AT504150B1 - Verfahren und vorrichtung zum bleichen von zähnen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Arbeitskopf (5) eine ein LED-Feld aufweisende Beleuchtungseinrichtung (12) zum Bestrahlen des Bleichmittels mit das Bleichmittel aktivierendem Licht an der Weichstruktur (6) aufweist, welche Beleuchtungseinrichtung (1) Licht im Wellenlängenbereich von 450 bis 480, dass das LED-Feld unter der Borstenträgerplatte im Inneren des Kopfes angeordnet ist, dass Licht leitende Borstenbüschel vorgesehen sind, wobei die Borstenbüschel verschieden stark Licht leitend ausgebildet sind, und dass die in der Borstenträgerplatte sitzenden Borstenabschnitte eine Strukturveränderung zur Verbesserung der Lichteinkoppelung besitzen

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BLEICHEN VON ZÄHNEN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von Zähnen, bei dem einphotoreaktives und/oder -katalysierbares Bleichmittel auf die Zähne aufgebracht und mit Lichtaktiviert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bleichvorrichtung zum Bleichen von Zähnennach einem solchen Verfahren, mit einem in eine Mundhöhle einführbaren, mit einem Handgriffverbindbaren Arbeitskopf, der eine borstenfeld- und/oder schwammartige Weichstruktur zumAusbringen und Verreiben eines solchen photoreaktiven und/oder -katalysierbaren Bleichmittelsauf den Zähnen aufweist.

[0002] Aufgrund unterschiedlicher Ernährungsgewohnheiten (z.B. durch Tee- oder Kaffeekon¬sum), durch Tabakkonsum oder teilweise als Folge von Erkrankungen, operativen Eingriffen,Entzündungen im Dentalbereich oder nach einer Wurzelspitzenresektion usw. können Verfär¬bungen an Zähnen auftreten. Derartige Verfärbungen, die in der Regel am Zahnschmelz undam Dentin auftreten, sind für die betroffene Person störend, weshalb sich in den vergangenenJahren zahlreiche Verfahren zum Bleichen bzw. Aufhellen von Zähnen etabliert haben, beidenen auf die Zahnoberfläche ein Bleichmittel einwirkt, welches insbesondere durch Redoxre¬aktionen mit den die Verfärbung verursachenden Substanzen den Zahn wieder aufhellt. Häufigwerden bei solchen Verfahren Substanzen eingesetzt, die Radikale oder beispielsweise atoma¬ren Sauerstoff freisetzen, wie z.B. Peroxide. Nach bekanntem Stand der Technik unterscheidetman derzeit zwischen so genannten Home-Bleaching (Heimanwendungsverfahren) und sogenannten In-Office-Bleaching (in der Arztpraxis durchgeführte) Verfahren. Bei den Home-Bleaching Verfahren werden schwache oder stärkere Peroxidverbindungen verwendet, beidenen der reaktive Sauerstoff bzw. die Radikale