牙刷的设计和发展趋势

李 刚

(第四军医大学口腔医学院口腔预防医学教研室，西安 710032)

牙刷是日常生活中不可缺少的卫生用品，是人们为了保持牙齿健康及口腔清洁而设计的，已是生活中司空见惯的设计产品，在生活中起到了极其重要的作用，而且在设计中反映出许多人机工程学问题，所以牙刷设计的质量与口腔健康关系极为密切。因年龄和口腔的具体情况不同，牙刷的设计也是各种各样的，如儿童和成年人使用的牙刷大小不同：牙周组织的健康状况不同，刷毛的软硬程度应有一定的区别。牙刷虽然是小产品，但是设计起来却非常有趣，可以有很多大胆前卫的设计方案。

牙刷可分为通用型与特异型两大类。通用型牙刷以直柄为宜，刷毛软硬适度，排列平齐，毛束排列不宜过多，各束之间要有一定的间距。特异型牙刷是为了适应口腔的特殊情况和特殊目的而设计的，特异型牙刷除刷毛的排列形式各有不同外，刷柄设计可能需要一定的曲度，弯曲的形式和方向也不尽一致。

1 牙刷的设计

根据手部运动的特点和握持刷柄的方式对牙刷效率和舒适性的影响来设计牙刷柄。牙刷的杆身曲度合适且其上有些凹槽，使用时便于手腕用力，不仅如此，其清新、淡雅的色彩和杆身的合理曲度给人带来视觉上的美感，满足人们的心理需求。

2 牙刷头的设计

刷头的设计以及材质的使用，都会对牙齿、口腔的清洁和健康产生影响，且刷头的设计要结合牙刷在口腔内的移动特点及口腔保健的要求，提出符合人机匹配的牙刷的设计。

2.1 波浪型刷面与平面型刷面的比较

第四军医大学口腔医学院临床研究表明，波浪型刷面与平面型刷面的比较主要表现在波浪型刷面清洁牙唇颊面和近中牙面的效果相差显著，而在牙齿的远中牙面和舌腭牙面的清洁效果两者没有明显差异。波浪型刷面增加了去除牙菌斑的效力，有利于牙间隙的清洁。

2.2 平行排列刷毛与交叉型刷毛的比较

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洁牙齿邻间隙，清洁难刷部位达到全面清洁的效果。多个临床和实验室研究证明，采用16°交叉刷毛的牙刷深入邻间隙的能力更强，可以比普通手动牙刷更有效去除牙齿邻间隙的牙菌斑。

2.3 普通植毛圆孔与异型孔牙刷的比较

新型异型孔牙刷是一种对普通植毛圆孔改为菱形孔、正方形孔、扇形孔植毛工艺处理的新型牙刷。第四军医大学口腔医学院实验结果表明，江苏三笑集团研制的新型异型孔牙刷和普通圆孔牙刷相比，在全口菌斑指数分析中均有显著差异，新型异型孔牙刷清除菌斑的效果比普通牙刷高出18.62%。

3 牙刷毛的设计

牙刷头的设计是牙刷中最为关键的部分，尤其是刷毛，刷毛直接与牙龈和牙齿进行接触，是牙刷生产和研发时关注的焦点。

3.1 硬毛牙刷与软毛牙刷的比较

从清洁作用来说，硬毛刷除菌斑和牙垢的作用较好，但对牙齿的磨损作用和牙龈的刺激也较大，因此要选择适宜的刷牙方法。软毛牙刷柔韧易弯曲，并能进入龈缘以下，邻面间隙去除菌斑，但对厚的菌斑就不可能完全刷去。目前，已普遍使用中软毛牙刷，例如：王玉秋研究表明刷毛直径在0.3mm毛端切锐的大头牙刷，与刷毛直径为0.2mm毛端磨圆处理的牙刷，在磨擦75000次后，对牙齿的磨损深度，前者较后者高出3.98倍。牙刷毛最需要的硬度问题一直未解决，牙刷刷毛的硬度与其直径面积成正比，与长度面积成反比。一般情况下，刷毛有软、中、硬3种。

3.2 光滑刷毛表面与纹理刷毛表面的比较

为了增强牙刷的各种功效，新型的牙刷在刷毛表面进行了各种控制。如通过在刷毛表面增加纹理或微结构来增加刷毛侧面的磨擦性，通过双股纤维扭在一起的刷毛也可增加刷毛侧面的磨擦力。舒客晶致亮白牙刷采用高弹力复合螺旋刷丝，通过双股纤维扭在一起形成螺旋状刷丝，增大刷丝的磨擦力，从而提高牙刷的清洁力。第四军医大学口腔医学院实验结果表明，新型物理磨尖毛牙刷和普通对照牙刷相比，在全口菌斑指数分析中均有显著差异，特殊磨尖毛牙刷清除菌斑效果比普通刷牙高出14.02%。

3.3 刷丝成分的比较

传统刷丝为基材生产，一般不添加其他成分，伴随着消费者对产品的要求，新型的刷丝往往会添加抗菌剂、备长炭、竹炭等成分达到不同的功效。舒客晶致元素养龈牙刷采用Ag离子抗菌刷丝，经第三方机构验证，抗菌率达99.9%，可以有效减少细菌在刷头上的滋生。舒客晶致炫黑亮白牙刷采用备长炭刷丝，备长炭因具有较大的表面积而能有效吸附气味和水分，保持牙刷的干爽洁净。

3.4 刷丝形状的比较

传统刷丝材质为尼龙(PA)，形状为圆柱形，圆形截面接触牙齿齿面部分相对较小，刷丝清洁力不强。创新型刷丝通过材质的选择和刷丝其挤工艺的优化，设计出多边形截面双层材质的刷丝，有效增大刷丝与牙齿的接触面积，进而提高刷牙的清洁力。锋度橡胶魔力美白牙刷采用三角形双层材质刷丝，内层为聚酯对苯二甲酸丁二酯(PBT)，使刷丝保持硬度，外层为热塑性弹性体(TPE)，使刷丝柔软，不刺激牙龈，外柔内刚，同时，刷丝截面设计成三角形，能有效清洁牙齿并保护牙齿。经第三方机构验证，舒客锋度橡胶魔力美白牙刷的美白清洁力是普通牙刷的3倍，能有效去除牙渍、牙菌斑、食物残渣等，帮助全面美白牙齿。

市场上的牙刷种类繁多，其在刷头大小和形状、用料、刷毛的质地和排列，以及刷柄的大小和形状，都各有不同。然而，就清除牙菌斑而言，至今尚未有一种牙刷设计证实软其他设计优胜。凡容易接触牙齿所有表面及可以舒服地清除牙菌斑的牙刷都算合格，但一般以刷毛软度中等和刷头软小的牙刷更为理想。

总之，一种新设计的牙刷，必须能够达到清洁口腔，按磨牙龈，对口腔健康没有危害，而且经济耐用，便于推广的效果。可以预测，今后随着科学技术的发展，随着人类生活质量的不断提高，根据人类的口腔健康需要，更多不同种类的牙刷会被设计出来，以便更好地保持口腔卫生，增进口腔健康。

4 牙刷的发展新趋势

随着科学的发展，除不断改进普通牙刷外，国内外还相继设计与生产出具有不同功能的新型牙刷，从不同方面满足人们保持口腔卫生的需求。这些牙刷在口腔卫生清洁等方面与过去的牙刷相比具有巨大的优越性。

4.1 牙刷发展的新潮流

牙刷消费发生明显变化，越来越多的人从注重实用、价廉转变到求新、求美、求保健上来，特别是保健类牙刷已成为新潮流。

①专用型牙刷发展快。现在市场上的牙刷多采用全封闭包装，卫生、雅致。除传统的三支“合家乐”装等供消费者选择外，各种特殊的专用牙刷比重也大为增加，如女士专用牙刷的刷头小、刷柄细长，显得精巧灵气：男士专用牙刷的刷头大、刷柄粗厚，显得力度感强：儿童牙刷不仅小巧玲珑，而且刷柄往往有活泼可爱的动物图案；旅游用一次性牙刷价格低廉，使用起来方便简单。

②保健型牙刷性能增加高科技在牙刷上的应用，促进了牙刷由简单的洁齿工具向护齿、保健方面发展。刷头由单一的细长型，发展到能深入清洁难刷部位的钻头型。刷毛分硬毛、软毛两层，硬毛刷除污垢及结石，起洁净牙齿的作用，软毛轻柔按摩牙床，起保健牙龈的作用。新型高档保健牙刷设计更为科学合理，如可调节力度牙刷，螺旋弹性设计，使刷柄轻微变曲，吸收一定量的力度。

4.2 牙刷新品种多姿多彩

牙刷主要是用来清除牙菌斑而促进口腔健康。过去，牙刷只是一个把柄前面加上几排毛状物，用于清洁牙齿。近年来出现了许多新型牙刷，主要是对刷头和刷毛进行了设计和修改，以增进牙刷的刷牙功能。新的牙刷外观与传统的牙刷造型大不一样。美国牙刷生产厂商不断研究牙刷的结构并对其进行更新，促使美国市场上出现多姿多彩的新颖牙刷。例如，高露洁品牌牙刷的橡胶手柄握着非常顺手，刷牙舒适安全；Dentrust品牌牙刷的特点是刷头为三面体，三面有毛，安全符合专家推荐的45°角；Mentadint Surround品牌设计的牙刷刷头能使人们将自己的牙齿包起来刷牙；Rembrandt Action品牌的牙刷头的刷毛分为4组，每组的毛软硬度有区别，有助于清洁牙齿。德国LMU牙科学校Kunzelmann等报告了对3种牙刷的体外横向刷牙效果比较，认为高露洁专业牙刷(矩形刷头、双水平整齐刷头、边缘为散开的刷毛)清洁率明显高于其他两种牙刷，并在另一篇论文中报告了采用实验模型来评价体外刷牙效果的方法。美国堪萨斯大学Coffman等报告了新型牙刷与牙颈部磨损的相关性研究，认为通过减少刷毛密度而增加接触区可实现在清洁牙齿的同时，减少磨损的机会。德国Gienssen大学牙科临床中心Jung等报告了刷牙对酸蚀后的牙釉质和牙本质的磨损。结果表明，酸蚀后的牙本质因刷牙磨损而造成的牙体组织损失与刷牙力量和磨擦剂无关。佳洁士口腔护理研究院陈婕等报告了中国人刷牙习惯的研究，结果表明粗糙的磨擦剂可造成更多的牙齿磨损，尤其是对那些刷牙时间长的人。同时，过度的漱口可降低牙膏中有效成分的功效。近年来，研制出了多种电动超声和声波牙刷，日本东京医药齿科大学Hashizume等报告了体外评价3种电动牙刷对变形链球菌形态学的影响，扫描电镜观察发现，在超声和声波牙刷组标本中可见破裂的变形链球菌的细菌链。

这些设计新颖的牙刷确实能吸引消费者，增加他们的购买欲望，当他们走到货架前的时候，无不为各种橡胶手柄和各种刷毛完善结合的牙刷所吸引。

4.3 牙刷生产工艺进步变革

借鉴国际著名牙刷生产企业的标准和工艺，我国使用各国口腔医学专家公认的最好的刷毛——美国杜邦牙刷丝，先后引进了台湾和香港地区的自动包装机、热合包装机、双色注塑机，并引进了世界最先进的德国沙朗斯基公司的电脑程控牙刷生产流水线和高速冲床植毛单机，以电脑控制，刷毛顶端经粗磨、细磨、精磨3次磨毛处理，彻底摆脱了手工作坊式的生产历史，劳动生产率迅速提高，产品效率提高了100倍。目前已涌现出一批工艺装备先进、生产规模大、产品质量好的国际同行业一流水平的优秀企业。