刷头组件及制造方法与流程

本公开总的涉及具有保持在弹性体基材(elastomeric matrix)内的刷毛簇的刷头组件以及用于制造该刷头组件的方法。

背景技术：

牙周疾病被认为是由于存在于牙菌斑内的细菌导致的感染性疾病。去除牙菌斑对于口腔健康特别重要。刷牙是从牙齿去除牙菌斑的特别有效的方法。电动牙刷能够增强牙菌斑的去除。这种电动牙刷具有附接于刷头的一组刷毛，其中刷头通过驱动器而运动，从而使刷毛刷洗牙齿表面。

为了改善口腔护理，理想的是提供具有尽可能致密地填塞的刷毛。致密填塞的刷毛改善了口腔护理，提高了牙菌斑从牙齿的移除，并且提高了其他牙齿表面的清洁。刷毛的密度可以例如通过增加刷毛簇中刷毛的数量或者通过增加刷头上刷毛簇的数量而增大，这两种方式都能够在不增大刷头尺寸的情况下完成。

然而，由于结构方面的原因，包括保持结构强度和刷头的完整性，必须在刷毛簇的孔之间保持最小距离。结果，存在关于刷毛簇能够有多大的限制以及在特定尺寸的刷头上能够布置多少刷毛簇的限制。因此，这些结构要求限制了刷头上刷毛的总体密度。

因此，本领域需要一种能够增大刷头上刷毛的密度并且因此改善口腔护理的刷头组件及其制造方法。

技术实现要素：

本公开涉及一种创新性的刷头，其具有致密填塞的刷毛簇，刷毛簇在无需保持元件例如环、套筒或锚固件的情况下永久地保持在弹性体基材内。本文的各种实施方式和执行方案涉及这样的刷头，其中：刷毛簇与硬压盘固定或者固定至硬压盘，然后嵌入在弹性体基材内，从而形成完成的刷头。利用本文的各种实施方式和执行方案，实质地提高了具有紧固的刷毛簇的刷头的成本有效且高效的生产。例如，在一些实施方式中，制造方法包括将刷毛簇插入硬压盘中、将刷毛簇紧固至硬压盘、以及至少部分地将硬压盘和刷毛簇包围在弹性体基材中。

本文公开和描述的刷头能够与任何手动或电动牙刷装置一起使用。能够与该刷头一起使用的电动牙刷装置的一个示例是能够从皇家飞利浦有限公司获得的装置。该口腔护理装置基于具有往复运动的刷头的致动器，该刷头包括提供对用户牙齿的有效清洁的刷毛。

总的来说，在一个方面，刷头组件包括：(i)硬压盘；(ii)多个刷毛簇，其中的每个刷毛簇均包括多个具有近端和自由端的刷毛束；以及(iii)结合于硬压盘和每个刷毛簇的近端的一部分的弹性体基材，其中所述多个刷毛簇中的每个均在其近端直接结合至弹性体基材而无需保持元件。

根据一个实施方式，刷毛束由尼龙制成。

根据一个实施方式，刷毛束涂覆有促进刷毛簇与弹性体基材的结合的聚合物。根据一个实施方式，聚合物从由聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚烯烃及其组合构成的组中选择。

总的来说，在一个方面，刷头组件包括：(i)包括多个刷毛簇孔的硬压盘；(ii)多个刷毛簇，其中的每个刷毛簇均包括多个具有近端和自由端的刷毛束，其中所述多个刷毛簇中的每个均插入相应的一个刷毛簇孔中；以及(iii)至少部分地包围硬压盘和刷毛簇的近端的弹性体基材。

根据一个实施方式，刷毛簇熔合至刷毛簇孔。

根据一个实施方式，硬压盘是刷头的颈部的一部分。

根据一个实施方式，刷头包括第二硬压盘，并且弹性体基材形成在硬压盘与第二硬压盘之间。

根据一个实施方式，弹性体基材完全地包围硬压盘和刷毛簇的近端。

根据一个实施方式，刷毛由尼龙制成，并且弹性体基材是柔性的热塑性弹性体。

总的来说，在一个方面，用于制造刷头的方法包括下述步骤：(i)提供包括多个刷毛簇孔的硬压盘；(ii)将相应的刷毛簇近端插入每个刷毛簇孔中；以及(iii)注入热塑性弹性体以创建至少部分地包围硬压盘和刷毛簇的近端的弹性体基材。