chemisch ausgetrieben werden. Durch denchemischen Prozess, der ohne Lichteinwirkung erfolgt, wird aufgrund der langen Bleichdauervon bis zu mehreren Stunden die Zahnschmelzoberfläche relativ stark angegriffen. DerartigeVerfahren bezeichnet man auch als chemisches Bleaching. Beim so genannten dentalen In-Office-Bleaching, das nur von Zahnärzten oder Dentisten durchgeführt wird, erfolgt das Austrei¬ben des aktiven Sauerstoffs bzw. der Radikale aus dem eigentlichen Bleichmittel (meist starkePeroxidverbindungen) auf chemischem oder chemischem und photothermischem Weg durchden Einsatz von Lampen. Da bei normalen In-Office-Bleaching-Verfahren starke Peroxidverbin¬dungen verwendet werden, kann die Bleichdauer verkürzt werden. Dennoch kann man be¬obachten, dass der Zahnschmelz von den Chemikalien angegriffen wird. Bei zusätzlicher ther¬mischer Unterstützung durch Lampen spricht man von so genannten photo thermischenBleachingverfahren. Durch zusätzliches Aufwärmen des Bleichmittels, das häufig als Gel aufge¬tragen wird, werden die starken Peroxidverbindungen rascher abgebaut, was die Dauer desBleichverfahrens zusätzlich verkürzt. Wenngleich die verkürzte Bleichdauer grundsätzlich posi¬tiv für den Zahnschmelz ist, kann man dennoch vereinzelt Schädigungen am Zahnschmelzbeobachten. Dabei werden meist Lampensysteme eingesetzt mit hoher Strahlungsleistung: z.B.Halogenlampen mit 380 bis 500 Nanometer nach Filterung mit einer Intensität von 400 bis 1000mW/cm2 oder Plasma-Lichtbogenlampen (Argon, Xenon) mit Wellenlängen von 430 bis 505Nanometer nach Filterung und einer Intensität von 1600 bis 2000 mW/cm2. Bei so genanntenLaser-Bleachingverfahren, die man ebenfalls in die Kategorie der photothermischen Bleaching¬verfahren einstuft, werden Laser eingesetzt mit Ausgangsleistungen von ca. 1 Watt, was imVergleich zu einer herkömmlichen 75 Watt-Glühbirne eine um den Faktor 100 höhere Ein¬strahlintensität verursacht. Aus diesem Grund liegen die Behandlungszeiten bei Laser-Bleachingverfahren bei etwa 30 bis 60 sec. und einer anschließenden Einwirkzeit von einigenMinuten. Im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Verfahren sind die Schädigungen amZahnschmelz bei photothermischen Verfahren deutlich verringert. Nachteilig ist allerdings, dassdie Anschaffungskosten eines Lasers sehr hoch sind. Außerdem muss das Bleichmaterialgenau auf den Laser abgestimmt werden, z.B. der Absorptionskoeffizient des Bleichmittels inVerbindung mit der peroxidischen Komponente, damit es zu keiner thermischen Überbelastungdes Zahnes, insbesondere der Pulpa, kommt.

