专利名称：牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种牙刷，更具体地说，涉及一种通过硬毛的排列方式能由手动牙刷有效地除去牙上污物的牙刷。先有技术中已给出过多种牙刷结构，但没有一种显现出能起到清洁牙齿与齿龈线等好几重作用，而与牙刷的方式或技术无关的毛簇式结构。不少牙刷制造厂商在牙刷盒上列出了专门的刷牙方法，但要是购者忽视了这类说明或忘记了这类方法，就达不到最佳的洁牙效果。
在实施本发明时，是将一批毛簇结构沿着牙刷头排列成不同的组，最好是排成若干个行，这些行一般横切牙刷头的纵轴。
各个毛簇的硬毛(各毛簇均有其独特的一束硬毛)紧固到两类空腔内圆形空腔，腔间的距离大，使得在毛簇的硬毛能独立地和不受禁止地运动;多边形(一般为四边形)空腔，在横向上间距甚密，得以形成连续的线状的成行硬毛端。这些多边形的空腔可以有圆形的隅或角状的隅。在先有技术中，密间距的毛簇属典型结构，这些毛簇在扫掠过齿面时常沿切向运动，因而相互前推。本发明的宽间距毛簇在其拐弯经过常属不规则的牙缝外廓时，则作不规则的运动。
第一组毛簇中的每一个都是紧固到准圆形的空腔内，它包括一个中心或中间毛簇和一对沿横向处于最外侧的毛簇，每一毛簇都基本上与牙刷头的表面垂直。此第一组毛簇界定出能进入牙缝内的邻侧间硬毛。这一组中的毛簇在其擦试过齿面时，可使一根根的硬毛穿过紧邻的空隙，并由硬毛的稍端形成扇状件。这里所说的准圆形是指圆形或接近圆形之类的形状，例如椭圆。
第二组毛簇中的每一个都紧固入多边形空腔内，最好采用四边形空腔，而更好是用矩形空腔。这一组中最好有六或七个毛簇，但亦可采用五个或八个毛簇。此第二组中的每个毛簇都基本上与牙刷头表面垂直。
第三组中之各个毛簇紧固到准圆形的空腔内，这一组包括有约十四个沿牙刷头周边定位的毛簇。在牙刷头中心线的各侧有约六个最外侧的毛簇，它们朝牙刷头的最接近一侧沿横向外斜。最前面的毛簇(对向牙刷头的自由端)沿模向朝牙刷头的相应侧倾斜，还同时向前倾斜。这些前倾且同时横倾的最前面的毛簇，亦可视作为第四组或第三组中的子组。此第三组周边上的毛簇则从牙刷头的中心线向外弯曲使之能突进到齿冠底部之齿龈边缘区域内。此种作用在有向下力施加到牙刷头上便可发生，而且与牙刷头相对于齿面取非垂直定向问题无关。上述周边上的毛簇则取弯折形式，得以在使用者施加向下和水平力时，不能在结构上相互支承。
传统上，垂直定向的毛簇常起到一列立柱的作用，因而在其通过楔状隙上方时，支承着悬挂状态的硬毛。前述弯折形构型使总的压缩强度降至最小，这样就能使各个毛簇穿过楔状隙、亚齿龈与邻近侧的空隙，而不会因此受到周围毛簇的抑制。
弯折的毛簇按照它们所弯角度方向运动。当有向下和水平的力作用到牙刷头时，这些个毛簇通常按硬毛固定于牙刷头中毛簇孔内的角度所指方向滑擦过齿面，而不只是朝推进它们的相关方向简单地卷曲回来。本发明的这种结构是在依单一方向起动牙刷的行程中，使硬毛综合有多方向的运动。
当把硬毛强制推入其弯曲方向上时，由于用来使这些硬毛保持就位的应力有余裕，硬毛就可从缝隙中弹出。这种动态作用常可使牙上的污物从邻近的空隙间驱出，而传统结构的牙刷在毛簇擦掠过楔状隙时，却总使污物塞入空隙。
宽间距的各个毛簇的抗挠强度差，这样便得以在降低硬毛高度的同时不对硬毛刚度的增加产生敏感。传统的被修剪成较短高度的牙刷容易变得较硬而常会损伤粘膜。使硬毛的高度降至最低限度便得以在粘膜层与齿的口腔面之间留有较大的空档(这样便提高了达到介部臼齿的可能性)。
弯折的毛簇在它们变形时可取到不等的高度，但在不使用时，则具有一致的高度。弯折的毛簇在使用过程中受迫进入一垂直方向时，将突出到超过直立之硬毛的稍端。这一源于直角三角形的斜边有较大长度的结果，可使弯折的毛簇在其取垂直方向时，能深入到邻侧之间与齿龈的边缘区内。
准圆形的毛簇则只好修剪成较多边形毛簇有较高的高度。这样的构型允许圆形的毛簇在齿面触及多边形毛簇的硬毛梢端之前，插入邻侧的空隙中。
较短的多边形毛簇的紧凑或直线状成行排列，能均匀地将污物从齿面刷走而并不防碍邻近之圆形毛簇进入楔状隙内。
下面简述附图。
图1是依据本发明的第一实施例构成之牙刷的部分透视图;
图2是依据本发明的第二实施例构成之牙刷的部分透视图;
图3至图6是图1中之牙刷的平面图，再借助相关的图3a至3b来阐明所述之几组毛簇的作用，以及它们与齿J和以Q标明的齿龈的触合情形;
图7是图2中之牙刷的改进型式的顶视图;而图8是图7中之牙刷一改进型式的顶视图。
现来参看图1，数号10统一指本发明的牙刷，包括一具有平整上表面14和一纵向轴线16的头部12。此头部通常与柄部20整体连接，此头部的纵向轴线16不必与柄部20的纵向轴线如图中所示的那样重合，柄部20只示明了它的一部分。柄部结构不构成本发明的一部分。头部12与柄部20可以用适当的塑性材料，例如可由一般所用的任何一种塑性材料形成。
第一组多边形毛簇中的任何一组均以24标明，而以单一宽度的毛簇25来界定以上各个组，每个单一宽度的毛簇取其纵向轴线横切轴线16。应注意到，毛簇25中的硬毛要比其它组中的硬毛短。所有的组24均相互平行并同轴线16正交。毛簇25称之为硬毛条或毛簇的硬毛条。
准圆形之毛簇的第二组以26标明，各个组26均取横切轴线16的方向。组26中两最侧端的毛簇均以30标明，每个这样的毛簇顺侧向朝头部12的相关边部相对于垂直方向(与轴线16正交的方向)倾斜约12°。在各个组26中的其余三个间隔开的毛簇均以32标明，称为邻侧间的毛簇，它们基本上垂直于表面14，亦即为直立的。各毛簇30在横向上与其紧邻的毛簇32分隔开。毛簇30与32最好有相同直径。毛簇30中的硬毛称为齿龈线硬毛。于是每个组26同时含有邻侧间的与齿龈线的两种硬毛。圆形毛簇组最好排成与头部12之纵向轴线横切的行。
第三组34是由两个在横向上分开的准圆形的毛簇36所确定。各毛簇36沿横向朝牙刷头部的相关侧倾斜约30°。各毛簇36也相对于含它的平面倾斜于垂线约14°。这样，各个毛簇36既沿横向又沿前向朝头部的自由端倾斜。毛簇36称为前向梢硬毛。此第三组34最好包括两个或多个毛簇。
下面参看图2，其中的结构基本上与图1中所示的相同，仅仅是宽的硬毛条毛簇25(它们中的每一个界定出一个行24)每一个都代之以为一个个圆形毛簇242确定的行240。毛簇242所成的行240与图1其它行中的毛簇相同，横切轴线16并在纵向上分隔开。
图1中行24的结构需要在头部12中形成相当宽的横槽，以便置纳界定出各硬毛条毛簇25的硬毛底端。这可以用手工方法完成。要是采用现有的自动机来形成这类宽槽，就会在充填此种槽或将各硬毛条中之硬毛保持在相对于头部表面14的所需垂直关系时，带来某些问题。
为了解决这类问题，如图2所示，于表面14上形成一批横行来替代前述宽沟，各个横行包括一些紧间距的准圆形的孔。然后用现有的自动机器将各个圆形的毛簇插入并固定于这些孔内。结果形成了与行24接近一致的行240，其中各个毛簇242在横向上相互以密的间距分开。
可以看到，在以上两实施例有关行的设置中是使行24与26(同样行240与26)沿轴线16交替出现，例外的只是紧邻行34后的两行26。这样，在头部12的此种区域内，沿着它的纵向轴线16上来看，就存在着相互邻接的两个行26。这两个行26中的毛簇最好都具有同一高度，而且如同前述，它们的垂向高度要大于行24中之毛簇。一般，第一组24中的硬毛高度约为8.5毫米，而在第二组26与第三组34的毛簇中之硬毛按垂向计算的高度，一般约为10.5毫米。最长的毛簇是组34中的那些，其次则是毛簇30。但毛簇30与34的垂向高度，从头部表面14起算，则是相同的。行24(240)、26、30、32与34之间的空隙，从相关毛簇的底部算起，典型值约为0.09英寸。
在图1的实施例中，毛簇32间的横向空隙宽约为0.006英寸，而任何一组26中之毛簇30间的横向空隙宽约为0.28英寸。单一的宽毛簇的长度约为0.34英寸，而它们的厚度约为0.06英寸。毛簇36间的横向空隙宽约0.070英寸。毛簇36与30之底部直径约为0.050英寸至约0.060英寸。毛簇32的底部直径约为0.040英寸。
在图2的实施例中，毛簇32之间的横向空隙宽约0.065英寸，而任何一行26中毛簇30间的横向空隙宽约0.312英寸。毛簇242间的横向空隙宽约0.065英寸，而毛簇36间的横向空隙一般宽约0.092英寸。所有这些毛簇的底部直径从约0.050英寸至约0.060英寸。
参看图3至6及其相关的对应部件图3a至6a，可以说明图1中实施例之毛簇的特殊洁齿功能。那几个有关的组在图3至6中以直的影线着重表面。在下面的说明中，是就毛簇担当的功能予以描述并分组的，而以前的说明，则仅仅是就这些毛簇所规定出的行来加以描述的。
在图3与3a中，硬毛条25利用位于中央的硬毛束使与牙齿作洁齿接触时有最大面积，由此来清洁牙齿的宽广表面。这种硬毛的长度较短，能使它们在较长的邻侧间硬毛32(如图4与4a中所示)进入齿间的齿隙时，与齿面相触合。为醒目起见，图3a中略去了毛簇3a与3b。传统的牙刷没有将硬毛或毛簇的密度集中到这样的程度，因而未能在宽广的齿面上达到理想的洁齿效果。
在图4与4a中，位于中央的邻侧间硬毛32的长毛簇进入到齿间的空隙内。这些硬毛簇是分隔开的，得以通到深部进行洁齿。上述毛簇的特殊布局，使得它们能进行动态的和独立的洁齿作用。传统的牙刷使硬毛具有相同的长度与密度，在结构上常常相互支承，起到单一组件的作用，妨碍了多重洁齿作用所需的动态式独立作用。
在图5与5a中，长的挠性硬毛30分列在牙刷头12的各侧并向外弯折，得以和缓地将污物从牙齿的齿龈线处或从牙齿之间剔出。专门设计的这种外倾的角度会对向齿龈线而形成一种软性的有控制的硬毛作用。传统的牙刷具有着直立的硬毛，它们的弯折是无控制的，也不是对向齿龈线的。传统的直立式硬毛还会损伤软的齿龈组织。
在图6与6a中，牙刷头部稍端处的前向稍硬毛毛簇36是弯向前方的，用以保证洁齿作用能达到口腔后面的齿并能在齿间进行清洁操作。此外，它们也能清洁舌面与前方齿的间隙区。传统牙刷的直立式硬毛限制了它能达到口腔后面有污物持续聚集之处。
于是，在牙刷头部12共有四种毛簇的功能组。其中由毛簇25242与246所规定的硬毛条组用来清洁牙齿暴露的两侧的宽广表面，由毛簇32所规定的邻侧间硬毛组用来清洁齿间的空隙，由毛簇30所规定的齿龈线硬毛组用来在齿龈线处来洁齿，而由毛簇36所规定的前向梢硬毛组则用来保证在口腔后面来清洁牙齿。
在图7所示实施例中，由大量的四边形(最好是矩形)毛簇246置换了图2中各行240中的五个准圆形的毛簇242。在其它所有方向，那种硬毛/毛簇的构型与尺寸均相同。各四边形毛簇所见的面积最好与头部12中置纳图2内准圆形毛簇242的圆孔相同。这些毛簇也可以是方形，但在其不是方形时，各毛簇26的较短尺寸最好沿各行240分布，即与轴线16垂直，从毛簇的横剖面由准圆形变到四边形时，利用各个四边形的上述尺寸，就能在各行中排下七个四边形毛簇246来代替五个圆形毛簇242，而仅仅使这些行梢有增长。各圆形毛簇242的横剖面积与各四边形毛簇246的横剖面积相同，但后一种毛簇沿行240的尺寸在矩形这种最佳形式的毛簇中则是较短的，因而在行240中可排列下较多个数的矩形毛簇。矩形毛簇的另一个优点是，在各行240中的毛簇个数几乎与图1中硬毛条25的个数相近似。亦即图7中各行240中的毛簇数大于图2中各行240的毛簇数。
在图7的实施例中，毛簇32间的横向间隙宽约0.65英寸，而毛簇30间横向间隙的宽度约为0.312英寸。毛簇246间的横向间隙宽约0.054英寸，而毛簇36间横向间隙的宽度约为0.092英寸。各矩形毛簇中的最短尺寸约为0.039英寸，而其最长的尺寸约为0.05英寸。
在图7中，各矩形毛簇246的最长尺寸的边与轴线16平行。如有必要，任何行240或所有的行240中的矩形毛簇都可转过90°，使得各矩形毛簇最长尺寸的边垂直于轴线16。为了沿任何行240保持住所需要的簇间空隙，略去一个毛簇246或许是必要的，这样，任何行240就将只含有六个矩形毛簇。
最后参看图8的实施例，其中的结构与图7中所示的类似，也采用了矩形毛簇。它们的区别涉及到后面将会给出的毛簇尺寸与其间的空隙，还涉及到处于头部自由端即远离柄部的一端处的那些毛簇。在以前所述的实施例中，两个毛簇36位于最接近头部自由端处，而其中的每个毛簇都朝向(远离柄部)与沿横向朝外，顺轴线16远离头部中心倾斜。在此图8的实施例中，由排于一条与横行240平行的横行250中之三个毛簇37，替换了图7中最前方的两个毛簇36。各个毛簇37具有相同尺寸。居中的毛簇以其中心位于牙刷头部12之上，与轴线16重合，同时此毛簇与此头部表面垂直。最外侧的两个毛簇37沿横向朝外相对于垂直方向倾斜约12°。这些个毛簇也可以如同毛簇36在图7的实施例中那样，向前倾斜。上述各个毛簇37均处在一横切轴线16的平面内，它们的作用与毛簇36类似。
在图8的实施例中，横行之间的纵向间距(沿轴线16度量)为0.10英寸。在毛刷头部置纳毛簇用的孔间间距，沿各横行度量的结果约为0.015英寸。牙刷头部置纳圆形毛簇的孔其直径约为0.06英寸。各矩形毛簇248的最短边尺寸约为0.047英寸而最长边的尺寸约为0.060英寸。图8中各矩形毛簇概以248标明。
在图8中，与图7中的实施例相同，各矩形毛簇的最长边是与长轴16相平行。如果需要，可将任何行240或所有行240中的矩形毛簇248转过90度，而使各矩形毛簇248的最长边与轴线16相垂直。为了沿任何行240保持住所需的毛簇间间距，可能不得不省略掉一个毛簇248。
图8实施例中的头部约较图7中实施例的头部长出0.1英寸，宽出0.030英寸。毛簇32与37的直径可以相同或不相同，但最好是它们具有同样大小的直径。
权利要求
1.一种牙刷头部，上面接附有一柄部，此头部有一纵向轴线且终结于一远距此柄部的自由端，此头部有一表面，从此表面大致朝上延伸出各种硬毛的毛簇，头部自由端处的绝大部分毛簇在横向上朝向垂直向倾斜一个角度，在头部周边上的这些毛簇，它们与自由端上的不同，在横向上偏离开垂向朝外倾斜一个角度。
2.如权利要求1所述的牙刷头部，其中剩余的毛簇则基本上都是垂直于此头部的表面的，在所说的毛簇中，它第一部分具有第一种高度，而它的第二部分具有第二种高度。
3.如权利要求1所述的牙刷头部，其中的毛簇以行的形式排成三组，各行均横切前述纵向轴线，第一组中各行的毛簇在高度上较其它行中的短，第二组中各行的毛簇排列成使其最外侧的毛簇在横向上均朝头部的相关侧向外倾斜，而第二组各行中其余毛簇则基本上与所述的头部的平整表面相垂直，上述的第一组与第二组中的某些毛簇则沿此头部的纵向轴线交替分布，第三组毛簇位于最接近所说头部的自由端处，它包括着至少两种毛簇，各在横向上朝此头部的相关侧向外倾斜。
4.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及之第二与第三组中的毛簇依垂直方向计，具有相同高度。
5.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及之第三组中的各个毛簇向前偏离垂向倾斜约14°，沿横向朝外偏离垂向倾斜约30°
6.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第二组中有一行毛簇比任何其它组中的任何行更接近所说柄部。
7.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第二组毛簇中各个最外侧的毛簇均在横向上朝垂直向倾斜约12°。
8.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第一组毛簇中的各个行均包括有一个宽度基本上覆盖住此牙刷头部宽度的单一毛簇。
9.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第一组毛簇中的各行均包括有一批毛簇，它们在一起基本上覆盖着牙刷头部的宽度，此第一组中的毛簇在横向上相互分开。
10.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第一组中的各毛簇为准圆形的。
11.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第一组中的各毛簇为四边形的。
12.如权利要求3所述的牙刷头部，其中述及的第三组毛簇除包括有已述及的两种毛簇外还包括一第三种毛簇，此第三种毛簇位于已述及的两种沿横向倾斜的毛簇之间且垂直延伸到前述头部表面，这两种倾斜的毛簇和第三种毛簇处于横切所说头部之纵向轴线的一平面内。
13.如权利要求12所述的牙刷头部，其中述及的两种倾斜毛簇各偏离垂向倾斜约12°。
14.一种牙刷头部，上面接附有一柄部，此头部有一纵向轴线且终结于一远距此柄部的自由端，此头部有一表面，从此表面大致朝上延伸出各种硬毛的毛簇，这些毛簇确定出(1)一种大致向上延伸的硬毛条组，用来清洁牙齿的宽广表面，此硬毛条组内沿横向延伸、在纵向上分开的致密充填着硬毛的行所界定，而各个这样的行横延过牙刷头部的一部分宽度，同时这种硬毛条组从横向上看基本位于牙刷头部的中间，此种硬毛条毛簇较任何其它组中的都短;(2)沿纵向分开的硬毛簇组成的邻侧向的组，用来清洁齿间的缝隙，同时为具有横向分开的毛簇和基本上位于牙刷头部之中的沿纵向所分开的行所界定;(3)由分隔开的毛簇组成的齿龈线硬毛组，用来在齿龈线处对牙齿进行清洁，它由一批基本上环绕牙刷头部周边的毛簇所界定，而各种这种齿龈线毛簇沿横向朝外倾斜;(4)前向梢组，它具有分开的毛簇，用来清洁口腔后部的牙齿，包括有至少两种毛簇，各朝牙刷头部相关侧沿横向向外倾斜，且都位于牙刷头部自由端的最近部位。
15.如权利要求14所述的牙刷头部，其中述及的硬毛条毛簇组是由单一的毛簇所确定。
16.如权利要求14所述的牙刷头部，其中述及的硬毛条毛簇组是由紧密分开的毛簇所确定。
17.为权利要求14所述的牙刷头部，其中述及的邻侧间毛簇与述及的齿龈线毛簇是在相同的行中。
18.如权利要求14所述的牙刷头部，其中绝大多数所述的硬毛条毛簇和所述的邻侧间毛簇交替地沿牙刷头部的纵向轴线分布。
19.如权利要求14所述的牙刷头部，其中两行所述的邻侧间毛簇它们本身沿牙刷头部的纵向轴线毗邻。
20.如权利要求14所述的牙刷头部，其中述及的前向梢毛簇组是在单一的行中，而这一行离所说的柄部最远。
21.如权利要求14所述的牙刷头部，其中述及的前向梢组包括有除已述及的两种毛簇外还包括有第三种毛簇，此第三种毛簇位于此两种沿横向倾斜的毛簇中间，并垂直地延伸到所说头部的表面，这两种倾斜的毛簇与第三种毛簇处于同一平面中。
22.如权利要求21所述的牙刷头部，其中述及两种倾斜的毛簇各离垂直方向倾斜约12°。
23.一种牙刷头部，上面装附有一柄部，此头部有一纵向轴线且终结于一远距此柄部的自由端，此头部有一表面，从此表面大致朝上述伸出各种硬毛的毛簇，这些毛簇包括一批准圆形毛簇和一批准多边形毛簇。
24.如权利要求23所述的牙刷头部，其中述及的准圆形毛簇和多边形毛簇，它们沿所说纵向轴线排列成在纵向上交替分隔的横行。
25.如权利要求24所述的牙刷头部，其中述及的多边形毛簇行在长度上短于所说的准圆形毛簇行。
26.如权利要求24所述的牙刷头部，其中在所说头部自由端处存在有至少两行准圆形的毛簇。
27.如权利要求23所述的牙刷头部，其中在所说头部周边处的一部分毛簇沿横向朝外倾斜。
28.如权利要求26所述的牙刷头部，其中在所说头部自由端处的绝大部分毛簇是向前和沿横向倾斜的，而在所说周边上异于自由端处的那些毛簇则朝垂向倾斜约12°。
29.如权利要求23所述的牙刷头部，其中述及的准圆形毛簇与多边形毛簇排列成交替的横行。
30.如权利要求29所述的牙刷头部，其中述及的多边形毛簇乃是一种单一的基本上覆盖所述头部宽度的毛簇。
全文摘要
由三个不同组的成行毛簇组成的牙刷，各个行均横切牙刷头部之纵向轴线。第一组中毛簇最短；第二组各行上最外侧毛簇沿横向外倾12°；第三组各毛簇最接近此头部远离柄部的一端，且相互发散。在一实施例中，第三组中各毛簇横倾30°和前倾14°。第一实施例中第一组各行包括单一的宽毛簇。第二实施例中第一组各行有沿横向分开的圆形毛簇。第三实施例中第一组各行有沿横向分开的四边形毛簇。它们定出四种在刷牙中各起特殊作用的功能组。
文档编号A61C17/00GK1058524SQ9110191
公开日1992年2月12日 申请日期1991年3月28日 优先权日1990年3月29日
发明者约翰·P·克提斯, 凯德尔·N·罗斯多吉, 约翰·C·克罗佛德, 杰姆斯·H·克普, 托玛斯·E·米特尔, 伯特·D·荷泽尔曼, 多纳尔德·R·拉莫德, 劳诺·H·埃德尔曼 申请人:科尔加特·帕尔莫利弗公司