根据一个实施方式，所述方法还包括以足以至少部分地将刷毛簇近端熔合至刷毛簇孔的温度向每个刷毛簇近端施加热量的步骤。

总的来说，在一个方面，用于制造刷头的方法包括下述步骤：(i)将多个刷毛簇中的每个的近端定位在板中；(ii)注入热塑性弹性体以创建至少部分地包围所述多个刷毛簇中的每个的弹性体基材；(iii)移除所述板以露出所述多个刷毛簇中的每个的从弹性体基材伸出的近端；以及(iv)以足以至少部分地熔化刷毛簇近端并且创建近端头部的温度向每个刷毛簇近端施加热量。

根据一个实施方式，所述方法还包括注入额外的热塑性弹性体以包围所述多个刷毛簇中的每个的近端头部的步骤。

应当注意的是，前面的概念以及下文中更详细论述的额外的概念的所有组合(假设这些概念不是相互不一致的)都应当被理解为构成本文公开的创新性主题的一部分。特别地，在本公开的结束部分出现的要求保护的主题的所有组合都应当被理解为构成本文公开的创新性主题的一部分。

本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施方式显而易见并且参照这些实施方式进行阐释。

附图说明

在附图中，相同的附图标记贯穿不同的视图总体指代相同的部分。另外，附图并不一定按比例绘制，而是将重点放在了图示本发明的原理上。

图1是根据一个实施方式的刷头组件的侧视图的示意性图示。

图2是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图3是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图4A是根据一个实施方式的具有弹性体保持环的硬压盘的示意性图示。

图4B是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图5A是根据一个实施方式的具有刷毛簇孔的硬压盘的示意性图示。

图5B是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图6是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图7是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图8是根据一个实施方式的用于制造具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件的方法的流程图。

图9是根据一个实施方式的用于制造具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件的方法的流程图。

图10A是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图10B是根据一个实施方式的刷头组件的一部分的示意性图示。

图11是根据一个实施方式的用于制造具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件的方法的流程图。

图12A至12C是根据一个实施方式的刷头组件方法的示意性图示。

图13是根据一个实施方式的具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件的示意性图示。

图14是根据一个实施方式的用于制造具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件的方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了具有保持在弹性体基材内的刷毛簇的刷头组件及其制造方法的各种实施方式。更宽泛而言，申请人已经认识并意识到，提供由弹性体基材形成的刷头以在改善刷毛保持的同时提供运动而同时不需要诸如环、套筒、锚固件或织带之类的保持元件将是有利的。例如，刷毛簇填塞布置能够限制或增强柔性弹性体基材的运动，这对刷头的功能、特别是电动牙齿装置中的刷头的功能将是有利的。使用本公开的特定实施方式的一个特别的目标是能够高效地制造具有刷毛簇的改进的保持的刷头。

鉴于以上所述，各种实施方式和执行方案涉及这样一种刷头组件，其中：刷毛簇固定至弹性体基材或者固定在弹性体基材内而无需诸如环、套筒、锚固件或织带之类的保持元件。可替代地，刷毛簇固定至硬压盘或者固定在硬压盘内，然后至少部分地嵌入在弹性体基材内。

参照图1，在一个实施方式中，提供了刷头组件100的示意图。刷头包括颈部40，颈部40能够联接至任何手动刷轴，或者更优选地，联接至针对当前已知的或将来研制的口腔护理装置制造的或者适合于当前已知的或将来研制的口腔护理装置的任何致动器或驱动轴(未示出)。刷头还包括多个刷毛簇21，每个刷毛簇21均包括多个刷毛束。根据一个实施方式，刷毛簇由尼龙或其它合适的材料组成。每个刷毛簇均包括近端23和自由端25，其中每个刷毛簇的近端和颈部40的硬压盘24部分保持在柔性的弹性体基材30内，从而形成刷头组件100的头部26。根据一个实施方式，弹性体基材30优选地由柔性热塑性弹性体(TPE)制成。颈部40及其压盘24部优选地由具有比弹性体基材30的弹性模量值高的材料制成。

在使用过程中，能够导致刷毛从刷毛簇移除或排出的力施加在刷毛上。因此，必须提高刷毛和刷毛簇在刷头内(包括在弹性体基材内)的保持。参照图2，在一个实施方式中，刷头的一部分设计成提高刷毛和刷毛簇21在刷头的弹性体基材30内的保持，同时无需诸如环、套筒、锚固件或织带之类的保持元件。在该实施方式中，刷毛簇21内的各个刷毛能够由尼龙制成，并且可选地能够涂覆有聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚烯烃及其组合或者类似的聚合物。热塑性弹性体然后在刷毛簇的近端23和压盘24上或周围模制以形成弹性体基材30，其中刷毛簇保持在弹性体基材30内。根据一个实施方式，允许弹性体充分地浸透(impregnate)每个刷毛簇21，并且实现增加的填塞密度而不损坏弹性体基材30的柔性。这可以例如通过提高刷毛簇暴露于热和/或热塑性弹性体的温度或持续时间来完成。弹性体基材30也结合于颈部40的硬压盘24部分。刷毛簇的近端23被加热以至少部分地熔化并将刷毛熔合至弹性体基材。热量可以通过与刷毛簇的近端23直接物理接触的热源来提供，或者热量可以通过加热空气或者多种其他热源中的任一种来提供。

参照图3，在一个实施方式中，图3是刷头的一部分。在该实施方式中，刷毛簇21内的各个刷毛能够由尼龙制成，并且涂覆有聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚烯烃或者类似的聚合物。刷毛簇的近端23被加热以至少部分地熔化并将刷毛熔合在一起，从而形成单个近端头部26。热量可以通过与刷毛簇的近端23直接物理接触的热源来提供，或者热量可以通过加热空气或者多种其他热源中的任一种来提供。热塑性弹性体然后在刷毛簇的近端头部26上或周围模制以形成弹性体基材30，其中刷毛簇保持在弹性体基材30内。弹性体基材30也结合于颈部40的硬压盘24部。

根据另一个实施方式，硬压盘24能够设计成促进弹性体基材与压盘的熔合。例如，如果压盘由诸如或类似的共聚物之类的材料制成，那么这将允许弹性体基材与压盘的熔合，从而增强保持力。此外，该设计对压盘内的刷毛簇提供了附加的柔性，并且因此提供了刷头内的附加的运动自由度。

参照图4A，在一个实施方式中，图4A是刷头的一部分的俯视图，其中弹性体保持环嵌入在硬压盘24内。在图4B中示出了该实施方式的侧视图。尽管弹性体保持环40在该视图中部分地从硬压盘伸出，但它们可以与硬压盘表面齐平，或者部分地凹入在硬压盘内，因此位于硬压盘表面以下。可以使用软的多的弹性体材料，例如聚烯烃或乙烯基烯烃块或接枝共聚物，并且因而实现比通过标准硬压盘方法高得多的刷毛簇/刷毛运动幅度。

参照图5A和5B，在一个实施方式中，图5A和5B是使用硬压盘和弹性体基材两者的刷头组件100的一部分。刷头簇21能够直接熔化或溶解到硬压盘24中，或者刷毛簇21能够插入到硬压盘24中的刷毛簇孔28中。刷毛在刷毛簇孔中可以是自由的，或者能够熔化或熔合到刷毛簇孔中，或者能够模制到位。热塑性弹性体然后模制在含有刷毛簇的近端23的硬压盘24上或周围，以形成弹性体基材30，其中刷毛簇21和硬压盘24保持在弹性体基材30内，如图5B所示。通过将刷毛簇和硬压盘设计成具有特定的结构特性和熔化温度，刷毛簇21能够直接熔化或溶解到硬压盘24中。

根据图6所示的另一个实施方式，硬压盘24和/或弹性体基材30能够连接至颈部40或者嵌入在颈部40周围。根据图7所示的又一个实施方式，弹性体基材嵌入在硬压盘的两个部分即顶部24和底部24b之间。刷毛簇可以保持在硬压盘的顶部24和底部24b的任一者内或者两者内，以及保持在弹性体基材30内。根据其他实施方式，作为替代，弹性体基材能够是包覆模制的塑料或弹性体涂覆的金属或其他刚性的或弹簧状的部件。

参照图8，在一个实施方式中，图8是用于制造刷头组件的方法200的流程图。在该方法的步骤210中，提供硬压盘24和多个刷毛簇21，其中每个刷毛簇21均包括多个刷毛束。所述多个刷毛簇21邻近硬压盘24定位就位，其中硬压盘24可以是颈部40或者另一个支撑结构的一部分。例如，如图10A所示，每个刷毛簇21均包括近端23和自由端25。在该方法的步骤220中，热量被施加至所述多个刷毛簇21的近端23以形成近端头部26。近端头部26是刷毛簇21的熔化端。热量可以由与刷毛簇的近端23直接物理接触的热源提供。除了直接式热源之外，还可以通过加热空气或者多个其他热源中的任一种来提供热量。

在方法的步骤230中，弹性体材料模制在刷毛簇21的近端头部26上，并且结合至硬压盘24。模制的弹性体形成弹性体基材30，如图10B所示。根据一个实施方式，弹性体基材30优选地由柔性热塑性弹性体材料制成，并且硬压盘24由具有比弹性体基材30高的弹性模量的材料制成。

参照图9，在一个实施方式中，图9是用于制造刷头组件的方法300的流程图。在步骤310中，提供硬压盘24，其中硬压盘24可以是颈部40或者另一个支撑结构的一部分。硬压盘24包括多个刷毛簇孔28，如图5A所示。在该方法的步骤320中，刷毛簇21插入硬压盘24中的刷毛簇孔28中。刷毛在刷毛簇孔中可以是自由的，或者能够熔化或熔合到刷毛簇孔中，或者能够模制到位。因此，在可选的步骤320a中，以足以至少部分地将刷毛簇近端熔合至刷毛簇孔的温度将热量施加至每个刷毛簇近端。

在该方法的步骤330中，热塑性弹性体然后模制在含有刷毛簇的硬压盘24上或周围，以形成弹性体基材30，其中刷毛簇保持在弹性体基材30内，如图5B所示。根据图6所示的另一个实施方式，硬压盘24和/或弹性体基材30能够连接至颈部40或者嵌入在颈部40周围。根据图7所示的又一个实施方式，弹性体基材嵌入在硬压盘的两个部分即顶部24和底部24b之间。刷毛簇可以保持在硬压盘的顶部24和底部24b的任一者内或者两者内，以及弹性体基材30内。

参照图11，在一个实施方式中，图11是用于制造本文描述或另外构想的多种刷头实施方式和执行方案中的一种或多种的方法400。在该方法的步骤410中，多个刷毛簇21(每个刷毛簇21均包括多个刷毛束)被适当地定位。为了适当地定位刷毛簇，可以将刷毛簇插入到刷毛簇环中、模具中或其他定位机构中。在该方法的步骤420中，热量被施加至刷毛簇21的近端23以形成近端头部26。近端头部26是刷毛簇21的熔化端。与前面的实施方式形成对比的是，刷毛簇的头部26足够大以避免对保持环的需要，并且通过唯一地或者大部分地通过近端头部26周围的弹性体材料的硬化，来将头部26适当地保持就位。使用具有较高粘结属性的聚合物也将提高保持。

在该方法的步骤430中，压盘24相对于刷毛簇的头部26定位在适当的位置。压盘24能够例如利用模具或其他定位机构适当地定位。并且，在步骤440中，弹性体材料被模制在压板24以及刷毛簇的头部26上，以形成弹性体基材。

参照图14，在一个实施方式中，图14是用于制造本文描述或另外构想的多种刷头实施方式和执行方案中的一种或多种的方法600。根据制造方法的该实施方式，刷毛簇突出穿过整个刷头，并且头部26形成在刷头的背部上，如图12A所示。因此，保持力将足以防止刷毛簇从刷头移除。根据该实施方式，在该方法的第一步骤610中，多个刷毛簇21被适当地定位。为了适当地定位刷毛簇，刷毛簇被插入到顶板510中，并且可选地被插入到底板520中，其中顶板510和底板520是热塑性弹性体模具的一部分。在下一个步骤620中，弹性体材料被模制到顶板510与底板520之间的空间中以形成弹性体基材30，如图12B所示。在该方法的下一个步骤630中，顶板510被移除。最后，在步骤640中，如前所述地施加热量以形成每个刷毛簇的头部26，如图12C所示。如果在该方法中使用了底板520，则底板520也能够被移除。可选地，在该方法的步骤650中，弹性体材料的第二模制能够覆盖露出的近端头部26，从而创建与图13所描绘的类似的刷头组件。