[0003] Aus der DE 203 07 294 U1 ist eine zahnbürstenähnliche Gerätschaft bekannt, die anStelle des bei einer Zahnbürste üblichen Borstenfeldes einen spangenförmigen Bestrahlungs¬kopf aufweist. Dieser Bestrahlungskopf kann über die Zähne geschoben werden und bestrahltdie Zähne mit geeignetem Licht, um eine Bleichung der Zähne zu erreichen. Bei dieser unmit¬telbaren Bestrahlung ohne Zuhilfenahme eines Bleichmittels bestehen jedoch die oben genann¬ten Nachteile.

[0004] Weiterhin sind im Stand der Technik diverse Zahnbürsten bekannt, die Beleuchtungsein¬richtungen aufweisen, mittels derer verschiedene Bereiche der Mundhöhle einschließlich derZähne zu verschiedenen Zwecken beleuchtet werden können, vgl. DE 20 2005 015767 U1,DE 20 2004 001004 U1, DE 20 2004 004628 U1, DE 295 17 758 U1 oder US 5,030,090. Diesebekannten Zahnbürsten sind jedoch nicht zum Bleichen der Zähne vorgesehen; die eingesetz¬ten Lichtquellen sind dabei hinsichtlich Wellenlängenbereich und Lichtintensität auch nichtgeeignet, eine Zahnbleichung herbeizuführen.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfah¬ren sowie eine verbesserte Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Stan¬des der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere solleine zeitsparende, einfache und für den Anwender vertraute Handhabung des Bleichprozesseserreicht werden, die nichtsdestotrotz eine effiziente Zahnbleichung ohne Schädigungen amZahnschmelz und am Zahnfleisch erreicht.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowiedurch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungsind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Anstelle wie beim Stand der Technik in einem zweistufigen Prozess zunächst dasBleichmittel beispielsweise mit einem Spatel, Pinsel oder ähnlichen Instrumenten aufzutragenund sodann einen sperrigen Beleuchtungskopf auf die Zähne zu setzen, um das Bleichmittel zuaktivieren, schlägt die vorliegende Erfindung einen einstufigen Prozess vor, bei dem dasBleichmittel auf den Zähnen verrieben und gleichzeitig aktiviert wird. Erfindungsgemäß wird dasBleichmittel mit einer borstenfeld- und/oder schwammartigen Weichstruktur auf den Zähnenverrieben und während des Verreibens durch an der Weichstruktur abgestrahltes Licht geeigne¬ter Wellenlänge und Intensität aktiviert. Hierzu wird eine zahnbürstenähnliche Bleichvorrichtungverwendet, deren Arbeitskopf einerseits eine Weichstruktur insbesondere in Form eines Bors¬tenfeldes, gegebenenfalls auch in Form einer bauschartigen Schwamm- oder Fliesstrukturaufweist und andererseits eine Beleuchtungseinrichtung besitzt, mittels derer an der Weich¬struktur das Bleichmittelaktivieren des Lichts auf das Bleichmittel abgestrahlt werden kann. DieWeichstruktur ist geeignet, eine ausreichende Menge des vorzugsweise pastösen oder gelarti¬gen Bleichmittels aufzunehmen und wie beim normalen Zähneputzen durch Hin- und Herbewe¬gen der Weichstruktur auf die Zähne aufzutragen und auf diesen zu verreiben. Vorteilhafter¬weise ist die drucknachgiebige Weichstruktur biege- und druckelastisch ausgebildet, um dasBleichmittel sanft zu verreiben und Irritationen am Zahnfleisch oder gar Schädigungen amZahnfleisch und den Zahnoberflächen zu verhindern. Dabei wird durch die in den Arbeitskopfbzw. die Weichstruktur integrierte Beleuchtungseinrichtung und das davon abgestrahlte Lichtdas Bleichmittel gleichzeitig aktiviert.

[0008] In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird das die Aktivierung des Bleichmittelsbewirkende Licht zumindest teilweise durch die Weichstruktur hindurchgeleitet und von derWeichstruktur insbesondere an dessen Arbeitsfläche abgestrahlt. Bei Ausbildung der Weich¬struktur in Form eines Borstenfeldes kann das Licht durch die Borsten hindurchgeleitet werdenund an den Borstenenden abgestrahlt werden. In Weiterbildung der Erfindung kann die Weich¬struktur dabei ein Borstenfeld mit einer Vielzahl von Borstenbüscheln umfassen, wobei zumin¬dest ein Teil der Borstenbüschel bzw. der zu Borstenbüscheln zusammengefassten Borsten alsLichtleiter ausgebildet sind. Die Weichstruktur bzw. das Borstenfeld bildet dabei sozusagen einTeil der Beleuchtungseinrichtung. Letztere ist dabei derart beschaffen, dass zumindest ein Teildes Lichts in die als Lichtleiter ausgebildeten Borstenbüschel eingekoppelt wird, so dass es von diesen weitergeleitet und an den freien Enden abgestrahlt werden kann.

[0009] Grundsätzlich kann dabei das gesamte Borstenbüschel zur Lichtübertragung genutztund das Licht gleichmäßig verteilt über das Borstenbüschelfeld abgegeben werden. Nach eineralternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch eine ungleiche Licht¬verteilung über das Borstenbüschelfeld bzw. die entsprechend ausgebildete Weichstrukturvorgesehen sein, beispielsweise kann an den Rändern der Weichstruktur eine geringereLichtintensität vorgesehen werden als im Zentrum der Weichstruktur, um das mit den Rändernder Weichstruktur häufiger in Berührung kommende Zahnfleisch weniger stark zu bestrahlen.

[0010] Um nicht nur das zwischen der Zahnoberfläche und der Arbeitsfläche der Weichstrukturbefindliche Bleichmittel zu bestrahlen, sondern auch das in der Weichstruktur eingelagerte, erstnach und nach abgegebene Bleichmittel zu aktivieren, kann in Weiterbildung der Erfindungvorgesehen sein, dass die Weichstruktur Lichtkanäle in Form von vorzugsweise kaminförmigenAussparungen aufweist, in die die Beleuchtungseinrichtung ebenfalls Licht hineinstrahlt, um dasdarin befindliche Bleichmittel zu aktivieren. Die kaminförmigen Aussparungen brauchen dabeikeine geometrisch regelmäßige Form wie bei einem Kamin im engeren Sinne besitzen, sondernes können auch unregelmäßig geformte Lichtkanäle vorgesehen sein, die vorteilhafterweisezumindest zur Arbeitsfläche der Weichstruktur hin offen ausgebildet sind, so dass das darineingelagerte Bleichmittel abgegeben werden kann. Bei Ausbildung der Weichstruktur in Formeines Borstenfeldes können die zwischen den Borstenbüscheln verbleibenden Freiräume bzw.Aussparungen als Lichtkanäle genutzt werden, d.h. die Beleuchtungseinrichtung gibt das Lichtvorteilhafterweise nicht nur in die Borsten, sondern auch in die Zwischenräume hinein ab. InWeiterbildung der Erfindung können hierzu am Boden der Weichstruktur in dem ArbeitskopfLichtaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die in Form von Materialaussparungen, insbesonderejedoch auch in Form von lichtdurchlässigen Wandungsabschnitten des Arbeitskopfes gebildetsein können.

[0011] Um bei Ausbildung der Weichstruktur in Form eines Borstenfeldes die Lichteinkopplungin die Borstenbüschel nicht zu behindern, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dassdie Borstenbüschel nicht im Ankerstopfverfahren an dem entsprechenden Borstenträger befes¬tigt sind. Es sind vielmehr alternative Befestigungsmittel frei von Ankerplättchen vorgesehen.Beispielsweise können die Borstenbüschel an dem Borstenträger verklebt oder verschweißtsein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können in dem Borstenträger bei¬spielsweise Durchgangsausnehmungen vorgesehen sein, in die jeweils ein Borstenbüschelhineingestopft ist, so dass es auf der gegenüberliegenden Seite leicht heraustritt; dort kann dasBorstenbüschel beispielsweise mit Hilfe eines heißen Stempels verschweißt werden, so dasseine günstige Einkoppelung des Lichtes in die Borstenbüschel erreicht werden kann.

[0012] Alternativ können die Borstenbüschel jedoch auch jeweils von einem Ankerplättchengehalten sein, das in den Wandungen der Ausnehmungen im Borstenträger sitzt. Um die Licht¬einkopplung zu verbessern, sind die um das Ankerplättchen umgeschlagenen Borsten in die¬sem Umschlagsbereich strukturverändert, insbesondere beispielsweise aufgeschmolzen oder inein einkoppelndes Material eingegossen. Der um das Ankerplättchen umgeschlagene Abschnittder Borstenbüschel besitzt hierdurch vorteilhafterweise eine effiziente Lichteinkoppelfläche.

[0013] Das Licht zur Aktivierung des Bleichmittels kann grundsätzlich auf verschiedenem Wegezu der Weichstruktur bzw. dem Borstenfeld des Arbeitskopfes gebracht werden. Nach einerbevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung eine in den Arbeits¬kopf integrierte Lichtquelle aufweisen. Insbesondere kann zumindest eine Lichtquelle untereiner die Weichstruktur tragenden Trägerplatte an dem Arbeitskopf angeordnet sein. Hierdurchkönnen der Aufwand einer Lichtleitung zum Arbeitskopf und die dabei auftretenden Verlustevermieden werden. Die unter der Trägerplatte der Weichstruktur liegende Lichtquelle kann dasLicht dabei unmittelbar in die vorteilhafterweise durch die Trägerplatte hindurchtretenden Bors¬tenbüschel hineinstrahlen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerplatte der Weichstrukturzumindest abschnittsweise lichtdurchlässig ausgebildet sein, so dass das von der Lichtquelleabgestrahlte Licht durch die Trägerplatte hindurch in die darüberliegende Weichstruktur, insbe- sondere die darin vorgesehenen Lichtkanäle gelangen kann.

[0014] Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Lichtquelle zumindest einLED umfassen, dass im Arbeitskopf angeordnet ist. Vorzugsweise können mehrere LEDs Ver¬wendung finden, insbesondere wenn die Weichstruktur eine größere Fläche besitzt und/odereine größere Fläche mit Licht beaufschlagt werden soll.

[0015] Um auch mit kleinbauenden und weniger lichtstarken Lichtquellen eine ausreichendeLichtintensität zu erreichen, kann in Weiterbildung der Erfindung die Beleuchtungseinrichtungeinen Reflektor aufweisen, der das von der zumindest einen Lichtquelle abgegebene Lichtweitestgehend vollständig auf die bzw. in die Weichstruktur wirft. Der Reflektor kann beispiels¬weise aus einer verspiegelten Folie bestehen. Vorteilhaftenweise ist der Reflektor auf einer derWeichstruktur abgewandten Seite der Lichtquelle angeordnet, um sozusagen in die falscheRichtung geworfenes Licht zur Weichstruktur hinzulenken.

[0016] Alternativ zu einer solchen unmittelbar im Arbeitskopf angeordneten Lichtquelle kann dieBeleuchtungseinrichtung auch eine Lichtquelle im Handgriff oder in einem Bürstenrohr zwi¬schen dem Handgriff und dem Arbeitskopf aufweisen, wobei vorteilhafterweise ein mit derLichtquelle wirkverbundener Lichtleiter zwischen der Lichtquelle und dem Arbeitskopf vorgese¬hen ist, um das von der Lichtquelle abgegebene Licht gezielt zum Arbeitskopf zu lenken. DieserLichtleiter kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise in Form von in denHandgriff integrierten Lichtleitfasern. Alternativ kann der Lichtleiter auch von dem Handgriffund/oder dem Bürstenrohr selbst gebildet sein.

[0017] Ungeachtet der Anordnung der Lichtquelle im Arbeitskopf oder davon beabstandet imHandgriff bzw. Bürstenrohr erfolgt die Stromversorgung der Lichtquelle vorteilhafterweise vomHandgriff her. In dem Handgriff kann eine Stromversorgung angeordnet sein, die über geeigne¬te elektrische Verbindungsmittel mit der Lichtquelle verbunden ist. Die Stromversorgung kanndabei beispielsweise aus einer vorzugsweise aufladbaren Stromquelle im Handgriff bestehen.Alternativ kann jedoch auch eine externe Stromversorgung sein, so dass in diesem Fall die imHandgriff angeordnete Stromversorgung im Wesentlichen aus einem Kabelanschluss und ge¬gebenenfalls einem Spannungswandler bzw. -regier besteht.

[0018] In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Weichstruktur zum Auf¬bringen und Verreiben des Bleichmittels auswechselbar ausgebildet. Vorteilhafterweise kanndie Weichstruktur an einem austauschbaren Wechselträger befestigt sein, der von der Beleuch¬tungseinrichtung lösbar ist und lösbar an dem Arbeitskopf befestigt werden kann. Hierdurchkann bei Verschleiß die Weichstruktur ersetzt werden, ohne die Beleuchtungseinrichtung mit-austauschen zu müssen. Ebenso kann der Handteil der Bleichvorrichtung gegebenenfalls ein¬schließlich des wesentlichen Teils des Arbeitskopfes von verschiedenen Personen benutztwerden; hierzu setzt lediglich jeder Anwender „seine“ Weichstruktur auf den Arbeitskopf.

[0019] Die Beleuchtungseinrichtung ist hinsichtlich ihres Wellenlängenbereiches und ihrerLichtintensität an das Bleichmittel angepaßt, um dieses in der gewünschten Weise zu aktivie¬ren, wenn das Bleichmittel auf den Zähnen verrieben wird. Grundsätzlich können hierzu je nachBleichmittel verschiedene Wellenlängenbereiche erforderlich sein. Nach einer bevorzugtenAusführung der Erfindung strahlt die Beleuchtungseinrichtung Licht in einem Wellenlängenbe¬reich von 450 bis 480 Nanometer, vorzugsweise etwa 460 Nanometer ab. Bei diesem Wellen¬längenbereich tritt eine Abkühlung des bestrahlten Bleichmittels ein.

[0020] Besonders von Vorteil ist es, wenn das verwendete Bleichmittel wenigstens einen Pho¬tokatalysator enthält, so dass die Lichtaktivierung des Bleichmittels in kürzester Zeit und insbe¬sondere während des Verreibens auf den Zähnen erfolgen kann.

[0021] Besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Photokatalysator als Nanoparti-kel ausgebildet ist. Nanopartikel haben den Vorteil, dass sie eine große Oberfläche aufweisenund damit günstige katalytische Eigenschaften besitzen. Darüber hinaus sind sie in großenMengen verfügbar und aufgrund ihrer geringen Größe weisen sie keine negativen mechani¬schen Eigenschaften für den Zahn auf. Unter Nanopartikel versteht man Teilchen mit einem

Durchmesser von etwa 1 Nanometer bis mehrere hundert Nanometer.

[0022] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Photokatalysator ein Halbleiter ist, wobei es sich indiesem Fall als günstig herausgestellt hat, wenn die Nanopartikel bzw. Halbleiter aus der Grup¬pe Zn02, Si, α-Sn oder Ti02 kommen.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Nanopartikel Anatassind. Bei Anatas handelt es sich um Titandioxid mit einem kubisch raumzentrierten Gitter, dasbesonders günstige Eigenschaften zur Erzeugung von Aktivsauerstoff aufweist.

[0024] Weiters ist vorgesehen, dass die Nanopartikel einen Durchmesser von nicht mehr als100 Nanometer aufweisen. Aufgrund der Zahnstruktur haben sich Nanopartikel mit dem Durch¬messer von etwa 100 Nanometer als besonders zugänglich erwiesen und als ideale Photokata¬lysatoren zum Freisetzen von Aktivsauerstoff bzw. reaktiven Radikalen herausgestellt.

[0025] Weiters ist vorgesehen, dass der Radikalbildner Wasserstoffperoxid und/oder ein Per-oxydabspalter ist, wobei es günstig ist, wenn im Bleichmittel das Wasserstoffperoxid in Formeiner wässrigen Lösung in einer Konzentration von 1 bis 10 %, vorzugsweise von etwa 5 %vorliegt.

[0026] Wenngleich das Bleichmittel bisher bereits ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, istes dennoch günstig, wenn außerdem ein Verdickungsmittel vorhanden ist, wobei insbesonderevorgesehen ist, dass das Verdickungsmittel ein Acrylat ist. Durch das Vorhandensein einesVerdickungsmittels ist es möglich, das Bleichmittel als Gel oder Paste auszubilden, das auf denZahn aufgetragen wird. Günstigerweise kann sich die beispielsweise peroxidische Substanz inder Matrix des Gels festsetzen und dort aufgrund der photokatalytischen Reaktion ideal freige¬setzt werden.

