JP6846061B2 - 口腔衛生器具 - Google Patents

Description

本発明は口腔内を洗浄する口腔衛生器具に関する。

歯肉炎や歯周炎などの歯周病の原因は細菌の巣である歯垢であるが、歯垢内の細菌はほとんどが嫌気性であるため、この歯垢は酸素の少ない歯と歯の間及び歯と歯茎の隙間に多く付着している。歯周病を予防するにはこの歯垢を口腔から除去する必要があるが、歯垢は除去しにくい所に付着するため、家庭用の歯ブラシでは十分に除去できないおそれがある。したがって、定期的に歯科医院で例えば特許文献1乃至７に記載されたようなスケーラにより歯垢を取り除いてもらう必要がある。

特表２００７−５０９７１４号公報 実開昭５８−１２０７１５号公報 特開平０７−２７５２６１号公報 特開２００４−３５１０８６号公報 特開２００４−３５１１０４号公報 特開２００４−３５１１２０号公報 特開昭６３−２９６７４７号公報

しかしながら、一般人は仕事上の制約などにより定期的な歯科医院での受診を確保できない場合も多く、したがって、歯周病の原因である歯垢を除去できる又は歯垢の付着を抑制できるように構成された家庭用口腔衛生器具が必要となる。

そこで本発明は、嫌気性細菌の巣である歯垢を効果的に除去できる又は嫌気性細菌の巣である歯垢の付着を効果的に抑制できる家庭用の口腔衛生器具の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の口腔衛生器具は、口腔衛生器具であって、ノズル又はノズル体と、このノズル又はノズル体内に通されたチューブと、前記チューブ内又は前記ノズル又はノズル体内に洗浄水を供給するための洗浄水供給源と、前記チューブの先端から酸素を供給するための（酸素を口腔内に供給するための）酸素供給源と、を備えるものである。ここでは、チューブの先端から酸素混合洗浄水を供給することができる。あるいは、チューブの先端から酸素を供給し、ノズル又はノズル体の先端から洗浄水を供給することができる。

チューブをノズル又はノズル体の先端開口よりも突出させ、洗浄水供給源をノズル又はノズル体内に洗浄水を供給するように構成できる。ここでは、ノズル又はノズル体の先端開口よりも突出しているチューブの先端部を歯と歯の間又は歯と歯茎の間に差し入れ、チューブの先端開口から歯垢に酸素を直接吹き付けながら、洗浄水で例えば歯垢周辺を洗浄することができる。

また、ノズル又はノズル体の先端部の内側を先端に向かってテーパ状に漸次細くなるように形成できる。ここでは、ノズル又はノズル体の先端開口から供給される洗浄水を中心部に向かって噴出させ、チューブの先端開口から供給する酸素を歯垢により確実に接触させることができる。

洗浄水供給源をチューブ内に洗浄水を供給するように構成し、洗浄水供給源とチューブとの間にベンチュリーを有する接続部材を設けておき、酸素供給源を、ベンチュリーに酸素を供給してベンチュリーを流れる洗浄水に酸素を混合するものとすることができる。酸素供給源から洗浄水に混合される酸素は酸素バブルであることが好ましい。

ところで、洗浄水に酸素を混合してチューブ先端の吐出口まで送る場合、酸素は洗浄水内にバブルとなって混入するのが普通であると考えられる。酸素のバブル又は気泡は洗浄水内にあるときには浮力により上昇するが、上昇速度は２０℃の水において次の式（Ｓｔｏｋｅｓの式）で表される。

Ｕ＝ρｇｄ^２／１８μ
Ｕ：上昇速度
ρ：液密度（＝１）
ｇ：重力加速度
ｄ：気泡径
μ：動的粘性係数（＝１）

したがって、酸素のバブルの液体内での上昇速度は気泡径の２乗に比例するので、バブルが直径１μｍ乃至１００μｍのマイクロバブルの場合には上昇速度が小さくて液体内で長時間漂うこととなる。そうすると、吐出口に達する前にバブルは水圧又は液圧によって消滅（溶解）又は圧壊するおそれがあるので、歯垢に酸素が供給されにくくなったり供給されなくなってしまう可能性がある。ところが、直径１００μｍのバブルは１秒で５．４４ｍｍ上方に浮き上がる。ここで、洗浄水吐出口と、洗浄水に酸素を供給する位置との間の距離が約２．５ｍ、水の流速が２．５ｍ／ｓの場合には、酸素供給の位置から１秒で洗浄水は吐出口に到達することとなるが、その間にバブルは５．４４ｍｍ上昇し、多くのバブルが気液界面でちょうど破裂するとき、気液界面でちょうど破裂したとき、又は破裂直前ということになるように構成できる。そうすると、破裂したバブル又は破裂するバブルが歯垢に吹き付けられて供給されることとなる。あるいは、酸素のバブルが洗浄水に混合されてから１秒で吐出口に達するとすると、直径４０μｍのバブルではこの間に０．８７ｍｍしか上昇しない。ここで吐出口の直径が１ｍｍ乃至２ｍｍであると、吐出位置で大気拡散されていない酸素が洗浄水等の中に多く残っていて、酸素による歯垢の除去又は死滅に十分な効果を期待できないおそれがある。したがって、混合される又は混合時に生じる酸素のバブルの直径は平均１００μｍであるか又は平均１００μｍを超えていることが好ましく、最低でも平均６０μｍ以上の直径が必要である。あるいは、酸素のバブルの上昇速度を５．４４ｍｍ／秒、流水路（管）内径（直径）３ｍｍ、流水路（管）の長さ（例えばバブル混合位置から吐出口までの長さ）Ｌｍ、水流の速度４．５ｍ／秒とすると、バブル混合位置の最下部で発生したバブルが流水路上部にとどく時間は約０．５５秒であるから、流水路の長さＬが約２．５ｍであれば、吐出口に到達したバブルは全体的に流水路上部に達している。また、バブル混合位置の約２．４ｍｍの深さで発生したバブルが流水路上部にとどく時間は約０．４４秒であるから、流水路の長さＬが約２ｍであれば、吐出口に到達したバブルの多くが流水路上部に達している。そして、バブル混合位置の約１．５ｍｍの深さで発生したバブルが流水路上部にとどく時間は約０．２８秒であるから、流水路の長さＬが約１．２６ｍであれば、吐出口に到達したバブルの例えば半分程度が流水路上部に達している。

したがって、流水路の長さを調整することにより最適量の酸素を口腔内に供給できる。

バブルの発生装置には旋回液流式、スタティックミキサー式及びエジェクター式などがあるが、発生バブルの平均直径は４０μｍ乃至８０μｍ程度である。したがって、平均直径１００μｍ以上又は１００μｍ超えのバブルを生じさせるにはベンチュリー方式が最適である。

ここでは、酸素のバブルの大気拡散するまでの時間と吐出口到達時間が一致すると、酸素のバルブは吐出口で大気拡散し、例えば１０００倍の質量差がある洗浄水に押されて歯垢に十分供給される。したがって、浮力による上昇速度が大きい大径のバブルを発生させる必要があるが、気泡の表面はＯＨ⁻イオンが集積しやすく負に帯電しているため、小さな気泡が合わさって大きな気泡が生じる可能性は少ない。逆に、大きい気泡は圧力変動により細かく分割されて小さな気泡となる。例えばベンチュリー管では、管径が絞られて圧力が低減するベンチュリー個所を水流が通過するときに大きな気泡が発生し、その後の管径が拡大し、圧力が急に上昇する個所を水流が通過するときに大きな気泡は崩壊して小さな気泡となる。したがって、酸素バブルを大径のものとするためには混入時に大きなバブルを生じさせなければならないことが理解でき、しかも大きなバブルを生じさせるためには圧力の低い個所でのバブルの混入が必要であることが理解できる。

以上のように、大きなバブルを発生させるには、ベンチュリー機構を利用し、高速で流れる洗浄液に低圧で酸素を供給するのが効果的である。そして、直径１００μｍ以上の又は１００μｍを超える酸素のバブルを確保するためには、ベンチュリーで発生させるバブルの直径を、例えば１５０μｍ乃至２００μｍといった確保したいバブルの直径よりも大きなものとする必要がある。

本発明によれば歯と歯の間及び歯と歯茎の間に酸素及び洗浄水を入り込ませて歯垢を効果的に除去又は歯垢の付着を効果的に抑制できる。

本発明に係る第１の洗浄ノズル装置を説明する図である。 酸素混合用Ｔ字コネクタの断面図である。 酸素混合用Ｔ字コネクタの変更例を概略的に示す図である。 本発明に係る第２の洗浄ノズル装置を説明する図である。 第２の洗浄ノズル装置の使用例を示す図である。 第２の洗浄ノズル装置の作動態様を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

まず、図１を参照して本発明の口腔衛生器具の第１の実施の形態である第１の洗浄ノズル装置について説明する。

第１の洗浄ノズル装置１は、本体３と、酸素を混合した洗浄水をこの本体３に供給するための酸素混合洗浄水供給装置５と、を具備し、本体３は、把持部７と、この把持部７の先端に接続された金属製又はプラスチック製のノズル（ノズル体）９と、を備え、酸素混合洗浄水供給装置５は、空気を吸引し、高濃度の酸素を排気する酸素濃縮器１１及び酸素ボンベ１３のいずれか一方を有する酸素供給装置１５と、洗浄水供給装置１７と、を含んで構成されている。本体３の把持部７内には洗浄水チューブ１９が設けられ、この洗浄水チューブ１９の先端部は、ノズル９内に設けられた洗浄水排出チューブ２１の後端部に接続されている。あるいは、洗浄水チューブ１９と洗浄水排出チューブ２１は一体的に形成されている。洗浄水チューブ１９及び洗浄水排出チューブ２１の内径（直径）は１．６ｍｍ乃至６．０ｍｍとすることができる。

酸素を洗浄水に混合して本体３に供給するには、酸素供給装置１５及び洗浄水供給装置１７を酸素混合用Ｔ字コネクタ２３に接続する。酸素混合用Ｔ字コネクタ２３は、洗浄水供給装置１７から延びる洗浄水供給チューブ２５が外周に嵌め付けられた長さ方向一方側の第１の接続部２７及び酸素混合洗浄水チューブ２９が外周に嵌め付けられた長さ方向他方側の第２の接続部３１を有する直管部３３と、この直管部３３の長さ方向中間に接続して設けられた、酸素供給装置１５から延びる酸素供給チューブ３５が外周に嵌め付けられている第３の接続部３７を有する混合部３９と、を備えている。酸素混合洗浄水チューブ２９は把持部７のコネクタ４１に接続されて酸素混合洗浄水を把持部７内を通る洗浄水チューブ１９に供給する。把持部７の後端部には洗浄水流量調整回転環４３が設けられ、この洗浄水流量調整回転環４３を回転操作して酸素混合洗浄水チューブ２９から洗浄水チューブ１９に供給される洗浄水量を調整することができる。酸素供給チューブ３５はポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）を用いて押し出し成形したものを使用して内径（直径）１．６ｍｍ乃至２．０ｍｍとすることができ、酸素混合洗浄水チューブ２９は内径（直径）６ｍｍ乃至１２ｍｍとすることができる。

洗浄水供給装置１７は、洗浄水タンク４５及びこの洗浄水タンク４５内の洗浄水を洗浄水供給チューブ２５に送り出す洗浄水ポンプ４７を有し、洗浄水ポンプ４７には、例えば、並列に流量調整弁４９が配置されている。なお、洗浄水タンク４５の出口にも、例えば、別の流量調整弁４９が設けられている。

ノズル９は、後端部が把持部７の先端部に接続された直線状に延びる基部５１と、この基部５１の先端部に基部５１に対して直角に曲がるように一体的に又は接続して設けられた挿入部５３と、を備えていて、ノズル９全体及び挿入部５３は、内周及び外周が先端に向かって漸次小径となるテーパ状に形成されている。洗浄水排出チューブ２１の先端５５はノズル９の先端開口５７と同一又はほぼ同一の位置まで延びている。

酸素混合用Ｔ字コネクタ２３の直管部３３の内部には長さ方向に貫通する洗浄水通過孔５９が形成され、混合部３９には先端から長さ方向に延びる酸素通過孔６１が形成されている。直管部３３の洗浄水通過孔５９は、一端側から長さ方向中間部に向かって漸次縮径する一方側テーパ孔６３と、他端側から長さ方向中間部に向かって漸次縮径する他方側テーパ孔６５と、を有しているが、直管部３３の長さ方向中間部には、中心個所（中心の隙間）６７が薄く、広い外周部分６９を有する混合スペース７１が形成されていて、一方側テーパ孔６３と他方側テーパ孔６５は中心個所６７に開口することにより連通し、ベンチュリーを構成している。混合部３９の酸素通過孔６１は、細い先端側部７３と、混合スペース７１の外周部分６９に連なる大径のバルブ収容部７５と、先端側部７３及びバルブ収容部７５の間のテーパ状のバルブシート部７７と、を有していて、バルブ収容部７５内には、酸素供給装置１５側のガス圧が低下したときに洗浄水に押されてバルブシート部７７に押し付けられ、洗浄水が酸素供給チューブ３５内に流れ込まないようにするための逆止弁７９が入れられている。

ここで、洗浄水供給装置１７から洗浄水供給チューブ２５を介して直管部３３に洗浄水を供給すると、洗浄水は一方側テーパ孔６３を流れ、混合スペース７１の中心個所６７を通過して他方側テーパ孔６５内に流入するが、ベンチュリー効果により混合スペース７１の中心個所６７の水圧は低下する。したがって、混合部３９の酸素通過孔７３から混合スペース７１の外周部分６９に供給される酸素は混合スペース７１の中心個所６７を通って洗浄水の流れと合流し、酸素混合洗浄水となって他方側テーパ孔６５内に流れ込む。酸素が洗浄水の流れと合流する際に形成される酸素混合洗浄水は酸素の気泡又はバブルを含んだ洗浄水であるが、酸素の気泡の大きさは、酸素混合洗浄水がノズル９の先端開口（洗浄水排出チューブ２１の先端５５）から排出される際に酸素の気泡が、多く、より多く又は全体的に洗浄水から分離されるような大きさであることが好ましい。酸素の気泡は浮力により洗浄水中を上昇し、気液界面に達して酸素は洗浄水と分離されるが、酸素の気泡が小さすぎると（例えば直径４０μｍ以下、あるいは他方側テーパ孔６５の内部又は出口で直径４０μｍ以下）、気泡に作用する浮力が小さいために上昇速度が低く、排出の際に多くの気泡が気液界面に達しないおそれがある。したがって、酸素の気泡の大きさは１００μｍ以上又は１００μｍを超えていること（例えば他方側テーパ孔６５の内部又は出口で直径１００μｍ以上又は１００μｍを超えていること）が効果的である。

酸素混合用Ｔ字コネクタ２３によるベンチュリー機構の仕様は以下の通りである。

混合部３９の第３の接続部３７を通過する際の酸素ガス圧：２．０ｋＰａ（１／５０気圧）
直管部３３の第１の接続部２７の給水口径（水流に回転を加えるための固定羽根２８の内径） ：直径８ｍｍ乃至１２ｍｍ
直管部３３の第１の接続部２７を通過する際の洗浄水圧 ：２００ｋＰａ
絞り部内径（一方側テーパ孔６３及び他方側テーパ孔６５の中心個所６７での内径） ：直径２．４ｍｍ程度
他方側テーパ孔６５の内部又は出口での急激な上昇後の圧力：１５０ｋＰａ
急激な圧力上昇後の酸素バブル径 ：平均直径１００μｍ
洗浄水の流速 ：２．５ｍ／ｓ

なお、酸素混合用Ｔ字コネクタ２３としては、図３に概略的に示すように、一方側テーパ孔６３と他方側テーパ孔６５とを連続したものとして形成するとともに（中心個所６７を形成しない）、混合部３９を直管部３３に対して傾斜させて構成し、酸素通過孔６１を一方側テーパ孔６３及び他方側テーパ孔６５の境界個所に接続するようにしてもよい。ここでは、酸素通過孔６１は直線状に形成され、酸素を洗浄水の流れる方向に傾けて供給する。

このような構成の第１の洗浄ノズル装置１は、例えばノズル９の挿入部５３を口腔内に入り込ませ、洗浄水排出チューブ２１の先端５５から酸素混合洗浄水を歯と歯の間や歯と歯茎の間の歯周ポケットに向けて噴出する。そうすると、洗浄水の勢いと酸素の供給により歯垢の嫌気性細菌を死滅させたり除去したりできる。

次に、図４を参照して本発明の口腔衛生器具の第２の実施の形態である第２の洗浄ノズル装置について説明する。

第２の洗浄ノズル装置８１は、本体８３と、酸素をこの本体８３に供給するための酸素供給装置１５と、洗浄水を本体８３に供給するための洗浄水供給装置１７と、を具備し、酸素供給装置１５及び洗浄水供給装置１７はそれぞれ、第１の洗浄ノズル装置１で用いたものと同一の構成を有している。本体８３は、把持部８５と、この把持部８５の先端に接続された金属製又はプラスチック製のノズル（ノズル体）８７と、を備えている。本体８３の把持部８５内には、洗浄水・酸素供給２重チューブ８９が通され、この２重チューブ８９は、内側の酸素用チューブ９１と、外側の洗浄水用チューブ９３と、を有していて、この洗浄水用チューブ９３の先端９４は、ノズル８７の後端部の内側で開口し、酸素用チューブ９１はノズル８７内に設けられた酸素排出チューブ９５と一体的に形成されている。酸素用チューブ９１及び酸素排出チューブ９５は、極細のナイロンチューブ製で、内径ほぼ０．２ｍｍ（直径）、外径ほぼ０．４ｍｍ（直径）とすることができる。あるいは、酸素用チューブ９１と酸素排出チューブ９５とを別体のものとして構成し、酸素排出チューブ９５を内径ほぼ０．２ｍｍ（直径）、外径ほぼ０．４ｍｍ（直径）とし、酸素用チューブ９１を酸素排出チューブ９５よりも大径のものとすることができる。酸素供給装置１５の酸素供給チューブ３５は、把持部８５のコネクタ９７に接続されて酸素用チューブ９１に連通し、洗浄水供給装置１７の洗浄水供給チューブ２５は、把持部８５のコネクタ９９に接続されて、洗浄水用チューブ９３及び酸素用チューブ９１の間と連通している。

ノズル８７は、後端部が把持部８５の先端部に接続された直線状に延びる基部１０１と、この基部１０１の先端部に基部１０１に対して直角に曲がるように一体的に又は接続して設けられた挿入部１０３と、を備えていて、ノズル８７全体及び挿入部１０３の内周・外周は先端に向かって漸次小径となるテーパ状に形成されている。酸素排出チューブ９５の先端部１０５は挿入部１０３の先端開口１０７よりも外側に例えば６ｍｍ乃至１１ｍｍ長く延びている。

このような構成の第２の洗浄ノズル装置８１は、図５に示すように、例えばノズル８７の挿入部１０３を口腔内に入り込ませ、酸素排出チューブ９５の先端部１０５を歯と歯の間や歯と歯茎の間の歯周ポケットに差し入れて歯垢Aと接近又は接触した状態とし、酸素排出チューブ９５の先端から歯垢Aに向けて酸素を噴出するとともに、ノズル８７の先端開口１０７から洗浄水Bを噴出する。そうすると、洗浄水の勢いと酸素の十分な供給により歯垢の嫌気性細菌を死滅させたり除去したりできる。

図６に示すように、酸素排出チューブ９５の先端が挿入部１０３の先端開口１０７と同一又はほぼ同一に位置していると、酸素Cは歯垢Bに当たる前に外周の洗浄水Dの外側に移動してしまうおそれがある（図６ｂ）。すなわち、酸素の１０００倍にも及ぶ質量を持った水の、歯垢Ｂ表面に沿った流れＤにガードされて、酸素Ｃは歯垢Ｂに達しない未着噴射酸素となってしまう。酸素の噴射圧力を高めれば酸素の歯垢Ｂへの未着の問題は解決されるが、使用者には不快感が生じる。酸素排出チューブ９５の先端部１０５が挿入部１０３の先端開口１０７よりも例えば６ｍｍ乃至１１ｍｍ突出していると、酸素をことさら高圧噴射しなくても酸素排出チューブ９５の先端から噴出した酸素を歯垢Ｂに当てることができるだけでなく、外側に移動する酸素Ｃを洗浄水Ｄで歯垢Ｂに十分接触させることができるので、より効果的な歯垢Ｂの除去効果が期待できる。

符号の説明
１ 第１の洗浄ノズル装置
９、８７ ノズル
１５ 酸素供給装置
１７ 洗浄水供給装置
２１ 洗浄水排出チューブ
８１ 第２の洗浄ノズル装置
９５ 酸素排出チューブ

Claims (2)

1. 口腔衛生器具であって、
   ノズルと、
   このノズル内に通されたチューブと、
   前記ノズル内に洗浄水を送り、このノズルの先端開口から口腔内に洗浄水を噴出させるための洗浄水供給源と、
   前記チューブに酸素を送り、このチューブの先端から口腔内に酸素を噴出させるための酸素供給源と、を備え、
   前記チューブは前記ノズルの先端開口よりも突出し、先端部を歯と歯茎の間の歯周ポケットに差し入れることができるように形成されていて、
   前記ノズルの先端部の内側は先端に向かってテーパ状に漸次細くなるように形成され、
   前記ノズルから噴出した前記洗浄水の勢いと前記歯周ポケットに差し入れた前記チューブから噴出した前記酸素の十分な接触により前記歯周ポケット内の歯垢を除去する、ことを特徴とする口腔衛生器具。
2. 前記チューブは前記ノズルの先端開口よりも６ｍｍ乃至１１ｍｍ突出している、ことを特徴とする請求項１記載の口腔衛生器具。

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