牙刷的設計和發展趨勢

李 剛

(第四軍醫大學口腔醫學院口腔預防醫學教研室，西安 710032)

牙刷是日常生活中不可缺少的衛生用品，是人們為了保持牙齒健康及口腔清潔而設計的，已是生活中司空見慣的設計產品，在生活中起到了極其重要的作用，而且在設計中反映出許多人機工程學問題，所以牙刷設計的質量與口腔健康關系極為密切。因年齡和口腔的具體情況不同，牙刷的設計也是各種各樣的，如兒童和成年人使用的牙刷大小不同：牙周組織的健康狀況不同，刷毛的軟硬程度應有一定的區別。牙刷雖然是小產品，但是設計起來卻非常有趣，可以有很多大膽前衛的設計方案。

牙刷可分為通用型與特異型兩大類。通用型牙刷以直柄為宜，刷毛軟硬適度，排列平齊，毛束排列不宜過多，各束之間要有一定的間距。特異型牙刷是為了適應口腔的特殊情況和特殊目的而設計的，特異型牙刷除刷毛的排列形式各有不同外，刷柄設計可能需要一定的曲度，彎曲的形式和方向也不盡一致。

1 牙刷的設計

根據手部運動的特點和握持刷柄的方式對牙刷效率和舒適性的影響來設計牙刷柄。牙刷的桿身曲度合適且其上有些凹槽，使用時便于手腕用力，不僅如此，其清新、淡雅的色彩和桿身的合理曲度給人帶來視覺上的美感，滿足人們的心理需求。

2 牙刷頭的設計

刷頭的設計以及材質的使用，都會對牙齒、口腔的清潔和健康產生影響，且刷頭的設計要結合牙刷在口腔內的移動特點及口腔保健的要求，提出符合人機匹配的牙刷的設計。

2.1 波浪型刷面與平面型刷面的比較

第四軍醫大學口腔醫學院臨床研究表明，波浪型刷面與平面型刷面的比較主要表現在波浪型刷面清潔牙唇頰面和近中牙面的效果相差顯著，而在牙齒的遠中牙面和舌腭牙面的清潔效果兩者沒有明顯差異。波浪型刷面增加了去除牙菌斑的效力，有利于牙間隙的清潔。

2.2 平行排列刷毛與交叉型刷毛的比較

不同于普通的平行排列刷毛，交叉型刷毛，即斜向相交刷毛更易深入并清潔牙齒鄰間隙，清潔難刷部位達到全面清潔的效果。多個臨床和實驗室研究證明，采用16°交叉刷毛的牙刷深入鄰間隙的能力更強，可以比普通手動牙刷更有效去除牙齒鄰間隙的牙菌斑。

2.3 普通植毛圓孔與異型孔牙刷的比較

新型異型孔牙刷是一種對普通植毛圓孔改為菱形孔、正方形孔、扇形孔植毛工藝處理的新型牙刷。第四軍醫大學口腔醫學院實驗結果表明，江蘇三笑集團研制的新型異型孔牙刷和普通圓孔牙刷相比，在全口菌斑指數分析中均有顯著差異，新型異型孔牙刷清除菌斑的效果比普通牙刷高出18.62%。

3 牙刷毛的設計

牙刷頭的設計是牙刷中最為關鍵的部分，尤其是刷毛，刷毛直接與牙齦和牙齒進行接觸，是牙刷生產和研發時關注的焦點。

3.1 硬毛牙刷與軟毛牙刷的比較

從清潔作用來說，硬毛刷除菌斑和牙垢的作用較好，但對牙齒的磨損作用和牙齦的刺激也較大，因此要選擇適宜的刷牙方法。軟毛牙刷柔韌易彎曲，并能進入齦緣以下，鄰面間隙去除菌斑，但對厚的菌斑就不可能完全刷去。目前，已普遍使用中軟毛牙刷，例如：王玉秋研究表明刷毛直徑在0.3mm毛端切銳的大頭牙刷，與刷毛直徑為0.2mm毛端磨圓處理的牙刷，在磨擦75000次后，對牙齒的磨損深度，前者較后者高出3.98倍。牙刷毛最需要的硬度問題一直未解決，牙刷刷毛的硬度與其直徑面積成正比，與長度面積成反比。一般情況下，刷毛有軟、中、硬3種。

