JPS6057340B2 - 光電気化学反応式口腔衛生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光と半導体と水と歯牙の４条件を満たして光
エネルギーを電気エネルギーに変換し、分極作用と還元
作用で歯牙の衛生効果をもたらす光電気化学反応を利用
した口腔衛生器に関する。

上記のように光電気化学反応を利用した口腔衛生器に類
する口腔衛生器は、従来、公知技術としては全く存在し
ていなかつたものである。従来の一般の口腔衛生器とし
ては、例えば、外部電源からの電力供給により、身体を
導電体として、陰極側とした口腔衛生器と、陽極側とし
た歯牙との間に電流を流し、陽極側である歯牙、歯肉ま
わりの口腔内汚物をマイナス電位に保たれた口腔衛生器
側に引き寄せるように構成したものが知”られているが
、このような構成のものでは、電気的エネルギーの消耗
があつて不経済であることと、抵抗の個人差により必要
な電流が流れない、あるいは、電流を流すために高電圧
を用いれば人体に悪影響を及ぼすこと、等の欠点がある
。

また、上記のような外部電源として乾電池や一般電源を
用いるのではなく、２種の異質金属片を用いて電池電圧
を発生させ、その異質金属片どうしを、やはり人体を導
電体として電気的に接続させることにより、イオントホ
レシスによつて弗化イオンを歯牙組織中に浸透させよう
とする技術も従来より知られている（例えば、特公昭４
５−３０４３７号公報）。この従来技術では、一般的電
源と観念される乾電池や家庭電源での電力消費はないも
のの、電流発生に伴つて金属片が溶失することで結果的
に電気エネルギーを消耗しているものであり、しかも、
そのときに溶失する金属が、誤つて、あるいは、充分に
うがいをしない場合に体内に入ることもあり、一般的に
は無毒な金属を用いるとはいえ、毎日使用する上で、歯
牙や人体に対して悪影響を及ぼす虞が生じることも考え
られる。さらにまた、人体を導電体として利用すること
には前者の従来構造のものとかわりはないので、やはり
個人差によつて充分な電流が流れずに所期の効果を得ら
れない虞がある等の欠点がある。上述のような従来の口
腔衛生器とは根本的に異なる光電気化学反応を利用した
口腔衛生器として、本発明者らは、歯ブラシの植毛部に
溝を形成し、この溝に半導体を固定し、半導体に向けて
の光線照射路をブラシ柄に形成し、照射路から延設の透
光性グラスファイバーを光源に繋いだものを既に提案し
た。

このような光電気化学反応を利用した口腔衛生器では、
歯磨き動作に伴い、口腔に出入りする光電効果をもつＮ
型の半導体に自然光線が照射されると、この半導体は電
子励起を生じる一方、表面の空間電荷層の電位勾配によ
つて正孔を与えられて正極に分極する。

このことは、この種の半導体の機能としてよく知られて
いる。他方、歯牙の方は電子密度の差によつて逆極性と
なる。故に口腔内の半導体の正孔に対して、唾液や水か
ら電子が放出される酸化反応が生起し、他方歯牙周辺で
は還元反応が生起される。つまり、歯牙に付着している
歯垢や歯石に起因してＰＨが低下している歯牙を還元反
応によつて中和しＰＨ低下に起因する歯牙の酸化腐蝕お
よび脱灰を良好に防止する。併せて−分極作用により発
生する０Ｈラジカルが有機物の一種である歯垢を分解し
、沈着色素も分解する。従つて全体として虫歯や歯槽の
うろうの予防と歯牙の美麗化とを効果的に達成する。し
かしながら、上記のように専用の光線照射装置を備える
構造の光電気化学反応を利用した口腔衛生器では、イニ
シャル、ランニングともにコストが高くつくし、取扱い
も不便である。

