DE1632390C3 - Bürste für ein Zahnbehandlungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürste für ein Zahnbehandlungsgerät, bei dem Borstenbüschel in einem in Schwingungen versetzbaren, mit Öffnungen zur Aufnahme der Enden der Borstenbüschel versehenes Basisteil eingesetzt sind.

Eine bekannte Bürste dieser Art (US-PS 29 17 758) wird von einem in einem Handgriff untergebrachten elektrischen Antrieb in Schwingungen versetzt, deren Frequenz 50 bis 60 Hz beträgt. Die Borstenbüschel sind bei dieser Bürste in Öffnungen des Basisteils so eingesetzt, daß sie die Öffnung ausfüllen, wobei die außenliegenden Borsten der Büschel an der Wand der Öffnungen anliegen.

Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Art der Befestigung der Borstenbüschel die Borsten nach verhältnismäßig kurzer Zeit abbrechen. Dies ist auf Ermüdungserscheinungen in den Borsten zurückzuführen, die unter der Einwirkung der von dem Antrieb erzeugten Schwingungen, insbesondere an ihren Berührungsstellen mit der Wand der sie aufnehmenden Öffnungen, besonders aber im Randbereich dieser Öffnungen großer Beanspruchung ausgesetzt sind. Auch läßt der Reinigungseffekt der bekannten, mit Netzfrequenz angetriebenen Bürste

zu wünschen übrig. Ein anderes bekanntes Zahnbehandlungsgerät (US-PS 30 76 904) arbeitet in einem wesentlich höheren Frequenzbereich zwischen 5000 bis 40 000 Hz. Dieses bekannte Gerät ist für zahnärztliche Behandlungen bestimmt und arbeitet mit einem starren ι Werkzeug. Die sich bei der Verwendung von Borsten ergebenden Probleme treten bei dem bekannten Gerät nicht auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reinigungseffekt einer Zahnbehandlungsbürste der eingangs angegebenen Art zu verbessern und zugleich Ermüdungserscheinungen und -brüche der Borsten zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Mittel π vorgesehen.

Dadurch, daß die Schwingungen, mit denen die Bürste angetrieben wird, im Ultraschallbereich liegen, worunter hier Schwingungszahlen bis 100 000 Hz verstanden werden sollen, wird mit den Borsten nicht nur ein mechanischer Abrieb an den Zähnen erzeugt, sondern infolge der bei den hohen Frequenzen auftretenden Eigenschwingungen der Borsten wird auch durch Kavitationswirkung Material von den Zähnen abgetragen. Die bei den hohen Frequenzen erhöhten Beanspni- 2~> chungen der Borsten werden durch die von einem Bindemittel gebildete Kupplungseinrichtung so gering gehalten, daß ihre Lebensdauer wesentlich verlängert wird. Dabei ist das Fernhalten der Borsten von der Wand der Öffnung von besonderer Bedeutung, da hierdurch eine maximale Energiemenge mit einem minimalen Wärmeverlust auf die Borsten übertragen wird. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ergänzungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht teilweise im Schnitt einer Bürste für Schwingungen im Ultraschallbereich, die mit einem Zahnbehandlungsgerät verbunden ist, F i g. 2 eine Draufsicht auf die Bürste gemäß Fig. 1,

Fig.3 eine Seitenansicht, z.T. im Schnitt der Bürste gemäß F i g. 2,

Fig.4 eine Darstellung der Schwingung eines einzelnen Borstenelementes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der Bürste gemäß F i g. 3, wobei die Anordnung eines einzelnen Borstenbüschels innerhalb der Bürstenbasis mit dem Bindemittel für dessen Befestigung an dem Basisteil veranschaulicht ist,

Fig.6 und 7 ähnliche Schnitte wie Fig.5, in denen dargestellt ist, wie das Bindemittel verschieden geformt sein kann,

Fig. 8 und 9 ähnliche Ansichten wie Fig. 2 bzw. 3 r> einer schallisolierten Bürste,

F i g. 10 eine vergrößerte Teilansicht einer Bürste mit abgewandelten Borstenbüscheln, deren einzelne Borstenelemente verschiedene Länge aufweisen,

F i g. 11 und 12 ähnliche Ansichten wie F i g. 2 bzw. 3, w> wobei die Borstenbüschel jedoch mit einem die Durchblutung des Zahnfleisches anregenden Element zusammenwirken,

F i g. 13 und 14 ähnliche Ansichten wie F i g. 2 bzw. 3, wobei die Schwingungsenergie jedoch in einer im b^r> wesentlichen parallel zur Richtung der Borstenelemente verlaufenden Ebene zugeführt wird.

