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Vibrationsgerät für Gebißpflege,
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsgerät für
Gebißpflege, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
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Aus dem Stand der Technik (DE-PS 23 29 502) ist ein piezoelektrisches
Vibrationsgerät bekannt, mit dem Zahnstein zu entfernen ist. Dieses Gerät ist als
Handgerät ausgebildet und hat einen Schwinger aus piezokeramischen Lameilen, die
durch Zuführung elektrischer Wechselspannung angeregt werden. Die Schwingungsbewegung
wird bei diesem Gerät auf die aufgesetzte Applikationsapitze übertragen, die an
ihrem vorderen Ende als eine Art Meißel ausgebildet ist. Dieser mit Ultraschall-Frequenz
schwingend stoßender Meißel ist dazu geeignet, den fest am Zahnschmelz anhaftenden
Zahnstein zu entfernen.
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Um mit möglichst geringer elektrischer Wechselspannung diesen bekannten
Zahnsteinentferner dennoch kräftig anzuregen, ist ein lamellierter Aufbau des Geräteteils
aus Piezokeramik vorgesehen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vibrationsgerät
mit piezoelektrischem An+rieb anzugeben, das auch für häuslich durchzuführende Gebißpflege
mit Massagewirkung für das Zahnfleisch und mit Entfernung von sich täglich bildendem
(noch nicht wie Zahnstein verfestigter) Belag von den Zähnen speziell ausgebildet
ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Vibrationsgerät erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens
des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein dem Prinzip
nach an sich bekanntes Gerät in wenn auch erheblich abgeandertem Aufbau für eine
andere Verwendung auf dem Gebiet der Gebißpflege nutzbar zu machen. Dabei gilt im
Sinne der Erfindung die Zahnfleisch-Behandlung dem allgemeinen Begriff Gebißpflege
als untergeordnet.
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An sich ist es scheinbar unproblematisch, mit der -allerdings erst
zu erkennenden - neuen Aufgabenstellung die erfindungsgemäße Lösung unter Zugrundelegung
des Zahnsteinentferners zu finden. Tatsächlich sind aber die sich aus der neuen
Aufgabenstellung ergebenden technischen Probleme derart, daß bereits für den Schwinger
ein ganz anderes schwingungsmechanisches Prinzip der Kraftübertragung anzuwenden
ist. Bei dem erfindungsgemä-Ben Vibrationsgerät ist nämlich relativ große Amplitude
mit an sich weichem bis sanftem Stoß erforderlich, und auch die bei Zahnfleisch-Massage
und Reibung an der Zahnfläche auftretende, ganz andersartige Dämpfung des Schwingers
des Vibrationsgerätes ist entscheidend zu berücksichtigen.
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Bei der Erfindung wird so niedrige Ultraschall-Leistung erzeugt, daß
einerseits die notwendige Massagewirkung erzielt wird, mechanisch schädliche Einwirkung
jedoch ausgeschlossen ist, und daß andererseits auch der täg-
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sich bildende Zahnbelag mechanisch gelöst und entfernt wird Weitere Erläuterungen
der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
hervor.
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Fig.1 zeigt mit einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Vibrationsgerätes; Fig.2 zeigt eine Schnittdarstellung der Fig.1,
wobei diese Darstellung insbesondere den Querschnitt des Schwingungsteils und die
Anbringung der Keramikelemente erkennen läßt; Fig.3 zeigt in einer Teildarstellung
eine weitere Ausfüurungsform eines erfindungsgemäßen Massage-Gerätes; Fig.4 zeigt
eine weitere Ausführungsform des Schwingerteils mit integriertem Transformatorteil;
Fig.5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen für einen Arbeitskörper 20.
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Fig.1 zeigt eine erste Ausfuhrungsform eines Tibrationsgerätes 1 für
Zahnfleisch-Massage. Dieses Gerät besteht aus einem Gehäuse in vorzugsweise Griff-Form,
in dessen einem (in der Figur rechtsseitigen) Ende der Vibrator 3 flüssigkeitsdicht
eingebaut ist. Das flanschartige Teil 4 kann Teil des Gehäuses 2 oder aber auch
Teil des Schwingers 3 sein. Der Flansch 4 und der Schwinger 3 beruhren sich im Bereich
einer Schwingungsknotenstelle
desselben, so daß auf das Gehäuse
2 keine wesentliche Vibrationsleistung übertragen wird bzw. dieses Gehäuse 2 keine
wesentliche Dämpfung auf den Schwinger ausübt.
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Der Schwinger 3 besteht aus im wesentlichen drei Metallteilen, nämlich
einem Schwingungsanregungsteil 5, einem Schwingungsamplituden-Transformator 6 und
einem Resonanz-Schwingungsrüssel 7. In axialer Richtung des Gerätes 1 gesehen ist
das Schwingungsteil 5 relativ kurz gegenüber dem Schwingungsrüssel 7, hat dagegen
aber einen relativ großen Querschnitt vergleichsweise zu dem geringen Querschnitt
des Schwingungsrüssels 7.
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Die Längen der Teile 5 und 7 sind ihrer Lateralabmessung (Querschnitte)
entsprechend aufeinander und auf die Schwingungsfrequenz abgestimmt, so daß sie
jeweils i/4-Länge der akustischen Wellenlänge haben. Der Transformator 6 bewirkt
die energieverlustfreie obertragung kleiner, aber harter Schwingungsbewegung des
Teils 5 in großhubige Schwingalgsbewegung des vorderen Endes 8 des Schwingungsrüssels
7. Mit 9 und 10 sina in der Figur dargestellte zwei Elemente aus Piezokeramik gezeigt.
Diese Elemente sind je ein Keramikplättchen 9 und 10 aus piezoelektrischer Keramik
wie Bleizirkonattitanat. Derartige Keramik ist allgemein für Piezoelemente bekannt.
Die jeweils freie Oberfläche der Plättchen 9 und 10 sind mit je einer Elektrodenbeschichtung
11 und 12 aus beispielsweise Einbrennsilber versehen. Als jeweils zweite Elektrode
für den elektrischen Anschluß kann das metallene Schwingungsteil 5 verwendet werden.
Mit 13 und 14 sind dem Prinzip nach Kontaktfedern dargestellt, die (nicht dargestellt)
in dem Gehäuse isoliert gehalten sind und die jeweils an den Elektrodenschichten
11 und 12 anliegen. Die Anlagerstelle befindet sich nahe dem Flansch 4 und damit
nahe dem Schwingungsknoten des Schwingers 3, so daß
zwischen den
im Gehäuse 2 fest gehaltenen Kontaktfedern 13 und 14 und der jeweiligen Elektrodenschicht
11 bzw.
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12 keine Bewegung vorliegt, die den Kontakt verschleißen lassen könnte.
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Ein wie mit den Kontaktfedern 13 und 14 dargestellter Aufbau ist besonders
für eine solche Ausführungsform geeignet, bei der das Gehäuse 2 einerseits und der
Schwinger 3 mit dem Flansch 4 andererseits an der wie mit 41 gekennzeichneten Stelle
voneinander getrennt werden können, z.B. miteinander verschraubt sind. Der Schwinger
3 kann dann zusammen mit den Keramikelementen 9 und 10 in einfacher Weise aus dem
Gehäuse 2 herausgezogen werden.
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ttber die Leitungen 15, 16 und 17 ist eine elektrische Verbindung
der Elektrodenschichten 11 und 12 und dem als weitere Elektrode dienenden Schwingungsteil
5 mit dem Schaltungsteil 18 hergestellt. In dem Schaltungsteil 18 wird die für den
Betrieb des Schwingers 3, d.h. für die Anregung der Piezokeramikelemente 9 und 10,
erforderliche elektrische Hochfrequenzspannung erzeugt.
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Die Schaltung 18 wiederum wird an dem elektrischen Eingang U mit der
Betriebsspannung versorgt, die z.B. eine gefahrlos zu verwendende Niedervoltspannung
ist, wie sie bei Geräten wie elektrischen Zahnbürsten u.s.w. verwendet wird, und
die über einen Trenntransformator aus der Netzspannung zu beziehen ist.
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Elektrische Anregung der Piezokeramikelemente 9 und 10 führt zu einer
mechanischen Erregung des Schwingungsteils 5 in Längsrichtung, und zwar über den
piezoelektrischen d31-Effekt. Die Piezokeramik der Elemente 9
und
10 ist in Dickenrichtung, d.h. in Richtung senkrecht zur Achse des Gerätes 1, polarisiert.
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Wie oben bereits angedeutet, können eine entsprechend große Anzahl
weiterer Piezokeramikelemente 9t, 9??, 10', 10" 0 W wie die Piezokeramikelemente
9 und 10 auf der ebenen Seitenoberfläche des Schwingungsteils 5 angeordnet sein.
Das Schwingungsteil 5 ist hierfür ein vielseitiges Prisma mit z.B. sechs Prismenflächen
mit darauf angebrachten sechs Piezokeramikelementen.
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Fig.2 zeigt einen entsprechenden Querschnitt.
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Die Piezokeramikelemente können an dem Metallteil 5 angelötet oder
auch aufgeklebt sein, wobei in letzterem Fall z.B. durch elektrisch leitfähigen
Kleber für die jeweils erforderliche Elektrode zwischen Keramik 9 bzw.
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10 und Metall 5 Sorge zu tragen ist, damit auch in diesem Fall das
metallene Schwingungsteil 5 in einfacher Weise als jeweilige Gegenelektrode verwendet
werden kann.
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Am vorderen Ende 8 des Schwingungsrüssels 7 ist ein z.B. aus hygienischen
Gründen vorzugsweise auswechselbarer Arbeitskörper 20 festklemmend aufgesteckt oder
aufgeschraubt. Dieser Reinigungs- und/oder Massagekörper hat ein wie z.B. aus der
Fig.1 ersichtlich vergrößertes Ende mit vorzugsweise balliger Stirnfläche 26 als
Arbeitsfläche. Der Arbeitskörper 20 ist insgesamt so ausgebildet, daß er für eine
besonders günstige Berührung mit dem Zahnfleisch und mit den seitlichen Zahnflächen
angepaBt-ist. Für die Arbeitsfläche 26 ist z.B. eine Fläche mit 8 mm vorgesehen.
Der Körper 20 besteht aus einem gut elastischen, aber nicht schwammigen Kunststoff,
der einerseits die Massagekraft
der transformierten Hub-Bewegungen
des Vibrationsrüssels 7 auf das Zahnfleisch zu übertragen vermag, andererseits aber
auch nicht so hart ist, daß eine etwas unvorsichtige, d.h. zu grobe Berührung mit
dem Zahnfleisch dazu führen kann, das Zahnfleisch zu schädigen.
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Das Material ist auch von solcher Beschaffenheit, daß es auf den Zahnflächen
eine reibende, aber nicht scheuernde Wirkung hat, mit der der Belag weggeschoben
wird.
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Bevorzugt ist eine solche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Gerätes, bei dem außerdem die Möglichkeit besteht, der Behandlungsstelle, d.h. dem
vorderen Ende des Arbeitskörpers 20, gleichzeitig mit der mechanischen Schwingung
auch Wasser und/oder Heilmittelflüssigkeit zuzuführen. Die Fig.1 zeigt eine Prinzipdarstellung
einer solchen Flüssigkeitszufuhr mit Hilfe einer dünnen Rohrleitung 21, die in das
Innere des Schwingers 3 führt. Das Schwingerteil 5 hat hierzu eine Bohrung 51, die
bis in den Bereich des Schwingungsknotens des Schwingers 3 führt. Damit geht die
Rohrleitung 21 an einer Stelle in den Schwinger 3 über, an der keine mechanische
Schwingungsübertragung auftritt, die zu einem Bruch der Leitung 21 führen könnte.
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Die Leitung 21 wird in dem Schwinger 3 durch die Bohrung 22 im Schwingungsrüssel
7 und durch eine Bohrung 23 im Arbeitskörper 20 fortgesetzt. Das vorderste Ende
des Arbeitskörpers 20 kann vorzugsweise eine Deltaförmige Aufteilung 24 haben, so
daß die durch die Leitung 21 zugeführte Flüssigkeit an der Berührungsstelle des
Arbeitskörpers 20 mit dem Zahnfleisch vorteilhafterweise verteilt ausgespritzt wird.
Am hinteren (in der Fig.1 linksseitigen) Ende des Gehäuses 2 kann auf einen nach
außen ragenden Stutzen 25 ein Schlauch aufgesteckt werden, durch den hindurch Wasser
und/oder
eine Heilflüssigkeit wie z.B. Kamillenlösung und dergl.
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zugeführt werden kann. Insbesondere kann impulsweise Flüssigkeitszufuhr
vorgesehen sein.
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Für die piezoelektrische Anregung des Schwingers 3 ist es von Vorteil,
mit einer in die Piezokeramikelemente 9 und 10 eingeprägten elektrischen Spannung
des Schaltungsteils 18 zu arbeiten. Die Leistungsaufnahme des Schwingers 3 ist proportional
dem Quadrat der anliegenden Anregungaspannung und linear abhängig vom elektrischen
Eingangswiderstand des Schwingers. Bei kräftigerer Berührung zwischen dem Arbeitskörper
20 und dem Zahnfleisch nimmt dann wegen des bei größerer Dämpfung ansteigenden elektrischen
Eingangawiderstandes des Schwingers die Leistungsaufnahme und damit die Leistungsabgabe
des Schwingers ab, so daß keine Schädigung des Zahnfleisches auftreten kann.
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Insbesondere kann es von Vorteil sein, die S spannung des Schaltungsteils
18 derart abhaa.g vot bela stungsa bhängigen Eingangswiderstand des Schwingers 3
zu wählen, daß die Ausgangsspannung des Schaltungsteils 18 sogar mit zunehmender
Belastung des Arbeitskörpers 20, d.h. mit zunehmendem Kontakt desselben mit der
Zahnfläche und/oder mit dem Zahnfleisch, abnimmt und ein überproportionaler Rückgang
der Reinigungs- bzw.
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der Massage-Leistung erreicht ist.
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Fig.3 bezieht sich auf eine weitere Ausfühuungsform der Erfindung
und zeigt vor allem die gegenüber der Fig.1 abgewandelten wesentlichen Teile. Der
Schwinger 103 dieser Ausführungsform ist teilweise aus der DE-PS 20 32 433 bekannt
und ist ein Biegeschwinger mit Amplitudentransformation der Biegeschwingung in Longitudinalschwingung
mit großer Amplitude.
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Mit 2 ist wieder das Gehäuse und mit 4 der Flansch bezeichnet, mit
dem das Gehäuse 2 und der Schwinger 103 miteinander verbunden sind. Das Schwingerteil
105 ist wiederum mit dem Schwingungsrüssel 7 einstückig über den Transformator 106
verbunden. Der Transformator ist hier ein integraler Bestandteil der Verbindungzwischen
dem Schwingerteil 105 und dem Rüssel 7. Das Element 109 aus Piezokeramik ist hier
eine ringförmige Scheibe, die stirnseitig an dem Schwingerteil 105 befestigt ist.
Mit 111 ist eine ebenfalls ringförmige Elektrodenbeschichtung der Keramikscheibe
109 bezeichnet, die über die Leitung 116 mit der Schaltung 18 verbunden ist. Mit
117 ist wieder ein elektrischer Anschluß an dem Schwinger 105 bezeichnet.
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Wie bei der Ausführungsform nach Fig.1 ist der Arbeitskörper 20 auf
dem vorderen Ende des Schwingungsrüssels 7 angebracht. Der Schwinger 103 kann aber
auch die Gestalt der weiteren Ausführungsform der DE-PS 20 32 433 haben, nämlich
mit einem kegligen Schwingerteil 205 statt einem zylindrischen Schwingerteil 103,
wie dies die Fig.4 zeigt. Der integrale Anteil, der den Transformator bildet, ist
mit 206 angedeutet.
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Weitere Einzelheiten, die mit denen der Fig.1 übereinstimmen, haben
in Fig.1 die bereits erläuterten Bezugszeichen.
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Die Fig.Sa und 5b zeigen in zwei Seitenansichten einen Arbeitskörper
20' in der Form eines Spatels,mit dem auch in Zwischenräumen zwischen den Zähnen
Gebißpflege betrieben werden kann.
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Fig.6 zeigt einen kugelförmigen Arbeitskörper 20". Solche
und
anders geformte Arbeitskörper können alternativ auswechselbar verwendet werden.
Die Auswechselbarkeit des Arbeitskörpers 20 ... 20" dient auch dazu, für einzelne
Personen individuell bestimmte Arbeitskörper zu verwenden.
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12 Patentansprüche 6 Figuren