このものが光源、およびその光源を導くグラスファイバ
ー、照射路を必要とするとしたのは、相当に強い光線で
ないと、所期の歯牙衛生効果を発揮するに足る電気が起
こらないと考えていたためである。ところが近時、半導
体として光電効果の優れた”ものが開発されている。な
かでも、二酸化チタンは、その製造条件が適正であれば
、例えば雨天時室内での消灯時の雰囲気自然光でさえ数
十Ｍｖオーダーの光電子電圧をもつ。本発明は、ヨの事
実ならびに如何に僅かな電圧であつても電気が生じてい
さえすればこれは分極作用が起こつたということであつ
て所期の衛生効果を有するという道理に基づいて、光電
気化学反応を利用した口腔衛生器としての特性を活かし
ながら、この種の口腔衛生器のコストダウンと取扱いの
簡便さを図ることを目的としたものである。本発明によ
る光電気化学反応式口腔衛生器の特徴とする構成は、口
腔内への挿入部と口腔外への露出部を一体化した本体を
もち、前記露出部で、かつ、外界の光を受ける位置に光
電効果を有するＮ型半導体を付設し、この半導体と前記
挿入部との間に光電子電流の導通路を設けた点にあり、
かかる構成から次の作用を奏する。すなわち、本発明で
はＮ型半導体を利用して起電力を生じさせているのであ
るが、この半導体は、従来のように、外部電源を用いた
り、抵抗の個人差が大きい人体を導電体として利用する
、あるいは、金属電極の溶失を伴う異質金属片を用いた
電池電圧によつて起電力を生じさせるという手段を用い
るのではなく、Ｎ型半導体の光増惑電解酸化を利用して
光電気化学反応を生じさせるための手段として利用され
るものであり、つまり、Ｎ型半導体を光に感応させて起
電力を生じさせるのであるが、それは電流を発生させる
ための手段として利用されるのではなく、電荷分離によ
る酸化・還元反応を生起させることで、歯牙周辺の…低
下を抑制して中和し、歯垢や歯石に起因して州が低下す
る傾向にある歯牙の酸化腐蝕（虫歯の原因）や脱灰を抑
制するため、および、分極作用によつて生じる０Ｈラジ
カルが有機物の一種である歯垢や歯石を分解するための
手段として利用するものであり、このような光電気化学
反応を利用することで、外部電源が全く不要で、しかも
、個人差の大きい人体を導電体として利用する必要もな
く、さらには、溶失金属の発生もない、経済的かつ安全
な手段によつて虫歯や歯槽膿漏の予防、ならびに、歯牙
の美麗化を効果的に図り得たものであり、その上、本発
明では、口腔衛生器に対するＮ型半導体の配設位置を工
夫するだけの簡単な構成で、以前では必須のものと観念
されていた人工光源、グラスファイバー、照射路等を悉
く省略して、大巾なコストダウンと取扱い容易性を達成
できるに至つた。

以下、本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図のものは、歯ブラシに半導体〔光電効果
を有するＮ型のもの。

以下同じ〕を付設してある。即ち、１は刷毛１ａを植設
した口腔内への挿入部、２は握部である口腔外への露出
部で、両者１，２が合成樹脂製本体３をなす。４は挿入
部１から露出部２にかけて本体３に挿設した細径（３？
位）線状〔細巾帯状でも可〕の半導体である。

この場合半導体４自身が光電子電流の導通路５を兼ねて
いる。６は本体３に形成した溝で、水分の溜り部ともな
り、半導体４挿設に利用される。

本体３が透明のとき半導体４は口腔内側端部のみ露出し
されすればほぼ全体を埋入してもよい。第３図のものは
半導体４を本体３の表面、裏面に露出させる状態で貫通
孔７，７を通して２本を閉ループ状に設けてある。

