WO1996029023A1 - Ultraschallgerät zur entfernung von zahnbelag - Google Patents

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WO1996029023A1
WO1996029023A1 PCT/EP1996/001131 EP9601131W WO9629023A1 WO 1996029023 A1 WO1996029023 A1 WO 1996029023A1 EP 9601131 W EP9601131 W EP 9601131W WO 9629023 A1 WO9629023 A1 WO 9629023A1
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ultrasound
control circuit
electronic control
ultrasonic
transmitter
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Ulrich Breiter
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Ulrich Breiter
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
    • A61C17/20—Power-driven cleaning or polishing devices using ultrasonics

Definitions

  • the invention relates to a device for removing dental plaque by means of ultrasound.
  • Ultrasonic devices generate mechanical ultrasonic pressure vibrations that are in a frequency range above 20 kHz and are therefore no longer perceptible to the human ear. Ultrasound can propagate in the air or in a fluid medium.
  • a cleaning effect of ultrasound has long been known, whereby a transmission of the ultrasound through the air, i. H. the generation of ultrasonic pressure fluctuations in the air can only be used to a limited extent for a cleaning effect, since the energy transferred through the air loses its intensity very quickly.
  • a liquid transmission medium such as water, is therefore preferably used for ultrasonic cleaning purposes.
  • Such an ultrasonic cleaning method has become established in many different areas in the form of cleaning baths. For example, electronic circuit boards are ultrasonically cleaned of tin residues and solder flux residues, or jewelry is cleaned in a cleaning bath. Laundry and textiles can also be cleaned in such a cleaning bath.
  • ultrasound devices are now only used in the area of dental practices used. These are technically complex, large-volume, stationary devices that can only be operated by trained specialists. These ultrasound devices are typically operated in the range of a frequency of approximately 150 kHz. Finally, the high output power of the ultrasound device also requires a skilled operator.
  • the invention is intended to create an ultrasound device for removing dental plaque, which can be used by anyone without extensive specialist information or monitoring in home use.
  • Such a device should therefore be simple, portable and easy to use.
  • a device for removing dental plaque by means of ultrasound fulfills this requirement. It consists of an ultrasound transmitter and an electronic control circuit for the ultrasound transmitter.
  • the ultrasound transmitter in turn consists of an ultrasound head and a housing.
  • An element generating an ultrasonic vibration and an electrical coil for exciting the element generating the ultrasonic vibration are accommodated in the ultrasound transmitter.
  • the electronic control circuit is used to generate, switch on and control the ultrasonic vibration.
  • the invention thus creates a compact, inexpensive ultrasound device that can be used by anyone without problems and easily to remove deposits. Gently remove dental plaque or tartar from teeth.
  • the device can be used in the context of personal hygiene in the home. For this purpose, it is preferably lightweight, portable and can be powered by rechargeable batteries.
  • the non-mechanical contact between the device and the tooth prevents damage to the enamel caused by mechanical influences during the treatment.
  • a medium located between the ultrasound head and the tooth serves to transmit the ultrasound vibrations.
  • a favorable side effect of the device is that the gums are massaged, which promotes blood circulation and thus counteracts paradontosis. Further details and advantages of the invention result from the following description of various exemplary embodiments with reference to the attached figures.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of the device according to the invention.
  • 2a shows the ultrasound transmitter from the side.
  • 2b shows the ultrasound transmitter from behind.
  • Fig. 3 shows an enlarged view of the ultrasound head in cross section.
  • the ultrasound device consists of a portable ultrasound transmitter 10 which can be comfortably held in one hand by the operator.
  • the ultrasound transmitter 10 has an ultrasound head 20 which is inserted into the mouth during operation and which emits the ultrasound vibrations.
  • the housing 12 of the ultrasound transmitter 10 is designed in the form of a capsule (FIGS. 2a and 2b).
  • an element 21 generating an ultrasound vibration is accommodated, which can either be a freely vibrating metal membrane or alternatively a piezoelectric quartz component.
  • the ultrasound transmitter 10 contains an electrical coil 22, which excites the freely vibrating metal membrane or the piezoelectric quartz component to vibrate.
  • the piezoelectric quartz component can be such a component as is often used in clocks in order to ensure their accuracy.
  • An electrical current excites the quartz module, which reacts to this excitation by expanding or contracting in the micrometer range. Depending on the type of quartz component, this movement can be repeated more than 30,000 times per second. In this way, the piezoelectric quartz generates an ultrasonic vibration.
  • the ultrasonic vibration is generated by vibrations of the metal membrane.
  • an alternating electromagnetic field acts on the metal membrane 21 and sets it in vibration.
  • the alternating electromagnetic field is generated by the electrical coil 22, which together with a permanent magnet 23 is switched (Fig. 3).
  • a magnetic field of alternating polarity is formed here by the supply of alternating electrical current into the coil 22. Depending on the current polarity of this alternating magnetic field, this field is added to or subtracted from the magnetic field of the permanent magnet. If the magnetic fields of the permanent magnet and the electrical coil have the same polarity, the total magnetic field is maximum, if the magnetic fields of the permanent magnet and the electrical coil have opposite polarity, the total magnetic field is minimal.
  • the total magnetic field is attractive or repulsive to the metal membrane depends on its magnetic properties and the polarity of the permanent magnet. For example, the maximum total magnetic field can exert a maximum attractive force on the membrane and deflect it in the direction of the permanent magnet. In this case, if the electrical current through the coil is switched off or assumes opposite polarity, the magnetic field acting on the membrane decreases and it moves away from the permanent magnet again.
  • the metal membrane 21 can vibrate freely as described, there is an air gap 24 between it and the permanent magnet 23 connected to the electrical coil 22, which can be, for example, 0.2 to 0.3 mm wide.
  • the metal membrane must consist of a magnetic material, for example an iron metal such as chrome steel.
  • a metal membrane with a thickness of 0.2 to 0.3 mm has good vibration properties.
  • a cover 25 is provided which closes off the ultrasound head from the outside.
  • the cover 25 can be made of aluminum, for example.
  • the cover 25 is flanged at its edge 28 and engages under the edge of the metal membrane 21 and under an edge of the housing 29 of the ultrasound head 20. This fixes the membrane and closes the ultrasound head 20.
  • the cover 25 has an opening 26 through which the transmission medium for the ultrasonic vibration, for example water, can enter.
  • the mouth is first filled with water and then the ultrasound head 20 is inserted into the mouth.
  • the water then enters the ultrasound head through the opening 26 and arrives directly at the metal membrane 21.
  • the ultrasound pressure waves emitted by the membrane spread through the water towards the teeth and wash around them this until the deposits there detach. Since the enamel of the teeth is a particularly hard material, it cannot be attacked by the ultrasonic pressure waves. It thus represents a certain resistance to the pressure waves, while the comparatively soft plaque absorbs the vibrations and is finally released from the tooth by this energy absorption.
  • the skin of the oral cavity, the tongue and the mucous membranes in the area of the mouth are a substantially softer material which can compensate for the ultrasonic pressure vibrations by its elasticity.
  • the generation of the electrical alternating voltage required for the generation of the ultrasonic oscillation and the switching on of the ultrasonic oscillation is controlled by the electronic control circuit 30.
  • An embodiment of this control circuit is shown in FIG. 4.
  • the numerical values given there for dimensioning the individual electronic components are only to be understood as examples. Any other suitable design and dimensioning of the components for achieving the purpose according to the invention is also possible.
  • a suitable value between 470 pF and 2.2 nF can be selected for the capacitor Cx 'in order to achieve a frequency of the ultrasonic oscillation of approximately 30 kHz.
  • the resistance Rx 'must be selected in the range from 1.5 to 33 ohms depending on the desired maximum power output.
  • the electronic control circuit 30 can either be integrated directly into the ultrasound transmitter 10, or alternatively the ultrasound transmitter 10 and the electronic control circuit 30 can be separate units which are connected to one another via a cable 40, as is shown schematically in FIG. 1.
  • the first-mentioned variant is preferred for mobile use and for domestic use of the ultrasound device.
  • the electronic control circuit 30 contains an oscillator circuit, which generates the electrical alternating voltage required for the generation of the ultrasonic oscillation.
  • the oscillator circuit has a timer or "timer" circuit, for example of the N555 type or a similar other type.
  • the electronic control circuit 30 also contains a sensor circuit. which is responsible for switching the ultrasound device on and off, i.e. the ultrasound vibration.
  • This switch-on sensor system activates the oscillator circuit for generating the ultrasound vibration when the user holds the ultrasound transmitter 10 in one hand and inserts the ultrasound head 20 into the mouth.
  • a circuit is closed by the The user's body runs using the body resistance between the user's head and hand. The current flowing here is in the microampere range and therefore does not pose any risk to the user.
  • the closed circuit continues via the point P3 of the electrical connection between the electrical coil 22 and the cover 25 of the ultrasound head 10 into the control circuit 30 (see FIG 3 and 4), and from there on via point P4 to electrically conductive contact surfaces 16, 16 on the outside of the housing 12 (see FIGS.
  • the contact surfaces 16, 16 must be touched by one hand of the user.
  • the contact surfaces 16, 16 consist of an electrically conductive material, for example a conductive rubber or a metal film.
  • the housing 12 itself is not electrically conductive.
  • a light emitting diode 18 can be provided on the housing 12, which lights up to indicate that the device is in operation.
  • the switch-on device described thus eliminates the need for a conventional switch for switching the ultrasound device on and off. This has the advantage that no overheating and thus no destruction of the metal membrane 21 can take place during the switching-on and switching-off process, for example due to high voltage pulses, as often occurs with conventional switches. Depending on the application, it can nevertheless be preferred to use a conventional switch.
  • the ultrasound device can be designed such that it is already switched on when water enters the ultrasound head 20 as the transmission medium. In this case, contact with the user's body is not necessary.
  • the electronic control circuit 30 can be connected either to electrical accumulators 14 or to a power supply 32.
  • the supply voltage supplied by these must in any case be appropriately dimensioned for the electronic control circuit.
  • the supply voltage can be, for example, a direct voltage of 12 volts.
  • the piezoelectric quartz component however, a much higher supply voltage may be required.
  • the power supply unit 32 which can be integrated in the control circuit 30, a voltage of 220 volts alternating current is initially available, for example, which can be reduced to a lower voltage level in a known manner by a transformer. This AC voltage can be converted into a DC voltage signal in the control circuit 30.
  • the control circuit 30 is fed with direct current.
  • the accumulators 14 can be accommodated in the housing 12 of the ultrasound transmitter 10 and can be charged electrically via a charging station (not shown), which is of particular advantage for the mobile use of the device, since no cable between the device and the energy source is required.
  • the charging process by means of the charging station takes place via contacts provided on the housing 12 (points P5 and P6; see FIGS. 2a and 4).
  • P6 can denote the negative pole of the charging station to 0 volts and P5 the positive pole of the charging station to 6.4 volts. Due to the size of the ultrasound device, the size and thus the capacity of the batteries is limited. Typically, the capacity is approximately 1 amp hour, which enables continuous operation of approximately one hour.
  • the ultrasound generator 10 is designed in such a way that it delivers an output of approximately 0.5 watts per square centimeter. This power is so low that the ultrasound device can be operated safely by anyone and that there is no risk of damage even when used improperly.
  • the ultrasonic vibration emitted by the ultrasonic generator 10 has a frequency of approximately 30 kHz. This frequency has proven to be optimal for removing plaque and combating bacteria as a preventive measure against caries formation. Also because of this low frequency in comparison to conventional ultrasound devices, no damage can be caused with the ultrasound device according to the invention, even when used improperly.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Entfernung von Zahnbelag mittels Ultraschall besteht aus einem Ultraschallgeber (10) und einer elektronischen Steuerschaltung (30). Der Ultraschallgeber (10) weist einen Ultraschallkopf (20) und ein Gehäuse (12) auf, in denen ein eine Ultraschallschwingung erzeugendes Element (21) und eine elektrische Spule (22) zur Anregung des die Ultraschallschwingung erzeugenden Elements (21) untergebracht sind. Die Ultraschallschwingung kann entweder von einer frei schwingenden Metallmembran (21) oder einem piezoelektrischen Quarzbauelement erzeugt werden. Im Fall der Metallmembran (21) ist diese mit der elektrischen Spule (22) und einem Permanentmagneten (23) in den Ultraschallkopf (20) integriert, wobei der Permanentmagnet (23) zusammen mit der elektrischen Spule (22) ein auf die Metallmembran (21) einwirkendes elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt und diese dadurch zu Schwingungen anregt.

Description

Ultraschallgerät zur Entfernung von Zahnbelag
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Zahnbelag mittels Ultraschall.
Im Bereich der Zahnmedizin und insbesondere bei zahnmedizinischen Prophylaxebehand¬ lungen hat sich der Einsatz von Ultraschallgeräten zur Entfernung von Zahnbelag und Zahnstein in großem Maße durchgesetzt. Durch eine derartige Behandlung wird die Bildung von Karies an den Zähnen vermieden.
Ultraschallgeräte erzeugen mechanische Ultraschall-Druckschwingungen, die in einem Frequenzbereich oberhalb von 20 kHz liegen und damit für das menschliche Ohr nicht mehr wahrnehmbar sind. Ultraschall kann sich in der Luft oder in einem Fluidmedium fortpflanzen.
Eine reinigende Wirkung von Ultraschall ist seit langem bekannt, wobei eine Übertragung des Ultraschalls durch die Luft, d. h. die Erzeugung von Ultraschalldruckschwankungen in der Luft, für eine Reinigungswirkung nur bedingt anwendbar ist, da die durch die Luft über¬ tragene Energie sehr schnell an Intensität verliert. Zu Reinigungszwecken mittels Ultraschall wird daher vorzugsweise ein flüssiges Übertragungsmedium verwendet, wie beispielsweise Wasser. Ein derartiges Reinigungsverfahren mit Ultraschall hat sich in vielen verschiedenen Bereichen in Form von Reinigungsbädern durchgesetzt. So werden beispielsweise elektro¬ nische Leiterplatten mit Ultraschall von Zinnresten und Lötflußmittelresten befreit, oder Schmuck wird in einem Reinigungsbad gereinigt. Auch können Wäsche und Textilien in einem solchen Reinigungsbad gesäubert werden.
Zum Zwecke der Mundhygiene und der Zahnpflege und insbesondere bei der Entfernung von Zahnbelag oder Zahnstein werden Ultraschallgeräte heute nur im Bereich von Zahnarztpraxen eingesetzt. Es handelt sich dabei um technisch aufwendige, großvolumige, stationäre Geräte, die nur von geschulten Fachkräften betrieben werden können. Typischerweise werden diese Ultraschallgeräte im Bereich einer Frequenz von etwa 150 kHz betrieben. Schließlich er¬ fordert auch die hohe abgegebene Leistung des Ultraschallgeräts eine fachkundige Bedie¬ nungsperson.
Durch die Erfindung soll demgegenüber ein Ultraschallgerät zur Entfernung von Zahnbelag geschaffen werden, das von jedermann ohne aufwendige fachliche Unterrichtung oder Überwachung im Heimgebrauch verwendet werden kann. Ein solches Gerät soll demnach einfach aufgebaut, tragbar und leicht bedienbar sein.
Diese Anforderung erfüllt eine Vorrichtung zur Entfernung von Zahnbelag mittels Ultraschall gemäß Anspruch 1. Sie besteht aus einem Ultraschallgeber und einer elektronischen Steuer¬ schaltung für den Ultraschallgeber. Der Ultraschallgeber besteht wiederum aus einem Ultraschallkopf und einem Gehäuse. In dem Ultraschallgeber sind ein eine Ultraschall¬ schwingung erzeugendes Element und eine elektrische Spule zur Anregung des die Ultra¬ schallschwingung erzeugenden Elements untergebracht. Die elektronische Steuerschaltung dient zum Erzeugen, Einschalten und Steuern der Ultraschallschwingung.
Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Durch die Erfindung wird damit ein kompaktes, kostengünstiges Ultraschallgerät geschaffen, das von jedermann unproblematisch und einfach verwendet werden kann, um Ablagerungen. Zahnbelag oder Zahnstein auf sanfte Weise von den Zähnen zu entfernen. Das Gerät kann insbesondere im Rahmen der Körperpflege im Hausgebrauch eingesetzt werden. Dazu hat es vorzugsweise ein geringes Gewicht, ist tragbar und kann von aufladbaren Akkumulatoren angetrieben werden. Durch den nicht-mechanischen Kontakt zwischen Gerät und Zahn wird eine Beschädigung des Zahnschmelzes durch mechanische Einwirkungen während der Behandlung vermieden. Ein zwischen Ultraschallkopf und Zahn befindliches Medium, beispielsweise im Mund befindliches Wasser, dient zur Übertragung der Ultraschall¬ schwingungen. Neben der Ablösung von Zahnbelag und Zahnstein und der damit einher¬ gehenden Vermeidung von Karies an den Zähnen besteht eine günstige Nebenwirkung des Geräts darin, daß das Zahnfleisch massiert wird, wodurch die Durchblutung gefördert und damit einer Paradontose entgegengewirkt wird. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2a zeigt den Ultraschallgeber von der Seite.
Fig. 2b zeigt den Ultraschallgeber von hinten.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ultraschallkopfes im Querschnitt.
Fig. 4 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel der elektronischen Steuerschaltung.
Das erfindungsgemäße Ultraschallgerät besteht aus einem tragbaren Ultraschallgeber 10, der von der Bedienungsperson bequem in einer Hand gehalten werden kann. Der Ultraschallgeber 10 hat einen Ultraschallkopf 20, der im Betrieb in den Mund eingeführt wird und der die Ultraschallschwingungen aussendet. Das Gehäuse 12 des Ultraschallgebers 10 ist in Form einer Kapsel ausgeführt (Fig. 2a und 2b). In dem Ultraschallgeber 10, d.h. je nach Aus¬ fuhrungsform entweder in dem Ultraschallkopf 20 oder in dem Gehäuse 12, ist ein eine Ultraschallschwingung erzeugendes Element 21 untergebracht, das entweder eine frei schwin¬ gende Metallmembran oder alternativ ein piezoelektrisches Quarzbauelement sein kann. Außerdem enthält der Ultraschallgeber 10 eine elektrische Spule 22, die die frei schwingende Metallmembran bzw. das piezoelektrische Quarzbauelement zu Schwingungen anregt.
Das piezoelektrische Quarzbauelement kann ein solches Bauelement sein, wie es häufig in Uhren verwendet wird, um deren Ganggenauigkeit zu gewährleisten. Dabei erregt ein elek¬ trischer Strom den Quarzbaustein, der auf diese Erregung durch ein Ausdehnen oder Kon¬ trahieren im Mikrometerbereich reagiert. Je nach Art des Quarzbausteins kann diese Bewe¬ gung häufiger als 30.000 mal pro Sekunde wiederholt werden. Auf diese Weise erzeugt der piezoelektrische Quarz eine Ultraschallschwingung.
Im Fall der Metallmembran 21 wird die Ultraschallschwingung durch Schwingungen der Metallmembran erzeugt. Dazu wirkt ein elektromagnetisches Wechselfeld auf die Metallmem¬ bran 21 ein und versetzt diese in Schwingungen. Das elektromagnetische Wechselfeld wird durch die elektrische Spule 22 erzeugt, die mit einem Permanentmagneten 23 zusammen- geschaltet ist (Fig. 3). Durch die Zuführung von elektrischem Wechselstrom in die Spule 22 wird hier ein Magnetfeld wechselnder Polarität gebildet. Je nach momentaner Polarität dieses magnetischen Wechselfelds wird dieses Feld zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten addiert oder von diesem subtrahiert. Haben die Magnetfelder des Permanentmagneten und der elektrischen Spule gleiche Polarität, so ist das Gesamtmagnetfeld maximal, haben die Magnet¬ felder des Permanentmagneten und der elektrischen Spule entgegengesetzte Polarität, so ist das Gesamtmagnetfeld minimal. Ob das Gesamtmagnetfeld anziehend oder abstoßend auf die Metallmembran wirkt, hängt von deren magnetischen Eigenschaften und der Polarität des Permanentmagneten ab. Beispielsweise kann das maximale Gesamtmagnetfeld eine maximale Anziehungskraft auf die Membran ausüben und diese in Richtung zu dem Permanentmagneten hin auslenken. Wenn der elektrische Strom durch die Spule in diesem Fall ausgeschaltet wird oder entgegengesetzte Polarität annimmt, verringert sich das auf die Membran wirkende Magnetfeld und sie entfernt sich wieder von dem Permanentmagneten.
Damit die Metallmembran 21 wie beschrieben frei schwingen kann, befindet sich zwischen ihr und dem mit der elektrischen Spule 22 zusammengeschalteten Permanentmagneten 23 ein Luftspalt 24, der beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm breit sein kann. Außerdem muß die Metall¬ membran aus einem magnetischen Werkstoff bestehen, beispielsweise einem Eisenmetall wie Chrom-Stahl. Gute Schwingungseigenschaften hat eine Metallmembran mit einer Dicke von 0,2 bis 0,3 mm.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die Metallmembran 21, die elektrische Spule 22 und der Permanent¬ magnet 23 in den Ultraschallkopf 20 integriert. Zum Schutz der Membran 21 ist eine Ab¬ deckung 25 vorgesehen, die den Ultraschallkopf nach außen hin abschließt. Die Abdeckung 25 kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein. An ihrem Rand 28 ist die Abdeckung 25 umgebördelt und greift unter den Rand der Metallmembran 21 und unter einen Rand des Gehäuses 29 des Ultraschallkopfes 20. Dadurch wird die Membran fixiert und der Ultraschall¬ kopf 20 verschlossen.
Die Abdeckung 25 hat eine Öffnung 26. durch die das Übertragungsmedium für die Ultra¬ schallschwingung, beispielsweise Wasser, eintreten kann. Bei der Anwendung des Ultraschall¬ geräts wird der Mund zunächst mit Wasser gefüllt und anschließend der Ultraschallkopf 20 in den Mund eingeführt. Das Wasser tritt dann durch die Öffnung 26 in den Ultraschallkopf ein und gelangt direkt an die Metallmembran 21. Die von der Membran abgegebenen Ultraschall-Druckwellen breiten sich durch das Wasser zu den Zähnen hin aus und umspülen diese so lange, bis sich die dort befindlichen Ablagerungen ablösen. Da der Zahnschmelz der Zähne ein besonders hartes Material ist, kann er durch die Ultraschall-Druckwellen nicht angegriffen werden. Er stellt somit gewissermaßen einen Widerstand gegen die Druckwellen dar, während der vergleichsweise weiche Zahnbelag die Schwingungen absorbiert und durch diese Energieaufnahme schließlich von dem Zahn abgelöst wird. Die Haut der Mundhöhle, die Zunge und die Schleimhäute im Mundbereich sind demgegenüber ein wesentlich weiche¬ res Material, das die Ultraschall-Druckschwingungen durch seine Elastizität ausgleichen kann.
Die Erzeugung der für die Erzeugung der Ultraschallschwingung erforderlichen elektrischen Wechselspannung und das Einschalten der Ultraschallschwingung wird durch die elektro¬ nische Steuerschaltung 30 gesteuert. Ein Ausführungsbeispiel dieser Steuerschaltung ist in Fig. 4 gezeigt. Die dort angegebenen Zahlenwerte zur Dimensionierung der einzelnen elektro¬ nischen Bauelemente sind nur als beispielhaft zu verstehen. Es ist auch jede andere zur Erzielung des erfindungsgemäßen Zwecks geeignete Auslegung und Dimensionierung der Bauelemente möglich. Im gegebenen Beispiel kann für den Kondensator Cx' ein geeigneter Wert zwischen 470 pF und 2,2 nF gewählt werden, um eine Frequenz der Ultraschallschwin¬ gung von etwa 30 kHz zu erzielen. Der Widerstand Rx' muß je nach erwünschter maximaler Leistungsabgabe im Bereich von 1,5 bis 33 Ohm gewählt werden.
Die elektronische Steuerschaltung 30 kann entweder direkt in den Ultraschallgeber 10 integriert sein, oder alternativ können der Ultraschallgeber 10 und die elektronische Steuer¬ schaltung 30 getrennte Einheiten sein, die über ein Kabel 40 miteinander verbunden sind, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Die erstgenannte Variante ist für einen mobilen Einsatz und den Hausgebrauch des Ultraschallgeräts zu bevorzugen.
Die elektronische Steuerschaltung 30 enthält eine Oszillatorschaltung, die die für die Erzeu¬ gung der Ultraschallschwingung erforderliche elektrische Wechselspannung erzeugt. Die Oszillatorschaltung weist dazu einen Zeitgeber- oder "Timer"-Schaltkreis auf, beispielsweise vom Typ N555 oder einem ähnlichen anderen Typ.
Die elektronische Steuerschaltung 30 enthält darüber hinaus eine Sensorschaltung. die für das Ein- und Ausschalten des Ultraschallgeräts, das heißt der Ultraschallschwingung, zuständig ist. Diese Einschaltsensorik aktiviert die Oszillatorschaltung zur Erzeugung der Ultraschall¬ schwingung, wenn der Anwender den Ultraschallgeber 10 in einer Hand hält und den Ultra¬ schallkopf 20 in den Mund einführt. Dabei wird ein Stromkreis geschlossen, der durch den Körper des Anwenders verläuft, wobei der Körperwiderstand zwischen Kopf und Hand des Anwenders genutzt wird. Der hier fließende Strom liegt im Mikroampere-Bereich und stellt daher kein Risiko für den Anwender dar. Der geschlossene Stromkreis verläuft weiter über den Punkt P3 der elektrischen Verbindung zwischen der elektrischen Spule 22 und der Abdeckung 25 des Ultraschallkopfs 10 in die Steuerschaltung 30 (siehe Fig. 3 und 4), und von dort weiter über den Punkt P4 zu elektrisch leitenden Kontaktflächen 16, 16 auf der Außenseite des Gehäuses 12 (siehe Fig. 2a, 2b und 4). Um den Stromkreis zu schließen, müssen die Kontaktflächen 16, 16 von einer Hand des Anwenders berührt werden. Die Kontaktflächen 16, 16 bestehen aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus einem leitenden Gummi oder einem Metallfilm. Das Gehäuse 12 selbst ist nicht elektrisch leitend. Zusätzlich kann an dem Gehäuse 12 eine Leuchtdiode 18 vorgesehen sein, die leuchtet, um anzuzeigen, daß das Gerät in Betrieb ist.
Wenn der Anwender den Ultraschallkopf 20 aus dem Mund entfernt und das Gerät ablegt, wird der Stromkreis unterbrochen und das Gerät somit automatisch ausgeschaltet. Durch die beschriebene Einschaltvorrichtung kann somit auf einen herkömmlichen Schalter zum Ein- und Ausschalten des Ultraschallgeräts verzichtet werden. Das bewirkt den Vorteil, daß beim Ein- und Ausschaltvorgang keine Überhitzung und damit keine Zerstörung der Metallmem¬ bran 21 mehr erfolgen kann, beispielsweise durch hohe Spannungsimpulse, wie es bei her¬ kömmlichen Schaltern häufig auftritt. Je nach Anwendungsfall kann es aber dennoch bevor¬ zugt werden, einen herkömmlichen Schalter zu verwenden.
Alternativ zu dem beschriebenen Ein-/ Ausschaltverfahren mittels der Einschaltsensorik kann das Ultraschallgerät so ausgebildet sein, daß es bereits eingeschaltet wird, wenn Wasser als Übertragungsmedium in den Ultraschallkopf 20 eintritt. In diesem Fall ist ein Kontakt mit dem Körper des Anwenders nicht erforderlich.
Für eine Versorgung mit elektrischer Energie kann die elektronische Steuerschaltung 30 entweder an elektrische Akkumulatoren 14 oder an ein Netzteil 32 angeschlossen sein. Die von diesen gelieferte Versorgungsspannung muß in jedem Fall der elektronischen Steuer¬ schaltung angemessen dimensioniert sein. Bei Verwendung der Metallmembran 21 in Verbin¬ dung mit der elektrischen Spule 22 kann die Versorgungsspannung beispielsweise eine Gleichspannung von 12 Volt sein. Bei Verwendung des piezoelektrischen Quarzbauelements kann hingegen eine wesentlich höhere Versorgungsspannung erforderlich sein. Im Fall des Netzteils 32. das in die Steuerschaltung 30 integriert sein kann, steht beispiels¬ weise zunächst eine Spannung von 220 Volt Wechselstrom zur Verfügung, die in bekannter Weise durch einen Transformator auf ein niedrigeres Spannungsniveau abgesenkt werden kann. Diese Wechselspannung kann in der Steuerschaltung 30 in ein Gleichstrom-Spannungs¬ signal umgewandelt werden.
Im Fall der Akkumulatoren 14 wird die Steuerschaltung 30 mit Gleichstrom gespeist. Die Akkumulatoren 14 können in dem Gehäuse 12 des Ultraschallgebers 10 untergebracht sein und über eine Ladestation (nicht dargestellt) elektrisch aufgeladen werden, was für den mobilen Einsatz des Geräts von besonderem Vorteil ist, da kein Kabel zwischen Gerät und Energiequelle erforderlich ist. Der Ladevorgang mittels Ladestation erfolgt über an dem Gehäuse 12 vorgesehene Kontakte (Punkte P5 und P6; siehe Fig. 2a und 4). Dabei kann beispielsweise P6 den Minuspol der Ladestation auf 0 Volt und P5 den Pluspol der Lade¬ station auf 6.4 Volt bezeichnen. Bedingt durch die Baugröße des Ultraschallgeräts ist die Größe und damit die Kapazität der Akkumulatoren begrenzt. Typischerweise beträgt die Kapazität ungefähr 1 Amperestunde, was einen Dauerbetrieb von circa einer Stunde er¬ möglicht.
Der Ultraschallgeber 10 ist derart ausgelegt, daß er eine Leistung von etwa 0,5 Watt pro Quadratzentimeter abgibt. Diese Leistung ist so gering, daß das Ultraschallgerät gefahrlos von jedermann bedient werden kann und daß auch bei unsachgemäßem Gebrauch keine Gefahr einer Schädigung besteht.
Die von dem Ultraschallgeber 10 abgegebene Ultraschallschwingung hat eine Frequenz von etwa 30 kHz. Diese Frequenz hat sich als optimal zur Entfernung von Zahnbelag und zur Bakterienbekämpfung als Vorbeugungsmaßnahme gegen Kariesbildung erwiesen. Auch aufgrund dieser im Vergleich zu herkömmlichen Ultraschallgeräten niedrigen Frequenz kann mit dem erfindungsgemäßen Ultraschallgerät kein Schaden verursacht werden, selbst nicht bei unsachgemäßer Benutzung.
* * * * *

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Entfernung von Zahnbelag mittels Ultraschall, gekennzeichnet durch einen Ultraschallgeber (10), der einen Ultraschallkopf (20) und ein Gehäuse (12) aufweist, wobei in dem Ultraschallgeber (10) ein eine Ultraschallschwingung erzeugendes Element (21 ) und eine elektrische Spule (22) zur Anregung des die Ultraschallschwingung erzeugenden Elements (21) untergebracht sind, und eine elektronische Steuerschaltung (30) für den Ultraschallgeber (10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ultraschall¬ schwingung erzeugende Element eine frei schwingende Metallmembran (21 ) ist.
j . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ultraschall¬ schwingung erzeugende Element ein piezoelektrisches Quarzbauelement ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Permanent¬ magneten (23) aufweist, der zusammen mit der elektrischen Spule (22) ein auf die Metallmembran (21 ) einwirkendes elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (21 ). die elektrische Spule (22) und der Permanentmagnet (23) in den Ultraschallkopf (20) integriert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Metall¬ membran (21 ) und dem Permanentmagneten (23) ein Luftspalt (24) von 0.2 bis 0.3 mm befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (21 ) eine Dicke von 0.2 bis 0.3 mm hat.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallkopf (20) eine Abdeckung (25) für die Membran (21 ) aufweist, wobei die Abdeckung (25) eine Öffnung (26) für den Eintritt eines Mediums für die Übertragung der Ultraschallschwingung hat.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmedium Wasser ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) in den Ultraschallgeber (10) integriert ist.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (10) und die elektronische Steuerschaltung (30) getrennte Einheiten sind, die über ein Kabel (40) miteinander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) eine Oszillatorschaltung aufweist, die eine elektrische Wechsel¬ spannung für die Erzeugung der Ultraschallschwingung erzeugt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung einen Zeitgeber-Schaltkreis (Timer-Schaltkreis N555) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13. dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) eine Sensorschaltung aufweist, die die Ultraschall¬ schwingung einschaltet, wenn ein durch die Steuerschaltung (30) über den Ultra¬ schallkopf (20) durch den Körper und die Hände des Anwenders des Ultraschallgebers ( 10) in das Gehäuse ( 12) des Ultraschallgebers ( 10) verlaufender Stromkreis geschlos¬ sen wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ( 12) des Ultraschallgebers ( 10) elektrisch nicht leitend ist. wobei es auf seiner Außenseite elektrisch leitende Kontaktflächen ( 16, 16) aufweist, die mit der elektronischen Steuer Schaltung (30) elektrisch verbunden sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) an elektrische Akkumulatoren (14) angeschlossen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren ( 14) in einer Ladestation elektrisch aufladbar sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulato¬ ren (14) in dem Gehäuse (12) des Ultraschallgebers (10) untergebracht sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) an ein Netzteil (32) angeschlossen ist.
20. Vorrichtvmg nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzteil (32) in die elektronische Steuerschaltung (30) integriert ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) mit einem Gleichstrom-Spannungssignal von 1 Volt gespeist wird.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (10) eine Leistung von etwa 0.5 Watt pro cm: abgibt.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Ultraschallschwingung etwa 30 kHz beträgt.
* * * * *
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