口腔护理工具的头部技术领域
本公开涉及用于口腔护理工具头部，并且具体涉及一种包括相对于头
部的安装表面倾斜的至少两个簇，所述簇从安装表面延伸。
背景技术
本领域熟知用于口腔护理工具类似手动和电动牙刷的由多根长丝组成
的簇。一般来讲，簇附接到旨在插入用户口腔中的头部的安装表面。抓柄
通常附接到头部，所述柄部在刷牙期间由用户握持。头部是永久连接到或
可反复附接到柄部并且可从柄部拆卸。
本领域还已知包括多个簇的牙刷，其中至少两个簇沿不同方向相对于
安装表面倾斜，所述簇从所述安装表面延伸。例如，已知牙刷的刷头具有
头部主体和多个毛发组件。头部主体具有安装表面以及限定在安装表面中
的多个安装孔。毛发组件分别安装在安装孔中且以倾斜方式从头部主体的
安装表面突出。多个毛发组件包括分别安装在圆形的第一安装孔中的多个
第一毛发组件以及分别安装在椭圆形的第二安装孔中的多个第二毛发组
件。两行第一毛发组件相对于头部主体的安装表面以相同倾斜角倾斜。第
二毛发组件位于第一毛发组件的两侧并且以两个平行的行布置并且以不同
于第一毛发组件的倾斜角的倾斜角来倾斜。
虽然包括这些类型的毛发组件的牙刷充分清洁了牙齿的外颊面，但它
们并不十分适于从牙龈缘、齿间区、舌面和其它难以触及的口腔区域去除
牙斑和残渣。
本公开的一个目的在于提供一种口腔护理工具的头部，该头部提供改
进的清洁性质，尤其是关于牙齿的牙间和牙龈缘区域。本公开的目的还在
于提供一种包括此类头部的口腔护理工具。
发明内容
根据一个方面，提供了一种口腔护理工具的头部，该头部包括从所述
头部的安装表面延伸的至少两个簇，所述簇相对于安装表面沿至少两个不
同方向倾斜，其中每个簇包括具有第一长度的第一组长丝以及具有第二长
度的至少第二组长丝，第一长度不同于第二长度。
根据一个方面，提供了一种包括这种头部的口腔护理工具。
附图说明
下文参考各个实施例和附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了包括簇的第一示例性实施例的口腔护理工具的第一实施例
的示意性透视图；
图2示出了图1的口腔护理工具的示意性俯视图；
图3示出了图1的口腔护理工具的示意性侧视图；
图4示出了图1的口腔护理工具的示意性正视图；
图5示出了簇的第二示例性实施例的示意性侧视图；
图6示出了包括簇的第三示例性实施例的口腔护理工具的第二实施例
的示意性透视图；
图7示出了图6的口腔护理工具的示意性侧视图；
图8示出了图6的口腔护理工具的示意性俯视图；并且
图9示出了图6的口腔护理工具的示意性正视图。
具体实施方式
根据本公开的口腔护理工具的头部包括从头部的安装表面延伸的至少
两个簇。
所述至少两个簇相对于安装表面倾斜，在簇与安装表面之间限定倾斜
角α。换句话讲，至少两个簇相对于头部的安装表面的部分以倾斜角α取
向，所述簇从安装表面延伸。簇相对于与头部的安装表面相切或共面的虚
线成角度，簇通过虚线固定到头部。至少两个簇沿不同方向取向。簇可基
本上平行于纵向伸出部，即沿着头部的长度和/或与纵向伸出部正交，即横
跨头部的宽度和/或头部的长度与宽度之间的部分路径来取向。另外，簇还
可以以不同角度α取向。
至少两个簇中的每一个包括具有第一长度的第一组长丝以及具有不同
于第一长度的第二长度的至少第二组长丝。长丝的长度由长丝的伸出部来
限定，从其固定在头部的安装表面处的下端到其上自由端进行测量。换句
话讲，簇由至少两种类型的单独/单一或独立长丝组成，所述长丝在长度方
面不同且以相应组的形式布置。在本公开的上下文中，“长丝组”是指具
有基本上相同长度的至少10个单一长丝。在一些实施例中，具有较短长度
的长丝组包括的长丝数量是具有较大长度的其它组的长丝数量的至少三
倍。
簇的此类特定布置可提高口腔护理工具的头部的清洁性质，尤其是关
于齿间区，因为簇的倾斜有利于较大/较长长丝滑动到牙齿之间的小缝隙中
