CN1432345A

CN1432345A - 电子牙刷与电子刷

Info

Publication number: CN1432345A
Application number: CN 02101710
Authority: CN
Inventors: 中川善典; 池尻誉广
Original assignee: Individual
Current assignee: Shiken Co Ltd
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-14
Also published as: CN1267039C

Abstract

一种电子牙刷，包括具有刷毛部并插入口腔内刷牙的牙刷头部，和露在口腔外的牙刷把部，和设有可接受外部光的N型半导体，以及在N型半导体中设置有可叠加电位的电池。

Description

电子牙刷与电子刷

技术领域

本发明涉及电子牙刷与电子刷，更详细地说，涉及利用N型半导体的光催化反应的电子牙刷与电子刷。

背景技术

迄今，作为对虫牙或牙槽出脓(根尖炎)等口腔疾病的预防方法，只是采用在牙刷上附着刷牙剂来刷牙齿表面以进一步提高预防效果，或者是在牙齿表面涂敷氟化物，或者是使用含氟化物的刷牙剂。可是，这种方法由于氟离子向牙髓组织的浸透性差等，效果是有疑问的。为了提高氟离子的效果，提出过这样的一种方案，即，通过电池或家用电源等外部电源作用提高电位，以提高氟离子的浸透性的方法。

然而，这种方法还由于在牙刷部分使用导体金属，所以存在着所谓随电流的发生而流出金属离子的问题，尤其，由于长期使用电流、电磁波或电场等而对人体带来不良影响，从这点考虑出发，不是一种理想的方法。

因此，由本发明人等发明了一种不存在上述问题的利用N型半导体TiO₂光催化反应的电子牙刷(特开昭58-41549号)。TiO₂即使处于较弱光照射条件下，产生光电子电压，在插入口腔内时，由唾液等的水分生成OH自由基，提高并中和口腔内的pH，降低造成虫牙的起因菌活动，同时起着分解牙垢的作用。

然而，在只利用TiO₂光催化反应的场合下，在酸性气氛中提高pH降低活性度高的虫牙起因菌活动的方法在由于其自身发挥给定效果直至发挥效果为止需要时间，这是不可避免的。即是说，直接发生虫牙是由于口腔内虫牙起因菌使食物残渣发酵时所生成的乳酸浸蚀牙的硬组织所造成，但是，在达到降低虫牙起因菌活动的期间，有继续生成乳酸的问题。

本发明人等为了有效地分解所生成的乳酸进行了锐意研究，其结果发现：在利用N型半导体的光催化反应时，通过供给给定以上的电位会达到有效的分解乳酸，并得到这样效果不仅是乳酸，还有对有机物的分解发生有效作用的知识。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述已有技术存在的问题而提出的，其目的在于，提供：一种电子牙刷，利用N型半导体的光催化反应，降低虫牙起因菌的活动，由此促进所生成的乳酸分解，更加有效地预防虫牙等；以及一种电子刷，能分解在身体各部所产生的污垢有机废物，与只用肥皂水清洗的场合相比，会有效地对身体各部进行清洗。

上述目的可通过本发明中的各项发明实现。即，本发明的电子牙刷的特征构成为：包括具有刷毛部并插入口腔内刷牙的牙刷头部和露在口腔外的刷把部，设有可接受外部光的N型半导体，同时在所述N型半导体中设有叠加电位的电池。

根据这种构成，通过N型半导体的光催化作用，在插入口腔时分解唾液等水份而发生的OH自由基提高并中和口腔内的pH，不仅降低虫牙起因菌的活动，还能可靠而速速地分解由菌使食物乳酸发酵而产生的乳酸，可达到虫牙的预防。即，与只采用外部光(例如，盥洗室的萤光灯等)的N型半导体光催化作用的场合相比较，通过叠加电池的电位可达到分解乳酸和水分解所需要的能量水平，可成倍地提高N型半导体的光催化效果。因此，在通过刷牙动作提高OH自由基生成率的同时，能可靠地提高pH。而且，实际上在盥洗室等进行刷牙动作时，即使是在例如盥洗室的萤光灯等照明器具的照度低的光照射弱的条件下，由于设有使N型半导体电位为一定以上的电池，所以可稳定地发挥给定的效果。其结果，根据本发明，可提供更加有效地预防患虫牙等口腔疾病的电子牙刷。

所述N型半导体为TiO₂，同时所述电池的输出以0.5V以上不足3.0V为优选。

根据这种构成，TiO₂即使在N型半导体内光催化效果也是大的，因此，在分解乳酸或提高pH方面也是有效的，将产生光催化作用所需的电位维持在一定以上，同时通过手流入人体的的电流以极其微弱地维持，适于人体且完全无不良影响。即，若电池的输出为0.5V以下，则乳酸的分解不充分；若为3.0V以上，则虽促进乳酸分解，但在由水润湿的手拿起牙刷时等，向人体流入的电流变大，产生不快感等，是不理想的。

在作为N型半导体使用TiO₂时，通过其光催化作用将乳酸分解为水和二氧化碳的反应式如下。

hν

·

· ·OH

·

→H₂O+CO₂

式中，P⁺为空穴，e^-为电子，·OH为OH自由基。

所述电池最好是原电池、蓄电池、太阳能电池或这些电池的组合。

根据这种构成，可容易确保0.5V以上不足3.0的电池输出，同时有耐久性而且价格便宜，颇为合适。作为原电池，可使用碱性电池、氧化银电池、空气和锌电池等；作为蓄电池可使用镍·氢电池和锂电池等。

所述TiO₂最好是锐钛矿型晶体。

根据这种构成，即使在TiO₂中，光催化效果也是很大的，在效率上是合适的。另外，锐钛矿型晶体，例如在酸化气氛中通过对纯Ti在数分钟内加热到1200-1500℃等方法很容易得到。

还有，本发明的电子刷的特征构成为：具有刷毛部的刷头部，设有可接受外部光的N型半导体，同时在上述N型半导体中设有可叠加电位的电池。

根据这种构成，在通过N型半导体的光催化作用，用肥皂水等清洗身体各部时，分解水所发生的OH自由基能可靠而迅速地分解皮肤表面上污垢等的有机废物，可达到比只使用肥皂水更高的清洗效果。即，与只利用外部光(例如浴室或盥洗室的萤光灯等)的N型半导体光催化作用的场合相比，通过叠加电池的电位可达到分解皮肤表面有机废物或水所需要的能量水平，可成倍地提高N型半导体的光催化效果。因此，通过擦皮肤的动作可提高OH自由基生成效率。而且，实际上在浴室等进行清洗动作时，即使在例如浴室的照明器具的照度低的光照射弱的条件下，再者在照明器具不是萤光灯而是白炽灯等的条件下，由于设有将N型半导体的电位为一定以上的电池，所以可稳定地发挥给定效果。其结果，根据本发明，可提供与只用肥皂水清洗的场合相比可更有效地进行身体各部清洗的电子刷。

附图说明

图1为本发明的电子牙刷一实施例的一部分剖视图。

图2为图1的II-II剖视图。

图3为表示对本发明电子牙刷的乳酸分解随时间而变化的曲线图。

图4为表示对本发明电子牙刷的乳酸分解与电池电压关系的曲线图。

图5为表示本发明电子牙刷的虫牙菌(Streptococcus mutans IFO13955)杀菌与照射时间的关系曲线图。

图6为本发明电子刷一实施例部分剖视略图。

具体实施方式

下面参照附图详细地说明本发明的实施例。图1为表示实施例的电子牙刷(以下有时简称“牙刷”)的概略剖视结构。这种牙刷1由设有刷毛2a的刷头部2与露在口腔外的牙刷把部3所构成。这些牙刷头部2与牙刷把部3最好是相互可分离的。即，将根据使用具有被消耗的刷毛2a的头部2作为消耗品可交换时，不仅是经济，而且与将整个牙刷废弃的场合相比较，废物变少了而且颇为方便。

在牙刷把部3中收藏有N型半导体TiO₂棒4，同时还收藏有1.5V钮扣型碱电池5，这种电池5与TiO₂棒4通过铜线等导线6导通。如图2所示，在刷头部2与刷把部3的交界处，为了对N型半导体容易照射外部光，使部分截面减少而形成沟7。电池5根据消耗可以交换。

TiO₂棒4在酸化气氛中对纯TiO₂棒在数分钟内加热到1200-1500℃，在表面上生成TiO₂层。在这种场合下的TiO₂由于示出锐钛矿型晶体，所以光催化能力特别大。于是，电池5在TiO₂棒4接受外部光而产生光催化反应时，提高或保持了N型半导体TiO₂的电位。

实施例

预先准备好多个在管形瓶中投入2mM的乳酸钙5mL，插入在表面上形成作成锐钛矿型晶体的TiO₂层的Ti棒，在6W的萤光灯照射下(距离约3cm)，给与分别由0.75V、1.5V、3.0V的电池所产生的电压负载。通过毛细管电泳分析法测定了随时间经过后的乳酸分解。对于安装电池由萤光灯照射的场合和不用电池只由萤光灯照射的场合，以及不照射的场合进行比较，其结果示于图3、4。

图3示出负载1.5V的电池电压，在纵轴上以相对浓度表示乳酸的减少量，在横轴上表示经过时间，表示出发挥利用萤光灯照射的叠加效果(经过照射0.5小时，分解了乳酸约50％)。然而，可看出：不使用电池只使用N型半导体的构成时，乳酸的分解作用不充分。

图4同样表示出电池的电压负载的影响，在0.75V时已大体上看出乳酸的分解效果。

还有，对上述电子牙刷进行了虫牙菌杀菌试验，所以对其结果进行说明。

图5将与上述电子牙刷同样的TiO₂层作为负极(在正极上使用不锈钢板)，将太阳能电池(2.4V)与该电路连接，研究了对乳酸菌(Streptococcusmutans IFO 13955)分解的随时间的变化。即，在生理食盐水4mL中作成上述虫牙菌(S.Mutans)浓度约为1-20,000个/mL方式进行接种，在常温下，在6W萤光灯照射下经过1-30分钟后，通过细菌培养基测定了1mL中的生菌数。还有，对照不用TiO₂和太阳能电池，只作为生理食盐水。

其结果可看出，对照在萤光灯下即使经过30分钟生菌数几乎无变化，而在使用了TiO₂层与太阳能电池的本实施例的场合下，即使在6W左右的微弱萤光灯下经过1分钟生菌数发生激减，对虫牙的起因菌的杀伤效果显著。

其他具体实施例

(1)在上述实施例中示出了利用N型半导体TiO₂的电子牙刷例，但是，也可以将N型半导体TiO₂用于图6所示的电子刷10中。即，这种电子刷10在构成刷头部的前部一侧设置有刷毛10a，同时后部一侧成为刷把部，在该刷把部中装有钮扣型电池5。这种钮扣型电池5由未图示的盖体覆盖而密封设置。在设置刷毛10a的前部一侧安装有与上述实施例相同的TiO₂，同时在其周边设有成为水路的沟11，供肥皂水等流通而构成。这个沟11朝向刷毛10a的根部形成通孔而构成，通过刷毛10a擦拭身体，使TiO₂与身体表面通过水份接触，由于TiO₂的光催化作用而很容易分解并剥离身体表面所存在的污垢等有机物，同时分解已剥离的污垢等。于是，TiO₂与电池与图1所示的相同通过导线6导通。所使用的N型半导体、电池、导线等可使用与上述实施例相同的N型半导体、电池、导线等。

这种电子刷的形状除图6所示的以外，可采用各种形状。主要在于，只要是能形成这样的形状，即，手持刷把部用刷毛擦拭身体各部可达到清洁即可。成为清洗对象的身体各部无特别限定，因此，可作为所谓的体刷、发刷和面部刷等使用。

(2)在上述实施例中，示出了通过加热Ti棒在其表面上以层状生成N型半导体TiO₂的例子，但是并不局限于这种结构，也可以整体烧结TiO₂而形成，主要在于，只要在接受光的表面上生成TiO₂层即可。该制造方法也可以通过CVD法、PVD法等在纯Ti棒其他导体表面上生成TiO₂层，也可以将纯Ti棒阳极氧化，在其表面上生成TiO₂层。

(3)在上述实施例的电子牙刷中，在刷头部2与把部3的交界处形成沟7，使向N型半导体TiO₂很容易照射外部光。但是，也可以通过透明或者不透明的丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、PET树脂等的可透过光的材料形成牙刷的刷头部与刷把部而作成无沟的结构。还有，作为构成刷头部2的树脂若使用生物分解性树脂，则作为消耗品即使废弃了，也很少对环境有不良影响，这是理想的。

Claims

1.一种电子牙刷，其特征是，包括具有刷毛部并插入口腔内刷牙的牙刷头部，和露在口腔外的牙刷把部，和设有可接受外部光的N型半导体，以及在N型半导体中设置有可叠加电位的电池。

2.根据权利要求1所述的电子牙刷，其特征是，所述N型半导体为TiO₂，同时所述电池输出为0.5V以上、不足3.0V。

3.根据权利要求2所述的电子牙刷，其特征是，所述TiO₂为锐钛矿型晶体。

4.根据权利要求1、2或3所述的电子牙刷，其特征是，所述电池为原电池、蓄电池、太阳能电池或者将这些电池组合。

5.根据权利要求4所述的电子牙刷，其特征是，所述TiO₂为棒状，收藏在所述牙刷头部内，同时所述电池为钮扣型电池，这些电池与TiO₂通过收藏在所述牙刷头部内的导线导通。

6.一种电子刷，其特征是，包括具有刷毛的刷头部、和设有可接受外部光的N型半导体，以及在N型半导体中设置有可叠加电位的电池。

7.根据权利要求6所述的电子刷，其特征是，所述N型半导体为TiO₂，同时所述电池输出为0.5V以上、不足3.0V。

8.根据权利要求7所述的电子刷，其特征是，所述TiO₂为锐钛矿型晶体。

9.根据权利要求6、7或8所述的电子刷，其特征是，所述电池为原电池、蓄电池、太阳能电池或者将这些电池组合。

10.根据权利要求9所述的电子刷，其特征是，所述电池装在与所述刷头部连接的刷把部，同时TiO₂装在所述刷头部附近，这些电池与TiO₂通过导线导通。