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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Mundhygiene und im besonderen Zahnbürsten. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Zahnbürsten mit einem dreidimensionalen Borstenprofil und dreidimensionalen Profil der elastischen Putz- und Massageelementen auf dem Zahnbürstenkopf.
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Hintergrund der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, dass die bisher zur Verfügung stehenden Zahnbürsten die zahlreiche und zum Teil diametral auseinander laufenden Anforderungen zur Zahnreinigung und Zahnfleischmassage bislang nur ungenügend erfüllen konnten .
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Die geläufigen Probleme üblicher Zahnbürsten sind unter anderem, dass sie die Verunreinigungen in den Zahnzwischenräumen, Zahnhals und Zahnfleischrändern, gingival, supra- und subgingival (sulcus gingivae) Bereichen nicht effektiv beseitigen können und dabei auch die okklusalen, labialen und lingualen Oberflächen gründlich putzen und polieren und dabei auch das Zahnfleisch massieren. Keine der bisher zur Verfügung stehenden Zahnbürsten konnte die Lösung dieser Aufgaben in einer Konstruktion zu vereinigen.
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Technikstand
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Zum Stand der Technik gehören die zahlreichen Varianten der Borstenanordnungen. Beispielsweise offenbart
DE 202008004017 eine Zahnbürste mit mindestens zwei Borstenbüschelformationen, die entlang einer geschlossenen Kurve (vorzugsweise entlang einer Ellipse oder entlang eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken oder entlang eines Quadrats mit abgerundeten Ecken) angeordnet sind, wobei die Borstenbüschelformationen den Mittelpunkt der Trägscheibe als Zentrum haben und ein Bürstenkopf eine im wesentlichen kreisförmige Borstenanordnung enthält. Es ist allgemein bekannt, dass Zahnbürsten mit konturierten Borstenhöhen, z.B. in Sinuswellenform, es den Borsten ermöglichen, einfacher in den Zwischenraum zwischen der Zähnen einzutreten, was eine verbesserte Reinigungswirkung bietet.
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In
DE 102010033644 ist eine Zahnbürste mit einem Borstenprofil beschrieben, das mindestens ein Borstenbüschel mit einer größeren Anzahl von Borsten als in typischen Borstenbüscheln und mit einer größeren Bürstenfläche als typische Borstenbüschel vorgesehen, wobei dieses größere Borstenbüschel so konturiert ist, dass es eine bessere Reinigung der Zahnzwischenräume bewirken muss.
DE 000069523484 beschreibt eine Borstenanordnung, wobei jedes Büschel eine vorgegebene Anzahl von 1 bis 10 verlängerter Borsten enthält, die gemeinsam mit den Bündeln der Grundborsten gebündelt sind, wobei die verlängerten Borsten am Kopf angebrachte nahe Enden und ferne Enden besitzen, die sich vom Kopf um im wesentlichen die gleiche Entfernung erstrecken, die wenigstens 0,5 mm über der höchsten Grundborste jedes Spitzenpunkts liegt, um in Kombination mit dem unteren V-förmigen Profil der Grundborsten ein dünnes oberes Profil zu bilden.
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EP 000000768832 weist eine Zahnbürste mit Borsten auf mehreren Ebenen auf. Dabei wird jede Reihe der drei hinteren Büschelreihen, die am weitesten hinten beginnen, zunehmend kürzer in der Höhe und nähert sich dem vorderen Ende. Gleichermaßen wird jede Reihe der drei vorderen Büschelreihen, die am weitesten vorne beginnt, in der Höhe zunehmend kürzer und nähert sich dem hinteren Ende.
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WO 002000041592 beschreibt eine Zahnbürste mit verschiedenen Borsten- bzw. Bürstenbüschelkonfigurationen, die exzentrische oder konzentrische Anordnung der Borsten aufweisen, wobei die leicht divergierenden Borsten des einen Borstenträgers eine der konvexen Außenform eines Backenzahns angepaßte Arbeitsfläche in Form einer konkaven Mulde bilden, während die leicht divergierenden Borsten des anderen Borstenträgers eine kegelförmige Arbeitsfläche bilden, die zum Eindringen in Zahnzwischenräumen vorgesehen ist.
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DE 000009303673 präsentiert eine Zahnbürste, deren Oberseite bereichsweise gewellt oder zickzack-förmig ausgebildet ist.
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DE 000009209847 beschreibt eine Borstenanordnung, bei welcher zumindest eine in Querrichtung verlaufende Reihe von Büscheln mit Borsten ausgestattet ist, die länger sind als die übrigen Borsten des Kopfs der Zahnbürste. Die längeren Borsten dringen bei dem Überstreichen von Zahnzwischenräumen in diese ungehindert ein und gelangen aufgrund ihrer Länge zur Anlage an die Approximalflachen. Dabei ist der Übergang von einer Reihe mit kurzen Borsten zu einer Reihe mit langen Borsten abrupt nach Art einer Stufe gehalten, so dass sich eine möglichst enge und ungestörte Anlage der Borsten im Bereich des Übergangs von der Approximalflache zu den benachbarten Flächen, beispielsweise zur Vestibulärflache, ergibt.
DE 000019936637 offenbart einen Borstenanordnung, die einen Büschel zentrischer Borsten und einen peripheren Kranz_exzentrischer Büschel von Borsten besitzt, wobei die maximale Länge höchstens der maximalen Tiefe von Zahnzwischenräumen in horizontaler Richtung, und der Durchmesser des peripheren Büschelkranzes etwa dem Abstand der Vorderkanten zweier benachbarter Zähne entspricht, so dass die Borstenbüschel selbstzentrierend in den Zahnzwischenraum geführt werden.
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DE 202005000073 zeichnet eine Borstenanordung, bei welcher eine beliebige Anzahl von beliebig angeordneten Borstenelementen hierauf durch eine beliebige Reihe von Streifen oder Zylindern aus einem biegsamen und nachgiebigen Material unterbrochen werden und die Reihen aus regulären Borsten und den weichen Streifen oder zylindrischen Elementen sich in einem beliebigen Verhältnis befinden. Bei der Zahnbürste nach
WO 002012126126 sind verschiedene mögliche Profile von Borsten beschrieben, wobei die Querschnitte der Büschel eine kegelförmige, ovale, polygonale, dreieckige oder andere unregelmäßige Form aufweisen. Bezüglich der Büschelform offenbart die
EP 0449655 eine Zahnbürste mit Büscheln, die runde und rechteckförmige Querschnitte aufweisen.
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DE 000069804910 weist eine Büschelkonfiguration auf, wobei die Büschel in Zeilen angeordnet sind und dass die Büschel im allgemeinen viereckig bzw. vierseitig sind, wobei ein Paar von Seiten im wesentlichen parallel zu der Zeile ist. Das andere Paar der Seiten jedes Büschelquerschnitts ist im wesentlichen senkrecht zu der Zeile und ist leicht konvex, wobei eine Fass-Form für den Querschnitt bereitgestellt wird.
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Die
WO 95/06420 offenbart eine Borstenanordnung, wobei der innere Bürstenbereich in dem ersten Bürstenbereich Borstenelemente aufweist, die dichter gepackt sind als Borstenelemente in dem äußeren Bürstenrandbereich ohne dass der zweiten Bürstenbereich oder der innere Bürstenbereich durch feste Bürstenelemente gebildet ist.
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Der Stand der Technik beschreibt die zahlreichen Variante und Formen von elastischen,gummiartigen Reinigungselementen am Kopf einer Zahnbürste. Solche Elemente sind auch für die Zahnfleischmassage konzipiert. Es ist bekannt, dass das Massieren des Zahnfleisches äußerst wirksam ist, um Parodontitis zu verhindern.
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DE 202007017676 offenbart einen Zahnbürstenkopf mit kreisförmigen oder ovalen Ringen aus Poliergummi. Die
USA 5628082 beschreibt eine Zahnbürste mit querlaufenden „Borsten“-Balken, wobei die Beschreibung offenbart, daß die Borsten auch aus gummiartigem oder thermoplastischem Material hergestellt sein können; die Bürste kann auch eine massierende Spitze aufweisen. Die
WO 9615696 beschreibt eine Zahnbürste mit Streifen eines flexiblen und elastischen Materials, die in einigen Ausführungsbeispielen in querlaufenden Reihen, abwechselnd mit Reihen von Borsten, angeordnet sind. Die
WO-A-97/16995 beschreibt eine Zahnbürste mit elastomeren massierenden Elementen, abwechselnd angeordnet mit Borstenbüscheln entlang jeder der längslaufenden Umfangsabschnitte des Kopfs. Ein anderes Dokument gemäß dem Stand der Technik ist
WO 01/21036 , das einen Zahnbürstenkopf offenbart, der ein gummiartiges Reinigungselement in Form einer elastischen Wandung, welche entlang dem Bürstenkopf in sinusoidaler Art verläuft, umfasst.
DE 000060016591 beschreibt eine Zahnbürste mit zumindest zwei perimetrischen, elastomeren massierenden Elemente, die an der borstentragenden Fläche angebracht sind, die mit Gruppen von ein oder mehr Borstenbüscheln alternierend entlang jedes der Längsumfangsabschnitte angeordnet sind.
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Der Stand der Technik enthält auch die Anmeldung
WO 01/01817 , die einen Zahnbürstenkopf für eine Zahnbürste offenbart und eine gummiartige Wandung umfasst. Die Wandung kann sich auch in linearer Art erstrecken oder kann in einigen Fällen sich tatsächlich über eine Entfernung gleich oder größer dem Radius des Bürstenkopfs erstrecken, wenn sie sich in nicht-linearer Art erstreckt, zum Beispiel in bogenförmiger oder sinusoidaler Art erstreckt.
WO 002005115196 offenbart einen Bürstenkopf, der einen Borstenträger aufweist, an dem Borsten und ein elastisches Element zum Aufnehmen einer Reinigungs- und/oder Pflegesubstanz für Mund, Zähne und/oder Zahnfleisch befestigt sind. Das elastische Element ist über ein Tragelement mit dem Borstenträger verbunden. Das elastische Element dient zum Aufnehmen einer Reinigungs- und/oder -pflegesubstanz für Mund, Zähne und/oder Zahnfleisch.
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Eine Vielzahl von Formen einzelner Borsten (Filamenten, Fasern), wie z.B wie die Dicke, der Querschnitt und das Seitenmuster ist für eine effektive Zahnreinigung von großer Bedeutung und gehört längst zum Stand der Technik.
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Verschiedene geometrische Borstenquerschnittsformen sind entwickelt worden, um die Leistung von Zahnbürsten im allgemeinen zu verbessern. Zum Beispiel lehrt
US-2 317 485 , daß Borsten mit rundem Querschnitt sich nicht so gut bündeln lassen wie andere Formen, beispielsweise Dreiecke, Quadrate, Fünfecke usw. Borsten mit einem dreieckigen Querschnitt weisen den Vorteil auf, dass sie besser in die Interproximalräume zwischen den Zähnen eindringen können als Borsten mit einem kreisförmigen Querschnitt, und sie können auch dichter in einem Büschel zusammengepackt werden als Borsten mit einem kreisförmigen Querschnitt, da dreieckige Formen ohne die Zwischenhohlräume zusammenpassen, die sich zwischen gepackten kreisförmigen Formen ausbilden.
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US-2 876 477 nutzt Vielecke mit konkaver Kontur auf jeder Seite, um die Zwischenräume zu maximieren. Die Kanten der Borstenseiten dienen als Schaber für die Borsten. Die mehrkanaligen Seiten dieser Borsten sollen auf analoge Weise funktionieren wie schuppige Naturborsten. Andere Borstenbürsten als Zahnbürsten mit verschiedenen Querschnittsformen werden in den US-Patentschriften
US-4 381 325 ;
4 898 193 ;
4 167 794 und
5 396 678 offenbart.
US-A-S 396 678 lehrt Zahnbürstenborsten mit rechteckiger Querschnittsform.
US-A-S 020 551 offenbart verschiedene Borstenquerschnitte, darunter: massiv rund, hohl rund, kreuzförmig und mehrlappig. U.S. Patent
US-A-3.214.777 offenbart eine geformte Kunststoff-Zahnbürste, deren Borsten eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, wobei die Borsten jeder aneinander angrenzenden Reihe geringfügig stufenweise versetzt angeordnet sind. Die rechteckigen Borsten mit flachen Seiten und mit verhältnismäßig dünnen Kanten ermöglichen eine freie bzw. ungehinderte transversale Biegung der Borsten, während eine längsseitige Biegung der Borsten durch die Querschnittsform der Borsten verzögert bzw. behindert wird.
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P 000002186434 beschreibt eine Borste für eine Zahnbürste, die aus einem Monofilament aus Kunststoff besteht, wobei der vorzugsweise kleeblattförmige Borstenkorpus mehrere sternförmig angeordnete Längsrippen besitzt, die von einem Kernabschnitt des Borstenkorpus seitlich vorspringen.
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Aus der
DE 19818345 A1 sind mehrschichtig aufgebaute Zahnputzborsten mit einem inhomogenen Materialquerschnitt bekannt, bei denen ein vergleichsweise harter Kunststoffkern mit einer gummielastischen Kunststoffschicht ummantelt sein soll, die durch Prägen gegen den Kern profiliert ist, wobei als Profilierung über den Umfang verteilte Längsrippen, die der Borste einen insgesamt etwa blütenförmigen Querschnitt geben, oder lochförmige Vertiefungen in der Mantelfläche vorgeschlagen sind.
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In der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. Sho 61-10495 ist eine Zahnbürste beschrieben, welche verjüngte Borsten und nichtverjüngte Borsten aufweist, die abwechselnd eingebettet sind. Die verjüngten Borsten reinigen die interproximalen Bereiche und/oder die peridentalen Bereiche, während die nicht verjüngten Borsten die Oberflächen der Zähne und des Zahnfleisches reinigen.
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In letzter Zeit sind außergewöhnliche Borstenausführungen entworfen und vermarktet worden, um das Entfernen von Zahnbelag, die Interdentalreinigung, Zahnfleischpflege und die Haltbarkeit zu verbessern. Alle diese neueren Innovationen beruhen gleichfalls auf dem Scheuerkontakt der klassischen Borstenspitze (gewöhnlich abgerundet) mit der Zahnoberfläche, um die Reinigung zu beeinflussen
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So beschreibt
DE 29501338 eine Zahnbürste mit gekräuselten und ungekräuselten Borsten. Die gekräuselten Borsten werden durch Schrumpfen der Borsten erreicht, was eine unregelmäßige Kräuselung zur Folge hat. Die Intervalle zwischen den Verformungen können regelmäßige Abstände aufweisen, d. h. die Kräuselung kann in Form einer sinusförmigen oder anderen sich regelmäßig wiederholenden Wellenform einer gewünschten Form gegeben sein (z. B. bogenförmige Wellen oder kegelförmige Wellen). In der Beschreibung wird auch ein Kräuseln mit unregelmäßigen Intervallen beschrieben, d. h. die Kräuselung kann wahlfrei auftretende Verformungen aufweisen.
DE 000069725887 offenbart eine Zahnbürste, die am Borstenumfang Rippen und/oder Rillen bzw. Kanäle aufweist. Diese Rippen und Kanäle sind so bemessen und angeordnet, daß sie die Scheuermittel der Zahnpaste und andere Wirkstoffe einschließen und wirksamer als bisher bekannte Bürstenkonstruktionen gegen die Zähne und weiche Gewebeoberflächen des Mundes drücken.
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EP 000002028969 offenbart eine Zahnputzborste, die als Monofilament ausgebildet ist und eine Mantelfläche mit einer vorzugsweise riefenförmig strukturierten Profilierung aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd Vorsprünge und Senken besitzt. Die als Monofilament ausgebildete Zahnputzborste kann mit einem Querschnitt versehen sein, der im wesentlichen blütenförmig ist bzw. die Form eines mehrblättrigen Kleeblatts aufweist. Die Vorsprünge können dabei im Querschnitt betrachtet eine bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Kontur besitzen, während die Senken, ebenfalls im Querschnitt betrachtet, eine V-förmige bzw. spitze Kontur besitzen können, die von den zusammenlaufenden Seitenflanken zweier jeweils benachbarter Vorsprünge gebildet wird.
EP 000000923327 B1 beschreibt eine Zahnbürste mit gekräuselten Borsten, wobei die Intervalle zwischen der Kräuseln unregelmäßig sind, d.h. die Kräuseln können zufällig auftretende Deformationen aufweisen..
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Alle der vorhergehenden Zahnbürsten weisen folgende Einschränkungen auf: Bei herkömmlichen Zahnbürsten jede Gruppe von Reinigungselementen - Borsten, Borstenbüschel und elastische Polierungs- und Massagelemente - all die zahlreichen Anforderungen für eine effektive Mundhygiene können nicht gleichzeitig erfüllt werden.
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Daher ist die Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine Zahnbürste bereitzustellen, welche die derzeitigen Nachteile überwindet und die maximale Reinigungs- und Polierwirkung für die Zahnoberflächen und Zahnzwischenräume, die Reinigung von Zahnfleischtaschen und auch die Massagewirkung für das Zahnfleisch gewährleistet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Bürste, insbesondere Zahnbürste vorzusehen, deren Putzelemente Borsten, Borstenbüschel und elastische Reinigungs- und/oder massierende Elemente der fraktalen Eigenschaften aufweisen. Die fraktalen Eigenschaften konstituieren sich durch zwei Hauptmerkmale, die vor allem für die natürliche Objekte charakteristisch sind: 1. Das Auftauchen immer neuer Details mit einem neuen Skalierungsschritt (mit jeder neuen Maßstabsvergößerung, Iteration) bzw. bei jeder Stufe der Selbstähnlichkeit; 2. Die permanente Anwesenheit von zufälligen (stochastischen) Komponenten in dem dreidimensionalen Borstenprofil, in der dreidimensionale Form der elastischen Elementen einer Zahnbürste und bei der Seiten- und Oberflächenprofilierung der einzelnen Borsten.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsformen
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Verbesserung des Reinigens und Polierens der Zähne durch verbesserte Anordnung und Form der Borsten und massierenden und/oder reinigenden elastischen Elementen auf dem Zahnbürstenkopf, womit allen Zahnoberflächen (bukkale, linguale, interdentale und okklusale) und auch gingivale und subgingivale Bereiche des Zahnfleisches von Essensreste und Zahnbelag (Plaque) effektiv bereinigt werden, alle Zahnoberflächen gründlich poliert und die Zahnfleisch gründlich massiert werden. Die vorliegende Erfindung nutzt die überraschende Tatsache aus, dass genau die fraktale Geometrie der Reinigungselemente der Bürste die maximale Kontaktfläche für den Oberflächen natürlicher Objekte mit komplexen Konfigurationen bieten kann. Es kann man sagen, dass die fraktale Formen mehr Respekt für die Realität oder für die Tatsache erweisen, während die reguläre geometrische Formen ein Tribut für die vereinfachte mathematische Formeln und für der Herstellungsbequemlichkeiten zahlen. Die fraktale Geometrie der Bürste bietet nicht nur eine maximale Anpassung an die Topographie der Zähne, sondern auch eine maximale Reinigungs- und Polier- oder Massagewirkung aller Oberflächen der Mundhöhle.
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Der Ausdruck „Fraktal“, so wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Objekte, die bei einer Vergrößerung immer neue Details aufweisen - im Gegensatz zu klassischen euklidischen Objekten, welche bei der Vergrößerung oft flacher und damit einfacher werden (etwa ein Kreis). Als Adjektiv bedeutet Fraktal „stark gegliedert“, der Begriff „Fraktalmuster“ bezeichnet eine geometrische Figur, auch dreidimensional, bei deren Vergrößerung immer neue Details auftauchen.
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Ein solches wichtiges Merkmal des Fraktals wie die gebrochene, nicht ganzzahlige Dimensionalität (die fraktale Hausdorf-Dimension größer als natürliche Lebesque'sche Überdeckungsdimension) ist eben nur die Folge von das o.g konstituierende Charakteristik. Ein anderes wichtiges Merkmal von Fraktal wie seine Skaleninvarianz, oder Selbstähnlichkeit beschreibt die mathematisch erzeugten Figuren. Die natürlichen Objekte besitzen nur die statistische Selbstähnlichkeit, wie z.B. Berge, Wolken oder Baumkronen, und werden deswegen als „Zufallsfraktale“ oder „randomisierte Fraktale“ bezeichnet. Es ist auch möglich, dass die Selbstähnlichkeit eines Fraktals nicht auf wiederholter Abbildung seines selbst basiert, sondern nur stochastisch existiert. Für einen Spezialisten ist es bekannt, dass die Geometrie natürlicher Objekte am besten durch eine fraktale Formel bzw. durch ein Fraktalbild beschrieben wird. Zur Zeit werden zum Beispiel fraktale Bilder von Naturlandschaften häufig verwendet, um natürliche Filmaufnahmen in der Filmproduktion zu simulieren.
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Der Begriff „fraktale Charakteristiken“, wie er hier verwendet wird, umfasst die folgenden Merkmalen der Putzelemente: die Länge und Stärke der einzelnen Borsten oder Borstenbüscheln, die flache (horizontale) und die längliche (vertikale) Anordnung der einzelnen Borsten und Borstenbüscheln, die Anordnung der Zwischenräumen zwischen einzelnen Borsten und Borstenbüscheln; die Länge, Stärke und die Musterung der Oberflächen der elastischen Putzelementen, ihre Stellung auf der borstenträgende Fläche; die Länge, Stärke und der Querschnitt der einzelnen Borste (Filamente) und ihre seitliche Profilierung (Musterung, Kräuselung). Die elastische Putzelemente auf den Zahnbürstenkopf weisen die fraktale Charakteristiken als ihrer Anordnung auch als ihrer Form (Oberfläche) auf.
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Die Zähne weisen bei der Maßstabsvergrößerung immer neue Details auf und sind in der vorliegende Erfindung gerade als (Zufalls)Fraktale mit stochastische Selbstähnlichkeit betrachtet.
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Ein weiteres prinzipiell wichtiges Merkmal der Zähne ist, dass man den Zähnen keine geometrisch regulären, euklidische Formen, wie z.B Quadrat, Kreis, Trapez usw. zuordnen kann. „Wolke sind keine Kugeln, Berge keine Kegel, Küstenlinien keine Kreise....“ schreibt Benoit Mandelbrot in seinem Buch „Die fraktale Geometrie der Natur“ (Springer Basel AG, 1987).
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Dementsprechend kann man behaupten, dass Zahnformen auch nicht aus Kreisen, Quadraten oder Rechtecken gebildet sind.
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Die unzählige Variationen der Zahnformen und ihrer Komponenten wie Höcker, Fissuren (Grübchen, Rillen, Furchen, Spalten, Mulden), Winkel- und Krümmungsmerkmalen der Oberflächen, der Ränder- und Kantenkonfigurationen, im Zusammenhang mit den Unterschieden von Eck- und Schneidezänhe, Prämolare und Molare in Ober- und Unterkiefern angesichts der individuellen Unterschieden bilden eine Menge, die auf die beste Weise stochastisch erfasst werden kann.
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Als morphometrische „Attraktoren“, d.h. bevorzugte Formen, die für die Festlegung der voluminäre Musterung der Borsten relevant sein könnten, mögen die gemittelte Größe der Zähne und Zahnkomponenten auftreten. Die Größe des Borstenmusters bei erster (größte) Skalierung ist so ausgewählt, dass es bei Gebrauch einen einzelnen Zahn umschließt. Zum Beispiel, für die erste horizontale Musterung könnten die gemittelte Abmessungen der Backzähne (Prämolare) festgelegt werden, also ca. 6 mm breit und 11 mm lang, für die zweite Skalierungsstufe (Musterung) die approximativen, minimalen Abmessungen der Zähne - die Breite der interdistalen Oberfläche (facies contactus), Kauffläche (facies occlusalis) der Schneide- und Eckzähne, also ca. 3 mm breit und 6 mm lang, für die dritte Skalierungsstufe (Musterung) könnten solche Zahnkomponente, wie z.B Höcker- und Muldengröße der Molaren oder die Konkavitätsgröße der distalen Fläche der Schneidezähne, ca. 1,5 mm breit und 3 mm lang die gemittelte Größe liefern.
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Es ist wichtig zu betonen, dass bei jeder Skalierungsstufe (Iteration der Musterung der Borstenanordnung) neben den sich wiederholten Musterkomponenten immer die stochastische, zufällige Komponente des Borstenmusters auftreten. Gerade diese zufällige Komponenten der Borstenanordnung in jeder Skalierungsstufe des Borstenmusters garantieren die maximale Abdeckung der zahlreichen und individuell variierenden Zahnoberflächen. Die Erfindung nutzt überraschende Tatsachen aus, so dass der Zahnoberfläche von verschiedenen Zähnen der verschiedenen Menschen keine regulären, euklidischen Formen und keine präzise Standardgröße zugeordnet werden kann. Deswegen sind die zufälligen Komponenten der Topologie der Zähne bei der Zahnreinigung mit den zufälligen Komponenten der dreidimensionalen Borstenanordnung am besten kompensiert.
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Es ist bekannt, dass für die natürlichen Objekten die Anzahl der Stufen von selbstähnlichen Strukturen begrenzt ist. Sie betragen oft nur drei bis fünf. Dementsprechend ist in der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Stufen des Borstenmusters von zwei bis fünf, in der bevorzugten Ausführungsform von zwei bis drei festgelegt.
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Die Auswahl eines bestimmten fraktalen Musters für eine Borstenanordnung ist durch der Zahngeometrie definiert. Die Fraktalität der Putzelemente von Zahnbürsten ist allgemein durch drei Komponenten definiert.
- 1. Durch die horizontale und vertikale Anordnung der Borsten und Borstenbüscheln,
- 2. Durch die horizontale und vertikale Anordnung der elastischen (gummiartigen) Elemente auf dem Kopf der Zahnbürste.
- 3. Durch die Form und Größe des Querschnitts der einzelnen Borste (Faden, Faser, Filamente) und ihre fraktale laterale (seitliche) und distale (obere Endfläche) Profilierung.
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Die horizontale Anordnung des Borstenfeldes weist ihre Fraktalität durch wiederholte Formen (Muster) auf.
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Die vorteilhafte Form für die horizontale Anordnung wären kreisähnliche Figuren des Borstenfeldes, die annähernd der Kauoberfläche entsprechen und sehr vorteilhaft für die Herstellung der Zahnbürsten sind.
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Ein solche Merkmal wie Selbstähnlichkeit ist dabei nicht zwingend, die exzentrischen und unregelmäßigen Formen sind ebenfalls möglich und können für die Hersteller von Nutzen sein. Als besonders vorteilhafte Ausführungsform gilt die Variation der apollonische Kreisen (im Sinne von Apollonios von Perge, der hat die Kreisberührungsprobleme gestellt), die optimalerweise die Dichte der Borsten und die Zwischenräumen für die Biegsamkeit in sich vereinen und die quasistochastische Verhältnisse zwischen Borsten und Zwischenräumen gewährt. Um die optimale Verhältnis zwischen sich wiederholten und stochastischen Komponenten des Fraktalmusters der Borstenkonfiguration zu sichern, sind die Kreisen in einer dezentrierten Form ausgeführt.
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In der vorliegende Erfindung weisen auch die Borstenanordnung in der vertikale Dimension die fraktale Merkmale auf. Genauso wie in der planare (flache) Ebene, brauch man für die fraktale Charakteristika mindestens zwei, in bevorzugte Ausführung drei Musterungsiterationen (Skalierungen). Gemäß der allgemeinen Geometrie der Zähne, haben die Borsten der äußeren Seiten der Kreise der ersten Skalierung die Länge von ca. 11 mm, die innere Seite der Kreise eine Länge von ca. 7 mm und die Borsten im Zentrum des Kreises die Länge von ca. 9 mm. In der zweite Skalierung haben die Borsten der äußeren Seiten der Kreise die Länge ca. 8 mm, die innere Seite der Kreisen ca. 6 mm und die Borsten im Zentrum des Kreises die Länge ca. 7 mm. Die dritte Skalierung, welche sich zur Borstenbüschel Form reduzieren könnte, wiederholt sich das Längemuster mit der Reduzierung der Länge um 1 mm in Hinsicht auf das Muster der zweiten Skalierung.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Borsten der ersten (größten) Musterung die größte Länge in der äußere Seite des Musters platziert und die kürzeste Länge in der innere Seite des Musters. Im Gegenteil, in der zweiten (kleineren) Musterung platzieren sich die längste Borsten in der inneren Seiten des Musters und die kürzeste Borsten in der äußeren des Musters.
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Die einzelnen Borsten können ein Muster auf der Seitenfläche d.h. Seitenprofilierung haben. Die Seitenprofilierung kann in Form von Kanäle, Rillen oder loch- oder Kräuseln förmige Vertiefungen oder Vorsprünge der Profilierung sein. Die Seitenflächenprofilierung ist nicht nur für die verbesserten Reinigungswirkungsgrad- und Scheuerwirkungsgradkoeffizienten von Vorteil, sondern verbessert auch die Biegsamkeit der Borsten und hilft auch das Zahncreme-Scheuermittel in der Seitenvertiefungen besser zu behalten.
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Die Einzelborsten können am distalen Ende verjüngt oder nicht verjüngt sein, d.h. eine konvexe oder konkave Oberfläche haben. Gemäß der vorliegende Erfindung ist die geformte Oberfläche am distalen Ende der Borste nicht glatt, sondern die Rauheit weist fraktale Eigenschaften auf. Die Fraktalität enthält im diesen Fall zwei Merkmale: es gibt mindestens zwei Iterationen der Oberflächenmusterung und die Ähnlichkeit bei der Iterationen ist nicht komplett, d.h. bei jeder Musterungsstufe der zufälligen Komponenten von Mustern sind sie immer anwesend.
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Neben den Borsten verfügt die vorliegende Zahnbürste über elastische Reinigungs- und Polierelemente auf der Trägeschicht des Zahnburstenkopfes. Diese elastischen Elemente haben auch mindestens zwei Ebenen und verfügen über fraktale Eigenschaften. Die längste Komponente der ersten Skalierung können dabei die gleiche Länge, wie die kürzeste Borsten in der zweiten Skalierung haben und können teilweise die Reinigungsfunktion unterstützen. Das horizontale Muster der elastische Komponenten kann annähernd dem Muster der Borsten entsprechen. Dabei ist es wichtig darauf hin zu weisen, dass die kreisähnlichen Figuren der elastischen Elementen lückenhaft sind. Sie weisen fraktale Muster an ihrer distalen (oberen, wie z.B. Romanesco-Gemüse) und seitlichen Oberflächen auf.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination der genannten Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist für alle Arten von Bürsten, einschließlich manueller Bürsten und Zahnbürsten sowie bei elektrischen Bürsten und Zahnbürsten anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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