专利名称：离子牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离子牙刷，更具体地说涉及一种在其刷柄部分形成了电池结构的离子牙刷，其结构使得能够通过在使用者的牙齿和刷毛之间形成电流来改善刷牙效果。
人们对离子牙刷和电子牙刷(下称离子牙刷)提出过各种设想，通过利用电压梯度来有效地消除牙垢。例如，一种类型的离子牙刷包括一个埋植有刷毛的头部，装有普通电池的刷柄，以及置于刷柄至少一部分外表面上的导电板，其中电池的一个电极能够与刷毛相连接，而电池的另一个电极能够与上述导电板相连接。
图9示出了一种采用普通电池的离子牙刷的部分放大的剖视图。在这种离子牙刷中，在主体10纵向方向的大致中间部位上形成了一个用于容纳电池21的电池容纳开口18。在主体10的纵向方向上提供了一个导电棒27，其一端与刷毛相连接，其一部分暴露在电池容纳开口18的底板上，暴露出的部分能够与电池21的一个电极(例如负极)相连接。电池21的另一个电极通过一个导电弹簧24与导电板32相连接。此外，一个用于以水密方式来密封所述电池容纳开口18的O型圈36被环设在电池容纳开口18的上部。纽扣电池21具有正极21a和负极21b，在这两个电极之间插入了一个隔离件21c，用于使两个电极彼此绝缘，一个环绕它们的密封圈21d，以及设在其上和其下的金属板21E(外壳)。
此外，
图10示出了一种离子牙刷的部分放大剖视图，它采用普通的棒状电池。这种牙刷的主体10也具有一个用于容纳所述棒状电池22的电池容纳开口18。棒状电池22的正极22A通过一个导电弹簧24与导电板32实现电气连接，负极22B与导电棒27实现电气连接。附图标记22C为隔离件，22D为密封圈，22F为外部端子(外壳)，22G是中心端轴。
另一方面，有些类型的已知离子牙刷中没有采用普通电池，而是在牙刷的预定位置上分别设置具有不同离子化趋势的金属，通过由外部渗透的水、唾液或类似物，在所述两个金属体之间产生电位差。例如，日本专利申请公开(JP-B)S38-3220(1963)和JP-B S53-27983(1978)公开了采用具有不同离子化趋势的不同金属体的离子牙刷，将其中一块金属体设置刷毛部位，将另一块金属体设置在牙刷的刷柄部位。此外，JP-BS45-30437(1970)、日本实用新型公开S59-101722(1984)公开了一种离子牙刷，将两块不同种类的金属体均设置在刷毛部位上。另外，美国专利407115公开了一种离子牙刷，在其刷柄内部设置能够装入和取出的电堆(交错排列的一对不同金属体和经过浸渍的布)，这一部分被用作原电池。
然而，在其刷柄中安装普通电池的离子牙刷需要使刷柄的大小适合于市场上出售的电池，这样就带来了一个问题，即不能按照使用者的要求来自由地设计刷柄的尺寸(直径)。此外，由于难于降低采用普通电池的成本，因此难于降低这种离子牙刷的价格。
此外，采用如美国专利407115号所述的离子牙刷，尽管将电堆装入刷柄后可以用一个帽体来形成一个止动件，但是却存在着不能形成水密密封的问题，水有可能由外部渗透进去。同样，由于电堆体积较大，而且这一部分需要自由地装入刷柄的内部和从中取出，因此刷柄的直径必然较大，从而带来了不便于使用者手握该刷柄的问题。
同时，采用具有不同离子化趋势的金属的另一种离子牙刷所存在的问题是所获得的电压差较小，不能产生为离子牙刷所需的等于或大于1.5V的电压。根据有关资料，为了获得良好的牙龈治疗效果、牙周敏感防治效果、牙垢清除效果、以及改善牙床条件的效果，需要采用大约为1.5-3V的电压。此外，根据有关资料，即使每天采用具有上述电压的子牙刷，对于人体来说也是完全安全的。因此，上述各种已知离子牙刷的问题在于不能有效地实现其预期的效果。
本发明的目的在于克服上述已知技术所存在的缺点，提供一种离子牙刷，它能够提供为离子牙刷所需的至少为1.5V，最好为1.5-3V的电压，并配有经过简化的具有较小体积的电池结构，其刷柄部分的尺寸能够被设定成适合于使用者的需要。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种离子牙刷，包括一个绝缘主体，埋植在所述主体前端的刷毛，以及与所述主体形成一个整体的电池结构，在该离子牙刷中，所述电池结构的一个电极能够与刷毛相连接，另一个电极能够与主体的手握部分相连接。
上述电池结构能够与外界实现水密密封，该电池结构的至少一部分外壳由刷柄部分构成。