表面のみ又は裏面のみでもよい。１本でもよい。

その他の構成は第１図のものとほぼ同様であるので、共
通部材に同一番号を付すにとどめ、説明は割愛する。こ
の点、以下の例の場合にもあてはまる。第４図のものは
、露出部２に、小型の半導体４を付設し、そこから挿入
部１まで延設した導電線８をもつて光電子電流の導通路
５としてある。第５図のものは、導電線８の代わりに貯
水溝９を本体３に刻設しこれを導通路５としてある。第
６図のものは本体３を導電体製（但し人体に無害なもの
）とすることにより本体３自体を導通路５としてある。
半導体４としては、チタン（Ｔｉ）を１２００〜１５０
０Ｃで２〜１紛間赤熱化することによつて二酸化チタン
（ＴｉＯ２）が好ましいがその他、自然光でも適当な光
電子電流が生じる半導体（色素が錯体等で修飾した半導
体の様に量子効率を高める為の適宜任意の処置をしたあ
らゆる半導体を含む）であれば何でもよい。

半導体４は板状、線状、帯状とする以外、パウダー状で
もよい。

第７図のように、表面積１．２ｃ７１！のＴｉＯ２ｌＯ
と抜去歯牙１１とを蒸留水１２につけ室内（雨天時、夕
刻）においたところ、室内雰囲気光により約１０〜５０
ｎ１ｖの起電力が生じていることが認められた。

この起電力は先述の衛生効果にとつて十分な値である。
尚、本体３の形は全く任意であり、図示形状によつて本
発明は何らの制約も受けない。

又刷毛１ａを省略することもあり得る。又、歯牙洗浄液
噴射ノズルを備えたものに適用してもよい。半導体に外
部より電圧を加え電子励起を助け光反応をより効果的に
することも本発明は含む。

尚、殊にＴｉＯ２を用いる場合、その製法は上記以外何
であつてもよく、とりわけ有効なものとして、１単結晶
を製造利用 ２Ｔｉ金属へのＴｉＯ２薄膜をケミカル・ペイパー・デ
ポジション（ＣＶＤ）法等によつて蒸着する法″２Ｔｉ
０２粉体をペレット状にし焼成する法４Ｔ１金属を陽極
酸化によつて製造する法などがある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る光電気化学反応式口腔衛生器の実施
の態様を例示し、第１図は一部切欠正面図、第２図は縦
断面図、第３図ないし第６図は各々別の態様を示す一部
切欠正面図、第７図は実験装置の概略構成図である。 １・・・・・・挿入部、３・・・・・・本体、８・・・
・・・導電線、１ｊａ・・・・・・刷毛、２・・・・・
・露出部、４・・・・・・・・・半導体、５・・・導通
路、９・・・・・・貯水溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 口腔内への挿入部１と口腔外への露出部２を一体化
   した本体３をもち、前記露出部２で、かつ、外界の光を
   受ける位置に光電効果を有するＮ型半導体４を付設し、
   この半導体４と前記挿入部１との間に光電子電流の導通
   路５を設けてある光電気化学反応式口腔衛生器。 ２ 前記本体３は、合成樹脂をもつて歯ブラシの柄の形
   状に成形され、かつ半導体４は柄の握部以外の挿入部１
   に近い箇所に設けられ、挿入部１に刷毛１ａが植設され
   ている特許請求の範囲第１項に記載の光電気化学反応式
   口腔衛生器。 ３ 前記導通路５が、半導体４として一端が挿入部１に
   位置する細径線状又は細巾状のものを用いることにより
   、この半導体４で兼用されている特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の光電気化学反応式口腔衛生器。 ４ 前記導通路５が本体３に付設した導電線８をもつて
   構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の光電気化学反応式口腔衛生器。 ５ 前記導通路５が本体３に刻設した貯水溝９をもつて
   構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の光電気化学反応式口腔衛生器。 ６ 前記導通路５が本体３を導電体製とすることにより
   、この本体３で兼用されている特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の光電気化学反応式口腔衛生器。 ７ 前記半導体４がチタンを１２００〜１５００℃で２
   〜１０分間赤熱化することによつて得られた二酸化チタ
   ンである特許請求の範囲第１項ないし第６項の何れかに
   記載の光電気化学反応式口腔衛生器。