ЗУБНАЯ ЩЕТКА
TOOTH BRUSH

Изобретение относится в целом к области ухода за полостью рта, в частности к головкам зубных щеток.
В патентном документе Японии, имеющем номер заявки 3-312978, раскрыта зубная щетка, имеющая множество пучков найлоновых щетинок. В первом варианте осуществления, показанном на Фиг.1, 2 и 3, множество цилиндрических выемок в головке расположены перпендикулярно продольному аксиальному направлению хвостовика и выполнены с одинаковыми интервалами. В выемках соответственно содержатся колоннообразные поворачивающиеся тела 5. На периферийных поверхностях поворачивающихся тел 5 вдоль аксиального направления образованы участки 5а в виде выступающих полосок, и они установлены в таком положении, при котором они располагаются у открывающихся частей выемок. У открывающихся частей выемок образованы поверхности контакта, которые должны находиться с обеих сторон. На обоих концах верхних поверхностей участков 5а в виде выступающих полосок расположены найлоновые щетинки 6, которые стоят вертикально.
Как показано на Фиг.3, описанная выше конструкция обеспечивает возможность поворота щетинок 6 в процессе использования щетки. Проблема, связанная с этой щеткой, заключается в том, что два пучка щетинок прикреплены к каждой части 5а в виде полоски и, таким образом, должны поворачиваться согласованно. В результате отдельный пучок щетинок не может поворачиваться независимо от своего «партнера»-пучка. Таким образом, может возникнуть ситуация, при которой отдельный пучок не сможет достичь оптимального проникающего положения между двумя зубами во время чистки, поскольку пучок-партнер, возможно, будет контактировать с зубами по-другому и мешать повороту отдельного пучка.
На Фиг. 4 и 5 показан второй вариант осуществления, в котором каждый пучок щетинок прикреплен к головке с помощью конструкции типа шарового шарнира. Несмотря на то что данный вариант осуществления обеспечивает возможность поворота каждого пучка щетинок независимо от других пучков, он все же имеет недостатки. Если пучок щетинок наклоняется наружу к боковой стороне головки и этот пучок расположен рядом с границей между боковой и верхней поверхностями зубов, увеличивается вероятность того, что кончики щетинок даже не войдут в контакт с зубами во время чистки. Кроме того, случайное ориентированное положение, в котором пучки могут оказаться в конце чистки, ухудшает привлекательный внешний вид щетки.
Настоящее изобретение направлено на преодоление одного или более из вышеуказанных недостатков. Если суммировать сжато, то в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения зубная щетка содержит ручку, головку, проходящую от ручки, и множество элементов для чистки зубов, таких как пучки щетинок, проходящих от головки. Каждый элемент для чистки зубов закреплен с возможностью поворота вокруг, главным образом, только одной оси. Каждый элемент для чистки зубов выполнен с возможностью поворота независимо от другого(-их) элемента(-ов) для чистки зубов.
Благодаря тому, что каждый элемент для чистки зубов закреплен с возможностью поворота только вокруг одной оси, можно избежать упомянутых выше проблем, связанных с креплением пучка с помощью конструкции типа шарового шарнира. То есть увеличивается вероятность того, что элемент для чистки зубов останется в контакте с зубами во время чистки, и внешний вид щетки будет более привлекательным.
Кроме того, поскольку каждый элемент для чистки зубов выполнен с возможностью поворота независимо от другого(-их) элемента(-ов) для чистки зубов, можно избежать проблемы, рассмотренной выше в связи с первым вариантом осуществления зубной щетки по японскому патентному документу. Каждый элемент для чистки зубов может достичь оптимального проникающего положения между зубами, не препятствуя повороту другого элемента для чистки зубов.
C учетом вышеизложенного, согласно данному изобретению создана зубная щетка, содержащая ручку, головку, проходящую от ручки, и множество вращающихся элементов для чистки зубов, проходящих от головки, причем каждый элемент для чистки зубов закреплен с возможностью поворота, главным образом, вокруг только одной оси, при этом каждый элемент для чистки зубов выполнен с возможностью поворота независимо от других элементов для чистки зубов, при этом каждый элемент для чистки зубов имеет опору, причем опора сформирована из того же материала, что и элемент для чистки зубов. Каждый элемент для чистки зубов представляет собой пучок щетинок или пластинку, изготовленную из материала, выбранного из группы материалов, состоящей из пластмассы и резины. Причем каждый элемент для чистки зубов имеет пределы поворота, составляющие приблизительно 60 градусов, и может поворачиваться приблизительно на 30 градусов в любую сторону от вертикального положения, в котором элемент перпендикулярен верхней поверхности головки.
Зубная щетка согласно изобретению может дополнительно содержать, по меньшей мере,  один элемент для чистки зубов, который жестко прикреплен к головке. Кроме того, головка содержит отверстия, имеющие гнездо для опоры, при этом гнездо для опоры удерживает опору. В зубной щетке часть головки ограничивает перемещение каждого элемента для чистки зубов. Предпочтительно вдоль боковой части головки приблизительно каждый второй элемент для чистки зубов жестко прикреплен к головке, при этом соответствующий каждый другой элемент для чистки зубов не жестко прикреплен к головке.
В другом варианте зубная щетка содержит ручку, головку, проходящую от ручки, причем головка включает первую группу элементов для чистки зубов, проходящих от головки, и вторую группу из множества элементов для чистки зубов, проходящих от головки, причем каждый из элементов первой группы жестко прикреплен к головке, а каждый из элементов второй группы прикреплен с возможностью перемещения внутри отверстий, при этом элементы второй группы содержат нижний конец, и, по меньшей мере, часть элементов второй группы имеет опору, расположенную у их нижних концов, и чистящую часть напротив опоры, причем опора сформирована из того же материала, что и чистящая часть, и каждая опора закреплена в своем собственном отверстии. Причем продолжительность пребывания элементов второй группы в межпроксимальном пространстве приблизительно, по меньшей мере, в 1,6 раза больше, чем продолжительность пребывания в межпроксимальном пространстве элементов первой группы. Предпочтительно элементы второй группы выполнены из полимера. При этом каждый из элементов второй группы представляет собой пластинку или пучок щетинок. Альтернативно множество элементов второй группы может представлять собой пластинку. Предпочтительно множество элементов первой группы представляет собой пучок щетинок. Зубная щетка дополнительно включает ручку, причем головка проходит от ручки. Предпочтительно пластинка изготовлена из материала, выбранного из группы материалов, состоящей из пластмассы и резины. Каждый элемент второй группы имеет предел перемещения, составляющий приблизительно 60 градусов, и выполнен с возможностью перемещения приблизительно на 30 градусов в любую сторону от вертикального положения, в котором элемент перпендикулярен верхней поверхности головки. При этом каждый элемент второй группы имеет продольную ось и выполнен с возможностью поворота назад и вперед вокруг только одной оси, которая, по существу, перпендикулярна продольной оси элемента. Кроме того, каждый из элементов второй группы выполнен с возможностью перемещения независимо от других элементов второй группы. Часть головки ограничивает движение каждого из элементов второй группы. Каждый элемент второй группы имеет продольную ось, и чистящие части могут поворачиваться в основном только вокруг оси, которая, по существу, перпендикулярна продольной оси элементов. Причем сопротивление повороту чистящей части возрастает по мере того, как чистящая часть смещается в сторону от положения, вертикального к верхней поверхности головки зубной щетки.
Другие аспекты, задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения можно более четко понять и оценить при рассмотрении нижеприведенного подробного описания предпочтительных вариантов осуществления и приложенной формулы изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фиг.1 представляет собой перспективное изображение зубной щетки согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.2 представляет собой частичное сечение головки зубной щетки по Фиг.1 и одного из элементов для чистки зубов.
Фиг.3 представляет собой сечение, выполненное по линиям 3-3 на Фиг.2.
Фиг.4 представляет собой вид спереди альтернативного элемента для чистки зубов.
Фиг.5 представляет собой вид сбоку элемента для чистки зубов по Фиг.4.
Фиг.6 представляет собой график межпроксимальной продолжительности пребывания подвижных пучков и неподвижных пучков в межзубном(-ых) промежутке(-ах).
Как показано на Фиг.1, зубная щетка 8 содержит ручку 10, от которой проходит головка 12. Головка 12 имеет первую группу элементов 14 для чистки зубов, таких как пучки щетинок, которые прикреплены к головке обычным образом (например, путем крепления металлическими скобами или запрессовки пучков в горячем состоянии). Элементы 14 предназначены для чистки открытых для воздействия поверхностей зубов.
Вторая группа включает в себя элементы 16 для чистки зубов, которые прикреплены к головке 12 таким образом, что каждый элемент может независимо поворачиваться вокруг одной оси во время использования щетки. Каждый элемент 16 может представлять собой пучок щетинок или, альтернативно, одну цельную пластинку, изготовленную из пластика или резины. Элементы 16 предназначены для проникновения между зубами с целью чистки межзубных пространств.
Продолжительность пребывания элементов 16 в межпроксимальном пространстве существенно увеличена по сравнению с элементами 14, которые жестко прикреплены к головке 12. Был проведен эксперимент, в котором определяли продолжительность пребывания в межпроксимальном (расположенном между двумя контактными поверхностями) пространстве для неподвижных пучков с передним углом 0 градусов (как у элемента 14) и 16 градусов - для поворачивающихся пучков, таких как элемент 16. Пучки имели в среднем 40 щетинок каждый, при этом диаметр каждой щетинки составлял 7 мил. Продолжительность пребывания измеряли с помощью Single Filament Tester (SFT - испытательного прибора для элементарного волокна при нагрузке 4 г/пучок при скоростях от 0,5 до 10 дюйм/c.
График, приведенный на Фиг.6, показывает межпроксимальную продолжительность пребывания подвижных пучков и неподвижных пучков в межзубном(-ых) промежутке(-ах). Данные представляют собой средние значения из 4 экспериментов. «Усы» характеризуют среднюю ошибку при доверительном уровне 95%. Эти экспериментальные данные показывают, что продолжительность пребывания поворачивающихся пучков в межпроксимальном пространстве в 1,6 раза больше по сравнению с наклоненными под углом неподвижными пучками щетинок и в 2,7 раза больше по сравнению с вертикальными неподвижными пучками щетинок. Большая продолжительность пребывания в межпроксимальном пространстве приводит к лучшей чистке между зубами.
Со ссылкой на Фиг.2 и 3 будет описана конструкция, обеспечивающая возможность поворота элемента 16, и способы ее образования. Элемент 16 имеет на своем нижнем конце цельную опору 18, которая является цилиндрической по форме и скругленной на концах. Опора 18 может быть образована или путем расплавления части материала, из которого изготовлен элемент 16, или путем формования опоры на отдельной операции формования.
На такой операции формования используется материал, обладающий высокой текучестью, такой как полипропилен РР-1105 марки Exxon Escorene или полипропилен 3824 марки FINA. Важно иметь каналы литниковой системы с обеих сторон и иметь очень низкое давление заполнения в процессе выполнения операции формования. Предпочтительно поднутрение на элементе 16 для крепления опоры 18 к элементу 16. Если опору 18 формуют отдельно и затем крепят к элементу 16, вместо поднутрения может быть использован клей для крепления элемента 16 и опоры 18 друг к другу.
Примером конкретной операции формования является использование литьевой машины 90 Ton Toshiba для литья под давлением полипропилена РР-1105 марки Exxon Escorene. Профиль температур следующий: температура барабана 350°F, температура в задней части 350°F, температура в передней части 405°F и температура в зоне сопла 390°F. Температура формования предпочтительно составляет приблизительно 90°F, и следует использовать сопло 1/16 дюйма. Время заполнения составляет 0,25 секунды, время перемещения шнека вперед составляет 3,75 секунды, время впрыскивания составляет 4 секунды и время охлаждения составляет 15 секунд. Максимальное гидравлическое давление составляет 250 фунтов на кв. дюйм.