此外，所述电池结构可以被设置成这样一种结构，使其正极活性材料、负极活性材料和电解液被置于在主体上所形成的电池腔室中，所述主体的构成该电池腔室的侧壁构成了所述正极活性材料和负极活性材料之间的绝缘机构的一部分。
这种离子牙刷可以用第一电极作为负极，用第二电极作为正极。此外，所述正极活性材料可以由氧化物构成，电池结构中的电解液可以是一种不含水的电解液。
图1示出了本发明第一种实施例的离子牙刷，其中沿着其纵向方向作了部分剖视；图2是图1中一部分的放大剖视图；图3是本发明第二种实施例的离子牙刷的部分放大剖视图；图4示出了本发明第三种实施例的离子牙刷，其中沿着纵向方向做了部分剖视；图5示出了本发明第四种实施例的离子牙刷，其中沿着纵向方向做了部分剖视；图6示出了本发明第五种实施例的离子牙刷，其中沿着纵向方向做了部分剖视；图7示出了本发明第六种实施例的离子牙刷，其中沿着纵向方向做了部分剖视；图8是本发明第四种实施例的离子牙刷的放大剖视图；图9是已知离子牙刷的部分放大剖视图；图10是一种已知离子牙刷的部分方法剖视图。
下面将结合附图对本发明的实施例进行说明。
(第一种实施例)图1是本发明第一种实施例的离子牙刷的部分剖视图，图2是图1中一部分的放大视图。
如图1、2所示的离子牙刷包括一个由绝缘材料制成的主体10和埋植在主体10前端的刷毛12。
如图2所示，在主体10的供使用者握住的部位10B上设置了一个容纳开口39，沿着其纵向方向具有T型横截面，该容纳开口39由主体10上埋植了刷毛的一侧(下称刷柄的“正面”)面向与之相反的另一侧。上述T型容纳开口39的T字型结构的垂直突出部分构成了一个电池腔室39A，位于主体10纵向方向的大致中心部位上的导电板26的一部分暴露于上述电池腔室39A的底部。在电池腔室39A中，从上述暴露在外的导电板26开始，依次装入了负极活性材料42、电解液保持层43、隔离件44、正极活性材料41。上述正极活性材料41的装入方式使之与电池腔室39A的上部相齐平(亦即处于相同的高度)。换句话说，电池腔室39A的开口深度等于将负极活性材料42、电解液保持层43、隔离件44和正极活性材料41依次叠合在一起时所形成的高度。在本说明书中，将构成电池基本构件的组成部分，例如负极活性材料42、电解液保持层43、隔离件44和正极活性材料41，称为电池主体50。在电池腔室39A的外侧设置了一个环绕的O型环36，用于实现对电池腔室39A内部的水密性密封。
同时，将导电板32设置并固定在由上述T字型结构的横向部分所构成的凹入部分39B中。导电板32的上表面与牙刷主体10的外表面相齐平(亦即处于相同的高度)。其中，负极活性材料42与导电板26实现电气连接，正极活性物质41与导电板32实现电气连接。换句话说，导电板26被用作负极端子，而导电板32则用作正极端子。
这样，在本实施例的离子牙刷中形成一种电池结构40，通过隔离件44和主体10所形成的电池腔室39A的侧壁来实现正极活性材料41与负极活性材料42之间的绝缘，导电板32起到了正极活性材料41的端帽的作用，导电板26起到了负极活性材料42的电池基板的作用。换句话说，采用这样的电池结构40，就有可能取消如图9所示电池21中所采用的密封环21D、金属板21E和弹簧24。与已知技术相比，由于能够减小电池的体积，因此也就能够减小牙刷主体10的体积(厚度)。这样，就有可能提供一种离子牙刷，它具有能够满足使用者需要的易于握住的主体10。此外，由于这种离子牙刷不采用大大增高了已知离子牙刷价格的普通电池，因此能够降低成本。此外，与采用普通电池不同，可以自由地确定本发明所采用的电池的寿命，使之与离子牙刷的使用寿命相一致，这样就能够使离子牙刷更为经济。
应当注意的是，在本实施例中，采用氧化锰作为正极活性材料；采用金属锂作为负极活性材料；采用将经过真空干燥的四氟硼酸锂(LiBF4)溶解在γ-BL中，在减小的压力和插入金属锂元件的条件下进行蒸发所获得的无水电解液(有机电解液)作为电解液。这样，就能够获得一种能够提供至少为1.5V，最好为1.5-3V的稳定电压的电池。本发明的上述离子牙刷的主电池体部分50与外界是水密性的，它能够形成一种锂电池，其电压至少为1.5V，最好大约为1.5-3V。
导电板26在主体10的内部朝着刷毛部分12延伸，直到一个接近刷毛12的部位为止。如图1所示，在主体10的紧靠刷毛的部位上形成了一个导管14，通过该导管14使导电板26的端部暴露于主体10的正面。这一导管14构成了一个液体通道，通过以诸如唾液之类的液体作为介质，使刷毛12和导电板26实现电连接。
