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Die Erfindung betrifft Hand- oder Elektrozahnbürsten, bestehend aus einem Bürstenkörper mit einem Kopf, einem Hals und einem Griff sowie am Kopf befestigten Borsten, wobei der Bürstenkörper in mindestens zwei Teilsegmente gegliedert ist, die axial ineinander verschiebbare Elemente bilden, zwischen die ein elastisches Material eingebracht ist, das pendelartige Schwingungsbewegungen erzeugt.
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Seit mehr als 200 Jahren werden Handzahnbürsten in Massenproduktion hergestellt, doch erst mit der Einführung von spritzgegossenen Zahnbürstenkörpern, die erstmals in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts mit Kunststoffborsten ausgestattet wurden, konnte das Standard-Pflegegerät für Zähne und Zahnfleisch höheren Anforderungen an Hygiene-, Reinigungs- und Massagewirkung entsprechen und breiten Zugang in der Bevölkerung finden. Im 20. Jahrhundert kamen mit verschiedenen Energiequellen betriebene Elektrozahnbürsten auf den Markt und erobern verstärkt Marktsegmente.
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Nicht nur eine regelmäßige Mundhygiene ist von Fachkreisen und Zahnärzten empfohlen. Gewarnt wird auch vor den Gefahren bei der falschen Verwendung der Zahnbürste. Viele Menschen denken, dass die Putzwirkung verbessert oder die Putzzeit verkürzt werden könnte, je stärkeren Druck sie auf die Zahnbürste ausüben. Deshalb ist häufig zu beobachten, dass die Zähne regelrecht geschrubbt werden. Dabei werden nicht nur die Borsten in radialer Richtung zu stark auf die Zahn- und Schleimhautoberflächen gepresst, sondern auch in axialer Richtung. Die Borsten, aber auch der Zahnbürstenkopf selbst stoßen auch wegen der Enge im Mundraum häufig an Zahnoberflächen und Gingiva. Solche Zahnputztechniken können sehr schnell zu Zahn- und Zahnfleischschäden führen. Der Zahnschmelz wird angegriffen, freiliegende Zahnhälse können verletzt werden. Zudem verbiegen sich die Borsten der Zahnbürste, wenn man grundsätzlich zu hohen Druck auf die Zahnbürste ausübt, was wiederum dazu führt, dass die Reinigungswirkung deutlich reduziert wird.
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Diese Feststellungen haben zur Entwicklung vieler konstruktiver Maßnahmen geführt wie beispielsweise Zahnbürsten mit einer federnden Verbindung zwischen Bürstenkopf und Stiel.
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Solche Zahnbürsten mit so genannter Anpressdruckkontrolle weichen bei Anwendung eines zu hohen Drucks auf die Zahn- oder Zahnfleischoberflächen aus, das heißt sie verbiegen oder federn in die entgegen gesetzte Richtung, also von den zu reinigenden Oberflächen weg. Eine bekannte Lösung beschreibt die
WO 2004/010822 , bei der im Hals- bzw. Griffbereich der Zahnbürste eine Feder angeordnet ist, um eine zu hohe Andruckkraft der Borsten zu vermeiden. Bei dieser Lösung weicht der Bürstenkopf bei Anwendung eines entsprechend hohen Anpressdruck auf die zu reinigenden Zähne plötzlich von den Zähnen weg aus. Eine andere Ausführungsform zur Erzielung einer federnden Verbindung zwischen Bürstenkopf und Stiel zeigt die
FR 1 247 433 . Hier ist der Kopf bis in den Stielbereich in Längsrichtung ”gespalten”. Die dadurch ausgebildeten und separat mit Borsten besetzten Teile sind von einem Klemmring übergriffen, der die Länge der Leisten und damit die Nachgiebigkeit dieses gegenüber dem Stiel elastischeren Bereichs einstellt. Diese Lösung ist in der Herstellung sehr aufwändig und wegen der vorhandenen Spalte auch in hygienischer Hinsicht bedenklich. Ähnliches gilt für eine andere Ausführung, die das
US-Patent 4 520 526 beschreibt. Die Zahnbürste wird hier im Übergangsbereich zwischen Kopf und Stiel durch Ausnehmungen im Kunststoff geschwächt, damit ein größeres Federvermögen erreicht wird. In solchen Ausnehmungen sammeln sich vornehmlich Verunreinigungen, Zahncremereste oder Bakterien. Die
DE 696 21 616 T2 beschreibt miteinander verrastete Teilsegmente, die nicht zu einer Verschiebbarkeit mit axialer Nachfederung führen. Auch die weiterhin bekannten
WO 95/10959 A1 ,
DE 698 10 911 T2 und
US 2004/0128780 A1 zeigen zwar in ihrer Konstruktion flexible Elemente, jedoch fehlt ihnen die der Erfindung zugrunde liegende axiale Beweglichkeit, die zu einer pendelartigen Schwingungsbewegung führt.
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Solche bekannten Ausführungsformen führen immer zu einer Art Unterbrechung des Putzvorganges, weil beim Zurückbiegen oder Zurückfedern die Borstenenden durch die Elongation kurzzeitig den notwendigen Kontakt mit den zu reinigenden Oberflächen verlieren. Die Anpressdruckkontrolle wirkt in Verbindung mit der radialen Kraft, die der Benutzer der Zahnbürste ausübt und wandelt diese wiederum in eine radiale Bewegung in die entgegen gesetzte Richtung um. Außerdem handelt es sich nur um eine momentane Auslenkung der Zahnbürste, die keine weitere Zusatzfunktion zulässt. Dass nicht nur radial zu starke Krafteinwirkung stattfindet, sondern auch axial wird völlig vernachlässigt.
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Doch nicht nur das Vermeiden von zu hohem Anpressdruck ist ein wünschenswertes Merkmal bei einer Zahnbürste, sondern auch die Optimierung der Reinigungswirkung und eventuelle Verkürzung der notwendigen Putzdauer. Gerade weil zu beobachten ist, dass viele Benutzer von Handzahnbürsten eher dazu tendieren, die von Zahnärzten empfohlene Mindestputzzeit zu unterschreiten, ist es wichtig die Reinigungs- und Massagewirkung einer Zahnbürste zu verbessern, so dass auch bei verkürzter Putzzeit ein gutes Ergebnis erzielt wird, ohne dass dieses Merkmal tatsächlich beim Verbraucher ausgelobt werden sollte.
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Während diese beiden gewünschten Wirkungen – Anpressdruckkontrolle und Optimierung der Reinigungswirkung – bei den vorhandenen Lösungen zuwider laufen und nicht in optimierter Weise gleichzeitig erreicht werden können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zahnbürste des eingangs genannten Aufbaus so auszubilden, dass die Schutzbewegung der Zahnbürste zur Anpressdruckkontrolle in eine Zusatz- und Schwingbewegung der Zahnbürste umgewandelt wird, die zu einer verbesserten Reinigungs- und Massagewirkung führt. Gleichzeitig soll eine Lösung vorgestellt werden, bei der die Bewegungsumwandlung und auch der Härtegrad der Bürste definiert eingestellt werden kann. Außerdem soll die vorgestellte Zahnbürste den hygienischen Anforderungen moderner Mundpflegemittel entsprechen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bürstenkörper einer Hand- oder einer Elektrozahnbürste in mindestens zwei Teilsegmente gegliedert ist, die axial ineinander verschiebbare Elemente bilden, zwischen die ein elastisches Material eingebracht ist, und dass diese verschiebbaren Elemente gebildet werden aus mindestens einem Bolzen eines Teilsegmentes, der in den Hohlraum einer Ausnehmung des angrenzenden anderen Teilsegmentes eintaucht, wobei das elastische Material durch weiteres axiales Verschieben des Bolzens in den Hohlraum der Ausnehmung gestaucht wird und durch Zurückdehnen in seine ursprüngliche Form und Position eine pendelartige Schwingungsbewegung erzeugt.
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Die folgende Beschreibung sowie die Figuren beziehen sich zwar beispielhaft auf eine Handzahnbürste, die Erfindung kann aber ohne weiteres auch auf Elektrozahnbürsten übertragen werden. Bei der einfachsten Variante wird der Bürstenkörper in ein Oberteil und ein Unterteil segmentiert. Das Oberteil weist am oberen Ende den Zahnbürstenkopf mit den darin befestigten Borsten auf. Das entgegen gesetzte Ende des Oberteils führt vom Kopfbereich in den Halsbereich der Bürste und weist eine Art Bolzen auf. Das Unterteil besteht aus dem Bürstengriff, der sich nach oben hin zum Halsbereich verjüngt und dort eine Ausnehmung aufweist, die den Bolzen des Oberteils aufnehmen kann. Die Bolzen des Oberteils taucht in den Hohlraum der Ausnehmung des Unterteils, so dass hier eine axiale Bewegung ermöglicht wird. Durch das Einspritzen eines elastischen Materials in einen definierten Spalt zwischen Ober- und Unterteil wird ein so genannter Schwingungsbereich erzeugt. Außerdem wird der Spalt wie bei einem Balg geschlossen, um das Eindringen von Verunreinigungen und Bakterien zu verhindern.
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Grundsätzlich basiert das Schwingen eines Systems auf der Energieumwandlung zwischen zwei Energieformen. Wird die erfindungsgemäße Zahnbürste angewendet, so übt der Benutzer durch die Bewegungsenergie Druckkräfte auf das elastische Material aus. Das elastische Material weicht dem zu starken Druck aus und wird gestaucht. Das Material will sich in seine ursprüngliche Form und Position zurückdehnen, was dazu führt, dass die radiale oder axiale Bewegungsenergie in eine axiale Schwingungsenergie umgewandelt wird. Das Oberteil beginnt ähnlich einem Pendel regelrecht zu schwingen. Diese pendelartigen Schwingbewegungen führen zu einer Unterstützung der Putzbewegungen und fangen gleichzeitig zu viel angewendete Kraft auf, um Zahnfleisch und Zähne zu schützen. Die Schwingungen werden gebremst durch das härtere Material des Ober- und Unterteils, das vorzugsweise aus Polypropylen besteht. Hierbei kann die Schwingungsfunktion genau definiert werden über die Länge des Bolzens des Oberteils beziehungsweise die Tiefe der Ausnehmung des Unterteils. Je weiter der Bolzen in das Unterteil eindringen kann, desto stärkere Schwingungen können erzielt werden. Auch über die Wahl des elastischen Materials zwischen Ober- und Unterteil kann die Schwingungsfunktion definiert werden. Hier gilt je weicher und elastischer das Material, desto stärkere Schwingungen können erzielt werden. Eine weitere Möglichkeit, die Schwingungsfunktion genau einzustellen, liegt in der geometrischen Ausgestaltung des Bolzens. Dieser Bolzen kann einen Querschnitt haben, der rund, eckig, stern- oder kreuzförmig ist oder eine andere geometrische Form aufweist. Geringere Querschnittsflächen und -größen führen dabei zu einer höhere Flexibilität und stärkerem Schwingen der Zahnbürste. Es können auch zwei oder mehr Bolzen angeordnet werden.
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Mit den vorgenannten Varianten, die natürlich auch miteinander kombiniert werden können, ist es möglich, nicht nur die Schwingungsfunktion zu adjustieren, sondern auch den Härtegrad der Zahnbürste selbst, was bei üblichen Zahnbürsten normalerweise nur über den Borstendurchmesser und/oder die Borstenlänge zu erreichen ist.
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Angedacht ist auch, den Hohlraum der Ausnehmung des Unterteils winklig anzuordnen. So wird bei entsprechendem Anpressdruck der Bolzen durch die Einführung in den winklig angeordneten Hohlraum das Oberteil und damit den Bürstenkopf in eine bestimmte Richtung auslenken.
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Eine weiterhin bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass das elastische Material um die sich mechanisch ineinander schiebenden Bürstensegmente herum gespritzt oder nachträglich montiert wird. Auch der komplette Griff könnte mit dem elastischen Material, vorzugsweise TPE, umspritzt werden, um zusätzlich eine gute Haptik zu erreichen.
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Die Zusatzwirkung könnte noch dadurch erhöht werden, dass die Zahnbürste in mehr als zwei Teilsegmente gegliedert ist. Beispielsweise könnten noch Zwischenteile angeordnet sein, die wiederum mit Bolzen und/oder Ausnehmungen ausgestattet sind. So wird die Schwingungswirkung vergrößert. Auch die Anordnung im Zahnbürstenkopf und im Griffbereich ist denkbar. Je nach Ausformung der Verbindungen könnten sogar kontroverse Richtungen für verschiedene Anwendungsbereiche gewählt werden. Die einzelnen Teile der Zahnbürste können auch aus verschiedenen Kunststoffen oder anderen Materialien wie Holz, Metall, Keramik oder anderen sinnvollen Werkstoffen bestehen.
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So ist es möglich, die Anpresskraft entsprechend dem Benutzerkreis einzustellen, um beispielsweise Kinderzahnbürsten anders einzustellen als Erwachsenenzahnbürsten.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsformen, die nur Beispiele für alle vorgenannten Variationsmöglichkeiten und beliebigen Kombinationen darstellen. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Zahnbürstenkörpers, der in zwei Segmente gegliedert ist, die axial ineinander verschiebbar sind, ohne dass bereits das elastische Material eingebracht ist,
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2 einen Längsschnitt eines Zahnbürstenkörpers, der in zwei Segmente gegliedert ist, die axial ineinander verschiebbar sind und der mit elastischem Material beaufschlagt ist,
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3a einen vergrößerten Ausschnitt eines Zahnbürstenkörpers, der in zwei Segmente gegliedert ist, in Ruhestellung,
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3b einen vergrößerten Ausschnitt eines Zahnbürstenkörpers, der in zwei Segmente gegliedert ist, in gestauchter Position,
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4 einen Ausschnitt eines Zahnbürstenkörpers, bei dem der Zahnbürstenkopf in zwei Segmente gegliedert ist,
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5 einen Längsschnitt eines Zahnbürstenkörpers, der in drei Segmente gegliedert ist, die axial ineinander verschiebbar sind,
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6 beispielhafte Querschnitte der Bolzen in Teilsegmenten.
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Die 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Zahnbürstenkörper ist gegliedert in zwei Teilsegmente, die im Bereich des Zahnbürstenhalses aufeinander stoßen. Das obere Segment 1, das in den Zahnbürstenkopf mündet, bildet am entgegen gesetzten Ende einen Bolzen 3, der sich in die Ausnehmung 4 des unteren Segmentes 2, das in den Bürstengriff mündet, einschieben lässt. Der Bürstenkörper wurde noch nicht mit dem elastischen Material beaufschlagt, das die erfindungsgemäßen Schwingungen erzeugt. 2 zeigt den Zahnbürstenkörper aus 1, der mit dem elastischen Schwingungsmaterial 5 versehen ist. Dieses fließt je nach gewünschter Schwingungsstärke ganz oder teilweise in die zwischen den beiden Teilsegmenten gebildete Ausnehmung hinein und verbindet die Zahnbürstensegmente miteinander. Beispielhaft wurde hier eine kugelförmige Verbindung gespritzt.
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Die 3a und 3b zeigen im vergrößerten Längsschnitt die Funktionsweise des elastischen Materials 5. Der Bürstenkörper in 3a befindet sich sozusagen in der Ruhestellung. Das elastische Material 5 ist weder gestaucht noch gedehnt. 3b zeigt denselben Ausschnitt in der gestauchten Position. Der Bolzen 3 des ersten Teilsegmentes 1 wurde weiter in den Hohlraum des zweiten Teilsegmentes 2 verschoben, das elastische Material 5 weicht dem zu starken Druck aus und wird gestaucht und teilweise nach außen gedrückt. Das Bestreben des elastischen Materials 5, sich in seine ursprüngliche Form und Position zurückzudehnen, führt nun dazu, dass die radiale oder axiale Bewegungsenergie in eine axiale Schwingungsenergie umgewandelt wird. Auf die Darstellung der gedehnten Position wurde verzichtet.
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Der Zahnbürstenkopf der 4 weist exemplarisch ein Teilsegment 1 mit zwei Bolzen 3 auf, das in das gegenüberliegende Teilsegment 2 hineingreift, das wiederum mit zwei Ausnehmungen 4 ausgestattet ist. Mögliche Querschnitte der Bolzen oder Ausnehmungen werden in einer nachfolgenden Figur aufgezeigt.
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5 zeigt eine Handzahnbürste, die in drei Teilsegmente gegliedert wurde. Das erste Segment bildet das Ende des Bürstenkopfes, das zweite das in den Hals sich verjüngende Teil des Bürstenkopfes. Das dritte Teilsegment beginnt im Bürstenhals und endet am Griffende der Zahnbürste. Das elastische Material bildet schwingungsfördernde Quetsch- und Stauchzonen. Mit der Ausrichtung der Bolzen kann die Schwingung noch verstärkt werden. Die gewinkelte Ausführung der Bürste und die entgegen gesetzte Bolzenausrichtung erzeugen dynamische Schwingungen bei Benutzung der Bürste.
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Eine Auswahl möglicher Querschnitte der Bolzen ist in 6 dargestellt. Diese sind nur einige wenige Beispiele. Es sind alle möglichen Varianten und geometrischen Formen denkbar.
