JP4642422B2 - 口腔清掃用具 - Google Patents

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Description

本発明は、口腔洗浄用具に関するものであり、特に、ヘッド部に電極が装着され、この電極に通電させることにより口腔内の塩化物イオンを有効塩素に変化させて殺菌を行なう口腔清掃用具に関する。
殺菌及び歯垢剥離機能を付加した歯刷子の例として、用毛に抗菌剤を施されたものがある。例えば用毛表面に塩化セチルピリジウムなどの抗菌剤を塗布したものや(特許文献1)、酸化亜鉛などの抗菌剤を含有させたものや、植毛穴に殺菌機能を持たせたもの(特許文献2)があるが、これらはいずれも歯刷子用毛に付着する細菌を殺菌または抗菌するものである。
また、殺菌及び歯垢剥離機能を付加した歯刷子の他の例として、イオン歯刷子とよばれるものがある(特許文献3)。イオン歯刷子は、ブラシ毛が植毛されたヘッド部と市販電池が内蔵された把部とからなり、把部の一部外表面に前記電池の一方の電極に接続された導電板が配置され、ヘッド部には前記電池の他方の電極に接続された導電棒が配置されて構成されている。つまり歯ブラシの柄部に内蔵される電池の一方の電極から、柄部表面の端子、歯磨き者の手、腕、首、口中、歯、歯肉、ブラシ毛、導電部材、該電池の他方電極にいたる回路が構成されている。この回路において、ブラシ毛と歯面との間では唾液中のカルシウムイオンを介して電荷が流れる。これにより、歯面と歯垢とを結合している静電架橋結合がカルシウムイオンによって解除され、歯垢を剥がれやすくして歯磨き清掃効果を高めるというものである。
また、従来の電気化学殺菌及び電気分解による殺菌技術については以下のようなものがある。
例えば、電気化学殺菌については、下記特許文献4において、歯ブラシ形状ではないが、電気化学殺菌装置に作用電極を取り付けて、作用電極に0.6VvsSCE以上の電位を印加することにより、殺菌を行なうことが記載されている。
更に、電気分解による殺菌について、陰極、陽極およびこれらを隔てる隔膜とを有し、陽極側で電解水を生成するとともに、陰極側でアルカリ水を生成する電解水製造装置が知られている(特許文献5)。この装置は、電解槽に食塩などの塩水を入れ、電気分解を行なって陰極、陽極において生成した酸性水、アルカリ水を取り出して用途に応じて使用するものである。
更に、電気分解による殺菌技術として、特許文献6には水素ガスと次亜塩素酸を発生させる義歯洗浄用装置が開示されている。
また、イオン泳動を利用して殺菌治療する技術として、特許文献7に記載のイオン泳動式治療装置がある。40μA以下の電流を数秒間通電することで、イオン泳動装置により、薬液を幹部に浸透させる装置である。薬剤による障害(副作用)が組織に発生しないように電流量を40μAとした患部への治療目的装置である。
特開平2−239808号公報 特開平5−76417号公報 特開2001−309820号公報 特開平5−154480号公報 特開2004−25185号公報 特開平11−151256号公報 特許第3493359号公報
ところで、歯刷子は本来、物理的に食べカスや歯垢を除去するものであり、基本的には殺菌機能を有するものではない。その一方で、口腔清掃意識が高まる中、歯刷子に新しい殺菌機能を付加することは大変有用であると考えられている。しかし実際には、抗菌剤などを併用した場合を除いては、歯刷子等の用具単独で口腔内の殺菌は不可能である。特許文献1および特許文献2に記載された歯刷子は、いずれも歯刷子自体に付着する細菌を殺菌または除菌するものであり、口腔内の細菌を殺菌するものはない。また、特許文献3に記載のイオン歯刷子は、歯垢を剥がれやすくして歯磨き清掃効果を高めたものであり、口腔内の細菌を殺菌するものではない。
また、特許文献5に記載の電解水製造装置は、水または電解質を電気分解して、殺菌能を持つ酸性水とアルカリ水を生成するものであるが、電解漕が2つ必要であり、装置が非常に大がかりになるという欠点がある。また、有効塩素量は経時的に減少することが知られており、電解槽に生成された酸性水を瞬時に使用しない限り、殺菌効果が得られにくいという問題がある。