[0027] Aufgrund der starken oxidativen Reaktion von Wasserstoffperoxid hat es sich als günstigerwiesen, wenn eine alkalische Komponente oder eine Puffersubstanz zur Erhöhung des pH-Wertes vorhanden ist, wobei es sich anbietet, wenn die alkalische Komponente oder Puffersub¬stanz Na2C03 ist, da Natriumcarbonat einerseits nur schwach alkalisch ist und ausgezeichnetePuffereigenschaften hat und darüber hinaus geschmacksneutral ist.

[0028] Peroxide haben ein starkes Bestreben, unter großer Wärmeentwicklung zu zerfallen:z.B. 2H202 --> 2H20 +02 + 196,2 kJ. Bei Zimmertemperatur ist die Zerfallsgeschwindigkeitallerdings extrem gering. Man spricht von einer praktischen Beständigkeit oder einem met¬astabilen Zustand. Bei Erwärmen auf höhere Temperaturen zersetzt sich das Peroxid rasch,unter Umständen explosionsartig. Die große Zerfallshemmung von H202 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 einerRadikalkettenreaktion weiter mit Wasserstoffperoxid um (HO + H202 ~> H20 + H02; H02 + H202~> H20 + 02 + HO). Durch geeignete Katalysatoren läßt sich die Zersetzungsgeschwindigkeitvon Wasserstoffperoxid stark erhöhen, sodass gegebenenfalls bei Raumtemperatur stürmischeSauerstoffentwicklung und bei hochkonzentrierten Lösungen wegen der starken durch die H202-Thermolyse bedingten Temperatursteigerungen sogar explosionsartiger Zerfall eintreten kann.Die charakteristische Eigenschaft von H202 ist insbesondere seine oxidierende Wirkung: H202 -> H20 + O bzw. H202 + 2H+ + 2e' --> 2H20. Die Normalpotentiale für H202 in saurer Lösungbetragen + 1,76 Volt, in alkalischer Lösung + 0,87 Volt. Daher ist es günstig, dass das Bleich¬material während der Anwendung im alkalischen Bereich liegt und daher nur einen geringenchemischen Angriff bewirkt. Zudem wird das H202 im Gel im konkreten Fall stark verdünnt (etwa5 %), wodurch ein chemischer Angriff auch bei sehr langer Behandlungsdauer (über 1 Stunde)nach den bisherigen Untersuchungen auszuschließen ist.

[0029] Weniger ausgeprägt ist die reduzierende Wirkung von H202: H202 -+ 2H + 02 bzw. H202--> 2H+ + 02 + 2e'. Die Normalpotentiale für H202 in saurer Lösung betragen +0,68 Volt und inalkalischer Lösung -0,07 Volt. Die reduzierende Wirkung tritt also nur gegenüber ausgespro¬chenen Oxidationsmitteln auf. Für das Bleichen der Zähne ist primär der beim Zerfall des H202entstehende 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 erfin¬dungsgemäßen Bleichmittel liegt bei Arbeiten im basischen Bereich ein niedriger Wert desNormalpotentials für H202 und ein hoher Wert des Normalpotentials für Sauerstoff vor. Damit istein niedriger Anteil des chemischen Angriffs der Zahnsubstanz zu erwarten, jedoch eine hoheOxidationsrate für die Zerstörung der An- bzw. Einlagerung des Zahnes gegeben.

[0030] Weiters ist vorgesehen, dass die Nanopartikel bezogen auf das wasserfreie Bleichmittelin einer Konzentration (Masse/Masse) von etwa 1 bis 90 %, vorzugsweise in einer Konzentrati¬on von 60 bis 80 % vorliegen. Besonders bevorzugt beträgt der Massenanteil etwa 75 %. Es hatsich herausgestellt, dass bei derartig hohen Konzentrationen an Nanopartikeln die Sauerstoff¬abgabe rascher erfolgen und damit die Behandlungsdauer verkürzt werden kann.

[0031] Bei der Verwendung eines Verdickungsmittels ist vorgesehen, dass das Verdickungsmit¬tel in einer Konzentration (wasserfrei) von 10 bis 20 % vorliegt, bevorzugt etwa 17 % beträgt.Dies ist eine günstige Menge, um ein ideales Gel zu bilden.

