定义：
“E”是杨氏模量；“I”是惯性矩，其中I＝π/4+R4；并且“s”是长度。由于清洁元件的长度在刷头中通常相对较短，并且除了其他方面，通过刷头中的可用空间来限定横截面积，可选择合适的材料以满足屈曲力大于0.01N，或Fk＜(0.01-2.0)N的要求。
例如，具有约4mm的长度，约3400MPa的弹性模量E，约0.25mm的直径d的弹簧元件将需要大约0.4N来屈曲。可选择较软的材料用于较厚的元件，以保持较低的屈曲力。为了将软组织的压力保持在期望的范围内，弹簧部分41和突出部分42的相应直径可以是不同的。例如，弹簧加载清洁元件40在使用者的牙龈上的低压力可通过相对于弹簧部分41的横截面积而具有突出部分42的较大横截面积来实现。
图6A至图6E示出了弹簧加载清洁元件40和常规固定式元件30a的若干示例性图案。图6A至图6D示意性地示出了包括手动牙刷的口腔护理器具10。图6E在平面图中示意性地示出了包括用于电动牙刷的再填充物的口腔护理器具10。本领域的技术人员将认识到，可获得许多其他合适的构型和图案的组合。所有这些图案和组合均包括在本公开的范围内。
除非明确排除或以其他方式限制，本文中引用的每一篇文献的公开，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其单独地或以与任何其他参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了任何此类发明的认可。此外，如果此文献中的术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同或类似的术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予该术语的含义或定义为准。
虽然在本文中说明和描述了具体的实施例，但是在不脱离本发明实质和范围的情况下可进行各种其它改变和变型。此外，虽然本文描述了本发明的各种方面，但此类方面无需以组合方式来利用。因此，旨在于所附权利要求书中涵盖本发明范围内的所有此类改变和变型。
