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Fachgebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Zahnbürsten,
die einen Bürstenkopf
haben, der sich unabhängig
vom Zahnbürstengriff
bewegen kann, so daß sich
der Bürstenkopf
während
des Bürstens
besser an die Konturen der Zähne
anpassen kann.
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Hintergrund
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Bekannt
sind viele verschiedene Typen und Arten von Zahnbürsten, die
verwendet werden, um die Zähne
zu bürsten
und ordentliche Mundhygiene zu pflegen. Einer der bekanntesten Typen
von Zahnbürstenkonstruktionen
benutzt einen einzelnen Bürstenkopf,
der dauerhaft in einer festen Ausrichtung am Ende eines Griffs fixiert
ist. Obwohl der Griff die Fähigkeit
haben kann, sich geringfügig
zu biegen, entspricht die Bewegung des Bürstenkopfs direkt der Bewegung
des Griffs.
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Wie
allgemein bekannt, sind die meisten Zähne nicht flach, eben und liegen
auch nicht in einer geraden Linie. Vielmehr sind die einzelnen Zähne gekrümmt. Verschiedene
Zähne sind
verschieden groß und
haben verschiedene Konturen. Nachbarzähne sind nicht immer miteinander
ausgerichtet. Vielmehr sind die Zähne häufig schief, wobei verschiedene Zähne in verschiedenen
Richtungen schräggestellt sind.
Schließlich
sind die Zähne
entlang allgemein halbkreisförmiger
Wege in die Knochen des Schädels
und des Kiefers eingefügt.
An verschiedenen Punkten entlang einer Zahnreihe ändert sich
der Krümmungsradius
in Abhängigkeit
von der Größe des Mundes,
der Anzahl der Zähne
und der Ausrichtung der Zähne.
Der Bereich im Mund mit dem kleinsten Krümmungsradius ist normalerweise
der Bereich auf der Zungenseite der Zähne hinter den mittleren und
seitlichen Schneidezähnen.
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Unter
Verwendung einer herkömmlichen Zahnbürste, wo
der Bürstenkopf
in einer Position angeordnet ist, ist es nahezu unmöglich, den
Bürstenkopf
so zu handhaben, daß er
an allen Flächen
der Zähne
bürsten
kann. In Anerkennung der Mängel
in der Konstruktion herkömmlicher
Zahnbürsten
sind bisher alternative Konstruktionen hervorgebracht worden. Der
Zweck der alternativen Konstruktionen besteht darin, den Kontakt
zwischen dem Bürstenkopf
und den Zähnen
zu erhöhen,
so daß die
Effizienz der Bürstwirkung
erhöht
wird.
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Das
US-Patent 5 228 166 von Gomez mit dem Titel REMOVABLE PIVOTRBLE
HEAD TOOTHBRUSH dient als Beispiel für bekannte Zahnbürstenvorrichtungen,
die einen Bürstenkopf
haben, der mit dem Zahnbürstengriff
drehbar verbunden ist. Bei diesen bekannten Konstruktionen kann
sich der Bürstenkopf
in einer Linie mit dem Griff drehen. Dies trägt dazu bei, daß sich der
Bürstenkopf
besser über
die Zähne
bewegt. Eines der Probleme, das mit solchen bekannten Zahnbürstenkonstruktionen
verbunden ist, besteht darin, daß der große einzelne Bürstenkopf
verhindert, daß sich
die Borsten in den Bereichen, wo sich die Zahnstellung stark krümmt, an
die Zähne
anpassen. Ferner unterstützt
die durch das Gelenk gegebene einzelne Bewegungsebene den Bürstenkopf
nicht bei der Anpassung an die schiefen Zähne oder die Zähne, die
anderweitig nicht mit der Vertikalen übereinstimmen.
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Das
US-Patent 5 398 366 von Bradley mit dem Titel ROCKER TOOTHBRUSH
dient als Beispiel für
Zahnbürstenkonstruktionen,
wo die Bürstenköpfe drehbar
angeordnet sind, um sich in Ebenen zu bewegen, die senkrecht zur
Linie des Zahnbürstengriffs sind.
Ein Problem, das mit solchen Zahnbürstenkonstruktionen verbunden
ist, besteht darin, daß die Drehbewegung
der Bürstenköpfe nicht
dazu beiträgt, daß sich die
Borste in den Bereichen mit einem kleinen Krümmungsradius, z. B. hinter
den seitlichen und mittleren Schneidezähnen, an die Zähne anpaßt.
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Das
US-Patent 5 499 421 von Brice mit dem Titel TWINHEADED TOOTHBRUSH
dient als Beispiel für
bekannte Zahnbürstenkonstruktionen,
wo verschiedene Bürstenköpfe von
verschiedenen Elementen, die sich vom Griff erstrecken, getragen
werden. Bei solchen Zahnbürstenkonstruktionen
sind die Bürstenköpfe neben einander.
Demzufolge haben die Bürstenköpfe die
gleiche Schwierigkeit bei der Anpassung an Bereiche der Zähne mit
kleinen Krümmungsradien
wie die herkömmlichen
Zahnbürsten mit
einzelnen festen Bürstenköpfen.
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GB 2 299 264 A betrifft
eine Zahnbürste
mit einem Kopf, der vom Hauptkörper
durch eine Aufhängung
abgehoben ist, die eine federartige Wirkung hat, wobei die Aufhängung mit
dem Bürstenkopf durch
ein Drehgelenk verbunden ist, das durch das Aufhängungsende und die Gelenkschale
gebildet ist. Die Aufhängung
erlaubt eine Entlastung während des
Bürstens
durch eine Dämpfung
des Bürstenkopfs,
und das Drehgelenk, das aus dem Aufhängungsende und der Gelenkschale
besteht, ermöglicht
dadurch eine weitere Entlastung, daß eine Drehbewegung des Bürstenkopfs
in bezug auf den Hauptkörper
möglich
ist.
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WO
98/02062 offenbart eine Zahnbürste
mit einem Griff, der zwei mit diesem verbundene Träger hat,
wobei sich die Träger
parallel zueinander in Richtung der Längsachse der Zahnbürste erstrecken.
An seinem freien Ende trägt
jeder Träger
einen Bürstenkopf,
der einen Borstenträger
mit vorstehenden Borsten hat.
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Es
besteht daher nach dem Stand der Technik Bedarf an einer Zahnbürstenkonstruktion,
die bewirken kann, daß sich
Bürstenköpfe in Bereichen,
wo die Zähne
mit einem kleinen Krümmungsradius
angeordnet sind, und in Situationen, wo die Zähne verschiedene Größen haben
und schlecht ausgerichtet sind, an die Zähne anpassen. Dieser Bedarf
wird durch die Erfindung gedeckt, wie sie nachstehend beschrieben
und in den Ansprüchen
definiert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Zahnbürstenvorrichtung,
die sich beim Bürsten
an die Krümmungen und
Konturen der Zähne
anpaßt.
Die Zahnbürstenvorrichtung
weist einen Griff zum Anfassen auf. Mindestens ein Bürstenkopf
ist in einem vorbestimmten Abstand vom Griff angeordnet. Ein Trägermechanismus
ist zwischen dem Griff und jedem der Bürstenköpfe angeordnet. Der Trägermechanismus ändert den
vorbestimmten Abstand zwischen den Bürstenköpfen und dem Griff als Funktion
einer auf jeden der Bürstenköpfe ausgeübten Kontaktkraft.
Eine Verbindung ist zwischen jedem Trägermechanismus und jedem Bürstenkopf
angeordnet. Durch das Vorhandensein der Verbindung kann sich jeder
Bürstenkopf in
mindestens einer Ebene unabhängig
vom Trägermechanismus
bewegen. Dies verleiht jedem der Bürstenköpfe die Bewegungsfreiheit,
die notwendig ist, um sich richtig an die Krümmung und Konturen der Zähne anzupassen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nachstehend exemplarische Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben,
die folgendes zeigen:
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1 ist
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen exemplarischen Zahnbürstenvorrichtung;
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2 ist
eine Draufsicht des Bürstenkopfabschnitts
der in 1 gezeigten Ausführungsform der Zahnbürstenvorrichtung;
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3 ist
eine Stirnseitenansicht des Bürstenkopfabschnitts
der in 1 gezeigten Ausführungsform der Zahnbürstenvorrichtung;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Ausführungsform
der Zahnbürstenvorrichtung,
dargestellt in Verbindung mit einem teilweise geschnittenem Mund,
so daß die
Zähne im Mund
freiliegen;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bürstenkopfabschnitts einer alternativen
erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung;
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6 ist
eine Seitenansicht einer zweiten alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung;
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7 ist
eine Seitenansicht einer dritten alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung;
und
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8 ist
eine Seitenansicht einer vierten alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung.
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Beste Art der Ausführung der
Erfindung
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit jedem Bürstensystem, wie etwa Reinigungsbürsten und
dgl., verwendet werden kann, ist die Erfindung besonders zur Verwendung
auf dem Zahnbürsten-Anwendungsgebiet
geeignet. Infolgedessen veranschaulichen die exemplarischen Ausführungsformen
der Erfindung alle die als Zahnbürste
konfigurierte erfindungsgemäße Vorrichtung,
um die beste Ausführungsart
darzulegen, die für
die Erfindung denkbar ist.
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Mit
Bezug auf 1 ist eine exemplarische Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung 10 erfindungsgemäß dargestellt.
Die Zahnbürstenvorrichtung 10 weist
einen Griff 12 auf. In der dargestellten Ausführungsform
weist der Griff 12 einen langgestreckten Greifabschnitt 14 und
einen Kopfträgerabschnitt 16 auf.
Obwohl der Greifabschnitt 14 und der Kopfträgerabschnitt 16 des
Griffs 12 jeweils geradlinig ausgerichtet sein können, ist
in der gezeigten Ausführungsform
der Kopfträgerzabschnitt 16 geringfügig exzentrisch
in bezug auf die Längsachse des
Greifabschnitts 14 positioniert.
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Die
Zahnbürstenvorrichtung 10 weist
mehrere Bürstenköpfe auf.
In 1 sind als Beispiele zwei Bürstenköpfe 20, 22 gezeigt.
Jeder der Bürstenköpfe 20, 22 trägt eine
Anordnung aus Borsten 24, die sich von jedem Bürstenkopf 20, 22 erstrecken.
Die Borsten 24 können
verschiedene Konfigurationen haben und können in einer gemeinsamen Ebene
oder in einer konturierten Konfiguration enden. Verschiedene Borstenmuster
und Konturen sind dem Fachmann bekannt.
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Ein
Armträger 26 ist
zwischen dem Kopfträgerabschnitt 16 des
Griffs 12 und den Bürstenköpfen 20, 22 angeordnet.
Der Armträger 26 hat
eine im allgemeinen U-förmige
Struktur mit einem ersten Armelement 28 und einem zweiten
Armelement 30, die sich nach oben erstrecken. Der erste
gezeigte Bürstenkopf 20 ist
mit dem ersten Armelement 28 verbunden. Entsprechend ist
der zweite gezeigte Bürstenkopf 22 mit
dem zweiten Armelement 26 verbunden.
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Ein
Schlitz 32 ist im Kopfträgerabschnitt 16 des
Griffs 12 unter den Bürstenköpfen 20, 22 angeordnet.
Der untere Mittelpunkt des Armträgers 26 ist mit
dem Kopfträgerabschnitt 16 des
Griffs 12 durch einen Drehzapfen 34 im Schlitz
verbunden. Folglich können
sich das erste Armelement 28 und das zweite Armelement 30 um
den Drehzapfen 34 in den Richtungen der Pfeile 35 und 36 innerhalb
der Grenzen des Schlitzes 32 drehen. Die Achse des Drehzapfens 34 ist
senkrecht zur Längsachse
des Schlitzes 32 und des Kopfträgerabschnitts 26 des
Griffs 12.