In den Fig. 1 bis 3 enthält die allgemein mit 10

in

4o

4^r>

^r>o bezeichnete Bürste eine Bürstenbasis 12, der Ultraschallschwingungen ausführen kann, mit Halteeinrichtungen 20, welche die Bürste mit dem Zahnbehandlungsgerät 100 für die Zahnreinigung verbinden, und eine Anzahl von einzelnen Borstenbüscheln 25, die entweder senkrecht zur allgemeinen Schwingungsrichtung oder ihr gegenüber leicht nach vorwärts geneigt angeordnet sind. Die Borstenbüschel 25 sind einzeln, z. B. durch Kupplungseinrichtungen mit der Bürstenbasis 12 verbunden. Die Bürste 10 wird beim Bürsten auf übliche Weise an das Gebiß 130 angelegt. Am Zahnfleisch 131 ist eine flüssige bzw. halbflüssige Schicht, die aus einer Zahncreme bestehen kann, vorgesehen. Das heißt, die Bürste wird in den Mund eingeführt und an die Oberfläche der Zähne mit verhältnismäßig leichtem Druck angelegt, so daß jederzeit einige der Borstenbüschel 25 mit den Zähnen in Berührung stehen. Nun wird das Zahnbehandlungsgerät 100 mit der Hand über die Zähne hinwegbewegt, wobei gleichzeitig die Bürste 10 mit Ultraschallgeschwindigkeit in Längsrichtung in Schwingung versetzt wird, wie dies durch den Doppelpfeil 11 in Fig. 1 angedeutet ist. Die Borstenbüschel 25, die in der Bürste 10 befestigt sind, werden in Schwingung gehalten, wenn sie über die Zahnfläche und die Zwischenräume gleiten, wobei ihre freien Enden mit Ultraschallgeschwindigkeit vibrieren, so daß eine besonders gute Reinigungswirkung erzielt wird.

Das Zahnbehandlungsgerät 100 umfaßt einen Bürsteneinsatz 102 und einen Griff 104, der den Einsatz 102 aufnimmt.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, umfaßt der Bürsteneinsatz

102 ein Antriebsglied 103, das aus einem längeren magnetostrictiven Element 106 und einem Verbindungskörper 107 besteht, der am einen Ende des magnetostrictiven Elements 106 starr, z. B. durch Verschweißen, befestigt ist. Das magnetostrictive Element 106 besteht aus einem magnetostrictiven Material, das durch ein entsprechend orientiertes, von einem Generator erzeugtes Magnetfeld in Schwingung versetzt wird.

Hinsichtlich der relativen Abmessungen des magnetostrictiven Teils 106 zeigt es sich, daß das Antriebsglied

103 beim Einbringen in ein entsprechend orientiertes Magnetfeld eine deutliche Verlängerung erfährt. Läßt man also ein Magnetfeld von wechselnder Stärke darauf einwirken, so ändert sich die Länge des Antriebsgliedes 103 entsprechend diesem Wechsel. Gemäß bekannter Prinzipien richtet man die Länge des magnetostrictiven Rohres 106 derart ein, daß sie einer ganzen Zahl von Halb-Wellenlängen im Material bei der Antriebsfrequenz entspricht. Auf diese Weise läßt sich eine maximale Energieumwandlung vom Magnetfeld zur mechanischen Schwingung erreichen. Andere Formen von Einrichtungen zur Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie, z. B. piezoelektrische Energieumwandler oder Ferrite, können ebenfalls verwendet werden.

Das Verbindungsglied 107 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das Schwingungen aufrechterhalten kann, und die Bürste 10 ist am vorderen Ende 108 des Verbindungsgliedes über Befestigungseinrichtungen 20 starr befestigt. Die letzteren können aus einem Gewindeansatz 21, der sich vom rückwärtigen Ende 13 der Bürstenbasis 12 her erstreckt, und einer komplementären Gewindebohrung 109 im Verbindungsglied 107 bestehen, wodurch die Schwingbewegung am vorderen Ende 108 des Antriebsgliedes 103 ungebremst auf die Bürste 10 und damit auf die darin angeordneten Borstenbüschel 25 übertragen wird.

Das magnetostrictive Element 106 und das Verbindungsglied 107 sind umgeben von einem im allgemeinen zylindrischen Gehäuse 110 aus einem flüssigkeitsdichten Material, das durch nicht dargestellte Einrichtungen festgehalten wird. Das rückwärtige Ende des Gehäuses 110 ist verdickt und mit einem Querschlitz 112 versehen, in dem ein entsprechend angeordneter Zapfen im Handgriff 104 sitzt. An seinem entgegengesetzten Ende ist das Gehäuse 110 mit einem Ansatz 113 von geringem Durchmesser versehen, in welchen das Bürstengehäuse 114 eingreift, das im Querschnitt im allgemeinen zylindrisch und mit einer Öffnung an der Längsseite versehen ist, durch welche die Borstenbüschel 25 herausragen. Das Gehäuse 114 kann so ausgebildet sein, daß es fest in dem Ansatz 113 mit verringertem Durchmesser sitzt und nur entfernt wird, wenn die Bürste 10 ersetzt werden soll, z. B. wenn die Borstenbüschel 25 so weit verbraucht sind, daß sie ihre Wirkung eingebüßt haben.

Der Handgriff 104 besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt 116 und einem Ansatz 117, der in den Abschnitt 116 paßt. Zwischen dem Handgriff 104 und dem Gehäuse 110 ist ein ringförmiger Zwischenraum freigelassen, der sich fast über die Gesamtlänge des Handgriffs erstreckt.

Innerhalb des Ringraumes ist ein isolierter Draht 118 schraubenförmig aufgewickelt, um das Magnetfeld zu erzeugen. Am rückwärtigen Ende des rohrförmigen Abschnitts 116 ist ein Teil 120 mit verringertem Durchmesser ausgebildet, der den Bürsteneinsatz 102 eng umschließt. Ein entsprechender Teil 121 ist am vorderen Ende des Ansatzes 117 vorgesehen, so daß der Einsatz 102 fest im Handgriff 104 sitzt. Am Gehäuse 110 ist ein Zapfen 122 angeordnet, so daß der Einsatz 102 aus dem Handgriff mit entsprechendem Kraftaufwand herausgenommen werden kann.

Die Enden des Drahtes 118 werden über ein Leitungskabel 125 herausgeführt, das in einen Stecker 126 mündet. Dieser enthält ein Paar Stifte 127, die in eine Hochfrequenzstromquelle eingeführt werden können, mit deren Hilfe elektrische Oszillationen bis 100 000 Schwingungen je Sekunde erzeugt werden können. Diese elektrischen Schwingungen werden beispielsweise nach dem magnetostriktiven Prinzip in mechanische Schwingungen umgewandelt, von denen die im Ultraschallbereich liegenden Schwingungen in der Bürste genutzt werden.

Aus F i g. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Bürstenbasis 12 aus einem Hinterabschnitt 14 und einem schmaleren Basisteil 15 besteht, die beide einen rechteckigen Querschnitt haben können und aus einem kompakten Stück eines Materials bestehen, das die Übertragung von Ultraschallschwingungen aushält. An der Verbindungsstelle der beiden Abschnitte hat die Bürstenbasis 12 eine Abrundung 19, um die einwandfreie Übertragung der Hochfrequenzschwingungen ohne Beeinträchtigung der Festigkeit der Bürstenbasis zu gewährleisten. Die Querschnittsänderung von dem hinteren Abschnitt 14 zum Vorderabschnitt 15 wirkt als akustischer Impedanzwandler, um die Amplitude der Schwingung zu erhöhen. Die Bürstenbasis 12 ist mit einer Anzahl Öffnungen 16 von rundem Querschnitt zur Aufnahme der Borstenbüschel versehen. Die Achsen der Öffnungen 16 liegen in einer Ebene, die im wesentlichen normal zu der Oberfläche 17 der Basis 12 ist, wobei sich diese Oberfläche 17 ihrerseits im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der longitudinalen Schwingungen erstreckt. Die Öffnungen 16 können sich durch die Basis hindurch erstrecken (siehe Fig. 3) oder in Form von nicht durchgehenden Löchern ausgebildet sein, die von der Frontfläche 17 ausgehend enden, ehe sie die Rückseite 18 der Basis 12 erreichen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bilden die Öffnungen 16 zwei parallellaufende Reihen und sind allseitig im gleichen Abstand voneinander angeordnet.

Wie bereits festgestellt, ist bei den bekannten Bürsten keine gute, längere Übertragung der Schwingbewegung

ίο von der Bürstenbasis auf die einzelnen Borsten der Borstenbüschel möglich, ohne daß die Borsten 26, die im allgemeinen die Borstenbüschel umfassen, ermüden. Es wurde jedoch festgestellt, daß befriedigende Kupplungseinrichtungen erhalten werden können, wenn man

π ein Bindemittel in Form eines im allgemeinen harten Epoxyharzes verwendet, das die der Basis 12 vom Antriebsglied 103 erteilte Vibrationsbewegung den Borstenbüscheln 25 mitteilt.

Gewisse Merkmale der Bürste lassen sich am besten anhand des Durchmessers und der Länge der Borstenelemente 26 erklären, die sich von der Oberfläche 17 des Basisteiles 15 der Bürste 10 aus erstrecken. F i g. 4 zeigt schematisch eine einzelne Borste 26, die in einer Ebene schwingen soll, die im wesentlichen normal zu seiner

.?■"> Längsachse ist, wie dies der Doppelpfeil der Richtung 11 der Schwingungen andeutet. Auf diese Weise bildet sich im Inneren der Borste ein einer stehenden Welle entsprechendes Bewegungsschema aus, so daß in dem Spitzen- oder Endteil 28 Biegungsschwingungen erzeugt werden. Die Bürste ist so ausgestaltet, daß die Spitze 28 der einzelnen Borste 26 unter Biegung vibriert, womit auf die Oberfläche der Zähne eine scheuernde Bewegung ausgeübt wird. Was die Technologie der Borstenbewegung betrifft, so haben wir es hier mit

J") hochfrequenten Biegeschwingungen von dünnen Stäbchen zu tun. Die Wellenlänge der Biegewelle in der Einzelborste ist gegeben durch die einfache Gleichung:

/._,- = I \ · Z₀ (Borsten von kreisförmigem Quer

schnitt),

worn

,_;. = Wellenlänge einer Biegeschwingung bei der Arbeitsfrequenz des Zahnbehandlungsgerätes;
λ = Umfang der Einzelborste

(.-r x 0 der Borste);

/.ο = Wellenlänge einer Longitudinalwcllc im Borstenmaterial;
c 'o = T

c = Schallgeschwindigkeit im Borstenmaterial; / = Arbeitsfrequenz des Zahnbehandlungsgerätes.

