DE102011056867A1 - Zahnreinigungsinstrument - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnreinigungsinstrument mit einer Analytikeinrichtung und einer Vorrichtung zur Datenübertragung, wobei in einem Wechselbürstenkopf Bürstenfasern befestigt sind, die zum Ausstrahlen und/oder zum Empfangen von akustischen Signalen ausgebildet sind, wobei die empfangenen Signale in der Analytikeinrichtung aufbereitbar und über Datenübertragung versendbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zahnreinigungsinstrument nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, also ein Zahnreinigungsinstrument mit Analytikeinrichtung und einer Einrichtung zur Datenübertragung zur Einbringung in den Mundraum eines Patienten während der täglichen Zahnpflege.
  • Analytikeinrichtungen für Zahnreinigungsinstrumente sind in der Technik bekannt, beispielsweise gibt es Zahnreinigungsinstrumente, die einen Sensor für zu hohen Anpressdruck des Bürstenkopfes auf den Zahn bzw. das Zahnfleisch aufweisen. Außerdem sind auch Zahnreinigungsinstrumente im Handel erhältlich, die separate Anzeigegeräte aufweisen, auf denen beispielsweise die verbleibende Putzzeit angezeigt wird. Zwischen dem Anzeigegerät und dem eigentlichen Zahnreinigungsinstrument, also dem Mundstück, auf das ein Wechselbürstenkopf aufgesetzt ist, findet dafür eine Datenübertragung statt. Die Datenübertragung erfolgt üblicherweise über Funk.
  • Ein grundlegendes Problem bei der Erhaltung der Zahngesundheit neben der täglichen und gründlichen Mundhygiene ist, dass regelmäßige Kontrollen, meist in halbjährlichem Abstand, durch den Zahnarzt erforderlich sind. Dabei erfolgt durch den Zahnarzt sowohl eine visuelle Begutachtung des Zustandes von Zahnfleisch, Mundschleimhaut und den Zähnen, aber auch deren taktile Sondierung. Dies muss für eine umfassende Zustandsanalyse häufig noch durch bildgebende Verfahren, welche auf Röntgenstrahlen basieren, ergänzt werden. Bei notwendigen Zahnrestaurationen soll die ursprüngliche Form und Funktion des Zahnes wiederhergestellt sowie einer Neubildung von Karies vorgebeugt werden.
  • Zähne und Werkstoffe zu deren Restauration verfügen sowohl über unterschiedliche mechanische als auch physikalische und chemische Eigenschaften. Dieses führt, insbesondere bei großen Differenzen im thermischen Ausdehnungsverhalten, zur Randspaltbildung. Die Randspaltbildung begünstigt auch die Sekundärkariesbildung- und Ausbreitung. Weiterhin können bei direkt eingebrachten Füllungen oder aufgebrachten Überkronungen, aufgrund von Temperaturwechselzyklen, thermisch induzierten mechanischen Spannungen zwischen Zahn und restaurativer Versorgung entstehen, die schließlich zum Verbundversagen führen. Bei der zahnmedizinischen Untersuchung erfolgt die Analytik von Randspalten und dadurch häufig induziertem Sekundärkaries durch den behandelnden Arzt überwiegend taktil mittels eines Sondeninstrumentes. Nachteilig bei der taktilen Untersuchung mit der dentalen Sonde oder beim Abformen der Zahnoberfläche ist, dass nur die frei zugänglichen Oberflächenbereiche beurteilt werden können.
  • Stand der Technik ist weiterhin eine aufwändige und für den Patienten unangenehme Silikonabformung der Zahnoberflächen mit nachfolgender Auswertung des Negativabdruckes. Für die Bildgebung kommen neben Röntgenverfahren auch sogenannte Intraoralkameras zum Einsatz. Ein grundlegendes Problem bei der Röntgendiagnostik ist die Strahlenbelastung für den Patienten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, praxisgerecht und handhabungssicher schon bei der täglichen Zahnreinigung eine Diagnostik von Veränderungen an Zahnstrukturen und die Einschätzung der Zahnfleischvitalität zu ermöglichen und die Daten dem Patienten und bei Bedarf an den behandelnden Zahnarzt zu übermitteln. Darüber hinaus soll optional auch eine qualitative und semiquantitative Charakterisierung sowie eine Lokalisation von Kariesarealen und/oder eine Detektion von Biofilm und schon manifestierten Plaqueherden während der Zahnreinigung ermöglicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Zahnreinigungsinstrument gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruch 1.
  • Nach Anspruch 1 ist ein Zahnreinigungsinstrument mit einer Analytikeinrichtung und einer Vorrichtung zur Datenübertragung vorgesehen, wobei in einem Wechselbürstenkopf Bürstenfasern befestigt sind, mit denen akustische Signale ausstrahlbar und/oder empfangbar sind, wobei die empfangenen Signale in der Analytikeinrichtung aufbereitbar und über Datenübertragung versendbar sind.
  • Durch die Einkoppelbarkeit eines akustischen Signals in den Wechselbürstenkopf eines Zahnreinigungsinstruments mit Analytikeinrichtung und einer Vorrichtung zur Datenübertragung wird die Möglichkeit eröffnet, den Zahnstatus beispielsweise im Hinblick auf Karies während der täglichen Zahnpflege zu untersuchen und an den behandelnden Zahnarzt zur näheren Diagnose und gegebenenfalls zum Veranlassen eines Termins zu übermitteln. Dabei entspricht die geometrische Anordnung der Borsten der einer herkömmlichen Zahnbürste. Über die flexiblen Borstenspitzen kann das Reflexionssignal der Topologie der oralen Strukturen folgend erfasst und ausgewertet werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Zahnreinigungsinstrumentes ist, dass neben dem täglichen Zahnreinigungseffekt durch den Gebrauch einer Zahnbürste dabei gleichzeitig eine Analyse oraler Strukturen erfolgt und die gewonnen Daten bei Bedarf direkt an den behandelnden Zahnarzt übermittelt werden können. Diese Analyse erfolgt ohne jegliche Strahlenbelastungen für den Patienten. Dies ermöglicht dem behandelnden Arzt eine Beurteilung von Zahnstrukturen, die Analytik von Sekundärkaries, eine Detektion von Randspaltbildung bei Füllungstherapien und prothetischen Versorgungen und die Untersuchung von Ausmaß und Qualität der Plaquebildung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorteilhaft ist, dass der Wechselbürstenkopf als Borstenarray für eine Ultraschallankopplung mit einem über die distale Fläche verteilten Borstensaum ausgebildet ist.
  • Durch die Utraschalleinkopplung über den Borstensaum eines Borstenarrays wird die erfindungsgemäße Diagnosetechnik verfügbar gemacht, ohne das äußere Erscheinungsbild des Wechselbürstenkopfs und damit verbunden dessen primäre Funktionsweise der Zahnreinigung wesentlich zu verändern. Für den Benutzer bleibt das Zähneputzen somit praktisch unverändert, insbesondere Benutzer von herkömmlichen Elektrozahnbürsten können ihre gewohnten Putztechniken, die oft durch den Zahnarzt antrainiert wurden, beibehalten.
  • Vorteilhaft ist auch, dass die Ultraschalleinkopplung auf das Zahnsubstrat über ein Anlegen eines Ultraschallwandlers an der zur analysierenden Position gegenüberliegenden Zahnseite erfolgt und das Ultraschall-Transmissionssignal über die Bürstenfasern des Wechselbürstenkopfes detektierbar sind.
  • Ein Anlegen des Ultraschallwandlers an der gegenüberliegenden Zahnseite ermöglicht unter anderem eine Einkopplung des Ultraschallsignals an räumlich schwer zugänglichen Bereichen.
  • Vorteilhaft ist außerdem, dass die Datenübertragung durch eine drahtlose Datenübertragung, wie beispielsweise durch Bluetooth oder WLAN an konventionelle Empfänger, wie beispielsweise Bluetooth-Hosts oder WLAN-Router erfolgt, wobei die Weiterleitung der Signale anschließend durch herkömmliche Telefonleitungen oder über WWAN-Netze erfolgt.
  • Die Nutzung bekannter drahtloser Übertragungsprotokolle ermöglicht eine Kommunikation mit herkömmlicher Hardware, sodass lediglich das Signal durch eine hierfür vorgesehene Software aufgenommen und/oder weiterverarbeitet werden muss.
  • Vorteilhaft ist ferner, dass die Frequenzen der akustischen Signale im Bereich zwischen 1 MHz und 2 GHz, bevorzugt zwischen 2 MHz und 100 MHz, liegen.
  • Die Schallwandlereinheit unterscheidet sich von in der Medizintechnik etablierten Sonografiegeräten durch den deutlich höheren Frequenzbereich und damit durch die höhere Auflösung.
  • Ein günstiger Frequenzbereich liegt zwischen 1 MHz und 2 GHz. Der bevorzugte Frequenzbereich zwischen 2 MHZ und 100 MHz stellt einen guten Kompromiss zwischen Auflösungsvermögen und Dämpfung des akustischen Signals dar. Aussagen zum Zustand der Zähne und des Zahnfleisches und somit zur Prognose sind damit erzielbar.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Bürstenfasern als Einzelfasern oder umhüllte Faserbündel ausgeführt sind.
  • Einzelfasern und umhüllte Faserbündel sind zwei alternative Ausführungen für die Borsten, die nach dem Kriterien Herstellungskosten, Auflösungsvermögen, Nutzungsdauer gewählt werden können. Es ist aber auch eine Auswahl des Borstentyps in Abhängigkeit von der Anordnung der jeweiligen Borsten am Wechselbürstenkopf möglich, um die Bürstenstruktur für den Einsatzort spezifisch zu gestalten.
  • Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass durch die Bürstenfasern Laserlicht der Wellenlänge von 400 nm bis 820 nm, bevorzugt von 600 nm bis 700 nm, besonders bevorzugt von 680 nm, für eine optionale antimikrobielle Photodynamische Therapie (aPDT) leitbar ist, wodurch, bei Inkorporation von Farbstoffmolekülen, wie z. B. Meso-Tetra-N-Methyl-Pyridyl-Porphyrin (TMPyP), an die Membran von Plaque bildenden Mikroorganismen, diese dauerhaft inaktivierbar sind.
  • Eine Einkopplung von Laserstrahlen in die Bürstenfasern ermöglicht es, neben der Analyse des Zahnstatus gleich therapeutisch gegen die Anfänge einer Zahnschädigung vorzugehen und so keine wertvolle Zeit verstreichen zu lassen bis sich der Patient beim Zahnarzt vorstellt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass als Material für die Bürstenfasern Polyvinylidenfluorid Verwendung findet, wobei auch Verbundwerkstoffe des Polyvinylidenfluorids mit Blei-Magnesium-Niobaten, Zinkoxid, Aluminiumorthophosphat, Bariumtitanat und Aluminiumnitrid umfasst sind.
  • Polyvinylidenfluorid eignet sich als Material besonders gut für die Einkopplung und Weiterleitung von Ultraschall, gleichzeitig ist insbesondere für die Verbundwerkstoffe auch ein Transport für die therapeutisch zu nutzende Laserstrahlung möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Ankopplung über den Speichel oder Zahnpflegemittel, die keine nennenswerte Anzahl an Streuzentren enthalten, erfolgt.
  • Zahnpflegemittel mit niedrigem Streuquerschnitt und gegebenenfalls der Speichel können das Einkoppeln des Laserlichts durch Ausbilden geeigneter Grenzschichten zwischen Bürstenkopf und Zahnreihe ebenfalls fördern.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht auch vor, dass die aus den akustischen Signalen der gewonnenen Daten und den daraus berechneten Bilddaten mit den optischen Daten der optischen Einheit durch Datenabgleich kombinierbar sind.
  • Ein Datenabgleich macht auch die beispielsweise durch Reflexion an der Zahnreihe erzeugten optischen Daten zusätzlich auch für eine weitergehende Diagnose in Kombination mit den durch Ultraschall erzeugten Daten möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Informationen zur Ermittlung des Erhaltungszustands von Zahnstrukturen und somit zur besseren Ermittlung des Kontrolltermins nutzbar sind.
  • Eine Ermittlung des Kontrolltermins aufgrund von analytischen Ergebnissen dient neben Einsparungen für den Patienten bzw. den Versicherungsträgern einem besseren Zeitmanagement für Zahnarzt und Patient, da nur erforderliche Kontrolltermine stattfinden und die Dauer der Kontrolluntersuchung selbst besser im Voraus abgeschätzt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist auch, dass der Patient über ein optisches oder/und ein akustisches Signal über Veränderungen des Zustandes der Zähne und des Zahnfleisches informierbar ist.
  • Eine Information für den Patienten ermöglicht es diesem, die Zahnpflege in den kritischen Bereichen zu intensivieren oder seine Putztechnik zu überprüfen.
  • Besonders vorteilhaft ist außerdem, dass die akustischen Signale von einer Schallwandlereinheit erzeugbar sind, die einen Sender, einen Schallkopf mit Schallwandler und einen Empfänger umfasst, wobei der Schallkopf mit Schallwandler vorzugsweise eine akustische Linse aufweist.
  • Mit der Schallwandlereinheit können gerichtete Ultraschallwellen auf einfache Weise erzeugt und beispielsweise an die Borsten des Wechselbürstenkopfes weitergeleitet werden.
  • Besonders vorteilhaft ist ferner, dass der Sender kurze elektrische Hochfrequenz-Signale erzeugt, die im Schallwandler in hochfrequente Ultraschallwellen umsetzbar sind, die wiederum vorzugsweise über eine akustische Linse und/oder einen Gruppenstrahler mittels eines Kopplungsmediums in eine zu untersuchende Struktur einleitbar sind, wobei die Ultraschallsignale an der Oberfläche und/oder an inneren Grenzflächen reflektiert, gestreut oder absorbiert werden.
  • Wesentliche Vorteile ergeben sich bei Schallbündelausrichtung durch Gruppenstrahlertechnik bzw. eines Linienscanners zur Realisierung einer Strahlschwenkung und einer flexiblen Fokussierung des akustischen Signals an Stelle einer akustischen Linse mit festem Krümmungsradius. Durch gezielte Phasenansteuerung der Einzelfasern in der Ultraschalleinheit ist die Abstrahlrichtung der Ultraschallsignale variierbar.
  • Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass durch gezielte Phasenansteuerung des Ultraschallsignals in die einzelnen Borsten des Wechselbürstenkopfes die Abstrahlrichtung des Ultraschallsignals variierbar ist.
  • Mit einer Variation der Abstrahlrichtung des Ultraschallsignals kann die Aussagekraft der erhaltenen Daten gegenüber einer einheitlichen Abstrahlrichtung erhöht werden.
  • Besonders vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die reflektierten akustischen Signale vom Schallwandler wieder in elektrische Signale umwandelbar sind, die vom Empfänger zeitaufgelöst auswertbar sind und in Daten für die bildliche Darstellung umwandelbar sind.
  • Die Rückwandlung der akustischen Signale in elektrische Signale ermöglicht den Einsatz von standardisierten Geräten für die Auswertung von elektrischen Signalen, wie beispielsweise Verstärker oder A/D-Wandler.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Zahnreinigungsinstrument in einem oder mehreren Betriebsmodi gleichzeitig betreibbar ist, wobei vorzugsweise die Betriebsmodi zur Verfügung stehen:
    • – A-Scan: Darstellung der Signalamplitude in Abhängigkeit von der Zeit,
    • – B-Scan: Akustisches Tiefenprofil (vertikaler Schnitt),
    • – C-Scan: Horizontales akustisches Schnittbild parallel zur Schallwandlerebene,
    • – S-Scan: Akustisches Transmissionsbild.
  • Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsmodi des Zahnreinigungsinstruments stehen verschiedene diagnostische Daten für die unterschiedlichsten diagnostischen Methoden zur Verfügung.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass in einem Basisteil des Wechselbürstenkopfes ein Laserlicht-Einkopplungsmodul angeordnet ist, über welches Laserlicht in die Bürstenfasern einkoppelbar ist.
  • Durch das Laserlicht-Einkopplungsmodul im Basisteil des Wechselbürstenkopfes kann das Laserlicht aus dem Handstück des Zahnreinigungsinstruments in des Wechselbürstenkopf übertragen werden.
  • Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Wechselbürstenkopf ein Gehäuse aufweist, welches vorzugsweise Polycarbonat, Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid (PI) umfasst oder deren Werkstoffkombinationen aufweist.
  • Die angeführten Materialien eignen sich im Hinblick auf Steifigkeit, elektrostatische Eigenschaften und Hygiene besonders für den Einsatz als Gehäuse eines Wechselbürstenkopfes.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass durch das akustische Signal der qualitative Zustand von gefüllten oder faserverstärkten Polymeren beschreibbar ist.
  • Eine Analysemöglichkeit für gefüllte oder faserverstärkte Polymere macht nicht nur eine Untersuchung der Beschaffenheit von Füllungen oder Kronen möglich, sondern erlaubt darüber hinaus auch eine Untersuchung derartiger Kunststoffe außerhalb des zahnmedizinischen und zahntechnischen Bereichs.
  • Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren zu bevorzugten Ausführungsformen des Zahnreinigungsinstruments erläutert. Im Einzelnen zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung der Signalerzeugungs- und Datenübertragungseinheit,
  • 2 einen schematischen Längsschnitt eines Details des Wechselbürstenkopfs nach einer ersten Ausführungsform,
  • 3 eine schematische Detailansicht des Wechselbürstenkopfs,
  • 4 die Einzelheit X in einer schematischen Darstellung einer ummantelten Einzelfaser,
  • 4A eine schematische Detailansicht eines ummantelten Einzelfaserbündels,
  • 4B eine schematische Detailansicht eines ummantelten Faserbündels,
  • 5 eine schematische Detailansicht des Wechselbürstenkopfs von der Unterseite,
  • 6 eine schematische Darstellung des Signalflusses.
  • Die 1 zeigt eine Gesamtansicht der Signalerzeugungsund Datenübertragungseinheit 1 mit einem Display 2, welche auch als Handstück bezeichnet wird, und einem Wechselbürstenkopf 3 nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei der Wechselbürstenkopf 3 ein Borstenprofil im Bürstenbereich aufweist.
  • Die 2 zeigt den Wechselbürstenkopf 3 nach der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, an dem die Bürstenfasern 4 an einem distalen Ende und Flachkontaktelemente 23 am gegenüberliegenden zum nicht in 2 dargestellten Handstück proximal angeordneten Ende angeordnet sind.
  • Die 3 zeigt eine Detailansicht des Wechselbürstenkopfes 3 des zahnmedizinischen Analytikgeräts in einer ersten Ausführungsform mit einer elektrischen Verbindungsleitung 6 und einem Lichtleiter 5, die jeweils mit den Bürstenfasern 4 verbunden sind. Das gezeigte Beispiel des Bürstenbereichs eines Wechselbürstenkopfes 3 zeigt ein Profil, welche für das Reinigen von zwei benachbarten Zähnen angepasst ist. Grundsätzlich sind auch andere Profile denkbar oder auch eine gleichmäßige Länge der Borsten möglich. Insbesondere müssen auch nicht alle Borsten für die akustischen Signale (Ultraschall) und/oder Laserlicht ansteuerbar sein.
  • Die 4 zeigt eine Detailansicht des Wechselbürstenkopfes 3 des zahnmedizinischen Analytikgeräts in einer weiteren Ausführungsform mit einer Laserlichteinkopplung über einen Lichtleiter 5 in die Bürstenfasern 4 für eine optionale anti-mikrobielle Photodynamische Therapie (aPDT) mit Laserlicht der Wellenlänge von 400 nm bis 820 nm, bevorzugt 600 nm bis 700 nm, besonders bevorzugt 680 nm nach Wanderung und Anheftung von Farbstoffmolekülen, z. B. Meso-Tetra-N-Methyl-Pyridyl-Porphyrin (TMPyP), an die Membran von Plaque bildenden Mikroorganismen. Unmittelbar an die wechselbürstenkopfseitigen Enden der einzelnen Bürstenfasern 4 liegen die Einzelfaser-Multifrequenz-Ultraschallwandler 7, die mit einer elektrischen Verbindungsleitung 6 an der Sende-Empfangs-Elektronik (nicht in 4 dargestellt, vgl. 6 Bezzf. 16) angeschlossen sind.
  • Die 4A zeigt einen Einzelfaser-Multi-frequenz-Ultraschall-Wandler der aus einer Polyvinylidenfluoridfaser 8 besteht, wobei auch Werkstoffkombinationen mit Blei- und/oder Magnesiumniobat, Zinkoxid und/oder Aluminiumnitrid umfasst sind. Die dargestellte Ausführungsform zeigt eine Einzelfaserummantelung 9. Die Einzelfaser kann an ihrem distalen Ende auch als akustische Linse 10 ausgeformt sein. Die Einzelfaser-Multifrequenz-Ultraschall-Wandler können auch zu einem Array-Faserbündel zusammengeschaltet werden.
  • Die 4B zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Einzelfasern zu einem ein Faserbündel 11 zusammengefasst sind, welches von einer Einzelfaserummantelung 9 umhüllt ist, wobei ein Einzelfaser-Multifrequenz-Ultraschallwandler 7 in diesem Fall das gesamte Faserbündel 11 ansteuert und somit der schaltungstechnische Auffand gegenüber einer Einzelanbindung der Einzelfasern (nicht in 4B dargestellt, vgl. 4 A, Bezzf. 8) erheblich reduziert wird, ohne die Wirkung des Ultraschalls auf die Zähne und das Zahnfleisch zu verringern. Reduziert wird durch eine Faserbündelanordnung 7 lediglich die Auflösung in einem unter zahnmedizinischen Gesichtspunkten vertretbaren Ausmaß. Darüber hinaus ist auch eine Ausführungsform vorgesehen, bei der die Einzelfasern 8 eines Faserbündels 11 auch einzeln durch einen Einzelfaser-Multifrequenz-Ultraschallwandler 7 angesteuert werden.
  • Die 5 zeigt eine Detailansicht von der Unterseite des Wechselbürstenkopfes 12 mit einer Anordnung von Einzelfasern 8, die jeweils von einer Einzelfaserummantelung 9 umhüllt ist.
  • Die 6 zeigt ein Signalflussbild des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Faserbündel-Anordnung der Einzelfasern. Das Sendesignal wird im Signalgenerator 14 erzeugt und an die Sendesteuerung 15 weitergeleitet. Die Sendesteuerung 15 ist mit der Sende-Empfangs-Elektronik 16 und mit dem Mikrocontroller 17 verbunden. Die Empfangssteuerung 18 ist mit der Sende-Empfangs-Elektronik (S/E-Elektronik) 16, dem Mikrocontroller 17 und dem Analog-Digital-Converter (A/D-Wandler oder ADC) 19 verbunden. Die Ansteuerung der Faserbündel 11 als Ultraschall-Strahler erfolgt über die Sende-Empfangs-Elektronik 16. Der Analog-Digital-Converter 19 liefert die Daten für die Ultraschallanalyse in einem Ultraschall-Signalanalyser 20 und die Ultraschall-Bilderzeugung 21. In der Bildkorrelationseinheit 22 werden die Daten Ultraschallanalyse und der Ultraschall-Bilderzeugung 21 überlagert und anschließend bei Bedarf dem Patienten und/oder dem behandelnden Arzt zur Verfügung gestellt. Die Faserbündel 11 sind bei der der 6 zugrunde liegenden Ausführungsform auf einem Ultraschall phasengesteuerten Array (ultra sonic sound phased array) 24 angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Signalerzeugungs- und Datenübertragungseinheit
    2
    Display
    3
    Wechselbürstenkopf
    4
    Bürstenfasern
    5
    Lichtleiter zur Laserlichteinkopplung
    6
    Elektrische Verbindungsleitung
    7
    Einzelfaser-Multifrequenz-Ultraschall-Wandler
    8
    Einzelfaser
    9
    Einzelfaserummantelung
    10
    Akustische Linse
    11
    Faserbündel
    12
    Unterseite Wechselbürstenkopf
    13
    Ultraschallerregerankopplung
    14
    Signalgenerator
    15
    Sendesteuerung
    16
    Sende-Empfangs-Elektronik
    17
    Mikrocontroller
    18
    Empfangssteuerung
    19
    Analog-Digital-Wandler
    20
    Datenübertragungseinheit
    21
    Ultraschall-Bilderzeugung
    22
    Bildkorrelationseinheit
    23
    Flachbahnkontaktelemente
    24
    Ultraschall-phasengesteuertes Array

Claims (20)

  1. Zahnreinigungsinstrument mit einer Analytikeinrichtung und einer Vorrichtung zur Datenübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wechselbürstenkopf Bürstenfasern befestigt sind, die zum Ausstrahlen und/oder zum Empfangen von akustischen Signalen ausgebildet sind, wobei die empfangenen Signale in der Analytikeinrichtung aufbereitbar und über Datenübertragung versendbar sind.
  2. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselbürstenkopf als Borstenarray für eine Ultraschallankopplung mit einem über die distale Fläche verteilten Borstensaum ausgebildet ist.
  3. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinkopplung auf das Zahnsubstrat über ein Anlegen eines Ultraschallwandlers an der zur analysierenden Position gegenüberliegenden Zahnseite erfolgt und das Ultraschall-Transmissionssignal über die Bürstenfasern des Wechselbürstenkopfes detektierbar sind.
  4. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung durch eine drahtlose Datenübertragung, wie beispielsweise durch Bluetooth oder WLAN an konventionelle Empfänger, wie beispielsweise Bluetooth-Hosts oder WLAN-Router erfolgt, wobei die Weiterleitung der Signale anschließend durch herkömmliche Telefonleitungen oder über WWAN-Netze erfolgt.
  5. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen der akustischen Signale im Bereich zwischen 1 MHz und 2 GHz, bevorzugt zwischen 2 MHz und 100 MHz, liegen.
  6. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenfasern als Einzelfasern oder umhüllte Faserbündel ausgeführt sind.
  7. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bürstenfasern Laserlicht der Wellenlänge von 400 nm bis 820 nm, bevorzugt von 600 nm bis 700 nm, besonders bevorzugt von 680 nm, für eine optionale antimikrobielle Photodynamische Therapie (aPDT) leitbar ist, wodurch, bei Inkorporation von Farbstoffmolekülen, wie z. B. Meso-Tetra-N-Methyl-Pyridyl-Porphyrin (TMPyP), an die Membran von Plaque bildenden Mikroorganismen, diese dauerhaft inaktivierbar sind.
  8. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Bürstenfasern Polyvinylidenfluorid Verwendung findet, wobei auch Verbundwerkstoffe des Polyvinylidenfluorids mit Blei-Magnesium-Niobaten, Zinkoxid, Aluminiumorthophosphat, Bariumtitanat und Aluminiumnitrid umfasst sind.
  9. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplung über den Speichel oder Zahnpflegemittel, die keine nennenswerte Anzahl an Streuzentren enthalten, erfolgt.
  10. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den akustischen Signalen der gewonnenen Daten und den daraus berechneten Bilddaten mit den optischen Daten der optischen Einheit durch Datenabgleich kombinierbar sind.
  11. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen zur Ermittlung des Erhaltungszustands von Zahnstrukturen und somit zur besseren Ermittlung des Kontrolltermins nutzbar sind.
  12. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Patient über ein optisches oder/und ein akustisches Signal über Veränderungen des Zustandes der Zähne und des Zahnfleisches informierbar ist.
  13. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Signale von einer Schallwandlereinheit erzeugbar sind, die einen Sender, einen Schallkopf mit Schallwandler und einen Empfänger umfasst, wobei der Schallkopf mit Schallwandler vorzugsweise eine akustische Linse aufweist.
  14. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender kurze elektrische Hochfrequenz-Signale erzeugt, die im Schallwandler in hochfrequente Ultraschallwellen umsetzbar sind, die wiederum vorzugsweise über eine akustische Linse und/oder einen Gruppenstrahler mittels eines Kopplungsmediums in eine zu untersuchende Struktur einleitbar sind, wobei die Ultraschallsignale an der Oberfläche und/oder an inneren Grenzflächen reflektiert, gestreut oder absorbiert werden.
  15. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch gezielte Phasenansteuerung des Ultraschallsignals in die einzelnen Borsten des Wechselbürstenkopfes die Abstrahlrichtung des Ultraschallsignals variierbar ist.
  16. Zahnreinigungsinstrument nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierten akustischen Signale vom Schallwandler wieder in elektrische Signale umwandelbar sind, die vom Empfänger zeitaufgelöst auswertbar sind und in Daten für die bildliche Darstellung umwandelbar sind.
  17. Zahnreinigungsinstrument nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnreinigungsinstrument in einem oder mehreren Betriebsmodi gleichzeitig betreibbar ist, wobei vorzugsweise die Betriebsmodi zur Verfügung stehen: – A-Scan: Darstellung der Signalamplitude in Abhängigkeit von der Zeit, – B-Scan: Akustisches Tiefenprofil (vertikaler Schnitt), – C-Scan: Horizontales akustisches Schnittbild parallel zur Schallwandlerebene, – S-Scan: Akustisches Transmissionsbild.
  18. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Basisteil des Wechselbürstenkopfes ein Laserlicht-Einkopplungsmodul angeordnet ist, über welches Laserlicht in die Bürstenfasern einkoppelbar ist.
  19. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselbürstenkopf ein Gehäuse aufweist, welches vorzugsweise Polycarbonat, Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid (PI) umfasst oder deren Werkstoffkombinationen aufweist.
  20. Zahnreinigungsinstrument nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das akustische Signal der qualitative Zustand von gefüllten oder faserverstärkten Polymeren beschreibbar ist.
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