采用具有上述结构的离子牙刷，当使用者握住主体10上的手握部分10B，用手接触导电板32，用刷毛12进行刷牙时，刷毛12就会被诸如唾液之类的液体湿润，导电板26使电流能够流过由导管14中的液体所连接的电流通路。这样，电流由正极活性材料41出发，依次经过导电板32，使用者的手、身体和牙齿，刷毛12，导管14中的液体，导电板26，回到负极活性材料42。此时所产生的电压梯度能够起到良好的牙垢消除效果，牙龈治疗效果，牙周敏感防治效果，以及改善牙床条件的效果。
(第二种实施例)下面结合图3对本发明第二种实施例的离子牙刷进行说明。应当注意的是，在这一实施例中，与第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略了对其详细的说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于在主电池体50的结构中采用导电棒27，而不是导电板26。
在图3所示的离子牙刷中，置于主体10纵向方向的大致中心部位上的导电棒27暴露于电池腔室39A的底部，所述电池腔室39A是在主体10的手握部分10B处形成的一个开口。所述电池腔室39A用于容纳一个主电池体50，该主电池体50包括在导电棒27上由导电塑料薄膜51、负极活性材料52、隔离件53、正极活性材料54依次层叠而成的薄膜层叠结构，这样的结构重复3次，在其顶部再形成一层导电塑料薄膜51。如同上述所述的离子牙刷那样，在这一离子牙刷中形成了一种电池结构40，其中负极活性材料52和正极活性材料54之间的绝缘也是通过隔离件53和主体10的构成电池腔室39A的侧壁来实现的，导电板32起到了正极活性材料的端帽的作用，导电棒27起到了负极活性材料52的基板的作用。
此外，在这一实施例中，采用氧化锰作为正极活性材料，采用锌粉作为负极活性材料。
(第三种实施例)下面将结合图4对本发明第三种实施例的离子牙刷进行说明。应当注意的是，在这一实施例中，与第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略对其的详细的说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于在导电板26的两侧分别形成了一个主电池体50，而且使导电板26延伸到主体10的埋植有刷毛12的正面表面处。
在图4所示的离子牙刷中，在主体10的手握部位10B上形成了对称于导电板26的主电池体50和导电板32，其中一个位于与图1、2所示的埋植了刷毛12的一侧相反的另一侧上(下面将这一相反的侧面称为“刷柄的反面”)。换句话说，尽管在附图中没有详细地表示，在导电板26的反面形成了一个电池腔室39A，在该电池腔室39A中，由暴露出来的导电板26出发，依次容纳了负极活性材料42、电解液保持层43，隔离件44、正极活性材料41，将一个导电板32置于并固定在凹入部分39B中。同样，导电板32的上表面与主体10的反面相齐平(亦即位于相同的高度)。
导电板26延伸到并暴露于主体10的埋植了刷毛12的正面。
在这种离子牙刷中，通过唾液或者液体使主体10的暴露在外的部分，亦即埋植有刷毛12的部分，变得湿润来实现电气接触，而本发明第一种实施例的离子牙刷是通过形成一个包括液体导管14在内的通路来实现这一点的。
应当注意的是，在这一实施例中也可以采用在第二种实施例中所采用的主电池体40。
(第四种实施例)下面将结合图5对本发明第四种实施例的离子牙刷进行说明。应当注意的是，在这一实施例中，与第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略了对其的详细说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于它采用了第二种实施例中所采用的导电棒27，而且将主体10分成头部10A和手握部分10B。
在如图5所示的离子牙刷中，可以自由地将埋植有刷毛12的头部10A装在由使用者握住的手握部分10B上或者由手握部分10B上取下来。在头部10A的纵向方向上的大致中心部位上形成了一个导电棒插入部分28，使导电棒27的端部能够暴露于导管14的底部。同时，导电棒27由手握部分10B的用于装配头部10A的一侧(下称“前端”)向前伸出。让伸出的导电棒27插入到导电棒插入部分28中的适当位置上，使附图中没有详细示出的在头部10A和手握部分10B上形成的两个连接部分相互连接在一起。这样，就以一种能够拆开的方式将头部10A装配在手握部分10B上。
应当注意的是，在这一实施例中也能够采用如第二种实施例中所述的电池结构40。
(第五种实施例)下面结合图6对本发明第五种实施例的离子牙刷进行说明。应当注意的是，在这一实施例中，与上述第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略了对其的详细说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于将导电棒27分成头部的导电棒27A和手握部分的导电棒2713，而且头部10A和手握部分10B的连接端部(下称“基端”)的形状以及手握部分10B的前端的形状是不相同的。
在图6所示的离子牙刷中，在头部10A的基端表面的中心部位上形成了一个凸起11A。位于头部10A纵向方向的大致中心部位上的导电棒27A的前端暴露于导管14的底部表面，其基端被置于由凸起11A的端部表面缩回的位置上。更具体地说，在凸起11A的基端表面上形成了一个导电棒插入孔29，能够将手握部分的导电棒273自由地插入到该插入孔29中。同时，在手握部分10B的前端表面的中央部位上形成了一个用于容纳上述凸起11A的凹口11B。位于手握部分10B纵向方向上的大致中心部位上的导电棒27B被设置成使其前端部分由凹口11B的中央部分朝外突出。导电棒27B的上述突出部分被设计成能够插入到上述导电棒插入孔29中，并与导电棒27A相接触，从而实现电气连接。
在这种离子牙刷中，位于手握部分的导电棒27B的突出前端插入到导电棒插入孔29中，使图中没有详细示出的凸起11A和凹口11B相互连接在一起，从而以一种能够拆开的方式将头部10A安装在手握部分10B上。
应当注意的是，在这一实施例中也可以采用第二种实施例中所述的电池结构40。
(第六种实施例)下面将结合图7对本发明第六种实施例的离子牙刷进行详细说明。应当注意的是，在这一实施例中，与上述第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略对其的详细说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于导电板32设在手握部分10B的反面，导电板26设在主体10的正面，在所述导电板26的上面设有绝缘覆盖层33，同时让导电板26的端部暴露出来。
在图7所示的离子牙刷中，由手握部分10B的反面朝着其正面形成一个容纳开口39。导电板26的一部分暴露于该容纳开口39的上部。尽管在图7中没有详细地示出，在上述导电板26上依次设置了负极活性材料42、电解液保持层43、隔离件44和正极活性材料41，在凹口39B中设置了一个与主体10的反面表面相齐平的导电板32。
导电板26的前端部分具有略微比其他部件突出的形状，这一突出部分26A的正面与接近于刷毛12的那一部分主体10的正面相齐平，并暴露于主体10的正面表面。将绝缘层33设置并固定在导电板26的除了所述突出部分26A之外的部位上，使之与突出部分26A的表面相齐平，或者换句话说使之与主体10的正面表面相齐平。
应当注意的是，在这种实施例中也可以采用如第二种实施例中所采用的主电池体40。
(第七种实施例)下面结合图8对本发明第七种实施例的离子牙刷进行详细说明。应当注意的是，在这一实施例中，与上述第一种实施例相同的部件将采用相同的附图标记来表示，并省略对其的详细说明。这种实施例的离子牙刷与第一种实施例的离子牙刷之间的区别点在于电池结构40被置于主体10的基端侧部，采用的是导电棒而不是导电板，而且主电池体50的结构有所不同。
在图8所示的离子牙刷中，提供了导电板32，它由基端侧部出发覆盖了手握部分10B，与主体10的基端表面留下了一个预定的间隙。导电棒27设置在主体10纵向方向上的大致中心部位上，它突出到由主体10的基端表面和导电板32所形成的空间59中。在该空间59内部，在上述导电棒27周围设置了围绕导电棒27并与之相接触的负极活性材料62，该负极活性材料62与导电棒27的基端表面相齐平。一个隔离件63覆盖了所述负极活性材料62的外圆周部分以及导电棒27的基端表面和负极活性材料62的基端表面，隔离件63的相反一侧的端部表面与导电板32相接触。在上述隔离件63与导电板32之间设置了正极活性材料61。在这种离子牙刷中形成了一种电池结构40，其中正极活性材料61与负极活性材料62之间的绝缘是通过隔离件63和主体10的构成电池腔室39A的侧壁来实现的，导电板32起到了外壳的作用，导电棒27起到了处于中心部位的端棒的作用。同样，负极活性材料62与导电棒27实现电器连接，而正极活性材料61与导电板32实现电气连接。
在上述第七种实施例中，采用乙炔黑(一种导体)和氟化炭作为正极活性材料，采用金属锂作为负极活性材料。
这种离子牙刷的电池结构40构成了一种如图10所示的棒状普通电池的简化结构，换句话说，在这种结构中，构成棒状电池22外壳体的外圆筒端子22F由导电板32构成，而中心端轴22G由导电棒27构成，同时没有采用密封环22。这样，与采用棒状通用电池22相比，本实施例的这种电池结构能够减小体积，从而能够减小主体10的体积(厚度)。
应当注意的是，第七种实施例采用的电池结构也可以用于图4所示的电池结构的位置上。
在本发明的电池结构中所采用的正极活性材料最好满足下述条件呈现出高的电极电压，具有较大的电容量，具有电化学活性，不溶解于电解液中，并具有化学稳定性。除了上述实施例中所述的材料之外，正极活性材料还可以采用氧化汞、氧化银、氟、石墨氟化物、氯化铜、氧化镍。此外，负极活性材料可以包括锰和锰合金以及锂和锌。
电解液可以包括盐水、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化氨、氯化锌和氧化锌。
隔离件可以采用任何种类的多孔型隔离件，用于保持负极活性材料和正极活性材料之间的电气绝缘状态，它应当具有较大的离子渗透性能和适当的机械强度，例如可以采用尼龙、聚丙烯、聚乙烯、棉花和石棉纸来制造。
此外，本发明的离子牙刷中所采用的电池结构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，电池结构也不限于是上述实施例中所述的模式，只要与主体形成一个整体，能够与外界形成水密密封，而且至少一部分外壳由刷柄构成即可。
在本发明的离子牙刷中，可以在负极活性材料和正极活性材料上覆盖一层薄的导电性薄膜(例如金属薄膜)，而在主电池体的需要予以绝缘的部位上覆盖一层绝缘薄膜。这样将能够进一步简化电池结构的制造过程。
如上所述，本发明的离子牙刷采用了这样一种结构，其中主电池体的至少一部分是由牙刷主体来构成，换句话说电池外壳的至少一部分是由刷柄来构成，这样就能够取消电池的一些非基本构件，例如密封环等等，从而能够减小电池结构的体积。因此，刷柄的尺寸被减小，提供了一种易于手握的离子牙刷。此外，本发明的离子牙刷能够提供为达到令人满意效果所需的1.5-3V的电压差，这样的电压差与通用电池所能够提供的电压差基本上相同。此外，由于不必采用通用电池，因此能够降低离子牙刷的成本。
权利要求
1.一种离子牙刷，包括一个绝缘主体；埋植在所述主体前端的刷毛；与所述主体形成一个整体的电池结构；其特征在于所述电池结构的一个电极能够与所述刷毛实现电气连接，另一个电极能够与所述主体的手握部分实现电气连接。
2.如权利要求1所述的离子牙刷，其特征在于在所述电池结构中，将一种正极活性材料、一种负极活性材料和一种电解液容纳在所述主体上形成的电池腔室中，主体上形成上述电池腔室的侧壁构成了所述正极活性材料和负极活性材料之间的绝缘机构的一部分。
3.如权利要求1所述的离子牙刷，其中所述第一电极是负极，另一个电极是正极。
4.如权利要求2所述的离子牙刷，其中所述正极活性材料由一种氧化物构成。
5.如权利要求1所述的离子牙刷，其中所述电池结构中的电解液是不含水的电解液。
全文摘要
提供了一种离子牙刷，它能获得为离子牙刷所需的最少为1.5V，最好为1.5-3V的电压，该离子牙刷配有经过简化和减小了体积的电池结构，并具有一个易于手握的刷柄。这种离子牙刷包括一个绝缘主体；埋植在所述主体前端的刷毛；与所述主体形成一个整体的电池结构；其中所述电池结构的一个电极能够与所述刷毛实现电气连接，另一个电极能够与所述主体的手握部分实现电气连接。
文档编号H01M6/00GK1160586SQ9710038
公开日1997年10月1日 申请日期1997年1月23日 优先权日1997年1月23日
发明者福场博 申请人:福场博