離子牙刷的製作方法
2023-10-08 18:07:44 5
專利名稱：離子牙刷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種離子牙刷，更具體地說涉及一種在其刷柄部分形成了電池結構的離子牙刷，其結構使得能夠通過在使用者的牙齒和刷毛之間形成電流來改善刷牙效果。
人們對離子牙刷和電子牙刷(下稱離子牙刷)提出過各種設想，通過利用電壓梯度來有效地消除牙垢。例如，一種類型的離子牙刷包括一個埋植有刷毛的頭部，裝有普通電池的刷柄，以及置於刷柄至少一部分外表面上的導電板，其中電池的一個電極能夠與刷毛相連接，而電池的另一個電極能夠與上述導電板相連接。
圖9示出了一種採用普通電池的離子牙刷的部分放大的剖視圖。在這種離子牙刷中，在主體10縱向方向的大致中間部位上形成了一個用於容納電池21的電池容納開口18。在主體10的縱向方向上提供了一個導電棒27，其一端與刷毛相連接，其一部分暴露在電池容納開口18的底板上，暴露出的部分能夠與電池21的一個電極(例如負極)相連接。電池21的另一個電極通過一個導電彈簧24與導電板32相連接。此外，一個用於以水密方式來密封所述電池容納開口18的O型圈36被環設在電池容納開口18的上部。紐扣電池21具有正極21a和負極21b，在這兩個電極之間插入了一個隔離件21c，用於使兩個電極彼此絕緣，一個環繞它們的密封圈21d，以及設在其上和其下的金屬板21E(外殼)。
此外，
圖10示出了一種離子牙刷的部分放大剖視圖，它採用普通的棒狀電池。這種牙刷的主體10也具有一個用於容納所述棒狀電池22的電池容納開口18。棒狀電池22的正極22A通過一個導電彈簧24與導電板32實現電氣連接，負極22B與導電棒27實現電氣連接。附圖標記22C為隔離件，22D為密封圈，22F為外部端子(外殼)，22G是中心端軸。
另一方面，有些類型的已知離子牙刷中沒有採用普通電池，而是在牙刷的預定位置上分別設置具有不同離子化趨勢的金屬，通過由外部滲透的水、唾液或類似物，在所述兩個金屬體之間產生電位差。例如，日本專利申請公開(JP-B)S38-3220(1963)和JP-B S53-27983(1978)公開了採用具有不同離子化趨勢的不同金屬體的離子牙刷，將其中一塊金屬體設置刷毛部位，將另一塊金屬體設置在牙刷的刷柄部位。此外，JP-BS45-30437(1970)、日本實用新型公開S59-101722(1984)公開了一種離子牙刷，將兩塊不同種類的金屬體均設置在刷毛部位上。另外，美國專利407115公開了一種離子牙刷，在其刷柄內部設置能夠裝入和取出的電堆(交錯排列的一對不同金屬體和經過浸漬的布)，這一部分被用作原電池。
然而，在其刷柄中安裝普通電池的離子牙刷需要使刷柄的大小適合於市場上出售的電池，這樣就帶來了一個問題，即不能按照使用者的要求來自由地設計刷柄的尺寸(直徑)。此外，由於難於降低採用普通電池的成本，因此難於降低這種離子牙刷的價格。
此外，採用如美國專利407115號所述的離子牙刷，儘管將電堆裝入刷柄後可以用一個帽體來形成一個止動件，但是卻存在著不能形成水密密封的問題，水有可能由外部滲透進去。同樣，由於電堆體積較大，而且這一部分需要自由地裝入刷柄的內部和從中取出，因此刷柄的直徑必然較大，從而帶來了不便於使用者手握該刷柄的問題。
同時，採用具有不同離子化趨勢的金屬的另一種離子牙刷所存在的問題是所獲得的電壓差較小，不能產生為離子牙刷所需的等於或大於1.5V的電壓。根據有關資料，為了獲得良好的牙齦治療效果、牙周敏感防治效果、牙垢清除效果、以及改善牙床條件的效果，需要採用大約為1.5-3V的電壓。此外，根據有關資料，即使每天採用具有上述電壓的子牙刷，對於人體來說也是完全安全的。因此，上述各種已知離子牙刷的問題在於不能有效地實現其預期的效果。
