JP2002028031A - 電子歯ブラシと電子ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乳酸の分解を促進して効果的に虫歯などを予
防する電子歯ブラシと洗浄効果の高い電子ブラシを提供
する。 【解決手段】 口腔内に挿入して歯を磨くブラシヘッド
部２と口腔外に露出させる把持部３とを備え、Ｎ型半導
体４が外部の光を受光可能に設けられていると共にＮ型
半導体４に電位を重畳可能な電池５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子歯ブラシと電子
ブラシに関し、詳しくは、Ｎ型半導体の光触媒反応を利
用する電子歯ブラシと電子ブラシに関する。

【０００２】

【従来の技術】虫歯あるいは歯槽膿漏などの口腔内の疾
患に対する予防方法として、単に歯ブラシに歯磨剤を付
着させて歯表面をブラッシングをするよりも更に予防効
果を高めるべく、歯表面にフッ化物を塗布したり、フッ
化物を含む歯磨剤を使用したりすることが従来より行わ
れている。しかし、この方法はフッ素イオンの歯髄組織
への浸透性に劣るなどのため効果に疑問が呈されてお
り、フッ素イオンの効果を高めるため、電池や家庭電源
などの外部電源を作用させて電位を高めることにより、
フッ素イオンの浸透性を高めるといった方法も提案され
ている。

【０００３】しかしながら、この方法も歯ブラシ部分に
導体である金属を用いるため、電流発生に伴う金属イオ
ンが流出するという問題があり、更に電流、電磁波ある
いは電場などが長期間の使用により人体に悪影響をもた
らすことも考えられることから、好ましいものではなか
った。

【０００４】そこで、そのような問題のない、Ｎ型半導
体であるＴｉＯ₂ 光触媒反応を利用した電子歯ブラシが
本願発明者らによって発明された（特開昭５８−４１５
４９号）。ＴｉＯ₂ は、比較的弱い光の照射条件下にあ
っても、光電子電圧を生じて、口腔内に挿入された場合
に唾液などの水分からＯＨラジカルが生成し、口腔内の
ｐＨを高めて中和し、虫歯の原因菌の活動を低下させる
と共に、歯垢を分解する作用をなすものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴｉＯ
₂ 光触媒反応を利用しただけの場合、酸性雰囲気で活性
度の高い虫歯の原因菌の活動を、ｐＨを高めて低下させ
る方法は、それ自体で所定の効果を発揮するものの、効
果を発揮するまでに時間がかかるのは避けられない。つ
まり、直接虫歯を発生させるのは、口腔内の虫歯の原因
菌が食物残渣を発酵させる際に生成される乳酸が歯の硬
組織を侵すことによるものであるが、虫歯の原因菌の活
動が低下するまでの間は、乳酸を生成し続けるという問
題がある。

【０００６】本発明者らは、生成した乳酸を効果的に分
解させるため、鋭意研究をした結果、Ｎ型半導体の光触
媒反応を利用する際に、所定以上の電位を供給させるこ
とにより、乳酸の効果的な分解が達成されることを見出
し、かかる効果は乳酸のみならず、有機物の分解にも効
果的に作用するとの知見を得た。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題点に鑑みて、Ｎ型半導体の光触媒反応を利用
して、虫歯の原因菌の活動を低下させることもさること
ながら、生成された乳酸の分解を促進して、より効果的
に虫歯などを予防する電子歯ブラシ、及び身体各部に生
じる垢のような有機廃棄物を分解して、単に石けん水で
洗浄する場合などに比べて効果的に身体各部の洗浄を行
うことができる電子ブラシを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は各請求項記載
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る電子
歯ブラシの特徴構成は、刷毛部を有して口腔内に挿入し
て歯を磨くブラシヘッド部と口腔外に露出させる把持部
とを備え、Ｎ型半導体が外部の光を受光可能に設けられ
ていると共に前記Ｎ型半導体に電位を重畳可能な電池が
設けられていることにある。

【０００９】この構成によれば、Ｎ型半導体の光触媒作
用により、口腔内に挿入された場合に唾液などの水分を
分解して生起したＯＨラジカルが、口腔内のｐＨを高め
て中和して虫歯の原因菌の活動を低下させるのみなら
ず、菌による食物の乳酸発酵で生起された乳酸を確実か
つ迅速に分解して、虫歯の予防を達成できる。つまり、
外部光（例えば洗面所における蛍光灯など）によるＮ型
半導体の光触媒作用のみによる場合に比べて、電池の電
位を重畳することにより、乳酸や水の分解に必要なエネ
ルギーレベルを達成することができ、Ｎ型半導体の光触
媒効果を相乗的に高めることができる。従って、歯磨き
動作によって、ＯＨラジカルの生成効率を高めると共に
ｐＨを確実に高めることができるのである。しかも、実
際に洗面所などで歯磨き動作を行うに当たって、例え洗
面所における蛍光灯などの照明器具の照度が低く光照射
が弱い条件下であっても、Ｎ型半導体の電位を一定以上
にする電池が設けられているため、所定の効果を安定し
て発揮できるものである。その結果、本発明によれば、
より効果的に虫歯などの口腔内疾患を予防する電子歯ブ
ラシを提供することができた。

【００１０】前記Ｎ型半導体がＴｉＯ₂ であると共に、
前記電池の出力が０．５Ｖを越え３．０Ｖ未満であるこ
とが好ましい。

【００１１】この構成によれば、ＴｉＯ₂ がＮ型半導体
の内でも光触媒効果が大きいので、乳酸分解あるいはｐ
Ｈを高める上で効果的であり、光触媒作用を生起するに
必要な電位を一定以上に維持すると共に、手を介して人
体に流れる電流が、極めて微弱に維持され、人体に対す
る悪影響は全くなく都合がよい。つまり、電池の出力
が、０．５Ｖ以下であると、乳酸の分解に十分ではな
く、３．０Ｖ以上であると、乳酸分解は促進されるが、
水に濡れた手で歯ブラシを把持した場合などに、人体へ
流れる電流が大きくなって、不快感が生じるなど、好ま
しくない。

【００１２】前記電池が、一次電池、二次電池、太陽電
池のいずれか又はこれらの組み合わせであることが好ま
しい。

【００１３】この構成によれば、０．５Ｖを越え３．０
Ｖ未満の電池出力を容易に確保できると共に、耐久性が
あり、かつ安価であって都合がよい。一次電池として
は、アルカリ電池、酸化銀電池、空気・亜鉛電池などを
用いることができ、二次電池としては、ニッケル・水素
電池、リチウム電池などを用いることができる。

【００１４】前記ＴｉＯ₂ がアナターゼ型の結晶である
ことが好ましい。

【００１５】この構成によれば、ＴｉＯ₂ の中でも特に
光触媒効果が大きく、効率的で都合がよい。尚、アナタ
ーゼ型の結晶は、例えば純Ｔｉを酸化雰囲気中で数分
間、１２００〜１５００℃に加熱する等の方法により、
容易に得られる。

【００１６】更に、本発明に係る電子ブラシの特徴構成
は、刷毛部を有するブラシヘッド部を備え、Ｎ型半導体
が外部の光を受光可能に設けられていると共に前記Ｎ型
半導体に電位を重畳可能な電池が設けられていることに
ある。

【００１７】この構成によれば、Ｎ型半導体の光触媒作
用により、身体各部を石けん水などを用いて洗浄する際
に、水分を分解して生起したＯＨラジカルが、皮膚表面
における垢などの有機廃棄物を確実かつ迅速に分解し
て、石けん水のみによるよりも高い洗浄効果を達成でき
る。つまり、外部光（例えば浴室あるいは洗面所におけ
る蛍光灯など）によるＮ型半導体の光触媒作用のみによ
る場合に比べて、電池の電位を重畳することにより、皮
膚表面の有機廃棄物や水の分解に必要なエネルギーレベ
ルを達成することができ、Ｎ型半導体の光触媒効果を相
乗的に高めることができる。従って、皮膚を擦る動作に
よって、ＯＨラジカルの生成効率を高めることができる
のである。しかも、実際に浴室などで洗浄動作を行うに
当たって、例え浴室における照明器具の照度が低く光照
射が弱い条件下であっても、更には照明器具が蛍光灯で
はなく白熱電灯などであっても、Ｎ型半導体の電位を一
定以上にする電池が設けられているため、所定の効果を
安定して発揮できるものである。その結果、本発明によ
れば、単に石けん水で洗浄する場合などに比べて、より
効果的に身体各部の洗浄を行うことができる電子ブラシ
を提供することができた。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電子
歯ブラシ（以下、単に「歯ブラシ」ということがある）
の概略断面構造を示す。この歯ブラシ１には、刷毛２ａ
を植設したブラシヘッド部２と口腔外に露出させる把持
部３とからなっている。これらブラシヘッド部２と把持
部３とは、互いに分離可能になっていることが好まし
い。つまり、使用に応じて消耗される刷毛２ａを備えた
ヘッド部２のみを消耗品として交換可能にすると、経済
的であるのみならず、歯ブラシ全体を廃棄する場合に比
べて、廃棄物を小さくできて都合がよい。

【００１９】把持部３には、Ｎ型半導体であるＴｉＯ₂
棒４が内蔵されていると共に、１．５Ｖのボタン型アル
カリ電池５が内蔵されていて、この電池５とＴｉＯ₂ 棒
４とは、銅線などの導体線６を介して導通されている。
ブラシヘッド部２と把持部３との境界には、図２に示す
ように、Ｎ型半導体に外部光が照射され易くするため、
部分的に断面を減少させて溝７が形成されている。電池
５は、消耗に応じて交換可能である。

【００２０】ＴｉＯ₂ 棒４は、純Ｔｉの棒を酸化雰囲気
中で数分間、１２００〜１５００℃に加熱して、表面に
ＴｉＯ₂ 層を生成させたものである。この場合のＴｉＯ
₂ はアナターゼ型の結晶を示すため、光触媒能が特に大
きい。そして、電池５は、ＴｉＯ₂ 棒４が外部の光を受
光して光触媒反応を生起するに際して、Ｎ型半導体であ
るＴｉＯ₂ の電位を高め、あるいは維持するものであ
る。

【００２１】

【実施例】バイアル瓶に２ｍＭの乳酸カルシウム５ｍＬ
を入れて、アナターゼ型の結晶をなすＴｉＯ₂ 層を表面
に形成したＴｉ棒を挿入したものを複数個用意し、６Ｗ
の蛍光灯の照射下（距離約３ｃｍ）において、夫々０．
７５Ｖ，１．５Ｖ，３．０Ｖの電池による電圧負荷を与
えた。時間経過後の乳酸分解をキャピラリー電気泳動法
により測定した。その結果を、電池を装着して蛍光灯を
照射した場合と、電池を用いることなく単に蛍光灯を照
射した場合と、照射しない場合と比較して、図３、４に
示す。

【００２２】図３は、１．５Ｖの電池電圧を負荷したも
のにつき、縦軸に乳酸の減少量を相対濃度で表し、横軸
に経過時間を表したものであり、蛍光灯の照射による重
畳効果（０．５時間の照射で、乳酸の約５０％が分解さ
れた）が発揮されていることを示している。しかし、電
池を使用せず、Ｎ型半導体のみを用いた構成のものは、
乳酸の分解作用が十分でないことが分かる。

【００２３】図４は、同様に電池の電圧負荷の影響を表
したものであり、０．７５Ｖで既に乳酸分解の効果が伺
えるものである。

【００２４】〔別実施の形態〕 （１）上記実施形態では、Ｎ型半導体であるＴｉＯ₂ を
用いた電子歯ブラシの例を示したが、Ｎ型半導体である
ＴｉＯ₂ を図５に示す電子ブラシ１０に利用してもよ
い。すなわち、この電子ブラシ１０は、ブラシヘッド部
を構成する前部側に刷毛１０ａが植設されていると共
に、後部側が把持部となっていて、この把持部にボタン
電池５が埋設されている。このボタン電池５は、図示は
しないが蓋体により被覆されていて、水密に埋設されて
いる。刷毛１０ａが植設されている前部側には、上記実
施形態で示したと同様なＴｉＯ₂ が装着されていると共
に、その周辺に水路となる溝１１が形成されていて、石
けん水などが通流可能に構成されている。この溝１１は
刷毛１０ａの根本部に向けて貫通孔が形成されて構成さ
れており、刷毛１０ａを身体に擦ることによって、Ｔｉ
Ｏ₂ と身体表面とを水分を介して接続させ、身体表面に
存在する垢などの有機物をＴｉＯ₂ の光触媒作用により
分解して剥離し易いようにすると共に、剥離された垢な
どをも分解するようになっている。そして、ＴｉＯ₂ と
電池とは、図１に示したと同様に導体６により導通され
ている。Ｎ型半導体、電池、導体などは、上記実施形態
で使用したものと同様のものを使用できる。

【００２５】この電子ブラシの形状は、図５に示したも
の以外に種々の形状のものを採用することができ、要
は、手で把持部を把持して刷毛を身体各部に擦ることに
より清浄できる形状に形成されていればよい。洗浄対象
となる身体各部は、特に限定されることがなく、従っ
て、いわゆるボディブラシ、ヘアーブラシ、フェイスブ
ラシ等として使用できる。

【００２６】（２）上記実施形態では、Ｎ型半導体であ
るＴｉＯ₂ をＴｉ棒を加熱することにより、その表面に
層状に生成した例を示したが、この構造に限定されるも
のではなく、全体がＴｉＯ₂ 粉末を焼結して形成されて
いてもよく、要は受光する表面にＴｉＯ₂ 層が生成され
ておればよい。その製造方法も、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法な
どにより、純Ｔｉ棒その他の導体表面にＴｉＯ₂ 層を生
成してもよく、純Ｔｉ棒を陽極酸化してその表面にＴｉ
Ｏ₂ 層を生成するようにしてもよい。

【００２７】（３）上記実施形態に係る電子歯ブラシで
は、Ｎ型半導体であるＴｉＯ₂ に外部光を照射し易いよ
うに、ブラシヘッド部２と把持部３との境界に溝７を形
成した例を示したが、歯ブラシのブラシヘッド部と把持
部とを透明または半透明のアクリル樹脂、ウレタン樹
脂、ＰＥＴ樹脂などの光透過可能な材料によって形成
し、溝をなくした構造としてもよい。又、ブラシヘッド
部２を構成する樹脂として生分解性樹脂を使用すると、
消耗部品として廃棄されたとしても環境に対する悪影響
が少なくなって好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子歯ブラシの一実施形態の概略
部分断面図

【図２】図１のII−II断面図

【図３】本発明に係る電子歯ブラシの乳酸分解に対する
経時変化を示すグラフ

【図４】本発明に係る電子歯ブラシの乳酸分解に対する
電池電圧の関係を示すグラフ

【図５】本発明に係る電子ブラシの一実施形態の概略部
分断面図

【符号の説明】

２ ブラシヘッド部 ３ 把持部 ４ Ｎ型半導体 ５ 電池 １０ａ 刷毛

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刷毛部を有して口腔内に挿入して歯を磨
   くブラシヘッド部と口腔外に露出させる把持部とを備
   え、Ｎ型半導体が外部の光を受光可能に設けられている
   と共に前記Ｎ型半導体に電位を重畳可能な電池が設けら
   れている電子歯ブラシ。
2. 【請求項２】 前記Ｎ型半導体がＴｉＯ₂ であると共
   に、前記電池の出力が、０．５Ｖを越え３．０Ｖ未満で
   ある請求項１の電子歯ブラシ。
3. 【請求項３】 前記電池が、一次電池、二次電池、太陽
   電池のいずれか又はこれらの組み合わせである請求項１
   又は２の電子歯ブラシ。
4. 【請求項４】 前記ＴｉＯ₂ がアナターゼ型の結晶であ
   る請求項２又は３の電子歯ブラシ。
5. 【請求項５】 刷毛を有するブラシヘッド部を備え、Ｎ
   型半導体が外部の光を受光可能に設けられていると共に
   前記Ｎ型半導体に電位を重畳可能な電池が設けられてい
   る電子ブラシ。