DE202005004368U1

DE202005004368U1 - Elektrische Zahnbürste

Info

Publication number: DE202005004368U1
Application number: DE200520004368
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2015-03-18

Abstract

Zahnbürste,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie
– Borsten aus einem elektroaktiven Kunststoff oder aus einem elektroaktiven Material, der / das durch elektrische Ladungen oder einem elektrischen Signal sich wechselweise dehnen und verstauchen oder sich verbiegen kann,
– eine elektrische Steuerung, die die elektroaktiven Kunststoffe mit Strom-Signale oder Impulse versorgt, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zahnbürste, die einen besonderen Antrieb aufweist.
Die elektrischen Zahnbürsten üblicher Art, weisen einen Antrieb auf, der einen drehbaren Borsten-Teller, drehen kann. Die Borsten rotieren nicht, sondern sie werden nur hin und her in einem Viertelkreis gedreht. Der Antrieb besteht aus einem Elektromotor, der durch eine Welle mit dem Bürstenkopf verbunden ist. Die Welle weist einen Excenter auf, der einen Drehteller am Rand zwischen zwei „Zacken" berührt und ihn zu den Halbkreisbewegungen bringt. Eine Variante ist mit einem Ultraschallgeber ausgestattet, wobei die Borsten durch Ultraschall-Wellen bewegt werden. Die Zahnbürsten sind in fast allen erdenklichen Versionen zu sehen. Es gibt sogar eine elektrische Kinderzahnbürste, die speziell für Kinder ab 3 Jahren entwickelt worden ist, die mit einen Musik-Timer ausgestattet ist, der eine von 16 verschiedenen Melodien für je 1 Minute Putzzeit spielt. Hier wird das Musik-Signal als Timer-Funktion benutzt.
Anderseits werden piezoelektrische Keramiken seit vielen Jahren für Anwendungen wie z.B. als Stellglieder in Textilmaschinen oder als Aktuatoren für optische Komponenten genutzt. Seit Kurzem können nun auch Kunststoffe so funktionalisiert werden, dass sie bei Anlegen einer Spannung gedehnt oder gestaucht werden. Solche elektroaktiven Kunststoffe sind wesentlich bruchstabiler, flexibler und biokompatibler als Keramiken und für Anwendungen in der Medizintechnik von besonderem Interesse. Bewegliche Implantate, künstliche Muskeln und Insulinpumpen könnten in Zukunft mit dieser neuen Materialklasse realisiert werden. Forscher nutzen elektrisch dehnbare Kunststoffe bereits zur Herstellung von Folien mit denen sich hauchdünne Lautsprecher, Drucksensoren oder sogar aktive Lärmschutzwände, die die Schallwellen neutralisieren können, realisieren lassen können.
Der in den Schutzansprüchen 1 bis 38 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektrische Zahnbürste zu schaffen, die einfach gebaut ist und die keine unangenehme Geräusche abgibt, sowie in der Lage ist, die Zähne schnell und zuverlässig zu putzen.
Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 38 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Vorteile der Erfindung sind:

– sehr einfache und angenehme Zahnbürste,
– wirkungsvolles Säubern der Zähne durch gesteuerte Borsten-Verformung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 12 erläutert. Es zeigen:
1 eine Zahnbürste mit der neuartigen Antriebstechnik,
2 eine Variante mit elektroaktiven Kunststoff-Folien-Borsten,
3 die Borsten, die mit elektroaktiven Fäden ausgestattet sind,
4 ein Querschnitt einer Borste, wobei eine Dreiflügel-Stern aus elektroaktiven Kunststoffe eingebaut ist,
5 die Borsten, die mit elektroaktiven Hülsen ausgestattet sind,
6 die Borsten mit Gold-Beschichtung,
7 die Zahnbürste mit flache Feldeffekttransistoren aus Pentacen,
8 Klobürste, Waschbürste und Boden-Wischbürste, die mit der neuartigen Antrieb ausgestattet sind,
9 die Borsten, die eine raue Aussen-Struktur aufweisen,
10 eine Variante, wobei die Borsten bandförmig gebaut sind,
11 eine Zahnbürste, bei der die Borsten schuppenartig gebaut sind,
12 die Borsten, die in eine Leiterplatte eingebaut sind.
Diese Zahnbürste 1 weist Materialien auf, die elektrisch gesteuert sich verformen können. Die Borsten weisen polymerische Elektrolyte 2 auf, die sandwichartig zwischen zwei Polypyrrol-Schichten 3 eingebaut sind. In die Zahnbürste sind elektroaktive Kunststoff-Borsten 4, die elektrisch bewegt werden können, eingebaut.
Die Borsten 4 sind mit mehreren länglichen Streifen oder Bänder 5 aus elektroaktivem Kunststoff ausgestattet worden. Die elektrische Steuerung oder eine Steuereinheit 6 kann in dem Zahnbürsten-Griff 7 oder in den Borsten-Kopf 8 eingebaut werden. Die Streifen oder die Bänder sind an den Wurzeln 9 mit je einer Elektrode 10 oder elektrische Kontakt-Stelle 11 gekoppelt und sie können dadurch die Stromimpulse bekommen. Die Stromimpulse sind sehr schwach und der Benutzer bekommt davon nichts mit. Ausserdem ist der Strom-Kreis isoliert und geschlossen. Die Stromleiter 12 leiten den Strom bis zu den elektroaktiven Streifen / Bänder und steuern diese auf diese Weise: sobald ein Stromimpuls kommt dann werden die Bänder auf einer Seite der Borsten oder an verschiedene Seiten der Borsten ihre Länge verändern (gekürzt oder gedehnt / verlängert, je nachdem welches Material verwendet wird). Auf diese Weise biegt sich die Borste in eine Richtung, weil der Streifen (a) nur die Länge der Borsten-Seite an der sie eingebaut ist, verändern kann. Danach wird die andere Streife (b) aktiviert und sie verändert die Länge der Borsten in die andere Richtung wobei sie sich in andere Richtung verbiegt. Durch schnelle Wechsel-Impuls-Steuerung kann man die Borsten zum Schwingen bringen und eine relativ einfache Zahnbürste bauen. Diese Zahnbürste säubert die Zähne sehr gut, weil die Borsten unabhängig von einander sich bewegen können und weil sich die Borsten direkt ihre Spitzen 13 bewegen und nicht ganz komplett wie der Fall bei einer herkömmlichen Zahnbürste ist. Die Zahnbürste verbraucht relativ wenig Energie und ist sehr angenehm beim Zähneputzen. Sie verursacht kaum Geräusche und kann sowohl für die Kinder auch für Erwachsene Verwendet werden. Ihr Antrieb befindet sich praktisch direkt an den Borsten.
In dem Querschnitt 14 gesehen, können die elektroaktiven Kunststoffe sektorial angeordnet angebracht werden. Sie können auch tangential angeordnet werden. Die Aktivierung der elektroaktiven Bestandteile wird durch die Steuerung 6 geregelt. Eine Dreiflügel-Stern-Anordnung 15 ermöglicht eine beibiege Steuerung der Bewegung der Borste. Sie kann in jede Richtung gebogen werden, je nachdem wie die Kräfte durch die elektroaktiven Kunststoffe synchronisiert werden. Anstatt der Dreistern-Anordnung kann auch ein Vier- oder Fünfstern-Anordnung eingebaut werden. Auch mehr als fünf Flügel können eingebaut werden, erforderlich ist das jedoch nicht. Die Kraft-Vektoren 16 zeigen die Krafteinwirkung und die Biegungsrichtung der Borsten (4).
Die Zahnbürste kann mit speziellen Steuerungsprogrammen ausgestattet werden, die in einem kleinem elektronischen Speichermedium / Speicherchip 17 gespeichert werden können. Das Programm kann die Schwingungsintensität und die Amplitude der Borsten steuern. Eine Taste 18 z.B. könnte das Aufnehmen der Zahnpasta durch das Spreizen der Borsten von einander steuern. Auch verdrillte Borsten 19 können eingebaut werden, die dann zusätzlich sich bewegen können. Die Borsten würden sich dann nicht nur hin und her sich biegen, sondern auch kleine Drehungen um deren eigene Achsen 20 erzeugen. Durch eine spezielle Form an den Borsten-Spitzen, könnten diese Drehbewegung zusätzlich die Zähne sehr schonend putzen. Eine solche Zahnbürste, die verdrillte Borsten aufweist, kann auch ohne Strom benutzt werden. Durch die hin und her Bewegung und die Biegung der verdrillten Borsten rutschen sie in einander und zwingen einander um der Längsachse sich zu drehen.
Der Stromverbrauch ist sehr niedrig und kann zwischen 6 und 20mA betragen, was sogar für einen herkömmlichen Akku der Grösse AAA sehr wenig ist. Diese Technologie kann sehr schnell eingesetzt werden und die Zahnbürste revolutionieren. Es kann ebenfalls an anderes Borstenbereich eingesetzt werden, wie z.B. Klobürste 21, oder Waschbürste 22 oder Boden-Wischbürste 23 (8). Die Borsten wirken sehr weich und putzen sehr effektiv, weil sie einzeln die Schmutzpartikeln bekämpfen können. Die Kraftanwendung ist in diesem Fall sehr gering und bringt sehr viel. Die Energie-Quelle 24 kann in dem Griff eingebaut werden.
Um eine präzise Steuerung der Borsten-Bewegung können auch Kunststoff-Transistoren 25 direkt in den Borsten eingebaut werden. Die Kunststoff-Transistoren können auch oder nur in die Steuereinheit 6, die die Strom-Impulse erzeugt, eingebaut werden. Aus Polymeren aufgebaute Halbleiterbauelemente sind leicht in die Borsten einzubauen. Ebenfalls flache Feldeftekttransistoren aus Pentacen, einem halbleitenden Kunststoff, können für diesen Zweck verwendet werden. Weiterer Bestandteil der Kunststoff-Transistoren ist ein so genannter Polyimid-Kunststoff. Das macht die Zahnbürste sehr umweltfreundlich und resistenter gegen Belastungen beim Putzvorgang (7).
Die elektroaktiven Kunststoff-Bänder 5 können z.B. noch einfacher, nur in ein paar Borsten eingebaut werden, die an jede Borsten-Gruppe 26 zentral eingebaut sind. Die Borsten könnten dann mit Hilfe eines Ringes 27 in Gruppen verbunden werden, die dann gemeinsam sich bewegen. In diesem Fall ist die Kraft nicht sehr gross, aber für kleine Schwingungen reicht das auf jedem Fall aus.
In der 5 sind die Borsten mit elektroaktiven Kunststoff-Hüllen 28 ausgestattet worden. Die Hüllen sind mit je eine elektrischen Kontaktstelle 11 gekoppelt, durch die sie mit Stromimpulsen versorgt werden. Die Hüllen verformen sich durch die elektrische Einwirkung und biegen auf diese Weise die Borsten.
Die Variante, die in der 6 dargestellt worden ist, weist Borsten auf, die mit je eine dünnen Goldbeschichtung 29 ausgestattet sind. Die Goldbeschichtung wird vorzugsweise in den Wurzel-Bereich 30 eingebaut. Sie kann auch bis zu die Borstenspitzen erreichen. Gold ist bekanntlich ungiftig und auch sehr weich, sodass er die Zähne nicht beschädigt auch wenn er mal mit denen in Kontakt kommen sollte.
In der 9 ist eine Zahnbürste dargestellt worden, wobei die Borsten nicht glatt gebaut sind, sondern mit eine rauen Struktur versehen sind. Kleine Rillen 31 oder Zacken 32, die an den Borsten seitlich eingebaut sind, helfen dabei die Zähne besser zu putzen. Es ist bekannt, dass die Borsten beim Putzen sich verbiegen und mit deren glatten zylindrischen Wand die Zähne berühren, was keinesfalls zu einer Säuberung des Zahns führt. Genau dieses Schwachpunkt wird hier eliminiert und die Zahnbürste zu einem wirklich aktiven Putz-Werkzeug hervorheben.
In der 10 ist eine Zahnbürste dargestellt worden, wobei die Borsten bandförmig gebaut sind. Diese bandförmige Borsten 33 sind ähnlich wie die Borsten in eine herkömmliche Zahnbürste eingebaut worden. Die Borsten weisen an jede breite Fläche 34 eine elektroaktiven Kunststoff-Schicht auf, die die Borste elektrisch gesteuert biegen kann.
In der 11 sind schuppenartig gebaute Borsten dargestellt worden. Die Mikroschuppen 35 sind aus elektroaktiven Material gebaut und deren Spitzen oder freien Enden können sich von der Borsten-Wand entfernen. Je nach Strom-Signal-Stärke werden die Schuppen-Spitzen mehr oder weniger sich von der Wand 36 entfernen.
In der 12 ist die Verbindung der Borsten mit eine Leiterplatte 37 dargestellt worden. Eine flexible Leiterplatte oder eine Leiterplatte aus Kunststoff mit leitfähigen Leiterbahnen kann von Vorteil sein. Eine flexible Leiterplatten-Verbindung dient dazu, die Strom-Signal-Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Steuerung oder des Signal-Generators herzustellen.

1: Zahnbürste
2: Elektrolyte
3: Polypyrrol-Schichten
4: Kunststoff-Borsten
5: Bänder
6: Steuereinheit
7: Zahnbürsten-Griff
8: Borsten-Kopf
9: Wurzeln
10: Elektrode
11: elektrische Kontakt-Stelle
12: Stromleiter
13: Spitzen
14: Querschnitt
15: Dreiflügel-Stern-Anordnung
16: Kraft-Vektoren
17: Speicherchip
18: Taste
19: verdrillte Borsten
20: Achsen
21: Klobürste
22: Waschbürste
23: Boden-Wischbürste
24: Energie-Quelle
25: Kunststoff-Transistoren
26: Borsten-Gruppe
27: Ring
28: Kunststoff-Hüllen
29: Goldbeschichtung
30: Wurzel-Bereich
31: Rillen
32: Zacken
33: Bandförmigen Borsten
34: breite Borsten-Fläche
35: Schuppen
36: Borsten-Wand
37: Leiterplatte
38: flexible Leiterplatten-Verbindung

Claims

Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass sie – Borsten aus einem elektroaktiven Kunststoff oder aus einem elektroaktiven Material, der / das durch elektrische Ladungen oder einem elektrischen Signal sich wechselweise dehnen und verstauchen oder sich verbiegen kann, – eine elektrische Steuerung, die die elektroaktiven Kunststoffe mit Strom-Signale oder Impulse versorgt, aufweist.
Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten komplett oder teilweise aus elektroaktiven Kunststoffe bestehen, oder mit solchen Kunststoff-Schichten beschichtet sind.
Zahnbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoff-Schichten oder der elektroaktive Kunststoff-Anteil der Borsten in Form von Bändern oder streifenförmig an mindestens eine Seite der Borsten oder an mehreren verschiedenen Seiten entlang der Borsten eingebaut sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoffschichten polymerische Elektrolyte sind, die sandwichartig zwischen mindestens zwei Polypyrrol-Schichten eingebaut sind.
Zahnbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoffe drin in die Borsten eingebaut sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoffe, die entlang der Borsten eingebaut sind, an dem Borsten-Querschnitt gesehen, sektorial oder tangential angeordnet sind.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoffe, die entlang der Borsten eingebaut sind, an dem Borsten-Querschnitt gesehen, am Rand des Kreises oder mittig angeordnet sind.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektroaktiven Kunststoffe, die entlang der Borsten eingebaut sind, an dem Borsten-Querschnitt gesehen, in 120° Winkel angeordnet sind oder einen Drei- oder Vier- / Fünf-Stern-Flügel bilden.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektroaktive Kunststoff Faser oder Bänder gleichzeitig in eine Borste steuerbar sind.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Borsten, die aus elektroaktiven Kunststoff-Folien / Röhren bestehen oder elastische elektroaktive Kunststoff-Stäbchen sind, die mit einem elektrischen Signalgeber, der in die Zahnbürste eingebaut ist, der mit der Borsten elektrisch gekoppelt ist und der leichte Stromstösse oder einen Stromsignal erzeugt und die Borste dadurch biegt oder bewegt, ausgestattet ist.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten mit je zwei oder mehrere elektroaktive Fasern oder Fäden, die entlang der Borsten an verschiedene Seiten eingebaut sind, im Querschnitt gesehen, am Rand des Kreises gegenüber oder in einem Winkel angeordnet sind, die mit dem Signalgeber elektrisch verbunden sind, die durch den Signal sich biegen oder sich verkürzen / dehnen können, und die die Borsten verbiegen können, ausgestattet sind.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten mit elektroaktiven Kunststoff-Folien oder Hülsen teilweise oder ganz umgehüllt sind, die mit einem elektrischen Signal-Geber oder Stromstosserzeuger elektrisch gekoppelt sind, der sie dadurch gesteuert verbiegen kann.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit – Borsten, die aus Kunststoff-Folien oder elastischen Kunststoff-Stäbchen bestehen, die mit hauchdünnem Gold beschichtet sind, die mit einer elektrisch leitfähigen Borsten-Halter-Wand gekoppelt sind oder in einem isolierenden Wand eingewurzelt sind, – einem elektrischen Signalgeber, der leichte Stromstösse oder einen Stromsignal erzeugt, der mit der Borsten elektrisch gekoppelt ist und sie dadurch bewegt, ausgestattet ist.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass – ihre Borsten aus viele dünnen Folien gebaut sind, die dicht an einander angeordnet sind oder zusammengebunden sind, die aus elektroaktiven Kunststoff bestehen, – sie einen Strom-Impuls- oder Strom-Signal-Erzeuger aufweist, der die elektroaktiven Kunststoff-Folien / -Borsten durch Strom-Stösse bewegt.
Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, dass – ihre Borsten je einem oder mehreren aus Polymeren aufgebauten Halbleiterbauelemente oder halbleitenden Kunststoff, vorzugsweise flache Feldeffekttransistoren aus Pentacen, aufweisen, – eine Steuerung aufweist, die mit dem halbleitenden Kunststoff oder mit den Feldeffekttransistoren aus Pentacen gekoppelt ist.
Zahnbürste nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass weiterer Bestandteil der Feldeffekttransistoren ein Polyimid-Kunststoff ist.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom-Signalerzeuger ein Niederspannungs-Signal erzeugt.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten einzeln oder mindestens paarweise verdrillt gebaut sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten in Gruppen angeordnet sind, die aus mindestens je zwei in einander verdrillten Borsten bestehen.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten verdrillte kurze Stränge bilden.
Zahnbürste nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten in dem kurzen Strang, bei Biegung des Strangs ineinander bewegen oder gleiten können.
Zahnbürste nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang bei Biege-Bewegung oder Schwingbewegung um seine Längsachse durch die Verdrillung drehbar ist.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Borsten des verdrillten Strangs in einem kleinen Abstand von einander in die Borsten-Halter-Wand eingepflanzt sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten gruppenweise verdrillt sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten nicht zylindrisch sondern flach gebaut sind
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten bandförmig gebaut sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten in eigene Achse verdrillt sind.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Band-Förmigen-Borsten mit je eine elektroaktiven Beschichtung, die deren elektrisch gesteuerten Biegung ermöglicht, ausgestattet sind.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnbürste mit mindestens einem elektronischen Speicher-Chip und einem Programm, der verschiedene Borsten-Bewegungen steuert, ausgestattet ist.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten in eine herkömmliche Leiterplatte eingewurzelt sind.
Zahnbürste nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte auch die elektrische Steuerung eingebaut oder eingelötet ist.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, Dass die Borsten in eine flexible Leiterplatte oder eine Kunststoff-Leiterplatte, die stromleitfähige Leiterbahnen aufweist, eingewurzelt sind.
Zahnbürste nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, auf der flexiblen Leiterplatte oder Kunststoff Leiterplatte auch die elektrische Steuerung eingebaut oder eingelötet ist.
Zahnbürste nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte oder die Kunststoff-Leiterplatte mit einem flexiblen Leiter-Strang oder flexiblen Flachband-Leiter ausgestattet ist, durch den sie mit der Steuerung gekoppelt ist.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten nicht glatt sind, sondern eine griffige Außenfläche, die an Borsten-Spitzen-Bereich sich befindet, aufweisen.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten nicht glatt sind, sondern eine griffige Außenfläche, die an Borsten-Wand-Bereich sich befindet, aufweisen.
Zahnbürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Borsten-Fläche schuppenartig oder lamellenartig gebaut ist oder kleine Schuppen aufweist.
Zahnbürste nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Schuppen aus elektroaktiven Kunststoff bestehen und deren freien Enden elektrisch gesteuert von der Borsten-Fläche entfernbar sind.