專利名稱：用于清潔牙齒的包含聚合物添加劑的液滴清潔液的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及使用在用于清潔牙齒的高速流體液滴系統中的流體，以及更具體地，本發明涉及包含添加劑以維持期望的液滴大小的這種流體。
背景技術：
美國專利No.60/537,690公開了一種用于清潔牙齒的口腔護理系統，包括通過將細微液滴以選定的有效速度噴向牙齒而去除牙斑。液滴可以按照不同方式產生，包括利用高壓推動流體經過多個噴嘴，或者通過將流體引入快速流動的空氣流中。另一液滴產生實施方式包括壓電元件，該壓電元件對流體產生高速抽取效果，該抽取效果加速流體經過一組噴嘴。
噴嘴大小對于合適的清潔動作是重要的，特別是考慮到對于流動速率和流體速度/壓力的實際操作限制。如果液滴太小，即小于10μm，則必須達到200m/sec的高速以產生適當的清潔效果，該效果包括牙斑的去除。這種高速是不希望出現的，因為其極大地增加了將由流體泵所產生的必要的壓力，以及增加了供應給流體的能量。至今，不使用過快的流動速率或者速度而產生用于良好清潔的期望的大小的液滴是很困難的。
因此，希望能夠控制液滴大小，同時將液滴流動速率維持在可接受的限度內。
發明內容
因此，本發明是一種用于在基于液滴的口腔護理系統中清潔牙齒的流體，該流體包括可分散為用于在基于流體液滴的口腔護理系統中清潔牙齒的液滴噴霧的流體，其中該流體包含水溶性的、人類可消耗的聚合物添加劑，該聚合物添加劑具有選定的分子量并且處于選定的濃度，使得導致從所得到的添加劑溶液產生的在選定范圍內的液滴大小，以便當將液滴噴霧引導到牙齒時產生牙斑的去除，其中在所述選定范圍內，至少80％液滴的直徑至少為10μm。
圖1是使用流體液滴的口腔護理器具的示意性視圖。
具體實施例方式
如上文所述，于2004年1月20日提交的題為“Droplet Jet SystemFor Cleaning”的美國專利申請No.60/537,690針對的是一種用于清潔牙齒的流體液滴噴霧系統，上述申請由本發明的受讓人所擁有，該美國專利申請的內容在此通過參考引入。如在該申請中所公開的，流體液滴可以由各種裝置來產生。
對于方便操作而言，重要的是限制流體的流動速率。優選地，流體流動速率大約為每個刷洗事件20ml，針對兩分鐘刷洗具有10ml/min的流動速率。對于使用者而言，針對刷洗事件這是非常便利的口腔容量。然而流動速率可以高一點，可以達到總共100ml，這對于使用者而言并沒有明顯的不便之處。范圍可以是每分鐘5-50ml。
為了有效地去除牙斑，在這種口腔護理系統中期望的液滴大小(直接)是10-30μm，或者更大，在某些情況下達到100μm。在特定液滴產生系統中，流動速率在可接受的范圍內，但液滴太小，而在其它的系統中，液滴大小在期望的范圍內，但流動速率大得不能接受。
在本發明中，在液滴產生之前，將小濃度的高分子量聚合物添加到諸如水的流體中，以產生在此稱為添加劑溶液的物質。聚合物有助于產生期望的液滴大小。然后液滴能以指定的流動速率施加，以實現便利、有效的清潔。該添加劑溶液可以使用于任何液滴產生系統。也可以將高分子量聚合物添加到除了水之外的口腔護理液中，例如漱口液。
所添加的聚合物可以是多種不同的可能的聚合物中的任何一種。兩個普遍的要求是聚合物必須是水溶性的，以及必須是可消耗的，即對于人類消耗而言是安全的。可能的聚合物包括諸如黃原膠(Xanthan gum)的“硬質”聚合物或者諸如聚環氧乙烯的“柔性”聚合物兩者。選定的聚合物的分子量和原流體中的聚合物的濃度兩者都是重要的。高分子量聚合物的濃度應該相對較小，使得限制所得到的添加劑溶液的剪切粘度的任何增加。其將在下文中更詳細地描述。聚合物的分子量必須足夠高，使得即使在期望的小濃度下，與原流體相比，所得到的添加劑溶液的拉伸粘度也極大地增加。拉伸粘度是流體拉伸流動的阻力。
例如，諸如水的牛頓型原流體將具有三倍于它的剪切粘度的拉伸粘度。這導致液滴在形成期間足夠容易分解，使得所得到的液滴對于口腔護理系統而言太小。當小濃度的高分子量聚合物添加到原流體時，流體變為非牛頓型，其結果是，除了其他效果外，拉伸粘度增加到比剪切粘度的三倍大得多的值。該增加的拉伸粘度涉及流體的特征，該特征維持特定大小的液滴配置而不分成較小的液滴。基本上，利用高拉伸粘度，現有的液滴在分成較小的液滴之前極大地“伸展”。由此高拉伸粘度提供在液滴產生期間維持較大的液滴大小的期望的結果。已經發現，所添加的聚合物的分子量應該足夠大，使得添加劑溶液的拉伸粘度大約為添加劑溶液的剪切粘度的六倍或者更多倍，以產生期望的液滴大小。
