(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯の歯間エリアをクリーニングする装置であって、
液滴の供給源と、
前記歯に向かって前記液滴を送るためのガスの供給源と、
前記液滴を前記歯の歯間エリアに指向するためのノズル及びガイダンスティップとを有し、
前記ガイダンスティップは、液滴の少なくとも一部が歯間表面に衝突して歯間の生物膜に対して液滴衝突ずれ応力を生成するのに十分な角度で指向されるように形成され、これにより、液膜が前記液滴により前記歯間表面上に生成され、
前記ガイダンスティップは、前記ガスの供給源からのガスが歯間生物膜上に液膜ずれ応力を生成するために歯の上の生物膜の表面に沿って前記液膜を送るように指向されるように更に形成され、
前記液滴衝突ずれ応力と前記液膜ずれ応力との組み合わせは、実質的に歯間表面全体の生物膜を除去するために必要とされるずれ応力と少なくとも同等であり、これにより、歯間表面上にクリーニング効果をもたらし、
前記歯間エリアの前部分でのずれ応力は、前記液滴の衝突により実質的に生成され、歯間空間の深さとともに減少し、
エア駆動された前記液膜により生成されたずれ応力は、前記歯間エリアの前記前部分で最小になり、前記歯間空間の深さとともに増大し、
前記ガスがエアであり、
前記ガスの供給源からのガスフローは、パルスで流れ、前記ガスフローにより駆動される液滴もパルスで駆動される、装置。
【請求項２】
歯の歯間エリアをクリーニングする装置であって、
液滴の供給源と、
前記歯に向かって前記液滴を送るためのガスの供給源と、
前記液滴を前記歯の歯間エリアに指向するためのノズル及びガイダンスティップとを有し、
前記ガイダンスティップは、液滴の少なくとも一部が歯間表面に衝突して歯間の生物膜に対して液滴衝突ずれ応力を生成するのに十分な角度で指向されるように形成され、これにより、液膜が前記液滴により前記歯間表面上に生成され、
前記ガイダンスティップは、前記ガスの供給源からのガスが歯間生物膜上に液膜ずれ応力を生成するために歯の上の生物膜の表面に沿って前記液膜を送るように指向されるように更に形成され、
前記液滴衝突ずれ応力と前記液膜ずれ応力との組み合わせは、実質的に歯間表面全体の生物膜を除去するために必要とされるずれ応力と少なくとも同等であり、これにより、歯間表面上にクリーニング効果をもたらし、
前記ガスの供給源からのガスフローは、パルスで流れ、前記ガスフローにより駆動される液滴もパルスで駆動される、装置。
【請求項３】
エアの１つの供給源は、前記歯に対して前記液滴を加速させ、前記歯間表面に沿って前記液膜を推進させるために用いられる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記液滴が水である、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記液滴は、水よりも高い粘性をもつ物質である、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記液滴及び／又は前記ガスは、０．１〜１００Ｈｚの範囲の周波数のパルスで流れる、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記ガスは、前記液滴を生成するために用いられる、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概して、液滴スプレーを用いたティースクリーニングデバイスに関し、より詳細には、斯様なスプレーを備えた歯の歯間エリアのクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯の効果的な歯間クリーニング、即ち隣り合う歯の間の空間をクリーニングすることは、成し遂げるのが困難であることが良く知られている。典型的には、正しいフロッシング（flossing）は、最も良い歯間クリーニング結果をもたらす。しかしながら、フロッシングは、時間を消費し、しばしば効果的に管理するのを困難にし、時々痛みを伴い、歯茎の出血をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、少なくともフロッシングと同等の歯間クリーニングを効果的にもたらす効果的な歯間クリーニングデバイスを有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、ここでは、歯の歯間エリアをクリーニングするための装置であって、液滴のソースと、前記歯に向かって前記液滴を推進させるためのガスのソースと、前記液滴を前記歯の歯間エリアに指向するためのノズル及びガイダンスティップとを有し、前記ガイダンスティップは、液滴が衝突歯間表面に対して十分な角度で指向され歯間生物膜上に液滴衝突ずれ応力を生成するように、更に、液膜が前記歯間表面上に生成されるように形成され、前記ガスのソースからのガスは、歯間生物膜上に液膜ずれ応力を生成するために前記液膜を推進させ、前記液滴衝突ずれ応力と前記液膜ずれ応力との組み合わせは、少なくとも実質的に歯間表面全体の生物膜を除去するために必要とされるずれ応力と同等であり、歯間表面上にクリーニング効果をもたらす装置が開示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】歯の歯間エリアに関連したクリーニングデバイスの一部を示す図である。
【図２Ａ】歯間エリアの簡素化された図である。
【図２Ｂ】歯間エリアの簡素化された図である。
【図３】空気が均一な速度をもち、液体フローが十分に展開される場合の歯間エリア内のエアフローの速度プロファイルを示す図である。
【図４】歯間距離に対する歯垢生物膜上のガス駆動された流体及び液滴により生成されたずれ応力を示す図である。
【図５】歯間エリア内の液滴の衝突を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで述べられて示された装置は、隣り合う歯の歯間表面に直接衝突し、隣り合う歯の歯間表面上に液体の薄膜を生成する液滴のスプレーを生成する。液体は、水、又は、異なる粘性をもつ種々の他の液体であり得る。液滴スプレーを展開するためのデバイスは良く知られている。本発明の譲受人が所有する国際公開第２００５０７０３２４号に一例が示されて述べられている。前記出願の内容は、参照することにより本書に組み込まれる。典型的には、斯様なデバイスは、歯の表面に対して９０°くらいの比較的狭い範囲内において液滴が歯の表面に衝突するときに有用なクリーニング結果をもたらす。これらのデバイスは、高速ガスの使用により液滴を加速させるためのガスアシストされた実施形態を含む。
【０００７】
液滴は、歯の表面に衝突し、歯に存在する生物膜歯垢を除去する。歯の前面から歯垢生物膜を除去するのに必要なずれ応力は、約２×１０５Ｐａ（Pascal）であることが推定される。幾つかの構成において、液滴システムの動作の蓄積による歯の表面の液体は、効果的な生物膜の除去を妨げる。斯様な場合において、エアのようなガスは、特定エリアからの液体の一部又は全てを除去するために用いられ、そのエリアにおいて生ずる生物膜上の液滴の標準のクリーニング効果を可能にする。これは、本発明の譲受人が所有する国際公開第２００７／０７２４２９号に示されて述べられている。前記出願の内容は、参照することにより本書に組み込まれている。
【０００８】
本装置は、歯の歯間の表面上に存在する液膜をエア駆動させることにより生成されたずれ応力と、歯の歯間表面上の歯垢生物膜に直接衝突する液滴によりもたらされたずれ応力との組み合わせを通じて歯間クリーニングを実現する。図１は、図示の目的のために通常よりも大きく示される、歯間エリア１４を規定する２つの隣り合う歯１０及び１２の図を示している。ガス（エア）及び液体のソースをもつ、液体スプレーを展開するための装置が１１で示される。実際の装置は、国際公開第２００５０７０３２４号において示されて述べられている。装置は、液滴の流れを歯間エリアへ一緒に指向するノズル１６及びガイダンスティップ１７を含む。水は流体として一般的に好ましいが、マウスウォッシュのような異なる粘性をもつ他の流体、及び／又は、水とアルコールのような少量の殺菌剤及び／若しくは界面活性剤又は他の材料との組み合わせが用いられてもよい。幾つかの場合において、液滴は、国際公開第２００５０７０３２４号におけるような加速エアフローストリームの中に混合される。
【０００９】
図２Ａ及び２Ｂに関して、一部の液滴は、隣り合う歯１０及び１２の歯間表面上に液膜１８及び２０を形成する。歯間表面上に液膜１８及び２０を生成する液滴に加えて、他の液滴は、図１に示され図５に更に詳細に示されるように、歯間表面上の生物膜に直接衝突する。衝突する液滴は、入射角度に依存して変化するずれ応力をもたらす。
【００１０】
エア（ガス）フローは、歯への衝突のために液滴を移動させるほかに、歯上の生物膜の表面に沿って液膜１８及び２０を推進させるだろう。これは、液滴の衝突により生成されたずれ応力に加えて、生物膜上に液膜ずれ応力をもたらす。液膜をエア駆動させることによりもたらされたずれ応力は、図２Ｂに示された歯間寸法を用いて以下のように決定され得る。図３に関して、均一な厚さの液膜は、歯間空間が幅ｗ、長さＬ及び高さＢをもつ、歯間表面と見なされる。液膜は、幅（厚さ）ｈをもつ。図３の速度プロファイルは、実質的に均一なエア速度及び十分に展開された液体フローと見なす。Ｑｇのガス流量をもつガス（エア）速度は、以下の式から見出され得る。
【数１】
0005734658.tif 000002
流体流量Ｑ１を伴う液膜中の平均液体速度は、
【数２】
0005734658.tif 000003
により決定される。
【００１１】
もたらされた一部の液体が、歯の表面上の膜の形式で収集されるのとは対照的に、歯間表面に衝突するための液滴としてエアの中を通るので、膜１８，２０の液体流量Ｑ１は、全体液体流量よりも小さくなることが理解されるべきである。液体流量に関する境界条件は、
【数３】
0005734658.tif 000004
である。
【００１２】
ガス及び液体の流れと直角をなす座標であるｙをもつ、エア−液体の界面での他の境界条件は、継続速度（continuing velocity）
【数４】
0005734658.tif 000005
を示す。
【００１３】
液体速度とエア速度とが実質的に同じであることにより、歯との界面では、液膜の速度がゼロであり、その一方で、エアとの界面では、ずれ応力がゼロである。粘性ｕ１をもつ完全に展開された液体フローに関して、液体の速度は、式
【数５】
0005734658.tif 000006
で決定される。ここで、ｐは液膜内の圧力である。前記境界条件により、この式は、以下のように解かれる。
【数６】
0005734658.tif 000007
【００１４】
膜Ｕｌ，ａｖにおける液体の平均速度は、
【数７】
0005734658.tif 000008
ということになる。これは、
【数８】
0005734658.tif 000009
として平均速度を与える。そして、速度プロファイルは、
【数９】
0005734658.tif 000010
として書かれ得る。
【００１５】
従って、ｙ＝ｈでは、液体速度は平均液体速度の３／２倍になる。更に、ｙ＝ｈでの継続速度により、
【数１０】
0005734658.tif 000011
となる。前記式１，２及び１０により、液膜の厚さｈは、以下のように供給される。
【数１１】
0005734658.tif 000012
ガス流量が液体流量よりも非常に大きい場合には、式が、
【数１２】
0005734658.tif 000013
のように単純化される。
【００１６】
１０ｍｌ／ｍｉｎの液体フロー及び３ｌ／ｍｉｎのエアフローを用いて、実質的に全ての液体が歯間表面上の液膜形成のために用いられる場合においては、１ｍｍの幅ｗに対して２．５μｍの厚さｈが生ずる。これは、非常に小さな数であり、全ての液体フローＱ１が膜形成のために用いられるわけではない場合、即ち、一部の液体が歯間表面に直接衝突する液滴の形式である場合により小さくなるだろう。
【００１７】
エア駆動された流体により生成されたずれ応力τは、
【数１３】
0005734658.tif 000014
及び
【数１４】
0005734658.tif 000015
となる。
【００１８】
それ故、ガスフローが３ｌ／ｍｉｎであり、ｗ及びＢ（歯の高さ）の双方が１ｍｍであり、５０ｍ／ｓの典型的なガス速度を伴う場合に、典型的なエア駆動された流体のずれ応力は、４・１０４Ｐａになるだろう。液膜は、非常に薄く、幾つかの場合においては安定的ではないかもしれないが、これは、ずれ応力の重要な値である。これは、幾つかの状況においてずれ応力を削減し得る。更に、エアフローが実質的に均一ではない場合には、ずれ応力は削減されるだろう。それにも関わらず、前記のものは、ずれ応力の重要な値が、歯間表面上に存在する液膜上でのエア動作により、歯間空間において生成され得ることを示す。
【００１９】
図１及び４から見られるように、歯間クリーニングは、液膜上でのガス動作によりもたらされるずれ応力と、歯間表面上への液滴の衝突との双方によるものであり、これは図５に示される。国際公開第２００５０７０３２４号に示されたようなティースクリーニング装置は、歯間クリーニングをもたらすためにノズル１６及びガイダンスティップ１７を配置する。ガイダンスティップ１７は、隣り合う歯１０及び１２の接合歯間表面に適合するように形成される。
【００２０】
動作において、電気器具により生成された液滴２７は、ノズル１６からガイダンスティップ１７の先端部を介して歯間エリアに進み、液膜１８及び２０（図２Ａ）の一部を形成するか、又は、歯の表面に直接衝突する。衝突する液滴は、様々な角度で歯の歯間表面に当たる。典型的には、最大角度は、歯間の前面で、図５に最も明確に示されるように、４５°になるだろう。衝突液滴により生成されたずれ応力、及び、歯間の液膜に抗するガスの移動によりもたらされたずれ力の効果は、驚くほど効果的であり、有利に歯間クリーニングを行う。
【００２１】
しかしながら、２つのソースからのずれ応力の各値は、歯間空間の深さとともに、即ちＬ（図２Ｂ参照）の異なる値で変わり、歯間空間への深さが深くなれば、ずれ応力の各値が変わるだろう。歯の前面に最も近い歯間空間先端部から歯間空間にかけて、歯間表面に対する流体フローずれ力が増大する一方で、液滴の衝突からのずれ力が減少する。しかしながら、２つのずれ力の組み合わせは、歯間空間の深さ全体に渡って歯間表面から生物膜を除去するのに意外にも十分である。歯間エリアにおいて成長する歯垢生物膜は、舌又は頬の表面との継続的な接触によっては硬くならないので、典型的には歯の前面上の歯垢生物膜よりも低い強度になるだろう。これは、歯間空間中の生物膜を除去することができる組み合わせられたずれ応力のファクタである。
【００２２】
図４は、歯間の深さ（１０ｍｍ以下）に対する流体フローずれ応力３２の増大と、深さとともに必然的に減少する衝突角度による液滴ずれ応力３４の減少とを示す図である。液滴の衝突によるずれ応力は、０の歯間深さで、即ちおおよそスプレーが歯の表面の隣りのガイダンスティップ２７を出るポイントで最大になる。衝突する液滴によりもたらされたずれ応力は、ガイダンスティップからの距離が増大し、衝突角度が減少するにつれて減少する。エア駆動された流体によるずれ応力は、歯間距離とともに増大し、歯の間の歯間空間が減少し、歯間空間が一定値に達するときに最大になる。液滴衝突ずれ応力は、約５ｍｍで最小になり、その一方で、エア駆動された液膜からのずれ応力は、０の歯間深さで最小になり、典型的に５ｍｍで最大になる。
【００２３】
しかしながら、３８で示された２つのずれ応力の合計は、常に、歯間深さ全体に渡って歯垢生物膜を除去するのに必要なずれ力よりも大きいままである。即ち、ずれ力の組み合わせは、常に歯垢の強度と少なくとも一致する。従って、本装置による歯間クリーニングは、少なくともフロッシングと同等に、非常に効果的である。１ｍｍの歯間ギャップによれば、液滴を生ずるノズルを通る３ｌ／ｍｉｎのガス流量、及び、１０立方ｃｍ／ｍｉｎの液体流量は、歯間エリアの実質的なクリーニングをもたらすのに十分である。
【００２４】
一実施形態において、液滴及びガスのフローは、双方が連続的である。他の実施形態において、液滴及び／又はガスは、パルスフローをもつ。液体／ガスフローパルスの周波数は、典型的には、０．１~１００Ｈｚの範囲にあるだろう。エアフロー及び／又は液滴のこのパルスは、組み合わせられたずれ応力の効果を増大させ、良好なクリーニング結果をもたらす。
【００２５】
従って、効果的な歯間クリーニングがフロッシングの必要なくガス駆動された液滴スプレーにより生じる装置が述べられた。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態が例示の目的のためにここで開示されたが、種々の変更、修正及び置換が、特許請求の範囲により規定された本発明の精神から逸脱することなく、本実施形態に組み込まれ得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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