專利名稱：帶電勢的口腔護(hù)理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑的裝置和方法。特別是，本發(fā)明涉 及如牙刷的一種裝置，它通過在一對與電解溶液連通的導(dǎo)體上加上電 勢就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑。
背景技術(shù)：
口腔護(hù)理產(chǎn)品包括實(shí)現(xiàn)范圍寬廣的各種功能的各種各樣的化學(xué) 藥劑。例如，牙膏、漱口藥和增白劑包含幫助清潔牙齒、殺滅細(xì)菌、 使呼氣清新和/或增白牙齒的各種化學(xué)藥劑。這些產(chǎn)品通常與一種裝 置，如牙刷、撒藥裝置、或刮舌器配合來執(zhí)行它們預(yù)定的功能。另外， 這些產(chǎn)品中的化學(xué)藥劑可以提供別的好處，如令人愉快的味道和氣 味。
構(gòu)造的許多口腔護(hù)理產(chǎn)品具有多種功能。例如，構(gòu)造的常規(guī)牙膏 常有多種功能，如清潔牙齒、防止牙垢、提供氟化物保護(hù)、使呼氣清 新和增白牙齒。就這一點(diǎn)而論，其中化學(xué)藥劑的濃度和類型在延長的 儲存期間內(nèi)受到化學(xué)劑互相作用和化學(xué)劑穩(wěn)定性考慮的限制。
專門增白牙齒的口腔護(hù)理產(chǎn)品包括作為主要活性成份的氧化劑， 如過氧化氫。將這些產(chǎn)品配制到液體、糊劑或凝膠中加到用戶的牙齒 上。在儲存中，經(jīng)過一段時(shí)間這些產(chǎn)品失去了它們增白的效果。另外， 當(dāng)將這些產(chǎn)品加到口腔中牙齒上時(shí)它的有效期很短。例如，唾液含有 高濃度的接觸酶，它在接觸時(shí)很快將過氧化氫分解成氧氣和水，從而 過氧化物增白劑與牙齒僅有短暫的接觸。另外，含水過氧化物溶液的 低粘度也不允許過氧化物增白劑保持與牙齒的接觸如需要的那么長 來實(shí)現(xiàn)耐久的增白，因?yàn)橛型僖悍置谖锊粩鄾_洗的作用。因此，希望 有高濃度的氧化劑或有效的氧化劑直接加到牙齒。
已知各種牙刷，在刷牙中當(dāng)需要時(shí)它產(chǎn)生有益的藥劑，包括氧化
劑。頒發(fā)給Joshi的美國專利5, 921， 251號公開了一種牙刷，在刷牙 期間當(dāng)需要時(shí)它在牙刷中產(chǎn)生有益的口腔護(hù)理藥劑并在它們一旦產(chǎn) 生后傳送到用戶的牙齒。Joshi的牙刷在牙刷柄內(nèi)產(chǎn)生含有氧化劑的 流體，將它傳送到牙刷的硬毛。通過在牙刷柄內(nèi)電化學(xué)產(chǎn)生氣體的電 池或通過柄內(nèi)光電化學(xué)電池產(chǎn)生該藥劑。
Joshi牙刷并不在應(yīng)用的現(xiàn)場就地產(chǎn)生它的有益藥劑，相反在內(nèi) 部產(chǎn)生它們接著把它們傳送到應(yīng)用的現(xiàn)場。Joshi牙刷在牙刷柄內(nèi)(使 用它的電化學(xué)氣體發(fā)生器)從儲存在電解液產(chǎn)生它的有益藥劑，或者 通過由內(nèi)部的光源加上光從儲存在柄內(nèi)的接觸劑產(chǎn)生有益的藥劑。
還已知各種牙刷，通過在牙刷柄上與牙膏漿接觸的電極上加上電 壓產(chǎn)生離子化的分子。Moran的美國專利6， 496， 998號；Moran的美 國專利出版物2003/0054321號；和Moran的美國專利出版物 2002/0177107號每個(gè)公開一種牙刷，它通過在牙刷柄上與含有氟化鈉 含水牙膏接觸的電極上加上電荷，產(chǎn)生弱的氟化物酸。Moran的牙刷 通過對含有氟化鈉的含水漿糊加上3伏的電荷，產(chǎn)生氟化物離子。它 還通過相同的電荷電解在漿糊中的水產(chǎn)生雙原子的氧氣和氫離子。氫 離子與氟離子結(jié)合產(chǎn)生弱的氫氟酸(HF),它減小了在斑點(diǎn)中產(chǎn)生酸 的細(xì)菌的數(shù)量。Moran的參考文獻(xiàn)沒有公開通過對電解液加上電荷產(chǎn) 生除了氧氣本身其他的氧化藥劑的牙刷。還有，Moran的參考文獻(xiàn)公 開了沿著牙刷柄產(chǎn)生氧氣和氫離子但沒有公開在清洗元件場內(nèi)在應(yīng) 用地點(diǎn)就地產(chǎn)生氧化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種裝置，它通過在一對與電解溶液連通的導(dǎo)體上加 上電勢就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置是一種牙刷，它 通過在含水電解液，如位于那里的牙膏漿加上電勢在用戶的嘴中產(chǎn)生 化學(xué)藥劑。化學(xué)藥劑可以包括臭氧、過氧化氫、或其他物質(zhì)，取決于 各種因素如電解液的組份和牙刷的結(jié)構(gòu)。牙刷包括電壓源和第l組電
極用于將電勢加到含水電解液。
在低電壓結(jié)構(gòu)中，牙刷從含水電解液中可以產(chǎn)生離子，如4丐離子、 氫離子、氫氧離子和氟化物離子。在高電壓結(jié)構(gòu)中，牙刷可以產(chǎn)生過 氧化氫和臭氧。在另一個(gè)低電壓結(jié)構(gòu)中，牙刷包括設(shè)置在第l組電極
的陽極附近的第2組電極。第1組和第2組電極配合通過將低電壓加 到含水電解液和產(chǎn)生的氧氣上從而產(chǎn)生氫、氧、離子、過氧化物和/ 或臭氧。在高電壓結(jié)構(gòu)中，牙刷可以產(chǎn)生氫、氧和臭氧。
本發(fā)明的其他方面提供在口腔護(hù)理裝置的清潔元件的場內(nèi)就地 產(chǎn)生化學(xué)藥劑的各種方法。有關(guān)各圖和相關(guān)的描述說明這些和其他的 各方面。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的牙刷的透視圖。
圖2是圖1牙刷的剖面圖。
圖3是圖1牙刷頭部的前視圖。
圖4是說明牙刷使用的圖1牙刷頭部和用戶牙齒的透視圖。
圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例說明就地產(chǎn)生化學(xué)試劑的 一種方法的流程圖。
圖6是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例牙刷頭部的前視圖。 圖7是按照本發(fā)明還有一個(gè)實(shí)施例說明就地產(chǎn)生臭氧的一種方法 的流程圖。
圖8 A是按照本發(fā)明還有 一 個(gè)實(shí)施例牙刷頭部的前視圖。
圖8B-8D是按照本發(fā)明附加各實(shí)施例圖8A頭部電極結(jié)構(gòu)的前視圖。
圖9A-9E是按照本發(fā)明還有附加的各實(shí)施例圖8A頭部電極結(jié)構(gòu) 的前3見圖。
圖10A是按照本發(fā)明還有實(shí)施例的牙刷頭部的前透視圖。 圖IOB是圖IOA頭部的放大圖。 圖IOC是圖IOA頭部的后透視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1-4中表示的牙刷100用于就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑。如這里所 用的，就地意味著在化學(xué)藥劑的應(yīng)用現(xiàn)場，如在撒藥裝置清潔元件的 場所，和/或使用化學(xué)藥劑的位置附近。盡管這里各圖中表示了牙刷 的各實(shí)施例，能夠理解本發(fā)明的各個(gè)方面可以應(yīng)用到更廣范圍的各種 裝置，它們可以應(yīng)用各種化學(xué)藥劑或用化學(xué)藥劑工作。例如，本發(fā)明
的各方面可以應(yīng)用到刮舌器、牙齒增白劑撒藥機(jī)、橡皮糖刺激器等。 還有，本發(fā)明的各方面可以應(yīng)用到更廣范圍的其他有源裝置。例如， 其他刷子如擦洗刷子可以利用本發(fā)明各方面的優(yōu)點(diǎn)，如可以是海綿物 的清洗裝置(如產(chǎn)生清洗劑)，如剃刀的修飾裝置(如，產(chǎn)生皮層軟 化劑)、如清洗傷口裝置的保健裝置(如，產(chǎn)生殺菌劑)、如洗碗機(jī) 或洗衣機(jī)的清潔裝置(如，產(chǎn)生漂白劑)，等。
如在圖1中大體所示，牙刷100在一端有支持清潔元件如硬毛104 的頭部102,和在相反端的手柄部106。手柄部106有一個(gè)或多個(gè)室 用于容納如電池或電容器的電壓源108。電壓源108通過開關(guān)112與 一組電極110電氣連接。將電極IIO設(shè)置在頭部102清潔元件區(qū)域內(nèi)， 在本結(jié)構(gòu)中清潔元件主要是硬毛104。在這樣的位置上，電極110能
夠與用戶嘴內(nèi)的電解液接觸并在藥劑的應(yīng)用地點(diǎn)就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑。 電解液可以Y又包括唾液、在唾液存在下的牙膏、和/或唾液、牙膏和 如鹽的導(dǎo)電劑的混合物，導(dǎo)電劑增加含水溶液的導(dǎo)電性。雖然表示的 是有不運(yùn)動(dòng)頭部的牙刷，但能理解牙刷100可以有運(yùn)動(dòng)的頭部和可以 有各種各樣的結(jié)構(gòu)。
電壓源108與電極110電氣連接用于對電極提供電勢。如下面將 要更詳細(xì)討論那樣，在電解液存在的情況下加上電勢的作用就地產(chǎn)生 化學(xué)藥劑。換句話說，通過在藥劑施加點(diǎn)處的電解作用牙刷在用戶的 嘴中產(chǎn)生化學(xué)藥劑。
牙刷IOO可以用多種方式產(chǎn)生化學(xué)藥劑，這取決于各種因素、如 牙刷的構(gòu)造、加到電極110的電勢、電解液的組份、電極110的組成、 等。例如，只有唾液存在的情況下，牙刷100可以產(chǎn)生氫、氧、過氧 化物和臭氧，取決的因素有加到電極110的電勢、電極110的陰極114 和陽極116分離的距離(見圖3)，和電極的組成。在離子化合物如 氯化鈉、氯化鉀、或碳酸釣存在的情況下，這些化合物都能含在含水 牙膏中，可以產(chǎn)生如氯或鈣的化學(xué)藥劑。在另一個(gè)例子中，牙膏含有 能活化的化學(xué)藥劑的情況下，這些藥劑存儲在非活化狀態(tài)，通過用電 荷活化可以產(chǎn)生化學(xué)藥劑。
如在圖2中所示，電壓源108通過正線118和負(fù)線120連接到電 極110。正線118連接到正極116 (見圖3)和負(fù)線120連接到負(fù)極 114。表示的開關(guān)112電氣連接到正線118用于按照用戶的需要中斷
它與正極116的電氣連接。但是，能夠理解可以構(gòu)造開關(guān)112電氣中 斷負(fù)線120或兩根線。還有，應(yīng)能理解開關(guān)112可以有多個(gè)組用于各 種電壓設(shè)定，取決于所加的電壓設(shè)定可以適合不同的用戶、用于不同 的電解液、和/或產(chǎn)生不同的化學(xué)經(jīng)劑。例如，高電壓設(shè)定可以適合 用于只有唾液存在的情況下從水產(chǎn)生臭氧，如下面更加詳細(xì)討論那 樣，和低電壓設(shè)定可以適合用于牙膏含有氯化鉀就地產(chǎn)生氯如下面也 要討論那樣。在另一個(gè)例子中，低電壓設(shè)定可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)在低 電壓下的第l化學(xué)藥劑，如在含水牙膏存在情況下的氧和氫離子，和 高電壓設(shè)定可以產(chǎn)生在高電壓下的一個(gè)或多個(gè)第2化學(xué)藥劑，如除了 氧和氫離子外的臭氧。使用已知的電壓調(diào)節(jié)技術(shù)可以控制電壓，如加 上電壓表、變壓器和/或電壓調(diào)節(jié)器到電路。
電壓源108可以是可更換的電池，如常^見的AAA電池，可以通過 提供電池室入口的蓋122取出電池。電壓源也可以是內(nèi)裝的電儲存裝 置，如電容器或可再充電電池，和它可以是內(nèi)裝的一次性使用電池用 于一次性使用的牙刷結(jié)構(gòu)，在其他的結(jié)構(gòu)中，電壓源108可以包括交 流電電壓源供給(未表示)。
表示的電極IIO設(shè)置在硬毛104的場地，它的構(gòu)造提供在應(yīng)用地 點(diǎn)產(chǎn)生化學(xué)藥劑的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用地點(diǎn)牙刷接觸用戶的牙齒和在使用時(shí) 濃的牙膏正好位于那里。還有，將電極定位在硬毛區(qū)域內(nèi)互相靠得很 近，在使用時(shí)在電極之間產(chǎn)生局部的電場，該電場不會接觸用戶但會 碰到唾液和牙膏。但是，應(yīng)能理解可將電極IIO設(shè)置在牙刷的其他地 方，如在硬毛下沿著頸部，和可以使用多組電極。進(jìn)一步還能理解牙 刷IOO可以包括不是硬毛的清潔元件，和可將電極裝入到另外的清潔 元件中(如由導(dǎo)電聚合物制成的直立壁)。進(jìn)一步還能理解可將清潔 元件或清潔元件的一部分制作成電才及。例如，電才及可以構(gòu)成石更毛或其 他清潔元件或可以構(gòu)成清潔元件的某部分，如硬毛的基座部分。
如在圖2中所示，與硬毛104的高度相比電極IIO是相對短一些， 這樣可以減小用戶接觸電極的可能性。通過使電極短些和用硬毛或限 制用戶接觸的另 一種結(jié)構(gòu)包圍它們可使用戶接觸電極的可能性在使 用中保持很低。盡管可能沒有必要在使用中限制用戶接觸電極，如對 低電壓結(jié)構(gòu)，但可能仍然希望這樣做以避免用戶察覺電勢的不舒服感 覺。用其他的方法也可以減小用戶接觸電極的機(jī)會，如將電極埋入到牙刷頭部的凹槽中或?qū)⑺鼈儭肺娜氲诫娊庖嚎梢酝ㄟ^的穿過頭部的溝
槽中，如在圖10A-10C中表示的那樣結(jié)構(gòu)。
如在圖3中所示，陰極114和陽極116分離的距離為D。在一種 結(jié)構(gòu)中，距離D是0. 1 mm到10 mm,其間加的電勢是0. 2伏到400伏， 電極有暴露的外表面積為0. 2平方厘米到5平方厘米。這樣的結(jié)構(gòu)可 以提供有利的電極之間的電流密度為3000安倍/平方厘米到30,000 安倍/平方厘米，取決于電解液的離子導(dǎo)電性，它可以是每米0.1西 門子到每米100西門子和優(yōu)選地為每米0. 2西門子到每米100西門子。 在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，距離D是1. 5 - 3. 5 mm所用電勢為0. 2 - 9伏 同時(shí)存在的電解液有導(dǎo)電性每米0. 4 - 10西門子。取決于象電解液組 份的各種因素，這樣的結(jié)構(gòu)可以提供一個(gè)或多個(gè)氧化劑的有利數(shù)量。
在操作中，在電極110間加上電勢以便產(chǎn)生它們之間局部的電場。 當(dāng)電極與電解液124 (見圖4)接觸時(shí)構(gòu)成完整的電路，電路在陰極 114和陽極116之間引導(dǎo)電流。當(dāng)陰極114與負(fù)線120連接時(shí)，它有 供給電子給電解液的負(fù)電荷和因而它吸引帶正電的分子。同樣，陽極 116與正線118連接和有吸引電子的正負(fù)荷，因而它吸引帶負(fù)電的分 子。通過提供帶電的分子(離子)給各電極和/或通過從陰極到陽極 傳送電子電解液構(gòu)成閉合的電路。
電極110可由金屬制成，如銅、鋼或鉑，或別的導(dǎo)電材料，如半 導(dǎo)體、石墨、石墨氈材料、玻璃態(tài)的碳材料、有機(jī)導(dǎo)電材料、氯化銀、 或聚合物導(dǎo)電材料、等。還有，電極110可以包括沿著一個(gè)或多個(gè)導(dǎo) 電區(qū)的相對不導(dǎo)電材料。例如，象聚合物的基底材料可以用更導(dǎo)電的 材料，如石墨氈覆蓋。在另一個(gè)例子中，可將象銅線的導(dǎo)電材料埋入 或放置到如較大的聚合物結(jié)構(gòu)的支持材料上。兩個(gè)電極可由相同的材
:在二種結(jié)構(gòu);，陽:是由混合的^金屬氧5化物或^金屬氧化物
制成，它們能夠在與含有氯離子或包含各種形式氯原子化合物的電解 液一起使用時(shí)減少或消除氯氣的產(chǎn)生。雖然水溶液中的氯，如以亞氯 酸形式存在，可以是強(qiáng)有力的殺菌和氧化劑，但是氯氣可能是有害的 和可以產(chǎn)生不希望的臭味。盡管在用戶的嘴中在水溶液內(nèi)允許氯存在 以便幫助清洗和/或增白用戶的牙齒，但是仍然希望避免氯氣的產(chǎn)生。 因此，陽極116可以包含重金屬氧化物以便減少或消除氯氣的產(chǎn)生，
如二氧化鈦當(dāng)電荷加到電極上時(shí)它釋放出鹽Ti + 。還有，電解液可能 包含亞氯酸或者在加上電荷時(shí)可能產(chǎn)生該酸。如Ti +的重金屬鹽可以 作用如路易斯酸與氯原子結(jié)合以便避免產(chǎn)生氯氣。例如，Ti+可以與氯 原子結(jié)合產(chǎn)生四氯化鈦。雖然四氯化鈦接著在用戶嘴中與水反應(yīng)生成 鹽酸，盡管如此還是避免了產(chǎn)生氯氣。此外，鹽酸對清潔用戶的牙齒 和/或穿透牙齒的琺瑯可能是有好處的。
在另一種結(jié)構(gòu)中，陽極116是由玻璃態(tài)碳材料制成，如玻璃態(tài)碳 棒，當(dāng)與包含氯離子或包含各種形式氯原子的化合物的電解液一起使 用時(shí)它也可以減少或消除氯氣的產(chǎn)生。玻璃態(tài)碳是非石墨化的，碳的 致密類型通常是氣體，如氯氣不可滲透的，和是相對惰性的。因此， 玻璃態(tài)碳在作為陽極116使用時(shí)通過接受電子對減少在牙膏中氯化物 質(zhì)的脫氯作用可能是特別有利的。所以，可以使用包括氯原子，如鹽 酸或亞氯酸的有益的化學(xué)藥劑，利用它們預(yù)定的殺菌和氧化優(yōu)點(diǎn)而不 會產(chǎn)生顯著數(shù)量的氯氣，如果有的話。
圖4說明使用牙刷100來清潔和/或增白用戶的牙齒126。在低電 壓結(jié)構(gòu)中，可以使用牙刷100通過電解含有唾液和可選擇的其他物質(zhì) 的電解液產(chǎn)生化學(xué)藥劑。要產(chǎn)生的藥劑取決于電解液124的組份和加 到那里的電荷。作為一個(gè)例子，應(yīng)用已知的水電解的原理，將O. 5到 1.1伏或更大的電勢加在使用玻璃態(tài)碳材料作為陽極116的電極110 上在唾液存在的條件下在陰極114產(chǎn)生氫氣和在陽極116產(chǎn)生氧氣。 氧氣對用戶的齒齦提供保健的益處和對用戶提供清新的感覺。另外， 氧氣是弱的氧化劑，它對用戶的牙齒126提供殺菌和漂白的好處。還 有，氫氣和氧氣兩者會產(chǎn)生氣泡128,當(dāng)氣泡碰到用戶的齒齦時(shí)用戶 會產(chǎn)生感官上的愉悅。
除了氫氣和氧氣，加上1. 5伏電勢差取決于電解液124的組份可 以產(chǎn)生其他的化學(xué)藥劑。例如，如果電解液124是牙膏，如含有氯化 鉀或氯化鈉的含水的牙膏，在用戶嘴中可以產(chǎn)生氯氣或氯化氫。當(dāng)將 電勢加到電解液124時(shí)，帶負(fù)電荷的氯離子從陰極114接受電子形成 氯氣或次氯酸鹽(也知道作為次氯酸)。如果存在氯化鈉，可以產(chǎn)生 次氯酸鈉，通常稱為家用的漂白劑。氯氣、次氯酸鹽和次氯酸鈉提供 增白、消毒和對用戶的嘴去除異味的好處。
能夠理解可以使用其他的化合物在電解液124中以產(chǎn)生有益的化
學(xué)藥劑。作為另一個(gè)例子，在電解液中存在碳酸鈣可以允許產(chǎn)生鈣， 它可以增強(qiáng)用戶的牙齒。許多這些化合物是鹽，它們提供附加的好處，
與僅是水比較它們改善電解液124的導(dǎo)電性。在電解液中鹽的存在提 高了水電解的速率和電極的整個(gè)效率，這增加了氧氣和氫氣的生產(chǎn) 率?？蓪Ⅺ}或其他影響導(dǎo)電性的藥劑加到電解液中，并不是用它產(chǎn)生 化學(xué)藥劑，而是它們影響電解液的導(dǎo)電性，如改進(jìn)導(dǎo)電性。
在高電壓結(jié)構(gòu)中，單組電極110可從含水電解液124中產(chǎn)生臭氧
(H202 )。例如，在電;f及110上加上約9伏或更高的電勢可以僅從唾 液或從含有鹽的含水電解液中產(chǎn)生臭氧。臭氧是很強(qiáng)的氧化劑，它對 牙齒126的增白和用戶嘴的殺菌是有效的。臭氧是在氧氣存在的條件 下由放電產(chǎn)生的。所以，當(dāng)電勢加到電極110時(shí)通過水的電解最初產(chǎn) 生氧氣從而使牙刷IOO可以產(chǎn)生臭氧。當(dāng)相同的電荷加到氧氣時(shí)接著 生產(chǎn)出臭氧。對單組電極使用高電壓有兩種作用，電解水產(chǎn)生氧氣和 對氧氣放電產(chǎn)生臭氧，而不是使用單組電極僅執(zhí)行一種功能。如下面 討論的那樣，在有多組電極的結(jié)構(gòu)中也可以使用低電壓，各組電極配 合來電解水和產(chǎn)生臭氧。
取決于它的組份，在高電壓結(jié)構(gòu)中單組電極110可從含水電解液 124中產(chǎn)生過氧化氫。例如在含水硫酸(H2S04 )或酸式硫酸氬銨
(NH4HS04)存在的條件下加上9伏電勢可以產(chǎn)生過氧化氬。在這個(gè)過 程中，含有這些物質(zhì)中一個(gè)的電解液124的電解產(chǎn)生過(二)硫酸鹽
((S04)2)。過(二)硫酸鹽在電解中通過加入一個(gè)水分子它的分子 被分解成兩半，產(chǎn)生過氧化氬(H202 )。過氧化氬也是很強(qiáng)的氧化劑 能有效地增白牙齒126和對用戶的口腔消毒。
就地產(chǎn)生很強(qiáng)的氧化劑如臭氧和過氧化氬可以提供很多優(yōu)點(diǎn)。一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這些物質(zhì)不需將其穩(wěn)定以便儲存，而是在它們產(chǎn)生時(shí)就使用 它們。由于這些物質(zhì)的不穩(wěn)定特性這可能是很有利的。例如，臭氧是 高度不穩(wěn)定的，它通過反應(yīng)203 — 302自然衰變成普通的氧氣，很難 將它儲存起來作將來的應(yīng)用。還有，過氧化氫可以自發(fā)地分解成水和 氧氣2H202 — 2H20 + 02 +能量。它分解的速率取決于溫度和過氧 化氫的濃度，以及雜質(zhì)和穩(wěn)定劑的存在。由于過氧化物和許多物質(zhì)是 不相容的和各種催化劑可以加速它的分解，所以可能很困難生產(chǎn)可以 長期儲存的化合物，經(jīng)過儲存在使用它時(shí)不可能仍有很高濃度的過氧 化物。例如，很難生產(chǎn)一種牙膏，在長期儲存之后可以保持所需的過 氧化物濃度。設(shè)計(jì)的許多常規(guī)牙膏提供多種的功能，如去除牙垢，使 呼氣清新、殺滅細(xì)菌，對牙齒加氟和一般的清潔牙齒。因此，牙膏可 能包括專用于其他目的的化合物，它們可能與過氧化物的儲存是不相 容的。
