專利名稱：電子牙刷與電子刷的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子牙刷與電子刷，更詳細地說，涉及利用N型半導體的光催化反應的電子牙刷與電子刷。
然而，這種方法還由于在牙刷部分使用導體金屬，所以存在著所謂隨電流的發生而流出金屬離子的問題，尤其，由于長期使用電流、電磁波或電場等而對人體帶來不良影響，從這點考慮出發，不是一種理想的方法。
因此，由本發明人等發明了一種不存在上述問題的利用N型半導體TiO2光催化反應的電子牙刷(特開昭58-41549號)。TiO2即使處于較弱光照射條件下，產生光電子電壓，在插入口腔內時，由唾液等的水分生成OH自由基，提高并中和口腔內的pH，降低造成蟲牙的起因菌活動，同時起著分解牙垢的作用。
然而，在只利用TiO2光催化反應的場合下，在酸性氣氛中提高pH降低活性度高的蟲牙起因菌活動的方法在由于其自身發揮給定效果直至發揮效果為止需要時間，這是不可避免的。即是說，直接發生蟲牙是由于口腔內蟲牙起因菌使食物殘渣發酵時所生成的乳酸浸蝕牙的硬組織所造成，但是，在達到降低蟲牙起因菌活動的期間，有繼續生成乳酸的問題。
本發明人等為了有效地分解所生成的乳酸進行了銳意研究，其結果發現在利用N型半導體的光催化反應時，通過供給給定以上的電位會達到有效的分解乳酸，并得到這樣效果不僅是乳酸，還有對有機物的分解發生有效作用的知識。
上述目的可通過本發明中的各項發明實現。即，本發明的電子牙刷的特征構成為包括具有刷毛部并插入口腔內刷牙的牙刷頭部和露在口腔外的刷把部，設有可接受外部光的N型半導體，同時在所述N型半導體中設有疊加電位的電池。
根據這種構成，通過N型半導體的光催化作用，在插入口腔時分解唾液等水份而發生的OH自由基提高并中和口腔內的pH，不僅降低蟲牙起因菌的活動，還能可靠而速速地分解由菌使食物乳酸發酵而產生的乳酸，可達到蟲牙的預防。即，與只采用外部光(例如，盥洗室的螢光燈等)的N型半導體光催化作用的場合相比較，通過疊加電池的電位可達到分解乳酸和水分解所需要的能量水平，可成倍地提高N型半導體的光催化效果。因此，在通過刷牙動作提高OH自由基生成率的同時，能可靠地提高pH。而且，實際上在盥洗室等進行刷牙動作時，即使是在例如盥洗室的螢光燈等照明器具的照度低的光照射弱的條件下，由于設有使N型半導體電位為一定以上的電池，所以可穩定地發揮給定的效果。其結果，根據本發明，可提供更加有效地預防患蟲牙等口腔疾病的電子牙刷。
所述N型半導體為TiO2，同時所述電池的輸出以0.5V以上不足3.0V為優選。
根據這種構成，TiO2即使在N型半導體內光催化效果也是大的，因此，在分解乳酸或提高pH方面也是有效的，將產生光催化作用所需的電位維持在一定以上，同時通過手流入人體的的電流以極其微弱地維持，適于人體且完全無不良影響。即，若電池的輸出為0.5V以下，則乳酸的分解不充分；若為3.0V以上，則雖促進乳酸分解，但在由水潤濕的手拿起牙刷時等，向人體流入的電流變大，產生不快感等，是不理想的。
在作為N型半導體使用TiO2時，通過其光催化作用將乳酸分解為水和二氧化碳的反應式如下。
hν
·· ·OH·→H2O+CO2式中，P+為空穴，e-為電子，·OH為OH自由基。
所述電池最好是原電池、蓄電池、太陽能電池或這些電池的組合。
根據這種構成，可容易確保0.5V以上不足3.0的電池輸出，同時有耐久性而且價格便宜，頗為合適。作為原電池，可使用堿性電池、氧化銀電池、空氣和鋅電池等；作為蓄電池可使用鎳·氫電池和鋰電池等。
所述TiO2最好是銳鈦礦型晶體。
根據這種構成，即使在TiO2中，光催化效果也是很大的，在效率上是合適的。另外，銳鈦礦型晶體，例如在酸化氣氛中通過對純Ti在數分鐘內加熱到1200-1500℃等方法很容易得到。
還有，本發明的電子刷的特征構成為具有刷毛部的刷頭部，設有可接受外部光的N型半導體，同時在上述N型半導體中設有可疊加電位的電池。
根據這種構成，在通過N型半導體的光催化作用，用肥皂水等清洗身體各部時，分解水所發生的OH自由基能可靠而迅速地分解皮膚表面上污垢等的有機廢物，可達到比只使用肥皂水更高的清洗效果。即，與只利用外部光(例如浴室或盥洗室的螢光燈等)的N型半導體光催化作用的場合相比，通過疊加電池的電位可達到分解皮膚表面有機廢物或水所需要的能量水平，可成倍地提高N型半導體的光催化效果。因此，通過擦皮膚的動作可提高OH自由基生成效率。而且，實際上在浴室等進行清洗動作時，即使在例如浴室的照明器具的照度低的光照射弱的條件下，再者在照明器具不是螢光燈而是白熾燈等的條件下，由于設有將N型半導體的電位為一定以上的電池，所以可穩定地發揮給定效果。其結果，根據本發明，可提供與只用肥皂水清洗的場合相比可更有效地進行身體各部清洗的電子刷。
圖2為
圖1的II-II剖視圖。
圖3為表示對本發明電子牙刷的乳酸分解隨時間而變化的曲線圖。
圖4為表示對本發明電子牙刷的乳酸分解與電池電壓關系的曲線圖。
圖5為表示本發明電子牙刷的蟲牙菌(Streptococcus mutans IFO13955)殺菌與照射時間的關系曲線圖。
圖6為本發明電子刷一實施例部分剖視略圖。
在牙刷把部3中收藏有N型半導體TiO2棒4，同時還收藏有1.5V鈕扣型堿電池5，這種電池5與TiO2棒4通過銅線等導線6導通。如圖2所示，在刷頭部2與刷把部3的交界處，為了對N型半導體容易照射外部光，使部分截面減少而形成溝7。電池5根據消耗可以交換。
TiO2棒4在酸化氣氛中對純TiO2棒在數分鐘內加熱到1200-1500℃，在表面上生成TiO2層。在這種場合下的TiO2由于示出銳鈦礦型晶體，所以光催化能力特別大。于是，電池5在TiO2棒4接受外部光而產生光催化反應時，提高或保持了N型半導體TiO2的電位。
圖3示出負載1.5V的電池電壓，在縱軸上以相對濃度表示乳酸的減少量，在橫軸上表示經過時間，表示出發揮利用螢光燈照射的疊加效果(經過照射0.5小時，分解了乳酸約50％)。然而，可看出不使用電池只使用N型半導體的構成時，乳酸的分解作用不充分。
圖4同樣表示出電池的電壓負載的影響，在0.75V時已大體上看出乳酸的分解效果。
還有，對上述電子牙刷進行了蟲牙菌殺菌試驗，所以對其結果進行說明。
圖5將與上述電子牙刷同樣的TiO2層作為負極(在正極上使用不銹鋼板)，將太陽能電池(2.4V)與該電路連接，研究了對乳酸菌(Streptococcusmutans IFO 13955)分解的隨時間的變化。即，在生理食鹽水4mL中作成上述蟲牙菌(S.Mutans)濃度約為1-20,000個/mL方式進行接種，在常溫下，在6W螢光燈照射下經過1-30分鐘后，通過細菌培養基測定了1mL中的生菌數。還有，對照不用TiO2和太陽能電池，只作為生理食鹽水。
其結果可看出，對照在螢光燈下即使經過30分鐘生菌數幾乎無變化，而在使用了TiO2層與太陽能電池的本實施例的場合下，即使在6W左右的微弱螢光燈下經過1分鐘生菌數發生激減，對蟲牙的起因菌的殺傷效果顯著。
其他具體實施例(1)在上述實施例中示出了利用N型半導體TiO2的電子牙刷例，但是，也可以將N型半導體TiO2用于圖6所示的電子刷10中。即，這種電子刷10在構成刷頭部的前部一側設置有刷毛10a，同時后部一側成為刷把部，在該刷把部中裝有鈕扣型電池5。這種鈕扣型電池5由未圖示的蓋體覆蓋而密封設置。在設置刷毛10a的前部一側安裝有與上述實施例相同的TiO2，同時在其周邊設有成為水路的溝11，供肥皂水等流通而構成。這個溝11朝向刷毛10a的根部形成通孔而構成，通過刷毛10a擦拭身體，使TiO2與身體表面通過水份接觸，由于TiO2的光催化作用而很容易分解并剝離身體表面所存在的污垢等有機物，同時分解已剝離的污垢等。于是，TiO2與電池與圖1所示的相同通過導線6導通。所使用的N型半導體、電池、導線等可使用與上述實施例相同的N型半導體、電池、導線等。
這種電子刷的形狀除圖6所示的以外，可采用各種形狀。主要在于，只要是能形成這樣的形狀，即，手持刷把部用刷毛擦拭身體各部可達到清潔即可。成為清洗對象的身體各部無特別限定，因此，可作為所謂的體刷、發刷和面部刷等使用。
(2)在上述實施例中，示出了通過加熱Ti棒在其表面上以層狀生成N型半導體TiO2的例子，但是并不局限于這種結構，也可以整體燒結TiO2而形成，主要在于，只要在接受光的表面上生成TiO2層即可。該制造方法也可以通過CVD法、PVD法等在純Ti棒其他導體表面上生成TiO2層，也可以將純Ti棒陽極氧化，在其表面上生成TiO2層。
(3)在上述實施例的電子牙刷中，在刷頭部2與把部3的交界處形成溝7，使向N型半導體TiO2很容易照射外部光。但是，也可以通過透明或者不透明的丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、PET樹脂等的可透過光的材料形成牙刷的刷頭部與刷把部而作成無溝的結構。還有，作為構成刷頭部2的樹脂若使用生物分解性樹脂，則作為消耗品即使廢棄了，也很少對環境有不良影響，這是理想的。
權利要求
1.一種電子牙刷，其特征是，包括具有刷毛部并插入口腔內刷牙的牙刷頭部，和露在口腔外的牙刷把部，和設有可接受外部光的N型半導體，以及在N型半導體中設置有可疊加電位的電池。
2.根據權利要求1所述的電子牙刷，其特征是，所述N型半導體為TiO2，同時所述電池輸出為0.5V以上、不足3.0V。
3.根據權利要求2所述的電子牙刷，其特征是，所述TiO2為銳鈦礦型晶體。
4.根據權利要求1、2或3所述的電子牙刷，其特征是，所述電池為原電池、蓄電池、太陽能電池或者將這些電池組合。
5.根據權利要求4所述的電子牙刷，其特征是，所述TiO2為棒狀，收藏在所述牙刷頭部內，同時所述電池為鈕扣型電池，這些電池與TiO2通過收藏在所述牙刷頭部內的導線導通。
6.一種電子刷，其特征是，包括具有刷毛的刷頭部、和設有可接受外部光的N型半導體，以及在N型半導體中設置有可疊加電位的電池。
7.根據權利要求6所述的電子刷，其特征是，所述N型半導體為TiO2，同時所述電池輸出為0.5V以上、不足3.0V。
8.根據權利要求7所述的電子刷，其特征是，所述TiO2為銳鈦礦型晶體。
9.根據權利要求6、7或8所述的電子刷，其特征是，所述電池為原電池、蓄電池、太陽能電池或者將這些電池組合。
10.根據權利要求9所述的電子刷，其特征是，所述電池裝在與所述刷頭部連接的刷把部，同時TiO2裝在所述刷頭部附近，這些電池與TiO2通過導線導通。
全文摘要
一種電子牙刷，包括具有刷毛部并插入口腔內刷牙的牙刷頭部，和露在口腔外的牙刷把部，和設有可接受外部光的N型半導體，以及在N型半導體中設置有可疊加電位的電池。
文檔編號A61C17/00GK1432345SQ02101710
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月14日 優先權日2002年1月14日
發明者中川善典, 池尻譽廣 申請人:中川善典