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WO2008019870A1 - Verfahren und vorrichtung zum bleichen von zähnen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bleichen von zähnen Download PDF

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Publication number
WO2008019870A1
WO2008019870A1 PCT/EP2007/007293 EP2007007293W WO2008019870A1 WO 2008019870 A1 WO2008019870 A1 WO 2008019870A1 EP 2007007293 W EP2007007293 W EP 2007007293W WO 2008019870 A1 WO2008019870 A1 WO 2008019870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
bleaching
soft structure
working head
bristle
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/007293
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bruno Pregenzer
Alfred Konzett
Johann Wernisch
Johann Pingitzer
Sebastian Geiger
Jörg WERNISCH
Original Assignee
Bruno Pregenzer
Alfred Konzett
Johann Wernisch
Johann Pingitzer
Sebastian Geiger
Wernisch Joerg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bruno Pregenzer, Alfred Konzett, Johann Wernisch, Johann Pingitzer, Sebastian Geiger, Wernisch Joerg filed Critical Bruno Pregenzer
Publication of WO2008019870A1 publication Critical patent/WO2008019870A1/de

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    • 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
    • A61C17/22—Power-driven cleaning or polishing devices with brushes, cushions, cups, or the like
    • A61C17/222—Brush body details, e.g. the shape thereof or connection to handle
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61C19/066—Bleaching devices; Whitening agent applicators for teeth, e.g. trays or strips
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    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent

Definitions

  • the present invention relates to a method of bleaching teeth in which a photoreactive and / or catalyable bleaching agent is applied to the teeth and activated with light.
  • the invention further relates to a bleaching apparatus for bleaching teeth according to such a method, with an insertable into an oral cavity, connectable with a handle working head, a bristle field and / or sponge-like soft structure for Deploying and triturating such a photoreactive and / or catalyzed bleaching agent on the teeth.
  • home-bleaching home-use method
  • in-office bleaching performed in the doctor's office
  • the home-bleaching process uses weak or stronger peroxide compounds, in which the reactive oxygen or radicals are chemically driven off. Due to the chemical process, which takes place without the action of light, the enamel surface is relatively strongly attacked due to the long bleaching time of up to several hours. Such processes are also referred to as chemical bleaching.
  • 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.
  • this direct irradiation without the aid of a bleaching agent, however, the above-mentioned disadvantages exist.
  • 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. DE 20 2005 015767 IM, DE 20 2004 001004 U1, DE 20 2004 004628 U1, DE 295 17 758 U1 or US Pat. No. 5,030,090.
  • these known toothbrushes are not intended for bleaching the teeth;
  • the light sources used are also in terms of wavelength range and light intensity not suitable to bring about a tooth whitening.
  • the present invention is therefore based on the object to provide 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, simple and familiar to the user handling the bleaching process is to be achieved, which nonetheless achieves an efficient tooth whitening without damage to the enamel and the gums.
  • the present invention proposes a one-step process the bleach is rubbed on the teeth and activated at the same time.
  • the bleaching agent is rubbed on the teeth with a bristle-field and / or sponge-like soft structure and activated during rubbing by light of suitable wavelength and intensity emitted on the soft structure.
  • a toothbrush-like bleaching apparatus is used whose working head has, on the one hand, a soft structure, in particular in the form of a bristle field.
  • 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 bleaching agent is simultaneously activated by the lighting device integrated in the working head or the soft structure and the light emitted by it.
  • 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 brush can also be achieved.
  • a lower light intensity can be provided at the edges of the soft structure than in the center of the soft structure in order to less strongly irradiate the gingiva coming into contact with the edges of the soft structure.
  • 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, i. the illumination device advantageously emits the light not only into the bristles but also into the interspaces.
  • the illumination device advantageously emits the light not only into the bristles but also into the interspaces.
  • the invention 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 bristle tufts are not fastened in the tufting process to the corresponding bristle carrier. Rather, alternative fasteners are provided free of anchor plate. For example, you can the bristle tufts glued or welded to the bristle carrier.
  • through holes may be provided in the bristle carrier, in each of which a bristle tuft is stuffed into it, so that it easily emerges on the opposite side;
  • the bristle tufts can be welded, for example, with the aid of a hot stamp, so that a favorable coupling of the light can be achieved in the bristle tufts.
  • the bristle tufts can each be held by an anchor plate, which sits in the walls of the recesses in the bristle carrier.
  • the bristles turned around the anchor plate are structurally altered in this envelope region, in particular, for example, melted or cast into a coupling-in material.
  • the portion of the bristle tufts turned over around the anchor plate advantageously has an efficient light coupling surface.
  • the light for activating the bleaching agent can basically be brought to the soft structure or the bristle field of the working head in various ways.
  • the illumination device may have a light source integrated into the working head.
  • at least one light source can be arranged under a support plate bearing the soft structure on the working head.
  • the light source under the support plate of the soft structure can thereby radiate the light directly into the bristle tufts which advantageously pass through the support plate.
  • the carrier plate of the soft structure may be at least partially translucent, so that the light emitted by the light source can pass through the carrier plate into the overlying soft structure, in particular the light channels provided therein.
  • the light source may comprise at least one LED, which is arranged in the working head. Preferably, several LEDs can be used, in particular if the soft structure has a larger area and / or a larger area is to be exposed to light.
  • the illumination device may have a reflector which throws the light emitted by the at least one light source largely completely onto or into 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 soft structure, in order to deflect light thrown in the wrong direction, as it were, toward the soft structure.
  • the lighting device may also have a light source in the handle or in a brush tube between the handle and the working head, advantageously with a light guide operatively connected to the light source between the light source and the working head is provided to the of 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 brush tube itself.
  • the power supply of the light source advantageously takes place from the handle forth.
  • a power supply may be arranged, which is connected via suitable electrical connection means with the light source.
  • the power supply can for example consist of a preferably rechargeable power source in the handle.
  • the power supply arranged in the handle consists essentially of a cable connection and optionally a voltage converter or -regier.
  • the soft structure for applying and triturating the bleaching agent is designed replaceable.
  • the soft structure may be attached to an exchangeable removable carrier, which is detachable from the illumination device and can be releasably attached to the working head.
  • the handpiece of the bleaching apparatus may optionally be used by various persons, including the essential part of the working head; For this purpose, only every user sets "his" soft structure on the working head.
  • the bleaching device has a modular structure, wherein in particular a handpiece can be provided, can be placed on the various attachment parts, for example, different attachment parts for different users, but also different essay types, such as an attachment with a sponge-like soft structure, an attachment with a bristle field, an attachment with a radiation head or the like.
  • the bleaching apparatus can be adapted individually to the needs of the respective user, without the entire unit having to be replaced each time.
  • the handset on which various attachment parts can be placed be in the form of a flashlight, which can be used as a lamp itself without an attachment and at least one light source for emitting a light cone or a directed light beam path.
  • the light source may consist of one or more LEDs.
  • the light source may be associated with a reflector and / or a mirror, which focuses the light emitted by the lamp and / or throwing in a certain direction, as known in flashlights.
  • the handpiece advantageously comprises a body which, in the region of the light exit or the light emission, has a coupling section by means of which various attachment parts can be coupled.
  • a light source surrounding, annular Kupplungsst ⁇ ck be provided.
  • the handset formed as a flashlight includes not only the light source but also their energy supply, for example in the form of rechargeable batteries, as well as control and / or actuating means for controlling the light output.
  • the attachable to the handpiece attachment parts may comprise a preferably tubular support piece having at one end a coupling portion for coupling to the handpiece and the other end carries the respective working head for bleaching the teeth.
  • a soft structure of the aforementioned type can be provided as the working head.
  • the attachment part advantageously has, as part of its illumination device, light-conducting means which guide and / or direct the light coming from the pocket-lamp-shaped handpiece to the working head in order to let the light out and act on the teeth or bleaching agent to be bleached.
  • optical fibers or a light guide cable of the aforementioned type may be provided in the attachment.
  • a mirror in the attachment part, in particular at its working-head-side end, a mirror can be provided which deflects the light radiated through the brush tube and directs it to the working head or allows it to exit through the working head in the desired direction.
  • the illumination device is adapted to the bleaching agent with regard to its wavelength range and its light intensity in order to activate it in the desired manner when the bleaching agent is rubbed on the teeth. In principle, depending on the bleaching agent, different wavelength ranges may be required for this purpose. According to a preferred embodiment of the invention, the illumination device emits light in a wavelength range of 450 to 480 nanometers, preferably about 460 nanometers. In this wavelength range, a cooling of the irradiated bleach occurs.
  • the bleaching agent used contains at least one photocatalyst, so that the light activation of the bleaching agent can take place in the shortest possible time and in particular during the rubbing on the teeth.
  • Nanoparticles have the advantage that they have a large surface area and thus have favorable catalytic properties. 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 T ⁇ O 2 come.
  • the nanoparticles are anatase.
  • Anatase is titanium dioxide with a cubic body-centered lattice, which has particularly favorable properties for the production of active oxygen.
  • the nanoparticles have a diameter of about 1 nanometer to about 1 micron. Due to the tooth structure, nanoparticles with a diameter of about 100 to 500 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 of about 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.
  • the, for example, peroxidic substance can settle in the matrix of the gel and be ideally released there due to the photocatalytic reaction.
  • 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. Upon heating to higher temperatures, the peroxide decomposes rapidly, possibly explosively. onsartig. The large decay inhibition of H 2 O 2 is based on the fact that the first step of the thermolysis in an energy-consuming molecular cleavage in 2HO radicals consists (HOOH + 21 1 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%), whereby a chemical attack is excluded even after very long treatment (over 1 hour) according to 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 are +0.68 volts and in alkaline solution -0.07 volts. The reducing effect thus occurs only against pronounced oxidizing agents.
  • the bleaching of the teeth is primarily responsible for the decomposition of H 2 O 2 resulting atomic oxygen.
  • the normal potentials for atomic oxygen in acidic solutions are 2.42 volts, in basic solutions 1.59 volts.
  • a bleaching agent according to the invention When working in the basic range, a bleaching agent according to the invention has a low value of the normal potential for H 2 O 2 and a high value of the normal potential for oxygen. Thus, a low proportion of the chemical attack of the tooth substance is to be expected, but given a high oxidation rate for the destruction of the attachment or intercalation of the tooth. It is further provided that 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 thickening agent 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%.
  • 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 nanoparticles with semiconductor properties present in the bleach act as catalysts which upon irradiation produce active oxygen. serve.
  • 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 was used in the investigations carried out.
  • 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
  • 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. 2 shows a perspective, schematic representation of a bleaching device designed as an electric toothbrush according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of the brush head of the toothbrush of FIG. 2, showing the light source under the bristle carrier disposed in the brush head, FIG.
  • FIG. 4 shows a perspective, schematic representation of a bleaching device with a modular construction comprising a hand-held part designed as a flashlight and an attachment part designed as an attachment brush according to a further preferred embodiment of the invention
  • Fig. 5 a fragmentary sectional view of the attachment part of Fig. 4, showing the deflection mirror in the region of the working head.
  • 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. The formation of an electron in the conduction band and a hole in the nonconducting band occurs. 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.
  • the activation of the bleaching agent can advantageously take place by means of a bleaching device 2 designed as an electric toothbrush 1, as shown in FIG. 2.
  • This toothbrush 1 comprises a handpiece 3, which is connected via a brush tube 4 with a working head 5.
  • Said working head 5 carries as soft structure 6 a bristle field 7, which in the illustrated embodiment has substantially a round contour and comprises a plurality of bristle tufts 8.
  • the bristle tufts 8 mentioned are mounted on a substantially plate-shaped, in the illustrated embodiment circular bristle carrier 9, which is movably mounted on the brush tube 4 and the working head 5 connected thereto.
  • the bristle carrier 9 can be rotatable about an axis of rotation which extends transversely to the longitudinal direction of the brush tube 4 and substantially parallel to the longitudinal direction of the bristle tufts 8.
  • a non-illustrated, known drive may have an electric motor in the handpiece 3, which is powered by a likewise accommodated in the handpiece 3 battery ago and on the other hand connected via a transformer, also not shown in the brush tube 4 with the bristle carrier 9, to drive this rotationally oscillating about said rotation axis 10.
  • a light source 11 of a lighting device 12 by means of which the bristle field 9 and thus to be worn on the teeth bleach the bristle carrier 9 is irradiated therethrough with activating light.
  • the light source 11 comprises a plurality of LEDs 13 which are arranged on a common carrier plate.
  • the said light source 11 is supplied via a supply line 14 with electrical energy. Said supply line 14 may extend in the brush tube 4 and run into the handle 3, to be connected there to the power source provided therein.
  • the light source 11 integrated in the working head 5 irradiates the underside of the bristle carrier 9.
  • light is thereby coupled into the bristle tufts 8.
  • the bristle tufts 8 are fastened in passage openings in the bristle carrier 9, for example glued or welded therein.
  • the light source 11 facing ends of the bristle tufts 8 serve as light entrance, while the free ends of the bristle tufts 8 serve as a light output, from which the injected light is emitted.
  • the bristle tufts 8 themselves serve as optical fibers.
  • the bristle carrier 9 itself at least partially, in particular between the bristle tufts 8 translucent and / or light-conducting, so that from the light source 11 and the remaining between the bristle tufts 8 spaces of the bristle field 7 are illuminated with light.
  • bleach incorporated between the bristle tufts 8 can be activated, while with the bristle field 7 the bleaching agent is rubbed on the teeth to be treated.
  • a reflector 15 is integrated in development of the invention in the working head 5, in the illustrated embodiment on the side facing away from the bristle field 7 of the light source 11th
  • the reflector 15 may consist of a mirrored coating on the inside, for example in the form of a coated film.
  • the bristle carrier 9 is made interchangeable with the attached bristle field 7. He can in a known manner one Have coupling portion, by means of which it is detachably fastened to the working head 5. The lighting device 12 together with the light source 11, however, remains in the working head 5, so that only the bristle field 7 is exchanged.
  • the bleaching device 2 comprises a hand-held part 3 in the form of a flashlight, onto which attachment part 40 designed in the form of a clip-on brush can be placed.
  • the attachment part 40 comprises a brush tube 4, which carries a working head 5, similar to the previously shown embodiment as a soft structure 6 comprises a bristle field 7 with a plurality of bristle tufts 8, which are mounted on a plate-shaped bristle carrier 9.
  • this attachment 40 can be replaced and have a different structure. It forms, so to speak, a removable part, which can be placed on the aforementioned handle 3.
  • the handpiece 3 comprises a light source 30 which is arranged on the end side or aligned with the end face of the body of the handpiece 3 and which may advantageously be in the form of an LED arrangement which emits a light cone 31 or light beam path 31 of suitable wavelength at the end.
  • the light source 30 may be associated with an optical system, not shown in more detail, which may have, for example, a suitable reflector and / or mirror and / or be supplemented by lens optics for focusing the emitted light beams.
  • a power supply in the form of rechargeable batteries can furthermore be accommodated in a manner known per se for a flashlight, which feeds the abovementioned light source 30 via a control device and in particular can include a switch 32, by means of which the light source 30 is switched on and off ,
  • the handpiece 3 has in the region of the light source 30, a coupling portion 33 which in the illustrated embodiment as an annular groove is formed, but also in the form of other positive and / or frictional connection means, in particular quick connection means may be formed.
  • the attachment part 40 provided coupling portion 41, which is formed in the illustrated embodiment as a flared connection flange, see. 4, and an end-side end portion of the brush tube 4 forms.
  • the light emitted by the light source 30 is transmitted through to the working head 5 in order to be emitted in the region of the working head 5 in a defined direction 10, cf. FIG. 5.
  • a deflecting mirror 32 is provided in the working head 5, which guides the light 31 through the transparent bristle carrier 9 and through the bristle tufts 8.
  • the inside of which may be formed in a mirrored manner optionally with a suitable shaping of the working head 5 can be dispensed with a separate deflecting mirror 32, when the inner wall of the working head 5 is curved in a suitable manner and has a Veradorung that emits the light in the desired exit direction 10.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von Zähnen und eine zahnbürstenähnliche Bleichvorrichtung deren Arbeitskopf einerseits eine Weichstruktur insbesondere in Form eines Borstenfeldes, gegebenenfalls auch in Form einer bauschartigen Schwamm- oder Fliesstruktur aufweist und andererseits eine Beleuchtungseinrichtung besitzt, mittels derer an der Weichstruktur das Bleichmittelaktivieren des 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. Dabei wird durch die in den Arbeitskopf bzw. die Weichstruktur integrierte Beleuchtungseinrichtung und das davon abgestrahlte Licht das Bleichmittel gleichzeitig aktiviert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bleichen von Zähnen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von Zähnen, bei dem ein photoreaktives und/oder -katalysierbares Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht und mit Licht aktiviert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bleichvorrichtung zum Bleichen von Zähnen nach einem solchen Verfahren, mit einem in eine Mundhöhle einführbaren, mit einem Handgriff verbindbaren Arbeitskopf, der eine borstenfeld- und/oder schwammartige Weichstruktur zum Ausbringen und Verreiben eines solchen photoreaktiven und/oder -katalysierbaren Bleichmittels auf den Zähnen aufweist.
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. - A -
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 IM , DE 20 2004 001004 U1 , DE 20 2004 004628 U1 , 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 Verfahren sowie 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 und für den Anwender vertraute Handhabung des Bleichprozesses erreicht werden, die nichtsdestotrotz eine effiziente Zahnbleichung ohne Schädigungen am Zahnschmelz und am Zahnfleisch erreicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Anstelle wie beim Stand der Technik in einem zweistufigen Prozeß zunächst das Bleichmittel beispielsweise mit einem Spatel, Pinsel oder ähnlichen Instrumenten aufzutragen und sodann einen sperrigen Beleuchtungskopf auf die Zähne zu setzen, um das Bleichmittel zu aktivieren, schlägt die vorliegende Erfindung einen einstufigen Prozeß vor, bei dem das Bleichmittel auf den Zähnen verrieben und gleichzeitig aktiviert wird. Erfindungsgemäß wird das Bleichmittel mit einer borstenfeld- und/oder schwammartigen Weichstruktur auf den Zähnen verrieben und während des Verreibens durch an der Weichstruktur abgestrahltes Licht geeigneter Wellenlänge und Intensität aktiviert. Hierzu wird eine zahnbürstenähnliche Bleichvorrichtung verwendet, deren Arbeitskopf einerseits eine Weichstruktur insbesondere in Form eines Borstenfeldes, gege- benenfalls auch in Form einer bauschartigen Schwamm- oder Fliesstruktur aufweist und andererseits eine Beleuchtungseinrichtung besitzt, mittels derer an der Weichstruktur das Bleichmittelaktivieren des 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. Dabei wird durch die in den Arbeitskopf bzw. die Weichstruktur integrierte Beleuchtungseinrichtung und das davon abgestrahlte Licht das Bleichmittel gleichzeitig aktiviert.
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 Borstenbü- schelfeld 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.
Um bei Ausbildung der Weichstruktur in Form eines Borstenfeldes die Lichteinkopplung in die Borstenbüschel nicht zu behindern, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Borstenbüschel nicht im Ankerstopfverfahren an dem entsprechenden Borstenträger befestigt sind. Es sind vielmehr alternative Befestigungsmittel frei von Ankerplättchen vorgesehen. Beispielsweise können die Borstenbüschel an dem Borstenträger verklebt oder verschweißt sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können in dem Borstenträger beispielsweise Durchgangsausnehmungen vorgesehen sein, in die jeweils ein Borstenbüschel hineingestopft ist, so daß es auf der gegenüberliegenden Seite leicht heraustritt; dort kann das Borstenbüschel beispielsweise mit Hilfe eines heißen Stempels verschweißt werden, so daß eine günstige Einkoppelung des Lichtes in die Borstenbüschel erreicht werden kann.
Alternativ können die Borstenbüschel jedoch auch jeweils von einem Anker- plättchen gehalten sein, das in den Wandungen der Ausnehmungen im Borstenträger sitzt. Um die Lichteinkopplung zu verbessern, sind die um das An- kerplättchen umgeschlagenen Borsten in diesem Umschlagsbereich strukturverändert, insbesondere beispielsweise aufgeschmolzen oder in ein einkoppelndes Material eingegossen. Der um das Ankerplättchen umgeschlagene Abschnitt der Borstenbüschel besitzt hierdurch vorteilhafterweise eine effiziente Lichteinkoppelfläche.
Das Licht zur Aktivierung des Bleichmittels kann grundsätzlich auf verschiedenem Wege zu der Weichstruktur bzw. dem Borstenfeld des Arbeitskopfes gebracht werden. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung eine in den Arbeitskopf integrierte Lichtquelle aufweisen. Insbesondere kann zumindest eine Lichtquelle unter einer die Weichstruktur tragenden Trägerplatte an dem Arbeitskopf angeordnet sein. Hierdurch können der Aufwand einer Lichtleitung zum Arbeitskopf und die dabei auftretenden Verluste vermieden werden. Die unter der Trägerplatte der Weichstruktur liegende Lichtquelle kann das Licht dabei unmittelbar in die vorteilhafterweise durch die Trägeplatte hindurchtretenden Borstenbüschel hineinstrahlen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerplatte der Weichstruktur zumindest abschnittsweise lichtdurchlässig ausgebildet sein, so daß das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht durch die Trägerplatte hindurch in die darüberliegen- de Weichstruktur, insbesondere die darin vorgesehenen Lichtkanäle gelangen kann. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Lichtquelle zumindest ein LED umfassen, das im Arbeitskopf angeordnet ist. Vorzugsweise können mehrere LEDs Verwendung finden, insbesondere wenn die Weichstruktur eine größere Fläche besitzt und/oder eine größere Fläche mit Licht beaufschlagt werden soll.
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 bzw. in die Weichstruktur wirft. Der Reflektor kann beispielsweise aus einer verspiegelten Folie bestehen. Vorteilhafterweise ist der Reflektor auf einer der Weichstruktur abgewandten Seite der Lichtquelle angeordnet, um sozusagen in die falsche Richtung geworfenes Licht zur Weichstruktur hinzulenken.
Alternativ zu einer solchen unmittelbar im Arbeitskopf angeordneten Lichtquelle kann die Beleuchtungseinrichtung auch eine Lichtquelle im Handgriff oder in einem Bürstenrohr 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 Bürstenrohr selbst gebildet sein.
Ungeachtet der Anordnung der Lichtquelle im Arbeitskopf oder davon beabstandet im Handgriff bzw. Bürstenrohr erfolgt die Stromversorgung der Lichtquelle vorteilhafterweise vom Handgriff her. In dem Handgriff kann eine Stromversorgung angeordnet sein, die über geeignete elektrische Verbindungsmittel mit der Lichtquelle verbunden ist. Die Stromversorgung kann dabei beispielsweise aus einer vorzugsweise aufladbaren Stromquelle im Handgriff bestehen. Alternativ kann jedoch auch eine externe Stromversorgung sein, so daß in diesem Fall die im Handgriff angeordnete Stromversorgung im wesentlichen aus einem Kabelanschluß und gegebenenfalls einem Spannungswandler bzw. -regier besteht.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Weichstruktur zum Aufbringen und Verreiben des Bleichmittels auswechselbar ausgebildet. Vorteilhafterweise kann die Weichstruktur an einem austauschbaren Wechselträger befestigt sein, der von der Beleuchtungseinrichtung lösbar ist und lösbar an dem Arbeitskopf befestigt werden kann. Hierdurch kann bei Verschleiß die Weichstruktur ersetzt werden, ohne die Beleuchtungseinrichtung mitaustauschen zu müssen. Ebenso kann der Handteil der Bleichvorrichtung gegebenenfalls einschließlich des wesentlichen Teils des Arbeitskopfes von verschiedenen Personen benutzt werden; hierzu setzt lediglich jeder Anwender „seine" Weichstruktur auf den Arbeitskopf.
In Weiterbildung der Erfindung besitzt die Bleichvorrichtung einen modularen Aufbau, wobei insbesondere ein Handteil vorgesehen sein kann, auf das verschiedene Aufsatzteile aufgesetzt werden können, beispielsweise verschiedene Aufsatzteile für verschiedene Benutzer, aber auch verschiedene Aufsatzteiltypen, wie beispielsweise ein Aufsatzteil mit einer schwammartigen Weichstruktur, ein Aufsatzteil mit einem Borstenfeld, ein Aufsatzteil mit einem Bestrahlungskopf oder dergleichen. Durch einen derartigen modularen Aufbau kann die Bleichvorrichtung individuell an die Bedürfnisse des jeweiligen Benutzers angepaßt werden, ohne dass jedes Mal die gesamte Einheit ausgetauscht werden müßte.
Insbesondere kann hierbei der Handteil, auf den verschiedene Aufsatzteile aufgesetzt werden können, in Form einer Taschenlampe ausgebildet sein, die an sich auch ohne ein Aufsatzteil als Lampe genutzt werden kann und zumindest eine Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtkegels bzw. eines gerichteten Lichtstrahlengangs aufweist. Grundsätzlich kann jede Lampe als Lichtquelle dienen, vorteilhafterweise kann die Lichtquelle aus einem oder mehreren LEDs bestehen. Um eine effiziente Strahlleistung zu erreichen, kann der Lichtquelle ein Reflektor und/oder ein Spiegel zugeordnet sein, der das von der Lampe abgegebene Licht bündelt und/oder in eine bestimmte Richtung wirft, wie an sich bei Taschenlampen bekannt. Vorteilhafterweise umfaßt der Handteil dabei einen Korpus, der im Bereich des Lichtaustritts bzw. der Lichtabstrahlung einen Kupplungsabschnitt aufweist, mittels dessen verschiedene Aufsatzteile angekuppelt werden können. Beispielsweise kann ein die Lichtquelle umgebendes, ringförmiges Kupplungsstϋck vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise umfaßt das als Taschenlampe ausgebildete Handteil dabei neben der Lichtquelle auch noch deren Energieversorgung, beispielsweise in Form von wieder aufladbaren Akkus, sowie Steuerungs- und/oder Betätigungsmittel zur Steuerung der Lichtabgabe.
Die auf den Handteil aufsetzbaren Aufsatzteile können ein vorzugsweise rohr- förmiges Trägerstück umfassen, das einenends einen Kupplungsabschnitt zum Ankuppeln an den Handteil aufweist und anderenends den jeweiligen Arbeitskopf zum Bleichen der Zähne trägt. Als Arbeitskopf kann dabei insbesondere eine Weichstruktur der vorgenannten Art vorgesehen sein. Das Aufsatzteil weist hierbei vorteilhafterweise als Teil seiner Beleuchtungsvorrichtung Lichtleitmittel auf, die das von dem taschenlampenartig ausgebildeten Handteil kommende Licht zum Arbeitskopf leiten und/oder lenken, um dort das Licht austreten und auf die zu bleichenden Zähne bzw. das Bleichmittel einwirken zu lassen. Dabei können in dem Aufsatzteil Lichtleitfasern bzw. ein Lichtleitkabel der vorgenannten Art vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Aufsatzteil insbesondere an seinem arbeitskopfseitigen Ende ein Spiegel vorgesehen sein, der das durch das Bürstenrohr hindurch gestrahlte Licht umlenkt und auf den Arbeitskopf lenkt bzw. es durch den Arbeitskopf in der gewünschten Richtung austreten läßt. Die Beleuchtungseinrichtung ist hinsichtlich ihres Wellenlängenbereiches und ihrer Lichtintensität an das Bleichmittel angepaßt, um dieses in der gewünschten Weise zu aktivieren, wenn das Bleichmittel auf den Zähnen verrieben wird. Grundsätzlich können hierzu je nach Bleichmittel verschiedene Wellenlängenbereiche erforderlich sein. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung strahlt die Beleuchtungseinrichtung Licht in einem Wellenlängenbereich von 450 bis 480 Nanometer, vorzugsweise etwa 460 Nanometer ab. Bei diesem Wellenlängenbereich tritt eine Abkühlung des bestrahlten Bleichmittels ein.
Besonders von Vorteil ist es, wenn das verwendete Bleichmittel wenigstens einen Photokatalysator enthält, so daß die Lichtaktivierung des Bleichmittels in kürzester Zeit und insbesondere während des Verreibens auf den Zähnen erfolgen kann.
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 TΪO2 kommen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die Nanopartikel Anatas sind. Bei Anatas handelt es sich um Titandioxid mit einem kubisch raumzentrierten Gitter, das besonders günstige Eigenschaften zur Erzeugung von Aktivsauerstoff aufweist. Weiters ist vorgesehen, daß die Nanopartikel einen Durchmesser von etwa 1 Nanometer bis etwa 1 μm aufweisen. Aufgrund der Zahnstruktur haben sich Nanopartikel mit dem Durchmesser von etwa 100 bis 500 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 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 Na2CÜ3 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 explosi- onsartig. Die große Zerfallshemmung von H2O2 beruht hierbei darauf, daß der erste Schritt der Thermolyse in einer energieaufwändigen Molekülspaltung in 2HO-Radikale besteht (HOOH + 21 1 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 Verdik- kungsmittel 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.
Insbesondere ist vorgesehen bei der Verwendung eines Halbleiters, 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 CO2-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 Sauer- stoff 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 CO2-Laser (10600 nm) könnte ein a- Zinnnanopartikel angeregt werden. 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. 2: eine perspektivische, schematische Darstellung einer als elektrische Zahnbürste ausgebildeten Bleichvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, und
Fig. 3: eine Schnittansicht des Bürstenkopfes der Zahnbürste aus Fig. 2, die im Bürstenkopf angeordnete Lichtquelle unter dem Borstenträger zeigt,
Fig. 4: eine perspektivische, schematische Darstellung einer Bleichvorrichtung mit einem modularen Aufbau umfassend ein als Taschenlampe ausgebildetes Handteil sowie ein als Aufsatzbürste ausgebildetes Aufsatzteil nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung, und
Fig. 5: eine ausschnittsweise Schnittansicht des Aufsatzteiles aus Fig. 4, die dessen Umlenkspiegel im Bereich des Arbeitskopfes 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.
Die Aktivierung des Bleichmittels kann dabei vorteilhafterweise durch eine als elektrische Zahnbürste 1 ausgebildete Bleichvorrichtung 2 erfolgen, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Zahnbürste 1 umfaßt einen Handteil 3, der über ein Bürstenrohr 4 mit einem Arbeitskopf 5 verbunden ist. Der genannte Arbeitskopf 5 trägt dabei als Weichstruktur 6 ein Borstenfeld 7, das in der gezeichneten Ausführung im wesentlichen eine runde Kontur besitzt und eine Vielzahl von Borstenbüscheln 8 umfaßt. Die genannten Borstenbüschel 8 sind dabei auf einem im wesentlichen plattenförmigen, in der gezeichneten Ausführung kreisrunden Borstenträger 9 befestigt, der an dem Bürstenrohr 4 bzw. dem damit verbundenen Arbeitskopf 5 beweglich gelagert ist. Insbesondere kann der Borstenträger 9 um eine Drehachse drehbar sein, die sich quer zur Längsrichtung des Bürstenrohres 4 und im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Borstenbüschel 8 erstreckt.
Ein nicht näher dargestellter, an sich bekannter Antrieb kann einen Elektromotor in dem Handteil 3 aufweisen, der von einem ebenfalls in dem Handteil 3 untergebrachten Akku her energieversorgt wird und andererseits über einen ebenfalls nicht gezeigten Übertrager in dem Bürstenrohr 4 mit dem Borstenträger 9 verbunden ist, um diesen rotatorisch oszillierend um die genannte Drehachse 10 anzutreiben.
Wie Fig. 3 zeigt, sitzt in dem Arbeitskopf 5 unterhalb des Borstenträgers 9, d.h. auf der dem Borstenfeld 7 abgewandten Seite des Borstenträgers 9 eine Lichtquelle 11 einer Beleuchtungseinrichtung 12, mit Hilfe derer das Borstenfeld 9 und das damit auf den Zähnen zu verreibende Bleichmittel durch den Borstenträger 9 hindurch mit aktivierendem Licht bestrahlt wird. In der gezeichneten Ausführungsform umfaßt die Lichtquelle 11 eine Mehrzahl von LEDs 13, die auf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sind. Die genannte Lichtquelle 11 wird dabei über eine Versorgungsleitung 14 mit elektrischer Energie versorgt. Die genannte Versorgungsleitung 14 kann sich im Bürstenrohr 4 erstrecken und in das Handteil 3 hineinverlaufen, um dort mit der darin vorgesehenen Stromquelle verbunden zu sein.
Wie Fig. 3 zeigt, bestrahlt die in den Arbeitskopf 5 integrierte Lichtquelle 11 die Unterseite des Borstenträgers 9. Einerseits wird hierdurch Licht in die Borstenbüschel 8 eingekoppelt. Die Borstenbüschel 8 sind in Durchgangsausnehmun- gen in dem Borstenträger 9 befestigt, beispielsweise darin eingeklebt oder verschweißt. Die der Lichtquelle 11 zugewandten Enden der Borstenbüschel 8 dienen als Lichteingang, während die freien Enden der Borstenbüschel 8 als Lichtausgang dienen, von dem das eingekoppelte Licht abgestrahlt wird. Die Borstenbüschel 8 selbst dienen als Lichtleiter.
Andererseits ist der Borstenträger 9 selbst zumindest bereichsweise, insbesondere zwischen den Borstenbüscheln 8 lichtdurchlässig und/oder lichtleitend ausgebildet, so daß von der Lichtquelle 11 auch die zwischen den Borstenbüscheln 8 verbleibenden Zwischenräume des Borstenfeldes 7 mit Licht beschienen werden. Hierdurch kann zwischen den Borstenbüscheln 8 eingelagertes Bleichmittel aktiviert werden, während mit dem Borstenfeld 7 das Bleichmittel auf den zu behandelnden Zähnen verrieben wird.
Um die Lichtbeaufschlagung des Borstenträgers 9 bzw. des Borstenfeldes 7 auch bei begrenzter Leistung der Lichtquelle 11 zu optimieren, ist in Weiterbildung der Erfindung in dem Arbeitskopf 5 ein Reflektor 15 integriert, der in der gezeichneten Ausführung auf der dem Borstenfeld 7 abgewandten Seite der Lichtquelle 11 angeordnet ist und an sich „falsch" abgestrahltes Licht auf den Borstenträger 9 bzw. das Borstenfeld 7 zu lenken. Der Reflektor 15 kann aus einer auf der Innenseite verspiegelten Schale beispielsweise in Form einer beschichteten Folie bestehen.
Vorteilhafterweise ist der Borstenträger 9 mit dem daran befestigten Borstenfeld 7 auswechselbar gestaltet. Er kann in an sich bekannter Weise einen Kupplungsabschnitt aufweisen, mittels dessen er lösbar am Arbeitskopf 5 befestigbar ist. Die Beleuchtungseinrichtung 12 mitsamt der Lichtquelle 11 verbleibt hingegen im Arbeitskopf 5, so daß lediglich das Borstenfeld 7 getauscht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Bleichvorrichtung ist in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Die Bleichvorrichtung 2 umfaßt hierbei einen in Form einer Taschenlampe ausgebildeten Handteil 3, auf den ein in Form eines Aufsteck- bürstchens ausgebildetes Aufsatzteil 40 aufgesetzt werden kann. In der gezeichneten Ausführungsform umfaßt dabei das Aufsatzteil 40 ein Bürstenrohr 4, das einen Arbeitskopf 5 trägt, der ähnlich der zuvor gezeigten Ausführung als Weichstruktur 6 ein Borstenfeld 7 mit einer Vielzahl von Borstenbüscheln 8 umfaßt, die auf einem plattenförmigen Borstenträger 9 befestigt sind. Dieses Aufsatzteil 40 kann jedoch ausgetauscht werden und einen anderen Aufbau besitzen. Es bildet sozusagen ein Wechselteil, das auf den vorgenannten Handteil 3 aufgesetzt werden kann.
Wie Figur 4 zeigt, umfaßt der Handteil 3 eine stirnseitig angeordnete bzw. zur Stirnseite des Korpus des Handteiles 3 ausgerichtete Lichtquelle 30, die vorteilhafterweise in Form einer LED-Anordnung ausgebildet sein kann, die stirnseitig einen Lichtkegel 31 bzw. Lichtstrahlengang 31 geeigneter Wellenlänge abstrahlt. Um die Lichtausbeute zu optimieren, kann der Lichtquelle 30 ein nicht näher gezeigtes optisches System zugeordnet sein, das beispielsweise einen geeigneten Reflektor und/oder Spiegel aufweisen und/oder durch eine Linsenoptik zur Bündelung der abgegebenen Lichtstrahlen ergänzt sein kann. In dem Handteil 3 kann weiterhin in an sich für eine Taschenlampe bekannter Weise eine Energieversorgung in Form von Akkus untergebracht sein, die über eine Steuerungseinrichtung die vorgenannte Lichtquelle 30 speist und insbesondere einen Schalter 32 umfassen kann, mittels dessen die Lichtquelle 30 ein- und ausgeschaltet wird.
Der Handteil 3 weist dabei im Bereich der Lichtquelle 30 einen Kupplungsabschnitt 33 auf, der in der gezeichneten Ausführungsform als ringförmige Nut ausgebildet ist, jedoch auch in Form anderer formschlüssiger und/oder reibschlüssiger Verbindungsmittel, insbesondere Schnellverbindungsmittel, ausgebildet sein kann.
Zu dem genannten Kupplungsabschnitt 33 komplementär ausgebildet ist an dem Aufsatzteil 40 vorgesehener Kupplungsabschnitt 41 , der in der gezeichneten Ausführungsform als aufgeweiteter Anschlussflansch ausgebildet ist, vgl. Figur 4, und einen stirnseitigen Endabschnitt des Bürstenrohrs 4 bildet. Durch das genannte Bürstenrohr 4 hindurch wird im zusammengesetzten Zustand das von der Lichtquelle 30 abgegebene Licht bis zum Arbeitskopf 5 hindurchgestrahlt, um im Bereich des Arbeitskopfes 5 in einer definierten Richtung 10 abgestrahlt zu werden, vgl. Figur 5. Hierzu ist in der gezeichneten Ausführungsform ein Umlenkspiegel 32 im Arbeitskopf 5 vorgesehen, der das Licht 31 durch den transparent ausgebildeten Borstenträger 9 hindurch sowie durch die Borstenbüschel 8 hindurch ausleitet. Um Lichtverluste in dem Bürstenrohr 4 zu vermeiden, kann dessen Innenseite verspiegelt ausgebildet sein, wobei ggf. bei geeigneter Formgebung des Arbeitskopfes 5 auf einen separaten Umlenkspiegel 32 verzichtet werden kann, wenn die Innenwandung des Arbeitskopfes 5 in geeigneter Weise gekrümmt ausgebildet ist und eine Verspiegelung aufweist, die das Licht in der gewünschten Austrittsrichtung 10 abstrahlt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bleichen von Zähnen, bei dem ein photoreaktives und/oder -katalysierbares Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht und mit Licht aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichmittel mit einer Borstenfeld- und/oder schwammartigen Weichstruktur (6) auf den Zähen verrieben und während des Verreibens durch an der Weichstruktur (6) abgestrahltes Licht geeigneter Wellenlänge und Intensität aktiviert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das die Aktivierung bewirkende Licht zumindest teilweise durch die Weichstruktur (6) hindurch geleitet und von der Weichstruktur (6) abgestrahlt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Licht mit einer Wellenlänge von 450 bis 480 Nanometer abgestrahlt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtleistung unter einem Watt, bevorzugt zwischen einem Miliwatt pro Quadratzentimeter und 25 Miliwatt pro Quadratzentimeter beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Radikale oder, insbesondere atomaren, sauerstofffreisetzendes Bleichmittel verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bleichmittel mit einem als Nanopartikel ausgebildeten Photokatalysator verwendet wird.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Photokatalysator ein Halbleiter ist.
8. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei Nanopartikel aus der Gruppe ZnO2, Si, σ-Sn oder TiO2 verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Anatas ausgebildete Nanopartikel verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanopartikel einen Durchmesser von 1 Nanometer bis 1 μm aufweisen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bleichmittel enthaltend Wasserstoffperoxyd verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bleichmittel als Radikalbildner Wasserstoffperoxyd enthält.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wasserstoffper- oxyd in Form einer wäßrigen Lösung in einer Konzentration von 1 bis 10 %, vorzugsweise 5 % vorliegt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bleichmittel ein Verdickungsmittel oder einen Gelbildner enthält.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verdickungsmittel eine Acrylat ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bleichmittel eine alkalische Komponente oder eine Puffersubstanz zur Erhöhung des pH- Wertes enthält.
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die alkalische Komponente oder Puffersubstanz Na2CO3 ist.
18. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, wobei der Photokatalysator bezogen auf das wasserfreie Bleichmittel in einer Konzentration von etwa 1 bis 90 Masseprozent, vorzugsweise in einer Konzentration von 60 bis 80 Masseprozent vorliegt.
19. Bleichvorrichtung zum Bleichen von Zähnen nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in eine Mundhöhle einführbaren, mit einem Handgriff verbindbaren Arbeitskopf (5), der eine borstenfeld- und/oder schwammartige Weichstruktur (6) zum Ausbringen und Verreiben eines photoreaktiven und/oder -katalysierbaren Bleichmittels auf den Zähnen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf (5) eine Beleuchtungseinrichtung (12) zum Bestrahlen des Bleichmittels mit das Bleichmittel aktivierendem Licht an der Weichstruktur (6) aufweist.
20. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Beleuchtungseinrichtung in den Arbeitskopf (5) integriert ist und/oder die Weichstruktur (6) einen Teil der Beleuchtungseinrichtung (12) bildet.
21. Bleichvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Weichstruktur (6) ein Borstenfeld (7) mit Borstenbüscheln (8) aufweist, wobei zumindest ein Teil der Borstenbüschel (8) als Lichtleiter ausgebildet ist und die Beleuchtungseinrichtung (12) derart 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.
22. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei verschiedenen Borstenbüschel (8) verschieden stark lichtleitend ausgebildet sind und/oder in verschiedene Borstenbüschel (8) verschieden intensives Licht einspeisbar ist.
23. Bleichvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei Borstenbüschel (8) unterschiedlicher Länge und/oder in zumindest einem Borstenbüschel (8) Borsten unterschiedlicher Länge vorgesehen sind.
24. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 22, wobei die Weichstruktur (6) Lichtkanäle in Form von kaminförmigen Aussparungen aufweist und die Beleuchtungseinrichtung (12) Licht in die genannte Lichtkanäle strahlt.
25. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch in Verbindung mit Anspruch 21 , wobei die Lichtkanäle sich etwa parallel zu einer Borstenbüschel- längsrichtung erstrecken und am Fuße der Borstebüschel (8) Lichteinspeisemittel zum Einspeisen von Licht in die Lichtkanäle vorgesehen sind.
26. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinrichtung (12) Licht im Wellenlängenbereich von 450 bis 480, vorzugsweise etwa 460 Nanometer abgibt.
27. Bleichvorrichtung nach Anspruch 21 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche, wobei die Borstenbüschel (8) durch Befestigungsmittel frei von Ankerplättchen an einem Borstenträger befestigt sind.
28. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Borstenbüschel (8) an dem Borstenträger (9) verklebt und/oder verschweißt sind.
29. Bleichvorrichtung nach Anspruch 21 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche 22 bis 26, wobei die Borstenbüschel jeweils von einem in den Wandungen einer Borstenbüschelausnehmung sitzenden Anker gehalten sind, wobei ein um den Anker umgeschlagener Abschnitt des jeweiligen Borstenbüschels Mittel, insbesondere eine Strukturveränderung, zur Verbesserung der Lichteinkopplung aufweist.
30. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 29, wobei die Beleuchtungseinrichtung (12) zumindest eine Lichtquelle (11 ) aufweist, die unter einer die Weichstruktur (6) tragenden Trägerplatte an dem Arbeitskopf (5) angeordnet ist.
31. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Trägerplatte zumindest teilweise lichtdurchlässig und/oder lichtleitend ausgebildet ist.
32. Bleichvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (11 ) zumindest ein LED (13) umfaßt, welches im Arbeitskopf (5) angeordnet ist.
33. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 30 bis 32, wobei die Beleuchtungseinrichtung (12) einen Reflektor (15) aufweist, der auf einer der Weichstruktur (6) abgewandten Seite der Lichtquelle (11 ) angeordnet ist und/oder von der Lichtquelle (11 ) abgestrahltes Licht auf die und/oder in die Weichstruktur (6) lenkt.
34. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 33, wobei die Beleuchtungseinrichtung (12) einem in einem Handgriff oder einem Bürstenrohr (4) angeordnete Lichtquelle sowie mit der Lichtquelle wirkverbundene Lichtleitmittel und/oder -lenkmittel zur Leitung und/oder Lenkung des Lichts zum Arbeitskopf (5) aufweist.
35. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31 , wobei sie einen mo- dularen Aufbau mit einem Handteil (3) und einem damit lösbar verbindbaren, den Arbeitskopf (5) umfassenden Aufsatzteil (40) besitzt.
36. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Handteil (3) nach Art einer Taschenlampe ausgebildet ist und/oder eine Lichtquelle (30), insbesondere zumindest ein LED, sowie einen Kupplungsabschnitt (33) zum vorzugsweise form- und/oder reibschlüssigen Ankuppeln des Aufsatzteils (40) aufweist, der im Bereich des Lichtaustritts aus dem Handteil (3) und/oder der Lichtabstrahlung von dem Handteil (3) angeordnet ist.
37. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Arbeitskopf (5) des Aufsatzteils (40) anstelle der Weichstruktur (6) eine feste Lichtabstrahlfläche zum Bestrahlen des Bleichmittels mit aktivierendem Licht aufweist, wobei vorzugsweise die genannte Lichtabstrahlfläche von einem Wandungsabschnitt des Arbeitskopfs (5) gebildet ist.
38. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 35 bis 37, wobei der Aufsatzteil (40) Lichtleit- und/oder -lenkmittel, vorzugsweise zumindest einen Spiegel und/oder einen Lichtleiter, zur Weiterleitung des vom Handteil (3) empfangenen Lichts zum Arbeitskopf (5) hin aufweist.
39. Bleichvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Lichtleit- und/oder -lenkmittel in den Handgriff und/oder in das Bürstenrohr integriert sind.
40. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 39, wobei die Beleuchtungseinrichtung (12) eine Stromversorgung aufweist, die zumindest teilweise in dem Handgriff angeordnet ist.
41. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 40, wobei die Weichstruktur (6) austauschbar ausgebildet und von der Beleuchtungseinrichtung (12) lösbar ist.
42. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 41 , wobei die Weichstruktur (6) beweglich gelagert ist, wobei ein Antrieb zum Antreiben der Weichstruktur (6) vorgesehen ist.
43. Bleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 42, wobei sie als Zahnbürste ausgebildet ist.
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