現(xiàn)在參考圖5，表示的方法按照本發(fā)明的實(shí)施例用于就地產(chǎn)生化 學(xué)藥劑。使用上面討論的示范牙刷100來討論方法200。但是，應(yīng)能 理解可以使用各種各樣的裝置實(shí)踐方法200。
如圖所示，方法200包括步驟202將電解液放在需要加化學(xué)藥劑 的地方。該電解液可以是在溶液中導(dǎo)電的任何物質(zhì)，如液體、凝月交或 甚至是鹽，它對所需的位置和要產(chǎn)生的化學(xué)藥劑是合適的。例如，僅 分泌唾液就可以提供合適的電解液到所需的位置(用戶的嘴)。步驟 204包括放置某裝置的電極，如電極110，與電解液接觸。步驟206 包括在電極與電解液接觸的同時(shí)在電極上加上電勢。這就造成在使用 化學(xué)藥劑的地方產(chǎn)生該化學(xué)藥劑。如表示那樣在步驟208中，隨著化 學(xué)藥劑的產(chǎn)生在所需的地點(diǎn)可以使用該裝置。因此，是就地生產(chǎn)該藥 劑和可以立即〗吏用。
現(xiàn)在參考圖6,表示牙刷300用于支持本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)方面。 牙刷300通常包括與牙刷100相同的各方面，除了下面要討論的。牙 刷300與牙刷100不同之處在于它包括設(shè)置在陽極116附近的第2組 電極360。電極360包括陰極362和陽極364,它們分別連接到電壓 源108的負(fù)極和正極。因此，在使用時(shí)陰極362有負(fù)電荷和陽極364 有正電荷。但是，可能有許多不同的電極結(jié)構(gòu)，將電極360放置在產(chǎn) 生氧氣的陽極116附近允許牙刷300在低電壓下產(chǎn)生臭氧。這是因?yàn)?第2組電極360可將電荷直接加在水電解時(shí)在陽極116處產(chǎn)生的氧氣 上。這就能產(chǎn)生臭氧而無需由單組電極電解水和產(chǎn)生臭氧兩種作用時(shí) 所需的較高的電勢。
作為例子，在含有鹽的含水電解液存在的條件下可將約1.5伏或 更高的電勢加到電極110。這造成在陽極116處生產(chǎn)出氧氣。通過在 陽極116處產(chǎn)生的氧氣上加上約0. 7伏或更高的電勢可以產(chǎn)生臭氧。 這樣，使用小的電荷就可在用戶的嘴中用牙刷300產(chǎn)生臭氧。保持所 加的電勢低可以減小用戶感覺到所加電荷的風(fēng)險(xiǎn)，對許多用戶來i兌可
能不希望感受到電荷。還有，對牙刷300來說保持所需電勢低允許可
以使用小容量的電壓源并能使電壓源有比高電壓結(jié)構(gòu)更長的使用壽命。
由于不同的電勢供給電才及110和電才及360，在牙刷300中可以包 括電阻和其他電壓調(diào)節(jié)裝置以便使供給電極360的電勢比供給電極 110的電勢低。應(yīng)能理解對別的結(jié)構(gòu)來說其他的電勢結(jié)構(gòu)是可能的和 電才及110和360可以有相同的電勢加給它們(如，可將1.5伏加到2 組電極去電解水和產(chǎn)生臭氧。)可選擇地，表示在圖1和2中的開關(guān) 112可以包括第1位置僅激活電極110在第1電勢(如低電勢)，和 它可以包括第2位置用于激活電極IIO在第2電勢(如高電勢)。它 也可包括第3位置用于激活電極360在第3位置和電極110在第4位 置。
現(xiàn)在參考圖7，表示的方法400是按照本發(fā)明還有一個(gè)實(shí)施例用 于就地產(chǎn)生臭氧。使用上面討論的示范牙刷300來討論方法400。但 是，應(yīng)能理解用各種各樣的裝置可以實(shí)踐方法400。如圖所示，方法 400包括步驟402在第1組電極110的陽極116區(qū)產(chǎn)生氧氣，通過水 的電解可以完成這步驟。該方法還包括步驟404將電荷加到氧氣，通 過陽極附近的第2組電極360可以完成它。這造成將氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧，
在用戶嘴中產(chǎn)生的臭氧立刻使用。
現(xiàn)在參考圖8A,表示的牙刷800用于支持本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方 面。牙刷800通常包括與牙刷IOO相同的各方面，除了下面討論的。 牙刷800與牙刷100的不同之處在于電才及810是縱向排列和在結(jié)構(gòu)上 基本平行于柄的縱軸。所以，如圖所示，電極810包括陰極816和與 其相隔距離Dl的陽極814, Dl可以大體上與圖3的距離D相等。這 樣的結(jié)構(gòu)對于將電極完全埋入到硬毛或其他清潔元件8 04的場所比圖 3的結(jié)構(gòu)可能是有利的。
圖8B到圖8C說明可以與牙刷800 —起使用的另外的電極結(jié)構(gòu)， 或者單獨(dú)或者與其他組的硬毛組合。每一種這些結(jié)構(gòu)表示單個(gè)陽極與 多個(gè)陰極配合。但是，也可以實(shí)踐相反的結(jié)構(gòu)即單個(gè)陰極配合多個(gè)陽 極。還有，不是單個(gè)陽極或陰極，而是也可以布置多個(gè)陽極或陰極與 多個(gè)相反電荷的電極配合以提供有多種好處的結(jié)構(gòu)。另外，用這些和 其他的結(jié)構(gòu)可以實(shí)踐牙刷800的交流電實(shí)施例，/人而^f吏帶相反電荷的
