牙刷清潔效果研究及高清潔力牙刷的開發

祝智勝 陳敏珊 肖俊芳

(廣州舒客實業有限公司,廣東 廣州 510665)

引言

2017年,國家衛計委發布了《第四次全國口腔健康流行病學調查》,結果顯示全國35～44歲居民中,口腔內牙石檢出率高達96.7%。牙齦出血檢出率高達87.4%。口腔問題發生率較高,反映出國人口腔健康狀況不容樂觀。口腔健康率嚴重偏低的情況,與大眾日常刷牙清潔不到位有著直接的關系。

眾所周知,刷牙是全世界應用最廣泛的個人機械控制菌斑和保護牙齦健康的基本方法,其中,牙刷是刷牙必不可少的工具。相關文獻[1～3]也指出,通過使用牙刷刷牙可以機械性地去除牙菌斑、軟垢、食物殘渣以及牙面色漬,同時還能按摩牙齦、促進牙周組織的血液循環和齦上皮增生,增強牙周組織抵抗力,維護口腔的健康。選擇合適的牙刷能夠較好地清潔牙齒,保持口腔健康,降低口腔疾病的發生率。

然而,刷牙最終的清潔效果取決于多方面的因素,包括牙刷的設計、刷牙的方法、刷牙的時間、刷牙的頻率、牙膏的選擇以及評估清潔效果的方法等[4]。科學的牙刷設計,可以提高刷牙時清除菌斑和保護牙齦的功能。本研究借助牙刷清潔效果體外評價方法,研究了影響牙刷清潔力的主要因素,包括刷絲直徑、刷絲種類及刷頭大小,并以此為依據,設計開發了舒客系列高清潔力的牙刷產品,進一步地對舒客高清潔力牙刷進行清潔效果驗證和刷牙口感調研。

1 牙刷清潔效果

1.1 牙刷清潔效果概述

據歷史記載,3000多年前人類就已有口腔清潔意識:從古老文明的嫩葉木片揉刷牙齒,到古代采用動物鬃毛作為刷毛的木質牙刷,到1938年現代合成纖維作為刷絲的高分子牙刷,再到20世紀80年代興起的電動牙刷。隨著科學技術的發展以及消費者需求的提升,口腔清潔工具迭代更新,不斷向著更高科技含量方向發展,但始終都圍繞怎樣提高刷牙清潔力和清潔效果而進行。

不同類型的牙刷具有不同的清潔效果,對于同一類型的牙刷,如手動牙刷而言,不同的牙刷設計及刷絲方案設計也會有不一樣的清潔效果。關于牙刷清除牙菌斑的效果評價,目前認為最佳的方法是參考相關標準進行牙刷去除牙菌斑的臨床試驗,但臨床試驗一般周期較長,過程復雜,且成本較高,不能被業內普遍采用。因此,很有必要對牙刷體外清潔力測試方法展開研究工作。

1.2 牙刷體外清潔力測試方法簡述

對于牙刷體外體外清潔力效果的評價,目前行業內沒有統一的標準和方法。基于模擬刷牙清潔污物的原理,舒客公司自主研發建立了一套在體外條件下測試牙刷清潔力模型和方法[5]。其基本思路及流程如圖1。主要步驟包括①預制牙模板涂布污物;②干燥稱重,挑選重量符合要求的帶污物牙模板;③使用刷牙機模擬刷牙,清除牙模板污物;④使用軟件進行圖像分析;⑤計算清潔力結果。

圖1 牙刷體外清潔力測試流程圖

2 牙刷清潔效果影響因素分析

從力學角度看,刷牙過程是由牙刷、牙膏和牙齒等構成的三體磨擦磨損體系,在牙刷刷絲、牙膏及牙齒相互磨擦作用下清除牙垢,同時不會損失牙齒硬組織(牙釉質、牙本質)和牙周軟組織(牙齦和牙周)的過程[6]。對于刷牙最廣泛的工具——手動牙刷來說,刷絲的直徑、刷絲的種類和刷頭大小的設計都會影響牙刷的清潔效果。

2.1 不同刷絲直徑對清潔力的影響

在相同的條件下,從理論上看,刷絲直徑越大,刷絲的硬度也就越大,在刷牙過程中產生的磨擦力也就越大,因而會具有越高的清潔效果。為了驗證刷絲直徑對清潔力的影響,本研究設計了兩組樣品進行測試,兩組樣品牙刷的尺寸完全一樣,區別僅為刷絲不一樣。樣品信息如表1,所選用的刷絲為尼龍絲和雙尖絲,所選絲徑范圍為0.12～0.22mm,均為市售產品常用的種類和絲徑。

表1 測試牙刷樣品信息表

根據牙刷體外清潔力評價方法,對樣品1至樣品8進行了清潔力效果的測試,第一組使用尼龍絲植毛的牙刷樣品其清潔力結果見圖2;第二組使用雙尖絲植毛的牙刷樣品其清潔力結果見圖3。由圖2和圖3可知,樣品牙刷的清潔力范圍為34%～98%,無論是尼龍PA刷絲,還是雙尖PBT刷絲的牙刷,其清潔力變化趨勢都是隨著刷絲直徑的增加而增大。這是因為在其他條件相同的情況下,刷絲直徑越大,牙刷的毛束彎曲力會越大,與牙模板產生更大的作用力,更能清除模板上的污物,因而會產生更好的清潔效果。

圖2 不同絲徑PA刷絲牙刷清潔力對比圖

圖3 不同絲徑PBT刷絲牙刷清潔力對比圖

進一步分析樣品1～樣品5的清潔力結果,發現當尼龍絲直徑在0.12～0.20mm范圍時,尼龍絲牙刷的清潔力大小與刷絲直徑大小呈現明顯的線性關系(R2=0.9869),隨著尼龍絲直徑的遞增,尼龍絲牙刷清潔力效果明顯梯度增加,但當絲徑增加到0.22mm,清潔力效果卻未有明顯的增加。該結論提示在進行高清潔力牙刷產品開發時,一方面并不能一味的追求刷絲直徑較大的刷絲作為產品的方案,另一方面也需要考慮刷牙舒適性的問題。

2.2 不同種類刷絲對清潔力的影響

為了增加刷絲對牙齒的清潔效果,一些新型的刷絲會在表面進行各種處理,比如通過雙股纖維交織一起而成的螺旋絲,或者將刷絲表面處理竹節狀的竹節絲等等,均是為了增大刷絲表面與牙齒的接觸面積和磨擦性,從而提高刷牙的清潔效果。

在同等條件下,對竹節絲與尼龍絲兩種不同類型刷絲的牙刷進行了清潔力的對比測試,結果如圖4所示。由圖4可知,竹節絲牙刷具有較高的清潔效果,相比之下,竹節絲牙刷清潔力比尼龍絲牙刷的清潔力提高了14.8%。

圖4 不同種類刷絲的牙刷清潔力對比圖

2.3 不同刷頭大小對清潔力的影響

選取了相同刷絲種類和刷絲直徑但刷頭大小不同(以牙刷毛面尺寸進行測量)的樣品進行清潔力效果的測試,其結果如表2。由表2結果可知,一般而言,大刷頭的樣品比小刷頭的樣品具有更高的清潔力,因為刷頭較大的牙刷其整體刷毛與牙模板接觸的面積更大,能清潔到牙模板上更多的區域。然而也會有例外的情況出現,比如牙刷1,雖然是小刷頭牙刷,但其清潔效果要好于大刷頭的牙刷。

表2 不同刷頭大小的牙刷清潔力對比表

3 高清潔力牙刷的開發與驗證

基于以上影響牙刷清潔力效果的研究分析,開發了系列舒客高清潔力牙刷產品。以其中一款產品(舒客專效美白牙刷)進行說明。

3.1 牙刷方案的確認

舒客專效美白牙刷的尺寸設計及刷毛方案如表3。采用合適的刷頭大小設計,在刷頭的中間刷孔部位搭配0.18mm絲徑尼龍刷絲,用于提高對牙齒齒面的清潔效果;在刷頭的兩側刷孔部位搭配0.18mm絲徑雙尖絲,用于清潔齒縫間隙區域;同時在刷頭的前端刷孔部位采用表面有特殊紋理的竹節刷絲,用于清潔后磨牙及口腔難刷區域,進一步提高了產品的清潔力。

表3 舒客專效美白牙刷方案表

經過物理指標的測試,舒客專效美白牙刷的毛束拉力≥18N,單絲彎曲恢復率≥60%,單絲頂端輪廓磨毛率≥60%,磨尖絲磨尖率≥90%。柄部抗彎力與頸部抗彎力均為變形極限范圍內不斷,以上物理指標測試均符合國家標準GB 30003-2013[7]的要求。

3.2 牙刷清潔效果的驗證

選擇相同絲徑和類似刷頭大小的普通牙刷作為對照組,根據牙刷體外清潔力評價方法,對舒客專效美白牙刷(試驗組)和對照組牙刷進行了清潔力測試,其測試數據如表4所示。由表4數據可知,舒客專效美白牙刷能夠顯著清除牙模板凸起表面和凸凹相鄰處的污物,清潔力達到94.2%,相比對照組牙刷,清潔力可以提高34.6%,具有顯著的清潔效果。

表4 舒客專效美白牙刷及普通牙刷清潔力測試

3.3 牙刷去除外源性色斑效果的驗證

去除外源性色斑效果可以反映牙刷清潔美白牙齒的能力,從另一個角度驗證牙刷的高清潔性效果。委托第三方權威機構,對舒客專效美白牙刷和普通牙刷進行了去除外源性色斑效果的對比驗證,其結果如表5。顯著性差異分析結果如表6。由表5及表6可知,舒客專效美白牙刷刷牙前后色差值變化(△L值)均大于普通牙刷刷牙前后色差值變化,顯著性差異分析結果顯示兩組△L值具有顯著性差異(P<0.001),且相較于普通牙刷,舒客專效美白牙刷色差值變化提高了75.8%,說明舒客專效美白牙刷具有去除外源性色斑的功效,能起到清潔美白牙齒的作用。

表5 樣品去除外源性色斑效果的對比

表6 顯著性差異分析

3.4 牙刷口感調研驗證

3.4.1 整體喜好度測評

產品上市前,對舒客專效美白牙刷進行了消費者的口感調研測試(有效樣本量為25人)。整體喜好度調研結果如表7所示。數據表明,在所測試人群中,舒客專效美白牙刷的整體喜歡度(比較喜歡+非常喜歡+喜歡)高達92%,能獲得消費者的一致好評。

表7 舒客專效美白牙刷整體喜好度測評

3.4.2 口腔異物清潔效果測評

在口感調研中,對舒客專效美白牙刷實際的清潔效果也進行了測評,結果如圖5所示。由圖5可知,超過80%的消費者認為舒客專效美白牙刷清除口腔異物能力較強(非常容易清潔+比較容易清潔),在實際的使用過程中,比普通牙刷更能徹底清除牙齒軟垢和實物殘渣。

圖5 口腔異物清潔效果測評圖

4 結論

①不同刷絲直徑對于牙刷清潔力效果具有較為明顯的影響,刷絲直徑越大,牙刷清潔力效果越好,且尼龍絲牙刷的刷絲直徑在一定范圍內時,其清潔力大小與刷絲直徑大小呈現明顯的線性關系(R2=0.9869)。不同種類的刷絲、不同大小的刷頭,對于牙刷清潔力均有一定的影響。

②舒客專效美白牙刷的清潔力達到94.2%,比對照組牙刷的清潔力提高了34.6%,具有顯著的清潔效果,且具有去除外源性色斑的功效,能起到清潔美白牙齒的作用。