JP5820494B2 - 歯ブラシ - Google Patents

Description

本発明は、光触媒作用を有するＮ型半導体を利用する歯ブラシに関するものである。

酸化チタンの光触媒作用を用いて、口腔内歯牙へ付着するプラーク（歯垢）の発生を防いだり、発生したプラークを除去するための、プラークコントロール用の歯ブラシが提案されて来た。酸化チタンに紫外線を含む光が照射されると、光触媒作用によりその表面から電子と正孔が形成される。それらが起因する酸化還元反応により、汚れや臭いの原因となる有機物を最終的にはＣＯ_２とＨ_２Ｏまで分解することができる。このような光触媒作用を有する酸化チタンのようなＮ型半導体を利用する歯ブラシは、口腔内に存在する細菌や歯牙に付着するプラーク、また、乳酸等の有機酸を分解・除去することができ、虫歯や歯周病の発生を防いでいる。

特許文献１には、握り部に、モータと、モータを駆動するための直流電源と、モータの回転運動を植毛部での微振動又は往復運動に変換する運動変換手段とを設け、植毛部と握り部とに亘って、少なくとも一部が口腔内に挿入されて水分と接触するＮ型半導体を設け、このＮ型半導体と直流電源の陽電極とを接続するとともに、握り部の外面に設けた導体と直流電源の陰電極とを接続した、電動歯ブラシが開示されている。

この電動歯ブラシでは、モータ駆動用直流電源を利用して、当該直流電源とＮ型半導体とを組み合わせることにより、歯垢の分解だけでなく、ｐＨ低下に起因する歯牙の脱灰の直接の原因となる乳酸等の有機酸の分解を行い、併せて歯垢や有機酸や毒素等を産出する虫歯や歯周病の原因となる細菌に対しても殺菌を行うことにより、虫歯や歯周病を予防して、不慣れな人でも歯牙の衛生状態を効果的に向上させることができる。さらに、製造コストの低廉化と握り部を含めた電動歯ブラシ全体のコンパクト化とを促進することができる。

特許文献２には、酸化チタンの超微粒子等を混ぜ込んだ歯磨き剤と共に使用される、所定の波長の光を放出するＬＥＤを組込んだ歯ブラシが開示されている。この歯ブラシに歯磨き剤を適量塗布し、光を当てながらブラッシングを行うことにより、プラークコントロールが可能となる。

特許文献３には、酸化チタンを天然歯・人工歯に固定した基材に対し、紫外線ＬＥＤランプを備えかつブラシに透光窓を設けた歯ブラシが開示されている。

特開平６−９０８２４号公報 特開２００１−１１４６５８号公報 特開２００５−８１１２６号公報

特許文献１の電動歯ブラシでは、Ｎ型半導体に光が当たることによって、口腔内の唾液などの水分に接触しているＮ型半導体が、光触媒として作用し、光電気化学反応を生起させる。電動歯ブラシは、通常、室内で使用されるため、Ｎ型半導体に光触媒作用を生じさせる光は、室内に設置されている蛍光灯であるが蛍光灯から得られる紫外線は、極めて弱いものである。従って、特許文献１の電動歯ブラシは、効果的にＮ型半導体の光電気化学反応を生起させるための紫外線量を得ることはできない。

酸化チタンの超微粒子を混ぜ込んだ歯磨き剤と共に、所定の波長の光を発光するＬＥＤを使用している特許文献２の歯ブラシでは、酸化チタンは、超微粒子で歯磨き剤に混ぜ込んである状態なので、ＬＥＤが発する紫外線の大半を、酸化チタンは受けていないと考えられ、光触媒作用による効果が小さい。また、光触媒効果を得るためには、専用の歯磨き剤を使用する必要がある。

特許文献３の歯ブラシの場合、酸化チタンを天然歯または人工歯に固定すると言う事前の処理が必要で、この処理を行わない限り、ユーザは、光触媒作用の効果を得ることはできない。

本発明は、このような問題に対応してなされたものであり、外部からの光を使用せず、かつ歯に対する事前の処理を必要とせずに、Ｎ型半導体に効率の良い光触媒作用を発生させることができる歯ブラシを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点の歯ブラシは、導電部を備えた、柄となる本体部と、前記本体部の長手方向の先端に設けられているＮ型半導体の棒と、ブラシ毛が埋め込まれている透明なブラシ基体を備えるブラシ部と、前記本体部の先端に設けられた紫外線発光素子とを備える。

この歯ブラシは、電池を備え、前記Ｎ型半導体の棒および前記導電部は、電流制限手段を介して前記電池に接続されていても良い。

前記Ｎ型半導体は、酸化チタンとすることができる。

前記紫外線発光素子は、ＬＥＤとすることができる。

前記紫外線発光素子が発光する紫外線のピーク波長は、３５０〜４００ｎｍにすることができる。

前記ブラシ部は、前記Ｎ型半導体の棒に対し取り外し可能に嵌め込むことができる。

この歯ブラシには、前記紫外線発光素子を覆う透明なリング状導光体を設けても良い。

本発明の歯ブラシは、前記紫外線発光素子および前記Ｎ型半導体の棒の一部を覆う透明な円柱状導光体と、前記円柱状導光体と一体的に形成させた振動発生ユニットとを備えていても良い。

前記振動発生ユニットは、弾性部材のみにより、前記本体部の隔壁に固定することができる。

請求項１に記載の歯ブラシは、紫外線発光素子と光触媒作用を有するＮ型半導体とを備えているので、歯ブラシに外部から光が照射されなくても、紫外線発光素子による紫外線によりＮ型半導体から光触媒作用が発生する。さらに、この歯ブラシは、紫外線発光素子およびＮ型半導体の棒の一部を覆う透明な円柱状導光体を備えているので、紫外線発光素子が放射した紫外線を、Ｎ型半導体の先端まで効率的に到達させることができる。また、この歯ブラシは、振動発生ユニットと円柱状導光体とが一体的に形成されているので、振動と紫外線を効率的に伝達することができる。

実施態様１の歯ブラシの上面図である。 実施態様２の歯ブラシの上面図である。 実施態様１の歯ブラシの断面図である。 実施態様２の歯ブラシの断面図である。

（実施態様１）
図１は、実施態様１の歯ブラシの全体を示す上面図で、図３は、その断面図である。実施態様１の歯ブラシは、ブラシ部１６と本体部１２から構成されている。ブラシ部１６の先端から本体部１２の端までの長さは２０ｃｍで、本体部１２の直径は、２．５ｃｍである。ブラシ部１６は、透明樹脂により形成されていて、その先端にはブラシ毛１４が埋め込まれている。ブラシ基体１５の内側には、本体部１２から突出しているＮ型半導体として好適な酸化チタン棒１７に嵌め込まれるように、空間部が設けられている。このため、長期間の使用により使用に耐えなくなったブラシ部１６は、本体部１２から取り外して、新しいものに取り換えることが出来る。

本体部１２は、ステンレス鋼等の導電体から形成されていて、その上部には、この歯ブラシの動作を制御するスイッチ３６が設けられている。電池３０は、回路基板３２・リード線３４を介して酸化チタン棒１７に接続され、電池３０のもう一方の極は抵抗器を介して本体部１２に接続されている。ＬＥＤ１８は回路基板３２に接続されていて、スイッチ３６がオンになると、紫外線を発光する。

次に、実施態様１の歯ブラシの動作を説明する。ユーザが、スイッチ３６をオンにすると、点灯したＬＥＤ１８がピーク波長が３５０〜４００ｎｍの紫外線を発生させる。この紫外線は、透明のリング状導光体２０および透明のブラシ基体１５を通過して、酸化チタン棒１７に至る。この紫外線は、光触媒作用を生起させ、口腔内に存在する細菌や歯牙に付着したプラーク、また乳酸等の有機酸を分解・除去する。

（実施態様２）
実施態様２の歯ブラシは電動歯ブラシで、図２は、その全体を示す上面図で、図４は、その断面図である。実施態様２の歯ブラシは、ブラシ部１６と本体部１２から構成されている。ブラシ部１６の先端から本体部１２の端までの長さは２０ｃｍで、本体部１２の直径は、２．５ｃｍである。ブラシ部１６は、透明樹脂により形成されているブラシ基体１５を備えていて、その先端にはブラシ毛１４が埋め込まれている。ブラシ基体１５の内側には、本体部１２から突出している酸化チタン棒１７に嵌め込まれるように、空間部が設けられている。このため、長期間の使用により使用に耐えなくなったブラシ部１６は、本体部１２から取り外して、新しいものに取り換えることが出来る。

本体部１２には、電池３０、モータ２４と偏心錘２５からなる振動発生ユニット、紫外線を発光するＬＥＤ１８、回路基板（図示せず）、酸化チタン棒１７が、収容されている。モータ２４の回転軸には偏心錘２５が取り付けられていて、モータが回転すると、偏心錘２５が回転して振動が発生する。モータ２４と偏心錘２５からなる振動発生ユニットは、フレーム２６に固定されている。このフレーム２６には、２個のＬＥＤ１８と、弾性部材の円筒状のゴムダンパ２８と、ゴムダンパ２８の内側に嵌め込まれている円柱状導光体２２も、固定されている。円柱状導光体２２は、透明樹脂から形成されていて、フレーム２６に固定される側の直径は、他端のそれよりも大きく形成されている。円柱状導光体２２の透明樹脂は、２個のＬＥＤを完全に密閉し、水分または歯磨き粉等がＬＥＤの動作に影響を与えることを防止している。ゴムダンパ２８の一端は、フレーム２６に固定されているが、フレーム２６に固定されていない他端は、その中心部のみで、本体部１２の隔壁２７に固定されている。円柱状導光体２２の内側には、酸化チタン棒１７が挿入されている。

ＬＥＤ１８の発光面は、ブラシ毛１４の方向に向いていて、ＬＥＤ１８から発光された紫外線は、円柱状導光体２２を介して酸化チタン棒１７に照射されるように構成されている。酸化チタンが、光触媒作用を奏するためには、酸化チタンのバンドギャップ３〜３．２ｅＶに対応する３８０〜４００ｎｍ以下の紫外線の存在が必要である。しかしながら、短波長の紫外線は、皮膚に対し有害であることから、ＬＥＤ１８の紫外線のピーク波長は、３５０〜４００ｎｍであることが望ましい。

本体部１２には、この電動歯ブラシを使用する際にユーザが握る部分に、ステンレス鋼からなる導電板１１が設けられている。導電板１１には、さらに、この電動歯ブラシの動作を制御するスイッチ３６が設けられている。電池３０は、酸化チタン棒１７に接続され、電池３０のもう一方の極は、回路基板上の抵抗器を介して導電板１１に接続されている。ＬＥＤ１８は回路基板に接続されていて、スイッチ３６がオンになると、紫外線を放射する。

次に、この電動歯ブラシの動作を説明する。ユーザがスイッチ３６をオンにすると、モータ２４が回転し、ＬＥＤ１８が点灯する。モータ２４の回転軸には偏心錘２５が取り付けられているので、モータ２４が回転すると、モータ２４および偏心錘２５からなる振動発生ユニット２３が取り付けられているフレーム２６は振動する。この振動は、フレーム２６に一体的に形成されているゴムダンパ２８の内側に伝達され、これは、さらに、フレーム２６と一体的に成形された円柱状導光体２２を介して固定されている酸化チタン棒１７に、伝達される。酸化チタン棒１７には、ブラシ部１６がはめ込まれているので、振動発生ユニット２３が発生させた振動は、ゴムダンパ２８を介して効率良くブラシ毛１４に伝達される。ゴムダンパ２８は、一体化されたフレーム２６，円柱状導光体２２、酸化チタン棒１７のほぼ中央部で、本体部１２の隔壁２７に固定されているので、フレーム２６（振動発生ユニット２３）の振動は、ゴムダンパ２８のみを介して酸化チタン棒１７（ブラシ毛１４）に伝達される。振動発生ユニット２３は、本体部１２の隔壁のみに固定されているゴムダンパ２８を支点として振動するので、ブラシ部１６への振動の伝達効率は、極めて大きくなる。さらに、ゴムダンパ２８が、一体化されたフレーム２６，円柱状導光体２２、酸化チタン棒１７のほぼ中央部のみで、本体部１２の隔壁２７に固定されているので、本体部１２を握っているユーザの手に伝わる振動発生ユニット２３の振動は、少なくなる。

点灯したＬＥＤ１８が発生させたピーク波長３５０〜４００ｎｍの紫外線は、透明の円柱状導光体２２および透明のブラシ基体１５を通過して、酸化チタン棒１７に至る。この紫外線は、光触媒作用を生じさせ、口腔内に存在する細菌や歯牙に付着するプラーク、また、乳酸等の有機酸を分解・除去する。

１１ 導電板
１２ 本体部
１３ メスコネクタ
１４ ブラシ毛
１５ ブラシ基体
１６ ブラシ部
１７ 酸化チタン棒
１８ ＬＥＤ
２０ リング状導光体
２２ 円柱状導光体
２４ モータ
２５ 偏心錘
２６ フレーム
２７ 隔壁
２８ ゴムダンパ
３０ 電池
３２ 回路基板
３４ リード線
３６ スイッチ

Claims (7)

1. 導電部を備えた、柄となる本体部と、
   前記本体部の長手方向の先端に設けられているＮ型半導体の棒と、
   ブラシ毛が埋め込まれている透明なブラシ基体を備えるブラシ部と、
   前記本体部の先端に設けられた紫外線発光素子と、
   前記紫外線発光素子および前記Ｎ型半導体の棒の一部を覆う透明な円柱状導光体と、
   前記円柱状導光体と一体的に形成させた振動発生ユニットと、
   を備えた歯ブラシ。
2. 電池を備え、
   前記Ｎ型半導体の棒および前記導電部が、電流制限手段を介して前記電池に接続されている、請求項１に記載の歯ブラシ。
3. 前記Ｎ型半導体が、酸化チタンである、請求項１または２に記載の歯ブラシ。
4. 前記紫外線発光素子が、ＬＥＤである、請求項１〜３の何れか１項に記載の歯ブラシ。
5. 前記紫外線発光素子が発光する紫外線のピーク波長が、３５０〜４００ｎｍにある、請求項１〜４の何れか１項に記載の歯ブラシ。
6. 前記ブラシ部が、前記Ｎ型半導体の棒に対し取り外し可能に嵌め込まれる、請求項１〜５の何れか１項に記載の歯ブラシ。
7. 前記振動発生ユニットが、弾性部材のみにより、前記本体部の隔壁に固定されている、請求項１〜６の何れか１項に記載の歯ブラシ。