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Sowie
sich der Armträger 26 um
den Drehzapfen 34 dreht, ändert sich die Höhe des oberen
Endes sowohl des ersten Armelements 28 als auch des zweiten
Armelements 30 in bezug auf den Griff 12. Mindestens
ein Teil einer Gelenkkupplung 40 ist am oberen Ende jedes
Armelements 28, 30 angeordnet. Die Gelenkkupplung 40 verbindet
jedes Armelement 28, 30 mit dem entsprechenden
Bürstenkopf 20, 22. In 1 ist
eine Bezugsgrundlage für
eine X-, Y- und Z-Achse gezeigt. Den Ausgangspunkt der Bezugsgrundlage
sollte man sich am oberen Ende jedes Armelements 28, 30 vorstellen.
Eine Gelenkkupplung 40 ist jede Kupplung, die es ermöglichen
würde,
daß sich
die Bürstenköpfe 20, 22 zumindest
teilweise um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse drehen. In der
gezeigten Ausführungsform
ist die Gelenkkupplung 40 ein Kugelgelenk, wobei die Kugel
im oberen Ende jedes Armelements 28, 30 und die
Kugelschale im Boden jedes Bürstenkopfs 20, 22 angeordnet
ist. In alternativen Ausführungsformen
können
Scharnieranordnungen verwendet werden. Entsprechend kann auch ein
Segment aus Elastomermaterial oder ein Federelement zwischen den
Armelementen 28, 30 und Bürstenköpfen 20, 22 positioniert
sein, wobei das Elastomermaterial oder die Feder dadurch als Gelenkkupplung
wirkt, daß diese(s)
eine Deformation in allen Richtungen ermöglicht.
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Aus 1 geht
hervor, daß die
Armelemente 28, 30 ermöglichen, daß sich jeder der Bürstenköpfe 20, 22 in
den Richtungen der Pfeile 41 bzw. 42 bewegt. Mit
Bezug auf 2 kann man nunmehr erkennen,
daß die
Gelenkkupplung 40 (1) zwischen jedem
Armelement 28, 30 (1) und jedem
Bürstenkopf 20, 22 ermöglicht,
daß sich
die Bürstenköpfe 20, 22 um
den Punkt der Gelenkkupplung in den Richtungen der Pfeile 43 bzw. 44 drehen.
Entsprechend kann man mit Bezug auf 3 sehen,
daß die Gelenkkupplung 40 zwischen
jedem Armelement und jedem Bürstenkopf 20, 22 ermöglicht,
daß sich die
Bürstenköpfe 20, 22 um
den Punkt der Gelenkkupplung 40 in den Richtungen der Pfeile 45 bzw. 46 drehen.
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Wiederum
mit Bezug auf 1 ist daher verständlich,
daß die
Armelemente 28, 30 ermöglichen, daß sich die Bürstenköpfe 20, 22 in
der Y-Achse unabhängig
nach oben und unten bewegen. Gleichzeitig ermöglicht die Gelenkkupplung 40 zwischen
den Armelementen 28, 30 und den Bürstenköpfen 20, 22, daß sich die
Bürstenköpfe 20, 22 um
die X-, die Y- bzw. Z-Achse entsprechend stampfen, rollen und/oder
gieren.
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Mit
Bezug auf 4 kann man sehen, daß die mehreren
Bewegungsfreiheitsgrade, die den Bürstenköpfen 20, 22 durch
die Armelemente 28, 30 und die Gelenkkupplung 40 verliehen
werden, ermöglichen,
daß die
Bürstenköpfe 20, 22 sich
an die Konturen des Mundes auch in den Bereichen mit einem kleinen
Krümmungsradius
anpassen. Dies ermöglicht,
daß die
Bürsten 24 unabhängig von
der Position oder Ausrichtung der Zähne im Mund guten Kontakt mit
den Zähnen
halten.
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In
der Ausführungsform
in 1 bis 4 waren die Bürstenköpfe 20, 22 mit
den Armelementen 28, 30 durch ein Kugelgelenk
verbunden. Es versteht sich, daß ein
solches Gelenk auch mit einem Schnappverschluß ausgeführt sein kann, wobei die Bürstenköpfe 20, 22 von
den Armelementen 28, 30 selektiv getrennt werden
können.
Die Eigenschaft der selektiven Verbindung und Trennung der Bürstenköpfe 20, 22 ermöglicht es,
daß die
Büstenköpfe 20, 22 leicht
ersetzt werden können,
wenn sie verschlissen sind, ohne daß der Rest der Zahnbürstenvorrichtung 10 ersetzt
werden muß.
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Mit
Bezug auf 5 ist eine alternative Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung 100 erfindungsgemäß dargestellt.
In dieser Ausführungsform
sind der Kopfträgerabschnitt
des Griffs 16, der Schlitz 32, der Armträger 26,
Armelemente 28, 30 und die Drehzapfenverbindung 34 zwischen
der Kopfträgerregion 16 und
dem Armträger 26 die
gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
Aus diesem Grund sind die Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet wurden.
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In
der Ausführungsform
in 5 sind zwei Bürstenköpfe 102, 104 an
einem Ende zu einer Gesamtbürstenkopfanordnung 106 miteinander
verbunden. In der gezeigten Ausführungsform
wird eine Scharnierverbindung 108 verwendet, um die beiden Bürstenköpfe 102, 104 zu
verbinden. Es versteht sich jedoch, daß andere Verbindungen verwendet
werden können,
z. B. ein Elastomermaterialgelenk oder ein weniger dickes flexibles
Kunststoffgelenk. Unabhängig
von der verwendeten Verbindung ist verständlich, daß sich der Mittelpunkt der
Bürstenkopfanordnung 106 in
den Richtungen des Pfeils 110 nach oben und unten bewegen
kann, so daß die
Neigung, die jedem der Bürstenköpfe 102, 104 zugeordnet
ist, selektiv verändert
werden kann.
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Die
oberen Enden der Armelemente 28, 30 unter den
Bürstenköpfen 102, 104 enden
nicht mehr mit vollständig
gelenkigen Verbindungen. Vielmehr werden in der Ausführungsform
von 5 weniger freie Verbindungselemente verwendet.
Wie dargestellt, ist das obere Ende des zweiten Armelements 30 mit
dem unteren Teil des zweiten Bürstenkopfs 104 drehbar
verbunden. Dadurch kann sich der zweite Bürstenkopf 104 um die
Drehzapfenverbindung 112 in der gleichen Ebene wie die
Länge des
Zahnbürstengriffs 12 drehen.
Da jedoch der zweite Bürstenkopf 104 mit
dem ersten Bürstenkopf 102 drehbar verbunden
ist, bewirkt jede Bewegung des zweiten Bürstenkopfs 104 eine
Bewegung im ersten Bürstenkopf 102.
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Durch
die Armelemente 28, 30 kann sich jeder der Bürstenköpfe 102, 104 unabhängig vom
anderen nach oben und unten bewegen. Demzufolge kann jede Seite
der Bürstenkopfanordnung 106 unabhängig nach
oben und unten bewegt werden. Um der unabhängigen Auf- und Abwärtsbewegung
der beiden Bürstenköpfe 102, 104 und
der Drehbewegung des zweiten Bürstenkopfs 104 um
das obere Teil des zweiten Armelements 30 gerecht zu werden, kann
die Verbindung zwischen dem ersten Armelement 28 und dem
ersten Bürstenkopf 102 nicht
seitlich stabil sein. Vielmehr ist in der gezeigten Ausführungsform
das obere Ende des ersten Armelements 28 mit der Mitte
des ersten Bürstenkopfs 102 durch eine
Gleitgelenkanordnung 114 verbunden. Die Gleitgelenkanordnung 114 weist
einen Laufschlitz 116 auf. Ein Gelenkzapfen 118 läuft im Laufschlitz 116, wobei
der Gelenkzapfen 118 am oberen Ende des ersten Armelements 28 befestigt
ist.
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Durch
die Verwendung der Armelemente 28, 30 sowie der
Drehzapfenverbindungen zwischen der Bürstenkopfanordnung 106 und
den Armelementen 28, 30 können sich die Bürstenkopfanordnung 106 entweder
an eine konkave oder eine konvexe Ausrichtung anpassen. In beiden
Ausrichtungen kann der Krümmungsradius,
an den sich die Bürstenköpfe 102, 104 anpassen,
innerhalb eines großen
Bereichs verändert
werden. Wenn ein bestimmter Krümmungsradius
erreicht ist, kann sich die gesamte Bürstenkopfanordnung 106 um
den Drehzapfen 34 des Armträgers 26 drehen. Demzufolge
kann die Bürstenkopfanordnung 106 entweder
für die
Außen- oder
die Innenseite der Zähne
konfiguriert werden und sich entlang der Zähne bewegen, während der Kontakt
zwischen den Bürsten
und den Zähnen
erhalten bleibt.
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Mit
Bezug auf 6 ist eine geringfügige Modifikation
der Zahnbürstenvorrichtung
in 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform werden keine getrennten
Bürstenköpfe verwendet.
Vielmehr hat die Zahnbürstenvorrichtung 150 einen
einzelnen Bürstenkopf 152,
der aus einem Elastomermaterial hergestellt ist. Die Bürsten 154 sind
in das Material des Bürstenkopfs 152 eingelassen.
Da der Bürstenkopf 152 aus
Elastomermaterial hergestellt ist, kann sich der Bürstenkopf 152 über seine
gesamte Länge
biegen. Demzufolge kann sich der Bürstenkopf 152 besser
als starre Bürstenköpfe an die
gekrümmten
Flächen
anpassen. Der flexible Bürstenkopf 152 kann am
Griff unter Verwendung einer Träger-
und Verbinderanordnung befestigt sein, die nachstehend beschrieben
wird.
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Mit
Bezug auf 7 ist eine dritte alternative Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung 200 erfindungsgemäß dargestellt.
In dieser Ausführungsform
werden zwei flexible Arme 202, 204 verwendet, um
die beiden Bürstenköpfe 206, 208 zu
tragen. Die Arme 202, 204 sind flexibel und ermöglichen,
daß sich
die beiden Bürstenköpfe 206, 208 unabhängig in den
Richtungen des Pfeils 210 nach oben und unten und in der
Darstellungsebene hin und her bewegen. Die flexiblen Arme 202, 204 können durch
Gelenkverbindungen 212 mit den Bürstenköpfen 206, 208 verbunden
sein, wie gezeigt und wie bereits beschrieben wurde. Als Alternative
können
die Arme durch die Drehzap fenverbindungen, die in Verbindung mit 5 dargestellt
und beschrieben sind, mit den Bürstenköpfen verbunden
sein.
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Mit
Bezug auf 8 ist eine vierte alternative Ausführungsform
einer Zahnbürstenvorrichtung 300 gezeigt.
In dieser Ausführungsform
werden die beiden Bürstenköpfe 302, 304 durch
Federelemente 306 getragen. Durch die Federelemente 306 können sich
die Bürstenköpfe unabhängig nach
oben und unten bewegen. Ferner ermöglichen die Federelemente 306,
daß jeder
der Bürstenköpfe 302, 304 unabhängig um
alle drei Achsen stampft, rollt und/oder giert, um sich an die Form
und Kontur der Zähne
einer Person anzupassen. Demzufolge nehmen die Federelemente den
Platz der flexiblen Armträger
mit Gelenkverbindungen ein.
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Es
versteht sich, daß die
hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen der Erfindung
lediglich exemplarischen Charakter haben und der Fachmann zu der
dargestellten Ausführungsform viele
verschiedene Ausführungen
herstellen kann, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es
versteht sich auch, daß die
verschiedenen Elemente der verschiedenen gezeigten Ausführungsformen
miteinander vermischt werden können,
um alternative Ausführungsformen
zu erzeugen, die nicht im einzelnen beschrieben sind. Alle solche
Variationen, Modifikationen und alternative Ausführungsformen sind in den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist.