ЗУБНАЯ ЩЕТКА
TOOTHBRUSH

Область применения
Настоящее изобретение относится к зубной щетке в соответствии с преамбулой пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
В патентах США 4520526, 5105499 и 6003189 описаны зубные щетки, которые имеют отверстие в области шейки, протяженное в направлении, перпендикулярном щетинкам зубной щетки. Данное отверстие в целом предназначено для обеспечения лучшей адаптации головки зубной щетки к процессу чистки зубов в ротовой полости. Уменьшение площади поперечного сечения в области шейки обеспечивает большую эластичность и, следовательно, лучшее, но более резкое прилегание головки щетки к очищаемым областям. Однако было показано, что в данных типах зубных щеток управляемость движений головки зубной щетки значительно ухудшается. Это особенно относится к способам очистки зубов по Бассу и иным способам, при которых в процессе чистки зубов к головке щетке прилагаются силы в различных осевых направлениях.
В патентной заявке США 2008/0184511 А1 также описана зубная щетка, сегменты головки которой в процессе чистки зубов особенно хорошо прилегают к очищаемой поверхности зубов.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечить зубную щетку типа описанных выше, которая, с одной стороны, является в высокой степени эргономичной, а с другой стороны, является хорошо управляемой при ее использовании в процессе чистки зубов.
Данной цели отвечает щетка, имеющая черты, описанные в пункте 1 формулы изобретения.
Наличие отверстия в шейке зубной щетки, основным элементом конструкции которой является компонент из твердой пластмассы, не только улучшает гибкость шейки, но и обеспечивает лучшее прилегание к поверхностям зубов головки щетки. Для обеспечения более согласованных движений головки щетки по отношению к применяемым способам очистки зубов используется эластичный «мускул», выполненный на граничной стенке отверстия, и предназначенный для поглощения сил, действующих в продольном направлении или на изгиб, и приложенных в различных местах. Наличие эластичного «мускула» позволяет избежать слишком резких движений шейки и головки щетки при приложении силы к головке. Эластичный «мускул» в сочетании с находящимся рядом с ним отверстием обеспечивает высокую степень управляемости изгиба шейки в требуемых осевых направлениях.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения эластичный «мускул» образован третьим компонентом из мягкой пластмассы. Компонент из мягкой пластмассы, например, из термопластического эластомера, может сжиматься или расширяться, не растрескиваясь, что к тому же гарантирует, что зубная щетка может быть изготовлена способом многокомпонентного инжекционного формования. Таким образом, компонент из мягкой пластмассы способен поглощать еще более интенсивные нагрузки, которые возникают на граничной стенке отверстия во время чистки зубов, в результате чего обеспечивается еще более широкий диапазон контролируемой упругой деформации шейки во время чистки зубов.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения третий компонент из мягкой пластмассы идентичен первому компоненту из мягкой пластмассы. Это позволяет уменьшить количество оборудования, необходимого для многокомпонентного инжекционного формования. Третий компонент из мягкой пластмассы соединяется с первым компонентом из мягкой пластмассы непосредственно или посредством соединительного канала. В качестве альтернативы, третий компонент из мягкой пластмассы может располагаться совершенно отдельно от первого компонента из мягкой пластмассы в рукоятке зубной щетки, так что третий компонент из мягкой пластмассы, то есть эластичный «мускул», будет полностью заключен в компонент из твердой пластмассы шейки.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения отверстие образовано двумя боковыми граничными стенками, передней граничной стенкой, примыкающей к головке, и задней граничной стенкой, примыкающей к рукоятке, и эластичный элемент расположен только на одной из граничных стенок: боковых, передней или задней. За счет этого характеристики эластичности шейки, обеспечиваемые компонентом из твердой пластмассы, в области вокруг отверстия останутся практически такими же, но при этом будет обеспечена повышенная эластичность в одном направлении действия сил на граничные стенки отверстия. Это позволяет, в частности, изготавливать зубные щетки, оптимизированные для определенного способа чистки зубов. Кроме того, это позволяет обеспечить плавно меняющиеся характеристики гибкости на относительно протяженном участке щетки, охватывающем ее головку, шейку и рукоятку.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения отверстие имеет ширину от примерно 1,5 мм до примерно 7 мм, измеренную между двумя боковыми граничными стенками. Ширина отверстия может меняться вдоль продольного измерения шейки зубной щетки, или же может оставаться практически постоянной.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения отверстие имеет длину от примерно 10 мм до примерно 35 мм, измеренную между передней и задней граничными стенками. Наличие у отверстия указанных размеров значительно повышает эластичность шейки на изгиб.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения отверстие имеет в сущности треугольное или овальное сечение. Протяженность отверстия в продольном направлении в виде треугольника обеспечивает, в частности, практически постоянную площадь сечения боковых «плеч» шейки, непосредственно прилегающих к отверстию, в случае, когда площадь поперечного сечения шейки (по внешнему контуру) постепенно возрастает от головки к рукоятке.
В одном из предпочтительных воплощений отверстие является протяженным в шейке в том же направлении, что и по меньшей мере часть установочных отверстий для элементов головки, обеспечивающих уход за ротовой полостью. Что касается установочных отверстий для элементов головки, обеспечивающих уход за ротовой полостью, то они, как правило, ориентированы вертикально вверх. Ими могут быть, например, углубления для установки пучков щетинок. Отверстие в шейке также является протяженным вертикально вверх. Такая конфигурация не только обеспечивает оптимальную эластичность шейки, но и позволяет упростить процесс формования зубной щетки. В частности, упрощается изготовление формы для формования, и при извлечении изделия из формы все вставки в форму извлекаются в одном и том же направлении.
Еще в одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения отверстие в шейке является протяженным в том же направлении, что и структурные отверстия (которые могут быть заполнены эластомером) в компоненте из твердой пластмассы, являющемся основным элементом конструкции рукоятки. Кроме того одинаковая ориентация структурных отверстий в рукоятке и отверстия в шейке гармонизирует характеристики шейки на изгиб в горизонтальном и вертикальном направлениях с соответствующими характеристиками рукоятки. В результате этого интенсивный изгиб шейки частично передается примыкающей к ней части рукоятки. От шейки к рукоятке передается напряжение изгиба при чистке зубов, в результате чего в области перехода от шейки к рукоятке будет отсутствовать относительное напряжение изгиба, так как передняя часть рукоятки наиболее гибка в том же направлении, что и шейка. Кроме того, потребитель непосредственно в области, в которой он держит зубную щетку, получает сигнал обратной связи, указывающий об интенсивной сгибающей нагрузке на шейку, так как часть рукоятки, на которой покоится большой палец пользователя, также изгибается, что позволяет пользователю скорректировать соответствующим образом силу, прилагаемую к щетке при чистке зубов.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения отверстие в шейке ориентировано в поперечном направлении по отношению к установочным отверстиям в головке для элементов, обеспечивающих уход за ротовой полостью. Такая конфигурация отверстий дает иную, как правило, более жесткую характеристику головки на изгиб в направлении, поперечном по отношению к установочным отверстиям. Повышенное напряжение на боковые плечи шейки (боковые граничные стенки отверстия) эффективно поглощается эластичным «мускулом», расположенным в боковых плечах.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения рукоятка зубной щетки имеет такую конструкцию, что ее эластичность на изгиб в вертикальном направлении в области между опорой большого пальца и опорой указательного пальца, примыкающей к шейке, по меньшей мере на 50% больше, чем ее эластичность на изгиб в направлении, повернутом на 90° по отношению к указанному выше вокруг продольной оси щетки и проходящему через то же место в продольном измерении рукоятки. Опора большого пальца выполнена на верхней стороне рукоятки, примыкающей к шейке, а опора указательного пальца выполнена на противоположной, то есть нижней стороне рукоятки, также примыкающей к шейке. В данном контексте «примыкающей к шейке» означает нахождение в пределах 3-4 см от места перехода шейки в рукоятке. Таким образом, предпочтительно, чтобы характеристики гибкости рукоятки в ее передней области, то есть вокруг опоры большого пальца и опоры указательного пальца, были сравнимы с характеристиками гибкости шейки, то есть чтобы гибкость в вертикальном направлении была значительно выше гибкости в боковом направлении. Предпочтительно, чтобы гибкость рукоятки в передней области, то есть вокруг опоры большого пальца и опоры указательного пальца, или вокруг центра опоры большого пальца, в вертикальном направлении была на 50%-1000% или на 100%-500% больше, чем в направлении, повернутом на 90° от указанного направления, то есть поперечном по отношению к боковой стороне рукоятки, в том же месте в продольном измерении рукоятки. Такие характеристики гибкости могут быть обеспечены, например, изготовлением боковых плеч шейки, образующих боковые граничные стенки отверстия и переходящих в переднюю область рукоятки, из твердой пластмассы, и/или путем обеспечения в передней области рукоятки, в материале из твердой пластмассы, образующем основной элемент ее конструкции, сквозных отверстий, которые могут быть заполнены, например, мягким эластомером. Такие структурные отверстия в материале из твердой пластмассы, образующем основной элемент рукоятки, ориентированы в том же направлении, что и, в частности, отверстие в шейке, в результате чего достигается хорошая гибкость рукоятки в области опоры большого пальца.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения рукоятка имеет такую конструкцию, что эластичность рукоятки на изгиб в вертикальном направлении в области между опорой большого пальца и опорой указательного пальца, примыкающей к шейке, по меньшей мере на 50% больше, чем эластичность рукоятки на изгиб в том же вертикальном направлении в центральной части рукоятки на половине расстояния между свободным задним концом и передним концом рукоятки, примыкающим к шейке. Эластичность шейки, образно говоря, передается передней области рукоятки, в то время как центральная и задняя области рукоятки остаются относительно более жесткими во всех направлениях, в результате чего зубная щетка может быть хорошо управляемой во всех направлениях в процессе чистки зубов.
Данная черта может быть обеспечена независимо от черт, упомянутых выше и в любом сочетании с любой из упомянутых черт. Это относится также к описанным ниже предпочтительным воплощениям, которые также могут быть выполнены независимо от иных воплощений, описанных в настоящей заявке.
Предпочтительно, чтобы зубная щетка имела эластичность на изгиб (во время чистки зубов) в вертикальном направлении вблизи центра шейки, большую чем эластичность на изгиб в вертикальном направлении рукоятки в области опоры большого пальца на переднем конце рукоятки, примыкающем к шейке. Таким образом, шейка является более эластичной в вертикальном направлении, чем примыкающий к ней участок рукоятки, причем предпочтительно, чтобы при переходе от шейки к рукоятке обеспечивалось плавное изменение эластичности на изгиб в вертикальном направлении.
В одном из предпочтительных воплощений настоящего изобретения зубная щетка, кроме того, имеет эластичность на изгиб в вертикальном направлении в части головки большую, чем эластичность на изгиб в вертикальном направлении в области вокруг центра шейки. В таком воплощении имеет место непрерывное увеличение жесткости корпуса зубной щетки спереди назад, от головки к шейке, далее к передней части рукоятки и к центру рукоятки, и эластичные области не ограничиваются головкой или шейкой, как в случае изделий в соответствии с существующим уровнем техники.
В еще одном предпочтительном воплощении настоящего изобретения опора большого пальца рукоятки расположена на верхней стороне зубной щетки таким образом, что большой палец может поддерживаться сегментами основного элемента. Место опоры большого пальца формируется первым компонентом из мягкой пластмассы и основным элементом. За счет нахождения нескольких сегментов основного элемента в области опоры большого пальца (в продольном измерении щетки), опора большого пальца может быть вдавлена в рукоятку на расстояние всего лишь от 0 до 3 мм. Таким образом, большой палец едва вдавливается или не вдавливается совсем в опору большого пальца при чистке зубов, за счет чего достигается хорошая управляемость зубной щетки.
Прочие цели, преимущества, черты и возможности применения настоящего изобретения будут ясны из нижеследующего подробного описания его воплощений со ссылками на прилагаемые чертежи. Подразумевается, что любые описанные и/или представленные на иллюстрациях черты, используемые сами по себе или в любом разумном сочетании с другими чертами, образуют предмет данного изобретения, и также независимо от их краткого перечисления в независимых или подчиненных пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Вид сверху зубной щетки в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2. Вид сбоку зубной щетки, изображенной на фиг.1.
Фиг.3. Аксонометрический вид воплощения настоящего изобретения, незначительно модифицированного по сравнению с фиг.1.
Фиг.4. Аксонометрический вид основного элемента зубной щетки, изображенной на фиг.3.
Фиг.5. Сечение по плоскости А-А основного элемента зубной щетки, изображенной на фиг.4.
Фиг.6. Вид сбоку фрагмента альтернативного воплощения зубной щетки, изображенной на фиг.1.
Фиг.7. Вид сверху зубной щетки, изображенной на фиг.6.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 и 2 показано первое воплощение предлагаемой зубной щетки. Данная зубная щетка содержит рукоятку 2, шейку 3 и головку 4. Зубная щетка содержит три компонента из пластмассы. Основной элемент 5 изготовлен из твердой пластмассы, такой, как полипропилен. Основной элемент 5 будет более подробно описан со ссылками на фиг.4 и 5. Первый компонент 6 из мягкой пластмассы расположен на рукоятке 2, а также на шейке, и имеет вид эластичного «мускула» 7.
Головка содержит центральную опору 8, которая является продолжением основного элемента 5 в направлении к переднему концу зубной щетки. В области свободного конца 9 головки закреплена также другая часть головки 4 щетки. Данная дополнительная часть предпочтительно крепится к центральной опоре 8 способом инжекционного формования в положении 9. Дополнительная часть головки 4 щетки образована внешней опорой 10 щетинок, которая плотно прилегает к центральной опоре 8. Внешняя опора 10 изготавливается из сочетания эластомера и полипропилена. В воплощениях, изображенных на фиг.1 и 2, опора 10 щетинок имеет приблизительно U-образную форму, причем свободные концы 11 ее плеч обращены к шейке и рукоятке. На центральной опоре 8 и на опоре 10 установлены элементы ухода за ротовой полостью. В данном воплощении настоящего изобретения на обеих опорах 8 и 10 установлены пучки 12 щетины. В качестве альтернативы, на опорах могут, дополнительно или исключительно, находиться эластомерные чистящие элементы, или иные элементы для ухода за ротовой полостью. Пучки 12 щетинок крепятся в установочных отверстиях или углублениях центральной опоры 8 и U-образной опоры 10 за счет застывания вокруг них материала, из которого формуется щетка. Установочные отверстия или углубления 13 ориентированы преимущественно вертикально. На некоторых чертежах показаны конфигурация щетинок, в которой ряды пучков щетинок пересекаются друг с другом на виде сбоку. В таких воплощениях оси установочных отверстий немного отклонены от вертикали, но для упрощения дальнейшего описания принимается, что они ориентированы вертикально вверх. Соответствующая вертикальная ось 14 показана на фиг.2. Все ссылки на вертикальную ориентацию в контексте настоящего описания подразумевают параллельность данной вертикальной оси 14.
Головка 4 щетки может иметь конструкцию в соответствии с воплощениями, описанными в патенте США 2008/0184511 А1. В этой связи содержание данного патента явно включено в описание настоящего изобретения. Это относится, в частности, к режиму работы внешних подвижных сегментов щетинок по отношению к внутреннему сегменту щетинок, способу изготовления пучков и к элементам для ухода за ротовой полостью, а также к различным их вариантам и сочетаниям.
Шейка 3 имеет сквозное отверстие, приблизительно треугольного сечения, протяженное через всю шейку 3 от верхней боковой части 16 зубной щетки к нижней части 17 зубной щетки. Отверстие 15 в шейке 3 ограничено четырьмя граничными стенками: передней граничной стенкой 18, примыкающей к головке, двумя боковыми граничными стенками 19 и 20, которые также образуют боковые плечи шейки, а также задней граничной стенкой 21, которая в воплощении настоящего изобретения, изображенном на фиг.1, 2 и 3, заключена в эластичный «мускул» 7.
Эластичный «мускул» 7 образует часть первого компонента 6 из мягкой пластмассы рукоятки 2, и предпочтительным материалом для его изготовления является термопластический эластомер.
Во всех воплощениях настоящего изобретения продольная ось 22 зубной щетки определяется как ось пересечения вертикальной и горизонтальной центральных плоскостей рукоятки. Ось 22 является протяженной от заднего свободного конца 23 рукоятки к переднему свободному концу 9 головки 4.
Вертикальная ось 14 перпендикулярна продольной оси 22 и проходит через вертикальную центральную плоскость от верхней стороны 16 к нижней стороне 17 зубной щетки. Перпендикулярной по отношению к продольной оси 22 также является горизонтальная поперечная ось 24, которая лежит в горизонтальной плоскости зубной щетки. Ссылки на поперечное горизонтальное направление в отношении зубной щетки в контексте настоящего описания означают параллельность оси 24. В соответствии с данным воплощением настоящего изобретения, рукоятка 2 изготовлена способом инжекционного формования и содержит два компонента (из твердой и мягкой пластмассы), то есть имеет конфигурацию «твердый-мягкий», но в качестве альтернативы, она может быть изготовлена способом инжекционного формования и содержать три компонента в конфигурации «твердый-твердый-мягкий» или «твердый-мягкий-мягкий». Между передней плоскостью 25, которая определяет передний конец рукоятки 2, примыкающий к шейке, и плоскостью, протяженной параллельно плоскости 25 и отстоящей от нее на расстояние примерно 3-4 см в направлении к заднему концу зубной щетки, находятся следующие элементы рукоятки: опора 27 большого пальца на верхней стороне 16 рукоятки и опора 28 указательного пальца на нижней стороне 17 рукоятки. Поверхность опоры 27 большого пальца образована твердым пластическим материалом основного элемента и материалом первого компонента из мягкой пластмассы рукоятки. Твердый пластический материал выступает с поверхности опоры 27 большого пальца в виде нескольких колец. Благодаря тому того, что кольца из твердого пластического материала имеют малый диаметр, и расстояние между кольцами относительно мало - от примерно 2 мм до примерно 6 мм, большой палец постоянно находится на кольцах из твердой пластмассы. Поэтому мягкий пластический материал в области опоры большого пальца совсем не может быть сдавлен пальцем, или может быть сжат пальцем не более чем на несколько миллиметров, например, от 2 мм до 3 мм.
Основной элемент 5 рукоятки 2 включает множество структурных отверстий 29, центральные оси которых являются протяженными параллельно вертикальной оси 14. Структурные отверстия 29 основного элемента 5 заполнены первым компонентом 6 из мягкой пластмассы. Структурные отверстия 29, заполненные эластомерным пластическим материалом, и боковые плечи 19 и 20, образующие боковые стенки отверстия в шейке и переходящие в боковые стенки 30 и 31 рукоятки, изготовленные из твердого пластического материала, обеспечивают требуемые характеристики эластичности зубной щетки на изгиб вдоль продольной оси 22. Эластичность является наибольшей в области головки и, в частности, на внешних опорах 10. Стрелкой 32 на фиг.2 показана область головки щетки с наибольшей эластичностью на изгиб. Эластичность в области шейки на изгиб в вертикальном направлении также очень высока, благодаря отверстию 15 и эластичному «мускулу» 7 (в области, обозначенной стрелкой 33 на фиг.2), однако она меньше, чем эластичность опорных сегментов головки. Шейка, в свою очередь, может эластично смещаться в вертикальном направлении под действием силы, прилагаемой в центральной области 33 шейки в вертикальном направлении, в большей степени, чем когда аналогичная сила прилагается к центру опоры 27 большого пальца (указано стрелкой 34 на фиг.2). Однако, по отношению к эластичности на изгиб в вертикальном направлении в центре рукоятки (например, под действием силы,° обозначенной стрелкой 35 на фиг.2), эластичность на изгиб в вертикальном направлении в области опоры большого пальца по меньшей мере на 50% больше, чем эластичность на изгиб в вертикальном направлении в центре 35 рукоятки. В результате достигается значительно лучший профиль эластичности щетки на изгиб в вертикальном направлении в целом (по сравнению с обычными щетками), благодаря тому, что эластичность постепенно падает от головки к шейки и далее к центральной части рукоятки. Эластичность в области опоры большого пальца на изгиб в вертикальном направлении (34) по меньшей мере на 50% больше, чем эластичность в поперечном направлении (указано стрелкой 36 на фиг.1).
На фиг.3, 4 и 5 показано воплощение, видоизмененное по отношению к воплощению, изображенному на фиг.1 и 2. Наиболее существенным его отличием является то, что отверстие 15 в шейке несколько короче в продольном направлении (вдоль оси 22).
На фиг.6 и 7 изображено еще одно воплощение зубной щетки, альтернативное по отношению к воплощениям на фиг.1-5. Одним из отличий является измененная ориентация отверстия 37, а именно, повернутая на 90°. Отверстие 37 является протяженным в плоскости, которая является горизонтальной или немного отклоненной от горизонтальной, и протяженным в направлении, поперечном продольной оси 22. Верхнее плечо содержит эластичный «мускул» 38, который покрывает твердый пластический материал шейки в данном месте, для того, чтобы несколько уменьшить эластичность шейки, или замещает твердый пластический материал в данном месте, для того чтобы увеличить эластичность головки в вертикальном направлении.
В воплощении на фиг.6 и 7 эластичный «мускул» находится на верхней стороне, т.е. на той же стороне, к которой прикреплены элементы, чистящие зубы. В качестве альтернативы, эластичный «мускул» 38 в воплощениях такого типа может быть расположен на одной из трех других граничных стенок - передней, задней или нижней, что позволяет изготовить щетки с различной степенью эластичности головки. На фиг.6 и 7 головка и рукоятка изображены схематично. В воплощении, изображенном на фиг.6 и 7, могут использоваться головка щетки, изображенная на фиг.1 и 3, и рукоятка, изображенная на фиг.1 и 3.