根据另一个实施方式，如图13所示，每个刷毛簇的头部26在注入弹性体材料并形成弹性体基材30之前形成，并且刷毛簇21和头部26定位成嵌入在弹性体基材30内，从而形成将刷毛簇保持就位的保持力。图13所示的刷头也可以利用在图9所示的步骤来制造，接着围绕露出的头部26进行弹性体材料的第二模制。

本文限定和使用的所有定义都应当被理解为涵盖词典定义、通过参引并入的文献中的定义、和/或定义的术语的普通含义。

在本文中的说明书和权利要求中使用的不定冠词“一”应当被理解为“至少一个”，除非明确地另有相反说明。

本文中的说明书和权利要求中使用的用语“和/或”应当理解为意指这样结合的元件中的“任一个或两个”，即，在一些情况下结合地存在的元件以及在其他情况下分开地存在的元件。用“和/或”列出的多个元件应当以同样的方式来理解，即，这样结合的元件中的“一个或多个”。除了由“和/或”具体指明的元件之外，其他元件可以可选地存在，无论这些元件与具体指明的那些元件相关还是不相关。

如在本文中的说明书和权利要求中使用，“或者”应当理解为具有与前面限定的“和/或”相同的含义。例如，当将一列项目中的项目分开时，“或者”或“和/或”应当理解为是包括性的，即包括多个元件或一列元件中的至少一个，但是还包括多于一个，并且可选地包括另外的未列出的项目。仅仅明确地相反说明的用语例如“……中的仅仅一个”或“……中的明确仅仅一个”或者在权利要求中使用的“由……构成”才意指包括多个元件或一列元件中的仅仅一个元件。通常，本文使用的用语“或者”仅仅在前面有排他性的用语如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅仅一个”或“……中的明确仅仅一个”时才应当被理解为意指排他性的(即“一个或另一个，但不是两个”)。

如在本文中的说明书和权利要求中使用，关于一列的一个或多个元件的用语“至少一个”应当被理解为意指从一列元件中的任一个或多个元件中选择的至少一个元件，但是并不一定包括在一列元件中具体列出的每个元件的至少一个，也不排除一列元件中的元件的任意组合。该定义还允许了可以可选地存在除用语“至少一个”所指的一列元件内具体指明的元件以外的元件，无论这些元件与具体指明的那些元件相关还是不相关。

还应当理解的是，除非明确地另有相反说明，否则，在包括多于一个步骤或动作的本文要求保护的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序并不一定局限于描述该方法的步骤或动作时的顺序。

在权利要求以及前面的说明书中，所有的过渡词例如“包括”、“包含”、“载有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等应当理解为是开放性的，即，意指包括但不限于。仅仅过渡词“由……构成”和“基本上由……构成”才应当分别是封闭的或半封闭的过渡词，如在美国专利局的专利审查程序手册的2111.03一节中所阐释的。

尽管已经在此描述和图示了多个创新的实施方式，但本领域普通技术人员将容易地想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文描述的优点中的一个或多个的多种其他装置和/或结构，并且每个这种变型和/或修改都应当被认为在本文描述的实施方式的发明范围内。更一般地，本领域普通技术人员将容易地认识到，本文描述的所有参数、尺寸、材料和构型都是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或构型将取决于本发明教导的具体的一个或多个应用。本领域普通技术人员仅仅使用常规实验就将认识到或者能够确定本文描述的具体创新实施方式的很多等同替代。因此，应当理解的是，前面的实施方式仅仅通过示例的方式提出，并且在所附权利要求及其等同形式的范围内，可以实现除具体描述和要求保护的实施方式可以的其他创新实施方式。本公开的创新实施方式涉及本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法。此外，两个或更多个这种特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法的任意组合都包括在本公开的发明范围内，如果这些特征、系统、物品、材料、配套元件和/或方法不会相互不一致。