3.2 光滑刷毛表面與紋理刷毛表面的比較

為了增強牙刷的各種功效，新型的牙刷在刷毛表面進行了各種控制。如通過在刷毛表面增加紋理或微結構來增加刷毛側面的磨擦性，通過雙股纖維扭在一起的刷毛也可增加刷毛側面的磨擦力。舒客晶致亮白牙刷采用高彈力復合螺旋刷絲，通過雙股纖維扭在一起形成螺旋狀刷絲，增大刷絲的磨擦力，從而提高牙刷的清潔力。第四軍醫大學口腔醫學院實驗結果表明，新型物理磨尖毛牙刷和普通對照牙刷相比，在全口菌斑指數分析中均有顯著差異，特殊磨尖毛牙刷清除菌斑效果比普通刷牙高出14.02%。

3.3 刷絲成分的比較

傳統刷絲為基材生產，一般不添加其他成分，伴隨著消費者對產品的要求，新型的刷絲往往會添加抗菌劑、備長炭、竹炭等成分達到不同的功效。舒客晶致元素養齦牙刷采用Ag離子抗菌刷絲，經第三方機構驗證，抗菌率達99.9%，可以有效減少細菌在刷頭上的滋生。舒客晶致炫黑亮白牙刷采用備長炭刷絲，備長炭因具有較大的表面積而能有效吸附氣味和水分，保持牙刷的干爽潔凈。

3.4 刷絲形狀的比較

傳統刷絲材質為尼龍(PA)，形狀為圓柱形，圓形截面接觸牙齒齒面部分相對較小，刷絲清潔力不強。創新型刷絲通過材質的選擇和刷絲其擠工藝的優化，設計出多邊形截面雙層材質的刷絲，有效增大刷絲與牙齒的接觸面積，進而提高刷牙的清潔力。鋒度橡膠魔力美白牙刷采用三角形雙層材質刷絲，內層為聚酯對苯二甲酸丁二酯(PBT)，使刷絲保持硬度，外層為熱塑性彈性體(TPE)，使刷絲柔軟，不刺激牙齦，外柔內剛，同時，刷絲截面設計成三角形，能有效清潔牙齒并保護牙齒。經第三方機構驗證，舒客鋒度橡膠魔力美白牙刷的美白清潔力是普通牙刷的3倍，能有效去除牙漬、牙菌斑、食物殘渣等，幫助全面美白牙齒。

市場上的牙刷種類繁多，其在刷頭大小和形狀、用料、刷毛的質地和排列，以及刷柄的大小和形狀，都各有不同。然而，就清除牙菌斑而言，至今尚未有一種牙刷設計證實軟其他設計優勝。凡容易接觸牙齒所有表面及可以舒服地清除牙菌斑的牙刷都算合格，但一般以刷毛軟度中等和刷頭軟小的牙刷更為理想。

總之，一種新設計的牙刷，必須能夠達到清潔口腔，按磨牙齦，對口腔健康沒有危害，而且經濟耐用，便于推廣的效果。可以預測，今后隨著科學技術的發展，隨著人類生活質量的不斷提高，根據人類的口腔健康需要，更多不同種類的牙刷會被設計出來，以便更好地保持口腔衛生，增進口腔健康。

4 牙刷的發展新趨勢

隨著科學的發展，除不斷改進普通牙刷外，國內外還相繼設計與生產出具有不同功能的新型牙刷，從不同方面滿足人們保持口腔衛生的需求。這些牙刷在口腔衛生清潔等方面與過去的牙刷相比具有巨大的優越性。

4.1 牙刷發展的新潮流

牙刷消費發生明顯變化，越來越多的人從注重實用、價廉轉變到求新、求美、求保健上來，特別是保健類牙刷已成為新潮流。

①專用型牙刷發展快。現在市場上的牙刷多采用全封閉包裝，衛生、雅致。除傳統的三支“合家樂”裝等供消費者選擇外，各種特殊的專用牙刷比重也大為增加，如女士專用牙刷的刷頭小、刷柄細長，顯得精巧靈氣：男士專用牙刷的刷頭大、刷柄粗厚，顯得力度感強：兒童牙刷不僅小巧玲瓏，而且刷柄往往有活潑可愛的動物圖案；旅游用一次性牙刷價格低廉，使用起來方便簡單。