Geht man beispielsweise von einer Einzelborste von 0,254 mm Durchmesser bei 25 kHz aus und nimmt eine Schallgeschwindigkeit von 254 χ 10' cm/sec im Borstenmaterial an. dann ist

~0.0254 -Tr χ 254- 10'
„_._,

Die Biegewellenlänge ist somit im allgemeinen gleich oder geringer als die Länge der Borste bei 25 kHz. Das bedeutet, daß die durchschnittliche Borste 26 wahrscheinlich ungefähr so schwingt, wie dies in F i g. 4

dargestellt ist. Ein wichtiger Aspekt bei der Reinigungswirkung ist die dabei auftretende Kavitationswirkung, die hervorgebracht wird, wenn eine Flüssigkeitsschicht 132 in F i g. 1 Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist.

Wie aus F i g. 5 — einer vergrößerten Darstellung des Zusammenwirkens zwischen dem Borstenbüschel 25, dem Bindemittel 36 und der Öffnung 16 — hervorgeht, besteht das Borstenbüschel 25 aus mehreren einzelnen Borsten 26 mit festgelegten Enden 27 und freien Enden 28, die in die verschiedenen Teile der Mundhöhle eingreifen. Das Borstenbüschel 25 ist in einem Winkel zu der durch den Doppelpfeil 11 angedeuteten Schwingungsrichtung angeordnet, so daß in den Borstenbüscheln Biegeschwingungen erregt werden. Der Umfang, bis zu dem das Borstenbüschel verbogen wird, kann schwanken; im allgemeinen wurde gefunden, daß ein Winkel von 90 bis 45° mit der verlängerten Schwingungslinie am zweckmäßigsten ist. Die Borsten 26 sind eingebettet oder eingegossen in das Bindemittel 36, um eine ausreichende Übertragung der Schwingungsenergie zu gewährleisten. Eine Einbettungstiefe von 0,2 cm hat sich für Borsten von 0,02 bis 0,03 cm Durchmesser als ausreichend erwiesen. Wesentlich ist, daß das Bindemittel zur Übertragung der Schwingungen des Basisteils auf die Borstenelemente im wesentlichen den gesamten durch die Öffnungen 16 definierten Bereich einnimmt, damit die Schwingungen richtig übertragen werden. Wie aus Fig.5 hervorgeht, wird dies dadurch erreicht, daß das Bindemittel die Öffnung 16 voll ausfüllt und die oberen Enden 27 des Borstenbüschels 25 fest umschließt. Das Bindemittel 36 schließt im wesentlichen glatt ab mit der Oberfläche 17 des Basisteiles 15, von wo sich das Borstenbüschel erstreckt.

Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Fig. 5, außer daß die Kupplungseinrichtung 35a, die aus einem i'i Bindemittel 36a besteht und das Borstenbüschel 25a dicht umgibt, in einem vorstehenden Teil 38 ausläuft, der sich im wesentlichen oberhalb der Oberfläche 17a des Basisteiles 15a befindet, von dem aus sich das Borstenbüschel nach außen erstreckt. Bei der Herstellung der Bürsten hat es sich bei gewissen Größen und Ausführungsformen oder Konfigurationen als wünschenswert erwiesen, vor der Einführung der Borsten 26a in die betreffenden Öffnungen 16a die oberen Enden 27a der Borsten zusammenfassen. Wie aus F i g. 6 4"> ersichtlich, wird aus den oberen Enden 27a des Borstenbüschels 25a ein Kopfteil 39 in Form einer einheitlichen Masse gebildet, so daß das Borstenbüschel als ein einheitliches Teil gehandhabt werden kann. Es wird demnach an dem Borstenbüschel ein Kopf 39 ·> <) vorgesehen, der die Borsten an einem Ende verbindet, so daß ein einheitliches Bauteil entsteht, das eine Erleichterung bei der Herstellung mit sich bringt und zusätzlich sicherstellt, daß die Schwingungsenergie über das Bindemittel 36a auf die einzelnen Borsten 26a ">'> richtig übertragen wird.

Wenn das Bindemittel die Öffnung 16a im wesentlichen ganz ausfüllt, wird ein gewisser Teil davon zwischen die einzelnen Borsten von deren oberem Ende her eindringen und so gleichzeitig die Borsten in ihrer wi Stellung fixieren und die Schwingungsenergie auf sie übertragen.

Es sind die verschiedensten Mittel denkbar, um die Enden der Borsten zusammenzufassen; beispielsweise kann man mit Hilfe einer Wärmequelle die Borsten zum t>^r> Schmelzen bringen und sie gegenseitig fest verbinden. Die Tiefe, bis zu welcher das Borstenbüschel in das Bindemittel eingebettet wird, hängt von dem Durchmesser und der Größe des Büschels sowie von der Anzahl der darin enthaltenen Borsten ab.

Während in Fig. 5 und 6 das Bindemittel als im wesentlichen glatt mit der Oberfläche der Bürstenbasis abschließend oder als darüber hinausragender Teil 38 dargestellt wurde, wurde gefunden, daß die Lebensdauer des Borstenbüschels wesentlich verlängert werden kann, wenn das das Borstenbüschel umgebende Bindemittel so geformt wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform des Bindemittels wird um die Enden 276 des Borstenbüschels 250 herum bzw. zwischen dem Büschel und der Wand der Öffnung 166 ein eingezogener ausgesparter Bereich 41 freigelassen. Dieser eingezogene Bereich geht von der Oberfläche 176 des Basisteiles 156 aus und hat eine konkave gewölbte Oberfläche 42, welche nach dem inneren Ende 276 der Borstenelemente 266 endet. Es ist im wesentlichen dieser konkaven Oberfläche zu verdanken, daß die Konzentration der Beanspruchung während der Biegebewegung der freien Enden 286 der einzelnen Borsten 266 verringert wird, wenn diese in Berührung mit den Zähnen oder dem Zahnfleisch in der Mundhöhle des Benutzers stehen. Die gestrichelten Linien in Fi g. 7 deuten an, wie die konturierte Oberfläche 42, die einen ganz bestimmten Radius haben kann, den Ausschlag der Borsten 266 begrenzt; es wurde gefunden, daß dieser Radius dazu beiträgt, die Lebensdauer der einzelnen Borsten im Borstenbüschel wesentlich zu verlängern.

Auf diese Weise besteht, je nach der Anzahl der Borsten im Borstenbüschel, ein Kranz von Borsten 266, die fortwährend an die eingezogene Oberfläche 42 anstoßen, so lange das Gerät in Benutzung ist. Was die inneren Borsten des Büschels betrifft, die nicht an die Oberfläche 42 anstoßen, so haben diese den Vorteil, jeweils an eine mit der genannten Oberfläche in Berührung kommende benachbarte Borste anzustoßen, so daß sie hinsichtlich ihres Ausschlagwinkels ebenfalls geführt werden. Diese inneren Borsten neigen dazu, gegen die äußeren Borsten anzustoßen und sich in Übereinstimmung mit diesen zu bewegen, so daß sie im wesentlichen im gleichen Sinne wie diese beeinflußt werden, obgleich sie nicht mit der eingezogenen Oberfläche in Kontakt kommen. Ebenso können selbst die innersten Borsten, die von den in unmittelbare Berührung mit der Wand der Öffnung 166 kommenden Borsten entfernt sind, doch von der eingezogenen gewölbten Oberfläche 42 profitieren.

Die F i g. 8 und 9 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel bei der die Bürste 10d mit dem Basisteil 45 eine rechteckige Gestalt hat. Sie kann aus Aluminium oder einem anderen Metall gegossen oder anderweitig gefertigt sein. An der Basis ist eine Anzahl Öffnungen \6d vorgesehen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Fläche 46 erstrecken und eine Anzahl Borstenbüschel 25c/ aufnehmen können. Das Einsatzende 47 des Basisteils 45 ist mit einem Gewindeansatz 21d versehen, über den die Bürste an dem herausnehmbaren Bürsteneinsatz 102 festgeschraubt werden kann. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die Borstenbüschel 25c/ im wesentlichen senkrecht zu der Longitudinalschwingung, die in diesem Basisabschnitt hervorgerufen wird, so daß die Biegeschwingungen gemäß F i g. 4 an den Spitzen 28c/der einzelnen Borsten 26c/auftreten.

Wie in F i g. 1 dargestellt, ist der Bürsteneinsatz am vorderen Ende mit einem Bürstengehäuse 114 versehen, und obgleich das Gehäuse im allgemeinen so wirkt, daß das Basisteil vor einem Kontakt mit den Zähnen oder

130 239/3

dem Zahnfleisch des Benutzers isoliert wird, erwies es sich als wünschenswert, an der Bürstenbasis noch Einrichtungen 50 zur akustischen Isolierung vorzusehen, so daß die Bürste mit oder ohne Gehäuse benutzt werden kann. Sollte beispielsweise das Gehäuse während des Gebrauchs lose werden, und sogar wenn es für einen Augenblick mit der Bürstenbasis, die mit Ultraschallfrequenzen zum Schwingen gebracht wird, in Berührung kommt, so würde, falls die Basis nicht akustisch isoliert ist, ein störender Lärm auftreten, der sich sofort auf den Benutzer übertragen würde. Akustische Isoliereinrichtungen an der Bürstenbasis eignen sich auch dazu, jede übliche Art von Lärm zu verringern, einerlei ob er durch die Kavitationswirkung hervorgerufen wird oder anderer Herkunft ist, der als Arbeitsgeräusch bei Benutzung der Ultraschallzahnbürste auftritt.

Es erwies sich als zweckmäßig und daher als bevorzugt, praktisch die gesamte Bürstenbasis mit einer Schicht 50 zu überziehen, beispielsweise mit Schwammgummi oder einem anderen Stoff, der Vibrationsenergie nur schlecht überträgt. Die Schichtdicke beträgt dann im allgemeinen 0,15 bis 0,6 cm.

Das Material der Schicht 50 zur akustischen Isolierung dient einem zusätzlichen Zweck: Wenn nämlich die Basis der Bürste 1Odaufgrund von Verlusten im Übertragungsmaterial erwärmt wird, so bleibt das Isoliermaterial verhältnismäßig kühl und auf den Benutzer wird keine störende Wärme übertragen. Dieser Umstand ist auch insofern wichtig, als die Ultraschallzahnbürste aufgrund ihrer Ausgestaltung und Konstruktion auch ohne Bürstengehäuse benutzt werden kann.

Um dem einzelnen Benutzer zu ermöglichen, daß er seine eigene, leicht ersetzbare Bürste erkennt, hat es sich als wünschenswert erwiesen, die Bürsten verschieden einzufärben, und dies wird am besten erreicht mit Hilfe einer Schicht. 51, die eine weiche gegliederte Oberfläche aufweist, wo sie an der akustisch isolierenden Schicht 50 anliegt. Wie aus F i g. 8 und 9 ersichtlich, ist eine Ausführungsform des Gerätes möglich, die an einen Ultraschallgeber angeschlossen werden und so in der Zahnmedizin verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist der gesamte Kopf der Bürste akustisch isoliert, um die Übertragung von Schall oder einem anderen störenden Lärm zu verringern, wenn die freien Enden 28c/mit den Zähnen oder dem Zahnfleisch des Benutzers in Berührung kommen; gleichzeitig wird auch die sich entwickelnde Wärme im wesentlichen in der Bürstenbasis zurückgehalten, anstatt daß sie in die Mundhöhle des Benutzers abgeführt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Bürste gemäß Fig.8 und 9 kann beispielsweise ein Basisteil 45 aus Aluminium in einer Länge von 2,36 cm, eine Breite von 0,795 cm und eine Dicke von 0,457 cm in der zu den Schwingungen senkrechten Ebene haben. In einer derartig bemessenen Basis kann eine Anzahl von öffnungen 16c/von 0,12 cm Durchmesser angeordnet sein, von denen jede 10 Borsten 25c/aus Nylonfäden von je 0,030 cm Durchmesser enthält. Die Tiefe der Öffnungen ist so groß, daß sie durch das Basisteil hindurchreichen, und die Borsten erstrecken sich im wesentlichen ganz hindurch und sind mit dem Basisteil durch ein Bindemittel, z. B. ein hartes Epoxyharz, verbunden. Die Länge der Borstenbüschel betragt etwa 1,02 cm von der Seite 46 des Basisteiles 45 aus gerechnet. Die Schicht 50 zur akustischen Isolierung ist 0,15 cm dick und besteht aus Schwammgummi, sie ist überdeckt von einer ebenfalls 0,15 cm dicken Schicht 51 aus einem glatten thermoplastischen Material.

Fig. 10 zeigt die Stellung der Bürste 1Oein bezug auf die Zähne 130 und das Zahnfleischgewebe 131 während '> der üblichen Reinigungsoperation. Wie zu erwarten, berühren einige der Borstenbüschel 25e entweder die Zähne und/oder das Zahnfleischgewebe. Wie oben bemerkt, ändert sich das Ansprechen des Borstenelementes auf die erregende Frequenz sehr stark mit der

in Borstenlänge. Aus diesem Grunde verwendet man vorzugsweise Borstenbüschel mit einer Anzahl von Borsten 26e von verschiedener Länge.

Da es wünschenswert erscheint, eine ausreichende Menge an Schwingungsenergie von den Borstenspitzen

i'> 28e zu übertragen, ermöglichen, wie gefunden wurde, Borstenbüschel aus verschieden langen Einzelborsten, daß die Borstenspitzen 28e die Zahnoberfläche unmittelbar berühren, so daß die guten Ergebnisse, die mit der Verwendung des Zahnbehandlungsgerätes mit

-" Ultraschallschwingungen erreicht werden, noch wesentlich verbessert werden. Dies trägt zu einer besseren Vibration der Borstenbüschel bei und ist in Fig. 10 dargestellt.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Ausführungs-

2"> form des Zahnbehandlungsgerätes, wobei die Bürste 10/ eine Anzahl Borstenbüschel 25/ in Kombination mit einem die Durchblutung des Zahnfleisches anregenden Element 53 aufweist, um die gute Wirkung des Zahnbehandlungsgerätes weiter zu unterstützen. Wie

J<> aus Fig. 11 hervorgeht, besteht die Bürste aus einem Basisteil 54 von zylindrischer Gestalt, die am einen Ende 55 mit einer Anzahl Öffnungen 16/versehen ist, die sich bis zu einer bestimmten Tiefe in das Basisteil 54 hineinerstrecken und so angeordnet sind, daß sie einen

i"> Ring bilden, wie aus Fig. 11 ersichtlich. Das anregende Element 53, das aus einem die Schwingungen übertragenden Material, wie einem Kunststoff, bestehen kann, ist in eine Ausnehmung 56 des Basisteils 54 eingebettet und kann dort mit Hilfe eines Bindemittels bzw.

4') gegebenenfalls mit anderen zusätzlichen Mitteln, festgehalten werden, wie dies in den F i g. 5 bis 7 beschrieben ist. Die Länge der Borstenbüschel 25/ist so gewählt, daß die freien Enden der Borsten 28/ die eine Umhüllung der Bodenfläche 57 des Elements 53 bilden,

■)■> einen geringen Abstand von der Bodenfläche aufweisen. Diese Anordnung trägt wesentlich dazu bei, eine Kammer zu bilden, in welcher ein zugeführtes flüssiges bzw. bewegliches Mittel, z. B. ein Zahnpulver in Mischung mit Wasser oder eine andere Form von

">" Zahncreme, gleichzeitig der zufälligen Bewegung der Borstenspitzen 28/ und der Hochfrequenzschwingung des Endes des Elements 53 unterworfen wird. Im wesentlichen ist eine Schicht von Material vorgesehen, welche auf allgemein bekannte Art in die Hohlräume

^r>^r> eindringt und dazu beiträgt, daß die Reinigungswirkung eintritt, und daß etwa vorhandene Teilchen zwischen oder an den Zähnen entfernt werden. Die Schwingungsbewegung kann auf das Reinigungsgerät übertragen werden mit Hilfe eines mit Gewinde versehenen w> Gewindeansatzes 21/ der an die Bürstenbasis angeschweißt oder auf andere Weise starr daran befestigt ist. Die in Fig. 11 und 12 dargestellte Bürste hat ein Basisteil mit einem Außendurchmesser von 1,27 cm und weist zwölf Borstenbüschel 25/auf, die auf einem Kreis b^r> mit einem Durchmesser von 0,952 cm mit Abstand verteilt angeordnet sind jeweils in einer öffnung 16/mit 0,157 cm Durchmesser, die um das anregende Element 53 im Basisteil angeordnet sind.

Das zur Durchblutung und Anregung des Zahnfleisches dienende Element 53 besteht aus einem thermoplastischen Material und hat einen Durchmesser von 0,635 cm. Die freien Enden 28f der Borsten erstrecken sich über die Frontfläche 57 des Elementes ■> 53 um ungefähr 0,157 cm hinaus, um die gewünschte Kammer zu bilden.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine andere Ausführungsform des Zahnbehandlungsgerätes, wobei die Schwingbewegung, wie durch den Doppelpfeil der Schwingungs- i<> richtung 11 angedeutet, auf die Bürste \0g entlang einer Ebene übertragen wird, die im wesentlichen parallel zu der Richtung der daran befestigten Borstenbüschel 25g verläuft. Der mit Gewinde versehene Teil 2lg der Bürste 10g kann in den Verbindungskörper 107 des r"> Zahnbehandlungsgerätes 100 eingreifen; in diesem Fall kann dann das Bürstengehäuse weggelassen werden. Das Gehäuse kann auch so geformt sein, daß es sich dazu eignet, im wesentlichen die Bürste lO^zu umhüllen.

Das Zahnbehandlungsgerät 100, wie es oben dargestellt ist, ist eine bevorzugte Ausführungsform, welche mit den Bürsten 10 verwendet werden kann. Es können jedoch auch andere von Hand gehaltene Einrichtungen verwendet werden, um die Bürsten mit Ultraschallgeschwindigkeit anzutreiben. Obgleich die Bürsten im vorstehenden so dargestellt worden sind, daß sie durch Halteeinrichtungen an dem Ultraschallgeber befestigt sind, sei darauf hingewiesen, daß unter Umständen keine Notwendigkeit für derartige Halteeinrichtungen besteht. Je nach der verwendeten Konstruktionsart, beispielsweise wenn die Bürste einen integralen Teil des Bürsteneinsatzes darstellt, sind keine Halteeinrichtungen notwendig und der ganze Bürsteneinsatz mit der Bürste ist dann als Einheit leicht ersetzbar. Allerdings erscheint es im Hinblick auf die Allgemeinkosten für das den Bürsteneinsatz antreibende Glied wünschenswert, daß die Bürste leicht austauschbar ist, wie es oben näher ausgeführt wurde. Außerdem bilden der Ultraschallgeber als Antriebseinrichtung und der Handgriff des Reinigungsgerätes eine integrale Einheit, so daß die Bürste in bezug auf die gesamte Antriebskonstruktion leicht austauschbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Bürste für ein Zahnbehandlungsgerät, bei dem Borstenbüschel in einem in Schwingungen versetzbaren, mit Öffnungen zur Aufnahme der Enden der Borstenbüschel versehenen Basisteil eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen im Ultraschallbereich liegen und die Enden der Borstenbüschel (25, 25a, 25b, 25c/, 25e, 25/, 25g/ ι ο von einem Bindemittel (36, 36a, 36b) umgeben sind, das eine zwischen den Borstenbüscheln und der Wandung der Öffnungen (16, 16a, 16έ>, 16c/, 16/; im Basisteil (15, 15a, \5b, 45, 54) zwischengeschaltete, einen die Berührung der Borsten (26, 26a, 266, 26a¹, i"> 26e, 26f, 26g) mit der Wandung der Öffnungen verhindernden Oberflächenbereich aufweisende Kupplungseinrichtung (35, 35a, 35b) für die Ultraschallschwingungen bildet.

2. Bürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (36b) in der Umgebung des Borstenbüschels (26b) einen unter eine Oberfläche (17AyI des Basisteils (15b) reichenden ausgesparten Bereich (41) bildet.

3. Bürste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesparte Bereich (41) des Bindemittels (366,) zwischen dem Borstenbüschel (266) und der Öffnung (\6b) im Basisteil (15b) eine gewölbte Oberfläche (42) aufweist.

4. Bürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Jo net, daß das Bindemittel (36) im wesentlichen bündig mit derjenigen Oberfläche (17) des Basisteils (15) abschließt, von dem aus sich die Borstenbüschel (25) nach außen erstrecken.

5. Bürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- r> net, daß das Bindemittel (36a; in der Umgebung der Borstenbüschel in einem erhöhten Teil (38) endigt, der sich im wesentlichen außerhalb derjenigen Oberfläche (17a; des Basisteils (15) befindet, von der aus sich die Borstenbüschel (25a) nach außen ^) erstrecken.

6. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (15, 45) aus Metall besteht.

7. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 4^r> gekennzeichnet durch eine die Bürstenbasis (45) akustisch isolierende Schicht (50).

8. Bürste nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die akustisch isolierende Schicht (50) im wesentlichen das gesamte Basisteil (45) umgibt. ^r>o

9. Bürste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die akustisch isolierende Schicht (50) mit einer eine glatte Plastikoberfläche aufweisenden Schicht (51) überzogen ist.

10. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ^r>^r> dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbüschel (25, 25a, 25ö, 25c/, 25e, 25/; unter einem Winkel zur Schwingungsrichtung (11) im Basisteil (15, 15a, 156, 45,54) geneigt angeordnet sind.

11. Bürste nach Anspruch 10, dadurch gekenn- w> zeichnet, daß die Borstenbüschel (25, 25a, 25Z>, 25c/, 25e; sich etwa senkrecht zur Richtung (U) der im Basisteil (15, 15a, 156, 45) erzeugten Schwingungen erstrecken.

12. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, *>^r> dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbüschel (25/j auf einem Kreisring angeordnet sind und ein sich aus dem Basisteil (54) herauserstreckendes die Durchblutung des Zahnfleisches anregendes Element (53) umschließen.

13. Bürste nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Borstenbüscnel (25f) sich etwas über das freie Ende des Elementes (53) hinaus erstrecken.

14. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbüschel (25^1 sich im wesentlichen parallel zur Richtung (11) der im Basisteil (lOg) erzeugten Schwingungen erstrecken.

15. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbüschel (25ej aus einer Vielzahl von Borsten (26ej unterschiedlicher Länge zusammengesetzt sind.

16. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26a) jedes Büschels (25a; an ihrem dem freien Borstenende gegenüberliegenden, rückwärtigen Ende durch einen Kopfteil (39) zusätzlich miteinander verbunden sind.

17. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und der Durchmesser der Borsten (26,26a, 266,26c/, 26e, 26/; so gewählt sind, daß sie bei der vorgesehenen Schwingungsfrequenz Biegeschwingungen ausführen.

18. Bürste nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenlänge im wesentlichen der Wellenlänge der den Borsten zugeführten Schwingungen entspricht.

19. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26, 26a, 26£>, 26c/, 26e, 26/ 26g) eine Länge von 7,5 bis 15 mm und einen Durchmesser etwa im Bereich von 0,15 bis 0,4 mm aufweisen.

20. Bürste nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil einen Gewindeansatz (21, 21c/, 2\f) aufweist, der in eine Gewindebohrung (109) eines Antriebsgliedes (103) einschraubbar ist.