САМОДЕЗИНФИЦИРУЮЩАЯСЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА С ИОНИЗАТОРОМ СЕРЕБРА Российский патент 2001 года по МПК A46B15/00 

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 общее 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. 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 прохождение электрического тока.

Недостатком указанной щетки является довольно низкая эффективность ее бактерицидного воздействия на ротовую полость, как в следствие низкой интенсивности генерации ионов из-за относительно небольшой площади активной поверхности электродов (по существу, большая часть поверхности электродов "не работает"), так и в следствии качественного состава электролитного раствора. Кроме того, обязательное условие большой разницы электрохимических потенциалов материалов, из которых изготовлены электроды не позволяет применить пару серебро-золото, вследствие чего даже при использовании в качестве одного из электродов серебра, ионы Ag⁺ все равно не будут генерироваться в раствор.

Для решения задачи увеличения эффективности бактерицидного воздействия на ротовую полость было разработано устройство /3/, в котором в головке зубной щетки параллельно ее продольной оси установлены постоянные магниты, расположенные напротив друг друга. Они создают постоянное магнитное поле, воздействующее на электрический ток, проходящий между электродами, расположенными в головке щетки. Жидкость, находящаяся в ротовой полости во время чистки зубов является электролитом, способствующим возникновению разности потенциалов между указанными электродами, что приводит к ионизации материалов, из которых они изготовлены. При пользовании предложенной щеткой эффективность чистки зубов и санация полости рта значительно возрастают, предотвращая возможность возникновения заболеваний.

Недостатком известного устройства является неэффективное использование материалов электродов с целью объемного воздействия образующихся ионов на полость рта за счет замкнутого расположения электродов в головке щетки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству (прототип) является зубная щетка /4/, состоящая 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 (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) или (Ca₁₀(PO₄)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, в том числе прототипа, является возникновение во рту гальванического эффекта. При этом проходящие химические реакции обычно сопровождаются выделением вредных для человека веществ, например: газов H₂, Cl₂; или соединений типа HCl, CuCl, т.п.

В связи с этим, актуальной становится задача создания такой зубной щетки, где при сохранении эффективности олигодинамических свойств серебра, отсутствовал бы гальванический ток в электролите.

Решение этой задачи определяет изобретательский уровень заявляемого изобретения.

Основной задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание устройства зубной щетки, обеспечивающего повышенную эффективность очистки элементов полости рта и профилактику стоматологических и ЛОР-заболеваний. Кроме того, решается задача дезинфекции зубной щетки после ее использования. Процесс ионизации серебра, при использовании щетки, проходит в отсутствии химических реакций между электродами и в полости рта.

Поставленная задача решается тем, что в известной зубной щетке, состоящей из головки со щетиной и ручки, и снабженной электропроводными пластинами, выполненными из различных материалов, одним из которых является серебро, и соединенных между собой, вторая пластина выполнена из золота, а пластины расположены по боковым поверхностям головки щетки и соединены проводником.

В дальнейшем описание изобретения поясняется чертежами, иллюстрирующими достижение поставленной цели, где на:
фиг. 1 - представлен вид сверху самодезинфицирующейся зубной щетки с ионизатором серебра,
фиг. 2 - представлен вид сбоку предлагаемой зубной щетки,
фиг. 3 представлен вид спереди предлагаемой зубной щетки, где:
1 - ручка щетки, 2 - шейка щетки, 3 - головка щетки, 4 - щетина, 5 - пластина, выполненная из серебра - анод, 6 - пластина, выполненная из золота - катод, 7 - электропроводник между пластинами.

Самодезинфицирующаяся зубная щетка состоит из ручки 1 (фиг. 1), шейки 2 и головки 3 со щетиной 4. С целью повышения эффективности очистки элементов полости рта и профилактики стоматологических и ЛОР-заболеваний посредством воздействия на ротовую полость направленным потоком ионов серебра под воздействием электрического поля головка предлагаемой зубной щетки снабжена двумя электропроводными пластинами, одна из которых - анод 5 (фиг. 1) выполнена из серебра, а другая - катод 6 из золота. Пластины расположены вдоль боковых поверхностей головки 3 щетки и соединены проводником 7.

Между разнородными металлами, из которых выполнены пластины, возникает контактная разность потенциалов.

Величина и направленность электрического поля между пластинами, согласно правилу Вольты, зависит только от рода металлов, из которых выполнены пластины и не зависит от рода проводника между ними (Д.В.Сивухин. Общий курс физики. М. : "Наука", 1977, том 3, стр. 476-481). При этом происходит электронный скачок, обусловленный диффузией электронного газа из металла с меньшей величиной работы выхода электронов (серебро) в металл с большей величиной работы (золото). Серебряный электрод заряжается положительно и наступает динамическое равновесие электронного газа.

Для поддержания электрического тока в проводнике между электродами требуется сторонняя сила. Такой силой может являться работа, которая возникает в результате диффузии атомов металла, при погружении электродов в электролит. То есть имеет место принцип концентрационного элемента. При этом никаких химических реакций между электродами и электролитом не происходит (там же, стр. 190-193).