②保健型牙刷性能增加高科技在牙刷上的應用，促進了牙刷由簡單的潔齒工具向護齒、保健方面發展。刷頭由單一的細長型，發展到能深入清潔難刷部位的鉆頭型。刷毛分硬毛、軟毛兩層，硬毛刷除污垢及結石，起潔凈牙齒的作用，軟毛輕柔按摩牙床，起保健牙齦的作用。新型高檔保健牙刷設計更為科學合理，如可調節力度牙刷，螺旋彈性設計，使刷柄輕微變曲，吸收一定量的力度。

4.2 牙刷新品種多姿多彩

牙刷主要是用來清除牙菌斑而促進口腔健康。過去，牙刷只是一個把柄前面加上幾排毛狀物，用于清潔牙齒。近年來出現了許多新型牙刷，主要是對刷頭和刷毛進行了設計和修改，以增進牙刷的刷牙功能。新的牙刷外觀與傳統的牙刷造型大不一樣。美國牙刷生產廠商不斷研究牙刷的結構并對其進行更新，促使美國市場上出現多姿多彩的新穎牙刷。例如，高露潔品牌牙刷的橡膠手柄握著非常順手，刷牙舒適安全；Dentrust品牌牙刷的特點是刷頭為三面體，三面有毛，安全符合專家推薦的45°角；Mentadint Surround品牌設計的牙刷刷頭能使人們將自己的牙齒包起來刷牙；Rembrandt Action品牌的牙刷頭的刷毛分為4組，每組的毛軟硬度有區別，有助于清潔牙齒。德國LMU牙科學校Kunzelmann等報告了對3種牙刷的體外橫向刷牙效果比較，認為高露潔專業牙刷(矩形刷頭、雙水平整齊刷頭、邊緣為散開的刷毛)清潔率明顯高于其他兩種牙刷，并在另一篇論文中報告了采用實驗模型來評價體外刷牙效果的方法。美國堪薩斯大學Coffman等報告了新型牙刷與牙頸部磨損的相關性研究，認為通過減少刷毛密度而增加接觸區可實現在清潔牙齒的同時，減少磨損的機會。德國Gienssen大學牙科臨床中心Jung等報告了刷牙對酸蝕后的牙釉質和牙本質的磨損。結果表明，酸蝕后的牙本質因刷牙磨損而造成的牙體組織損失與刷牙力量和磨擦劑無關。佳潔士口腔護理研究院陳婕等報告了中國人刷牙習慣的研究，結果表明粗糙的磨擦劑可造成更多的牙齒磨損，尤其是對那些刷牙時間長的人。同時，過度的漱口可降低牙膏中有效成分的功效。近年來，研制出了多種電動超聲和聲波牙刷，日本東京醫藥齒科大學Hashizume等報告了體外評價3種電動牙刷對變形鏈球菌形態學的影響，掃描電鏡觀察發現，在超聲和聲波牙刷組標本中可見破裂的變形鏈球菌的細菌鏈。

這些設計新穎的牙刷確實能吸引消費者，增加他們的購買欲望，當他們走到貨架前的時候，無不為各種橡膠手柄和各種刷毛完善結合的牙刷所吸引。

4.3 牙刷生產工藝進步變革

借鑒國際著名牙刷生產企業的標準和工藝，我國使用各國口腔醫學專家公認的最好的刷毛——美國杜邦牙刷絲，先后引進了臺灣和香港地區的自動包裝機、熱合包裝機、雙色注塑機，并引進了世界最先進的德國沙朗斯基公司的電腦程控牙刷生產流水線和高速沖床植毛單機，以電腦控制，刷毛頂端經粗磨、細磨、精磨3次磨毛處理，徹底擺脫了手工作坊式的生產歷史，勞動生產率迅速提高，產品效率提高了100倍。目前已涌現出一批工藝裝備先進、生產規模大、產品質量好的國際同行業一流水平的優秀企業。