DE3032022C2 - Vibrationsgerät für Gebißpflege - Google Patents

Description

— daß das Schwingungsteil (5; prismatische Form mit mehreren Seitenoberflächen (Fig. 1 u. 2) hat,

— daß an diesen Seilenoberflächen mehrere einzelne in Richtung senkrecht zur Geräteachse polarisierte Piezokeramikelemente (9,10) mit je einer äußeren Elektrode (11) und mit dem Schwingungsteil (5) als Gegenelektrode derart angebracht sind,

— daß über den piezoelektrischen dji-Effekt Schwingungsanregung des Schwingers (3) erfolgt und

— daß das Arbeitsteil (20) für Zahnfleischmassage und für Ablösen von täglich sich bildendem Zahnbelag durch Berührung dieses Arbeitsteils (20) mit dem Zahnfleisch und mit den seitlichen Zahnflächen dieses Arbeitsteils (20) aus einem nicht-schwammigen Kunststoff besteht.

2. Vibrationsgerät nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß zur Anregung der Piezokeramikelemente (9, 10) ein Schaltungsteil (18) vorgesehen ist, das eine belastungsunabhängige Ausgangsspannung liefert, die an die Elektroden (11,12) der einzelnen Piezokeramikelemente anzulegen ist.

3. Vibrationsgerät nach Anspruch I, gekennzeichnet dadurch, daß zur Anregung der Piezokeramikelemente (9, 10) ein Schaitungsteil (18) vorgesehen ist, das eine an die Elektroden (11,12) der Piezokeramikelemente (9, 10) anzulegende Ausgangsspannung liefert, die bei Belastung derart abnimmt, daß diese Abnahme der Ausgangsspannung und der belastungsbedingte Anstieg des elektrischen Eingangswiderstandes des Schwingers (3) zu einer vorgegebenen Abnahme der Massage-Leistung bei zunehmender Dämpfungsbelastung des Arbeitsteils (20) führt.

4. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Arbeitsteil (20) am vorderen Ende (8) des Schwingungsrüssels (7) auswechselbar und austauschbar fest aufgesteckt ist.

5. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Arbeitsteil (20) am vorderen Ende (8) des Schwingungsrüssels (7) auswechselbar und austauschbar aufgeschraubt ist.

6. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

5, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwinger (3) lösbar (41) mit dem Gehäuse (2) verbunden und aus dem Gehäuse (2) herausnehmbar ist.

7. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis

6, gekennzeichnet dadurch, daß eine Flüssigkeitszu-

führung zur Arbeitsfläche (26) des Arbeitsteils (20) vorgesehen ist.

8. Vibrationsgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwinger (3) mit einer Kanalbohrung (22) versehen ist, die in Verbindung mit einer Flüssigkeitsleitung (21) des Gerätes ist, so daß sich über diese Flüssigkeitsleitung (21) und die Kanalbohrung (22) der Arbeitsoberfläche (26) des Arbeksteils (20) Flüssigkeit zuführen läßt, wobei die Verbindungsstelle zwischen Kanalbohrung (21) uüd Flüssigkeitsleitung (22) im Gerät im Bereich des Schwingungsknotens des Schwingers (3) angeordnet ist.

9. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsteil (20") eine ballig geformte Oberfläche aufweist.

10. Vibrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsteil (20') Spatelform hat.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsgerät für Gebißpflege, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

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 ein Schwingungsteil aus piezokeramischen Lamellen, die durch Zuführung elektrischer Wechselspannung angeregt werden. Die Schwingungsbewegung wird bei diesem Gerät auf die aufgesetzte Applikationsspitze 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.

Um mit möglichst geringer elektrischer Wechselspannung diesen bekannten Zahnsteinentferner dennoch kräftig anzuregen, ist ein lamellierter Aufbau des Geräteteils aus Piezokeramik vorgesehen.

Es hat sich herausgestellt, daß ein derartiges Gerät hinsichtlich seiner Lebensdauer nicht zufriedenstellend ist, nämlich weil das Schwingungsteil und das die Schwingungsenergie auf den Meißel übertragende Teil nur stirnseitig miteinander verbunden sind. Dabei ist diese stirnseitige Verbindung eine zwangsläufige Folge des für die Erzeugung der Schwingungen des Schwingungsteils zugrundeliegenden Anregungsprinzips.

Ein weiteres, dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zugrunde gelegtes Ultraschall-Gerät zum Entfernen von Zahnbelag und zur Zahnreinigung ist in der US-PS 41 76 454 beschrieben. Es handelt sich dort um ein Gerät, das nach demselben Schwingungs-Erzeugungsprinzip arbeitet, wie es bei dem Gerät der voranstehend genannten Druckschrift angewendet ist. Dieses Gerät der US-Patentschrift umfaßt die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine direkte Berührung des Arbeitsteils mit den Zähnen dort nicht vorgesehen ist. Vielmehr wird das Arbjitsteil dieses Gerätes in den randvoll mit Flüssigkeit gefüllten Mund gesteckt. Diese Flüssigkeit wird in Ultraschall-Schwingungen versetzt, die dann erst weiter auf die Zahnoberfläche übertragen werden. Nicht unproblematisch dürfte bei diesem Gerät zumindest der Fall sein, die der Backe zugewandten Zahn-Seitenoberflächen damit zu reinigen. Das Arbeitsteil dieses Gera-

tes der US-Patentschrift besteht aus einem Schaum aus isolierendem Material, der sich in einem Gehäuse aus Plastikmaterial befindet.

Der Vollständigkeit halber sei noch t.uf weiteren einschlägigen Entwicklungsstand (DE-OS 21 45 924) hingewiesen, nämlich auf ein Gerät zur Zahnsteinentfernung, das mit einem Scherschwinger aus einem Quarz-Einkristall arbeitet. Das Gerät ist — der Besonderheit von Scherschwingungen entsprechend — verschieden von dem erfindungsgemäßen Gerät ausgebildet Scherschwingungen mit teuren Quarzkristallen zu erzeugen ist auch kein Problem, schwierig ist es, ganz irn Gegensatz dazu, mit sehr viel preiswerterer Piezokeramik solche Schwingungen zu erzeugen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein für den Hausgebrauch geeignetes Vibrationsgerät mit piezoelektrischem Antrieb anzugeben, das ausgebildet ist für persönlich durchzuführende tägliche Gebißpflege mit Massagewirkung für das Zahnfleisch :~jid mit Entfernung des sich täglich bildenden (noch nicht wie Zahnstein verfestigten) Belages von den Zähnen.

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.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein dem Prinzip nach an sich bekanntes Gerät durch erheblich abgeänderten Aufbau für langlebige Verwendung für die angegebenen Zwecke täglicher Gebißpflege nutzbar zu machen, wobei auch Zahnfleischmassage mit eingeschlossen ist.

Die sich aus der Aufgabenstellung ergebenden technischen Probleme sind derart, daß bei der Erfindung für den Schwinger ein spezielles schwingungsmechanisches Prinzip mit Kraftübertragung angewendet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Vibrationsgerät mit Berührung zwischen dessen Arbeitsteil und den Zähnen und dem Zahnfleisch ist nämlich relativ große Amplitude mit an sich weichem bis sanftem Stoß erforderlich. Es ist die bei dieser Zahnfleisch-Massage und bei Reibung an der Zahnfläche auftretende Art der Dämpfung des Schwingers des Vibrationsgerätes entscheidend zu berücksichtigen.

Bei der Erfindung wird so niedrige Ultraschall-Leistung erzeugt, daß einerseits die notwendige Massagewirkung erzieit wird, mechanisch schädliche Einwirkung jedoch ausgeschlossen ist, und daß andererseits auch der täglich sich bildende Zahnbelag mechanisch gelöst und entfernt wird.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor.

Fig. 1 zeigt mit einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vibrationsgerätes;

F i g. 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Fig. 1, wobei diese Darstellung insbesondere den Querschnitt des Schwingungsteils und die Anbringung der Keramikelemente erkennen läßt;

Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsformen für ein Arbeitsteil 20.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vibrationsgerätes 1. 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 berühren sich im Bereich einer Schwingungsknotenstel-Ie desselben, so daß auf das Gehäuse 2 keine wesentliehe Vibrationsleistung übertragen wird bzw. dieses Gehäuse 2 keine wesentliche Dämpfung auf den Schwinger ausübt. Der Schwinger 3 besteht aus im wesentlichen drei Metallteilen, nämlich einem Scbwingungsteil 5, einem Schwingungsamplituden-Transformator 6 und ei-

nem Resonanz-Schwingungsrüssel 7. In axialer Richtung des Gerätes I 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. Die Längen der Teile 5 und 7 sind ihrer Lateralabmessung (Querschnitte) entsprechend aufeinander und auf die Schwingungsfrequenz abgestimmt, so daß sie jeweils /2/4-Länge der akustischen Wellenlänge haben. Der Transformator 6 bewirkt die energieverlust-

freie Übertragung kleiner, aber harter Schwingungsbewegung des Schwingungsteils 5 in großhubige Schwingungsbewegung des vorderen Endes 8 des Schwingungsrüssels 7. Mit 9 und 10 sind in der F igur dargestellte zwei Elemente aus Piezokeramik gezeigt. Diese EIemente 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 Anlagestelle 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. 12 keine Bewegung vorliegt, die den Kontakt verschleißen lassen könnte.

Ein wie mit den Kontaktfedern 13 und 14 dargestellter Aufbau ist besonders für eine solche Ausführungsform geeignet, bei der das Gfhäuse 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.

Über 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. Die Schaltung 18 wiederum wird an dem elektrischen Eingang (J mit der Betriebsspannung versorgt, die z. B.

bo eine gefahrlos zu verwendende Niedervoltspannung ist, wie sie bei Geräten wie elektrischen Zahnbürsten usw. verwendet wird, und die über einen Trenntransformator aus der Netzspannung zu beziehen ist.

Elektrische Anregung der Piezokeramikelemente 9 und 10 führt zu einer mechanischen Erregung des Schwingungsteils 5 in Längsrichtung, und zwar über den piezoelektrischen dji-Effekt. Die Piezokeramik der Elemente 9 und 10 ist in Dickenrichtung, d. h. in Richtung

senkrecht zur Achse des Gerätes 1, polarisiert.

Wie oben bereits angedeutet, können eine entsprechend große Anzahl weiterer Piezokeramikelemente 9', 9", 10, 10" 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. F i g. 2 zeigt einen entsprechenden Querschnitt.

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. 10 und Metall 5 Sorge zu tragen ist, damit auch in diesem Fall das metallene Schwingungsteil 5 in einfaeher Weise als jeweilige Gegenelektrode verwendet . werden kann.

Am vorderen Ende 8 des Schwingungsrüssels 7 ist ein z. B. aus hygienischen Gründen vorzugsweise auswechselbarer Arbeitsteil 20 festklemmend aufgesteckt oder aufgeschraubt. Dieser Reinigungs- und/oder Massagekörper hat ein wie z. B. aus der F i g. 1 ersichtlich vergrößertes Ende mit vorzugsweise balliger Stirnfläche 26 als Arbeitsfläche. Das Arbeitsteil 20 ist insgesamt so ausgebildet, daß er für eine besonders günstige Beruhrung mit dem Zahnfleisch und mit den seitlichen Zahnflächen angepaßt ist. Für die Arbeitsfläche 26 ist z. B. eine Fläche mit 8 mm vorgesehen. Das Arbeitsteil 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. 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.

Bevorzugt ist eine solche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes, bei dem außerdem die Mög- !ichkeil besteht, der Behandlungsstelle, d. h. dem vorderen Ende des Arbeitsteils 20, gleichzeitig mit der mechanischen Schwingung auch Wasser und/oder Heilmittelflüssigkeit zuzuführen. Die F i g. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer solchen Flüssigkeitszufuhr mit Hilfe einer dünnen Rohrleitung 21, die in das Innere des Schwingers 3 führt. Das Schwingungsteil 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 SchwingungsObertragung auftritt, die zu einem Bruch der Leitung 21 führen könnte. Die Leitung 21 wird in dem Schwinger 3 durch die Bohrung 22 im Schwingungsrüssel 7 und durch eine Bohrung 23 im Arbeitsteil 20 fortgesetzt Das vorderste Ende des Arbeitskörpers 20 kann vorzugsweise eine Delta-förmige Aufteilung 24 haben, so daß die durch die Leitung 21 zugeführte Flüssigkeit an der Berührungsstelle des Arbeitsteils 20 mit dem Zahnfleisch vorteilhafterweise verteilt ausgespritzt wird. Am hinteren (in der F i g. 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. zugeführt werden kann. Insbesondere kann impulsweise Flüssigkeitszufuhr vorgesehen sein.

Für die piezoelektrische Anregung des Schwingers 3 ist es von Vorteil auf die Piezokeramikelemente 9 und 10 mit eingeprägter elektrischer Spannung des Schaltungsteils 18 zu arbeiten. Die Leistungsaufnahme des Schwingers 3 ist proportional dem Quadrat der anliegenden Anregungsspannung und linear abhängig vom elektrischen Eingangswiderstand des Schwingers. Bei kräftigerer Berührung zwischen dem Arbeitsteil 20 und dem Zahnfleisch nimmt dann wegen des bei größerer Dämpfung ansteigenden elektrischen Eingangswiderstandes des Schwingers die Leistungsaufnahme und damit die Leistungsabgabe des Schwingers ab, so daß keine Schädigung des Zahnfleisches auftreten kann.

Insbesondere kann es von Vorteil sein, die Ausgangsspannung des Schaltungsteils 18 derart abhängig von dem belastungsabhängigen Eingangswiderstand des Schwingers 3 zu wählen, daß die Ausgangsspannung des Schaltungsteils 18 sogar mit zunehmender Belastung des Arbeitsteils 20, d. h. mit zunehmenden Kontakt desselben mit der Zahnfläche und/oder mit dem Zahnfleisch, abnimmt und ein überproportionaler Rückgang der Reinigungs- bzw. der Massage-Leistung erreicht ist.

Die Fig.3a und 3b zeigen in zwei Seitenansichten einen Arbeitsteil 20' in der Form eines Spatels, mit dem auch in Zwischenräumen zwischen den Zähnen Gebißpflege betrieben werden kann.

F i g. 4 zeigt ein kugelförmiges Arbeitsteil 20". Solche und anders geformte Arbeitsteile können alternativ auswechselbar verwendet werden. Die Auswechselbarkeit des Arbeitsteils 20 ... 20" dient auch dazu, für einzelne Personen individuell bestimmte Arbeitsteile zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vibrationsgerät für Gebißpflege mit einem elektrisch anzuregenden Schwinger mit zur Schwingungsanregung durch anliegende Wechselspannung dienendem Piezokeramikelement und mit einem lösbaren Arbeitsteil, wobei der Schwinger aus einem metallenen Schwingungsteil, einem Schwingungsrüssel und einem zwischen dem Schwingungsteil und dem Schwingungsrüssel befindlichen Schwingungsamplituden-Transformator zur Umwandlung kleinerer harter Amplituden in große Amplituden besteht, und wobei das auf dem Schwingungsrüssel lösbar befindliche Arbeitsteil aus elastischem Kunststoff ist, gekennzeichnet dadurch,