来清洁齿间区/缝隙，而较短长丝可清洁牙齿的咬合面、颊面和舌面。换句
话讲，簇的倾斜对齐迫使较大长丝执行戳入、枢转以及滑动移动进齿间区
中并且在齿间区中戳入、枢转以及滑动移动。较大长度的长丝可确保触及
窄的空间且能够深深穿入到牙齿之间的缝隙中并且更有效地去除牙斑和其
它残留物。因为至少两个簇沿不同方向倾斜，所以当头部移动到所述相应
方向时，每次都可使较大长丝穿透到齿间区中。因此，与仅具有沿一个特
定方向倾斜的一个单一簇的口腔护理工具相比，在刷牙过程期间更频繁地
提供牙间清洁。
每组长丝和/或整个簇可具有圆形或非圆形横截面(垂直于长丝的长度
伸出部的横截面)。例如，横截面形状可为椭圆形、正方形、矩形、三角
形、十字形，或者其可为具有平长侧的长椭圆形，然而也可考虑其它形
状。不同长丝组可具有不同横截面，因此可实现整个簇的不同形状/横截
面。簇的横截面可具有约2mm至约4mm的宽度和约2mm至约4mm的深
度。
在一些实施例中，长丝可由具有或不具有诸如高岭粘土的磨料的尼
龙、具有或不具有诸如高岭粘土的磨料的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或
在外表面处着色的尼龙指示剂材料来制成。随时间推移使用长丝，尼龙指
示剂材料上的着色慢慢消退来指示长丝被磨损的程度。
任选地，口腔护理工具的头部还可包括用于清洁和/或按摩牙齿和/或口
腔的软组织的至少一个热塑性弹性体元件。热塑性弹性体元件可由一体结
构或许多子结构构成。例如，热塑性弹性体元件可包括大的一体刷毛，即
凸块，或许多较小刷毛。热塑性弹性体元件还可包括鳍部、杯状部，如奖
杯，或曲壁或直壁。
在一些实施例中，至少两个簇可相对于安装表面倾斜的倾斜角α达约
65°至约80°，任选地约70°至约80°，进一步任选地约74°至约78°，甚至进
一步任选地约74°至约75°，约74°或约75°。出人意料地，据发现，具有此
类倾斜角α的长丝还可提高口腔护理工具的头部的清洁性能。实验显示出
此类长丝甚至更能穿透到牙间缝隙中(参见下文实例)。
在一些实施例中，第一组长丝的第一长度和第二组长丝的第二长度之
间的长度差值可为约1mm至约3mm，任选地约1mm至约2mm，任选地约
1.5mm。此类长度差可容许更大的长丝很好地穿入到齿间空间中。从安装表
面到长丝的上自由端测量的较短长丝的长度可为约8mm至约12mm，任选
地约10mm至约11mm，任选地约10.5mm。此类长度差值可提供较长/较大
长丝的良好牙间穿透能力。
在一些实施例中，第一组长丝具有较大长度，并且第一组至少部分地
邻接在第二组上。具有较大长度的第一组长丝可由具有较短长度的第二组
长丝完全围绕，或者第一组可仅由第二组长丝部分地围绕，即第一组长丝
或第二组长丝均不由相应其它组完全围绕。较长长丝由较短围绕长丝支
撑，所述较短围绕长丝为较长长丝提供了更大稳定性和清洁能力。在将力
施加到簇的情况下，较短长丝组作为较大长丝组的反作用力，导致较大长
丝组具有更高的抗弯刚度。因此，规则的或薄的长丝可在簇的内部使用以
便在当口腔护理工具的头部在牙齿的咬合面、牙齿颊面以及舌面上前后移
动时用足够的接触压力触及和清洁窄的齿间空间。
在第一组仅由第二组部分地围绕的情况下，第一组和第二组各形成簇
的外侧区的至少一部分，即，两组都暴露于簇的外表面。在本公开的上下
文中，术语“外侧区”是指除了簇的基底/底部和上部顶表面之外的簇的外
侧表面。换句话讲，在具有较大长度的第一组长丝仅由具有较短长度的第
二组长丝部分地围绕/仅部分地邻接在其上的情况下，提供了较大长丝组的
各向异性的抗弯刚度。通过将不同长丝组的个别抗弯刚度添加到簇的所得
总抗弯刚度，不同长丝用作钉片簧。由于具有较大长度的长丝组的各向异
性抗弯刚度，因此可提供更好的清洁效果。
在一些实施例中，簇可以如下方式被布置在头部的安装表面上：在其
中对牙龈的伤害风险相对较低的刷牙方向上提供较高抗弯刚度，类似平行
于头部的纵向伸出部的方向上，以便在前后移动中用较大力清洁牙齿的咬
合面、牙齿颊面以及舌面。在与头部的纵向伸出部正交的方向上可提供较
低抗弯刚度以便在将头部从牙齿移动到牙龈时提供更温和的刷牙，反之亦
然。换句话讲，当头部沿着其纵向伸出部移动时，抗弯刚度较高，而当头
部例如在牙齿与牙龈之间在侧向方向上移动时，抗弯刚度较低，反之亦
然。在侧向方向上的较低抗弯刚度会降低对牙龈和/或口腔的其它软组织造
成伤害的风险。口腔护理工具的头部的簇可确保针对前后移动的高清洁性
能，而侧向方向上的较低抗弯刚度可保护牙龈。
不同长丝组中的每一组可在其自由端，即它们的上部顶表面处具有特
定形状/几何形状，该形状可被成形为最佳地适合牙齿轮廓。例如，至少一
组长丝可具有在一个或两个方向上呈斜面或圆形、尖的或形成为线性的外
形，即上部顶表面。
在一些实施例中，第二组长丝可具有较短长度并且限定上部顶表面，
其中上部顶表面基本上平行于安装表面。换句话讲，具有较短长度的长丝
组的上部顶表面不会描述与簇相对于头部的安装表面的倾斜角相同的倾斜
角。较短长丝组的此类上部顶表面可提高牙齿的清洁性能，尤其是咬合
面、牙齿颊面以及舌面，这是因为可提供上表面与牙齿之间的较大接触区
域。
在本上下文中，术语“基本上”是指虽然理论上期望表现出精确对应
性或行为但实际上表现得略微不够精确的元件布置或特征。同样，所述术
语代表这样的程度：定量值、测量或其他相关表示可不同于所述参考物而
不造成所讨论主题的基本功能有变化的程度。
在一些实施例中，簇还可包括至少第三组长丝，并且第一组长丝可夹
在第二组长丝与第三组长丝之间。术语“夹在”应是指第一组长丝位于中
心并且在两个相对侧处形成簇的外侧表面。因此，簇包括至少三组长丝，
其中至少第一组长丝和第二组长丝在长度上不同。第三组长丝可具有等于
第一长度或第二长度的长度，或者第三组长丝可具有不同于第一长度和第
二长度的第三长度。第一组长丝不由第二组长丝完全封围也不由第三组长
丝完全封围。这提供了具有带较大长度的长丝组的口腔护理工具的头部的
簇，而该组的抗弯刚度可在不同方向上进行调整。例如，在沿着头部的纵
向伸出部的刷牙方向上可提供较高抗弯刚度，即，用于刷洗牙齿的咬合
面、牙齿颊面以及舌面，以及在与其正交的方向上提供较低抗弯刚度，
即，用于在从牙齿到牙龈的侧向方向上刷牙，并且反之亦然。
在一些实施例中，第一组长丝可具有较大长度，并且第二组长丝和第
三组长丝可具有较短长度。第一组长丝可形成擦拭元件，该擦拭元件可正
交于头部的纵向方向即横跨头部的宽度对齐。在本公开的上下文中，术语
“擦拭元件”是指在第二组较短长丝和第三组较短长丝的上部顶表面上方
突出的第一组长丝的部分。该突出部分可在刷牙过程期间沿不同方向摆
动，由此在牙齿上擦拭并且穿透到齿间空间中。在一些实施例中，擦拭元
件具有矩形或椭圆形横截面形状，以便有利于较大长丝穿透到牙间区中。
虽然擦拭元件被设计成深入达牙间区中，但较短长丝组被设计成当口腔护
理工具的头部前后移动，即在正向和反向方向上移动时，清洁牙齿的咬合
面、牙齿颊面以及舌面。在所述正向和反向方向上，较大/较长长丝分别邻
接在第二组外长丝和第三组外长丝上。因此，当口腔护理工具沿着其纵向
轴线移动时，具有较大长度的长丝组表现出较高抗弯刚度，并且当口腔护
理工具侧向移动，即正交于纵向轴线移动时，表现出较低抗弯刚度。
在一些实施例中，第一组长丝的横截面(垂直于长丝组的长度伸出部
的横截面)具有约2mm至约4mm、任选地约3.5mm的宽度和约0.6mm至
约0.8mm、任选地约0.7mm的深度。该相对较小的深度可确保较大/较长长
丝深深穿透到牙齿间窄的难以触及的区域，而相对较大宽度可确保较长长
丝在它们的宽度上清洁齿间区域中的牙齿。
任选地，位于中心的第一组长丝不会完全延伸通过整个簇的横截面。
换句话讲，簇的外侧区由第一组长丝的一个连接部分、第二组长丝的一个
连接部分、以及第三组长丝的一个部分组成。此类长丝布置在多个方向上
提供了增大的各向异性的抗弯刚度。
在一些实施例中，至少一个簇沿朝向头部的远侧端部的方向倾斜，并
且至少一个簇沿朝向头部的近侧端部的方向倾斜。术语“头部的近侧端
部”应是指接近可附接到头部的柄部的头部端部，而术语“头部的远侧端
部”应是指与头部的近侧端部相对的头部端部，即头部的自由端部。换句
话讲，至少一个簇相对于头部的纵向伸出部向前成角度，并且至少一个簇
相对于头部的纵向伸出部向后成角度。因为簇的倾斜可有利于较大长丝能
够沿倾斜方向更容易地滑动到齿间区/空间中，所以当头部沿相反方向(前
后)移动时，具有沿所述相反方向倾斜的至少两个簇的头部可提高清洁性
质。在头部沿着其纵向伸出部在齿面上移动的情况下，至少两个簇的较长
长丝可分别在向前和向后刷动时被迫穿透到齿间空间中。因此，能够用每
个单一向前和前后刷牙冲程来清洁齿间空间。
在一些实施例中，头部可包括至少两排簇，任选地至少三排簇，每排
可基本上沿着头部的纵向伸出部布置，并且每排簇可基本上朝向相同方向
倾斜和对齐。簇可沿基本上平行于头部的纵向伸出部的方向，即沿着头部
的长度、与头部的纵向伸出部正交，即横跨头部的宽度和/或头部的长度与
宽度之间的部分路径而倾斜。此类簇布置甚至还可改善头部的清洁效率。
在一些实施例中，至少第一排簇可沿朝向头部的近侧端部的方向倾
斜，并且至少第二排簇可沿朝向头部的远侧端部的方向倾斜。任选地，至
少两排以交替方式布置，由此以头部的侧视透视图来描述所谓的十字形簇
图案。这种簇图案可进一步改善清洁性质。当口腔护理工具的头部沿着其
纵向伸出部以向前运动移动时，沿朝向头部的远侧端部的方向倾斜的较长
长丝组可实施戳进、枢转以及滑动运动，由此从向前方向穿透到齿间区
中。当口腔护理工具的头部以向后运动即沿与向前运动相反的方向移动
时，沿朝向头部的近侧端部的方向倾斜的较长长丝组可执行戳进、枢转以
及滑动运动，由此从向后方向穿透到齿间区中。因此，十字形簇图案可容
许较长长丝组在每个单一向前和向后刷牙冲程下沿着牙齿的咬合面、牙齿
颊面和舌面穿透到齿间区中。
任选地，一排内的簇之间的距离/间距可适于/对应于牙齿的宽度。这可
容许较长长丝同步地穿透到多个齿间区/齿间空间中。由于牙齿宽度可随下
巴位置变化以及因人而异的事实，一排内的簇之间的距离/间距可在约3mm
至约6mm的范围内。
除此之外或另选地，具有较大长度的长丝组限定上部顶表面，每排簇
可以如下方式被布置：较大长丝组的相应上部顶表面限定基本上与头部的
纵向伸出部正交的至少一排。换句话讲，从头部的安装表面延伸的簇布置
成基本上平行于头部的纵向伸出部的至少两排，其中较长长丝组的上部顶
表面限定基本上与头部的纵向伸出部正交的至少一排/行。此类布置可改善
较长长丝的同步齿间穿透。同步齿间穿透可降低较长长丝在刷牙运动期间
相互缠结或碰撞的风险。用户可察觉更加精细限定的齿间清洁动作，并且
可通过清晰可见性而理解所述益处。
除此之外或任选地，较大长度的长丝可以是具有尖端的锥形长丝。锥
形长丝可在刷牙期间实现在两个牙齿之间的区域中以及牙龈凹中的最佳穿
透，且可提供改善的清洁性质。在一些实施例中，锥形长丝可具有在安装
表面上延伸约10mm至16mm的总长度，以及从长丝尖端测量的约5mm至
10mm的锥形部分。尖端可以是针形，可包括裂缝或薄边端。锥形部分可通
过化学和/或机械锥形化工艺来生产。
除此之外或任选地，第一组长丝和第二组长丝还可至少在以下特性中
的一个特性上相互不同：直径、抗弯刚度、材料、纹理、横截面形状、颜
色以及它们的组合。长丝可为卷曲的、有凹口的、有凹坑的、植绒的或例
如可包括一组凸条。纹理化的长丝趋于增强对牙齿的清洁效果。长丝可具
有圆形或非圆形横截面，具体地长丝可具有菱形横截面、三角形横截面或
可描述成具有平长侧的长椭圆形的横截面。另外，长丝可在它们的自由端
处被标记或还可为中空。长丝可由具有或不具有诸如高岭粘土的磨料的尼
龙、由具有或不具有诸如高岭粘土的磨料的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或
由在外表面处着色的尼龙指示剂材料来制成。随时间推移来使用长丝，尼
龙指示剂材料上的着色慢慢消退来指示长丝被磨损的程度。长丝可具有约
0.1mm至约0.3mm，任选地约0.15mm至约0.2mm的直径。任选地，第三
组长丝还可与第一组长丝和/或第二组长丝至少在上述特性中的一个特性上
不同。
除此之外或任选地，簇可使用热簇绒工艺附加到头部。一种制造口腔
护理工具的方法可包括以下步骤：在第一步骤中，通过提供所需数量的长
丝来形成簇。在第二步骤中，将簇放置在模具腔中使得应该附接到头部的
长丝的端部延伸到所述腔中。没有延伸到所述腔中的长丝的相对端部可以
是端部圆形或非端部圆形。例如，在长丝是具有尖端的锥形长丝的情况
下，长丝可以是非端部圆形。在第三步骤中，头部或包括头部和柄部的口
腔护理工具主体通过注塑工艺形成于延伸到模具腔中的长丝端部周围，由
此将簇锚固在头部中。任选地，可通过在形成口腔护理工具的其余部件之
前形成头部的第一部件——所谓的“密封板”——来通过注塑工艺将簇锚
固在延伸到模具腔中的长丝端部周围。在开始注塑工艺之前，延伸到模具
腔的簇的端部可任选地熔融或熔合来将长丝一起接合在熔体或球体中，因
此熔体或球体位于腔内。可通过具有盲孔的模塑杆将簇保持在模具腔中，
所述盲孔对应于口腔护理工具的成品头部上的簇的期望位置。换句话讲，
通过热簇绒工艺附接到头部的簇在沿着它们的长度的中间部分上没有叠
加，且没有使用锚固器/钉安装在头部中。通过无锚簇绒工艺将簇安装在头
部上。
口腔护理工具可以是包括根据上述实施例中任一项所述的柄部和头部
的牙刷。头部从柄部延伸且可反复附接到柄部并且可从柄部拆卸，或者头
部可以不可拆卸地连接到柄部。牙刷可以是电动牙刷或手动牙刷。
下文是对根据本公开的簇和口腔护理工具的示例性实施例的非限制性
讨论，其中参考了附图。
图1至图4示出了口腔护理工具10的第一实施例，其可为手动牙刷或
电动牙刷10，所述牙刷包括柄部12以及沿纵向方向从柄部12延伸的头部
14。三种不同类型的簇16,18,20通过热簇绒工艺固定到头部14并且从头
部14的安装表面22延伸。
在头部14的远侧端部24处即最远离柄部12的尾部区中，一个新月形
的簇16附接到头部14。新月形的簇16与正切于头部14的安装表面22或
与头部14的安装表面22共面的虚线成约80°或更小的角，新月形的簇16
通过虚线固定到头部14。新月形的簇16远离柄部12倾斜/成角度。新月形
的簇16延伸经过牙刷10的头部14的远侧端部24，因此可以更有效的方式
清洁口腔后部中的臼齿(例如智齿和第二臼齿)。在一些实施例中，新月
形的簇16由具有磨料的PBT形成的长丝构成，诸如整个PBT中混合有高
岭粘土颗粒。在一些实施例中，新月形的簇48具有的横截面是固定到头部
14的任何其它簇18,20的至少四倍。
两种另外类型的簇18,20以交替方式沿着头部14的外纵向边缘布置成
排28,30,32。
簇18(根据本公开的簇的第一示例性实施例)可具有圆形横截面形
状，并且包括可由具有磨料的PBT，诸如整个PBT中混合有高岭粘土颗粒
构成的长丝。簇18包括两组长丝34,36，其中第一组长丝34比第二组长丝
36长。第一组34被第二组36围绕。第一组较长长丝34可具有尖的上部顶
表面38，而第二组较短长丝36可限定基本上平行于头部14的安装表面22
的上部顶表面40。有六个到十四个之间的簇18固定到头部14的安装表面
22。
簇20具有圆形横截面形状并且包括可由尼龙指示剂材料组成的长丝。
在一些实施例中，这些长丝在它们的外表面上被着色成蓝色。随着时间推
移来使用牙刷，尼龙指示剂材料上的着色慢慢消退来指示长丝被磨损的程
度。有十三个到二十个之间的簇20固定到头部14的安装表面22。
与簇20交替的第一排28簇18被布置在安装表面22的中心部分中。
第一排的全部簇18,20相对于与头部14的安装表面22正切或共面的虚线
朝向柄部12倾斜。
与簇20交替的第二排30和第三排32簇18分别布置在第一排28的每
侧上，并且沿相反方向，即远离柄部12朝向头部14的远侧端部24成角
度，由此限定十字形图案(参见图2)。第一排28的每个簇18与一个簇
20交替。第二排30和第三排32的每个簇18与两个簇20交替，除了仅与
一个簇20交替的接近头部14的近侧端部26的最后簇18之外。
簇18以以下方式被布置：第一组较大长丝34的上部顶表面38可限定
基本上与头部14的纵向伸出部42正交的排/行44,46,48以改善较大长丝的
同步齿间穿透。
根据图1至图4附接到头部14的簇16,18,20可在相应簇16,18,20与
头部14的安装表面22之间具有的倾斜角α为约65°至约88°、任选地约
70°至约80°、进一步任选地约74°至约78°、甚至进一步任选地约74°、约
75°或约76°来提供牙刷10的改善的清洁性质。
图5示出了根据本公开的簇50的第二示例性实施例，簇50可附接到
口腔护理工具10的头部14的安装表面22上。簇50类似于图1至图4中所
示的簇18。然而，簇50的第一组较大长丝34的上部顶表面52基本上平行
于头部14的安装表面22。
图6至图9示出了口腔护理工具54的第二实施例，所述口腔护理工具
可为手动牙刷或电动牙刷54，所述牙刷包括柄部12以及沿纵向方向从柄部
12延伸的头部15。三种不同类型的簇16,56,58通过热簇绒工艺固定到头
部15并且从头部15的安装表面22延伸。
第一类型的簇16，即新月形的簇16，与关于图1至图4描述的相同。
新月形的簇16固定在头部15的远侧端部24处即最远离柄部12的尾部区
中。
与簇58交替的第一排60簇56(根据本公开的簇的第三示例性实施
例)被布置在安装表面22的中心部分中。第一排60的全部簇56,58朝向
柄部12成角度。与簇58交替的第二排62和第三排64簇56分别布置在第
一排60的每侧上，并且沿相反方向，即远离柄部12到头部15的远侧端部
24成角度，由此限定十字形图案(参见图6和图8)。第一排60的每个簇
56与一个簇58交替，除了仅具有相邻于柄部12的两个簇58的接近头部15
的近侧端部26的最后簇56之外。第二排62和第三排64的每个簇56与一
个簇58交替。
簇56包括三组长丝66,68,70，其中第一组长丝66比第二组长丝68以
及第三组长丝70长/大。第一组66被夹在第二组68与第三组70之间。超
出第二和第三组较短长丝68,70的上部顶表面80,82突出的较长长丝66的
部分形成擦拭元件84，所述擦拭元件可沿向前和向后方向摆动。从俯视图
中看到，擦拭元件84横跨头部15的宽度与其纵向伸出部对齐，即正交于
头部15的纵向伸出部(参见图7)。簇56的总横截面形状基本上是具有平
侧的椭圆形，其中第二组长丝68和第三组长丝70中的每一组具有半圆形
形状，而第一组长丝66具有基本上矩形的形状，该基本上矩形的形状超出
半圆形的第二组长丝6和第三组长丝70延伸。第一组长丝66的横截面形
状具有低于标准簇的直径的深度以及比标准簇大的宽度。该相对较小的深
度可确保较长长丝深深穿透到牙齿间窄的难以触及的区域，而相对较大宽
度可确保较长长丝在它们的宽度上清洁齿间区域中的牙齿。
上述长丝的夹持布置为第一组较大长丝66提供了显示出上述优点的各
向异性的抗弯刚度。在其中较长长丝邻接在较短长丝的方向上的抗弯刚度
比其中较长长丝不邻接在较短长丝的方向上的抗弯刚度高。
簇56以以下方式被固定到安装表面22：第一组长丝66的纵向伸出部
正交于头部15的纵向伸出部42延伸。因此，当牙刷54沿着其纵向伸出部
即沿着牙齿的咬合面、牙齿颊面和舌面移动时，第一组长丝66表现出较高
抗弯刚度，并且当牙刷54与其正交即从牙齿到牙龈移动时，抗弯刚度较
低，并且反之亦然。这可确保用于前后移动的较高清洁性能，而侧向方向
上的较低抗弯刚度可确保对牙龈的保护。
簇56可被布置成使得第一组较大长丝66的上部顶表面72限定基本上
与头部15的纵向伸出部42正交的排/行74,76,78来改善较大长丝的同步齿
间穿透。第一组长丝66的上部顶表面72以及第二组长丝78和第三组长丝
70的上部顶表面80,82基本上平行于安装表面22，所述长丝从安装表面22
延伸。
簇58可具有带圆形端部的矩形横截面形状。在一些实施例中，簇58
由具有磨料的PBT形成的长丝构成，诸如整个PBT中混合有高岭粘土颗
粒。有五个到十五个之间的簇58固定到头部12的安装表面44。
根据图6至图9附接到头部15的簇16,56,58可在相应簇16,56,58与
头部15的安装表面22之间具有的倾斜角α为约65°至约88°，任选地约
70°至约80°，进一步任选地约74°至约78°，甚至进一步任选地约74°、约
75°或约76°来提供牙刷54的改进清洁性质。
根据图1至图4和图6至图9的牙刷10,54能够改善从牙龈缘、齿间
区、舌面、外牙齿颊面和后部臼齿去除牙斑和残渣。
实例
检查多个变量对单个长丝的齿间穿透能力的影响，包括长丝倾斜角、
长丝直径、施加在长丝上来模拟刷牙压力的负载以及长丝速度。
使用单长丝测试仪(SFT)，包括x-y平台以及支撑在空气轴承上的磁性
限制的步进驱动器(由NothernMagnetics,Inc.,SantaClarita,CA制造的
NormagP/N4XY0602-2-00双轴步进驱动器)。驱动器绕着平台的移动受
48VDC双轴步进马达控制器(由ContinuumEngineering,CanogaPark,CA
制造的ContinuumEngineeringP/NMCL-200-ST-48)来控制，所述48VDC
双轴步进马达控制器配备有两个分度器、集成电源以及用于手动控制的操
纵杆。控制器交接到CompaqDeskpro计算机用于控制目的。步进马达能够
实现在x和y方向上的精密加速和速度。模拟两个齿间缝隙的一组不锈钢
块安装在马达的顶面上。这些缝隙的入口具有约2.5mm的曲率半径。位于
齿间缝隙之间的模拟不锈钢牙齿具有约4.5mm的平坦颊面长度。一组定制
块被机械加工成以给定角度固定测试长丝。包含安装长丝的所需块接着附
接到精密平衡横梁的一个端部。平衡横梁具有10个在横梁的支点与每个端
部之间以1cm距离分开的井凹。通过将精密质量块放置在沿着横梁的特定
井凹中，可以将负载以0.1g的增量施加到测试长丝。全部测试长丝被修剪
成11mm的长度。90°角表示长丝垂直于不锈钢块的平坦顶面固定。低于
90°的角表示背离垂直朝向长丝在所述块上行进的方向弯曲。当牙齿行进而
长丝保持固定时进行穿透观察。Design-Expert软件(由Stat-Ease,Inc.,
Minneapolis,MN制造的Design-Expertversio56n5.0.9)用来建构每个实验并
且将所得数据做成模型。
表1示出了使用的实验值。
可变
值
倾斜角α
90°,82°,78°,74°,70°,65°
负荷
0.1,0.2,0.3g
直径
0.1524,0.1778,0.2032mm
速度恒定
101.6mm/s
材料恒定
PBT高岭土
牙齿类型恒定
前牙，没有牙齿分离
表1
测试表1中列举的变量的每种组合，导致54次总运行，而不重复。每
次进行运行时加载新长丝，并且当长丝穿过其遇到的第一缝隙时可视觉观
察到长丝的行为。
从两者可见，通过视觉观察以及由Design-Expert产生的实验模型，在
全部负载条件以及约90°角度的长丝直径下，长丝穿透到齿间缝隙中的能力
是低的，因为长丝背离移动方向弯曲或略过齿间缝隙。在长丝仅略微成角
度，即倾斜角大于78°的情况下，当长丝仅在牙齿上方移动时，长丝仍背离
移动方向弯曲。
在约78°倾斜角下，当施加约0.3g的相对较高负载时，具有相对较高
直径，即约0.2032mm直径的长丝的缝隙穿透能力增大，以及当施加约0.1g
的相对较低负载时，具有相对较低直径，即约0.1524mm直径的长丝的缝隙
穿透能力增大。具有相对较高直径的长丝的相对较高负载提供了避免在较
低负载下明显的跳跃行为所需的向下力。具有较小直径的长丝上的较低负
载防止在较高负载下普遍发生的塌陷行为。
当倾斜角从约78°减小到约74°时，施加的负载对长丝直径的影响减
小。具有约74°至约78°倾斜角的长丝表现出进一部增大的齿间穿透能力。
当倾斜角进一步从74°减小到约70°并且至约65°时，齿间穿透能力仍进一
步增大。
另外，意外地发现，与长丝速度组合的倾斜角α是齿间穿透能力以及
停留在齿间缝隙中的时间量的主要起作用的因素。较长缝隙停留时间会对
簇的清洁效率产生正面影响。
表2示出了测试值来检查长丝速度和倾斜角α对齿间穿透的作用。
可变
值
长丝速度
12.7,25.4,50.8,101.6,152.4,203.2,254mm/s
倾斜角α
90°，75°
负载恒定
0.2g
直径恒定
0.1524mm
长丝长度恒定
11mm
材料恒定
尼龙6.12
牙齿类型恒定
前牙，没有牙齿分离
表2
使用索尼数字摄影机来在每个测试长丝穿过两个牙齿形式之间的齿间
缝隙时记录视频。使用索尼数字VCR以慢动作回放视频。视频的逐帧检查
容许定量测定长丝保持在缝隙中的时间量。另外，相机能够撷取长丝到达
缝隙中多远的定量测量。当长丝的尖端处于两个相邻牙齿形式的弯曲部分
之间的空间内时，判定长丝处于缝隙中。在测试的每个速度/角度组合上，
容许新的长丝穿过牙齿型件四次，并且针对长丝碰到的第一个缝隙计算平
均缝隙停留时间。
表3示出与具有约90°倾斜角α的长丝相比，具有约75°倾斜角α的长
丝在约12.7mm/s至约254mm/s速度范围(通常由个人使用的刷牙速度)上
实现了增加的缝隙停留时间。具体地，介于约12.7mm/s与约50.8mm/s之
间的长丝速度的作用明显，其中随着速度增大，缝隙停留时间的指数递减
明显。在这些相对缓慢的速度下，长丝具有足够时间来滑动到缝隙中，穿
透全部路径到牙齿型件之间的缝隙底部，向前枢转并且接着滑出。在长丝
速度增大到50.8mm/s以上的情况下，长丝在开始枢转之前具有较少时间来
滑动到缝隙中。取而代之，长丝在牙齿形式的弯曲部分上的第一接触点处
开始枢转。当接触点的深度随着速度增大而减小时，缝隙中的停留时间快
速减少。在较高速度(152.4mm/s至254mm/s)下，具有约75°倾斜角α的长
丝仍表现出一些缝隙停留时间，而具有约90°倾斜角α的长丝完全不会穿透
到缝隙中。在90°运行时，长丝完全简单地略过缝隙。表3示出当速度增大
时，具有约90°倾斜角α的长丝的缝隙停留时间比具有约75°倾斜角α的长
丝的缝隙停留时间以更快速率减小。长丝的倾斜角从90°减小到75°基本上
在全部测试速度下都增大缝隙停留时间。具有约75°倾斜角α的长丝在整个
测试速度范围上都表现出明显的缝隙停留时间，而具有约90°倾斜角α的相
对较高速度长丝略过缝隙。即使在较低速度(小于50.8mm/s)下，其中缝隙
停留时间在其最高处，具有约75°倾斜角α的长丝表现出超过具有约90°倾
斜角α的长丝增大了多倍的停留时间。
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表3
应当了解，本文所公开的量纲和值不旨在严格限于所引用的精确值。
相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能
上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。