更に、特許文献6に記載の義歯洗浄用装置は、口腔内で使用する物ではなく、電解水生成装置と同様タンク内に電気分解後の水溶液を貯蔵させるものである。従って、直接口腔内で使用しないことから、特許文献5の場合と同様に、有効塩素が経時的に劣化する問題がある。また、直接口腔内で使用するものでないため、電圧レベル、装置の大きさ、有効塩素濃度等の制限がない。このため、特許文献6に記載の技術を、口腔清掃用具のような直接人体に触れるような用途に応用するのは困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、口腔内を殺菌するために、殺菌剤ではなく、電気分解で得られる有効塩素を用いて、効率的に殺菌するための口腔清掃用具を提供すること、また有効塩素の劣化対策として口腔外で電気分解した溶液を用いるのではなく口腔内で使用できるよう、大がかりな装置ではなく簡便装置を用いた口腔清掃用具を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の口腔清掃用具は、把持部と、前記把持部から延びるヘッド部と、1mm以上20mm以下の電極間距離をあけて前記ヘッド部の長手方向両側に設けられた一対の電極と、前記一対の電極に電流を供給する電源と、前記電源に接続される定電流回路とを具備してなり、塩化物イオンを含有する口腔内液に前記一対の電極を接触させた状態で前記電極間を通電させることによって、前記塩化物イオンを有効塩素に変化させるように構成されてなり、前記口腔内液を生理食塩水としたときに、発生する有効塩素の濃度が2ppm以上100ppm以下の範囲であることを特徴とする。
上記構成によれば、発生させた有効塩素によって殺菌を行なうことができる。特に、本発明の口腔清掃用具に備えられた一対の電極を口腔内に挿入させ、塩化物イオンが含有されている口腔内液に接触させることで、口腔内液を電気分解して塩化物イオンを有効塩素に変化させることができる。これにより、抗菌作用を持つ薬物を用いることなく、口腔内を殺菌することができる。
また、口腔内で有効塩素を発生させるので、発生させた有効塩素を直ちに殺菌に用いることができる。これにより、有効塩素の経時劣化に留意する必要がなく、有効塩素を有効に利用することができる。
更に、本発明の口腔清掃用具は、構造が単純であり、従来の電解水製造装置のように大掛かりな構造を必要とせず、取扱いも容易である。
なお、本発明における口腔内液とは、Clを含む溶液であり、たとえば、唾液、歯磨き時の口腔液、洗口液、うがい液、マウススプレー、スポーツドリンク(アクエリアス(登録商標)、ポカリスエット(登録商標))などである。
また、前記有効塩素濃度は、5ppm以上60ppm以下の範囲であることがより好ましい。
前記有効塩素濃度が2ppm未満では、水道水の残留塩素量が1ppm以下という規定のように、口腔内細菌の殺菌としては効果が不十分であった。2ppm以上では殺菌効果が得られるが、5ppm以上になるとさらに高い効果が得られる。また70ppm以上では僅かな塩素臭が発生する。従って好ましくは60ppm以下がよい。
上記構成によれば、有効塩素濃度が上記の範囲であるので、例えば口腔内で使用した場合でも、人体に害を与えるおそれがなく、効率的に殺菌させることができる。
また本発明の口腔清掃用具は、先に記載の口腔清掃用具であって、前記口腔内液を生理食塩水としたときに、有効塩素の発生速度が0.5ppm/分以上35ppm/分以下の範囲であることを特徴とする。
上記構成によれば、有効塩素の発生速度が上記の範囲であるので、例えば口腔内で使用した場合でも、口腔内の有効塩素濃度をほぼ一定に保つことができ、効率的に殺菌させることができる。
本発明の口腔清掃用具は、コンパクトな構造であり、起電力も低く安全であるため、人が手で簡便に使用でき、歯磨きをすることで効果が得られる。また本発明の口腔清掃用具は歯刷子等に用いることができ、局所的に発生した有効塩素を、歯磨き行動などにより口腔内で拡散させることにより、口腔内部の全体に行き渡らせることが可能であり、口腔内の殺菌を効率よく行なうことができる。
本発明の口腔清掃用具によれば、口腔内の塩化物イオンを用い、電気分解により有効塩素を発生させるため、有効塩素を劣化させずに、口腔内において効率的に有効塩素を殺菌に用いることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の口腔清掃用具の概略を示す説明図である。口腔清掃用具10は、把持部11と、この把持部11から延びるヘッド部12とを備えている。このヘッド部12には、第1電極(電極)14および第2電極(電極)15が備えられている。また把持部11には電源17が内蔵されており、第1、第2電極14、15に電流を流せるようになっている。この口腔清掃用具1は、第1、第2電極14,15に対して塩化物イオンを含有する口腔内液を接触させた状態で、第1、第2電極14、15間で通電させることにより、有効塩素を発生させるものである。
第1電極14および第2電極15は、ヘッド部12の外面にその一部が露出する形態で埋め込まれていればよい。また、第1電極14および第2電極15は、例えば、白金、金、銅、亜鉛、スズ、ステンレス、カーボンなどから構成されるが、特にこれらの材料に限定されるものではなく、導電性を備えていればよい。また、第1、第2電極14、15の表面に、これら導電材料をメッキさせてもよい。
また、第1電極14と第2電極15との電極間距離は、1mm以上20mm以下の範囲であることが好ましく、1mm以上15mm以下の範囲であることがより好ましい。電極間距離が1mm未満では、電極間距離が狭すぎて有効塩素の発生領域が狭くなり、殺菌のために必要十分な有効塩素が得られないので好ましくない。また電極間距離が20mmを越えると、有効塩素の発生領域が広すぎてしまい、局所的に有効塩素を発生させることができなくなるので好ましくない。なお厳密には、有効塩素は一対の電極のうち陽極から発生し、発生した有効塩素は、主に陽極を中心とする一定領域内に拡散する。電源17を直流とした場合は、いずれか一方の電極のみから有効塩素が発生する。また電源17を交流とした場合は、一対の電極の両方から交互に有効塩素が発生する。
把持部11は絶縁材料から形成されており、その表面にはスイッチ16が取り付けられてる。また、把持部11の内部には電源17が備えられている。そして、把持部11およびヘッド部12の内部には、第1電極14および第2電極15と、スイッチ16と、電源17とを結ぶ導電線19が備えられている。なお、電源17には、突入電流の発生を防ぐための定電流回路が接続されていてもよい。なお、安全面から、電流供給電源17に、たとえば、30秒、1分、3分などの通電時間となるよう、タイマーを設置してもよい。
把持部11は、絶縁材料、例えば、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS)、セルロースプロピオネート樹脂(CP)、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂(AS)等の素材を単独又は、混合して利用できる。把持部11を絶縁材料で構成することで、口腔清掃用具1を操作する操作者の身体に電流が漏れるおそれがない。
スイッチ16は、外面の操作部分をゴムなどで覆うことにより絶縁、防水機能を持たせるのが好ましい。電源17は、供給電源として0.1〜12V程度あればよい。たとえば、定格電圧が1.5〜9V程度のボタン型電池が採用されれば良く、外部から交換可能に電池ボックスに収納されていれば好ましい。好ましくは乾電池、ボタン電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池等を用いることができる。また、電源17は、電池以外にも、半導体と金属による電位差を利用した電源や、光電変換素子などのいわゆる太陽電池が採用されてもよい。電源には、増圧器及び抵抗器を用い、実際にかかる電圧を1.5〜9Vに調整するとよい。電源17は、把持部11に内蔵される以外にも、把持部11に外付けされる形態であっても良い。
電源17として定格電圧が1.5〜9V程度のものを採用することにより、電極14、15の間の電位差を1.5V以上9V以下の範囲に設定することができる。電位差を特にこの範囲に設定することで、有効塩素を効率よく発生させることができる。電位差が1.5V未満では有効塩素が十分に発生しないので好ましくない。また、電位差が9Vを越えると、口腔清掃用具1を口腔内で使用した際に、使用者に電気ショックが加わるおそれがあるので好ましくない。
また、定電流回路の場合は、回路上に抵抗を介して構成されれば良い。こうした抵抗は、固定抵抗でも可変抵抗でも良い。さらに、電流をより安定化させるために、トランジスタなどが付加されていてもよい。こうした定電流回路は、抵抗値が例えば750Ωないし4500kΩ程度の範囲であればよい。これによって第1電極14および第2電極15間の抵抗値が大きく変化しても、第1電極14および第2電極15間の電流値を20μA〜3mA、好ましくは50μA〜2mAの規定値の範囲内に保つことが可能になる。これにより、有効塩素の発生速度を常に一定に保つことができる。特に、有効塩素は経時劣化が大きいので、電流値を一定にして有効塩素の発生速度を一定に保つことで、有効塩素濃度をほぼ一定にすることができる。また、電流を安定にさせることで、突入電流の発生を防止することができ、使用者に対する電気ショックを低減させることもできる。
上記の構成の口腔清掃用具1のヘッド部を生理食塩水に浸漬させて電極間で通電すると、生理食塩水中に含まれる塩化物イオンが有効塩素に変化する。このときの生理食塩水中の有効塩素濃度は、生理食塩水を2ml、通電時間を3分とする条件で、2ppm以上100ppm以下の範囲となり、より好ましくは5ppm以上60ppm以下の範囲となる。有効塩素濃度が上記の範囲であれば、例えば口腔内で使用した場合でも、人体に害を与えるおそれがなく、効率的に殺菌させることができる。有効塩素濃度が2ppm未満では口腔内で使用した場合に殺菌効果が十分に得られないので好ましくなく、100ppmを越えると口腔内で使用した場合に口腔内の粘膜を損傷させるおそれがあるので好ましくない。
また、上記の構成の口腔清掃用具1を生理食塩水に浸漬させて供給電源(0.1〜12V)を用いて通電させた場合の有効塩素の発生速度は、0.5ppm/分以上35ppm/分以下の範囲となり、より好ましくは1.5ppm/分以上20ppm/分以下の範囲となる。有効塩素の発生速度が0.5ppm/分未満では、有効塩素の発生速度よりも分解速度の方が上回り、口腔内での有効塩素濃度が低下してしまうので好ましくなく、発生速度が35ppm/分を越えると、有効塩素の分解速度よりも発生速度が圧倒的に上回り、口腔内での有効塩素濃度が上昇してしまうので好ましくない。
以上の構成により、口腔清掃用具1を口腔内で使用した場合に、口腔内の塩化物イオンを用いて、電気分解により有効塩素を発生させることができ、口腔内において効率的に有効塩素を殺菌に用いることができる。また、腕部などを介した電気回路ではなく、第1電極14および第2電極15間に通電することにより、口腔内のみに電流を流すので、人の体格、性別、年齢によりバラツキが大きい人体抵抗の影響を排除して、効果的な殺菌力を有する口腔清掃用具を実現できる。
本発明の口腔清掃用具は、図2に示すように、ヘッド部にブラシ毛を植設しても良い。この図2に示す口腔清掃用具20には、ヘッド部12にブラシ毛13が植設されている。こうしたブラシ毛13によって、歯垢を効率的に除去することができる、いわゆる歯ブラシの役割を果たす。
ブラシ毛13は、例えば、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)のようなポリエステル樹脂、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン6−10、ナイロン6−12、ナイロン12などのポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、および、ポリフッ化ビニリデンなどのポリハロゲン化ビニル等、溶融紡糸できる素材が使用できる。
また、これらの樹脂を2種類以上混ぜた混合樹脂からなっていても良い。また、豚毛、山羊毛等の天然素材であってもよい。
さらに、電気導電性を有する導電用毛を用いてもよい。ブラシ毛13に導電用毛を用いる場合には、この導電用毛に第1電極14および第2電極15を接触させることで、第1電極14および第2電極15をヘッド部12の内部に埋没させてもよい。
(実験例1)
本出願人は、上述したような本発明の口腔清掃用具の特性を検証した。検証にあたって、図1に示す本発明の口腔清掃用具を準備した。第1電極および第2電極には白金電極を採用し、2つの電極間の間隔を0mmから20mmの間に任意に設定した。把持部はポリプロピレン樹脂(PP)で形成した。電源にはボタン型電池を用い、電位差を3Vまたは4.5Vとした。また口腔内液は表に示したものを用いた。
このような検証用の口腔清掃用具を用いて殺菌効果を検証した。検証は、口腔内細菌S.mutans菌について殺菌評価した。前述の口腔内菌の菌数を10cfu/mlになるように、口腔内液として滅菌生理食塩水を用いて調整した。調整した菌液を2mlずつマルチウエルプレートに移し、上述した検証用の口腔清掃用具を用いて3分間通電させ、通電後の菌数を測定した。また、浸漬後の生理食塩水中の有効塩素濃度をSIBATA簡易測定キットおよび吸光光度法により測定した。表1は、各通電条件での通電後の有効塩素濃度と殺菌力を示し、表2は口腔内液の種類を0.9%食塩水、0.45%食塩水、人工唾液(サリベート(帝人ファーマ(株))に変えたときの有効塩素濃度と殺菌力を示した。また、比較対象として水道水を用いた。また表2の通電条件は、電極間距離:5mm、電圧:3Vとした。
なお、表1および表2における殺菌力は、菌数が10cfu/mlから10cfu/ml以下まで減少したものを◎、菌数が10cfu/mlから10cfu/mlまで減少したものを○、菌数が10cfu/mlから10cfu/ml以下まで減少したものを△、菌数に変化がなかったものを×とした。
Figure 0004642422
Figure 0004642422
表1および表2によれば、有効塩素濃度が2ppm以上100ppm以下の範囲で殺菌効果が得られた。5ppm以上ではかなり高い殺菌効果が得られた。また有効塩素濃度が70ppm以上では僅かな塩素臭が感じられ、100ppmでははっきりした塩素臭が感じられた。従って有効塩素濃度は5ppmから60ppmの範囲が好ましいことがわかった。
(実験例2)
次に、本発明の口腔清掃用具を歯刷子に応用した場合の使用性評価を行った。評価にあたって、図2に示す本発明に係る歯刷子を準備した。この歯刷子の構成は、ヘッド部にブラシ毛を植毛したこと以外は実験例1におけるNo.3〜No.4と同一構成である。すなわち、第1電極および第2電極には白金電極を採用し、2つの電極間の間隔を10mmおよび15mmに設定し、把持部はポリプロピレン樹脂(PP)で形成し、電源にはボタン型電池を用い、電位差を3Vとした。比較として、No.3の歯刷子の通電スイッチを切にしたものを用いた(No.1)。
このような検証用の歯刷子を用いて使用性評価を30名で実施した。歯磨きを3分間行った後の使用者の評価結果を表3に示す。また、フリーアンサー評価の結果を表4に示す。なお、表3の総合評価において、非常によいと評価されたものを◎、良いと評価されたものを○、どちらとも言えないと評価されたものを△、良くないと評価されたものを×とした。
Figure 0004642422
Figure 0004642422
表3に示すように、実施例のNo.3およびNo.4の歯刷子は、総合評価で高い評価が得られた。また表4に示すように、フリーアンサー評価でも使用後の口腔内のスッキリ感、ツルツル感を実感していた。このように、有効塩素を発生させる本発明に係る歯刷子は使用性において優れた特性を示すことが判明した。
(実験例3:市販品歯刷子との比較実験)
市販品歯刷子を用い、有効塩素の発生について検討した。
市販品歯刷子試料は、PMブラシ、ソラデー(いずれも商品名)を用いた。PMブラシは2種類の異なる金属がヘッド部に埋め込まれているため、ヘッド部のみカットし、15ml試験管底部に縦にして置き、その上に2mlの生理食塩水を精秤して入れた。このとき、金属は完全に生理食塩水に浸漬していることを確認した。3分間静止状態で浸漬したのち、2mlの生理食塩水の有効塩素濃度を測定した。測定法はSIBATA微酸性電解水用キットを用いた。
ソラデーについてはネック部分の半導体が水にぬれることにより作用するため、差し込みタイプのヘッドをはずし、半導体のネック部をPMブラシと同様、15ml試験管に立てかけ、2mlの生理食塩水を入れ、3分間静止状態で浸漬実験を行った。浸漬後の生理食塩水の有効塩素濃度を測定した。測定法はSIBATA微酸性電解水用キットを用いた。
比較として、本発明の実施例1の歯刷子の電圧3V、電極間間隔10mmのものを用い、電極が装着されているヘッド部を15ml試験管に入れ、3分間通電を行った。通電後、2mlの生理食塩水の有効塩素濃度を測定した。測定法はSIBATA微酸性電解水用キットを用いた。
結果を表5に示した。
Figure 0004642422
(実験例4)
実験例1と同様の歯刷子を用いて、表6に記載されている電圧、電極間距離としたときの単位時間当たりの有効塩素発生量を、SIBATA簡易測定キットまたは吸光光度法を用い測定して発生速度とし、このときの殺菌力及び口腔粘膜刺激を調べた。
実験手法は実験例1と同様の方法で実施し、菌はS.mutans菌を用いて実施した。ロ腔粘膜刺激については、試験者10名で実施、違和感の有り無しで評価した。結集を表6に示す。
Figure 0004642422
表6のように、発生速度により殺菌力に差があることがわかった。そこで発生した有効塩素の濃度を経時的に調べたところ、表7のように劣化があり、濃度低下が生じた。その割舎は10分で5ppmであり、1分間当たり0.5ppmの濃度で分解することがわかった。従って、有効塩素発生速度は0.5ppm未満では有効塩素の発生速度よりも分解速度の方が上回り、必要な有効塩素量が確保できないため、好ましくないが、0.5ppm/分以上であればよいことがわかった。
また表6の、発生速度が33.3ppm/分の場合は、口腔粘膜への影響は問題ないが、発生速度が36.67ppm/分になると、発生3分間歯磨きを行った場合に粘膜刺激が認められた。つまり速度が分解速度に比べて非常に高く、有効塩素濃度が高すぎた可能性が考えられる。
従って、有効塩素の発生速度は0.5ppm/分以上35ppm/分以下の範囲がよく、更に好ましくは、1.67ppm/分以上20ppm/分以下の範囲がよいことがわかった。
Figure 0004642422
図1は、本発明の口腔清掃用具を示す説明図である。 図2は、口腔清掃用具を歯刷子に適用した例を示す説明図である。
符号の説明
10,20…口腔清掃用具、11…把持部、12…ヘッド部、13…ブラシ毛、14…第1電極、15…第2電極、16…スイッチ、17…電源

Claims (2)

  1. 把持部と、前記把持部から延びるヘッド部と、1mm以上20mm以下の電極間距離をあけて前記ヘッド部の長手方向両側に設けられた一対の電極と、前記一対の電極に電流を供給する電源と、前記電源に接続される定電流回路とを具備してなり、塩化物イオンを含有する口腔内液に前記一対の電極を接触させた状態で前記電極間を通電させることによって、前記塩化物イオンを有効塩素に変化させるように構成されてなり、
    前記口腔内液を生理食塩水としたときに、発生する有効塩素の濃度が2ppm以上100ppm以下の範囲であることを特徴とする口腔清掃用具。
  2. 前記口腔内液を生理食塩水としたときに、有効塩素の発生速度が0.5ppm/分以上35ppm/分以下の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の口腔清掃用具。
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