Головка 12 фактически образована из верхнего элемента 22 и нижнего элемента 24. Оба этих элемента изготавливают на отдельных операциях формования, при этом элемент 22 формуют  за одно целое с ручкой щетки. Элемент 16 вставляют через отверстие 25 в верхнем элементе 22 так, чтобы конец опоры достиг положения, показанного на чертежах. Отверстие 25 имеет гнездо 20 для опоры, которое удерживает опору 18. Предпочтительно ввести вязкое вещество, такое как какой-либо пищевой жир, в гнездо 20 для создания некоторого сопротивления повороту элемента 16 с целью предотвращения свободного перемещения элемента взад и вперед. В завершение элемент 24 крепят к элементу 22 для фиксации опоры 18 в гнезде 20. Элемент 24 может быть прикреплен к элементу 22, например, с помощью зажимных элементов (не показаны) или путем термосварки. В альтернативном варианте элемент 24 может быть отлит под давлением в заданном положении.
Способ изготовления, альтернативный по отношению к использованию двух элементов 22, 24 для образования головки, заключается в литье под давлением всей головки (и ручки) вокруг опоры 18. При этом потребуется использование материала с более высокой температурой плавления для элемента 16 и опоры 18, с тем чтобы они не размягчались/не расплавлялись во время литья головки/ручки под давлением. Элемент 16 может быть приведен в рабочее состояние после завершения изготовления щетки путем поворота элемента назад и вперед с целью освобождения его в том случае, если какая-либо пластмасса из головки мешает повороту.
Конструкция, описанная выше, обеспечивает возможность поворота элемента 16 назад и вперед вокруг только одной оси 26, которая предпочтительно, по существу, перпендикулярна продольной оси элемента 16. Предпочтительно элемент 16 может поворачиваться приблизительно на 30 градусов в любую сторону от вертикали. Верхняя часть отверстия 25 ограничивает величину поворота, который может быть выполнен элементом 16. Следует отметить, что отсутствует какая-либо упругая сила или другая сила, которая возвращает элемент 16 в исходное положение, так что в конце процесса чистки элемент может оказаться в любом из бесконечно большого количества положений в пределах его 60-градусной зоны свободы перемещения.
В альтернативном варианте опора 18 может быть выполнена со сферической формой. При использовании такой сферической опоры по-прежнему будет обеспечена возможность поворота элемента 16 только вокруг одной оси, поскольку, как показано на Фиг.2, головка 12 «подогнана» к противоположным сторонам элемента 16, в результате чего поворот элемента 16 ограничивается поворотом только вокруг одной оси.
Альтернативный элемент для чистки зубов будет описан со ссылкой на Фиг.4 и 5. Элемент 30 содержит часть 32 для чистки зубов, которая может представлять собой пучок щетинок или унитарную пластмассовую или резиновую пластинку. Шарнирный элемент 34 (например, подвижный шарнирный элемент), выполненный из мягкого пластика или эластомера, образуют литьем под давлением на чистящей части 32. Материал, из которого изготовлен шарнирный элемент 34, должен быть выбран тщательно, поскольку если он будет мягким, элемент 30 будет слабо удерживаться, а, если материал будет слишком твердым, шарнирный элемент будет недостаточно гибким. Шарнирный элемент предпочтительно изготовлен из термопластичной резиновой смеси G2780 или G2711 марки DYNAFLEX производства фирмы GLS Corp. и может быть получен литьем под давлением при указанных выше условиях. Подвижный шарнирный элемент обеспечивает возможность поворота чистящей части 32 в основном только вокруг оси 36, которая, как описано выше, предпочтительно, по существу, перпендикулярна продольной оси части 32. Сопротивление повороту возрастает по мере того, как часть 32 смещается в сторону от вертикального положения к верхней поверхности головки щетки. Головку 38 зубной щетки с выполненной за одно целое с ней ручкой (не показана) получают литьем ее под давлением вокруг базовой части подвижного шарнирного элемента 34 для захвата подвижного шарнирного элемента в головке (см. Фиг.4).