各電才及在有正和負(fù)電荷和/或正和/或負(fù)電荷不同水平之間循環(huán)。
圖8B的結(jié)構(gòu)包括一對設(shè)置在陽極824附近，距離為D2的陰極， D2可以基本與圖3的距離D相等。該對陰才及826可以在陽極824的相 反兩則和可以基本上是縱向排列與柄的縱軸大體平行。但是可將該對 陰極和它們的取向構(gòu)造在不同的結(jié)構(gòu)中。圖8B的結(jié)構(gòu)提供電極820 緊湊的布置，可將電極設(shè)置在硬毛區(qū)域804的中心附近。圖8B的結(jié) 構(gòu)或類似的使用多個(gè)陰極設(shè)置在一個(gè)陽極附近的結(jié)構(gòu)通過多個(gè)陰極 可以增加帶相反電荷的電極之間電場的大小。
圖8C的結(jié)構(gòu)包括3個(gè)陰極836設(shè)置在一個(gè)陽極834附近，距離 為D3,它可以基本與圖3的距離D相等?？梢栽O(shè)置各陰極與陽極相距 相等的距離D3,或者它們可以有與陽極不同的間隔。在每個(gè)陰才及和陽 極之間不同的距離可以提供它們之間不同強(qiáng)度的電場，這可能有利于 在不同間隔的陰極-陽極組之間生產(chǎn)不同的藥劑和/或藥劑的不同濃 度。圖8C的結(jié)構(gòu)也提供電極830緊湊的布置，可將它放置在硬毛區(qū) 域804的中心附近。
圖8D的結(jié)構(gòu)包括4個(gè)陰極846設(shè)置在一個(gè)陽極844附近，距離 為D4，它可以基本與圖3的距離D相等?？梢栽O(shè)置各陰極與陽極相距 相等的距離D4,或者它們可以有與陽極不同的間隔。優(yōu)選地，距離 D4是小于相鄰陰極之間的間隔D5以便使每個(gè)陰極-陽極組有足夠的 電場強(qiáng)度。圖8D的結(jié)構(gòu)也提供電極840緊湊的布置，可將它放置在 硬毛區(qū)域804的中心附近。
圖9A到9Ei兌明可與牙刷800 —起使用的附加的電才及結(jié)構(gòu)910、 920、 930、 940、 950,或者單獨(dú)或者與其他石更毛組結(jié)合。這些結(jié)構(gòu)有 與圖8A到8C基本相同的各方面，除了下面討論的。圖9A到9C說明 不同的結(jié)構(gòu)910、 920、 930,它們可以部分或全部》文置在圖8A的石更毛 區(qū)域804之內(nèi)。圖9A到9C的結(jié)構(gòu)包括大體圓柱形的第1電極954, 圖中表示的是陽極944,和一個(gè)或多個(gè)電極壁956,圖中表示是陰極。 使用電極壁對增加帶不同電荷的電極之間的電場大小可能是有利的 和因而在使用牙刷時(shí)可能增加在那里產(chǎn)生的化學(xué)藥劑的數(shù)量。
圖9D i兌明對兩個(gè)帶相反電荷的電才及都^f吏用電極壁，可以進(jìn)一步 增加它們之間的電場大小。在圖9D中表示的結(jié)構(gòu)是聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)940，其 中陽極壁954是部分插入到陰極壁956中形成間隔很近的結(jié)構(gòu)。這樣
的結(jié)構(gòu)可以在帶相反電荷的電極之間提供高場強(qiáng)的電場，以及在電極 之間提供大的表面面積以便形成大的電場。
圖9E說明在電極之間的圓形結(jié)構(gòu)，其中第1電極(如圓柱形陽 極964 )是部分或全部被一個(gè)或多個(gè)第2電極(如，圓筒形陰極966 ) 包圍。這樣的結(jié)構(gòu)可在電極之間提供高場強(qiáng)的電場。另外，這樣的結(jié) 構(gòu)對容納電極之間的電場可能是有效的以避免與用戶嘴中組織不注 意造成的4妄觸。
現(xiàn)在參考圖IOA到IOC，表示的牙刷1000用于支持本發(fā)明的一個(gè) 或多個(gè)方面。牙刷1000通常包^fe與牙刷100和800相同的各方面， 除了下面討論的。牙刷1000與牙刷100和800的差別在于電極1014 和1016設(shè)置在穿過牙刷頭部1002形成的溝槽1018內(nèi)。溝槽1018可 以提高在使用時(shí)通過電極的唾液和牙膏的流量，因而與沒有溝槽的結(jié) 構(gòu)比較增加了所產(chǎn)生的藥劑的數(shù)量。優(yōu)選地，將溝槽的一側(cè)設(shè)置在清 潔元件的場內(nèi)從而使藥劑就地產(chǎn)生在靠近應(yīng)用位置的清潔元件區(qū)域 內(nèi)。作為例子，圖IOC說明化學(xué)藥劑產(chǎn)生在用戶牙齒上使用地點(diǎn)處清 潔元件1000場內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)對避免用戶嘴中組織和電才及以及之間 電場的接觸，和將電場限制在牙刷頭部內(nèi)的某區(qū)域可能也是有益的。
雖然與說明的各實(shí)施例相聯(lián)系已經(jīng)描述了本發(fā)明，將能理解可以
做各種修改而不會背離本發(fā)明實(shí)際的宗旨和范疇。特別是，本發(fā)明可 以適用許多不同的裝置和/或使用這些裝置的各種方法。
權(quán)利要求
1.一種在口腔護(hù)理裝置外就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑的口腔護(hù)理裝置，包括包括清潔元件區(qū)域的頭部；電壓源；和第1組電極，設(shè)置在頭部上清潔元件區(qū)域內(nèi)并與電壓源電氣連接，第1組電極包括第1陰極和第1陽極，當(dāng)從電壓源接受電荷時(shí)第1陰極和第1陽極在它們之間有第1電勢；其特征在于當(dāng)加上第1電勢時(shí)通過與含水電解液接觸就地生成化學(xué)藥劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，還包括 第2組電極，設(shè)置在頭部上并與電壓源電氣連接，第2組電極包括第2陰極和第2陽極，當(dāng)從電壓源接受電荷時(shí)第2陰極和第2陽極 在它們之間有第2電勢，第2組電極設(shè)置在第1陽極附近；其特征在于當(dāng)?shù)?組電極與含水電解液接觸和從電壓源接受電荷 時(shí)第1陽極就地產(chǎn)生氧氣，和第2組電極從氧氣生產(chǎn)氧化劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第2電勢是 0. 7伏或更高。
4. 如權(quán)利要求2所述的口腔護(hù)理裝置，還包括電壓選擇器，用 戶可以選擇多種電壓設(shè)定。
5. 如權(quán)利要求4所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于電壓設(shè)定包括第1電勢設(shè)定用于為第l組電極提供第1電勢而不給第2組電極 力口電壓；和第2電勢設(shè)定用于為第2組電極提供第2電勢同時(shí)給第l組電極 加第1電勢。
6. 如權(quán)利要求5所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于電壓設(shè)定還 包括第3電勢設(shè)定用于為第l組電極提供第3電勢而不給第2組電極 力口電勢。
7. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于氧化劑包括 臭氧。
8. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1電勢是1. 5伏或更高。
9. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1電勢是 小于0. 7伏。
10. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1電勢是 0. 25到0. 55伏。
11. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于構(gòu)造第l組 電極以便在生成化學(xué)藥劑的同時(shí)壓制氯的產(chǎn)生。
12. 如權(quán)利要求11所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1組電 極包括金屬氧化物。
13. 如權(quán)利要求12所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于金屬氧化 物包括二氧化鈦。
14. 如權(quán)利要求11所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1組電 極的第1陽極包括玻璃態(tài)碳。
15. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，還包括至少一個(gè)在頭部 上的附加的陰極。
16. 如權(quán)利要求15所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于頭部包括 比陽極更多的陰極。
17. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1陰極和 第1陽極構(gòu)成聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)。
18. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于第1陽極和 第1陰極有不同的形狀。
19. 如權(quán)利要求18所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于其中一個(gè) 電極通常是圓柱形的而其中一個(gè)電極是壁形的。
20. 如權(quán)利要求19所述的口腔護(hù)理裝置，還包括許多壁形的電極。
21. 如權(quán)利要求1所述的口腔護(hù)理裝置，其特征在于將第l組電 極設(shè)置在頭部上開口的溝槽內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求1所迷的口腔護(hù)理裝置，其特征在于一個(gè)電極被 一個(gè)或多個(gè)其它電極圍繞。
23. —種就地產(chǎn)生氧化劑的牙刷，該牙刷包括 構(gòu)造成提供電勢的電壓源；頭部； 在頭部的面上的清潔元件區(qū)域；第l組電極，具有從頭部的面上向外伸出并設(shè)置在清潔元件區(qū)域 內(nèi)的陽極和陰極，第1組電極構(gòu)造為從電壓源接受電勢時(shí)在陽極和陰 極之間產(chǎn)生局部電場和當(dāng)電解液接觸電場時(shí)就地產(chǎn)生氧化劑。
24. 如權(quán)利要求23所述的牙刷，其特征在于電勢是9伏或更高， 電解液包括水，和氧化劑是臭氧和過氧化氫中一個(gè)。
25. 如權(quán)利要求23所述的牙刷，其特征在于電勢是小于0. 7伏。
26. 如權(quán)利要求25所述的牙刷，其特征在于電勢是0. 25到0. 55伏。
27. 如權(quán)利要求23所述的牙刷，其特征在于電解液包括水和口 腔護(hù)理裝置還包括設(shè)置在第1組電極的陽極附近的第2組電極，第2 組電極布置為在接受電勢時(shí)用在第一組電極的陽極處產(chǎn)生的氧氣就 地產(chǎn)生氧化劑。
28. 如權(quán)利要求27所述的牙刷，其特征在于氧化劑包括臭氧。
29. —種清潔牙齒的方法，該方法包括將口腔護(hù)理裝置的硬毛區(qū)域放入用戶口中并與唾液接觸，該口腔護(hù)理裝置在硬毛區(qū)域內(nèi)有第1組電極；在用戶嘴中唾液存在的情況下給第1組電極送電；和 在用戶嘴中從電解液產(chǎn)生化學(xué)藥劑，從由過氧化氫和臭氧組成的一組物質(zhì)中選擇化學(xué)藥劑。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，對產(chǎn)生這一步， 化學(xué)藥劑是臭氧，對放置這一步，口腔護(hù)理裝置還包括設(shè)置在第1組 電極的第1陽極附近的第2組電極，該方法還包括在第1組電極的第1陽極處產(chǎn)生氧氣；和 在執(zhí)行生產(chǎn)氧氣這步的同時(shí)在第2組電極上加上電勢。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于產(chǎn)生氧氣包括在唾 液存在的條件下在第l組電極上加上電勢。
32. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，對產(chǎn)生這一步， 化學(xué)藥劑是臭氧和過氧化氫中的一個(gè)，和，對提供電荷這一步，電解 液包括唾液和電荷是9伏或更高。
33. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，對產(chǎn)生這一步， 化學(xué)藥劑是臭氧和過氧化氫中的一個(gè)，和，對提供電荷這一步，電解 液包4舌唾液和電荷是小于1. o伏。
34. —種在應(yīng)用地點(diǎn)附近產(chǎn)生臭氧的方法，該方法包括 將第1組電極的陽極放置在應(yīng)用地點(diǎn)附近； 在陽極處產(chǎn)生氧氣；和將電勢加到陽極附近的第2組電極上，在產(chǎn)生的氧氣存在的情況 下由氧氣產(chǎn)生臭氧。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于產(chǎn)生氧氣包括在水 存在的同時(shí)將電勢加在第1組電極上。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，對將電勢加到第1 組電極這一步，電勢是約1.5伏。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，對將電勢加到第2 組電極這一步，電勢是約O. 7伏。
38. —種就地產(chǎn)生氧化劑的氧化劑發(fā)生器，該氧化劑發(fā)生器包括 第l部分，布置成與設(shè)置在氧化劑發(fā)生器外部和在氧化劑應(yīng)用地點(diǎn)附近的電解液接觸； 提供電勢的電壓源；第1組電極，設(shè)置在第1部分上并與電壓源電氣連接，當(dāng)接受從 電壓源來的電勢時(shí)產(chǎn)生氧化劑，從由過氧化氫和臭氧組成的一組物質(zhì) 中選擇氧化劑。
39. 如權(quán)利要求38所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于電勢是9 伏或更高和電解液包括水。
40. 如權(quán)利要求38所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于氧化劑發(fā) 生器是口腔護(hù)理裝置。
41. 如權(quán)利要求40所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于氧化劑發(fā) 生器還包括在第l部分上的清潔元件并且第l組電極設(shè)置在該清潔元 件附近。
42. 如權(quán)利要求38所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于電解液包 括水和氧化劑發(fā)生器還包括設(shè)置在第l組電極的陽極附近的第2組電 極，第2組電極布置成當(dāng)從電壓源接受電勢時(shí)使用第1組電極的陽極 處產(chǎn)生的氧氣產(chǎn)生氧化劑。
43. 如權(quán)利要求42所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于氧化劑是 臭氧。
44.如權(quán)利要求38所述的氧化劑發(fā)生器，其特征在于電壓源包 括一個(gè)可再充電的電池和一個(gè)電容器。
全文摘要
通過在一對與電解液連通的導(dǎo)體上加上電勢在需要的基礎(chǔ)上就地產(chǎn)生化學(xué)藥劑的一種裝置。該裝置可以是一種牙刷，通過將電勢加到如唾液和/或位于那里的牙膏的電解液上在用戶嘴中產(chǎn)生化學(xué)藥劑。化學(xué)藥劑可以包括臭氧、過氧化氫、過氧化物、氯氣和/或次氯酸鹽。該牙刷可以包括電壓源和將電勢加到電解液的第1組電極。該牙刷也可以包括設(shè)置在第1組電極的陰極附近的第2組電極。通過將電勢加到電解液第1組和第2組陽極互相配合以便產(chǎn)生離子、過氧化物、臭氧和/或其他化學(xué)藥劑。
文檔編號A46B15/00GK101355891SQ200680046942
公開日2009年1月28日 申請日期2006年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者B·魯塞爾, D·霍爾貝恩, E·吉梅內(nèi)滋, R·迪克遜, S·肯尼迪, T·明特, 衡 蔡 申請人:高露潔-棕欖公司