В нашем случае, при погружении пластин в воду или в содержимое полости рта, от положительно заряженного серебряного электрода отрываются одноименно заряженные ионы, которые уходят в раствор, уступая место следующим диффундирующим ионам. Процесс будет идти до тех пор, пока насыщенность раствора ионами Ag⁺ не достигнет некоторого максимально возможного уровня; или, что на практике более вероятно, - до полного истощения серебряного электрода.

Таким образом, для успешной работы заявляемого устройства и достижения необходимого технического результата необходимо соблюдать следующие основные условия:
1. Оба электрода должны быть химически инертны по отношению к электролиту. При этом один из электродов - серебряный.

2. Второй электрод должен быть выполнен из металла с большей величиной работы выхода электронов, чем серебро.

Обоим этим условиям, кроме серебра, отвечают металлы, стоящие справа от серебра в ряду Вольты: Au, Pt, Pd.

Под влиянием ионов серебра происходит эффективное обеззараживание ротовой полости. Кроме того, при оседании ионов серебра на слизистую рта происходит взаимодействие с тканевыми белками с образованием альбуминатов, что оказывает вяжущий эффект и предупреждает развитие стоматитов. Помимо этого, установлено, что при движении ионов серебра в электрическом поле происходит уничтожение парагриппозных и гриппозных вирусов.

Результаты экспериментов показывают, что при площади пластин по 1 см², каждая и расстоянии между ними 8-12 мм, при использовании различных зубных паст среднее значение силы тока, возникающего между парой серебро-золото составляет около 0,006 мА. Согласно формуле Фарадея, среднее значение концентрации ионов серебра в пересчете на средний объем полости рта составит за 1 мин - 0,08 мг/л; за 2 мин - 0,16 мг/л; за 3 мин - 0,24 мг/л и т.д.

Полученные величины концентрации ионов серебра являются значимыми для эффективного обеззараживания бактериальной среды.

При хранении предлагаемой зубной щетки головной частью вниз в стакане с питьевой водой, также происходит выделение ионов серебра. Сила тока будет зависеть от минерального состава воды и концентрации в ней водно-растворимых солей, но в среднем для водопроводной воды величина силы тока составляет около 0,0085 мА. При объеме воды в 100 мл концентрация ионов серебра за 1 ч составит 0,17 - 0,32 мг/л. При двухразовой чистке зубов в сутки перерыв между процедурами обычно равен 8-16 ч. За это время концентрация ионов составит соответственно 1,36 - 2,56 мг/л и 2,72 - 5,12 мг/л. Полученный раствор является сильным обеззараживающим средством для зубной щетки во время ее хранения. Раствор также можно рекомендовать для полоскания полости рта после процедуры чистки, что усилит профилактику стоматитов и ЛОР-заболеваний.

С целью уменьшения стоимости изделия пластина, выполняющая роль катода может быть выполнена из любого электропроводящего материала, покрытого золотом.

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 N 1808293, 03.10.90 г., М кл. A 46 B 9/04, авторы: И.С.Иванов и С.А.Спасский "Зубная щетка".

2. Заявка PCT/WO/92/10113, 1990, М кл. A 46 B 15/0.

3. Патент Японии, N 4-215706, 1990, М кл. A 46 B 15/00, "Зубная щетка с магнитной ионизацией".

4. Патент США N 4691718, 1987, Н кл. 132/84 R, М кл. A 61 N 1/30, автор Kabushiki Kaisha Sangi, Tokyo, Japan, "Зубная щетка".

Изобретение относится к области санитарно-гигиенических принадлежностей, а именно к устройствам для чистки зубов и ухода за полостью рта. Самодезинфицирующаяся зубная щетка состоит из ручки, шейки и головки с щетиной. Головка зубной щетки снабжена двумя электропроводными пластинами, одна из которых - анод выполнена из серебра, а другая - катод из золота. Пластины расположены вдоль боковых поверхностей головки щетки и соединены проводником. При использовании щетки для чистки зубов между электропроводными пластинами имеется контактная разница потенциалов, и серебряная пластина заряжается положительно. Во время контакта пластин с содержимым полости рта из серебряного электрода в раствор диффундируют ионы Аg⁺. Диффузия поддерживает ток в проводнике и обеспечивает процесс ионизации до полного истощения серебряного электрода. Процесс ионизации не сопровождается химическими реакциями, что предотвращает возможность образования вредных химических соединений. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки полости рта и профилактики стоматологических и ЛОР-заболеваний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Самодезинфицирующая зубная щетка с ионизатором серебра, состоящая из головки с щетиной и ручки и снабженная электропроводящими пластинами, выполненными из различных материалов, одна их которых - анод выполнена из серебра, и соединенными между собой, отличающаяся тем, что вторая пластина - катод выполнена из золота, пластины расположены по боковым поверхностям головки щетки и соединены проводником. 2. Зубная щетка по п.1, отличающаяся тем, что вторая пластина выполнена из электропроводящего материала, покрытого золотом.