Зубная щётка с ионатором - RU2223686C2

Описание

Изобретение относится к санитарно-гигиеническим принадлежностям и предназначено для чистки зубов и профилактики стоматологических и ЛОР заболеваний посредством воздействия на ротовую полость ионизированными растворами. Изобретение также улучшает гигиену при хранении зубной щетки.

Изобретение относится к области санитарно-гигиенических принадлежностей, а именно к устройствам для чистки зубов и ухода за полостью рта.

Для эффективной чистки зубов, десенных областей и ухода за полостью рта необходимо производить сложные движения зубной щеткой. Общеизвестно, что существующие модели зубных щеток в основном не являются санитарно-гигиеническими изделиями, обеспечивающими высокую эффективность чистки зубов и ухода за полостью рта. Поэтому до сих пор предпринимаются попытки усовершенствования конструкции существующих щеток с целью повышения качества очистки зубов и обработки полости рта.

Известна зубная щетка /1/, состоящая из головки со щетиной, шейки и рукоятки, снабженная кожухом бактерицидного действия, расположенным на головке щетки и выполненным из серебра или картона, пропитанного бактерицидным веществом одноразового действия. Элемент бактерицидного действия из серебра может переставляться с изношенного устройства зубной щетки на вновь приобретенное.

Данная щетка предохраняет организм от инфекционного заражения при ее использовании, причем микротравмы, наносимые щетиной и рабочими частями щетки, не приведут к стоматитам, воспалениям и предотвратят инфекционное заражение организма, возможное при чистке зубов, особенно в районах с низким уровнем коммунального обслуживания.

Недостаток представленной щетки заключается в том, что эффективность такой щетки невелика, поскольку в данном случае используются только естественная диффузия ионов серебра.

Известна зубная щетка /2/, головка которой изготовлена из двух материалов, значительно отличающихся своим электрохимическим потенциалом, например золота и алюминия. Эти материалы частично электрически соединены. Щетина щетки заглублена в головку щетки минимум через один из этих материалов. Вода и/или зубная паста, присутствующая в ротовой полости во время пользования щеткой, образует электролит, а два упомянутых выше материала - электроды. Система генерирует ионы и обеспечивает их прохождение через щетину к зубам и деснам.

Недостатком указанной щетки является довольно низкая эффективность ее бактерицидного воздействия на ротовую полость, как вследствие низкой интенсивности генерации ионов из-за относительно небольшой площади активной поверхности электродов (по существу, большая часть поверхности электродов "не работает"), так и вследствие наличия сопротивления электротоку из-за частичного контакта между электродами и прохождения ионов через щетину, которая даже при наличии в ней воды обладает значительным омическим сопротивлением. Частичный контакт между электродами приведет к образованию между ними оксидных соединений, например Аl₂О₃, что также ведет к возрастанию сопротивления и уменьшению количества выделяемых ионов.

Для решения задачи увеличения эффективности бактерицидного воздействия на ротовую полость было разработано устройство /3/, состоящее из головки со щетиной и рукоятки, внутри которой расположен один электропроводный элемент, выполненный из серебра или меди. Второй элемент, выполненный также из электропроводного материала, расположен на поверхности ручки. Внутри ручки находится блок питания, к которому подсоединены оба электропроводных элемента. В головке щетки выполнены окна, через которые электропроводный серебряный или медный элемент контактирует со средой, находящейся в полости рта, излучая ионы, двигающиеся в направлении зубов при пользовании щеткой. Кроме того, головка щетки изготовлена из ионообразующей керамики, содержащей вещество (Са₁₀(РO₄)₆(ОН)₂) или (Са₁₀(РO₄)₆F₂).

Недостатками рассматриваемой щетки являются недостаточная эффективность бактерицидного воздействия из-за ограниченного контакта электропроводника, излучающего ионы со средой - электролитом, находящимся в полости рта, необходимость использования блока питания, а также то, что электрический ток проходит через тело человека в направлении от его руки с щеткой к зубам, что значительно увеличивает омическое сопротивление внешней цепи и ослабляет эффект ионизации.

Общим недостатком большинства аналогов является возникновение во рту электрохимических реакций. При этом образуются вредные для человека вещества, например соединения типа: CuCl, Аl₂O₃, Сu₂О.

Эти недостатки устранены в зубной щетке /4/ с ионизатором серебра (прототип), включающей две электропроводящие пластины, расположенные на головке щетки и выполненные из различных материалов, одна из пластин - серебряная, а другая золотая или позолоченная. Пластины соединены между собой проводником. При контакте с содержимым полости рта из серебряной пластины выделяются ионы Ag+. Выделение ионов не сопровождается электрохимическими процессами. Недостаток известной щетки заключается в том, что с ее помощью, кроме ионов серебра, невозможно получить выделение других ионов, например меди. Медь, как известно, также обладает олигодинамическими и другими целебными свойствами. Другой недостаток - низкая эффективность из-за крайне малой интенсивности выделения ионов. Их концентрация в полости рта, за время чистки зубов, не может превысить десятых долей мг/л.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такой зубной щетки, где в отсутствии электрохимических процессов, во время чистки зубов, возможно получение ионов различных металлов с эффективностью значительно выше эффективности аналогов. Решение этой задачи определяет изобретательский уровень заявляемого изобретения.

Поставленная задача решается тем, что в известной зубной щетке электропроводящие пластины выполняются в виде слоев, покрывающих головку щетки. При этом один слой наносится на участок другого слоя, что обеспечивает их максимально полное прилегание друг к другу и исключает сопротивление электротоку. По крайне мере один из слоев должен быть исполнен из материала, химически инертного по отношению к содержимому полости рта. Поверхность биметаллического слоя всей своей площадью полностью контактирует с электролитом.

В дальнейшем описание изобретения поясняется чертежом, иллюстрирующим достижение поставленной цели, где представлен общий вид зубной щетки, где: 1 - электропроводящий слой с меньшей величиной работы выхода электронов; 2 - электропроводящий слой с большей величиной работы выхода электронов.

Головка зубной щетки покрыта слоями из двух металлов, например из меди и серебра. При этом слой серебра 2 наносится сверху, на участок слоя меди 1.

Как известно, электрохимический процесс в электролите, между двумя электродами, в отсутствии источника электропитания возможен, если на обоих электродах будут проходить химические реакции.

В случае, когда один из электродов химически инертен (пара медь-серебро) процессы окисления - восстановления протекают не на электродах, а в растворе (Л. А. Живечкова и др. Практикум по физической и коллоидной химии. Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2000, стр.62). Если инертны оба электрода (пара серебро-золото), химические процессы отсутствуют и на электродах и в растворе. В последнем случав движение электронов между электродами обусловлено контактной разницей их потенциалов. А диффузия ионов с поверхности электрода, с меньшей величиной работы является сторонней силой, поддерживающей ток.

Во всех вышеописанных случаях возникающие токи не превышают нескольких мкА.

Так, известная зубная щетка с ионатором серебра при чистке зубов генерирует ток около 6 мкА. При таких величинах значительным сопротивлением току будет даже несколько стотысячных долей Ом. Если учесть, что электропроводящие пластины известной щетки соединены между собой проводником, имеющим собственное сопротивление, нетрудно подсчитать во сколько раз возрастет ток при отсутствии сопротивления.

Так, если проводник выполнен из меди, длиной 1 см и сечением 1 мм, зная удельное сопротивление меди (10^-7•0,17 Ом•м), - его сопротивление составит 0,00017 Ом или 170 мкОм. Согласно закону Ома отсутствие сопротивления в цепи увеличит ток с 6 до 1020 мкА. Скорость выделения ионов возрастет в 170 раз! Концентрация ионов Ag+ в полости рта за одну минуту увеличится с 0,08 до 13,6 мг/л. Такие концентрации серебра в считанные минуты убивают самые устойчивые патогенные микроорганизмы.

На модельной среде, имитирующей содержимое полости рта, был поставлен опыт: модельная среда заливалась в пробирку, объемом 20 см и при температуре 36,0^oC туда же помещалась головка предлагаемой зубной щетки с парой Ag-Au и площадью электродов по 1,0 см каждый. В течение 1-й минуты производились возвратно-поступательные движения зубной щеткой. После чего было проведено измерение концентрации ионов Ag+. Значение концентрации составило 4,42 мг/л. Учитывая, что объем жидкого содержимого в полости рта обычно составляет около 5 мл, и сделав соответствующий перерасчет, получим значение концентрации - 17,68 мг/л, что подтверждает теоретически выкладки.

Нанесение электропроводящих слоев на щетку возможно различными методами: вакуумным напылением, шоопированием, химико-электрическим путем или другими способами, при которых происходит взаимная диффузия материалов, из которых выполнены слои. Образующаяся при этом диффузионная зона обеспечивает полное прилегание слоев друг к другу и исключает возможность появления между ними веществ, которые могли бы оказать сопротивление электротоку. При этом для уменьшения себестоимости изделия в случае использования благородных металлов следует учесть, что, если они используются для выполнения электропроводящего слоя с большей величиной работы выхода электронов, - толщина покрытия может не превышать несколько десятых долей микрон. Этот слой в процессе эксплуатации щетки не расходуется.

Настоящее изобретение просто в изготовлении и может быть использовано в области санитарно-гигиенических приспособлений, а именно устройств для чистки зубов и ухода за зубной полостью с улучшенными лечебно-профилактическими возможностями.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1808293, 03.10.90. Мкл. А 46 В 9/04, авторы: И.С.Иванов и С.А.Спасский. "Зубная щетка".

2. Заявка PCT/WO/92/10113,1990, Мкл. А 46 В 15/0.

3. Патент США 4691718, 1987, Нкл 132/84R. Мкл. А 61 N 1/30, автор Kabushiki Kaisha Sangi, Tokyo, Japan, "Зубная щетка".

4. Патент RU 2166274. Бюл. 13, 10.05.2001. Мкл. А 46 В 15/00, автор Е.М. Родимин. "Самодезинфицирующаяся зубная щетка с ионизатором серебра".

5. Физика твердого тела. Энциклопедический словарь. Киев: Наукова думка, 1996, том 1, с.268.

Реферат

Изобретение относится к области санитарно-гигиенических принадлежностей, а именно к устройствам для чистки зубов и ухода за полостью рта. Головка щетки покрыта электропроводящим слоем, который частично покрыт вторым электропроводящим слоем. Материалы, из которых выполнены слои, различаются по величинам работ выхода электронов. При этом по крайней мере один из них - химически инертен к электролиту, которым является содержимое полости рта. Во время чистки зубов, из слоя с меньшей величиной работы выхода электронов выделяются ионы, например Cu⁺⁺ или Ag⁺. Электропроводящие слои выполнены с возможностью взаимной диффузии материалов, из которых они состоят. За счет этого отсутствует сопротивление электротоку между слоями и увеличивается концентрация ионов металлов в электролите. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки зубов и полости рта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула