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WO2020013282A1 - 歯ブラシ毛、歯ブラシ及び歯ブラシ毛の製造方法 - Google Patents

歯ブラシ毛、歯ブラシ及び歯ブラシ毛の製造方法 Download PDF

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WO2020013282A1
WO2020013282A1 PCT/JP2019/027526 JP2019027526W WO2020013282A1 WO 2020013282 A1 WO2020013282 A1 WO 2020013282A1 JP 2019027526 W JP2019027526 W JP 2019027526W WO 2020013282 A1 WO2020013282 A1 WO 2020013282A1
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toothbrush
nanodiamond
toothbrush bristles
bristles
charged
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French (fr)
Inventor
修一 佐々木
和也 柳沢
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Yagi KK
Original Assignee
Yagi KK
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B9/00—Arrangements of the bristles in the brush body
    • A46B9/02—Position or arrangement of bristles in relation to surface of the brush body, e.g. inclined, in rows, in groups
    • A46B9/04—Arranged like in or for toothbrushes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D1/00—Bristles; Selection of materials for bristles

Definitions

  • the present invention relates to toothbrush bristles, toothbrushes, and a method for producing toothbrush bristles.
  • Toothbrush is used daily in the oral cavity. Nevertheless, hygiene during storage is currently neglected. In recent years, it has been found that there is a disease caused by bacteria in the oral cavity. For example, it is said that people with periodontal disease are 2.8 times more likely to have cerebral infarction than people without periodontal disease. Arteriosclerosis has been attributed to an inappropriate living environment, but it is said that another factor is bacterial infection such as periodontal disease-causing bacteria. It has also been found that the symptoms of diabetes worsen during periodontal disease.
  • toothbrush bristles that declare “antibacterial” or “antibacterial” include those containing a metal or a compound containing a metal element. As a mechanism of this, there are many mechanisms in which metal ions are taken into the body of bacteria to kill the bacteria. However, in such toothbrush bristles, even a small amount, metal or a metal element-containing compound harmful to the human body is taken up into human cells.
  • an object of the present invention is to provide new toothbrush bristles having antibacterial properties.
  • the toothbrush bristle of the present invention is characterized by containing charged nanodiamonds and charged fibers.
  • the toothbrush bristles of the present invention use the electric charge of the nanodiamond to electrically fix the nanodiamond on the surface of the charged fiber, and adhere to the bacteria and toothbrush bristles in the oral cavity with the electric charge of the nanodiamond.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the aqueous nanodiamond-containing liquid and the current for each average particle diameter and concentration of nanodiamond.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of the aqueous solution containing nanodiamonds and the current.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an electric test circuit used for confirming the electric characteristics of the aqueous solution containing nanodiamonds.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the capture of oral bacteria by toothbrush bristles containing nanodiamonds.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a toothbrush on which toothbrush bristles are planted.
  • the toothbrush bristles of the present invention include charged nanodiamonds and charged fibers.
  • the charged nanodiamond can be obtained, for example, by a detonation method.
  • Detonation nanodiamonds can be produced, for example, by detonating a mixed explosive of trinitrotoluene (TNT) and hexogen (RDX) in an inert medium such as carbon dioxide or water.
  • TNT trinitrotoluene
  • RDX hexogen
  • the detonation nanodiamond obtained by this method is a powdery substance having strong cohesiveness and an average particle diameter of 3 to 50 ⁇ m.
  • an aqueous solution containing nanodiamonds for example, aqueous solution
  • Aqueous dispersion a liquid mixture in which nanodiamond (solute) as a solid component is dispersed in an aqueous solvent as a liquid component such as water
  • aqueous solution aqueous colloid solution
  • the average particle diameter can be measured using, for example, a commercially available dynamic light scattering particle size distribution analyzer, and the same applies hereinafter.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an electric test circuit used for confirming the electric characteristics of the aqueous solution containing nanodiamonds.
  • an electrode electrode plate
  • a current flowing on the circuit when a DC voltage is applied is measured.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the current to the aqueous nanodiamond-containing liquid for each average particle size and concentration of nanodiamond. It can be seen from FIG. 1 that when a voltage is applied to the aqueous-containing liquid, the current increases almost linearly.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of the aqueous solution containing nanodiamonds and the current when a DC voltage of 5 V is applied.
  • FIG. 2 shows that the magnitude of the current strongly depends on the concentration of the nanodiamond.
  • the aqueous nanodiamond-containing liquid conducts electricity. This is attributed to the nanodiamond contained in the aqueous-containing liquid, and it can be seen that the nanodiamond has a charge.
  • the nanodiamond may have a positive charge, have a negative charge, or have both a positive charge and a negative charge.
  • the nano diamond produced by the detonation method has a central nucleus composed of an SP 3 diamond structure, an intermediate layer of SP 2 + X , and a graphite layer of SP 2 as an outermost layer. It has been reported that the (111) plane has a special crystal structure having a negatively charged spontaneous charge (for example, see paragraph 0014 of Japanese Patent No. 5761597).
  • the average particle size of the primary particles of nanodiamond contained in the aqueous nanodiamond solution is, for example, 1 to 50 nm, 1 to 20 nm, 1 to 10 nm, 1 to 5 nm, 1 to 3.8 nm, and 3 nm or less.
  • any one may be used as long as the nanodiamond can be electrically fixed to its surface and can be used in the oral cavity.
  • a synthetic fiber made of resin It may be.
  • Certain fibers are known to be partially charged.
  • wool, silk, and nylon have portions having positive and negative charges
  • cotton, hemp, rayon, and the like have portions having slightly positive and negative charges.
  • fibers made of nylon resin are preferable.
  • the length and thickness (diameter) of the fiber are not particularly limited, and may be appropriate as toothbrush bristles.
  • Toothbrush bristles can be obtained, for example, by immersing charged fibers in an aqueous nanodiamond-containing solution and then washing with water.
  • concentration of nanodiamond in the aqueous solution is, for example, 0.0001 to 5% by mass.
  • the temperature of the aqueous solution at the time of immersion is not particularly limited, and may be room temperature or high temperature, for example, 15 to 70 ° C.
  • the immersion time of the fiber is also not particularly limited, but is, for example, 10 to 60 minutes. Examples of the water include fresh water, drinkable water, pure water and the like.
  • toothbrush bristles if the metal and the metal element-containing compound, which are impurities at the time of nanodiamond production, are removed by washing with the water (for example, 1 ppm or less based on the total amount of nanodiamonds), the human body and the oral cavity It is safer against metal allergies that occur.
  • the impurities include an oxidizing agent such as Fe added at the time of detonation, zirconia beads used for wet bead milling in a crushing process, and oxides such as Y, Al, and Hf added thereto as a stabilizer. And the like.
  • toothbrush bristles can be obtained safely and simply without using a special device.
  • the nanodiamond is electrically fixed to the surface of the charged fiber using the electric charge of the nanodiamond, and the electric charge of the nanodiamond is used.
  • bacteria in the oral cavity and bacteria attached to the toothbrush bristles can be collected (collected). Thereby, the bacteria can be immobilized on the fiber, the motor function can be lost, and the division and growth can be suppressed, thereby exhibiting a persistent antibacterial property.
  • Reference 3 it is reported that many microorganisms such as bacteria have negatively charged cell surfaces in an aqueous solution. For example, Escherichia coli, staphylococci, and Salmonella are negatively charged. It is known.
  • the toothbrush 1 of the present invention is characterized in that the toothbrush bristles 2 of the present invention are implanted in a head portion.
  • the method for implanting the toothbrush bristles 2 is not particularly limited, and a conventionally known method such as a flat-line type implanting method or an in-mold method can be used.
  • the toothbrush 1 of the present invention can be kept clean, suppresses the division and growth of bacteria in the oral cavity, and is effective in preventing cerebral infarction, myocardial infarction, diabetes and the like. Further, since the toothbrush 1 of the present invention uses nano-diamond having no toxicity to the human body for the antibacterial effect of the toothbrush bristles 2, it can be used with confidence from infants to cared persons.
  • a charged fiber (nylon fiber made of nylon resin) was immersed in an aqueous solution of nanodiamond having a primary particle diameter of 3 nm or less manufactured by the detonation method for 40 minutes, and then washed with pure water. After washing, water was removed by natural drying, followed by washing with fresh water. The concentration of nanodiamond in the aqueous solution was 0.01% by mass. The temperature of the aqueous solution at the time of immersion was 40 ° C., and the surface temperature of the nylon fiber was room temperature.
  • the antibacterial activity value A was 0.9, whereas the antibacterial activity value A was 0.9.
  • the antibacterial activity value A was 4.5, which exceeded the “antibacterial activity value of 2.0 or more”, which is considered to exhibit antibacterial effect.

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  • Brushes (AREA)

Abstract

本発明は、抗菌性を有する新たな歯ブラシ毛を提供することを目的とする。　前記目的を達成するために、本発明の歯ブラシ毛は、電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有する繊維と、を含むことを特徴とする。

Description

歯ブラシ毛、歯ブラシ及び歯ブラシ毛の製造方法
　本発明は、歯ブラシ毛、歯ブラシ及び歯ブラシ毛の製造方法に関する。
　歯ブラシは、日常的に口腔内で使用されるものである。それにもかかわらず、その保管時の衛生管理は、現状、ないがしろにされている。近年、口腔内の細菌により引き起こされる病気があることがわかってきた。例えば、歯周病の人は、歯周病でない人の２．８倍脳梗塞になりやすいと言われている。また、動脈硬化は、不適切な生活環境が原因とされてきたが、別の因子として、歯周病原因菌等の細菌感染があると言われている。また、歯周病になると糖尿病の症状が悪化することもわかってきた。
　一般に、「抗菌」又は「抗菌性」を謳った歯ブラシ毛として、金属又は金属元素含有化合物を含有させたものが知られている。そのメカニズムとしては、金属イオンを菌の体内に取り込ませ、菌を死滅させるものが多い。しかしながら、この歯ブラシ毛では、少量と言っても、人体に有害である金属又は金属元素含有化合物が人の細胞に取り込まれることとなる。
　そこで、本発明は、抗菌性を有する新たな歯ブラシ毛を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明の歯ブラシ毛は、電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有する繊維と、を含むことを特徴とする。
　本発明の歯ブラシ毛は、ナノダイヤモンドが有する電荷を利用して、電荷を有する繊維の表面にナノダイヤモンドを電気的に固着させるとともに、ナノダイヤモンドが有する電荷で、口腔内の細菌や歯ブラシ毛に付着した細菌を捕菌（集菌）することで、細菌の細胞分裂による増殖を抑制し、持続性のある抗菌性を発揮し得る。
図１は、ナノダイヤモンド水性含有液への印加電圧と電流との関係を、ナノダイヤモンドの平均粒子径及び濃度毎に示したグラフである。 図２は、ナノダイヤモンド水性含有液の濃度と電流との関係を示すグラフである。 図３は、ナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴の確認に用いた電気実験回路の模式図である。 図４は、ナノダイヤモンドを含む歯ブラシ毛による口腔内細菌の捕菌について説明する模式図である。 図５は、歯ブラシ毛が植毛された歯ブラシの一例を示す模式図である。
　以下、本発明について、さらに具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
　前述のとおり、本発明の歯ブラシ毛は、電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有する繊維と、を含む。
［ナノダイヤモンド］
　電荷を有するナノダイヤモンドは、例えば、爆轟法により得ることができる。爆轟法ナノダイヤモンドは、例えば、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）及びヘキソーゲン（ＲＤＸ）の混合火薬を、炭酸ガス又は水等の不活性媒体中で爆轟させることで生成し得る。この方法で得られる爆轟法ナノダイヤモンドは、凝集性が強く、平均粒子径が３～５０μｍの粉状物である。例えば、この粉状物に、ジルコニアビーズを解砕メディアとする湿式摩擦粉砕（湿式ビーズミリング）等の湿式微粉砕処理と、超音波処理を施すことにより、ナノダイヤモンドの水性含有液（例えば、水溶性分散液（水等の液体成分である水性溶媒に、固体成分であるナノダイヤモンド（溶質）が分散した液体状態の混合物）であり、「水溶液」、「水性コロイド溶液」、「水性分散溶液」、「水性溶液」、「水性分散液」等とも言える）が得られる。前記平均粒子径は、例えば、市販の動的光散乱式粒径分布測定装置を用いて測定でき、これ以降において同様である。
　つぎに、このようにして得られたナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴について説明する。図３は、ナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴の確認に用いた電気実験回路の模式図である。図３に示すように、ナノダイヤモンド水性含有液に電極（極板）を配置し、直流電圧を印加したときに回路上に流れる電流を測定する。
　図１は、ナノダイヤモンド水性含有液への印加電圧と電流との関係を、ナノダイヤモンドの平均粒子径及び濃度毎に示したグラフである。図１から、水性含有液に電圧をかけると、電流がほぼ直線的に増加することがわかる。
　図２は、直流電圧５Ｖを印加したときの、ナノダイヤモンド水性含有液の濃度と電流との関係を示すグラフである。図２から、電流の大きさが、ナノダイヤモンドの濃度に強く依存することがわかる。
　このように、ナノダイヤモンド水性含有液は、電気を通す。これには、水性含有液に含まれるナノダイヤモンドが寄与しており、ナノダイヤモンドが電荷を有することがわかる。ナノダイヤモンドは、正電荷を有するものでも、負電荷を有するものでも、正電荷及び負電荷の双方を有するものでもよい。なお、爆轟法で製造されたナノダイヤモンドは、中心核がＳＰ３ダイヤモンド構造、ついでＳＰ２＋Ｘの中間層、及び、最外層としてＳＰ２のグラファイト層から構成され、（１００）面は正に、（１１１）面は負に帯電した自発電荷を有する特殊な結晶構造を有することが報告されている（例えば、特許第５７６１５９７号公報の段落００１４参照）。
　ナノダイヤモンド水性含有液に含まれるナノダイヤモンドの一次粒子の平均粒子径は、例えば、１～５０ｎｍ、１～２０ｎｍ、１～１０ｎｍ、１～５ｎｍ、１～３．８ｎｍ、３ｎｍ以下である。
　なお、ダイヤモンド自体は化学的に不活性なため、ナノダイヤモンドに生体毒性はない。各種の微粉末炭素材料に関し、ナノダイヤモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブの細胞毒性評価が下記参考文献１及び２でなされているが、ナノダイヤモンドが最も安全性が高いと報告されている。
 
参考文献
１）Differential Biocompatibility of Carbon nanotubes and nanodiamonds, Amnda N Schrand et al., Univ. of Dayton, Diamond and Related Material, 2007 (16)
２）Cytotoxiety and genotoxity of carbon nanomaterials, Medical application Webster, 2008, Chapter 8, New York
 
［繊維］
　電荷を有する繊維としては、ナノダイヤモンドがその表面に電気的に固着可能で、口腔内で使用可能であればいかなるものであってもよく、例えば、天然繊維であっても、樹脂製の合成繊維であってもよい。ある種の繊維は、部分的に電荷を有することが知られている。例えば、羊毛、絹、ナイロンは、正及び負の電荷を帯びている部分があり、木綿、麻、レーヨン等は、僅かに正及び負の電荷を帯びている部分がある。これらの中でも、ナイロン系樹脂製の繊維が好ましい。繊維の長さ及び太さ（径）は、特に限定されず、歯ブラシ毛として適当なものとすればよい。
［歯ブラシ毛］
　歯ブラシ毛は、例えば、ナノダイヤモンド水性含有液に、電荷を有する繊維を浸漬した後、水で洗浄することで得ることができる。前記水性含有液におけるナノダイヤモンドの濃度は、例えば、０．０００１～５質量％である。また、前記浸漬時の水性含有液の温度は、特に限定されず、常温であっても、高温としてもよく、例えば、１５～７０℃である。繊維の浸漬時間も特に限定されないが、例えば、１０～６０分である。前記水としては、真水、飲用可能な水、純水等があげられる。なお、前記歯ブラシ毛において、前記水での洗浄により、ナノダイヤモンド製造時由来の不純物である金属及び金属元素含有化合物を除去（例えば、ナノダイヤモンド全量に対し１ｐｐｍ以下）すれば、人体及び口腔内で発生する金属アレルギー等に対して、より安全である。前記不純物としては、例えば、爆轟時に追加されるＦｅ等の酸化剤、解砕処理での湿式ビーズミリングに用いられるジルコニアビーズ及びそれに安定化剤として添加されたＹ、Ａｌ、Ｈｆ等の酸化物等があげられる。このように、本発明によれば、特別な装置を用いることなく、安全簡便に歯ブラシ毛を得ることができる。
　本発明の歯ブラシ毛によれば、図４に例示するように、ナノダイヤモンドが有する電荷を利用して、電荷を有する繊維の表面にナノダイヤモンドを電気的に固着させるとともに、ナノダイヤモンドが有する電荷で、口腔内の細菌や歯ブラシ毛に付着した細菌を捕菌（集菌）可能である。これにより、細菌を繊維に固定化し、運動機能を失わせ、分裂・増殖を抑制することで、持続性のある抗菌性を発揮し得る。なお、下記参考文献３において、細菌等の微生物の多くは細胞表面が水溶液中で負に帯電していることが報告されており、例えば、大腸菌、ブドウ球菌、サルモネラ菌は、負に帯電していることが知られている。
 
参考文献
３）辻　高弘、森崎　久雄、“微生物付着に及ぼす静電場の影響”、[online]、日本微生物生態学会、[令和１年７月１０日検索]、インターネット<URL：http://dl.ndl.go.jp/view/download/digidepo_10879531_po_ART0008327273.pdf?itemId=info%3Andljp%2Fpid%2F10879531&contentNo=1&alternativeNo=&__lang=en>
 
［歯ブラシ］
　図５に例示するように、本発明の歯ブラシ１は、ヘッド部分に本発明の歯ブラシ毛２が植毛されていることを特徴とする。歯ブラシ毛２の植毛方法は、特に限定されず、例えば、平線式植毛法、インモールド法等の従来公知の方法を用い得る。
　本発明の歯ブラシ１は、清潔に保持することが可能であり、また、口腔内の細菌の分裂・増殖を抑制し、脳梗塞、心筋梗塞、糖尿病等の予防に有効である。また、本発明の歯ブラシ１は、歯ブラシ毛２の抗菌に人体に対する毒性の無いナノダイヤモンドを用いているため、乳児から被介護者まで安心して使用することができる。
　爆轟法で製造された、一次粒子径が３ｎｍ以下のナノダイヤモンドの水性含有液に、電荷を有する繊維（ナイロン樹脂製のナイロン繊維）を４０分浸漬した後、純水で洗浄した。洗浄後、自然乾燥で水分を除去した後、真水で洗浄した。前記水性含有液におけるナノダイヤモンドの濃度は、０．０１質量％とした。また、前記浸漬時の水性含有液の温度は４０℃、ナイロン繊維の表面温度は常温とした。
　得られた歯ブラシ毛について、検体質量を０．４ｇから０．１ｇに、接種菌液量を０．２ｍＬから０．０５ｍＬに、洗い出し液量を２０ｍＬから５ｍＬに、同一検体数をＮ＝３からＮ＝１に変更した以外は、ＪＩＳ　Ｌ　１９０２－２０１５繊維製品の抗菌性試験方法８．１菌液吸収法に準じて、抗菌活性値を求めた。なお、試験菌株としては、黄色ブドウ球菌Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ａｕｒｅｕｓ　ＮＢＲＣ１２７３２を使用し、試験片の滅菌方法は、１２１℃、１５分間のオートクレーブ滅菌、接種後の培養時間は、１８時間、試験接種菌液の濃度は、８．９×１０４、増殖値Ｆ＝３．０（Ｆ≧１．０により試験成立）とした。
　ナノダイヤモンドの水性含有液に浸漬していない市販の歯ブラシの歯ブラシ毛（ブランク、比較例）で同様の試験を行うと、抗菌活性値Ａ＝０．９であったのに対し、本実施例の歯ブラシ毛では、抗菌活性値Ａ＝４．５となり、抗菌効果を示すとされる「抗菌活性値２．０以上」を上回った。
　この出願は、２０１８年７月１１日に出願された日本出願特願２０１８－１４１８７０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１　歯ブラシ
２　歯ブラシ毛

Claims (4)

  1. 電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有する繊維と、を含むことを特徴とする歯ブラシ毛。
  2. 前記ナノダイヤモンドの一次粒子の平均粒子径が、１～５ｎｍである、請求項１記載の歯ブラシ毛。
  3. 請求項１又は２記載の歯ブラシ毛が植毛されていることを特徴とする歯ブラシ。
  4. 爆轟法で製造された、電荷を有するナノダイヤモンドの水性含有液を調製する含有液調製工程と、
    前記ナノダイヤモンドの水性含有液に、電荷を有する繊維を浸漬する浸漬工程と、
    を含むことを特徴とする歯ブラシ毛の製造方法。
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