DE102022134594B3

DE102022134594B3 - Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, Behandlungslösung hierfür und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102022134594B3
Application number: DE102022134594.7A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Zackl; Jan Hasenbichler; Paul Hoffmann
Original assignee: Epitome GmbH
Current assignee: Epitome GmbH
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2042-12-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, wobei um eine zu reinigende Oberfläche ein Flüssigkeitsvolumen geschaffen wird und mit zumindest einer Vorrichtung umfassend zumindest eine Düse, wobei die zu reinigende Oberfläche gleichzeitig oder nacheinander mit zwei Komponenten einer Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist um an eine abzureinigende Verschmutzung anzukoppeln und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoff in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmigen Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren, wobei zumindest die zweite Komponente mit der Vorrichtung aus der zumindest einen Düse in das abgeschlossene Volumen appliziert wird, sowie eine Behandlungslösung für das Verfahren und die Verwendung für die Reinigung im Mundraum.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, eine Behandlungslösung hierfür und deren Verwendung insbesondere zum Reinigen von Oberflächen in einem Mundraum.
Im Bereich der Zahnreinigung wird fortlaufend nach Verbesserungen der Reinigung gesucht. Die herkömmliche Reinigung mit einer Zahnbürste und Zahncreme hat eine Mehrzahl von Nachteilen.
Die üblichen Zahncremes besitzen bis zu 20% abrasive Bestandteile, wobei die abrasiven Bestandteile zusammen mit einem zu hohen Andruck der Bürste durch den Verwender zu einem massiven Abtrag von Zahnmaterial im Laufe der Zeit führen können. Bei der steigenden durchschnittliche Lebenserwartung führt dies mittlerweile dazu, dass im Alter Zähne regelrecht kaputtgeputzt sind und hieraus Probleme erwachsen.
Zudem hat die Zahnbürste den Nachteil, dass hierdurch insbesondere bei nicht sachgerechtem Putzen das Zahnfleisch geschädigt werden kann, so dass Paratontose ein häufiges Problem ist. Der überwiegende Teil des die Verschmutzung ausbildenden Biofilms befindet sich unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb des Zahnfleisches, weshalb die Reinigung am bzw. neben dem Zahnfleisch eine große Bedeutung hat. Diese ist für Zahnbürsten besonders schwierig weil die Bürste mit dem Zahnfleisch in Kontakt kommt und dieses irritiert.
Darüber hinaus ist das Putzen mit der Zahnbürste und Zahnpasta aus mundhygienischer Sicht nicht ausreichend, da insbesondere die Zahnzwischenräume (bis zu 40 % der zu reinigenden Oberfläche) und die Zahnfleischtaschen nicht ausreichend gesäubert werden, weil die Zahnbürste diese Stellen nicht erreicht.
Der sich durch bakterielle Prozesse bildende Plaque (=oraler Biofilm), aus welchem sich in späteren Stadien Zahnstein bildet, ist ein vergleichsweise gut haftender und auch gut aneinanderhaftender Verschmutzungsfilm, der sich nicht ohne weiteres ablösen lässt, selbst wenn er im direkten Kontakt mit der Zahnbürste abgereinigt wird, aber schon gar nicht in den Zahnzwischenräumen, in welche die Zahnbürste nur bedingt bzw. gar nicht vordringen kann.
Die herkömmliche Reinigung mit der Zahnbürste macht daher zusätzliche Reinigungsmaßnahmen notwendig, beispielsweise die Verwendung von Zahnseide oder Zwischenzahnbürsten, um in den Zahnzwischenräumen, insbesondere die Bereiche, an denen die Zähne aneinander stehen, zu reinigen, aber auch die Zahnzwischenräume. Auch bei der Verwendung von Zahnseide ist jedoch eine gewisse Fehlanwendungsmöglichkeit gegeben, denn insbesondere kann auch mit Zahnseide das Zahnfleisch verletzt werden, insbesondere im Bereich der Interdentaltaschen, in denen die bakterielle Belastung besonders hoch ist. Dies kann unter anderem zu Zahnfleischentzündungen führen.
In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl von Anläufen unternommen, eine Reinigung in anderer Weise zu gestalten. So ist es zum Beispiel bekannt, die Zwischenräume auch mit Wasserstrahlgeräten zu reinigen. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Wasserstrahlgeräte früherer Zeiten zwar eine Reinigung bewirken konnten, jedoch durch die Härte des Strahls das Zahnfleisch leicht beschädigt werden konnte. Heutige Geräte sind bezüglich der Strahlleistung deutlich reduziert worden, so dass eine Schädigung des Zahnfleisches nicht mehr unmittelbar herbeigeführt wird, jedoch ist die Reinigungsleistung hierdurch auch so schlecht geworden, dass diese Geräte weitgehend unwirksam sind.
Darüber hinaus wurden viele Versuche unternommen sogenannte Ultraschallbürsten zur Verfügung zu stellen, bei denen eine Schwingung der Zahnbürste, welche der Reinigung dient und letztlich zusammen mit Zahnpaste wiederum eine abrasive Reinigung bewirkt, mit Ultraschwingungen überlagert wird, welche angeblich einen Reinigungseffekt bewirken sollen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass derartige Zahnbürsten nicht in der Lage sind, den Ultraschall so im Mundraum einzukoppeln, dass eine Putzwirkung überhaupt nachweisbar wäre. Derartige sogenannte Ultraschallzahnbürsten sind somit gegenüber einer üblichen Handzahnbürste nicht wesentlich besser.
Andere elektrische Zahnbürsten, bei denen der Bürstenkopf kreisende oder vibrierende Bewegungen macht, haben zwar häufig eine Andruckkontrolle, letztlich führen aber auch diese Bewegungen zu einem abrasiven Putzen.
Auf dem Gebiet der berührungslosen Reinigung wurden in letzten Jahren die Reinigungswirkung von implodierenden oder kollabierenden Dampfblasen erörtert. Solche Dampfbläschen wurden entweder durch die Anwendung von Ultraschall, durch punktuelles Aufheizen mittels Laser oder mittels hydrodynamischer Kavitation erhalten. Bei der Implosion der Dampfblasen sollen hydrodynamische Flüssigkeits-Jets entstehen, welche beim Auftreffen auf die Zahnoberfläche den Biofilm mit Hilfe der hohen entstehenden Scherspannungen ablöst.
Die bisherig vorgestellten Ansätze kämpfen mit zwei Arten von Schwierigkeiten: zum einen ist die Größe der entstehenden Dampfblase, welche auch die Reinigungsintensität bestimmt, sehr schwer kontrollierbar. Zum anderen werden die Dampfblasen sehr nahe an einem Aktuator (z.B. vibrierender Skaler) erzeugt, wo sie aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer sofort implodieren, was die Reinigungsdistanz minimiert. Dieses Verfahren ermöglicht wiederum eine ausschließlich lokale Anwendung im Segment der professionellen Zahnreinigung.
Aus der DE 20 2016 101 191 U1 ist ein Bürstenkopf für eine elektrische Zahnbürste bekannt, der den Zahn allseitig umgreifen soll und an dem Borsten für die Reinigung angeordnet sind.
Aus der US 3 401 690 A ist eine Reinigungsvorrichtung bekannt, bei der Ultraschall über eine Klampe, welche zumindest einen Zahn übergreift, über eine Flüssigkeit auf eine Oberfläche aufgebracht wird.
Aus der US 2005/ 0 091 770 A1 ist eine Zahnbürste bekannt, welche wie eine normale elektrische Zahnbürste arbeitet, aber zudem noch einen Ultraschallerzeuger besitzt, der akustische Energie in eine Reinigungsflüssigkeit einbringen soll.
Aus der US 2017/ 0 189 149 A1 ist ein System bekannt, mit dem Zähne mit einer Ultraschallvorrichtung aufgehellt werden sollen. Hierfür ist ein Mundstück vorgesehen, welches jeweils ein Volumen für den Oberkiefer und den Unterkiefer aufweist, wobei in dem Mundstück, den Zähnen zugewandt Ultraschallerzeuger angeordnet sind, welche Ultraschallenergie auf die Zahnüberfläche aufbringen können.
Hierdurch soll ein Effekt erzeugt werden, der als Ultrasound Streaming bekannt ist, wobei ausgeführt wird, dass die Temperatur kontrolliert werden muss und zudem auch verhindert werden muss, dass sich Bläschen bilden, da diese die Übertragung des Ultraschalls behindern. Hierbei soll eine Frequenz von 20 kHz bis 100 kHz angewendet werden, wobei hier gezielt eine Kavitation herbeigeführt werden soll, so dass sich Dampfbläschen bilden, welche an der Oberfläche des Zahnes implodieren, wobei hierbei lokale Temperaturen von bis zu 5000 Kelvin und lokale Drücke bis 1000 Atmosphären entstehen sollen.
Hierbei ist nachteilig, dass die eingebrachten Energien so hoch sind, dass eine Schädigung des Gewebes praktisch unausweichlich ist.
Aus der WO 2007/ 060 644 A2 ist ein Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Biofilm durch sogenanntes Micro Streaming bekannt. Hierbei sollen Gasbläschen durch Ultraschall in Resonanz versetzt werden, was zu einem Reinigungseffekt führen soll. Durch die Ultraschallanregung sollen die Gasbläschen in eine Vibration versetzt werden, welche eine akustische Strömung in einem kleinen Bereich in der Nähe des Bläschens induziert. Diese akustische Strömung ist auch als „Micro Streaming“ bekannt. Diese Microströmung soll Scherkräfte erzeugen, die in der Lage sind, den Biofilm zu entfernen. Die entsprechenden Gasbläschen können vorgefertigt sein und insbesondere können diese Bläschen auch in einer Phosphorlipid- oder Protein-Umgebung erzeugt werden, um sie zu stabilisieren.
Aus der WO 2009/ 077 921 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zum Heranführen von antimikrobiellen Reagenzien an einen Biofilm bekannt, wobei hierbei Gasbläschen in einer Kunststoffumhüllung in einen Behandlungsraum eingebracht werden, die Kunststoffumhüllung anschließend mit Ultraschall zerstört wird und die Bläschen so freigesetzt werden. Die Gasbläschen wiederum werden durch die Ultraschallfrequenz so angeregt, dass sie vibrieren und nach Erreichen einer maximalen Amplitude der Vibration kollabieren und dadurch den Biofilm aufreißen.
Aus der WO 2010/ 076 705 A1 ist eine Zahnbürste bekannt, die neben Borsten einen Ultraschallerzeuger enthält, der Ultraschall in einen Behandlungsraum einbringt, wobei zusätzlich Microbläschen eingebracht werden. Hierbei kann, muss jedoch keine Kavitation erzeugt werden.
Aus der WO 2020/ 212 214 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Zahnbürste mit einer Wasserstrahleinrichtung gekoppelt sein soll, wobei die Wasserstrahleinrichtung derart gesteuert sein soll, dass beim Führen der Zahnbürste an den Interdentalbereichen vorbei ein Wasserstrahl die Interdentalbereiche spült. Hierzu sollen geeignete Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder Wegsensoren eingesetzt werden.
Aus der WO 2020/ 212 248 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ebenfalls eine Wasserstrahleinrichtung mit einer Zahnbürste gekoppelt ist, wobei eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, welche eine Annahme trifft, wo sich das Reinigungsgerät im Mund befindet, wobei vorbestimmte Daten und verwenderspezifische Daten verwendet werden, wobei die Daten unter anderem Daten bezüglich der Reinigungstätigkeit des Verwenders oder des Betriebes des Reinigungsgerätes umfassen und dazu verwendet werden, eine Annahme über den Ort zu treffen um beim Erreichen eines Interdentalbereiches diesen mit dem Wasserstrahl zu spülen.
Bei den bekannten Verfahren ist von Nachteil, dass sich in Versuchen herausgestellt hat, dass die Reinigung mit durch Ultraschall erzeugten (implodierenden) Bläschen alleine nicht ausreichend ist. Entweder ist die Reinigungsleistung zu gering oder die Reinigungsleistung ist höher, allerdings wird bei einer höheren Reinigungsleistung, die keineswegs ausreichend sein muss, ein Energiebereich erreicht, der nicht sicher ist, da bei diesen Energiebereichen Kavitation auftreten kann, welche punktuell zu einer Zerstörung sowohl des Zahnfleisches als auch des Zahnmaterials führten kann. Um eine solche Zerstörung auszuschließen, muss dieser Bereich recht weiträumig vermieden werden, wodurch die Reinigungsleistung ineffektiv ist. Bei der Kombination von Microbläschen mit herkömmlichen Zahnbürsten werden letztlich nur die Nachteile beider Technologien kombiniert.
Zudem konnte festgestellt werden, dass eine Reinigung aller zu reinigenden Oberflächen, das heißt auch der Zahnzwischenräume mit den durch Ultraschall erzeugten Bläschen nicht zuverlässig stattfindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen zu schaffen, mit welchem Verschmutzungen wie Biofilm einfach, schnell und sicher und dazu effektiv und in ungefährlicher Weise entfernt werden kann.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Behandlungslösung zu schaffen, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird mit einer Behandlungslösung mit den Merkmalen des Anspruch 31 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ferner besteht eine Aufgabe darin, eine Verwendung für die Reinigung von Oberflächen im Mundraum zu verwenden.
Die Aufgabe wird mit der Verwendung mit den Merkmalen des Anspruch 36 gelöst.
Es ist eine weitere Aufgabe, das oben beschriebene Verfahren zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum zu verwenden, mit welchem Verschmutzungen wie Biofilm einfach, schnell und sicher und dazu effektiv und in ungefährlicher Weise entfernt werden kann.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 37 gelöst.
Die Erfindung sieht vor, eine zu reinigende Oberfläche mit einem geschlossenen Volumen zu umgeben. Innerhalb des geschlossenen Volumens wird eine Reinigung der zu reinigende Oberfläche durch die Applikation einer Reinigungslösung bewirkt.
Die Reinigung der Oberfläche und insbesondere beispielsweise im Mund wird durch eine exotherme chemische Reaktion, im weiteren Zünden genannt, eines Mediums im weiteren Zündmedium genannt innerhalb eines abgeschlossenen Volumens, im weiteren Zündvolumen genannt, innerhalb eines flüssigen im wesentlichen inkompressiblen Medium, im weiteren Reinigungsflüssigkeit genannt in einem abgeschlossenen Volumen welches an die zu reinigende Oberfläche im weiteren Reinigungsfläche genannt angrenzt ausgelöst.
Das Zündvolumen befindet sich vorteilhafterweise dabei nahe der Reinigungsfläche und kann diese auch berühren. In der Regel befindet sich dabei eine große Anzahl von Zündvolumina gleichzeitig im Reinigungsvolumen.
Die Zündung der Zündmediums führt in einer ersten Phase zu einer Expansion und in einer zweiten Phase zu einem Kollaps des Zündvolumens in der Reinigungsflüssigkeit wodurch Druckkräfte und deren Gradienten, sowie und Scherkräfte auf die Reinigungsfläche wirken. Partikel, im weiteren Reinigungspartikel genannt verstärken lokal die Kräfte des Reinigungsfluids bzw. der Reinigungsflüssigkeit, da dieses auf die Reinigungspartikel 5 wirkt und diese lokal auf kleiner Teilfläche im direkten physischen Kontakt diese Kräfte auf die Reinigungsfläche übertragen, wodurch Verschmutzungen gelöst und entfernt werden. In der zweiten Phase (Kollaps) kann es zusätzlich durch die Ausbildung eines intensiven konzentrierten Flüssigkeitsjets welcher lokal besonders hohe Scherraten bzw. Scherspannungen erzeugt zu einem besonders starken lokalen Reinigungseffekt kommen.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Zündmedium um ein Gasgemisch aus Gasen welche miteinander chemisch reagieren können und vorzugsweise um ein Wasserstoff-SauerstoffGemisch, im weiteren als Knallgas bezeichnet. Es sind aber auch andere Gasgemische denkbar, sofern sie in Nano- oder Mikrobläschengröße zu einer Reaktion gebracht werden können.
Auf dem Gebiet der berührungslosen Reinigung wurden in letzten Jahren die Reinigungswirkung von implodierenden oder kollabierenden Dampfblasen erörtert. Solche Dampfbläschen wurden entweder durch die Anwendung von Ultraschall, durch punktuelles Aufheizen mittels Laser oder mittels hydrodynamischer Kavitation erhalten. Bei der Implosion der Dampfblasen entstehen hydrodynamische Flüssigkeits-Jets, welche beim Auftreffen auf die Zahnoberfläche den Biofilm mit Hilfe der hohen entstehenden Scherspannungen ablöst. Die Wirkungsfläche sowie -stärke hängen dabei stark von der Größe der Dampfblase und von der Entfernung der Dampfblase von der Oberfläche ab.
Die bisherig vorgestellten Ansätze kämpfen mit zwei Arten von Schwierigkeiten: zum einen ist die Größe der entstehenden Dampfblase, welche auch die Reinigungsintensität bestimmt, sehr schwer kontrollierbar. Zum anderen werden die Dampfblasen sehr nahe an einem Aktuator (z.B. vibrierender Scaler) erzeugt, wo sie aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer sofort implodieren, was die Reinigungsdistanz minimiert. Dieses Verfahren ermöglicht wiederum eine ausschließlich lokale Anwendung im Segment der professionellen Zahnreinigung.
Dazu kommt, dass die oben beschriebenen Lösungen alle sehr energieintensiv sind und sich damit der Einsatz in einem Akku- bzw. Batteriebetriebenen Gerät als äußerst schwierig herausstellt.
Vorteilhaft bei der Verwendung von Knallgas ist die Verbrennung zu Wasser, wodurch keine oder nur sehr geringe Mengen an unerwünschten chemischen Nebenprodukten in der Reinigungsflüssigkeit entstehen. Das Zündvolumen kann vorzugsweise die Form einer Blase oder eines Torus haben. Der Torus ist vorteilhaft, weil dessen Bewegung zur Annäherung an die Reinigungsfläche benutzt werden kann.
Die Erfindung erlaubt zudem eine selektive Reinigung unter zwei Gesichtspunkten.
Insbesondere ist eine selektive Reinigung von Oberflächen nach einem ersten Gesichtspunkt möglich.
Hierbei wird eine zu reinigende Fläche im weiteren Selektionsfläche genannt, wie die der Zähne, Zahnzwischenräumen, Zahnfleisch, Backen, Gaumen oder der Zunge von anderen Flächen separiert, wenn eine dafür passendes Mittel welches zur Reinigung und zur Auswahl der Selektionsfläche im weiteren Selektor genannt verwendet wird, jedoch ist auch eine gesamte Reinigung aller Reinigungsflächen beispielsweise im Mundraum ohne Selektor möglich.
Dies Funktioniert wie bei der Verwendung von Selektoren, jedoch ist die Selektionsfläche die Oberfläche des der gesamten Mundraums.
Dies bedeutet, dass unter einem ersten Gesichtspunkt eine Teilfläche der Reinigungsprozedur unterworfen wird, während andere Teilflächen nachfolgend gereinigt werden oder auch schon davor gereinigt wurden
Vorteilhaft an der Verwendung eines Selektors ist, dass die Reinigungsintensität an die entsprechende Selektionsfläche angepasst werden kann, dies ist insbesondere Vorteilhaft, weil so Reinigungszeit und Energieverbrauch optimiert werden können, auch da die Intensität auf die medizinisch verträglichen Grenzwerte der jeweiligen Selektionsfläche abgestimmt werden kann.
Der Selektor wird in die Mundhöhle eingeführt und schließt mit einer flexiblen geometrisch anpassbaren Dichtung im weiteren Cushion genannt mit einer Teilmenge der Selektionsfläche im weiteren Reinigungsfläche genannt ein Volumen ein, im weiteren Reinigungsvolumen genannt. Dieses Reinigungsvolumen wird mit einer Reinigungsfluid geflutet. Der Selektor kann auch selbst aktiv in der Lage sein die Reinigungsfläche und das Reinigungsvolumen aktiv und kontrolliert in der Mundhöhle zu positionieren und zu bewegen, er kann aber auch von außen positioniert werden, oder die gesamte Selektionsfläche auf einmal abdecken (Reinigungsfläche=Selektionsfläche), was eine Bewegung über die Selektionsfläche obsolet macht.
Verunreinigungen, wie etwa Biofilm oder Zahnstein oder andere Verunreinigungen wie Essensreste werden durch die Überwindung der Kohäsionskräfte in der Verunreinigung und durch Überwindung der Adhäsionskräfte der Verunreinigung zur Reinigungsfläche durch aufgebrachte Scherkräfte und Druckkräfte, bzw. deren Gradienten entfernt. Die Scherkräfte und Druckkräfte werden durch die Bewegung des Reinigungsfluides erzeugt.
Die Bewegung des Reinigungsfluids wird dabei durch eine durch die vorbeschriebene exotherme chemische Reaktion ausgelöste Expansion eines abgeschlossenen Volumens im weiteren Zündvolumen genannt im mit Reinigungsfluid gefüllten Reinigungsvolumen, etwa einer Blase oder einem Torus und gegebenenfalls dessen nachfolgenden Kollaps erzeugt.
Diese Bewegung erzeugt einerseits eine Schergeschwindigkeit im Reinigungsfluid welche direkt die Scherkräfte an der Reinigungsfläche erzeugt, andererseits erfahren durch die Bewegung des Fluids Partikel im weiteren Reinigungspartikel genannt an der Reinigungsfläche Kräfte welche durch direkten Kontakt mit der Reinigungsfläche Druck und Scherspannungen an der Reinigungsfläche erzeugen. Zudem können Druckgradienten im Reinigungsfluid aufgrund von Beschleunigungskräften zur Reinigung beitragen, insbesondere wenn es beim Kollaps des Zündvolumens zur Ausbildung eines auf die Reinigungsfläche gerichteten Jet kommt.
Der zweite Gesichtspunkt der Selektion der Reinigung betrifft die Bereiche mit einer Verschmutzung und die Bereiche ohne Verschmutzung bezüglich der Reinigung zu unterscheiden.
Nach dem zweiten Gesichtspunkt der selektiven Reinigung von Oberflächen wird dies dadurch bewerkstelligt, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein Wirkstoff appliziert wird, der die chemische Reaktion der zumindest zwei gasförmigen Komponenten stimuliert oder katalysiert. Im Falle von Knallgasbläschen also die Bildung von Wasser(dampf) aus Wasserstoff und Sauerstoff. Im Falle von Knallgas wird es sich um einen katalytisch wirkenden Wirkstoff, insbesondere katalytisch wirksame Partikel, wie zum Beispiel Platin handeln.
Der Wirkstoff ist dabei so konditioniert, beispielsweise durch eine teil- oder vollflächige Beschichtung, dass mit Hilfe dieser Beschichtung eine selektive Ankopplung oder Adhäsion an Biofilm oder denselben ausbildende Bakterien stattfindet. Hierdurch befindet sich der Wirkstoff an dem Ort, wo die Reinigungswirkung gewünscht ist.
Dementsprechend werden die Bläschen aus den zumindest zwei gasförmigen Komponenten nur dort reagieren, wo die stimulierende oder katalysierende Wirkstoff vorhanden ist. Also an der Oberfläche der Verschmutzung.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein Reinigungsfluid mit Reinigungspartikeln an der Reinigungsoberfläche in einem Reinigungsvolumen, welches durch Cushions abgedichtet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich in der Reinigungsflüssigkeit Knallgasblasen, welche über einen Katalysator gezündet werden. Diese Explosionen und darauffolgenden Implosionen entfernen über ihre mechanische Wirkung auf das Fluid und die Reinigungspartikel die Verunreinigungen, wie etwa Biofilm und Zahnstein an der Reinigungsfläche.
Der Katalysator kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein Photokatalysator sein.
Die Verwendung einen Photokatalysators kann eine Selektion ebenfalls herbeiführen, weil nur zuvor belichtete Bereiche aktiv sind und dort eine Reinigung erfolgt
Ferner kann zusätzlich ein Flüssigkeitsstrom und insbesondere ein auf die zu reinigende Oberfläche gerichteter Flüssigkeitsstrom vorhanden sein. Durch die strömenden Transportflüssigkeiten für die Gasblasen sind zudem Strömungsverhältnisse vorhanden, welche dafür sorgen, dass der Biofilm sich nicht wieder anlagert, sondern abtransportiert wird.
Die Transportflüssigkeiten haben auch die Aufgabe eine steigende Erwärmung der Flüssigkeit im abgeschlossenen Volumen zu verhindern und dienen, wenn sie dementsprechend temperiert sind sowohl der Kühlung der Erhitzungseinrichtungen als auch der Flüssigkeit im abgeschlossenen Volumen.
Die Düsen, welche die Bläschen und/oder die Flüssigkeit ausstoßen, können hierbei grundsätzlich im Querschnitt kreisrund sein, aber auch jede andere Form besitzen zum Beispiel etwa elliptisch sein oder schmal schlitzförmig, sternförmige oder generell unregelmäßige ausgebildet sein.
Die Düsengeometrie hat auch einen Einfluss darauf, welche Form die Dampfblasen einnehmen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Dampfblasen als Torus-Ring ausgestoßen werden.
Für diese Düsengeometrien kann als Ersatzdurchmesser der hydraulische Durchmesser angewandt werden Dh=4*A/P A=Querschnittsfläche, P=benetzter Umfang.
Der kreisrunde Torus-Ring als Dampfblase ist vorteilhaft, weil er besonders stabil ist und sich weit in die Flüssigkeit ausbreitet ohne merkliche Formveränderung.
Die Stabilität anderer Geometrien kann aber durchaus ausreichend für die geforderte Reinigungsdistanz sein und eine Anpassung an die Zahngeometrie ermöglichen.
Es wurde erkannt, dass bei einem Verhältnis der Länge des vor dem Dampfvolumen ausgestoßenen Flüssigkeitszylinders zu seinem Durchmesser bis maximal 4 sich diese Tori bilden.
Bei einem Verhältnis darüber, bis etwa 10 liegt ein Mischbereich vor, wobei die Grenzen hier nicht scharf sind.
Bis wohin genau der Mischbereich geht und wo ein reiner Strahl vorliegt ist fließend und daher nicht genau zu bestimmen.
Es wird verwiesen diesbezüglich auf Akhmetov, D. G.: Chapter 3: Structure and parameters of a family of vortex rings formed on outflow of a submerged jet. In: Vortex rings. Berlin: Springer, 2009. S. 67-87. - ISBN 978-3-642-05015-2 (P); 978-3-642-05016-9 (E). DOI: 10.1007/978-3-642-05016-9_4, insbesondere auf die Bilder 3.6 und 3.7.
Bild 3.7 dieses Dokuments zeigt die Zusammenhänge recht deutlich wobei Up*t die sog. Slug Length, also die Zylinderlänge des ausgestoßenen Fluids ist. Up=Geschwindigkeit des Fluids, t= Ausstoßzeit D= Düsendurchmesser.
Bei Up*t/D=2 sieht man einen klaren Torus, bei 3,8 (etwa 4) ist es immer noch ein Torus während bei 8 bereits eine Mischung aus einem Torus und einem Strahl vorliegt, also eine Mischform, welche auch sekundäre kleinere Wirbel enthält.
3.6 aus demselben Buch zeigt dass ab Up*t/D=3.8 die Zirkulation praktisch nicht mehr in den Torus geht.
Torus-Ringe haben unter anderem auch den Vorteil, dass sie einen großen Abstandsbereich zwischen Düse und zu reinigender Oberfläche überbrücken können.
Torus-Ringe, welche das Gasgemisch in ihrem Kern transportieren, können auch noch viel größere Distanzen überbrücken als für den hier angegebenen Zweck notwendig sind. In der freien Flüssigkeit legen Torus-Ringe mit dem Gasgemisch bei Düsendurchmessern um 1,5mm bis zu etwa 30 bis 50mm zurück. Dies bedeutet, dass mittels Torus-Ringen eine zu reinigende Oberfläche mit Sicherheit in jedem Fall erreicht wird.
Somit wird ein Verfahren geschaffen, welches die kontaktlose Reinigung einer Oberfläche mittels des Expanierens und/oder Implodierens gezündete Gasgemischbläschen erreicht. Dieses Verfahren kann etwa in Form eines Behandlungskopfes oder einem Mundstück, welches den Zahn oder die Kiefer umschließt und mit einem Flüssigkeitsvolumen versorgt, an den Zahnoberflächen angewandt werden.
Die umgebende Flüssigkeit kann eine abgestimmte Reinigungslösung sein und kann einerseits gewöhnliches Wasser sein, es kann jedoch auch eine spezielle Flüssigkeit verwendet werden, die in Abhängigkeit der speziellen Zusammensetzung eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärker, Partikel, Zellulosefasern. und die Flüssigkeit kann mittels ihres Entgasungsgrades and die Reinigungsparameter angepasst sein.
Um die entstehenden Gasbläschen an den Zahn zu bringen kann die Gasblasenerzeugung mit der Erzeugung einer entsprechenden Strömung kombiniert werden, welche dafür sorgt, dass die Gasblasen zur Zahnoberfläche und in den Zahnzwischenraum transportiert werden bevor sie gezündet werden.
Die gesamte Reinigungsintensität wird vor allem mittels der Form und Größe der Gasblasen, , mittels der Viskosität der Flüssigkeit sowie mittels des Einflusses von in der Flüssigkeit eingelagerter Partikel oder Fasern und der Menge und der Verteilung des stimulierenden oder katalysierenden Werkstoff bestimmt.
Die Reinigungswirkung der zündenden Gasblase hängt dabei wesentlich von der Dynamik des Kollapses ab. Um Reinigung von Zahnplaque zu erzielen, sollte die Zeit, welche die Dampfblase zum Zusammenfallen braucht, im Bereich von 0,01 bis 0,5 ms liegen, genauer noch in einer Zeit zwischen 0,050 ms und 0,25 ms.
Erfindungsgemäß ist es in einer Weiterbildung vorgesehen, einen abgeschlossenen Behandlungsraum zu schaffen, wobei ein kissenartiges Element oder Dichtelement ein Reinigungsfluidvolumen vor der Düse schafft, insbesondere durch elastische Dichtlippen, die um die Düsen oder ein Düsen-Array angeordnet sind und zudem elastisch dichtend auf den Zähnen aufliegen. Insbesondere kann sich das Dichtkissen an die Oberflächen anpassen. Hierbei ist mit Abdichten bzw. dem Schaffen eines Flüssigkeitsvolumens nicht gemeint, dass dieses Volumen absolut flüssigkeitsdicht ist, ein Austritt von Flüssigkeit ist in einem gewissen Rahmen unvermeidbar und kann ohne weiteres in Kauf genommen werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn ein Austritt von Flüssigkeit aber nicht von Partikeln in einem gewissen Rahmen stattfindet, weil sich so Partikel im Reinigungsfluidvolumen aufkonzentrieren können, was wiederum zu mehr reinigenden Partikeln pro Puls und Düse führt und damit zu einer besseren Reinigungsleistung führen kann. Die Aufkonzentration kann dabei durch die Dichtlippen geschehen, wenn diese die Partikel stärker zurückhalten als das Fluid. Die Partikel müssen dann nur in geringerer Konzentration mit dem frischen Reinigungsfluid zugeführt werden, was wiederum vorteilhafterweise ein Verstopfen der Zuleitungen erschwert bzw. verhindert.
Dem entsprechend kann das Kissen aufgrund seiner Elastizität zumindest den größten Teil des durch die Düse einströmenden Volumens auffangen, eine vollständige Dichtheit ist im Übrigen auch nicht ausgeschlossen. Im Idealfall verliert somit das geschlossene Volumen zwischen Düse und zu reinigender Oberfläche keine Reinigungsflüssigkeit und idealerweise kann die Reinigungsflüssigkeit durch das Einsaugen und Ausstoßen so unendlich oft wiederverwendet werden, für den jeweiligen zu reinigenden Strahl. Da in der Realität jedoch Verluste des Reinigungsfluides unvermeidlich erscheinen, beispielsweise durch Zahnzwischenräume oder Undichtheiten der Dichtlippen aufgrund der Oberflächenform der zu reinigenden Oberfläche, welche durch einen Zustrom von Reinigungsflüssigkeit ausgeglichen werden müssen, ist der Zustrom insgesamt größer als das Volumen.
Der Zustrom kann hierbei durch die jeweilige Düse, durch die auch die Dampfblase ausgestoßen wird, eine hierfür speziell vorgesehene Flüssigkeits-Düse oder durch eine oder mehrere Düsen innerhalb einer Düsenanordnung mit einer Vielzahl von Düsen erfolgen, so dass durch die Düse oder die Düsen ein mittlerer Fluidstrom fließt. Das abgeschlossene Volumen kann jedoch auch von anderer Stelle aus mit einer ausreichenden Menge an Reinigungsflüssigkeit aufgefüllt werden.
Die Düsenform kann wie bereits ausgeführt von einem kreisrunden Querschnitte abweichen und jede andere Form besitzen. Im Längsschnitt kann de Düse zylindrisch bzw. ohne Divergenz oder Konvergenz der begrenzenden Wände ausgebildet sein, aber auch konisch ausgebildet sein.
Bei der für die Erzeugung des Torus-Ringes notwendigen Pulsung betragen die Antriebsfrequenzen der Pulsung zwischen 1 Hz und 50 kHz, Insbesondere 1 Hz und 30 kHz und insbesondere 1 Hz bis 1 KHz.
Insbesondere bei der Erzeugung von kugeligen Dampfblasen beträgt die Pulsungsfrequenz vorzugsweise zwischen 1Hz und 1kHz, insbesondere 30Hz und 300 Hz bevorzugt >50Hz.
Insbesondere bei der Erzeugung von Torus Ringen beträgt die Pulsungsfrequenz vorzugsweise zwischen 1Hz und 20khz, vorzugsweise 50 Hz bis 1kHz und weiter bevorzugt 50 Hz bis 300 Hz.
Pulsungsfrequenzen von >50Hz sind durchaus sinnvoll, weil man auf diese Weise eine kurze Reinigungszeit bei angenehmer Shuttlegröße (Anzahl der Düsen) erreichen kann.
Die Pulslängen betragen beispielsweise von 0,03 Millisekunden bis 1 Sekunde.
Insbesondere bei der Erzeugung eines Gasblasen Torus Ringes können die Pulslängen kürzer sein und insbesondere, 0,03ms-3ms, insbesondere 0,07ms bis 0,7ms, bevorzugt 0,1ms bis 0,4ms . Die hängt auch von der Größe des Torus ab.
Bei der Verwendung von Partikeln sind Partikel von 1 µm bis 0,5 mm einsetzbar.
Die angestrebte Partikeldichte im abgeschlossenen Volumen liegt vorzugsweise unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen befindet.
Die angestrebte Partikeldichte in der Behandlungslösung welche in der Vorrichtung gefördert wird liegt vorzugsweise unter 10 Volumenprozent, insbesondere unter 5 Volumenprozent, jeweils auf bezogen auf das Volumen der Reinigungsflüssigkeit.
Das erfindungsgemäße abgeschlossene Volumen, welches über entsprechende Dichtlippen oder andere Dichtelemente abgeschlossen werden kann, hat sich für die Erfinder als hilfreich herausgestellt, da es für viele Menschen unangenehm ist, wenn der Mund mit Reinigungsfluid gefüllt ist und insbesondere das Fluidvolumen noch zunimmt und beim Herausnehmen des Gerätes Reinigungsfluid, welches noch vorhanden ist, aus dem Mund läuft oder Kleidung beschmutzt.
Erfindungsgemäß wird dem entsprechend die Behandlungslösung innerhalb des abgeschlossenen Volumens gehalten, wobei nach der Beendigung des Reinigungsvorganges über die bereits beschriebene erfindungsgemäße Rücksaugung, die im abgeschlossenen Volumen befindliche Behandlungslösung auch vollständig abgesaugt werden kann.
Das abgeschlossene Volumen kann hierbei um einen oder mehrere Zähne geschaffen werden, um einen Kieferast geschlossen werden oder beispielsweise abhängig von der Zahnform um unterschiedlich geformte Zähne herum, beispielsweise dass ein Volumen um Backenzähne herum geschaffen wird, ein Volumen im Eckzahnbereich und ein Volumen im Schneidezahnbereich.
Es kann auch ein Gesamtvolumen für einen gesamten Kiefer geschaffen werden mit entsprechenden Düsen-Arrays, wobei jedoch zwischen den unterschiedlich geformten, das Volumen begrenzenden Bereichen, welche auch die Düsen tragen, beispielsweise Trennwände oder Trennstege, insbesondere elastische Trennwände oder Trennstege vorgesehen sind.
Die Ausgestaltung ist somit flexibel möglich, wobei jedoch allen Möglichkeiten gemeinsam ist, dass das abgeschlossene Volumen das Fluid um die Oberfläche hält und die Fluidmenge im Mund in erheblicher Weise reduziert.
Wie bereits ausgeführt, gibt es auch bezüglich der Flüssigkeitsführung eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Varianten.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, wobei um eine zu reinigende Oberfläche ein Flüssigkeitsvolumen geschaffen wird und mit zumindest einer Vorrichtung umfassend zumindest eine Düse, wobei die zu reinigende Oberfläche gleichzeitig oder nacheinander mit zwei Komponenten einer Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist um an eine abzureinigende Verschmutzung anzukoppeln und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoff in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmigen Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren, wobei zumindest die zweite Komponente mit der Vorrichtung aus der zumindest einen Düse in das abgeschlossene Volumen appliziert wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Komponente der Behandlungslösung und die zweite Komponente der Behandlungslösungen durch zwei unterschiedliche Vorrichtungen appliziert werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Komponente der Behandlungslösung und die zweite Komponente der Behandlungslösungen durch eine einzige Vorrichtungen nacheinander oder gleichzeitig appliziert werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die abzureinigende Verschmutzung ein Biofilm ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass als zweiter Wirkstoff Knallgas verwendet wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass als erster Wirkstoff eine Zusammensetzung verwendet wird, die Platin oder Kohlenstoff oder Palladium enthält.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein erster Wirkstoff verwendet wird, der hydrophobiert ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Wirkstoff eine Beschichtung aufweist welche ein, mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Kohlenstoff, Siliziumdioxid, Siliziumdioxid-Aerogele hydrophobes oder hydrophobiertes Nanomaterial, Silane, Gold, Lipide, Peptide, Aminosäuren, Proteine.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste und oder die zweite Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärker, Partikel, Zellulosefasern.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zweite Komponente der Behandlungslösung 0,1 - 5 Volumen-% Partikel enthält.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass als Partikel mineralische Partikel oder Partikel auf Basis von Zellulose verwendet werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass Partikel mit einer Partikelgröße von 20 - 120 µm verwendet werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Partikeldichte in der zweiten Komponente unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen befindet liegt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff so ausgewählt ist und die Bläschengröße so bemessen ist, dass die Zeit, die das Bläschen zum Zusammenfallen braucht, im Bereich von 0,01 bis 0,5 ms eingestellt wird, insbesondere zwischen 0,050 ms und 0,25 ms.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Düsen verwendet wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Düsen bei nicht ebenen Oberflächen oder abhängig von einem Abstand zur Oberfläche so betrieben werden, dass eines oder mehrere aus den nachfolgenden Maßnahmen geregelt werden: die Pulsstärke der aus der Düse ausgestoßenen Flüssigkeit, die Menge der aus der Düse ausgestoßenen Flüssigkeit, die Größe der Gasbläschen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei einem größeren Abstand eines oder mehrere der folgenden Parameter erhöht wird: die Pulsstärke, die Pulsdauer, die Pulsfrequenz, die Fördermenge der Flüssigkeit, die Bläschengröße.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zumindest eine Düse um eine Ruhelage herum in X (Oberflächenhochachse) und/oder Y (Oberflächenquerachse) und/oder Z Richtung (auf die Oberfläche zu) oszilliert.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zumindest eine Düse an der Oberfläche entlanggeführt wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Mehrzahl von Düsen zu einer Düsenanordnung zusammengefasst sind, wobei die Düsen so angeordnet werden, dass sie zumindest über die Fläche einer abzureinigenden Oberfläche angeordnet sind, wobei die Überdeckung der Düsenstrahlauftreffflächen der einzelnen Düsen sich überdecken oder bei oszillierenden Düsenanordnungen sich überdecken.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass je eine Mehrzahl von Düsen in einer Shuttleeinrichtung zusammengefasst sind, wobei die Shuttleeinrichtung zumindest den Bereich eines Zahnes und des angrenzenden Zahnfleisches umgekehrt U-förmig umgreift.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Shuttleeinrichtung über die Oberfläche mit einer Bewegungseinrichtung bewegt wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass 10 bis 100 Düsen pro Shuttleeinrichtung verwendet werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass Düsen mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder unterschiedlicher Strömungslänge verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbläschen in Form von Torus-Ringen erzeugt werden. Eine Weiterbildung sieht vor,
Eine Weiterbildung sieht vor, dass mit einer Pulsfrequenz zwischen 40 und 400 Hz gepulst wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Abstand von einer zu reinigenden Oberfläche so eingestellt wird, dass sie zwischen 0,5 mm und 5 mm und maximal 7 mm in Interdental-Räumen liegt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Reinigungsflüssigkeit 0,1 - 15 Volumen-% Partikel enthält
Eine Weiterbildung sieht vor, dass um die Flüssigkeitsmenge im Volumen konstant zu halten ein Anteil der Flüssigkeit aus dem Volumen abgesaugt wird, welche im Wesentlichen der zugeführten Flüssigkeitsmenge entspricht die über die zumindest eine Düse zugeführt wird.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Partikeldichte im abgeschlossenen Volumen unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen befindet liegt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Behandlungslösung zur Reinigung von Oberflächen, wobei die Behandlungslösung zwei Komponenten aufweist, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist um an eine abzureinigende Verschmutzung anzukoppeln und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoff in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmigen Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff als Mikrobläschen mit Durchmessern von 10 µm bis 30000 µm vorliegt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff Knallgas ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Wirkstoff eines, mehrere oder alle aus nachfolgender Gruppe enthält: Platin, Kohlenstoff, Palladium, Titanium, Titaniumdioxid, Zirkonium, Zirkoniumdioxid.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Komponente und oder die zweite Komponente der Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärkern, Partikel, Zellulosefasern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der vorbeschriebenen Behandlungslösung zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung des vorbeschriebenen Verfahrens zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen dabei:

1: stark schematisiert die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2: die Wirkungsweise nach 1 mit Zündung eines Knallgas-gefüllten Bläschens an einer zu reinigenden Oberfläche;
3: stark schematisiert die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels Beleuchtung;
4: die Wirkungsweise nach 1 mit Zündung eines Knallgas-gefüllten Bläschens mittels Licht an einer zu reinigenden Oberfläche;
5: eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Knallgas Torus aus einer Düse ausgestoßen und zu einer zu reinigenden Fläche geführt wird;
6: ein Schema, bei dem über einen Ultraschallerzeuger Knallgasbläschen Reinigungspartikel und Katalysatorpartikel an der zu reinigenden Oberfläche konzentriert werden;
7: eine weitere stark schematisierte Darstellung einer Ausführungsform bei der katalytische Partikel mit einem Aerogel aufweisend Knallgasbläschen bedeckt sind;
8: eine weitere stark schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform bei der katalytische Partikel mit einem Aerogel aufweisend Knallgasbläschen bedeckt sind.

1 zeigt stark schematisiert erste grundsätzliche Abläufe nach dem Verfahren.
Das Verfahren ist grundsätzlich für alle Oberflächen geeignet, welche von einer vergleichsweise weichen Beschichtung befreit werden sollen.
In 1 ist als ein Beispiel ein Zahn als zu reinigende Grundoberfläche 1 und als Beschichtung 6 Plaque, also Biofilm, angegeben. Grundsächlich könnte die Grundoberfläche 1 auch ein Metall sein, beispielsweise ein Edelstahl und die Beschichtung 6 beispielsweise ebenfalls Biofilm, oder Beschichtungen 6, wie sie als Verschmutzung von Operationsbesteck und dergleichen auftreten können.
Man erkennt, wie eine Mikroblase 2 auf der Biofilmoberfläche 6 anlagert, wobei diese gleichzeitig mit einem katalytischen Partikel 5 in Kontakt tritt. Durch den Kontakt mit dem katalytischen Partikel 5 kommt es zu einer Zündung 4 und einer Reaktion der Bestandteile innerhalb der Mikrogasblase.
In diesem Fall sind die Bestandteile der Mikrogasblase Wasserstoff und Sauerstoff, welche zusammen eine Knallgasreaktion eingehen können. Diese ist in der 2 gezeigt. Hierdurch kommt es zu einer Expansion und anschließend zu einem Kollaps, so dass durch die Expansion und den anschließenden Kollaps unterschiedliche Scherkräfte auf den Biofilm 6nausgeübt werden und dieser abgelöst oder abgesprengt wird.
Die Bläschen können hierbei relativ klein sein, insbesondere einen Durchmesser von 10 - 30 µm aufweisen.
Die katalytischen Partikel können beispielsweise Platin sein, jedoch auch alle anderen katalytischen Partikel, welche für die entsprechende Paarung aus reaktiven Gasen katalytisch oder in sonstiger Weise die Reaktion -in diesem Fall Zündung- stimulierend oder auslösend wirksam sein können.
Bei der Knallgasreaktion ist das Verhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff von Einfluss auf die Stärke der Reaktion.
Zusätzlich können abrasive Partikel 7 vorhanden sein, welche das Ablösen der Verschmutzung 6 begünstigen.
Vorzugsweise wird daher eine stöchiometrische Ausgangskonzentration angestrebt.
Die 3 und 4 zeigen grundsätzlich den gleichen Ablauf, wobei jedoch zusätzlich über eine Beleuchtungseinrichtung 8 ein Lichtstrahl 9 auf eine zu reinigende Fläche 1 gerichtet wird, welcher zusammen mit einem photokatalytischen Reagenz, welches an den Biofilm gebunden ist, die notwenige Zündung 4 bewirkt. Auch hier können Reinigungspartikel 7 vorhanden sein.
In 3,4 ist der Effekt des Fotokatalysators dargestellt, wobei bei einem Fotokatalysator die Zündung durch die Einwirkung von Licht hervorgerufen wird oder unterstützt wird. Hier ist es besonders vorteilhaft, dass die Zündung lokal besonders genau kontrolliert werden kann, indem das Licht nur auf oder über einen gewählten Bereich der zu reinigenden Oberfläche gerichtet wird. Vorzugsweise ist der Katalysator hierbei so modifiziert, dass er eine Affinität zu der abzureinigenden Beschichtung hat, so dass er bei dem Beispiel, bei dem im Mundraum gereinigt wird, zum Beispiel am Biofilm besonders gut haftet. Dies kann durch bereits genannte organische Beschichtung der Katalysatorpartikel erfolgen, es können aber auch anorganische Partikelbeschichtungen, wie beispielsweise Gold, verwendet werden.
Durch die Affinität des Katalysators zum Beispiel verstärkt oder nur am Biofilm zu haften, erfolgen die Zündungen meist nahe der mit Biofilm bedeckten, zu reinigenden Oberfläche, wodurch eine höhere Effizienz der Reinigungsleistung sowie eine Selektivität und damit Schonung der restlichen Oberfläche sowie ein geringerer Verbrauch des Zündmediums, also der Bläschen, erreicht wird.
Die Verwendung eines Fotokatalysators lässt auf jeden Fall die Möglichkeit zu, den Katalysator zu der Oberfläche zu führen und erst dann zu aktivieren, um ungewünschte Reaktionen bereits im Reinigungsfluid zu unterbinden.
5 zeigt eine Möglichkeit einen Torusring 10 zu erzeugen.
Ein Torus kann nicht spontan in einer Flüssigkeit auftreten und dort bestehen, sondern wird gezielt erzeugt.
In 5 ist vereinfacht eine Düse 11 gezeigt, aus der ein entsprechendes Gasgemisch, in diesem Fall wiederum Knallgas, gepulst ausgestoßen wird, so dass ein Torusring 10 entsteht. Ein Torusring 10 kann hierbei also ebenfalls aus einem vorzugsweise stöchiometrisch zusammengesetzten Knallgas bestehen.
Die kinetische Energie innerhalb des Torus 10 ist nicht sehr hoch, Tori 10 sind jedoch in der Lage, vergleichsweise große Distanzen zurückzulegen. Der Torusring 10 trifft dann ebenfalls auf eine Biofilmschicht 6, an der bereits Katalysatorpartikel 5 angeheftet haben. Diese Katalysatorpartikel 5 sind nun in der Lage, das Knallgas innerhalb des Torusringes 10 zu zünden.
Entsprechende Versuche wurden bereits durchgeführt und konnten erfolgreich zeigen, dass es gelingt, einen mit Knallgas gefüllten bzw. ausgebildeten Torusring 10 katalytisch zu zünden. Der Effekt auf den Biofilm ist dem in 1 und 2 entsprechend. Das heißt, durch die Expansion und/oder den Kollaps des Gasvolumens kommt es zu einem Absprengen von Biofilm, auch unterstützt durch die Scherkräfte der verdrängten oder zurückströmenden Flüssigkeit.
Insbesondere entsteht bei der Knallgasreaktion aufgrund der exothermen Reaktion Wasserdampf. Aufgrund der geringen Größe der Bläschen kommt es jedoch zu einer raschen Abkühlung und Kondensation und auch deswegen zum Kollaps des Dampfbläschens.
7 und 8 zeigt wie nach der Erfindung eine selektive Reinigung erfolgen kann. Nach der Erfindung werden die katalytischen Partikel 5 so modifiziert, dass sie an der abzureinigenden Beschichtung, also beispielsweise einem Biofilm, andocken bzw. anhaften.
Dies kann beispielsweise je nach Biofilm dadurch geschehen, dass die katalytischen Partikel 5 mit einer Umhüllung versehen sind, welche an die den Biofilm ausbildenden Bakterien andockt bzw. an diesen anhaftet.
Dies sind beispielsweise eine, mehrere oder alle aus Lipiden, Peptiden, Aminosäuren, Proteine und dergleichen organische Beschichtungen, welche dafür geeignet sind an bakteriellem Biofilm anzudocken. Hierbei können die entsprechend modifizierten bzw. präpartierten katalytischen Partikel vor der Applikation der Gasbläschen, insbesondere Knallgasbläschen, auf die abzureinigende Oberfläche appliziert werden. Vorzugsweise ist dabei die Modifikation der katalytischen Partikel derart, dass diese lediglich an der Beschichtung andocken oder anheften und nicht an „sauberen“ Bereichen der Oberfläche. Hierdurch wird eine effektivere Ausnutzung einerseits der Bläschen gewährleistet, andererseits eine zeiteffektive Reinigung und zudem werden nicht mit der Verschmutzung belegte Bereiche geschont, da dort keine Reaktionen stattfinden.
Durch den Katalysator und insbesondere die entsprechend beschichteten Katalysatorpartikel können auch sehr kleine Bläschen durch Verringerung der Aktivierungsenergie zündbar werden, wodurch auch keine extrem hohen Temperaturen freigesetzt werden und damit nur sehr geringe thermische oder chemische Belastungen verursacht werden.
Der Katalysator zum Zünden des Gasgemisches innerhalb der Gasblase 2 bzw. des Zündmediums kann ein Fotokatalysator (3, 4) sein, welcher mit dem Zündmedium in Kontakt gebracht wird, insbesondere, wenn das Zündvolumen besonders klein ist. Hierfür ist es Voraussetzung, dass der Katalysator möglichst nicht vollflächig mit einer Beschichtung beschichtet ist, welche das Anhaften an den Biofilm ermöglicht, sondern nur teilweise, so dass Katalysatorflächen für den Kontakt mit den Bläschen bzw. dem Zündmedium zur Verfügung stehen.
Alternativ können die Katalysatorpartikel 5 vollflächig beschichtet sein, wobei die Beschichtung jedoch nach einer kurzen Zeit in den Bereichen, in denen keine Anhaftung zum Biofilm stattgefunden hat, sich auflöst. Die Applikation mit Mikrobläschen erfolgt demzufolge erst nach einer kurzen Wartezeit.
Durch die vorteilhafte Ausbildung des Katalysators derart, dass er eine hohe Affinität hat, am Biofilm zu haften, kann eine vorteilhafte Selektivität der Reinigung erzielt werden, weil im Wesentlichen am Biofilm gereinigt wird und „saubere“ Bereichen kaum. Der zuvor beschriebene Katalysator wurde als partikelförmig beschrieben, dies schließt aber nicht aus, dass der Katalysator auch in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen könnte. Es ist beispielsweise nicht ausgeschlossen, dass das Reinigungsfluid selbst der Katalysator ist, wenn das Knallgas als sogenannte Nanoblasen vorliegt.
Der Katalysator löst hierbei das Problem, dass bei sehr kleinen Zündvolumina (Bläschen) eine selbsterhaltende exotherme chemische Reaktion nicht möglich ist, weil über die Oberfläche des Zündvolumens dafür zu viel Wärmeenergie verlorengehen würde.
8 zeigt hierbei eine weitere Möglichkeit, bei der die Gasbläschen als Nanobläschen 14 hergestellt werden, bei denen eine spontane Zündung nicht erfolgen kann. Hierbei kombinieren sich diese Nanobläschen durch Oberflächeneffekte zu einer Mikroblase 15, welche dann zündbar ist. Hierbei können sich die Nanobläschen in einem Aerogel 16 befinden. Das Aerogel kann auch um einen Katalysatorpartikel herum angeordnet sein.
Hierbei können zum Beispiel aus Wasserstoff und Sauerstoff in einem Zerkleinerer Nanobläschen erzeugt werden, welche einem Volumen zugeführt werden.
Hierbei können zusätzlich noch Reinigungspartikel zugeführt werden. Dies schließt aber nicht aus, dass diese Partikel auch Katalysatorpartikel sein können oder teilweise Katalysatorpartikel sind oder diese Aufgabe zusätzlich übernehmen.
Diese Nanobläschen werden bei sehr großer Dichte innerhalb des Reinigungsvolumens zu Mikroblasen kombiniert und können dann durch eine Selbstzündung die beschriebenen Effekte herbeiführen.
Dieser bereits wissenschaftlich untersuchte Effektkann angewendet werden in dem ein Nanobläschen mit einem Gehalt von beispielsweise 74 % der unterschiedlichen Gase und zum Beispiel 26 % Flüssigkeit diffundiert und sich zu Mikrobläschen kombiniert, welche spontan reagieren können und eine abschließende Mikroblase bilden, welche aus Dampf besteht, welcher anschließend kollabieren kann.
Mögliche Beschichtungen der Katalysatoren sind beispielsweise Kohlenstoff, Siliziumdioxid oder Siliziumdioxid-Aerogelen, wobei hydrophobes oder hydrophobiertes Nanomaterial, wie Silane, vorhanden sein können.
Eine zweite Beschichtung kann aus hydrophilen Beschichtungen, wie SiOz oder Gold und ähnlichen bestehen, wobei ohne eine hydrophile Beschichtung ein großer hydrophobischer Raum vorhanden sein kann, welcher eine Koaleszenz vereinfacht.
Die Katalysatoren können hierbei Platin, Palladium oder Kohlenstoff sein, wobei Fotokatalysatoren zum Beispiel Titanoxid oder Titanoxid-Aerogel Kohlenstoff und weitere sein können.
Die generellen Eigenschaften, die ein Katalysator für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren haben sollte, ist eine gute thermische Isolation, eine hohe Oberfläche, ein hydrophober Raum für schnelle Reaktionskinetik, gute katalytische Eigenschaften für eine schnelle Reaktion, Biokompatibilität, eine niedrige Wärmekapazität und möglichst eine hohe Affinität an dem zu reinigenden Material, beispielsweise Biofilm, anzudocken.
Hierbei hat sich insbesondere herausgestellt, dass eine gewisse Hydrophobierung der katalytischen Partikel und insbesondere von Platinpartikel vorteilhaft ist. Dies erlaubt eine gute Zündung des Zündmediums und insbesondere von Knallgasbläschen an der Wasseroberfläche und unter Wasser, wobei ein hydrophobischer Raum, also eine Luftschicht an der Oberfläche des Katalysators eine sehr viel schnellere Reaktionskinetik erlaubt, als wenn das Platin mit Wasser bedeckt wäre.
Das Zündmedium Knallgas kann durch Elektrolyse aus Wasser direkt im Gerät hergestellt werden. Wasserstoff und Sauerstoff können jedoch auch direkt auf chemischem Weg im Gerät erzeugt werden auf vielen verschiedenen Wegen. Etwa kann Wasserstoff aus der Reaktion von Magnesium mit Wasser, oder aus der Reaktion von Natronlauge mit Aluminium gewonnen werden etc. Mittlerweise gibt es auch chemische Speichermöglichkeiten für Wasserstoff, etwa eine Paste die von der Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt wurde, welche mit Wasser Wasserstoff in großer Menge nach Bedarf produziert.
Sauerstoff kann ebenfalls über chemische Sauerstoffgeneratoren gewonnen werden, etwa durch NaClO₃ das sich durch Zündung einer Bariumperoxid-Eisenpulver Mischung zersetzt nach der Formel 2NaClO₃→2NaCl+3O₂. Alternativ kann auch LiClO₄ verwendet werden. Alternativ kann Sauerstoff auch der Luft entnommen werden, wobei eine Sauerstoffanreicherung der Luft direkt über Membranen möglich ist, welche auch kaskadiert werden können, um die Sauerstoffkonzentration zu erhöhen.
Zudem gibt es die Möglichkeit Wasserstoff und Sauerstoff im Gerät in Tanks unter Druck zu speichern, etwa in sogenannten Wickeltanks aus gewickelter Kohlefaser und Kunstharz, oder im inneren hohler Glasfasern, wobei dies als Knallgas in einem Tank, jedoch vorzugsweise aus Sicherheitsgründen in getrennten Tanks erfolgt. Eine weitere Speichermöglichkeit für Wasserstoff im Gerät stellen Metallhydridspeicher dar.
Bei der Verwendung von Knallgasbläschen können diese aus der Gasmischung von Wasserstoff und Sauerstoff über verschiedene Methoden produziert werden. Einerseits können diese in einer Venturi-Düse der Flüssigkeit zugesetzt werden, andererseits können diese in einer sogenannten Zerstäuberpumpe (11) erzeugt werden oder auch durch Ultraschall.
Es gibt auch anwendbare Verfahren, bei denen Mikro- und Nanobläschen durch Übersättigung oder durch Pressen durch poröse Medien oder winzige Löcher erzeugt werden.
In 6 ist gezeigt, wie Bläschen mittels aus einer mit Knallgas übersättigten Reinigungsflüssigkeit an der Reinigungsoberfläche gewonnen werden können. Dies kann einerseits durch einen erzeugten Druckabfall beim Einströmen 17, durch Aufheizen des Reinigungsfluids oder durch Ultraschall mittels eines Ultraschalerzeugers 18 erfolgen.
Die Reinigungsflüssigkeit kann gewöhnliches Wasser sein, es kann jedoch auch eine speziell auf die Bläschen 2 und die Reinigung abgestimmte Flüssigkeit verwendet werden, die in Abhängigkeit der speziellen Zusammensetzung mit Alkoholen etc., mittels einer entsprechenden Verdickung mittels Verdicker oder mittels der Hinzugabe von Reinigungsverstärkern (Partikel, Zellulosefasern, etc.) und mittels ihres Entgasungsgrades and die Reinigungsparameter angepasst wird.
Um die Bläschen 2 mit dem Gasgemisch sowie potenzielle Reinigungspartikel nahe an die zu reinigende Oberfläche zu bringen, kann Ultraschall verwendet werden, der entsprechend der Pfeilrichtung 19 gerichtet ist. Speziell sind die zwei beschriebenen Methoden hilfreich, um die Gasbläschen in den Zahnzwischenraum zu bringen, damit sie dort ihre Scherkräfte freisetzen, um zu reinigen.
Die gesamte Reinigungsintensität wird vor allem mittels der Größe der Gasblasen, mittels dem Entgasungsgrad der Flüssigkeit, mittels der Viskosität der Flüssigkeit, mittels des Einflusses von in der Flüssigkeit eingelagerter Partikel oder Fasern sowie der gewählten Zündmethode bestimmt. Hier spielt speziell die Wahl eines passenden Katalysators z.B. Platin Black Pulver oder Titandioxid sowie eine passende Beschichtung des Katalysators, um seine Benetzbarkeit in der Reinigungsflüssigkeit oder sein Ansprechverhalten auf Licht zu verändern, eine entscheidende Rolle.
Der technische Ansatz besteht grundsätzlich aus 4 Komponenten, dem Speichern des Zündmediums bzw. der direkten Erzeugung vor der Benutzung, dem Mischen des richtigen Verhältnisses von dessen Komponenten, dem Transport des Zündmediums, der Reinigungsflüssigkeit und allfälligen Reinigungspartikeln vorzugsweise in die Nähe der zu reinigenden Oberfläche und das Zünden des Zündmediums.
Die Komponenten des Zündmediums werden entweder aus einem oder mehreren Speichersystem gewonnen oder direkt vor Ort im richtigen Verhältnis erzeugt. Diese Erzeugung kann z.B. bei Knallgas durch Elektrolyse oder chemische Reaktionen stattfinden. Die Speicherung kann z.B. in Speichertanks, in Pasten oder in Hohlfasern erfolgen.
Sollten die Komponenten des Zündmediums nicht direkt im richtigen Verhältnis erzeugt werden, so besitzt das Gerät eine Funktionalität, die zu mischen. Dieses Mischen kann z.B. bei Gasen durch gezieltes Eindüsen in die Reinigungsflüssigkeit, durch Pressen durch poröse Schichten oder in oder durch Pumpen erfolgen.
Das Gerät besitzt eine Funktionalität zum Transport des Zündmediums und des entsprechenden Katalysators oder der Reinigungspartikel neben oder in der Reinigungsflüssigkeit zur zu Reinigenden Oberfläche. Hierbei werden vorzugsweise Pumpen und Schläuche verwendet.
Die Zündung erfolgt vorteilhafterweise nahe der Reinigungsfläche. Hierbei wird das Zündmedium in der Reinigungsflüssigkeit mit dem Zündmechanismus in Verbindung gebracht.
Diese Zündmechanismus kann fest im Gerät verbaut werden oder gemeinsam oder neben der Reinigungsflüssigkeit zur zu reinigenden Fläche transportiert werden. Zur Unterstützung des Zusammenbringens des Gasgemisches kann eine spezielle Düse, Ultraschall, Chemie oder fluiddynamische Effekte verwendet werden. Allfällige Reinigungspartikel können mit den hier beschriebenen Methoden nahe des gezündeten Zündmediums gebracht werden, um die Reinigungseffekte zu verstärken.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass eine einfache und effektive Methode zum insbesondere selektiven Reinigen verschmutzter Oberflächen geschaffen wird.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, wobei um eine zu reinigende Oberfläche (1) ein Flüssigkeitsvolumen (3) geschaffen wird und mit zumindest einer Vorrichtung umfassend zumindest eine Düse (11), wobei die zu reinigende Oberfläche gleichzeitig oder nacheinander mit zwei Komponenten einer Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist, um an eine abzureinigende Verschmutzung (6) anzukoppeln, und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoffs in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmige Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren, wobei zumindest die zweite Komponente mit der Vorrichtung aus der zumindest einen Düse (11) in das abgeschlossene Volumen (3)appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente der Behandlungslösung und die zweite Komponente der Behandlungslösung durch zwei unterschiedliche Vorrichtungen appliziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente der Behandlungslösung und die zweite Komponente der Behandlungslösung durch eine einzige Vorrichtung nacheinander oder gleichzeitig appliziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abzureinigende Verschmutzung (6) ein Biofilm ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Wirkstoff Knallgas verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Wirkstoff eine Zusammensetzung verwendet wird, die Platin oder Kohlenstoff oder Palladium oder einen Photokatalysator enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Wirkstoff verwendet wird, der hydrophobiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wirkstoff eine Beschichtung aufweist welche ein, mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Kohlenstoff, Siliziumdioxid, Siliziumdioxid-Aerogele, hydrophobes oder hydrophobiertes Nanomaterial, Silane, Gold, Lipide, Peptide, Aminosäuren, Proteine.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder eine zweite Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser, ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärker, Partikel, Zellulosefasern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente der Behandlungslösung 0,1 - 5 Volumen-% Partikel (7) enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikel (7) mineralische Partikel oder Partikel auf Basis von Zellulose verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel (7) mit einer Partikelgröße von 20 - 120 µm verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikeldichte in der zweiten Komponente unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent, bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen (3) befindet liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wirkstoff so ausgewählt ist und die Bläschengröße so bemessen ist, dass die Zeit, die das Bläschen (2) zum Zusammenfallen braucht, im Bereich von 0,01 bis 0,5 ms eingestellt wird, insbesondere zwischen 0,050 ms und 0,25 ms.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Düsen (11) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (11) bei nicht ebenen Oberflächen oder abhängig von einem Abstand zur Oberfläche so betrieben werden, dass eine oder mehrere aus den nachfolgenden Maßnahmen geregelt werden: die Pulsstärke der aus der Düse (11) ausgestoßenen Flüssigkeit, die Menge der aus der Düse (11) ausgestoßenen Flüssigkeit, die Größe der Gasbläschen (2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem größeren Abstand ein oder mehrere der folgenden Parameter erhöht wird: die Pulsstärke, die Pulsdauer, die Pulsfrequenz, die Fördermenge der Flüssigkeit, die Bläschengröße.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Düse (11) um eine Ruhelage herum in X (Oberflächenhochachse) und/oder Y (Oberflächenquerachse) und/oder Z Richtung (auf die Oberfläche zu) oszilliert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Düse (11) an der Oberfläche entlanggeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Düsen (11) zu einer Düsenanordnung zusammengefasst sind, wobei die Düsen (11) so angeordnet werden, dass sie zumindest über die Fläche einer abzureinigenden Oberfläche (1) angeordnet sind, wobei die Überdeckung der Düsenstrahlauftreffflächen der einzelnen Düsen (11) oder die Überdeckung der Düsenstrahlauftreffflächen bei oszillierenden Düsenanordnungen sich überdecken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Mehrzahl von Düsen (11) in einer Shuttleeinrichtung zusammengefasst sind, wobei die Shuttleeinrichtung zumindest den Bereich eines Zahnes und des angrenzenden Zahnfleisches umgekehrt U-förmig umgreift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Shuttleeinrichtung über die Oberfläche mit einer Bewegungseinrichtung bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 100 Düsen (11) pro Shuttleeinrichtung verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Düsen (11) mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder unterschiedlicher Strömungslänge verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbläschen (2) in Form von Torus-Ringen (10) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Pulsfrequenz zwischen 40 und 400 Hz gepulst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von einer zu reinigenden Oberfläche (1) so eingestellt wird, dass sie zwischen 0,5 mm und 5 mm und maximal 7 mm in Interdental-Räumen liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit 0,1 - 15 Volumen-% Partikel enthält
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, um die Flüssigkeitsmenge im Volumen konstant zu halten, ein Anteil der Flüssigkeit aus dem Volumen abgesaugt wird, welche im Wesentlichen der zugeführten Flüssigkeitsmenge entspricht die über die zumindest eine Düse (11) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikeldichte im abgeschlossenen Volumen (3) unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent, bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen (3) befindet liegt.
Behandlungslösung zur Reinigung von Oberflächen, wobei die Behandlungslösung zwei Komponenten aufweist, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist, um an eine abzureinigende Verschmutzung (6) anzukoppeln, und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoffs in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmige Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren.
Behandlungslösung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wirkstoff als feinverteilte Mikrobläschen mit Durchmessern von 10 µm bis 30000 µm vorliegt.
Behandlungslösung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wirkstoff Knallgas ist.
Behandlungslösung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wirkstoff eines, mehrere oder alle aus nachfolgender Gruppe enthält: Platin, Kohlenstoff, Palladium, Titanium, Titaniumdioxid, Zirkonium, Zirkoniumdioxid.
Behandlungslösung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente und oder die zweite Komponente der Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser, ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärkern, Partikel, Zellulosefasern.
Verwendung der Behandlungslösung nach einem der Ansprüche 31 bis 35 zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 31 zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum.