WO2007036290A1 - Bleichmittel sowie verfahren und vorrichtung zum bleichen von zähnen unter verwendung eines solchen bleichmittels - Google Patents

Bleichmittel sowie verfahren und vorrichtung zum bleichen von zähnen unter verwendung eines solchen bleichmittels Download PDF

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WO2007036290A1
WO2007036290A1 PCT/EP2006/008746 EP2006008746W WO2007036290A1 WO 2007036290 A1 WO2007036290 A1 WO 2007036290A1 EP 2006008746 W EP2006008746 W EP 2006008746W WO 2007036290 A1 WO2007036290 A1 WO 2007036290A1
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light
teeth
light source
bleaching
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PCT/EP2006/008746
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Alfred Konzett
Johann Pingitzer
Bruno Pregenzer
Johann Wernisch
Jörg WERNISCH
Original Assignee
Alfred Konzett
Johann Pingitzer
Bruno Pregenzer
Johann Wernisch
Wernisch Joerg
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Publication date
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    • A61C19/003—Apparatus for curing resins by radiation

Definitions

  • the present invention relates to a bleaching agent for bleaching teeth, and to a method and an apparatus for bleaching teeth using such a bleaching agent.
  • a bleaching agent for bleaching teeth Due to different dietary habits (eg through tea or coffee consumption), tobacco consumption or partly as a result of illnesses, surgical procedures, inflammations in the dental area or after a Bathspitzenresetation etc. discoloration of teeth can occur.
  • Such discolorations which usually occur on the enamel and the dentin, are disturbing for the person concerned, which is why in recent years, numerous methods for bleaching or whitening of teeth have been established in which acts on the tooth surface, a bleaching agent, in particular by redox reactions with the substances causing the discoloration brightens the tooth again.
  • Lamp systems are usually used with high radiation power: eg halogen lamps with 380 to 500 nanometers after filtering with an intensity of 400 to 1000 mW / cm 2 or plasma arc lamps (argon, xenon) with wavelengths of 430 to 505 nanometers after filtering and an intensity from 1600 to 2000 mW / cm 2 .
  • Laser bleaching processes which are also classed as photothermal bleaching processes, use lasers with output powers of approximately 1 watt, which in comparison to a conventional 75 watt incandescent bulb causes a 100-fold increase in incident intensity. For this reason, the treatment times in laser bleaching process are about 30 to 60 sec. And a subsequent exposure time of a few minutes.
  • a toothbrush-like equipment which has a spangen- shaped irradiation head instead of the usual in a toothbrush bristle field.
  • This radiation head can be pushed over the teeth and irradiates the teeth with suitable light to achieve bleaching of the teeth.
  • the above-mentioned disadvantages in particular must be used with aggressive light, which can irritate or damage the enamel and the surrounding tissue, especially the gums.
  • various toothbrushes are known in the prior art, which have lighting devices by means of which different areas of the oral cavity including the teeth can be illuminated for different purposes, cf.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved bleach and an improved method and an improved device of the type mentioned, avoid the disadvantages of the prior art and further develop the latter in an advantageous manner.
  • a time-saving, easy handling of the bleaching process is to be achieved, which nonetheless achieves an efficient tooth whitening without damage to the enamel and the gums.
  • a bleaching agent which contains at least one photocatalyst.
  • the light activation of the bleaching agent in a very short time and especially during the rubbing on the teeth done without high light intensities would be necessary or would have to be worked in aggressive wavelength ranges. It is preferably provided that the bleaching agent contains a photocatalyst.
  • Nanoparticles have the advantage that they have a large surface area and thus favorable catalytic properties have. In addition, they are available in large quantities and because of their small size, they have no negative mechanical properties for the tooth. Nanoparticles are particles with a diameter of about 1 nanometer to several hundred nanometers.
  • the photocatalyst is a semiconductor, wherein it has proven to be favorable in this case, when the nanoparticles or semiconductors from the group ZnO 2 , Si, ⁇ -Sn or TiO 2 come.
  • the nanoparticles are anatase.
  • Anatase is titanium dioxide with a tetragonal lattice, which has particularly favorable properties for the production of active oxygen.
  • the nanoparticles have a diameter of not more than 100 nanometers. Due to the tooth structure, nanoparticles with a diameter of about 100 nanometers have proven to be particularly accessible and have proven to be ideal photocatalysts for releasing active oxygen or reactive radicals.
  • the radical generator is hydrogen peroxide and / or a Peroxydabspalter, it is advantageous if in the bleach, the hydrogen peroxide in the form of an aqueous solution in a concentration of 1 to 10%, preferably from about 1 to 5%.
  • the bleaching agent has hitherto already excellent properties, it is still favorable if, in addition, a thickening agent is present, it being particularly provided that the thickening agent is an acrylate.
  • a thickening agent makes it possible to form the bleaching agent as a gel or paste which is applied to the tooth.
  • Peroxides have a strong tendency to decompose under high heat development: eg 2H 2 O 2 -> 2H 2 O + O 2 + 196.2 kJ. At room temperature, however, the decay rate is extremely low. One speaks of a practical resistance or a metastable state. When heated to higher temperatures, the peroxide decomposes rapidly, possibly explosively.
  • the large decay inhibition of H 2 O 2 is based on the fact that the first step of the thermolysis consists in an energy-consuming molecular cleavage in 2HO radicals (HOOH + 211 kJ -> 2HO).
  • H 2 O 2 HO + H 2 O 2 -> H 2 O + HO 2 , HO 2 + H 2 O 2 -> H 2 O + O 2 + HO
  • the decomposition rate of hydrogen peroxide can be greatly increased, so that may occur at room temperature stormy oxygen evolution and high-concentration solutions because of the strong caused by the H 2 O 2 -Thermolyse temperature increases even explosive decay.
  • the characteristic property of H 2 O 2 is in particular its oxidizing effect: H 2 O 2 -> H 2 O + O or H 2 O 2 + 2H + + 2e " -> 2H 2 O.
  • H 2 O 2 The normal potentials for H 2 O 2 are in acidic solution + 1, 76 volts, in alkaline solution + 0.87 volt. therefore, it is advantageous that the bleach material is located during use in the alkaline range and, therefore, causes only a slight chemical attack.
  • the H 2 O 2 in the gel in the specific case strongly diluted (about 5%), causing a chemical attack Even with very long treatment duration (over 1 hour) to exclude the previous studies.
  • H 2 O 2 - + 2H + O 2 or H 2 O 2 -> 2H + + O 2 + 2e The normal potentials for H 2 O 2 in acidic solution be +0.68 volts and -0.07 volts in an alkaline solution. the reducing effect therefore occurs only over expressed oxidants. for the bleaching of teeth is primarily produced during decomposition of the H 2 O 2 atomic oxygen is responsible.
  • the standard electrode potentials for atomic oxygen in acidic solutions are at 2.42 volts, in basic solutions at 1.59 volts
  • a bleaching agent according to the invention when working in the basic range, there is a low value of the normal potential for H 2 O 2 and a high value of the normal potential for oxygen
  • a low proportion of the chemical attack of the tooth substance is to be expected, however, given a high oxidation rate for the destruction of the deposit or deposit of the tooth.
  • the nanoparticles based on the anhydrous bleach in a concentration (mass / mass) of about 1 to 90%, preferably in a concentration of 60 to 80%. More preferably, the mass fraction is about 75%. It has been found that with such high concentrations of nanoparticles, the oxygen delivery can be faster and thus the duration of treatment can be shortened.
  • the thickener When using a thickener, it is provided that the thickener is present in a concentration (anhydrous) of 10 to 20%, preferably about 17%. This is a cheap amount to make an ideal gel.
  • the alkaline component is present in a concentration (anhydrous) of less than 10%. From a procedural point of view, it is proposed to contact the aforementioned bleaching agent with the teeth and to irradiate it with a light source for activating the photocatalytic reaction.
  • a light source for activating the photocatalytic reaction.
  • the light source may also be an argon laser, a KTP laser, a diode laser or a Nd-Yag laser or a CO 2 laser whose light is transmitted to the working head via suitable optical fiber cables intended soft structure is passed.
  • the aforementioned LED solution is preferred.
  • anatase particles are irradiated with light of a wavelength in the UV-near range, preferably at a wavelength of 380 to 500 nanometers, more preferably at a wavelength of about 460 to 470 nanometers.
  • Thermal damage to the pulp can not occur if the power of the required light sources is in the milliwatt to watt range.
  • the gel used for the catalytic bleaching is not changed by such irradiation.
  • the present in bleach nanoparticles with semiconductor properties act as catalysts that serve to generate active oxygen when irradiated.
  • the wavelength of the radiation is determined from the energy gap of the semiconductor and depends on how much energy has to be expended to excite an electron from the non-conductive band of the semiconductor into the conductive band of the semiconductor.
  • the energy consumed must be higher than this bandgap energy.
  • the most favorable wavelength at 380 to 500 nanometers is preferably 450 to 480 nanometers, which can be produced with LEDs (LED) on the market.
  • LEDs LED
  • the performance of these LEDs are in the milliwatt range and are sufficient to produce the required for the bleaching active oxygen.
  • a conventional curing lamp for so-called Composites used.
  • the bleaching results are comparable, ie it is also possible to use conventional curing lamps for the process according to the invention.
  • the following semiconductors or their nanoparticles lend themselves to the use of the method according to the invention: zinc oxide (band gap 3.2 eV) with an excitation wavelength of about 387 nanometers.
  • ⁇ -tin (with a band gap energy of about 0.08 eV) corresponding to an excitation wavelength of about 15 ⁇ m.
  • the laser radiation used When bleaching, the laser radiation used must be higher in energy than the band gap energy of the nanoparticles, ie the gel is excited at a lower wavelength than the bandgap energy.
  • conventional lasers could also be used for the above nanoparticles.
  • argon lasers (488 to 514 nanometers), KTP lasers (532 nanometers), diode lasers (805 nanometers), and Nd-Yag lasers (1064 nanometers) are available.
  • argon lasers (488 to 514 nanometers
  • KTP lasers (532 nanometers)
  • diode lasers (805 nanometers)
  • Nd-Yag lasers (1064 nanometers
  • a bleaching material of the following composition was used: solids
  • Anatase nanoparticles ANX type 100 (Kemira) with 9 parts by weight
  • Hy Sorb is hygroscopic.
  • An approximately 5% hydrogen peroxide solution was added. This was processed and, depending on the desired consistency, powder was mixed with hydrogen peroxide solution and about 5 Minutes left. Thereafter, the pH adjusted to about 8.5 to 9.
  • the resulting gel bleach solution was applied to the well-cleaned tooth with a spatula at a diameter of about 1 mm.
  • irradiation was carried out for about 3 ⁇ 1 minute and then allowed to act for 10 to 15 minutes. The process is initiated by irradiation and continues for some time.
  • Another aspect of the invention relates to a device for bleaching teeth with a bleaching agent of the aforementioned kind.
  • a device for bleaching teeth with a bleaching agent of the aforementioned kind comprises a positioning device and at least one light source, wherein the positioning device is designed or arranged such that the tooth to be bleached / the teeth to be bleached are substantially uniformly irradiated by the light source.
  • the shape of the positioning device can be adapted to the position of the teeth in the jaw.
  • the bleaching agent according to the invention is applied to the teeth, then the device can be pushed into the mouth over the teeth.
  • the light source is attached, which is the photocatalytic see reaction activated.
  • the device or the positioning device is permeable to the light of the wavelength which initiates the photocatalytic reaction. It has proven favorable, when the rail is made of plastic.
  • the rail must pass only the light needed to activate the photocatalyst, it is also favorable for cosmetic reasons, if the plastic is at least partially transparent.
  • the plastic comes from the group acrylonitrile butadiene styrene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and blends or copolymers thereof, although other plastics with similar properties can also be used.
  • This device could be made, for example, by extrusion or thermoforming.
  • the positioning device is approximately arcuate in plan view, for example approximately U-shaped. It would also be conceivable if the bleaching agent can be introduced into the device. So that the bleaching agent remains on the rail, it is favorable if the rail is approximately L-shaped in cross section or the rail is approximately U-shaped in cross section.
  • a voltage source is provided, preferably a battery or accumulator, for feeding the light source. Then the rail could be operated without connection to an external power supply. It is also envisaged that the light source automatically activates upon contact with the teeth. Also one automatic shutdown is provided so that the light source shuts off, for example after one minute.
  • the light source is a light-emitting diode (LED).
  • LEDs When using an LED, there is no heating on the denture, LEDs are very compact in size and the required voltage is very low. In addition, LEDs can be easily adapted to the required wavelength of the photocatalyst.
  • the device has for each tooth to be bleached a light source, preferably an LED, which are arranged in such a way that they face the tooth to be bleached.
  • the device in each case has a light source, preferably LED, for two teeth to be bleached, wherein these light sources are arranged in such a way that they respectively lie opposite two adjacent teeth.
  • the light source emits light of a wavelength in the UV-near range, preferably with a wavelength of 380 to 500 nm, particularly preferably of about 470 nm.
  • the light source has a light output of less than 50 mW, preferably less than 10 mW / cm 2 . It is further provided in one embodiment that the positioning device is essentially a rail with a side facing the teeth and a side facing away from the teeth, wherein the rail is at least partially permeable to light suitable for activation of the photocatalyst and wherein on the side facing away from the teeth at least partially, the light source is arranged.
  • the device according to the invention may also have a soft structure on the working head to be positioned on the teeth, by means of which the bleaching agent can be applied to the Triturated teeth and the light source can be passed over the teeth, so that the bleaching agent can be activated during rubbing by emitted to the soft structure light of suitable wavelength and intensity.
  • the working head has on the one hand a soft structure in particular in the form of a bristle field, possibly also in the form of a bulge-like sponge or tile structure and on the other hand has a lighting device with at least one light source, by means of which the bleach on the soft structure activating Light can be radiated to the bleach.
  • the soft structure is suitable for absorbing a sufficient amount of the preferably pasty or gel-like bleaching agent and, as in the case of normal brushing, by applying the soft structure to the teeth and rubbing them onto the teeth.
  • the pressure-compliant soft structure is flexurally and compressively elastic to gently rub the bleach and to prevent irritation of the gums or even damage to the gums and the tooth surfaces.
  • the activation of the bleaching agent causing light is at least partially passed through the soft structure and radiated from the soft structure in particular at its working surface.
  • the soft structure may comprise a bristle field with a plurality of bristle tufts, wherein at least a portion of the bristle tufts or bristles combined into bristle tufts are designed as optical fibers.
  • the soft structure or the bristle field forms, as it were, a part of the illumination device.
  • the latter is such that at least a portion of the light is coupled into the bristle tuft formed as a light guide, so that it can be forwarded by these and emitted at the free ends.
  • the entire bristle tufts can be used to transmit light and the light can be distributed evenly over the bristle tuft field.
  • an uneven light distribution over the bristle tuft field or the correspondingly formed soft structure may be provided, for example, at the edges of the soft structure, a lower light intensity can be provided as in the center of the soft structure, to that with the edges of the soft structure less frequent exposure to more frequent gums.
  • the soft structure has light channels in the form of preferably chimney-shaped recesses into which the illumination device also radiates light to activate the bleaching agent therein.
  • the chimney-shaped recesses need not have a geometrically regular shape as in a fireplace in the strict sense, but it may also be provided irregularly shaped light channels, which are advantageously open at least to the working surface of the soft structure, so that the bleach incorporated therein can be delivered.
  • the free spaces or recesses remaining between the bristle tufts can be used as light channels, ie the illumination device advantageously emits the light not only into the bristles but also into the intermediate spaces.
  • the illumination device advantageously emits the light not only into the bristles but also into the intermediate spaces.
  • the illumination device may be provided for this purpose at the bottom of the soft structure in the working head light exit openings, which may be formed in the form of material recesses, but especially in the form of translucent wall portions of the working head.
  • the light for activating the bleaching agent can in principle be brought to the working head in various ways.
  • a light source integrated in the working head can be provided. As a result, the cost of a light pipe to the working head and the losses occurring can be avoided.
  • the lighting device can also have a light source in the handle or in a working head carrier between the handle and the working head, wherein advantageously a light guide operatively connected to the light source is provided between the light source and the working head in order to move the light source Light emitted light directed to the working head.
  • This optical waveguide can in principle be designed differently, for example in the form of optical fibers integrated in the handle.
  • the light guide may also be formed by the handle and / or the working head support itself.
  • the illumination device may have a reflector which throws the light emitted by the at least one light source largely completely onto the teeth or into the positioning device or the soft structure.
  • the reflector may for example consist of a mirrored film.
  • the reflector is arranged on a side of the light source facing away from the teeth, in order to deflect light thrown in the wrong direction, so to speak, to the teeth.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart for explaining the operation of the bleaching agent provided with a photocatalyst and its reaction to light irradiation;
  • FIG. 2a shows a schematic diagram of a device according to the invention for bleaching teeth in an oblique angle
  • FIG. 2b shows the device according to the invention of Fig. 2a in plan view
  • FIG. 2 d shows a section through the device according to the invention along the plane AA 1 of FIG. 2 c, FIG.
  • FIG. 3a shows schematically a further embodiment of a device according to the invention in cross section of the plan view
  • Fig. 4 is a perspective, schematic representation of an apparatus designed as an electric toothbrush according to an alternative advantageous embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a sectional view of the brush head of the apparatus of Fig. 4, showing the brush head arranged light source under the bristle carrier.
  • Fig. 1 The process shown in Fig. 1 is intended to illustrate the reaction mechanism and the catalytic cycle required for bleaching.
  • a first step light in the UV-near region strikes, for example, an anatase particle. Due to the semiconductor property and the excitation by the light, an electron is excited from the non-conducting band into the conducting band. It comes to the formation of an electron in the conduction band and a hole in the nonconducting band. Both the electron and the electron gap migrate to the surface. There may be a transfer of the electron to atmospheric oxygen and the formation of a Superoxidradikals or the electron gap accepts an electron of a hydroxyl ion in aqueous solution.
  • the Hydroxylio- nen are due to the autoprotolysis of water or the basic component in sufficient quantity. Subsequently, this hydroxyl radical catalyses the H 2 O 2 decomposition. Now, if a basic component is present, the left side of the figure, so the formation of the hydroxyl radical is favored. The reaction with the superoxide radical O 2 is of secondary importance. If the nanoparticles are too large, recombinations of the electrons and electron-hole or gap pairs occur within the particles and thus the generation of radicals in the solution is prevented. Therefore, even larger particles, for example when using conventionally purchased finely powdered titanium dioxide, have no bleaching effect. The lifetime of radicals in basic solution is also higher than in an acidic environment. Therefore, the light basic environment is more preferable. Titanium dioxide nanoparticles are semiconductors having a bandgap energy of about 3 eV, which corresponds to an excitation wavelength of about 400 nanometers.
  • nanoparticles of the type according to the invention eg anatase
  • nanoparticles of the type according to the invention have a specific surface area of 70 to 120 m 2 / g. The process runs completely without heating and therefore there are no thermal damage to the tooth or gums.
  • FIG. 2 a shows a device 1 according to the invention for bleaching teeth.
  • the positioning device has the shape of a rail 2, which is approximately U-shaped in plan view. Visible are the side facing the teeth 3 and the side facing away from the teeth 4.
  • the device 1 a receiving area 5 for the light source and a voltage source.
  • FIG. 2b shows the same device 1 in elevation, whereby here opening regions 6 can be seen, into which light-emitting diodes, which were not shown for the sake of clarity, can be introduced.
  • a voltage source in the form of a battery or a rechargeable battery, for example also a button cell, could be introduced into a cover (not shown) of the opening regions 6.
  • the cross section through the device 1 according to the invention shown in FIG. 2d again shows the opening region 6 for the light source.
  • the area facing the teeth 3 is clearly visible, especially in the opening area 6, the material of the rail 2 must be transparent to the light required for the activation of the photocatalyst light of certain wavelength.
  • the bleaching agent could be applied to the tooth-facing side 3 of the rail 2, and the support area 7 causes the device 1 to be at the correct height with respect to the teeth and also prevents the bleaching agent from the device 1 trickles.
  • the rail 2 is approximately U-shaped in cross section, since here the bleaching agent with a more fluid consistency can be introduced without it running from the rail 2. It would then be conceivable, for example, not to add a thickener, so that the formation of a gel is not required. It is of course also possible to individually customize rails 2 for each dentition, here as a template so-called impression tray with hardening plastic could be used.
  • the device shown is preferably used so that the bleaching agent is first applied to the teeth with a spatula. Subsequently, the device is pushed into the mouth over the teeth and activated the light source. This turns off after about 30 to 60 seconds and the device can be removed. Finally, the bleach should be removed by rinsing or brushing.
  • FIGS. 3 a and 3 b show a further exemplary embodiment of a device 1 according to the invention for bleaching teeth 13.
  • Fig. 3a shows a cross section of the device 1 in plan view.
  • the device 1 in this case has a front region, which is pushed onto the teeth 13 from the front. Visible is the previously applied to the teeth bleaching agent 12, for example, as a gel with photocatalyst according to the invention (in the form of nanoparticles, a so-called nanogel), which is irradiated by the device according to the invention with light for the photocatalyst.
  • a gel with photocatalyst according to the invention in the form of nanoparticles, a so-called nanogel
  • an adapter 9 for the light source in which the light source is guided as a glass light guide 8 to a formed for example in the prior art composite lamp.
  • the course of the light is indicated by the arrows.
  • a reflector 10 which may for example consist of an aluminum coating.
  • this reflector 10 can be arranged such that the light rays can penetrate unhindered in the central region.
  • the light beams strike a semitransparent coating 11, which reflects a part of the light rays back onto the first reflector 10, from which the light is reflected in the direction of the teeth 13.
  • the other part of the light passes through the semi-permeable coating 11 and strikes directly on the bleaching agent 12 in the direction of the teeth 13.
  • a spacer 14 which is connected to the device 1 and thereby causes an ideal positioning around the teeth 13 . In summary, therefore, can be said be that in the device 1, at least one reflector 10 and a semitransparent reflector 11 is located so that on the one hand the scattered light from the semi-transparent reflector 11 reaches the reflector 10 and is uniformly scattered from there to the bleaching agent 12.
  • the spacer 12 the curvature of the various tooth arrangements is taken into account, ie the adjustment can be considered individually by the dentist by this single spacer 12. It is therefore not necessary to construct a flexible device 1 which is individually adapted in its entirety to the denture. For reasons of clarity, the device 1 has been shown in the present embodiment, that only three teeth 13 per side and jaw are detected. According to the invention, however, it is provided to design the device 1 such that at least four teeth 13 per side and jaw can be detected.
  • the devices shown in the embodiments are not limited to the shapes shown in the drawings. It would also be conceivable to construct these devices so that both the upper and the lower teeth 13 are captured in the jaw. In particular, in the embodiment according to FIGS. 3 a and 3 b, it would then be conceivable to detect all teeth 13 to be bleached with only a single light source.
  • the device may also have a soft structure in the form of a bristle field in the manner of an electric toothbrush 100 as a device that can be positioned on the teeth, as shown in FIG. 4.
  • This toothbrush 100 comprises a handpiece 103, which is connected via a brush tube 104 with a working head 105.
  • Said working head 105 carries as a soft structure 106 a bristle field 107, which in the illustrated embodiment has substantially a round contour and comprises a plurality of bristle tufts 108.
  • the Bristle tufts 108 are attached to a substantially plate-shaped, in the illustrated embodiment circular bristle carrier 109 which is movably mounted on the brush tube 104 and the working head 105 connected thereto.
  • the bristle carrier 109 may be rotatable about an axis of rotation which extends transversely to the longitudinal direction of the brush tube 104 and substantially parallel to the longitudinal direction of the bristle tufts 108.
  • a non-illustrated, known drive may have an electric motor in the handpiece 103, which is powered by a likewise housed in the handpiece 103 accumulator ago and on the other hand connected via a transformer, also not shown in the brush tube 104 with the bristle carrier 109, in order to drive this rotary oscillating about said rotation axis 110.
  • a light source 111 of a lighting device 112 by means of which the bristle field 109 and thus to be traded on the teeth bleaching agent through the bristle carrier 109 is irradiated with activating light.
  • the light source 111 comprises a plurality of LEDs 113, which are arranged on a common carrier plate.
  • the said light source 111 is supplied via a supply line 114 with e- lectric energy. Said supply line 114 may extend in the brush tube 104 and extend into the handle 103 to be connected to the power source provided therein.
  • the light source 111 integrated in the working head 105 irradiates the underside of the bristle carrier 109.
  • light is thereby coupled into the bristle tufts 108.
  • the bristle tufts 108 are fastened in passage recesses in the bristle carrier 109, for example glued or welded therein.
  • the light source 111 facing the ends of the Bristle tufts 108 serve as a light entrance, while the free ends of the bristle tufts 108 serve as a light exit, from which the injected light is emitted.
  • the bristle tufts 108 themselves serve as optical fibers.
  • the bristle carrier 109 itself at least partially, in particular between the bristle tufts 108 translucent and / or light-conducting, so that from the light source 111 and the remaining between the bristle tufts 108 spaces of the bristle field 107 are illuminated with light.
  • bleach incorporated between the bristle tufts 108 can be activated, while with the bristle field 107 the bleaching agent is rubbed on the teeth to be treated.
  • a reflector 115 is integrated in the working head 105 in the development of the invention, which in the illustrated embodiment on the side facing away from the bristle field 107 of the light source 111th is arranged and to direct "false" emitted light on the bristle carrier 109 and the bristle field 107.
  • the reflector 115 may consist of a mirrored on the inside shell, for example in the form of a coated film.
  • the bristle carrier 109 is made interchangeable with the attached bristle field 107. It can have a coupling section in a manner known per se, by means of which it can be fastened detachably to the working head 105.
  • the lighting device 112 together with the light source 111 remains in the working head 105, so that only the bristle field 107 is exchanged.
  • the proposed bleaching agent can also be advantageously used for killing or deactivating fungi, bacteria and viruses. It has been found that the radicals released by the photocatalytic reaction Ie or atomic oxygen are excellent for controlling such germs.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bleichmittel zum Bleichen von Zähnen, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen unter Verwendung eines solchen Bleichmittels. Erfindungsgemäß enthält das Bleichmittel einen Photokatalysator insbesondere in Form von Nanopartikeln. Das mit den Zähnen in Kontakt gebrachte Bleichmittel wird mittels zumindest einer Lichtquelle zur Aktivierung der photokatalytischen Reaktion bestrahlt, die vorteilhafterweise mit einer Positioniereinrichtung an den zu bleichenden Zähnen positioniert bzw. geführt wird, so daß eine gleichmäßige Bestrahlung erreicht wird.

Description

Bleichmittel sowie
Verfahren und Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen unter Verwendung eines solchen Bleichmittels
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bleichmittel zum Bleichen von Zähnen, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen unter Verwendung eines solchen Bleichmittels. Aufgrund unterschiedlicher Ernährungsgewohnheiten (z.B. durch Tee- oder Kaffeekonsum), durch Tabakkonsum oder teilweise als Folge von Erkrankungen, operativen Eingriffen, Entzündungen im Dentalbereich oder nach einer Wurzelspitzenresektion usw. können Verfärbungen an Zähnen auftreten. Derartige Verfärbungen, die in der Regel am Zahnschmelz und am Dentin auftreten, sind für die betroffene Person störend, weshalb sich in den vergangenen Jahren zahlreiche Verfahren zum Bleichen bzw. Aufhellen von Zähnen etabliert haben, bei denen auf die Zahnoberfläche ein Bleichmittel einwirkt, welches insbesondere durch Redoxreaktionen mit den die Verfärbung verursachenden Substanzen den Zahn wieder aufhellt. Häufig werden bei solchen Verfahren Substanzen eingesetzt, die Radikale oder beispielsweise atomaren Sauerstoff freisetzen, wie z.B. Peroxide. Nach bekanntem Stand der Technik unterscheidet man derzeit zwischen so genannten Home-Bleaching (Heimanwendungsverfahren) und so genannten In-Office-Bleaching (in der Arztpraxis durchgeführte) Verfahren. Bei den Home-Bleaching Verfahren werden schwache oder stärkere Peroxidverbindungen verwendet, bei denen der reaktive Sauerstoff bzw. die Radikale chemisch ausgetrieben werden. Durch den chemischen Prozeß, der ohne Lichteinwirkung erfolgt, wird aufgrund der langen Bleichdauer von bis zu mehreren Stunden die Zahnschmelzoberfläche relativ stark angegriffen. Derartige Verfahren bezeichnet man auch als chemisches Bleaching. Beim so genannten dentalen In-Office-Bleaching, das nur von Zahnärzten oder Dentisten durchgeführt wird, erfolgt das Austreiben des aktiven Sauerstoffs bzw. der Radikale aus dem eigentlichen Bleichmittel (meist starke Peroxidverbindungen) auf chemischem oder chemischem und photothermischem Weg durch den Einsatz von Lampen. Da bei normalen In-Office-Bleaching-Verfahren starke Peroxidverbindungen verwendet werden, kann die Bleichdauer verkürzt werden. Dennoch kann man beobachten, daß der Zahnschmelz von den Chemikalien angegriffen wird. Bei zusätzlicher thermischer Unterstützung durch Lampen spricht man von so genannten photothermischen Bleachingverfahren. Durch zusätzliches Aufwärmen des Bleichmittels, das häufig als Gel aufgetragen wird, werden die starken Peroxidverbindungen rascher abgebaut, was die Dauer des Bleichverfahrens zusätzlich verkürzt. Wenngleich die verkürzte Bleichdauer grundsätzlich positiv für den Zahnschmelz ist, kann man dennoch vereinzelt Schädigungen am Zahnschmelz beobachten. Dabei werden meist Lampensysteme eingesetzt mit hoher Strahlungsleistung: z.B. Halogenlampen mit 380 bis 500 Nanometer nach Filterung mit einer Intensität von 400 bis 1000 mW/cm2 oder Plasma-Lichtbogenlampen (Argon, Xenon) mit Wellenlängen von 430 bis 505 Nanometer nach Filterung und einer Intensität von 1600 bis 2000 mW/cm2. Bei so genannten Laser-Bleachingverfahren, die man ebenfalls in die Kategorie der photothermischen Bleachingverfahren einstuft, werden Laser eingesetzt mit Ausgangsleistungen von ca. 1 Watt, was im Vergleich zu einer herkömmlichen 75 Watt-Glühbirne eine um den Faktor 100 höhere Einstrahlintensität verursacht. Aus diesem Grund liegen die Behandlungszeiten bei Laser- Bleachingverfahren bei etwa 30 bis 60 sec. und einer anschließenden Einwirkzeit von einigen Minuten. Im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Verfahren sind die Schädigungen am Zahnschmelz bei photothermischen Verfahren deutlich verringert. Nachteilig ist allerdings, daß die Anschaffungskosten eines Lasers sehr hoch sind. Außerdem muß das Bleichmaterial genau auf den Laser abgestimmt werden, z.B. der Absorptionskoeffizient des Bleichmittels in Verbindung mit der peroxidischen Komponente, damit es zu keiner thermischen Überbelastung des Zahnes, insbesondere der Pulpa, kommt.
Aus der DE 203 07 294 U1 ist eine zahnbürstenähnliche Gerätschaft bekannt, die an Stelle des bei einer Zahnbürste üblichen Borstenfeldes einen spangen- förmigen Bestrahlungskopf aufweist. Dieser Bestrahlungskopf kann über die Zähne geschoben werden und bestrahlt die Zähne mit geeignetem Licht, um eine Bleichung der Zähne zu erreichen. Bei dieser unmittelbaren Bestrahlung ohne Zuhilfenahme eines Bleichmittels bestehen jedoch die oben genannten Nachteile, insbesondere muß mit aggressivem Licht gearbeitet werden, welches den Zahnschmelz und das umliegende Gewebe, besonders das Zahnfleisch reizen bzw. schädigen kann. Weiterhin sind im Stand der Technik diverse Zahnbürsten bekannt, die Beleuchtungseinrichtungen aufweisen, mittels derer verschiedene Bereiche der Mundhöhle einschließlich der Zähne zu verschiedenen Zwecken beleuchtet werden können, vgl. DE 20 2005 015767 U1 , DE 20 2004 001004 U1 , DE 20 2004 004628 IM , DE 295 17 758 U1 oder US 5,030,090. Diese bekannten Zahnbürsten sind jedoch nicht zum Bleichen der Zähne vorgesehen; die eingesetzten Lichtquellen sind dabei hinsichtlich Wellenlängenbereich und Lichtintensität auch nicht geeignet, eine Zahnbleichung herbeizuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bleichmittel sowie ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll eine zeitsparende, einfache Handhabung des Bleichprozesses erreicht werden, die nichtsdestotrotz eine effiziente Zahnbleichung ohne Schädigungen am Zahnschmelz und am Zahnfleisch erreicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Bleichmittel gemäß Anspruch 1 , eine Vorrichtung gemäß Anspruch 18, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 36 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also ein Bleichmittel vorgeschlagen, das wenigstens einen Photokatalysator enthält. Vorteilhafterweise kann die Lichtaktivierung des Bleichmittels in kürzester Zeit und insbesondere während des Verreibens auf den Zähnen erfolgen, ohne daß hohe Lichtintensitäten nötig wären oder in aggressiven Wellenlängenbereichen gearbeitet werden müßte. Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Bleichmittel einen Photokatalysator enthält.
Besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Photokatalysator als Nanopartikel ausgebildet ist. Nanopartikel haben den Vorteil, daß sie eine große Oberfläche aufweisen und damit günstige katalytische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus sind sie in großen Mengen verfügbar und aufgrund ihrer geringen Größe weisen sie keine negativen mechanischen Eigenschaften für den Zahn auf. Unter Nanopartikel versteht man Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 1 Nanometer bis mehrere hundert Nanometer.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Photokatalysator ein Halbleiter ist, wobei es sich in diesem Fall als günstig herausgestellt hat, wenn die Nanopartikel bzw. Halbleiter aus der Gruppe ZnO2, Si, σ-Sn oder TiO2 kommen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die Nanopartikel Anatas sind. Bei Anatas handelt es sich um Titandioxid mit einem tetragonalen Gitter, das besonders günstige Eigenschaften zur Erzeugung von Aktivsauerstoff aufweist.
Weiters ist vorgesehen, daß die Nanopartikel einen Durchmesser von nicht mehr als 100 Nanometer aufweisen. Aufgrund der Zahnstruktur haben sich Nanopartikel mit dem Durchmesser von etwa 100 Nanometer als besonders zugänglich erwiesen und als ideale Photokatalysatoren zum Freisetzen von Aktivsauerstoff bzw. reaktiven Radikalen herausgestellt.
Weiters ist vorgesehen, daß der Radikalbildner Wasserstoffperoxid und/oder ein Peroxydabspalter ist, wobei es günstig ist, wenn im Bleichmittel das Wasserstoffperoxid in Form einer wässrigen Lösung in einer Konzentration von 1 bis 10 %, vorzugsweise von etwa 1 bis 5 % vorliegt.
Wenngleich das Bleichmittel bisher bereits ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, ist es dennoch günstig, wenn außerdem ein Verdickungsmittel vorhanden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß das Verdickungsmittel ein Ac- rylat ist. Durch das Vorhandensein eines Verdickungsmittels ist es möglich, das Bleichmittel als Gel oder Paste auszubilden, das auf den Zahn aufgetragen wird. Günstigerweise kann sich die beispielsweise peroxidische Substanz in der Matrix des Gels festsetzen und dort aufgrund der photokatalytischen Reaktion ideal freigesetzt werden.
Aufgrund der starken oxidativen Reaktion von Wasserstoffperoxid hat es sich als günstig erwiesen, wenn eine alkalische Komponente oder eine Puffersubstanz zur Erhöhung des pH-Wertes vorhanden ist, wobei es sich anbietet, wenn die alkalische Komponente oder Puffersubstanz Na2CO3 ist, da Natrium- carbonat einerseits nur schwach alkalisch ist und ausgezeichnete Puffereigenschaften hat und darüber hinaus geschmacksneutral ist.
Peroxide haben ein starkes Bestreben, unter großer Wärmeentwicklung zu zerfallen: z.B. 2H2O2 --> 2H2O + O2 + 196,2 kJ. Bei Zimmertemperatur ist die Zerfallsgeschwindigkeit allerdings extrem gering. Man spricht von einer praktischen Beständigkeit oder einem metastabilen Zustand. Bei Erwärmen auf höhere Temperaturen zersetzt sich das Peroxid rasch, unter Umständen explosionsartig. Die große Zerfallshemmung von H2O2 beruht hierbei darauf, daß der erste Schritt der Thermolyse in einer energieaufwändigen Molekülspaltung in 2HO-Radikale besteht (HOOH + 211 kJ --> 2HO). Diese setzen sich dann unter Auslösen einer Radikalkettenreaktion weiter mit Wasserstoffperoxid um (HO + H2O2 --> H2O + HO2; HO2 + H2O2 --> H2O + O2 + HO). Durch geeignete Katalysatoren läßt sich die Zersetzungsgeschwindigkeit von Wasserstoffperoxid stark erhöhen, sodaß gegebenenfalls bei Raumtemperatur stürmische Sauerstoffentwicklung und bei hochkonzentrierten Lösungen wegen der starken durch die H2O2-Thermolyse bedingten Temperatursteigerungen sogar explosionsartiger Zerfall eintreten kann. Die charakteristische Eigenschaft von H2O2 ist insbesondere seine oxidierende Wirkung: H2O2 -- > H2O + O bzw. H2O2 + 2H+ + 2e" --> 2H2O. Die Normalpotentiale für H2O2 in saurer Lösung betragen + 1 ,76 Volt, in alkalischer Lösung + 0,87 Volt. Daher ist es günstig, daß das Bleichmaterial während der Anwendung im alkalischen Bereich liegt und daher nur einen geringen chemischen Angriff bewirkt. Zudem wird das H2O2 im Gel im konkreten Fall stark verdünnt (etwa 5 %), wodurch ein chemischer Angriff auch bei sehr langer Behandlungsdauer (über 1 Stunde) nach den bisherigen Untersuchungen auszuschließen ist.
Weniger ausgeprägt ist die reduzierende Wirkung von H2O2: H2O2 -+ 2H + O2 bzw. H2O2 --> 2H+ + O2 + 2e". Die Normalpotentiale für H2O2 in saurer Lösung betragen +0,68 Volt und in alkalischer Lösung -0,07 Volt. Die reduzierende Wirkung tritt also nur gegenüber ausgesprochenen Oxidationsmitteln auf. Für das Bleichen der Zähne ist primär der beim Zerfall des H2O2 entstehende atomare Sauerstoff verantwortlich. Die Normalpotentiale für atomaren Sauerstoff in sauren Lösungen liegen bei 2,42 Volt, in basischen Lösungen bei 1 ,59 Volt. Bei einem erfindungsgemäßen Bleichmittel liegt bei Arbeiten im basischen Bereich ein niedriger Wert des Normalpotentials für H2O2 und ein hoher Wert des Normalpotentials für Sauerstoff vor. Damit ist ein niedriger Anteil des chemischen Angriffs der Zahnsubstanz zu erwarten, jedoch eine hohe Oxidationsrate für die Zerstörung der An- bzw. Einlagerung des Zahnes gegeben.
Weiters ist vorgesehen, daß die Nanopartikel bezogen auf das wasserfreie Bleichmittel in einer Konzentration (Masse/Masse) von etwa 1 bis 90 %, vorzugsweise in einer Konzentration von 60 bis 80 % vorliegen. Besonders bevorzugt beträgt der Massenanteil etwa 75 %. Es hat sich herausgestellt, daß bei derartig hohen Konzentrationen an Nanopartikeln die Sauerstoffabgabe rascher erfolgen und damit die Behandlungsdauer verkürzt werden kann.
Bei der Verwendung eines Verdickungsmittels ist vorgesehen, daß das Verdickungsmittel in einer Konzentration (wasserfrei) von 10 bis 20 % vorliegt, bevorzugt etwa 17 % beträgt. Dies ist eine günstige Menge, um ein ideales Gel zu bilden.
Weiters ist vorgesehen, daß die alkalische Komponente in einer Konzentration (wasserfrei) von unter 10 % vorliegt. In verfahrenstechnischer Hinsicht wird vorgeschlagen, das zuvor genannte Bleichmittel mit den Zähnen in Kontakt zu bringen und mit einer Lichtquelle zur Aktivierung der photokatalytischen Reaktion zu bestrahlen. Insbesondere ist bei der Verwendung eines Halbleiters vorgesehen, daß Licht mit einer Wellenlänge entsprechend der Bandlücke des Halbleiters verwendet wird. Alternativ zu den vorgenannten LEDs kann als Lichtquelle ggf. auch ein Argonlaser, ein KTP-Laser, ein Diodenlaser oder ein Nd-Yag-Laser oder ein Cθ2-Laser verwendet werden, deren Licht beispielsweise über geeignete Lichtfaserkabel in den Arbeitskopf bzw. die dort vorgesehene Weichstruktur geleitet wird. Bevorzugt ist jedoch die vorgenannte LED-Lösung.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß Anataspartikel mit Licht einer Wellenlänge im UV-nahen Bereich, vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 380 bis 500 Nanometer, besonders bevorzugt bei einer Wellenlänge von etwa 460 bis 470 Nanometer, bestrahlt werden. Eine thermische Schädigung der Pulpa kann dann nicht eintreten, wenn die Leistung der benötigten Lichtquellen im Milliwatt- bis Wattbereich liegt. Das für die katalytische Bleichung verwendete Gel wird bei einer solchen Bestrahlung nicht verändert. Die im Bleichmittel vorhandenen Nanopartikel mit Halbleitereigenschaften wirken als Katalysatoren, die bei Bestrahlung zur Erzeugung von aktivem Sauerstoff dienen. Die Wellenlänge der Strahlung wird aus der Energielücke des Halbleiters ermittelt und hängt davon ab, wieviel Energie aufgewendet werden muß, um ein Elektron aus dem nichtleitenden Band des Halbleiters in das leitende Band des Halbleiters anzuregen. Die aufgewendete Energie muß höher als diese Bandlückenenergie sein. Bei der Verwendung von Anatasnanoparti- kel hat es sich z.B. herausgestellt, daß die günstigste Wellenlänge bei 380 bis 500 Nanometer vorzugsweise 450 bis 480 Nanometer liegt, die man mit am Markt befindlichen Leuchtdioden (LED) erzeugen kann. Die Leistungen dieser LEDs liegen im Milliwattbereich und sind ausreichend zur Erzeugung des für das Bleichen notwendigen Aktivsauerstoffs. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurde neben LEDs mit verschiedenen Wellenlängen zwischen 320 und 500 Nanometer auch eine herkömmliche Aushärtelampe für so genannte Komposits eingesetzt. Die Bleichergebnisse sind vergleichbar, d.h. es können für das erfindungsgemäße Verfahren auch herkömmliche Aushärtelampen verwendet werden. Es bieten sich darüber hinaus folgende Halbleiter bzw. deren Nanopartikel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an: Zinkoxid (Bandlücke 3,2 eV) mit einer Anregungswellenlänge von etwa 387 Nanometer.
Silicium (Bandlückenenergie 1 ,1 eV) entsprechend einer Anregungswellenlänge von 1127 Nanometer.
σ-Zinn (mit einer Bandlückenenergie von etwa 0,08 eV) entsprechend einer Anregungswellenlänge von ca. 15 μm.
Beim Bleichen muß die verwendete Laserstrahlung energetisch höher sein als die Bandlückenenergie der Nanopartikel, d.h. das Gel wird mit einer niedrigeren Wellenlänge als die Bandlückenenergie angeregt. So könnten beispielsweise auch herkömmliche Laser für die oben genannten Nanopartikel verwendet werden. Es bieten sich z.B. Argonlaser (488 bis 514 Nanometer), KTP- Laser (532 Nanometer), Diodenlaser (805 Nanometer) und Nd-Yag-Laser (1064 Nanometer) an. Mit einem Cθ2-Laser (10600 nm) könnte ein a- Zinnnanopartikel angeregt werden.
Beispiel:
Ein Bleichmaterial der folgenden Zusammensetzung wurde verwendet: Feststoffe
1. Hy Sorb C3746-SK von BASF mit 2 Gewichtsteilen
2. Anatas-Nanopartikel: ANX Typ 100 (Kemira) mit 9 Gewichtsteilen
3. Natriumcarbonat PA-wasserfrei von Merck mit 1 Gewichtsteil.
Diese drei Substanzen wurden in einer Achatschale kurz verrieben und trocken aufbewahrt, da Hy Sorb hygroskopisch ist. Zugesetzt wurde eine etwa 5%ige Wasserstoffperoxidlösung. Diese wurde verarbeitet und je nach gewünschter Konsistenz wurde Pulver mit Wasserstoffperoxidlösung angemischt und etwa 5 Minuten stehengelassen. Danach stellte sich der pH-Wert auf etwa 8,5 bis 9 ein. Die so erhaltene Gel-Bleich-Lösung wurde auf den gut gereinigten Zahn mit einem Spatel bei einer Dickel von etwa 1 mm aufgetragen. Bei UV-nahem Licht, z.B. durch Verwendung einer in beinahe jeder Praxis vorhandenen Kom- posit-Aushärtelampe, wurde etwa 3 x 1 Minute bestrahlt und anschließend 10 bis 15 Minuten einwirken gelassen. Der Prozess wird erst durch das Bestrahlen initiiert und läuft einige Zeit weiter. Aufgrund der Dauerversuche sind keine Schäden am Zahnschmelz zu beobachten. Das angerührte Gel ist nahezu geschmacksneutral und verursacht keinerlei Brennen auf der Zunge oder am Zahnfleisch. Während und nach der Behandlung sind keine Sensibilisierungen bzw. Schmerzen an und in den Zähnen zu beobachten. Die Bestandteile des Pulvers sind ebenfalls nicht gesundheitsbeeinträchtigend. Nach dem Bleich- prozess ließ sich das Restgel leicht entfernen und mit Wasser abspülen. In weiteren Versuchen wurden LEDs verwendet mit Wellenlängen zwischen 300 und 500 nm, wobei besonders gute Ergebnisse mit LEDs mit Wellenlänge von 470 nm erzielt wurden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen mit einem Bleichmittel der vorgenannten Art. Das zuvor beschriebene Beispiel beschreibt eine typische In-Office-Anwendung des Bleichmittels. Es ist jedoch auch vorteilhaft, unter Verwendung einer bestimmten Vorrichtung, das zuvor genannte Bleichmittel bzw. auch das zuvor genannte Verfahren in einem so genannten Home-Bleaching-Verfahren anzuwenden. Eine derartige Vorrichtung umfaßt vorteilhafterweise eine Positioniereinrichtung und wenigstens eine Lichtquelle, wobei die Positioniereinrichtung derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass der zu bleichende Zahn/die zu bleichenden Zähne durch die Lichtquelle im Wesentlichen gleichmäßig bestrahlbar sind. Nach einer Ausführung der Erfindung kann die Form der Positioniereinrichtung an die Stellung der Zähne im Kiefer angepasst sein. Zuerst wird das erfindungsgemäße Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht, anschließend kann die Vorrichtung in den Mund über die Zähne geschoben werden. An der Außenseite der Vorrichtung ist in einem bevorzugten Beispiel die Lichtquelle angebracht, die die photokatalyti- sehe Reaktion aktiviert. Die Vorrichtung bzw. die Positioniereinrichtung ist dabei in diesem Bereich durchlässig für das Licht der Wellenlänge, das die pho- tokatalytische Reaktion initiiert. Günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die Schiene aus Kunststoff besteht.
Wenngleich die Schiene nur das benötigte Licht zur Aktivierung des Photokatalysators durchlassen muss, ist es auch aus kosmetischen Gründen günstig, wenn der Kunststoff zumindest teilweise transparent ist. Beispielsweise könnte vorgesehen sein, dass der Kunststoff aus der Gruppe Acrylnitrilbutadienstyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat sowie Blends oder Copoly- mere davon stammt, wobei auch andere Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften einsetzbar sind. Diese Vorrichtung könnte zum Beispiel durch Extrudieren oder Thermoformen hergestellt werden.
Es wäre denkbar, individuell die Positioniereinrichtung für jedes Gebiss anzupassen. Da dies mit relativ großem Aufwand verbunden ist, ist es ebenfalls denkbar, Schienen in unterschiedlicher Form und Größe anzubieten. Bei entsprechender Flexibilität des Materials wäre es dann nicht erforderlich, die Schiene an das jeweilige Gebiss anzupassen. Eine individuelle Anpassung könnte durch aushärtendes Material nach bekanntem Stand der Technik erfolgen.
Insgesamt ist es günstig, wenn die Positioniereinrichtung in Draufsicht etwa bogenförmig, z.B. etwa U-förmig, ist. Denkbar wäre es auch, wenn in die Vorrichtung das Bleichmittel einbringbar ist. Damit das Bleichmittel an der Schiene verbleibt, ist es günstig, wenn die Schiene im Querschnitt etwa L-förmig ist oder die Schiene im Querschnitt etwa U-förmig ist. Des Weiteren ist eine Spannungsquelle vorgesehen, vorzugsweise eine Batterie oder Akkumulator, zur Speisung der Lichtquelle. Dann könnte die Schiene ohne Anschluss an eine externe Stromversorgung betrieben werden. Vorgesehen ist auch, dass sich die Lichtquelle automatisch beim Kontakt mit den Zähnen aktiviert. Auch eine automatische Abschaltung ist vorgesehen, sodass sich die Lichtquelle beispielsweise nach einer Minute wieder abschaltet.
Besonders günstig für die Heimanwendung ist es, wenn die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) ist. Bei der Verwendung einer LED tritt keine Erwärmung am Gebiss auf, LEDs sind sehr kompakt in den Abmessungen und die benötigte Spannung ist sehr gering. Außerdem können LEDs leicht an die erforderliche Wellenlänge des Photokatatalysators angepasst werden. Günstig ist es, wenn die Vorrichtung für jeden zu bleichenden Zahn eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie dem zu bleichenden Zahn gegenüber liegen. Es reicht aber durchaus aus, wenn die Vorrichtung jeweils für zwei zu bleichende Zähne jeweils eine Lichtquelle, vorzugsweise LED, aufweist, wobei diese Lichtquellen derart angeordnet sind, dass sie jeweils zwei benachbarten Zähnen im Wesentlichen gegenüber liegen.
Insbesondere bei der Verwendung von Anatas als Photokatalysator ist es günstig, wenn die Lichtquelle Licht einer Wellenlänge im UV-nahen Bereich, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 380 bis 500 nm, besonders bevorzugt von etwa 470 nm, abgibt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Lichtquelle eine Lichtleistung von unter 50 mW, vorzugsweise von unter 10 mW/cm2 aufweist. Weiters ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung im Wesentlichen eine Schiene mit einer den Zähnen zugewandten Seite und einer den Zähnen abgewandten Seite ist, wobei die Schiene zumindest bereichsweise durchlässig für Licht geeignet zur Aktivierung des Photokatalysators ist und wobei auf der den Zähnen abgewandten Seite zumindest bereichsweise die Lichtquelle angeordnet ist.
Alternativ zu einer solchen vorgenannten U-förmigen Schiene kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Weichstruktur an dem auf den Zähnen zu positionierenden Arbeitskopf aufweisen, mittels derer das Bleichmittel auf den Zähnen verrieben und die Lichtquelle über die Zähne geführt werden kann, so daß das Bleichmittel gleich während des Verreibens durch an der Weichstruktur abgestrahltes Licht geeigneter Wellenlänge und Intensität aktiviert werden kann. Hierzu wird insbesondere eine insgesamt zahnbürstenähnliche Bleichvorrichtung vorgeschlagen, deren Arbeitskopf einerseits eine Weichstruktur insbesondere in Form eines Borstenfeldes, gegebenenfalls auch in Form einer bauschartigen Schwamm- oder Fliesstruktur aufweist und die andererseits eine Beleuchtungseinrichtung mit zumindest einer Lichtquelle besitzt, mittels derer an der Weichstruktur das Bleichmittel aktivierendes Lichts auf das Bleichmittel abgestrahlt werden kann. Die Weichstruktur ist geeignet, eine ausreichende Menge des vorzugsweise pastösen oder gelartigen Bleichmittels aufzunehmen und wie beim normalen Zähneputzen durch Hin- und Herbewegen der Weichstruktur auf die Zähne aufzutragen und auf diesen zu verreiben. Vorteilhafterweise ist die drucknachgiebige Weichstruktur biege- und druckelastisch ausgebildet, um das Bleichmittel sanft zu verreiben und Irritationen am Zahnfleisch oder gar Schädigungen am Zahnfleisch und den Zahnoberflächen zu verhindern.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird das die Aktivierung des Bleichmittels bewirkende Licht zumindest teilweise durch die Weichstruktur hindurchgeleitet und von der Weichstruktur insbesondere an dessen Arbeitsfläche abgestrahlt. Bei Ausbildung der Weichstruktur in Form eines Borstenfeldes kann das Licht durch die Borsten hindurchgeleitet werden und an den Borstenenden abgestrahlt werden. In Weiterbildung der Erfindung kann die Weichstruktur dabei ein Borstenfeld mit einer Vielzahl von Borstenbüscheln umfassen, wobei zumindest ein Teil der Borstenbüschel bzw. der zu Borstenbüscheln zusammengefaßten Borsten als Lichtleiter ausgebildet sind. Die Weichstruktur bzw. das Borstenfeld bildet dabei sozusagen ein Teil der Beleuchtungseinrichtung. Letztere ist dabei derart beschaffen, daß zumindest ein Teil des Lichts in die als Lichtleiter ausgebildeten Borstenbüschel eingekoppelt wird, so daß es von diesen weitergeleitet und an den freien Enden abgestrahlt werden kann. Grundsätzlich kann dabei das gesamte Borstenbüschel zur Lichtübertragung genutzt und das Licht gleichmäßig verteilt über das Borstenbüschelfeld abgegeben werden. Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch eine ungleiche Lichtverteilung über das Borstenbüschelfeld bzw. die entsprechend ausgebildete Weichstruktur vorgesehen sein, beispielsweise kann an den Rändern der Weichstruktur eine geringere Lichtintensität vorgesehen werden als im Zentrum der Weichstruktur, um das mit den Rändern der Weichstruktur häufiger in Berührung kommende Zahnfleisch weniger stark zu bestrahlen.
Um nicht nur das zwischen der Zahnoberfläche und der Arbeitsfläche der Weichstruktur befindliche Bleichmittel zu bestrahlen, sondern auch das in der Weichstruktur eingelagerte, erst nach und nach abgegebene Bleichmittel zu aktivieren, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Weichstruktur Lichtkanäle in Form von vorzugsweise kaminförmigen Aussparungen aufweist, in die die Beleuchtungseinrichtung ebenfalls Licht hineinstrahlt, um das darin befindliche Bleichmittel zu aktivieren. Die kaminförmigen Aussparungen brauchen dabei keine geometrisch regelmäßige Form wie bei einem Kamin im engeren Sinne besitzen, sondern es können auch unregelmäßig geformte Lichtkanäle vorgesehen sein, die vorteilhafterweise zumindest zur Arbeitsfläche der Weichstruktur hin offen ausgebildet sind, so daß das darin eingelagerte Bleichmittel abgegeben werden kann. Bei Ausbildung der Weichstruktur in Form eines Borstenfeldes können die zwischen den Borstenbüscheln verbleibenden Freiräume bzw. Aussparungen als Lichtkanäle genutzt werden, d.h. die Beleuchtungseinrichtung gibt das Licht vorteilhafterweise nicht nur in die Borsten, sondern auch in die Zwischenräume hinein ab. In Weiterbildung der Erfindung können hierzu am Boden der Weichstruktur in dem Arbeitskopf Lichtaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die in Form von Materialaussparungen, insbesondere jedoch auch in Form von lichtdurchlässigen Wandungsabschnitten des Arbeitskopfes gebildet sein können. Das Licht zur Aktivierung des Bleichmittels kann grundsätzlich auf verschiedenem Wege zu dem Arbeitskopfes gebracht werden. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann eine in den Arbeitskopf integrierte Lichtquelle vorgesehen sein. Hierdurch können der Aufwand einer Lichtleitung zum Arbeitskopf und die dabei auftretenden Verluste vermieden werden. Alternativ zu einer solchen unmittelbar im Arbeitskopf angeordneten Lichtquelle kann die Beleuchtungseinrichtung auch eine Lichtquelle im Handgriff oder in einem Arbeitskopfträger zwischen dem Handgriff und dem Arbeitskopf aufweisen, wobei vorteilhafterweise ein mit der Lichtquelle wirkverbundener Lichtleiter zwischen der Lichtquelle und dem Arbeitskopf vorgesehen ist, um das von der Lichtquelle abgegebene Licht gezielt zum Arbeitskopf zu lenken. Dieser Lichtleiter kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise in Form von in den Handgriff integrierten Lichtleitfasern. Alternativ kann der Lichtleiter auch von dem Handgriff und/oder dem Arbeitskopfträger selbst gebildet sein.
Um auch mit kleinbauenden und weniger lichtstarken Lichtquellen eine ausreichende Lichtintensität zu erreichen, kann in Weiterbildung der Erfindung die Beleuchtungseinrichtung einen Reflektor aufweisen, der das von der zumindest eine Lichtquelle abgegebene Licht weitestgehend vollständig auf die Zähne bzw. in die Positioniereinrichtung bzw. die Weichstruktur wirft. Der Reflektor kann beispielsweise aus einer verspiegelten Folie bestehen. Vorteilhafterweise ist der Reflektor auf einer den Zähnen abgewandten Seite der Lichtquelle an- geordnet, um sozusagen in die falsche Richtung geworfenes Licht zu den Zähnen hinzulenken.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 : ein schematisches Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des mit einem Photokatalysator versehenen Bleichmittels und dessen Reaktion bei Lichtbestrahlung,
Fig. 2a: schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen im Schrägriss,
Fig. 2b: die erfindungsgemäße Vorrichtung von Fig. 2a in Draufsicht,
Fig. 2c: dieselbe Vorrichtung im Aufriss,
Fig. 2d: einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Ebene A-A1 von Fig. 2c,
Fig. 3a: schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt der Draufsicht,
Fig. 3b: die Draufsicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 3a,
Fig. 4: eine perspektivische, schematische Darstellung einer als elektrische Zahnbürste ausgebildeten Vorrichtung nach einer alternativen vorteilhaften Ausführung der Erfindung, und
Fig. 5: eine Schnittansicht des Bürstenkopfes der Vorrichtung aus Fig. 4, die im Bürstenkopf angeordnete Lichtquelle unter dem Borstenträger zeigt.
Der in Fig. 1 gezeigte Ablauf soll den Reaktionsmechanismus bzw. den zum Bleichen erforderlichen katalytischen Zyklus verdeutlichen. In einem ersten Schritt trifft Licht im UV-nahen Bereich auf beispielsweise ein Anatasteilchen. Aufgrund der Halbleitereigenschaft und der Anregung durch das Licht wird ein Elektron aus dem nichtleitenden Band in das leitende Band angeregt. Es kommt zur Bildung eines Elektrons im Leitband und eines Lochs im nichtleitenden Band. Sowohl das Elektron als auch die Elektronenlücke wandern an die Oberfläche. Dort kann es zu einer Übertragung des Elektrons an Luftsauerstoff kommen und zur Bildung eines Superoxidradikals bzw. nimmt die Elektronenlücke ein Elektron eines Hydroxylions in wässriger Lösung auf. Die Hydroxylio- nen liegen aufgrund der Autoprotolyse von Wasser bzw. der basischen Komponente in ausreichender Menge vor. In weiterer Folge katalysiert dieses Hy- droxylradikal den H2O2-Zerfall. Wenn nun noch eine basische Komponente anwesend ist, wird die linke Seite der Figur, also die Bildung des Hydroxylradikals begünstigt. Die Reaktion mit dem Superoxidradikal 02 ist von untergeordneter Bedeutung. Sind die Nanoteilchen zu groß, so kommt es innerhalb der Partikel zu Rekombinationen der Elektronen und Elektronenloch- bzw. -lückenpaare und damit wird die Erzeugung von Radikalen in der Lösung unterbunden. Daher haben auch größere Partikel, z.B. bei der Verwendung von herkömmlich gekauftem feinpulvrigem Titandioxid, keinen Bleicheffekt. Die Lebensdauer der Radikale in basischer Lösung ist darüber hinaus höher als in saurem Milieu. Daher ist das leichtbasische Milieu weiter bevorzugt. Titandioxidnanopartikel sind Halbleiter mit einer Bandlückenenergie von ca. 3 eV, was einer Anregungswellenlänge von etwa 400 Nanometer entspricht.
Wie bereits beschrieben, können kleine Teilchen bereits den H2O2-Zerfall und die thermische Anregung eines Zerfalls des H2O2 bewirken. Dieser Zerfall kann technisch auf einfache Weise nicht gesteuert werden. Abgesehen vom chemischen Angriff auf Zahn- und Zahnschmelz würde bereits vor dem Auftragen des Gels der Zerfall des H2O beginnen und der gewünschte Bleicheffekt würde nicht mehr ausreichend gewährleistet sein. Bei einer erfindungsgemäßen Anwendung mit 5 %igem H2O2 und Anatasnanopartikel wird bei normalen Bedingungen kein Zerfall beobachtet. Wird hingegen das Gel mit UV-nahem Licht bestrahlt, beginnt der Zerfall nach einigen Sekunden, d.h. der quantitative Zerfall kann gesteuert werden durch die entsprechende Steuerung der Lichtzufuhr bzw. der Lichtleistung und Lichtenergie. Eine Steuerung ist einerseits durch die Optimierung der Wellenlänge und den prozentualen Anteil der Nanopartikel möglich. Typischerweise weisen Nanopartikel der erfindungsgemäßen Art (z.B. Anatas) eine spezifische Oberfläche von 70 bis 120 m2/g auf. Das Verfahren läuft vollständig ohne Erwärmung und daher treten auch keine thermischen Schädigungen des Zahns oder Zahnfleisches auf.
In Fig. 2a ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Bleichen von Zähnen gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Positioniereinrichtung die Form einer Schiene 2, welche in Draufsicht etwa U-förmig ist. Erkennbar sind die den Zähnen zugewandte Seite 3 sowie die den Zähnen abgewandte Seite 4. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 einen Aufnahmebereich 5 für die Lichtquelle sowie eine Spannungsquelle auf. In Fig. 2b ist die bereits unter Fig. 2a gezeigte Vorrichtung noch einmal in Draufsicht erkennbar. Fig. 2c zeigt dieselbe Vorrichtung 1 im Aufriss, wobei hier Öffnungsbereiche 6 erkennbar sind, in die Leuchtdioden, die der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet wurden, einbringbar sind. Eine Spannungsquelle in der Form einer Batterie oder eines Akkumulators, beispielsweise auch eine Knopfzelle, könnten in eine nicht gezeigte Abdeckung der Öffnungsbereiche 6 eingebracht werden. Der in Fig. 2d gezeigte Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zeigt noch einmal den Öffnungsbereich 6 für die Lichtquelle. Auch ist der den Zähnen zugewandte Bereich 3 gut erkennbar, insbesondere im Öffnungsbereich 6 muss das Material der Schiene 2 lichtdurchlässig für das zur Aktivierung des Photokatalysators erforderliche Licht bestimmter Wellenlänge sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel mit L-förmigem Querschnitt könnte das Bleichmittel auf die den Zähnen zugewandte Seite 3 der Schiene 2 aufgebracht werden und der Auflagebereich 7 bewirkt, dass die Vorrichtung 1 in Bezug auf die Zähne auf der richtigen Höhe liegen und verhindert außerdem, dass das Bleichmittel von der Vorrichtung 1 rinnt. Günstig wäre es auch, wenn die Schiene 2 im Querschnitt etwa U-förmig ist, da hier das Bleichmittel mit flüssigerer Konsistenz eingebracht werden kann, ohne dass es von der Schiene 2 rinnt. Es wäre dann beispielsweise denkbar, kein Verdickungsmittel zuzugeben, sodass die Bildung eines Gels nicht erforderlich ist. Es ist selbstverständlich aber auch möglich, individuell Schienen 2 für jedes Gebiss anzupassen, wobei hier als Vorlage ein so genannter Abformlöffel mit aushärtendem Kunststoff verwendet werden könnte. Die gezeigte Vorrichtung wird bevorzugt so verwendet, dass zuerst mit einem Spatel das Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht wird. Anschließend wird die Vorrichtung in den Mund über die Zähne geschoben und die Lichtquelle aktiviert. Diese schaltet sich nach etwa 30 bis 60 Sekunden wieder aus und die Vorrichtung kann entfernt werden. Abschließend sollte das Bleichmittel durch Spülen oder Zähneputzen entfernt werden.
In den Fig. 3a und 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Bleichen von Zähnen 13 gezeigt. Dabei zeigt die Fig. 3a einen Querschnitt der Vorrichtung 1 in Draufsicht. Die Vorrichtung 1 weist dabei einen vorderen Bereich auf, der von vorne auf die Zähne 13 geschoben wird. Erkennbar ist das zuvor auf die Zähne aufgebrachte Bleichmittel 12, das beispielsweise als Gel mit erfindungsgemäßen Photokatalysator (in der Form als Nanopartikel ein sogenanntes Nanogel), das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Licht für den Photokatalysator bestrahlt wird. In diesem Fall wäre es denkbar, einen Adapter 9 für die Lichtquelle anzubringen, in den die Lichtquelle als Glaslichtleiter 8 zu einer beispielsweise nach Stand der Technik ausgebildeten Kompositlampe geführt wird. Der Verlauf des Lichtes wird durch die Pfeile angedeutet. In der Vorrichtung befindet sich ein Reflektor 10, der beispielsweise aus einer Aluminiumbeschichtung bestehen kann. Dieser Reflektor 10 kann einerseits so angeordnet sein, dass die Lichtstrahlen im Zentralbereich ungehindert durchdringen können. Es ist aber auch denkbar, den Reflektor 10 in den Bereich, wo das Licht durchdringen muss, lichtdurchlässig (zumindest in eine Richtung) zu gestalten. Im Anschluss treffen die Lichtstrahlen auf eine halbdurchlässige Beschichtung 11 , die einen Teil der Lichtstrahlen zurück auf den ersten Reflektor 10 reflektieren, von dem aus das Licht in Richtung Zähne 13 reflektiert wird. Der andere Teil des Lichtes geht durch die halbdurchlässige Beschichtung 11 durch und trifft direkt auf das Bleichmittel 12 in Richtung der Zähne 13. Gezeigt ist des Weiteren ein Distanzhalter 14, der mit der Vorrichtung 1 verbunden ist und dadurch eine ideale Positionierung um die Zähne 13 bewirkt. Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass in der Vorrichtung 1 sich zumindest ein Reflektor 10 und ein halbdurchlässiger Reflektor 11 befindet, damit einerseits das vom halbdurchlässigen Reflektor 11 gestreute Licht auf den Reflektor 10 gelangt und von dort gleichmäßig auf das Bleichmittel 12 gestreut wird. Andererseits trifft ein Teil des Lichtes direkt auf das dahinter liegende Bleichmittel 12. Somit wird der gesamte zu bleichende Bereich erfasst. Durch den Distanzhalter 12 wird die Krümmung der verschiedenen Zahnanordnungen berücksichtigt, d.h. die Anpassung kann vom Zahnarzt individuell durch diesen einzigen Distanzhalter 12 berücksichtigt werden. Es ist daher nicht notwendig, eine flexible Vorrichtung 1 zu konstruieren, die individuell in seiner Gesamtheit an das Gebiss angepasst wird. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 1 so gezeigt, dass nur drei Zähne 13 pro Seite und Kiefer erfasst werden. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, die Vorrichtung 1 derart auszubilden, dass wenigstens vier Zähne 13 pro Seite und Kiefer erfassbar sind.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Vorrichtungen sind selbstverständlich nicht auf die in den Darstellungen gezeigten Formen beschränkt. Es wäre durchaus denkbar, diese Vorrichtungen auch so zu konstruieren, dass sowohl die oben als auch die unten liegenden Zähne 13 im Kiefer erfasst werden. Insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3a und 3b wäre es dann denkbar, mit nur einer einzigen Lichtquelle alle zu bleichenden Zähne 13 zu erfassen.
Alternativ zu der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Kunststoffschiene kann die Vorrichtung als auf den Zähnen positionierbare Einrichtung auch eine Weichstruktur in Form eines Borstenfeldes nach Art einer elektrische Zahnbürste 100 aufweisen, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Zahnbürste 100 umfaßt einen Handteil 103, der über ein Bürstenrohr 104 mit einem Arbeitskopf 105 verbunden ist. Der genannte Arbeitskopf 105 trägt dabei als Weichstruktur 106 ein Borstenfeld 107, das in der gezeichneten Ausführung im wesentlichen eine runde Kontur besitzt und eine Vielzahl von Borstenbüscheln 108 umfaßt. Die genannten Borstenbüschel 108 sind dabei auf einem im wesentlichen platten- förmigen, in der gezeichneten Ausführung kreisrunden Borstenträger 109 befestigt, der an dem Bürstenrohr 104 bzw. dem damit verbundenen Arbeitskopf 105 beweglich gelagert ist. Insbesondere kann der Borstenträger 109 um eine Drehachse drehbar sein, die sich quer zur Längsrichtung des Bürstenrohres 104 und im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Borstenbüschel 108 erstreckt.
Ein nicht näher dargestellter, an sich bekannter Antrieb kann einen Elektromotor in dem Handteil 103 aufweisen, der von einem ebenfalls in dem Handteil 103 untergebrachten Akku her energieversorgt wird und andererseits über einen ebenfalls nicht gezeigten Übertrager in dem Bürstenrohr 104 mit dem Borstenträger 109 verbunden ist, um diesen rotatorisch oszilierend um die genannte Drehachse 110 anzutreiben.
Wie Fig. 5 zeigt, sitzt in dem Arbeitskopf 105 unterhalb des Borstenträgers 109, d.h. auf der dem Borstenfeld 107 abgewandten Seite des Borstenträgers 109 eine Lichtquelle 111 einer Beleuchtungseinrichtung 112, mit Hilfe derer das Borstenfeld 109 und das damit auf den Zähnen zu verreibende Bleichmittel durch den Borstenträger 109 hindurch mit aktivierendem Licht bestrahlt wird. In der gezeichneten Ausführungsform umfaßt die Lichtquelle 111 eine Mehrzahl von LEDs 113, die auf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sind. Die genannte Lichtquelle 111 wird dabei über eine Versorgungsleitung 114 mit e- lektrischer Energie versorgt. Die genannte Versorgungsleitung 114 kann sich im Bürstenrohr 104 erstrecken und in das Handteil 103 hineinverlaufen, um dort mit der darin vorgesehenen Stromquelle verbunden zu sein.
Wie Fig. 5 zeigt, bestrahlt die in den Arbeitskopf 105 integrierte Lichtquelle 111 die Unterseite des Borstenträgers 109. Einerseits wird hierdurch Licht in die Borstenbüschel 108 eingekoppelt. Die Borstenbüschel 108 sind in Durch- gangsausnehmungen in dem Borstenträger 109 befestigt, beispielsweise darin eingeklebt oder verschweißt. Die der Lichtquelle 111 zugewandten Enden der Borstenbüschel 108 dienen als Lichteingang, während die freien Enden der Borstenbüschel 108 als Lichtausgang dienen, von dem das eingekoppelte Licht abgestrahlt wird. Die Borstenbüschel 108 selbst dienen als Lichtleiter.
Andererseits ist der Borstenträger 109 selbst zumindest bereichsweise, insbesondere zwischen den Borstenbüscheln 108 lichtdurchlässig und/oder lichtleitend ausgebildet, so daß von der Lichtquelle 111 auch die zwischen den Borstenbüscheln 108 verbleibenden Zwischenräume des Borstenfeldes 107 mit Licht beschienen werden. Hierdurch kann zwischen den Borstenbüscheln 108 eingelagertes Bleichmittel aktiviert werden, während mit dem Borstenfeld 107 das Bleichmittel auf den zu behandelnden Zähnen verrieben wird.
Um die Lichtbeaufschlagung des Borstenträgers 109 bzw. des Borstenfeldes 107 auch bei begrenzter Leistung der Lichtquelle 111 zu optimieren, ist in Weiterbildung der Erfindung in dem Arbeitskopf 105 ein Reflektor 115 integriert, der in der gezeichneten Ausführung auf der dem Borstenfeld 107 abgewandten Seite der Lichtquelle 111 angeordnet ist und an sich „falsch" abgestrahltes Licht auf den Borstenträger 109 bzw. das Borstenfeld 107 zu lenken. Der Reflektor 115 kann aus einer auf der Innenseite verspiegelten Schale beispielsweise in Form einer beschichteten Folie bestehen.
Vorteilhafterweise ist der Borstenträger 109 mit dem daran befestigten Borstenfeld 107 auswechselbar gestaltet. Er kann in an sich bekannter Weise einen Kupplungsabschnitt aufweisen, mittels dessen er lösbar am Arbeitskopf 105 befestigbar ist. Die Beleuchtungseinrichtung 112 mitsamt der Lichtquelle 111 verbleibt hingegen im Arbeitskopf 105, so daß lediglich das Borstenfeld 107 getauscht wird.
Anstelle der beschriebenen kosmetischen Anwendung zum Bleichen der Zähne kann das vorgeschlagene Bleichmittel auch vorteilhaft zur Tötung bzw. Deaktivierung von Pilzen, Bakterien und Viren eingesetzt werden. Es hat sich herausgestellt, daß die durch die photokatalytische Reaktion freigesetzten Radika- Ie bzw. der atomare Sauerstoff hervorragend zur Bekämpfung solcher Keime geeignet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Bleichmittel für Zähne mit wenigstens einem Photokatalysator.
2. Bleichmittel nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch wenigstens eine Radikale oder, insbesondere atomaren, Sauerstoff freisetzende Substanz.
3. Bleichmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Photokatalysator als Nanopartikel ausgebildet ist.
4. Bleichmittel nach einem der Ansprüchel bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Photokatalysator ein Halbleiter ist.
5. Bleichmittel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanopartikel aus der Gruppe ZnO2, Si, σ-Sn oder TiO2 kommen.
6. Bleichmittel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanopartikel als Anatas ausgebildet sind.
7. Bleichmittel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nanopartikel einen Durchmesser von nicht mehr als 100 Nanometer aufweisen.
8. Bleichmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel einen Peroxydabspalter enthält.
9. Bleichmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel als Radikalbildner Wasserstoffperoxyd enthält.
10. Bleichmittel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffperoxyd in Form einer wäßrigen Lösung in einer Konzentration von 1 bis 10 %, vorzugsweise etwa 1 bis 5 % vorliegt.
11. Bleichmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdickungsmittel oder einen Gelbildner vorhanden ist.
12. Bleichmittel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel eine Acrylat ist.
13. Bleichmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine alkalische Komponente oder eine Puffersubstanz zur Erhöhung des pH-Wertes vorhanden ist.
14. Bleichmittel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Komponente oder Puffersubstanz Na2Cθ3 ist.
15. Bleichmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Photokatalysator bezogen auf das wasserfreie Bleichmittel in einer Konzentration von etwa 1 bis 90% (Masse/Masse), vorzugsweise in einer Konzentration von 60 bis 80% (Masse/Masse) vorliegt.
16. Bleichmittel nach Anspruch 11 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel in einer Konzentration von 10 bis 20% vorliegt, bevorzugt etwa 17% beträgt.
17. Bleichmittel nach Anspruch 13 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Komponente in einer Konzentration von unter 10% vorliegt.
18. Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen mit einem Bleichmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch wenigstens eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Bleichmittels mit die photokatalytische Reaktion des Bleichmittels aktivierendem Licht sowie einer Positioniereinrichtung zur Positionierung der wenigstens einen Lichtquelle an dem zu bleichenden Zahn/den zu bleichenden Zähnen derart, daß der zu bleichende Zahn/die zu bleichenden Zähne durch die wenigstens eine Lichtquelle im Wesentlichen gleichmäßig bestrahlbar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung aus zumindest teilweise transparentem Kunststoff besteht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus der Gruppe Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephtalat (PET) und/oder Blends oder Copolymeren davon stammt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden zu bleichenden Zahn (13) eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED, vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, daß sie dem zu bleichenden Zahn gegenüber liegt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für zwei zu bleichende Zähne (13) jeweils eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED, vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, daß sie jeweils zwei benachbarten zu bleichenden Zähnen (13) im wesentlichen gegenüberliegt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle Licht einer Wellenlänge im UV-nahen Bereich abgibt.
24. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle Licht mit einer Wellenlänge von 380 bis 500nm, vorzugsweise etwa 460 bis 470 nm abgibt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Lichtleistung von unter 50mW/cm2, vorzugsweise von unter 10 mW/cm2 abgibt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle hinter der Positioniereinrichtung angeordnet ist, insbeson- dere derart, daß das von der die Lichtquelle abgegebene Licht zumindest teilweise die Positioniereinrichtung durchstrahlt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung im wesentlichen bogenförmig ist, vorzugsweise in der Draufsicht etwa u-förmig ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung im Querschnitt etwa L-förmig oder U-förmig ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorrichtung das Bleichmittel einbringbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung im Wesentlichen eine Schiene (2) mit einer den Zähnen (13) zugewandten Seite (3) und einer den Zähnen abgewandten Seite (4) ist, wobei die Schiene zumindest bereichsweise durchlässig für Licht geeignet zur Aktivierung des Photokatalysators ist, und wobei auf der den Zähnen (13) abgewandten Seite (4) zumindest bereichsweise wenigstens eine Lichtquelle angeordnet ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung von einer borstenfeld- und/oder schwammartige Weichstruktur (106) zum Ausbringen und Verreiben des Bleichmittels auf den Zähnen gebildet ist.
32. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, die Weichstruktur (106) lichtleitend ausgebildet ist.
33. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichstruktur (106) ein Borstenfeld (107) mit Borstenbüscheln (108) aufweist, wobei zumindest ein Teil der Borstenbüschel (108) als Lichtleiter ausgebildet ist und die zumindest eine Lichtquelle (112) derart angeordnet und beschaffen ist, daß zumindest ein Teil des Lichts in die als Lichtleiter ausgebildeten Borstenbüschel (8) eingespeist, von diesen weitergeleitet und an den freien Enden der Borstenbüschel (8) abgestrahlt wird.
34. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zahnbürste ausgebildet ist.
35. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung einen Reflektor (10, 11 ; 115) aufweist, der von der Lichtquelle (11 ) abgestrahltes Licht auf die Zähne (13) lenkt.
36. Verfahren zum Bleichen von Zähnen unter Verwendung eines Bleichmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel mit den Zähnen (13) in Kontakt gebracht und mit einer Lichtquelle zur Aktivierung der photokatalytischen Reaktion bestrahlt wird.
37. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel mit Licht einer Wellenlänge entsprechend einer Bandlücke des Halbleiters bestrahlt wird.
38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein Argonlaser, ein KTP-Laser, ein Diodenlaser, ein Nd-YAG-Laser o- der ein CO2-Laser verwendet wird.
39. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Leuchtdiode verwendet wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß Licht mit einer Wellenlänge von 450 bis 480 Nanometer abgestrahlt wird und die Lichtleistung unter einem Watt, bevorzugt zwischen 1 und 25 Milliwatt, pro Quadratzentimeter beträgt.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 35.
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