DE4012413A1

DE4012413A1 - Elektrische zahnbuerste mit regelkreis zur sollwertsteuerung von andruckkraft in abhaengigkeit zur auflageflaeche des borstenfeldes a.d. zae.

Info

Publication number: DE4012413A1
Application number: DE19904012413
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1991-10-24

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Zahnbürste mit einem Regelkreis zur Sollwertsteuerung von Andruckkraft in Abhängigkeit zur Auflagefläche des Borstenfeldes an den Zähnen und am Parodontium.

Ein Kriterium für die Funktionsverbesserung einer elektri schen Zahnbürste ist die Einhaltung des richtigen Andruckes beim Gebrauch. Ist der Druck zu niedrig, so ist die Reinigung reduziert. Ist der Druck zu hoch, können die Zähne und das Zahnfleisch geschädigt werden.

Stand der Technik

Aus den Patentschriften EP 01 58 870 B1 und EP 02 21 296 B1 sind bereits Elektrozahnbürsten bekannt, die dem Benutzer eine Kontrolle des Anpreßdruckes gestatten sollen. Hierbei soll ein Sollwertbereich durch optische oder akustische An zeige eingehalten werden.

Kritik des Standes der Technik

Beide Patentschriften berücksichtigen nicht den an den Zähnen entstehenden und dort wirkenden Druck. Gemessen wird hier nicht der tatsächliche Anpreßdruck am Zahn, sondern die am Bürstenschaft auftretende Kraft.

Der wirkende Druck ergibt sich aus der Verteilung der Gesamt kraft auf dem Borstenfeld über die Fläche, an denen das Bor stenfeld Kontakt zum Zahn und Zahnfleisch hat.

Beim Putzen des Zahnaußenbogens des Ober- und Unterkiefers ist die Auflagefläche des Borstenfeldes an den Zähnen größer, als die Auflagefläche am Zahninnenbogen, weil dort die Zahn bürste auf Grund der anatomischen Gegebenheiten steiler ge führt werden muß.

Die Führung der elektrischen Zahnbürste reduziert die Aufla gefläche des Borstenfeldes an den zu putzenden Zahnflächen um bis zu 50 v. H.

Der gleiche Effekt tritt bei der Reinigung prothetischer Re tentionsbereiche ein. So ist z. B. die Druckverteilung im Lückengebiß dergestalt, daß die verbliebenen die Lücke be grenzenden Zähne stärker belastet werden, bei gleicher Soll werteinstellung nach o. g. Patentschriften.

Die o. g. Erfindungen lösen also nicht die Aufgaben stellung eine Zahnbürste zu schaffen, die es dem Benutzer gestattet, den geeigneten Anpreßdruck an die Zähne beim Betrieb der elektrisch betriebenen Zahnbürste einzustellen und während des Zänneputzens aufrechtzuerhalten.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe besteht darin, eine elektrische Zahnbürste zu schaffen, die das Verhältnis von Auflagefläche des Borstenfeldes an die Zähne in Abhängigkeit von den anatomischen Gegebenheiten berücksichtigt und dem Benutzer gestattet den Sollwert während des einzelnen Putzvorganges zu variieren, in Abhängigkeit der anatomischen Erfordernisse, unter gleichzeitiger automatischer Kontrolle des gewünschten Anpreßdruckes.

Lösung des Problems im Prinzip

Die Variation des Sollwertes erfolgt über die Stellung der Zahnbürstenachse zur horizontalen Kauflächenebene.

Bei der Reinigung des Zahnaußenbogens befindet sich die Zahn bürstenachse in der horizontalen Kauflächenebene.

Bei Abweichung der Zahnbürstenachse aus der Horizontalen er folgt eine automatische Anpassung an den jeweilig erforder lichen Sollwert.

So können auch prothetische Retentionsbereiche durch die Ver änderung der Lage der Zahnbürstenachse mit Sollwertveränder ung gereinigt werden.

Technische Ausführung

Die automatische Sollwertüberwachung erfolgt über den Regel kreis nach Fig. 2. Die Sollwerteinstellung und Veränderung erfolgt über einen Lagesensor (10, Fig. 1).

Der Sollwertbereich wird eingehalten, durch die über die Schalter (9.2, Fig. 1) oder Regelwiderstand (9.1, Fig. 1) gewonnene Meßgröße. Dabei wird die Auslenkung der Motorachse zum Gehäuse gemessen. Der Druckbereich wird nach dem Hook schen Gesetz durch eine gegen die Motorachse (5.1) lastende stellbare Feder (7) festgelegt. Die Motorachse ist am rück wärtigen Ende so gelagert, daß eine Kippung gegen die Feder (7) mit ausreichendem Weg möglich ist. Das vordere Ende der Motorachse (5.1) ist vor dem Aufsteckschaft mit einem in einer Schlitzführung (8) laufenden Lager (8.1) gelagert.

Eine Ausführung der elektrischen Zahnbürste sieht vor, daß bei Erreichen des gewünschten Andruckes der Motor eingeschal tet wird. Dies geschieht über die Sensoren (9). Wird der ge wünschte Anpreßdruck überschritten, so wird über die gleichen Sensoren eine Gegenregelung ausgeführt, die den Be triebsstrom des Motors kontrolliert.

Bei dieser Ausführung ist somit die Ein- und Ausschalt funktion über den gewünschten Andruck während des Zähne putzens geregelt. Ein Ein/Aus-Schalter entfällt. Zusätz liche Signalgebungen wie optische und akustische Signale ent fallen, da sich der Benutzer der erfindungsgemäßen elektri schen Zahnbürste am Betriebsgeräusch orientieren kann.

Eine zeitliche Hystereseschaltung gewährleistet eine Schalt verzögerung zur Vermeidung von abrupten Funktionsübergängen.

Hierdurch wird der Patient in seinem Mundhygieneverhalten optimal geführt.

Eine weitere Ausführung der elektrischen Zahnbürste mißt die Eindringtiefe der Borstenbüschel in Retentionsbereiche. In Fig. 3 übernehmen Sensoren (2 und 2′, Fig. 3) diese Meßaufnah me. Der Sensor (14, Fig. 3) liegt im Bürstenschaft, bzw. Stiel oder in dem Bürstenaufnehmerschaft (2.1, Fig. 1) und ermöglicht eine Differenzmessung.

Die Messungen werden in einer Auswerteinheit (6, Fig. 3) ausgewertet und über eine Vergleichseinheit (8, Fig. 3) op tisch oder akustisch angezeigt (10, Fig. 3), bzw. an eine Steuereinheit (12, Fig. 3) übermittelt, die die Stromaufnah me des Bürstenmotors steuert.

Zeichenerklärung zu Fig. 1

1 Elektrische Zahnbürste
2 Aufsteckzahnbürste
2.1 Bürstenaufnehmerschaft
3 Gehäuse
4 Motor
4.1 Rückwärtiges Achslager
5 Getriebe
5.1 Achse mit Bürstenschaft
6 Elektrische Versorgung
7 Feder an dem Achslager 8.1 mit Federkonstante D
8 Führungsschlitz im Gehäuse 3 mit Lagerstop
8.1 Vorderes Achslager
9 Sensoren zur Messung der Auslenkung der Achse 5.1 gegen die Feder 7
9.1 Regelwiderstand (Dehnungsmeßstreifen)
9.2 Schalterkette
10 Lagesensor
11 Steuerelektronik
12 Anschluß an ein Ladegerät oder an ein Dental-Center mit Datenübertragung an ein Powerdisplay
13 Ein/Aus-Schalter (Mechanisch)
14 Datenspeicher

Zeichenerklärung zu Fig. 3

1 Bürstenkopf
2 Sensor
2′ Sensoren
3 Zähne
3A erhabene Zahnbereiche
3B vertieft liegende Zahnbereiche
4 Borsten
5 Leitung
6 Auswerteeinheit
7 Meßsignalausgang
8 Vergleichseinheit
9 Leitung
9′ Leitung
10 Anzeigeeinheit
11 Leitung
11′ Leitung
12 Steuereinheit
13 Bürstenmotor
14 Sensor
15 Leitungg
16 Bürstensteil

Claims

1. Elektrische Zahnbürste, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Regelkreis (Fig. 2) zur automatischen Kontrolle und Anpassung des Anpreßdruckes während des Zähneputzens ausgestattet ist.

2. Elektrische Zahnbürste nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Erreichen des gewünschten Anpreßdruckes der Motor eingeschaltet und bei Überschreiten abgeschaltet wird.

3. Elektrische Zahnbürste nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhaltung des gewünschten Druck bereiches durch einen Regelwiderstand 9.1 in Fig. 1 oder einer Schalterkette 9.2 in Fig. 1 oder durch Dehnungsmeß streifen geleistet wird.

4. Elektrische Zahnbürste nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhaltung des gewünschten Druck bereiches durch einen Mikroprozessor geleistet wird.

5. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß über den Regelwiderstand 9.1 in Fig. 1 oder die Schalterkette 9.2 in Fig. 1 die Stromzu fuhr oder die Spannungsversorgung des Motors geregelt wird.

6. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß durch einen Lagesensor der Soll wertbereich variiert wird.

7. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerung nach Fig. 2 eine zeitliche Hystereseschaltung besitzt.

8. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltvorgänge und Sollwert änderungen optisch oder akustisch in Form eines "Power displays" angezeigt werden.

9. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltvorgänge und Meßdaten in einem Speicher gesammelt werden.

10. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß der Speicherinhalt auf ein Den talcenter übertragen wird.

11. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Funktion von geteilten Bors tenfeldern gesteuert wird.

12. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die Bürstenköpfe durch Sensoren die Eindringtiefe, bzw. das Erreichen der Retentionsberei che Messen.

13. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Sensoren in den Zahnbürsten köpfen, in dem Zähnbürstenschaft, oder im Bürstenaufneh merschaft liegen.

14. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Sensoren durch Dehnungsmeß streifen realisiert werden.

15. Elektrische Zahnbürste nach den Ansprüchen 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß die Sensoren durch Leitung und Kontaktierung mit einer Auswerteinheit, einer Vergleichs einheit, einer Anzeigeeinheit, einer Steuereinheit und dem Bürstenmotor verschaltet sind.