本發明的目的在於克服上述已知技術所存在的缺點，提供一種離子牙刷，它能夠提供為離子牙刷所需的至少為1.5V，最好為1.5-3V的電壓，並配有經過簡化的具有較小體積的電池結構，其刷柄部分的尺寸能夠被設定成適合於使用者的需要。
為了實現上述發明目的，本發明提供了一種離子牙刷，包括一個絕緣主體，埋植在所述主體前端的刷毛，以及與所述主體形成一個整體的電池結構，在該離子牙刷中，所述電池結構的一個電極能夠與刷毛相連接，另一個電極能夠與主體的手握部分相連接。
上述電池結構能夠與外界實現水密密封，該電池結構的至少一部分外殼由刷柄部分構成。
此外，所述電池結構可以被設置成這樣一種結構，使其正極活性材料、負極活性材料和電解液被置於在主體上所形成的電池腔室中，所述主體的構成該電池腔室的側壁構成了所述正極活性材料和負極活性材料之間的絕緣機構的一部分。
這種離子牙刷可以用第一電極作為負極，用第二電極作為正極。此外，所述正極活性材料可以由氧化物構成，電池結構中的電解液可以是一種不含水的電解液。
圖1示出了本發明第一種實施例的離子牙刷，其中沿著其縱向方向作了部分剖視；圖2是圖1中一部分的放大剖視圖；圖3是本發明第二種實施例的離子牙刷的部分放大剖視圖；圖4示出了本發明第三種實施例的離子牙刷，其中沿著縱向方向做了部分剖視；圖5示出了本發明第四種實施例的離子牙刷，其中沿著縱向方向做了部分剖視；圖6示出了本發明第五種實施例的離子牙刷，其中沿著縱向方向做了部分剖視；圖7示出了本發明第六種實施例的離子牙刷，其中沿著縱向方向做了部分剖視；圖8是本發明第四種實施例的離子牙刷的放大剖視圖；圖9是已知離子牙刷的部分放大剖視圖；圖10是一種已知離子牙刷的部分方法剖視圖。
下面將結合附圖對本發明的實施例進行說明。
(第一種實施例)圖1是本發明第一種實施例的離子牙刷的部分剖視圖，圖2是圖1中一部分的放大視圖。
如圖1、2所示的離子牙刷包括一個由絕緣材料製成的主體10和埋植在主體10前端的刷毛12。
如圖2所示，在主體10的供使用者握住的部位10B上設置了一個容納開口39，沿著其縱向方向具有T型橫截面，該容納開口39由主體10上埋植了刷毛的一側(下稱刷柄的「正面」)面向與之相反的另一側。上述T型容納開口39的T字型結構的垂直突出部分構成了一個電池腔室39A，位於主體10縱向方向的大致中心部位上的導電板26的一部分暴露於上述電池腔室39A的底部。在電池腔室39A中，從上述暴露在外的導電板26開始，依次裝入了負極活性材料42、電解液保持層43、隔離件44、正極活性材料41。上述正極活性材料41的裝入方式使之與電池腔室39A的上部相齊平(亦即處於相同的高度)。換句話說，電池腔室39A的開口深度等於將負極活性材料42、電解液保持層43、隔離件44和正極活性材料41依次疊合在一起時所形成的高度。在本說明書中，將構成電池基本構件的組成部分，例如負極活性材料42、電解液保持層43、隔離件44和正極活性材料41，稱為電池主體50。在電池腔室39A的外側設置了一個環繞的O型環36，用於實現對電池腔室39A內部的水密性密封。
同時，將導電板32設置並固定在由上述T字型結構的橫向部分所構成的凹入部分39B中。導電板32的上表面與牙刷主體10的外表面相齊平(亦即處於相同的高度)。其中，負極活性材料42與導電板26實現電氣連接，正極活性物質41與導電板32實現電氣連接。換句話說，導電板26被用作負極端子，而導電板32則用作正極端子。
這樣，在本實施例的離子牙刷中形成一種電池結構40，通過隔離件44和主體10所形成的電池腔室39A的側壁來實現正極活性材料41與負極活性材料42之間的絕緣，導電板32起到了正極活性材料41的端帽的作用，導電板26起到了負極活性材料42的電池基板的作用。換句話說，採用這樣的電池結構40，就有可能取消如圖9所示電池21中所採用的密封環21D、金屬板21E和彈簧24。與已知技術相比，由於能夠減小電池的體積，因此也就能夠減小牙刷主體10的體積(厚度)。這樣，就有可能提供一種離子牙刷，它具有能夠滿足使用者需要的易於握住的主體10。此外，由於這種離子牙刷不採用大大增高了已知離子牙刷價格的普通電池，因此能夠降低成本。此外，與採用普通電池不同，可以自由地確定本發明所採用的電池的壽命，使之與離子牙刷的使用壽命相一致，這樣就能夠使離子牙刷更為經濟。
應當注意的是，在本實施例中，採用氧化錳作為正極活性材料；採用金屬鋰作為負極活性材料；採用將經過真空乾燥的四氟硼酸鋰(LiBF4)溶解在γ-BL中，在減小的壓力和插入金屬鋰元件的條件下進行蒸發所獲得的無水電解液(有機電解液)作為電解液。這樣，就能夠獲得一種能夠提供至少為1.5V，最好為1.5-3V的穩定電壓的電池。本發明的上述離子牙刷的主電池體部分50與外界是水密性的，它能夠形成一種鋰電池，其電壓至少為1.5V，最好大約為1.5-3V。
導電板26在主體10的內部朝著刷毛部分12延伸，直到一個接近刷毛12的部位為止。如圖1所示，在主體10的緊靠刷毛的部位上形成了一個導管14，通過該導管14使導電板26的端部暴露於主體10的正面。這一導管14構成了一個液體通道，通過以諸如唾液之類的液體作為介質，使刷毛12和導電板26實現電連接。
採用具有上述結構的離子牙刷，當使用者握住主體10上的手握部分10B，用手接觸導電板32，用刷毛12進行刷牙時，刷毛12就會被諸如唾液之類的液體溼潤，導電板26使電流能夠流過由導管14中的液體所連接的電流通路。這樣，電流由正極活性材料41出發，依次經過導電板32，使用者的手、身體和牙齒，刷毛12，導管14中的液體，導電板26，回到負極活性材料42。此時所產生的電壓梯度能夠起到良好的牙垢消除效果，牙齦治療效果，牙周敏感防治效果，以及改善牙床條件的效果。
(第二種實施例)下面結合圖3對本發明第二種實施例的離子牙刷進行說明。應當注意的是，在這一實施例中，與第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略了對其詳細的說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於在主電池體50的結構中採用導電棒27，而不是導電板26。
在圖3所示的離子牙刷中，置於主體10縱向方向的大致中心部位上的導電棒27暴露於電池腔室39A的底部，所述電池腔室39A是在主體10的手握部分10B處形成的一個開口。所述電池腔室39A用於容納一個主電池體50，該主電池體50包括在導電棒27上由導電塑料薄膜51、負極活性材料52、隔離件53、正極活性材料54依次層疊而成的薄膜層疊結構，這樣的結構重複3次，在其頂部再形成一層導電塑料薄膜51。如同上述所述的離子牙刷那樣，在這一離子牙刷中形成了一種電池結構40，其中負極活性材料52和正極活性材料54之間的絕緣也是通過隔離件53和主體10的構成電池腔室39A的側壁來實現的，導電板32起到了正極活性材料的端帽的作用，導電棒27起到了負極活性材料52的基板的作用。
此外，在這一實施例中，採用氧化錳作為正極活性材料，採用鋅粉作為負極活性材料。
(第三種實施例)下面將結合圖4對本發明第三種實施例的離子牙刷進行說明。應當注意的是，在這一實施例中，與第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略對其的詳細的說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於在導電板26的兩側分別形成了一個主電池體50，而且使導電板26延伸到主體10的埋植有刷毛12的正面表面處。
在圖4所示的離子牙刷中，在主體10的手握部位10B上形成了對稱於導電板26的主電池體50和導電板32，其中一個位於與圖1、2所示的埋植了刷毛12的一側相反的另一側上(下面將這一相反的側面稱為「刷柄的反面」)。換句話說，儘管在附圖中沒有詳細地表示，在導電板26的反面形成了一個電池腔室39A，在該電池腔室39A中，由暴露出來的導電板26出發，依次容納了負極活性材料42、電解液保持層43，隔離件44、正極活性材料41，將一個導電板32置於並固定在凹入部分39B中。同樣，導電板32的上表面與主體10的反面相齊平(亦即位於相同的高度)。
導電板26延伸到並暴露於主體10的埋植了刷毛12的正面。
在這種離子牙刷中，通過唾液或者液體使主體10的暴露在外的部分，亦即埋植有刷毛12的部分，變得溼潤來實現電氣接觸，而本發明第一種實施例的離子牙刷是通過形成一個包括液體導管14在內的通路來實現這一點的。
應當注意的是，在這一實施例中也可以採用在第二種實施例中所採用的主電池體40。
(第四種實施例)下面將結合圖5對本發明第四種實施例的離子牙刷進行說明。應當注意的是，在這一實施例中，與第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略了對其的詳細說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於它採用了第二種實施例中所採用的導電棒27，而且將主體10分成頭部10A和手握部分10B。
在如圖5所示的離子牙刷中，可以自由地將埋植有刷毛12的頭部10A裝在由使用者握住的手握部分10B上或者由手握部分10B上取下來。在頭部10A的縱向方向上的大致中心部位上形成了一個導電棒插入部分28，使導電棒27的端部能夠暴露於導管14的底部。同時，導電棒27由手握部分10B的用於裝配頭部10A的一側(下稱「前端」)向前伸出。讓伸出的導電棒27插入到導電棒插入部分28中的適當位置上，使附圖中沒有詳細示出的在頭部10A和手握部分10B上形成的兩個連接部分相互連接在一起。這樣，就以一種能夠拆開的方式將頭部10A裝配在手握部分10B上。
應當注意的是，在這一實施例中也能夠採用如第二種實施例中所述的電池結構40。
(第五種實施例)下面結合圖6對本發明第五種實施例的離子牙刷進行說明。應當注意的是，在這一實施例中，與上述第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略了對其的詳細說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於將導電棒27分成頭部的導電棒27A和手握部分的導電棒2713，而且頭部10A和手握部分10B的連接端部(下稱「基端」)的形狀以及手握部分10B的前端的形狀是不相同的。
在圖6所示的離子牙刷中，在頭部10A的基端表面的中心部位上形成了一個凸起11A。位於頭部10A縱向方向的大致中心部位上的導電棒27A的前端暴露於導管14的底部表面，其基端被置於由凸起11A的端部表面縮回的位置上。更具體地說，在凸起11A的基端表面上形成了一個導電棒插入孔29，能夠將手握部分的導電棒273自由地插入到該插入孔29中。同時，在手握部分10B的前端表面的中央部位上形成了一個用於容納上述凸起11A的凹口11B。位於手握部分10B縱向方向上的大致中心部位上的導電棒27B被設置成使其前端部分由凹口11B的中央部分朝外突出。導電棒27B的上述突出部分被設計成能夠插入到上述導電棒插入孔29中，並與導電棒27A相接觸，從而實現電氣連接。
在這種離子牙刷中，位於手握部分的導電棒27B的突出前端插入到導電棒插入孔29中，使圖中沒有詳細示出的凸起11A和凹口11B相互連接在一起，從而以一種能夠拆開的方式將頭部10A安裝在手握部分10B上。
應當注意的是，在這一實施例中也可以採用第二種實施例中所述的電池結構40。
(第六種實施例)下面將結合圖7對本發明第六種實施例的離子牙刷進行詳細說明。應當注意的是，在這一實施例中，與上述第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略對其的詳細說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於導電板32設在手握部分10B的反面，導電板26設在主體10的正面，在所述導電板26的上面設有絕緣覆蓋層33，同時讓導電板26的端部暴露出來。
在圖7所示的離子牙刷中，由手握部分10B的反面朝著其正面形成一個容納開口39。導電板26的一部分暴露於該容納開口39的上部。儘管在圖7中沒有詳細地示出，在上述導電板26上依次設置了負極活性材料42、電解液保持層43、隔離件44和正極活性材料41，在凹口39B中設置了一個與主體10的反面表面相齊平的導電板32。
導電板26的前端部分具有略微比其他部件突出的形狀，這一突出部分26A的正面與接近於刷毛12的那一部分主體10的正面相齊平，並暴露於主體10的正面表面。將絕緣層33設置並固定在導電板26的除了所述突出部分26A之外的部位上，使之與突出部分26A的表面相齊平，或者換句話說使之與主體10的正面表面相齊平。
應當注意的是，在這種實施例中也可以採用如第二種實施例中所採用的主電池體40。
(第七種實施例)下面結合圖8對本發明第七種實施例的離子牙刷進行詳細說明。應當注意的是，在這一實施例中，與上述第一種實施例相同的部件將採用相同的附圖標記來表示，並省略對其的詳細說明。這種實施例的離子牙刷與第一種實施例的離子牙刷之間的區別點在於電池結構40被置於主體10的基端側部，採用的是導電棒而不是導電板，而且主電池體50的結構有所不同。
在圖8所示的離子牙刷中，提供了導電板32，它由基端側部出發覆蓋了手握部分10B，與主體10的基端表面留下了一個預定的間隙。導電棒27設置在主體10縱向方向上的大致中心部位上，它突出到由主體10的基端表面和導電板32所形成的空間59中。在該空間59內部，在上述導電棒27周圍設置了圍繞導電棒27並與之相接觸的負極活性材料62，該負極活性材料62與導電棒27的基端表面相齊平。一個隔離件63覆蓋了所述負極活性材料62的外圓周部分以及導電棒27的基端表面和負極活性材料62的基端表面，隔離件63的相反一側的端部表面與導電板32相接觸。在上述隔離件63與導電板32之間設置了正極活性材料61。在這種離子牙刷中形成了一種電池結構40，其中正極活性材料61與負極活性材料62之間的絕緣是通過隔離件63和主體10的構成電池腔室39A的側壁來實現的，導電板32起到了外殼的作用，導電棒27起到了處於中心部位的端棒的作用。同樣，負極活性材料62與導電棒27實現電器連接，而正極活性材料61與導電板32實現電氣連接。
在上述第七種實施例中，採用乙炔黑(一種導體)和氟化炭作為正極活性材料，採用金屬鋰作為負極活性材料。
這種離子牙刷的電池結構40構成了一種如圖10所示的棒狀普通電池的簡化結構，換句話說，在這種結構中，構成棒狀電池22外殼體的外圓筒端子22F由導電板32構成，而中心端軸22G由導電棒27構成，同時沒有採用密封環22。這樣，與採用棒狀通用電池22相比，本實施例的這種電池結構能夠減小體積，從而能夠減小主體10的體積(厚度)。
應當注意的是，第七種實施例採用的電池結構也可以用於圖4所示的電池結構的位置上。
在本發明的電池結構中所採用的正極活性材料最好滿足下述條件呈現出高的電極電壓，具有較大的電容量，具有電化學活性，不溶解於電解液中，並具有化學穩定性。除了上述實施例中所述的材料之外，正極活性材料還可以採用氧化汞、氧化銀、氟、石墨氟化物、氯化銅、氧化鎳。此外，負極活性材料可以包括錳和錳合金以及鋰和鋅。
電解液可以包括鹽水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化氨、氯化鋅和氧化鋅。
隔離件可以採用任何種類的多孔型隔離件，用於保持負極活性材料和正極活性材料之間的電氣絕緣狀態，它應當具有較大的離子滲透性能和適當的機械強度，例如可以採用尼龍、聚丙烯、聚乙烯、棉花和石棉紙來製造。
此外，本發明的離子牙刷中所採用的電池結構可以在除了手握部分10B之外的其他部分中形成，例如埋植了刷毛的部分或者其他部位。
此外，電池結構也不限於是上述實施例中所述的模式，只要與主體形成一個整體，能夠與外界形成水密密封，而且至少一部分外殼由刷柄構成即可。
在本發明的離子牙刷中，可以在負極活性材料和正極活性材料上覆蓋一層薄的導電性薄膜(例如金屬薄膜)，而在主電池體的需要予以絕緣的部位上覆蓋一層絕緣薄膜。這樣將能夠進一步簡化電池結構的製造過程。
如上所述，本發明的離子牙刷採用了這樣一種結構，其中主電池體的至少一部分是由牙刷主體來構成，換句話說電池外殼的至少一部分是由刷柄來構成，這樣就能夠取消電池的一些非基本構件，例如密封環等等，從而能夠減小電池結構的體積。因此，刷柄的尺寸被減小，提供了一種易於手握的離子牙刷。此外，本發明的離子牙刷能夠提供為達到令人滿意效果所需的1.5-3V的電壓差，這樣的電壓差與通用電池所能夠提供的電壓差基本上相同。此外，由於不必採用通用電池，因此能夠降低離子牙刷的成本。
權利要求
1.一種離子牙刷，包括一個絕緣主體；埋植在所述主體前端的刷毛；與所述主體形成一個整體的電池結構；其特徵在於所述電池結構的一個電極能夠與所述刷毛實現電氣連接，另一個電極能夠與所述主體的手握部分實現電氣連接。
2.如權利要求1所述的離子牙刷，其特徵在於在所述電池結構中，將一種正極活性材料、一種負極活性材料和一種電解液容納在所述主體上形成的電池腔室中，主體上形成上述電池腔室的側壁構成了所述正極活性材料和負極活性材料之間的絕緣機構的一部分。
3.如權利要求1所述的離子牙刷，其中所述第一電極是負極，另一個電極是正極。
4.如權利要求2所述的離子牙刷，其中所述正極活性材料由一種氧化物構成。
5.如權利要求1所述的離子牙刷，其中所述電池結構中的電解液是不含水的電解液。
全文摘要
提供了一種離子牙刷，它能獲得為離子牙刷所需的最少為1.5V，最好為1.5-3V的電壓，該離子牙刷配有經過簡化和減小了體積的電池結構，並具有一個易於手握的刷柄。這種離子牙刷包括一個絕緣主體；埋植在所述主體前端的刷毛；與所述主體形成一個整體的電池結構；其中所述電池結構的一個電極能夠與所述刷毛實現電氣連接，另一個電極能夠與所述主體的手握部分實現電氣連接。
文檔編號H01M6/00GK1160586SQ9710038
公開日1997年10月1日 申請日期1997年1月23日 優先權日1997年1月23日
發明者福場博 申請人:福場博