Електрофоретична зубна щітка “нabitus-м”

1. Електрофоретична зубна щітка, яка являє собою корпус, який складається з головки та ручки, обладнаний елементами очистки зубів, джерелами електричної напруги та двома або більшою кількістю просторово ізольованих один від одного електродами, розташованими, по крайній мірі, частково в(на) корпусі, причому, по крайній мірі, один з електродів (випромінюючий) розташований на поверхні головки зубної щітки, а другий(і) (контактуючий) на поверхні ручки з можливістю контакту з пальцями руки в процесі чищення зубів, яка відрізняється тим, що по крайній мірі деякі з джерел електричної напруги виконані у вигляді гальванічного напівелемента, являє собою електрод, який розташовано, по крайній мірі, частково в(на) корпусі зубної щітки з умовою змочування розчином електроліту в процесі чищення зубів, або у вигляді гальванічного елемента, що являє собою два електроди, які виконані з провідників, що мають різні значення величини нормального електродного потенціалу (НЕП) та розташовані, по крайній мірі, частково в(на) корпусі зубної щітки з умовою розміщення їх у розчині електроліту одного і того ж резервуара, в процесі чищення зубів, при цьому всі джерела електричної напруги шля хом послідовного та(або) паралельного з'єднання об'єднані в електричну батарею, елементами виходу якої є випромінюючий(і) та контактуючий(і) електроди, які виконують одночасно і функцію гальванічних напівелементів, а також тим, що величина електрорухомої сили e електричної батареї задовольняє такому співвідношенню: Z < e £ j× S × ( R + r ) , де: j – щільність струму, дозволена до застосування для електрофоретичних процедур у порожнині рота; S – площа торкання елементів очистки з зубами та тканинами порожнини рота в процесі чищення зубів; R – мінімальне значення опору зовнішнього кола електрофорезу; r – внутрішній опір електричної батареї; Z = 0,001 Вольт. A (54) ЕЛЕКТРОФОРЕТИЧНА ЗУБНА ЩІТКА " HABITUS-М" 35782 гальванічного напівелементу, розташованого на поверхні ручки зубної щітки, виконаний з алюмінію та має сітчасту накатку під пальці руки. 6. Електрофоретична зубна щітка по п. 1, яка відрізняє ться тим, що електрична батарея виконана у вигляді двох гальванічних напівементів, що являють собою два електроди, які виготовлені з провідників, що мають різні значення величини (НЕП), та розташованих паралельно один до одного у порожнині, яка знаходиться на поверхні головки зубної щітки з протилежної сторони від елементів очистки, та приведені в електричний контакт: один з напівелементів з електродом, який розташовано на поверхні головки у місці розташування елементів очистки зубів, а другий з напівелементів – з електродом, розташованим на поверхні ручки, з можливістю контакту з пальцями руки в процесі чищення зубів, причому електроди гальванічних напівелементів виготовлені: один – з алюмінію, а другий – з міді, а два залишившихся електроди виготовлені з графітизованої тканини. Запропонований винахід відноситься до пристроїв медичної стоматологічної техніки, зокрема до зубних щіток. Він може бути використаний для очистки зубів, насичення емалі зубів профілактичними протикарієсними засобами, для введення лікарських речовин в біологічні тканини ротової порожнини, зокрема парадонту, а також для подавлення активності запальних процесів та зменшення больових відчувань. Пристрої для очистки зубів та порожнини роту, як гігієнічні засоби, широко відомі. До них відносяться зубні щітки, зубочистки, аплікатори та ін. Основними складовими частинами кожної зубної щітки є корпус та елементи очистки зубів, зокрема, в вигляді ще тини, які закріплені на одному з кінців корпусу. В корпусі можуть бути виконані канали, гнізда, насічки та інші пристосування для зручності користування та промивання (див.: Федоров Ю.А., Корень В.Н. Основы гигиены полости рта. – Л.: Медицина, 1978. – С. 93-100). В природних умовах процес мінералізації зубної емалі несе взагалі дифузійний характер і може бути умовно розбитий на три етапи. Перший етап – дифузія мікроелементів із слини крізь гідратований шар поляризованих молекул води, який утворюється на поверхневому шарі зубної емалі, з створенням своєрідного депо мінералів на поверхні емалі, другий етап – пов'язаний з поверхневою дифузією цих іонів в поверхневі шари кристалів апатиту, складаючих основу з убної емалі; третій етап – об'ємна дифузія іонів мінералів з поверхні в об'єм кристалів. Кожен з цих етапів має свої характерні часи дифузійного насичення, взагалі кажучи, набагато більше часу витрати накопичених в процесі чистки зубів мікроелементів. Тому, якщо в слині виникає недостатня концентрація мінеральних елементів (а це типова ситуація навіть при абсолютно здорових слинних залозах за рахунок регіональної специфіки води та харчу) йде процес демінералізаціі зубної емалі (зворотній дифузійний процес) з послідуючим виникненням карієсу. В процесі традиційної чистки зубів чиниться фізико-хімічний вплив на тканини зубів та порожнини роту хімічними складовими зубних паст, призначення яких, крім виконання функцій, освіжаючих подих, зводиться також до медикопрофілактичної обробки порожнини роту. Зокрема, деякі з паст містять в якості мінералізуючих компонент в мікроелементних дозах кальцій, фосфор, фтор. В процесі чистки зубів іони цих мікроелементів насичують поверхневі тканини порожнини роту, що сприяє процесу мінералізації зубної емалі. Дифузія мікроелементів при чистці зубів відбува ється і в поверхневі шари м'яких тканин порожнини роту, звідки вони достатньо швидко виводяться, підтримуючи деякий час високу концентрацію мікроелементів в слині та забезпечує тим самим їх дифузію із слини в тверді тканини зубної емалі. Проте підвищення концентрації мікроелементів в спині при традиційній чистці зубів короткочасно і в багатьох випадках – недостатньо. Як прототип пропонується пристрій ("Лікувальна зубна щітка "Габітус", заявка на винахід № 97094731 від 23.09.1997 р., Україна). Лікувальна зубна щітка "Габітус" являє собою зубну щітк у традиційних геометричних розмірів, в корпусі якої вмонтоване джерело(а) електричної напруги, зокрема елемент живлення для наручних годинників, приведений в електричний контакт одним полюсом з електродом, розташованим на поверхні головки зубної щітки в місці знаходження елементів очистки (під щетиною), а другим полюсом – з електродом, розташованим на поверхні ручки зубної щітки з можливістю контакту з пальцями руки в процесі чистки зубів. Пристрій працює наступним чином. В процесі чистки зубів замикається електричне коло через руку, тканини порожнини роту та електроди. В результаті здійснюється електрофорез мінералізуючих та лікувальних засобів, нанесених на щетину, в з убну емаль та біологічні тканини порожнини роту. При цьому відбувається багаторазове підсилення обмінних та дифузійних процесів. Крім того, на біологічні тканини порожнини роту в процесі чистки зубів відбувається вплив мікрострумами (так звана гальванізація), яка призводить до подавлення активності запальних процесів та зменшенню больових відчувань. До недоліків прототипу спід віднести його конструктивн у складність, відносну дороговизну та обмежений термін функціонування пристрою, обумовлений малою енергомісткістю використовуваних елементів живлення. В основу винаходу поставлено задачу модифікувати електрофоретичну зубн у щітку "Габітус", шляхом того, що по крайній мірі деякі елементи живлення в ній замінюють на систему металевих електродів, які в процесі чистки зубів створюють гальванічний елемент (або їх систему), і тим самим забезпечити конструктивну простоту, зменшення вартості та збільшення строку служби прототипу. Суттєвими ознаками, які характеризують винахід, достатніми у всіх випадках, на які поширюється обсяг правової охорони, є наступні конструктивні удосконалення: по крайній мірі деякі з джерел електричної напруги виконані у вигляді галь 2 35782 ванічного напівелемента, що являє собою електрод, якій розташовано по крайній мірі частково в(на) корпусі зубної щітки з умовою змочування розчином електроліту в процесі чистки зубів, або у вигляді гальванічного елементу, який являє собою два електрода, які виконані з провідників, що мають різні значення величини нормального електродного потенціалу (НЕП) та розташовані по крайній мірі частково в(на) корпусі зубної щітки з умовою розміщення їх у розчин електроліту одного і того ж резервуару в процесі чистки зубів, при цьому всі джерела електричної напруги шляхом послідовного та(або) паралельного з'єднання об'єднані в електричну батарею, елементами виходу якої є випромінюючий(і) та контактуючий(і) електроди, які виконують одночасно і функцію гальванічних напівлементів, а також тим, що величина електрорухомої сили e електричної батареї задовольняє наступному співвідношенню: Z < e £ j × S × ( R + r ), де j – щільність струму, дозволена до застосування для електрофоретичних процедур у порожнині роту, S – площа торкання елементів очистки з зубами та тканинами порожнини роту в процесі чистки зубів, R – мінімальне значення опору зовнішнього кола електрофорезу, r – внутрішній опір електричної батареї, Z =0,001 Вольт. Ознаками, що характеризують винахід в конкретних формах виконання· є характеристики наступних пристроїв: 1) пристрій, в якому електрична батарея виконана у вигляді дво х гальванічних напівелементів, що являє собою два приведених до електричного контакту один до одного електрода, які виготовлені з провідників, що мають різні значення величини НЕП, один з яких розташовано на поверхні головки зубної щітки в місці розташування елементів очистки зубів, а другий - на поверхні ручки з можливістю контакту з пальцями руки в процесі чистки зубів; 2) пристрій, в якому один з електродів виконай з алюмінію, а інший з міді, та на одному з електродів (чи на обох) виконана сітчаста накатка; 3) пристрій, в якому електрична батарея виконана у вигляді дво х гальванічних напівелементів, що являють собою два електрода, які виготовлені з провідників, що мають різні значення величини НЕП, та елементу живлення для наручних годинників, розташованого в корпусі зубної щітки, кожен полюс якого приведено до електричного контакту з одним із електродів гальванічних напівелементів з умовою, що у випадку, якщо провідники, з яких виготовлені електроди гальванічних напівелементів, мають різні знаки НЕП, то додатній полюс елементу живлення приведено до електричного контакту з електродом, що має від'ємне значення НЕП, а від'ємний полюс - з електродом, що має додатне значення НЕП, та у випадку, якщо провідники, з яких виготовлені електроди гальванічних напівелементів, мають однаковий додатній знак НЕП, то від'ємний полюс елементу живлення приведено до електричного контакту з електродом, що має більше значення НЕП, а додатній полюс з електродом, що має менше значення НЕП, та у випадку, якщо провідники, з яких виго товлені електроди гальванічних напівелементів, мають одна ковий від'ємний знак НЕП, то додатній полюс елементу живлення приведено до електричного контакту з електродом, маючим більше по абсолютній величині значення НЕП, а від'ємний полюс – з електродом, що має менше по абсолютній величині значення НЕП; 4) пристрій, в якому електрод гальванічного напівелементу, розташованого на поверхні головки зубної щітки в місці розташування елементів очистки зубів, виконаний з міді, а електрод другого гальванічного напівелементу, розташованого на поверхні ручки зубної щітки, виконаний з алюмінію та має сітчасту накатку під пальці руки; 5) пристрій, в якому електрична батарея виконана у вигляді дво х гальванічних напівелементів, що являють собою два електроди, які виготовлені з провідників, що мають різні значення величини (НЕП) та розташованих паралельно один до одного у порожнині, яка знаходиться на поверхні головки зубної щітки з протилежної сторони від елементів очистки та приведені в електричний контакт: один з напівелементів з електродом, який розташовано на поверхні головки у місці розташування елементів очистки зубів, а другий з напівелементів – з електродом, розташованим на поверхні ручки, з можливістю контакту з пальцями руки в процесі чистки зубів, причому електроди гальванічних напівелементів виготовлені один з алюмінію, а другий – з міді, а решта два електроди виготовлені з графітизованої тканини. На фіг. 1 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus-M", яка являє собою корпус, який складається з головки 1 і ручки 2 та містить елементи очистки 3 і електроди: "випромінюючий" 4 та "контактуючий" 5. На фіг. 2 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus-M", яка являє собою корпус, який складається з головки 1 і ручки 2 та містить елементи очистки 3, електроди "випромінюючий" 4 та "контактуючий" 5 та елемент живлення від наручних годинників 6. На фіг. 3 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus-M", яка являє собою корпус, який складається з головки 1 і ручки 2, та містить елементи очистки 3 і електроди: "випромінюючий" 4, "контактуючий" 5 та гальванічного елементу 6, 7 з з'єднувальними провідниками 8, 9. Приклади виконання пристрою Приклад 1 На фіг. 1 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus-M", яка являє собою корпус, що складається з головки 1 і ручки 2, та містить елементи очистки 3 і електроди: "випромінюючий" 4 та "контактуючий" 5. Електрод 4 виконаний з мідної смуги товщиною 0,6 та розташований між рядами щетини наступним чином: він заглиблений в матеріал корпусу на 2,0, а виступаюча його частина над корпусом під щетиною складає 1,0. Цей електрод продовжується до самої ручки зубної щітки, де з'єднується механічним шляхом з електродом 5, виготовленим з пластини алюмінію товщиною 0,2. На електроді 5 виконана сітчаста накатка під палець. Нормальний електродний потенціал алюмінієвого електроду дорівнює –1,66 В, а електроду з міді +0,53 В. Таким чином, сумарна електрорухома сила батареї із двох вищезгаданих гальванічних 3 35782 напівелементів, розміщених у нормальному розчині електроліту складає e » 2,2 В. Рідина в порожнині роту в процесі чистки зубів, яка являє собою водний розчин слини та компонентів зубної пасти, є електролітом, але він відрізняється від нормального. Також далеким від нормального електроліту є проточна вода, яка знаходиться в заглибленнях сітчастої накатки алюмінієвого електроду в процесі чистки зубів. Досліди показують, що сумарна електрорухома сила такої батареї в два–три рази менше величини 2,2 В. Щільність струму, дозволена до застосування для електрофоретичних процедур протягом останніх 20 років, постійно знижувалася. Так, 20 років тому рекомендували підбирати електрофоретичні струми індивідуально, керуючись правилом: "...трохи нижче больових відчувань", що відповідало 1000-1500 мкА/см 2. Пізніше було виявлено, що тканини пародонту гин уть при впливі струмів з щільностями більшими 100 мкА/см 2. Рекомендовані до застосування на сьогоднішній день щільності струмів складають 50 мкА/см 2. При площі торкання щетини (елементів очистки) до зубів та тканин порожнини роту, яка дорівнює 4 см 2 величина електрофоретичного струму не повинна перевищувати 200 мкА. Ця умова еквівалентна правої частині нерівності (1), яка подана у наступному вигляді: e £ j × s = 200мкА . R+r Справедливість цієї нерівності легко перевіряється експериментальне шляхом підключення мікроамперметра в електричне коло в процесі чистки зубів. В нашому випадку в процесі чистки зубів різними людьми з застосуванням різних паст електрофоретичні струми не перевищували 100 мкА. Ліва частина нерівності (1) говорить о том, щоб величина e була більше величини природних флуктуацій, які обумовлені в першу чергу недосконалістю електричного контакту між електродом та пальцями руки. Крім того, ефекти гальванізації та електрофорезу при електрорухомій силі батареї менш ніж 0,001 В практично непомітні. В цьому прикладі випромінюючий електрод виконаний з міді. В процесі чистки зубів він заряджається додатно. Такий варіант пристрою слід назвати електрофоретичною зубною щіткою "Habitus Plus". Якщо ж випромінюючий електрод виконати з алюмінію, а контактуючий електрод – з міді, то в процесі чистки зубів випромінюючий електрод буде заряджений від'ємно. Такий варіант пристрою слід назвати електрофоретичною зубною щіткою "Habitus Plus". Запропонований пристрій має найбільш просту та надійну конструкцію, а відповідно й малу піну. Час же його дії практично нескінченний, в той час як у прототипу обмежений енергомісткістю батарейки. Приклад 2 На фіг. 2 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus Plus", яка являє собою корпус, що складається з головки 1 і ручки 2 та містить елементи очистки 3, електроди ("випромінюючий" 4 та "контактуючий" 5) та елемент живлення від наручних годинників 6 з електрорухомою силою 1,5 В. Тут електрична батарея складена з послідовно з'єднаних двох гальванічних напівелементів та елементу живлення від наручних годинників. Гальванічні напівелементи виконані цілком аналогічно першому прикладу. Відміна лише у тому, що вони приведені до електричного контакту не один до одного, а з полюсами елементу живлення для наручних годинників, який повністю розташований в корпусі зубної щітки. У розглядуваному випадку додатній полюс елементу живлення для наручних годинників приведений до електричного контакту з гальванічним напівелементом, виконаним у вигляді алюмінієвого електроду, а від'ємний – з мідним. При такому з'єднанні гальванічні напівелементи працюють не проти елементу живлення, а разом з ним. Аналогічно прикладу 1, тут також можливі варіанти пристроїв "Habitus Plus" та "Habitus Minus". У випадку, що описується, виконання умови (1) доведено емпірично. Запропонований пристрій конструктивно виконано точно так, як і пристрій, описаний у прототипі (приклад 1). Відміна лише в матеріалах, із яких виготовлені електроди, та в умові їх з'єднання з батарейкою. Але при цьому сумарна e електричної батареї у нашому випадку більше ніж у прототипі. Таке збільшення є в прототипі можливе тільки шляхом введення в конструкцію іще одної батарейки, що ускладнить конструкцію та зробить її більш дорожчою. Приклад 3 На фіг. 3 зображена електрофоретична зубна щітка "Habitus", яка являє собою корпус, що складається з головки 1 і ручки 2, та містить елементи очистки 3 і електроди: "випромінюючий" 4, "контактуючий" 5 та гальванічного елементу 6, 7 з з'єднувальними провідниками 8, 9. Тут джерелом електричної напруги є гальванічний елемент, створений двома гальванічними полуелементами 6 та 7, розміщеними у розчині електроліту, який знаходиться в одному резервуарі - ротової порожнині. Один з електродів гальванічного елементу приведений до електричного контакту з "випромінюючим" електродом 4, другий – з "контактуючим" 5. Оскільки випромінюючий та контактуючий електроди виконані з графітизованої тканини, яка індиферентна до електроліту та має НЕП близький до нулю, ці електроди практично не є гальванічними напівелементами. Втім, якщо "випромінюючий" та "контактуючий" електроди виконані з будь-якого, але однакового матеріалу, сумарна є цих гальванічних напівелементів близька до нулю, оскільки їх дія спрямовано один проти одного. Перевага описуваного в цьому прикладі розташування електродів гальванічного елементу в тому, що іони міді та алюмінію локалізовані по більшій частині в ніші між електродами і практично не беруть участі в електрофорезі іонів лікувальних компонентів зубної пасти. По всій решті параметрів описуваний пристрій аналогічний зубній щітці, описаній у прикладі 1. Таким чином, використання пропонованого технічного рішення робить різні варіанти електрофоретичної зубної щітки "Habitus" конструктивно простіше, дешевше та більш довговічними. 4 35782 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5