如上文所指示，高分子量聚合物對于原流體的效果是降低所得到的添加劑溶液分解成小液滴(即，將在液滴產生期間產生的液滴的大小)的趨勢。這通過增加添加溶液的拉伸粘度同時伴隨著剪切粘度僅僅相對較小的增加來實現，這歸因于高分子量聚合物添加劑的較小的濃度。
另外，高分子量聚合物阻止了液滴產生期間附屬液滴的形成，而且進一步降低了湍流期間的流體的阻滯(drag)，其發生在60/537,690申請中所描述的一個或者多個液滴產生系統中，特別是那些使用了噴嘴的實施方式。
黃原膠，其是示例性聚合物中的一個，具有大約為7.6×106g/mol的分子量；聚環氧乙稀，其是另一示例，可以以多種不同的分子量制成。用于本申請的最小分子量在0.1×106g/mol量級上。這兩種聚合物將產生期望的結果。如上文所述，添加的聚合物的分子量必須足夠大，使得基本上增加了所得到的添加劑溶液的拉伸粘度，添加的聚合物的濃度十分小，使得添加劑溶液的剪切粘度的任何增加也小。所有(至少80％)產生的液滴的直徑基本上大約為至少10微米。通常地，該百分比非常接近100％。
特定術語“溶液的“固有”粘度[μ]”在此定義為[μ]=limc→0μ-μsμsc]]>其中c是以每單位原流體體積中的質量所表示的濃度，μ是添加劑溶液的粘度，以及μs是原流體的粘度。在大于1/[μ]的濃度c*情況下，添加劑溶液的剪切粘度將極大地受到影響，這不是所希望的。
為了使添加的聚合物有效，濃度應該在0.1c*-10c*之間，但是更優選地在0.25c*-2.5c*范圍內。
對于黃原膠和水，已經發現c*＝0.0045％的量是有效的。
一種包含上文所描述的流體的清潔系統包括電動牙刷，諸如圖1中所示，通常地用10示出。牙刷包括液滴產生系統，通常地用12示出。操作中，將包含聚合物添加劑的流體經過刷頭16中的噴嘴14推出。來自刷頭的流體以期望的流動速率和速度以及期望的液滴大小分解成細微噴霧，其中通過高分子量聚合物添加劑控制液滴大小到某種程度。該噴霧被引導到牙齒，導致牙齒的清潔，特別是牙斑的去除。
盡管為了說明的目的已經公開了本發明的優選的實施方式，但是應當理解到，在不偏離由所附的權利要求書所限定的本發明的精神的前提下，各種改變、修改以及替換可以并入該實施方式中。
權利要求
1.一種流體，用于在基于液滴的口腔護理系統中清潔牙齒，該流體包括可分散為用于在基于流體液滴的口腔護理系統中清潔牙齒的液滴噴霧的流體，其中所述流體包含水溶性的人類可消耗的聚合物添加劑，所述聚合物添加劑具有選定的分子量并且處于選定的濃度，使得導致從所得到的添加劑溶液產生的在選定范圍內的液滴大小，以便當將所述液滴噴霧引導到牙齒時產生牙斑去除，其中在所述選定范圍內，至少80％的液滴的直徑至少為10μm。
2.根據權利要求1所述的流體，其中所述流體的流動速率是每分鐘5-50毫米。
3.根據權利要求1所述的流體，其中所述聚合物添加劑的所述分子量足夠大，并且其中所述濃度足夠小，使得添加劑溶液的拉伸粘度至少是其剪切粘度的六倍。
4.根據權利要求1所述的流體，其中所述聚合物添加劑的所述分子量至少是0.1×106克每摩爾。
5.根據權利要求1所述的流體，其中聚合物的濃度在0.1c*-10c*之間，其中c*為1/[μ]以及[μ]=limc→0μ-μsμsc]]>其中c是以每原流體體積中的質量所表示的濃度，μ是所得到的添加劑溶液的粘度，以及μs是所述原流體的粘度。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述液滴大小在10-100μm的范圍內。
7.一種系統，用于使用流體液滴流清潔牙齒，該系統包括流體源，所述流體包括水溶性的人類可消耗的聚合物添加劑，該聚合物添加劑具有選定的濃度和分子量；流體液滴產生器，用于從所述流體產生液滴流，其中所述液滴具有在選定范圍內的大小，至少80％的液滴的直徑至少為10μm；以及用于將所述液滴流引導到所述牙齒的選定部位的部件。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述流體的流動速率在每分鐘5-50毫升的范圍內。
9.根據權利要求7所述的系統，其中所述液滴的直徑在10-100μm的范圍內。
全文摘要
使用在用于牙齒的基于流體液滴的口腔護理系統中的流體，包括水溶性的、人類可消耗的聚合物添加劑，該聚合物添加劑具有選定的濃度和分子量，它在每分鐘10－20毫升的范圍內的流動速率下將所得到的液滴的大小維持在期望的25－30微米的范圍內。
文檔編號A46B11/00GK101084045SQ200580043793
公開日2007年12月5日 申請日期2005年12月20日 優先權日2004年12月21日
發明者P·杜伊尼維爾德, W·E·布賴恩特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司