牙刷 【技术领域】
本发明涉及一种牙刷，对积存在牙与牙之间、牙与牙龈的交界处等的难去除牙垢的清刷效果高，与牙龈的接触状况柔软，使用感觉良好。
背景技术
为预防牙周疾病和虫蛀这二大牙科疾病，用牙刷去除牙垢是重要的方法，近年来认为擦洗法和冲刷法等用毛尖端刷牙的清刷法对去除牙垢是有效的。
过去，关于用由合成丝构成的刷毛的牙刷，为了避免冲洗法等清刷时因毛尖端损伤牙龈，使用的牙刷采用细的柔软的刷毛。但是，这种刷毛虽然有柔软感，但毛的硬挺性低，故去除牙垢地力不充分，并且存在耐用性低的缺点。
另外，为了使毛尖端容易进入牙与牙龈的交界处等凹部，将毛尖端研磨加工成锥形的牙刷也是众所周知的，但该锥形部的长度短，充其量为1mm左右，故不能使清刷效果和柔软感提高，与普通的毛尖端呈圆状的刷毛几乎没有差别。
将锥形部通过化学处理而成为较长且尖锐的刷毛，也用于刷子用、化妆用、洗脸用等的刷毛类(日本国实开昭57-12934号，实开昭57-65632号公报)。
但是，以往的具有锥形部的刷毛类，有的不具有合适的锥形形状，例如当锥形部过长或过细时，存在下述问题，即毛的硬挺性低，刷牙时产生很大的弯曲，使毛尖端的进入性、清刷效果、对牙床的按摩效果降低。反之，当锥形部过短或过粗时，存在下述问题，即难以进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，这些部位的清刷效果降低。
本发明是为了解决上述问题而研制成的，其目的在于提供一种牙刷，该牙刷的毛尖端容易进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，对积存在牙与牙之间、牙与牙龈的交界处等的难去除的牙垢的清刷效果高，与牙龈柔和接触，使用感觉良好。
【发明内容】
为了达到上述目的，本发明牙刷是将毛尖端呈锥形形状的合成单丝束成毛束，将该毛束植入牙刷头部而成的，该牙刷的特征在于，其使用具有锥形形状的合成单丝，上述合成单丝的锥形形状是这样构成的，即设定将该合成单丝的尖端作为原点(0，0，0)的3维座标(X、Y、Z)，使上述合成单丝的中心轴沿着该座标的+X轴时，上述合成单丝的离尖端0.1mm至8.0mm任意部位的锥形部的YZ平面方向之截面积s，与上述合成单丝的最大直径部的YZ平面方向的截面积S0之比率P是按照下式特定的：
p＝s/S0＝a·x(0.85-a) (0.05≤a≤0.65)
另外，将式中的参数a设定在0.10≤a≤0.45范围内更好。
上述合成单丝的锥形部的离尖端0.1mm至8.0mm的部分具有按照下面(a)～(g)步骤求出的弯曲恢复率BR(％)，最好该弯曲恢复率BR是按照BR≥60特定的。
(a)将没有弯曲的合成单丝卷绕固定在直径为10mm的金属制的圆柱棒上，刷毛卷绕方向相对于圆柱长轴是垂直的；
(b)在(a)状态下浸渍在23±4℃水中24小时；
(c)然后，在(a)状态下浸渍在37±2℃水中90秒钟；
(d)接着，在(a)状态下浸渍在23±4℃水中1分钟；
(e)从金属制的圆柱棒上卸下合成单丝，移到装有23±4℃水的器皿中静置1小时；
(f)轻轻地将水擦掉，测定合成单丝的离尖端0.1mm至8mm部分的曲率半径；
(g)假设在(f)步骤所得到的各部位曲率半径的测定结果为r，用下式计算出各部位的弯曲恢复率BR(％)：
BR={1-360×(8.0-0.1)/(2×r×π)360×(8.0-0.1)/(2×5×π)}×100(%)]]>
而且，可以在上述合成单丝的两端具有锥形部，将该合成单丝在其中央部进行弯曲，在上述牙刷头部进行植毛。也可以制成合成单丝两端的锥形部具有不同的形状。
本发明牙刷是将毛尖端呈锥形形状的合成单丝束成毛束，将该毛束植入牙刷头部而成的，该牙刷的特征在于，其使用具有锥形形状的合成单丝，上述合成单丝的锥形形状是这样构成的，即离锥形尖端部0.1mm、1mm、3mm各部位的刷毛直径与合成单丝最大直径部的刷毛直径之比率分别为5～35％、35～60％、60～90％。
最好，将上述合成单丝的离锥形尖端部0.1mm部位的刷毛硬度设为离锥形尖端部3mm部位的刷毛硬度的10％以内。
并且，合成单丝最好具有锥形形状，该锥形形状是这样构成的，即离锥形尖端部5mm、8mm各部位的刷毛直径与合成单丝最大直径部的刷毛直径之比率分别为70～95％、80～100％。
可以在合成单丝的两端具有锥形部，将该合成单丝在其中央部进行折弯后，植入上述牙刷头部。
通过制成上述结构的牙刷，在刷牙时，尖锐的锥形部容易进入牙间部位，特别是容易进入牙周凹处和牙间三角部位，对这些部分有效地进行清刷，故可以提高牙垢去除率。并且，毛尖端对牙床的刺激也良好，可得到柔和的触感，使用感觉显著提高，同时还可提高耐用性。
【附图说明】
图1是本发明的一实施形式的牙刷的牙刷头部所植入的合成单丝的示意性放大侧视图。
图2是本发明的实施形式的牙刷的牙刷头部之侧视图。
图3是本发明的实施形式的牙刷的俯视图。
图4是从上述实施形式的牙刷所用的合成单丝的Z轴方向看的示意性放大俯视图。
图5是表示本发明的牙刷所用的合成单丝的其它形状例子之示意性放大俯视图。
图6是表示本发明的牙刷所用的合成单丝的又一其它形状例子之示意性放大俯视图。
图7是合成单丝的弯曲恢复率的求法之说明图。
图8是本发明的其它实施形式所用的合成单丝的示意性放大俯视图。
【具体实施方式】
以下，参照附图对本发明的实施形式进行说明。
图1～图4表示本发明的牙刷的第1实施形式。
图中，符号10是牙刷的柄，12是牙刷头部，14是植毛面，16是毛束，18是构成毛束16的合成单丝，20是形成于合成单丝18尖端的锥形部，图示例的牙刷是将数根两端具有锥形部20、20的合成单丝18束成毛束16，把将该合成单丝18束成的毛束16从其中央部弯曲成二个，植入牙刷头部12而成的。
第1实施形式的场合，采用具有按(1)式特定的锥形形状的合成单丝18，该合成单丝18如图4所示，设定将合成单丝18的尖端作为原点○(0，0，0)的3维座标(x，y，z)，使丝18的中心轴沿着xyz座标的+x轴时，离丝尖端0.1mm起至8.0mm的任意部分的yz平面方向的丝18的截面积s与丝18的最大直径部的yz平面方向截面积S0之比率p满足下式：
p＝s/S0＝a·x(0.85-a) ……(1)
式中，0.05≤a≤0.65
另外，z轴是向与纸面垂直的方向延伸的。将数根具有这种锥形形状的合成单丝18束起来成为毛束16，如图2和图3所示，用规定的方法在牙刷头部12进行植毛。
上述合成单丝18的材料，可以使用聚酯、聚酰胺、聚烯烃等合成树脂，但从锥形加工的面开始最好使用聚酯。包括牙刷头部12在内的牙刷柄10的材料，可以使用聚丙烯树脂、AS树脂等通常使用的合成树脂。
各锥形部20、20的全长L。制成5～15mm，最好制成8～12mm，合成单丝18的最大直径D制成0.15～0.25mm，最好制成0.17～0.20mm。另外，植入牙刷头部12后的合成单丝18的从植毛面14起的刷毛长度(纤维长度)与普通的牙刷一样，为10～13mm左右，但即使刷毛长度小于8mm，只要是满足上述(1)式和参数a的锥形形状，也可取得本发明的效果。
关于牙刷自身的制造方法，只要毛束16确实固定在牙刷头部12上即可，故没有特别的限定，可以利用现有的众所周知的方法。例如，如图4所示，在两端具有锥形部20的合成单丝18的情况下，可以利用平线植毛法，即用金属片(平线)将毛束折成二个，钉进植毛孔内，另外，在图6所示的只在一端形成有锥形部20的合成单丝18的情况下，可以利用型内处理法和热熔法等。
在使用具有上述锥形形状的合成单丝18的情况下，由于尖锐的锥形部20的尖端容易进入牙间部位，特别是也容易进入牙周凹处和牙间三角部位，故可以提高牙垢去除率。
另外，由于毛尖端可容易地插入狭窄的部分，故刷牙时不需施加过大的力，还可提高刷毛的耐用性。因毛尖端引起的对牙床的刺激也良好，可获得柔和感，可使使用感觉显著提高。
为了全面地获得上述效果，上述(1)式中的参数a必须满足0.05≤a≤0.65的条件，满足0.10≤a≤0.45的条件更好。参数a不满足0.05≤a≤0.65的条件时，即使是具有(1)式所示的锥形形状的刷毛，也不能发挥上述效果。
即，在参数a小于0.05的情况下，由于锥形部20非常细，故刷毛所具有的“硬挺性”强度过低，刷牙时产生很大的弯曲，毛尖端的进入性、清刷效果、对牙床的按摩效果降低。另外，使耐用性也降低。反之，在参数a大于0.65的情况下，由于锥形部20在毛尖端方向上不能形成得足够细，故难以进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，使这些部位的清刷效果降低。
在上述第1实施形式中，如图4所示，例示了将左右锥形部20、20设成相同的锥形形状、即相同的参数a的情况，但只要满足参数a的范围(0.05≤a≤0.65)，也可以例如如图5所示那样，对左右的各锥形部201、202采用不同的参数值a1、a2，使左右端部的锥形形状不同。另外，不局限于如图4或图5所示那样仅是在两端部形成锥形部20、201、202的合成单丝，也可以是如图6所示那样仅在一端部形成锥形部20的合成单丝18。
另外，在牙刷头部12上所植的毛束16，虽然只用了具有上述锥形形状的合成单丝18，但不局限于此，只要本发明的合成单丝18与植毛面14上所植入的全部刷毛的比率为25％以下，就可发挥上述的效果。这种情况下，在1个毛束16内，可以将具有上述锥形形状的合成单丝18和其它形状的丝按25％以上的比率混合成束进行植毛，另外，也可以将只由具有上述锥形形状的合成单丝18构成的毛束16和只由其它的普通形状的合成单丝构成的毛束在全部植毛面上按25％以上的比率混合配置进行植毛。
而且，合成单丝18的断面形状，只要满足上述(1)式和参数a的范围，可以采用圆形、椭圆形、方形等各种断面形状。
下面，对本发明牙刷的第2实施形式加以说明。
第2实施形式是在与上述的第1实施形式相同的牙刷结构中，将合成单丝18的从尖端0.1mm起至8.0mm部分的弯曲恢复率BR(％)设定成BR≥60。
如上所述，在将合成单丝18的离尖端0.1mm起至8.0mm部分的弯曲恢复率BR(％)设定成BR≥60的范围的情况下，由于锥形尖端部尖锐且柔软，故容易进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位等口腔内的细小部位，可以进一步提高清刷实际效果。另外，由于对弯曲的恢复性好，故还可提高刷毛的耐用性。为了更进一步发挥该效果，最好设成BR≥80。
上述弯曲恢复率BR(％)在BR＜60的情况下，由于合成单丝18的锥形尖端部失去柔软性，故在通常刷牙时刷毛很难进入口腔内的细小部位。并且，对于弯曲的恢复性差，故刷毛的耐用性也降低。
上述弯曲恢复弯曲BR按如下方法求出。
(a)将完全看不到弯曲的合成单丝18如图7所示那样卷绕并固定在直径10mm的金属制圆柱棒30上。这时，要注意刷毛卷绕方向18c与圆柱长轴c相垂直。
(b)在(a)的状态下浸渍在23±4℃水中24小时；
(c)然后，在(a)状态下浸渍在37±2℃水中90秒钟；
(d)接着，在(a)状态下浸渍在23±4℃水中1分钟；
(e)将合成单丝18从金属制圆柱棒30上卸下来，移到装有23±4℃水的玻璃器皿中静置1小时；
(f)轻轻地将水擦掉，测定离合成单丝18尖端0.1mm至8mm部分的曲率半径；
(g)假设在(f)步骤时所得到的各部位的曲率半径的测定结果为r，按下式计算出各部位的弯曲恢复率BR(％)：
BR={1-360×(8.0-0.1)/(2×r×π)360×(8.0-0.1)/(2×5×π)}×100(%)]]>
根据以上所述的实施形式，可以得到这样的牙刷，即其使用具有由特定的锥形形状构成的锥形部的合成单丝，故合成单丝的毛尖端容易进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，使积存在牙与牙之间和牙与牙龈交界处等的难去除牙垢的清刷效果提高，并且向牙龈上接触的感觉也柔和，使用感觉良好。
另外，由于将合成单丝的离尖端0.1mm至8.0mm的部分的弯曲恢复率BR(％)设为BR≥60，故其容易进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位等口腔内的细小部位，可更加提高清刷实际效果，并且还可提高刷毛的耐用性。
以下，对本发明牙刷的第3实施形式进行说明。
图8表示本发明牙刷的第3实施形式。
该实施形式是在与图1～图3所示的上述第1和第2实施形式同样结构的牙刷上，构成毛束16的合成单丝18使用具有下述那样的锥形形状的合成单丝18，在牙刷头部12上进行植毛，该锥形形状是这样构成的，即如图8详细所示，离锥形尖端部0.1mm、1mm、3mm各部位的刷毛直径d0.1、d1、d3与合成单丝18最大直径部位的刷毛直径D的比率分别为5～35％、35～60％、60～90％。
上述合成单丝18的材料，与上述实施形式一样，可以使用聚酯、聚酰胺、聚烯烃等合成树脂，包括牙刷头部12在内的牙刷柄的材料，可以使用聚丙烯树脂、AS树脂等通常所用的合成树脂。合成单丝18的锥形部203的全长为8～15mm，最好为8～10mm，最大直径部的刷毛直径D为0.15～0.25mm，最好为0.17～0.20mm。在牙刷头部12上进行植毛后的合成单丝18的从植毛面14起的刷毛长度(纤维长度)，与普通的牙刷一样，为10～13mm左右。
牙刷自身的制造方法，只要毛束16确实被固定即可，故没有特别的限定，例如可以利用平线植毛法等现有的一般知道的方法，该平线植毛法是用金属片(平线)将毛束16弯成二折，再打入牙刷头部12的植毛孔内。
在使用具有上述锥形形状的合成单丝18制造牙刷的情况下，由于尖锐的锥形部203的尖端很好地进入牙间部，特别是容易进入牙周凹处、牙间三角部位，故可提高牙垢去除率，并且毛尖端对牙床的刺激也良好，可获得柔和的接触感，可显著提高使用感觉。
另外，由于毛尖端容易到达牙间部位及牙与牙龈的交界处、因牙排列不整齐而形成的凹部等，可有效地去除食物残渣和牙垢，故清刷效果高，而且由于毛尖端柔软，故可有效地清刷牙床较软的牙周凹处等。
由于可不损伤牙床地给予良好的刺激，故可预防牙周疾病不用说了，还对预防虫牙有很大的效果。又，由于毛尖端容易插入狭窄的部分，故清刷时不需要施加过大的力，还可防止因使用而导致刷毛张开，使耐用性也提高。
使用离锥形尖端0.1mm、1mm、3mm各部位的刷毛直径d0.1、d1、d3偏离上述条件的合成单丝的情况下，不能发挥上述效果。即，若锥形部各部位的刷毛直径与合成单丝18的最大直径部的刷毛直径D的比值过小，则锥形部分非常细，故刷毛具有的“硬挺性”过小，清刷时产生很大的弯曲，使毛尖端的进入性、清刷效果、对牙床的按摩效果降低。并且，耐用性也降低。
反之，若锥形部各部位的刷毛直径与最大直径部的刷毛直径D的比值过大，则锥形部分不能在毛尖端方向变得足够细，故难以进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，对这些部位的清刷效果降低，与牙龈接触的感觉也不好。
另外，在上述实施形式，在牙刷头部12上所植入的刷毛只使用了具有上述锥形形状的合成单丝18，但不局限于此，只要上述合成单丝18与在植毛面14上所植入的全部刷毛的比率为50％以上，就可发挥上述效果。在这种情况下，在1个毛束16内，可以将具有上述锥形形状的合成单丝18和其它形状的丝按50％以上的比率混合成束进行植毛，另外，也可以将只由具有上述锥形形状的合成单丝18构成的毛束16和只由其它的普通形状的合成单丝构成的毛束在全部植毛面上按50％以上的比率混合配置进行植毛。
另外，关于上述合成单丝18的锥形部203的锥形形状，在上述刷毛直径d0.1、d1、d3各部位的基础上，若再对离锥形尖端部5mm、8mm各部位的刷毛直径d5、d8规定较细的尺寸，使其为最大直径D的70～95％、80～100％，可以更有效地发挥上述所有效果。
还有，若将上述合成单丝18的离锥形尖端部0.1mm部位的刷毛硬度设为离锥形尖端部3mm部位的刷毛硬度的10％以内，比较理想的是设为5％以内，则锥形尖端部既尖锐、又可赋予柔和感，可对牙床赋予良好的刺激，可显著提高使用感觉。另外，使用这种硬度的刷毛，还可以比通常刷牙更长的时间进行清刷，可以更进一步提高对牙床的按摩效果。
上述刷毛的硬度超过10％时，锥形尖端部失去柔软的感觉，使用者感到刺痛牙床的疼痛的可能性提高。因此，与牙床接触的感觉不好，不能用充分的时间按摩牙床。
根据本实施形式，其使用具有锥形形状的合成单丝，该合成单丝的锥形形状是这样构成的，即离锥形尖端部0.1mm、1mm、3mm各部位的刷毛直径与合成单丝的最大直径部的刷毛直径的比率分别为5～35％、35～60％、60～90％，故可以得到这样的牙刷，即毛尖端容易进入牙间部位和牙周凹处、牙间三角部位，使积存在牙与牙之间和牙与牙龈的交界处等的难去除的牙垢的清刷效果提高，并且与牙龈的接触状态也是柔和的，使用感觉良好。
另外，由于将合成单丝的离锥形尖端部0.1mm部位的刷毛硬度设成是离锥形尖端部3mm部位的刷毛硬度的10％以内，故锥形尖端部既尖锐又可赋予柔软感，可对牙床赋予良好的刺激，可显著提高使用感觉。使用具有这种硬度的刷毛，还可以以比通常更长的时间进行清刷，可以更一步提高对牙床的按摩效果。
实施例
本发明为了调查研究合成单丝的锥形部的形状对牙刷的使用感觉的影响，通过变化锥形部的形状而进行了感觉评价试验。
实施例1
由15名被试验者对上述(1)式中不同的参数a带来的使用感觉进行评价试验。其结果示于表1。
表1
与锥形形状相对应的牙刷的使用感觉
a：参数 ◎：有明显的感觉/非常好
○：有感觉/良好
×：没有感觉/不好
表1清楚地表明，参数a满足0.05≤a≤0.65的条件时，具有(1)式所规定的锥形形状的刷毛得到这样的实际使用感觉评价，即对狭窄部分的污垢进行去除“有”感觉，与牙龈接触的感觉也“良好”。特别是参数a满足0.10≤a≤0.45的条件的情况下，得到下述极高的评价，即对狭窄部分的污垢进行去除的感觉“非常明显”，与牙龈接触的感觉也“非常好”。
实施例2
为了调查合成单丝的弯曲恢复率BR对牙刷的使用感觉和耐用性的影响，制造了由表2所示的各种弯曲恢复率BR构成的牙刷，由30名被试验者对于因弯曲恢复率BR的不同而造成的使用感觉和耐用性进行了评价试验。其结果示于表3。
表2
用于评价的合成单丝的尖端部分的弯曲恢复率刷毛种类 从刷毛毛尖端0.1mm部分至8.0mm部分的 弯曲恢复率BR(％) A B C D BR≥80 80＞BR≥60 60＞BR≥40 40＞BR
表3
与弯曲恢复率相对应的牙刷的使用感觉和耐用性刷毛种类毛尖端进入到细小部位的感觉*1刷毛的耐用性*2 A B C D ○ △ × × ○ △ × ×
○：有明显的感觉/非常好
△：有些感觉/还可以
×：没有感觉/不好
*1：30名被试验者进行的感觉评价
*2：通过肉眼观察外观对使用1个月后的刷毛毛尖端的张开程度进行评价
由表3清楚地看出，离合成单丝尖端0.1mm至8.0mm的部分的弯曲恢复率BR(％)为BR≥60时，得到下述评价，即毛尖端进入到细小部位“有”感觉，刷毛的耐用性也“好”。特别是在BR≥80时，得到了较高的评价。
实施例3
为了调查合成单丝的锥形部的形状对牙刷的使用感觉的影响，该牙刷是根据离锥形部刷毛尖端特定距离的刷毛直径与最大直径部的刷毛直径的比例的不同而特制的，如表4所示，制作了使用毛尖端加工成各种锥形形状的合成单丝的牙刷E、F(本发明)、G，由30名被试验者对这些牙刷进行了实际使用感觉的评价。评价结果示于表5。
表4
用于感觉评价的牙刷刷毛尖端的锥形形状 刷毛种类 离刷毛尖端特定距离的刷毛直径与 最大直径部的比例(％) 离尖端的距离 0.1mm 1mm 3mm E F G 0～5 5～35 35～50 15～35 35～60 60～80 35～60 60～90 80～100
表5
与锥形形状相对应的牙刷的使用感觉
○：有感觉/良好
△：不太有感觉/不太好
×：没有感觉/不好
上述感觉评价试验的结果，本发明的牙刷F得到以下评价：对较窄部分的污垢进行去除“有”感觉，与牙龈的接触也“良好”，本发明的牙刷F使用具有锥形形状的合成单丝，该锥形形状是这样构成的，即离锥形尖端0.1mm、1mm、3mm各部位的刷毛直径d0.1、d1、d3与合成单丝的最大直径部的刷毛直径D的比率分别为5～35％、35～60％、60～90％。
实施例4
下面，为了调查锥形尖端部的硬度对牙刷使用感觉的影响，变化锥形部尖端的硬度进行感觉评价试验。评价对象如表6所示，制造牙H～K，这些牙刷使用锥形部尖端加工成各种硬度的合成单丝，由30名被试验者对这些牙刷进行实际使用感觉的评价。评价结果示于表7。
表6
用于感觉评价的牙刷的刷毛尖端的硬度之比 刷毛种类 刷毛尖端0.1mm部位与3mm部位的 刷毛硬度之比*3(％) H I J K 0～5 5～10 10～25 25～50
*3：H.R.Rawls等根据数学模型(Dent.Mater.，6；111-117，April 1990)计算出的
表7
与刷毛毛尖端的硬度之比相对应的牙刷的使用感 刷毛种类 按摩牙床的感觉与牙龈接触的感觉 H I J K ○ ○ △ × ○ △ × ×
○：有明显的感觉/非常好
△：有些感觉/还可以
×：没有感觉/不好
离锥形尖端部0.1mm、3mm的各部位的刷毛的硬度Gb，是H.R.Rawls等根据数学模型(Dent.Mater.，6，111-117，April 1990)，用下式计算出的：
Gb＝Fb/d
≈ 3.64 E·I/A2(3L-A)
式中，Fb：施加在刷毛上的力
d：对刷毛尖端施加负荷时的弯曲
E：弹性模量
I：惯性力矩
A：从固定端到Fb作用点的距离
L：从固定端到刷毛尖端的距离
另外，如果可以测定的话，也可以不用上式计算，而用ISO硬度试验机(ISO8627)，求出离锥形尖端部0.1mm、3mm各部位的回弹力。
表7清楚地表明，将合成单丝的离锥形尖端部0.1mm部位的刷毛硬度设为离锥形尖端部3mm部位的刷毛硬度的10％以内时，得到这样的评价，即对牙床进行按摩“有”感觉，与牙龈接触的感觉也“良好”。特别是设为5％以内时，对牙床的按摩和与牙龈的接触的感觉两者得到高的评价。
以上，对本发明的实施形式和实施例进行了说明，但本发明不局限于此，可按照本发明的主要宗旨进行种种变型。