[0032] Weiters ist vorgesehen, dass die alkalische Komponente in einer Konzentration (wasser¬frei) von unter 10 % vorliegt.

[0033] Insbesondere ist vorgesehen bei der Verwendung eines Halbleiters, dass Licht mit einerWellenlänge entsprechend der Bandlücke des Halbleiters verwendet wird. Alternativ zu denvorgenannten LEDs kann als Lichtquelle ggf. auch ein Argonlaser, ein KTP-Laser, ein Dioden¬laser oder ein Nd-Yag-Laser oder ein C02-Laser verwendet werden, deren Licht beispielsweiseüber geeignete Lichtfaserkabel in den Arbeitskopf bzw. die dort vorgesehene Weichstrukturgeleitet wird. Bevorzugt ist jedoch die vorgenannte LED-Lösung.

[0034] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass Anataspartikel mit Lichteiner Wellenlänge im UV-nahen Bereich, vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 380 bis 500Nanometer, besonders bevorzugt bei einer Wellenlänge von etwa 460 bis 470 Nanometer,bestrahlt werden. Eine thermische Schädigung der Pulpa kann dann nicht eintreten, wenn dieLeistung der benötigten Lichtquellen im Milliwatt- bis Wattbereich liegt. Das für die katalytischeBleichung verwendete Gel wird bei einer solchen Bestrahlung nicht verändert. Die im Bleichmit¬tel vorhandenen Nanopartikel mit Halbleitereigenschaften wirken als Katalysatoren, die beiBestrahlung zur Erzeugung von aktivem Sauerstoff dienen. Die Wellenlänge der Strahlung wirdaus der Energielücke des Halbleiters ermittelt und hängt davon ab, wieviel Energie aufgewen¬det werden muss, um ein Elektron aus dem nichtleitenden Band des Halbleiters in das leitendeBand des Halbleiters anzuregen. Die aufgewendete Energie muss höher als diese Bandlücken¬energie sein. Bei der Verwendung von Anatasnanopartikel hat es sich z.B. herausgestellt, dassdie günstigste Wellenlänge bei 380 bis 500 Nanometer vorzugsweise 450 bis 480 Nanometerliegt, die man mit am Markt befindlichen Leuchtdioden (LED) erzeugen kann. Die Leistungendieser LEDs liegen im Milliwattbereich und sind ausreichend zur Erzeugung des für das Blei¬chen notwendigen Aktivsauerstoffs. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurde nebenLEDs mit verschiedenen Wellenlängen zwischen 320 und 500 Nanometer auch eine herkömm¬liche Aushärtelampe für so genannte Komposits eingesetzt. Die Bleichergebnisse sind ver¬gleichbar, d.h. es können für das erfindungsgemäße Verfahren auch herkömmliche Aushärte¬lampen verwendet werden. Es bieten sich darüber hinaus folgende Halbleiter bzw. deren Nano¬partikel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an: Zinkoxid (Bandlücke 3,2eV) mit einer Anregungswellenlänge von etwa 387 Nanometer.

[0035] Silicium (Bandlückenenergie 1,1 eV) entsprechend einer Anregungswellenlänge von1127 Nanometer.

[0036] α-Zinn (mit einer Bandlückenenergie von etwa 0,08 eV) entsprechend einer Anregungs¬wellenlänge von ca. 15 pm.

[0037] Beim Bleichen muss die verwendete Laserstrahlung energetisch höher sein als dieBandlückenenergie der Nanopartikel, d.h. das Gel wird mit einer niedrigeren Wellenlänge alsdie Bandlückenenergie angeregt. So könnten beispielsweise auch herkömmliche Laser für dieoben 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 C02-Laser (10600 nm) könnte ein α-Zinnnanopartikel angeregtwerden.

[0038] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels undzugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: [0039] Fig. 1: ein schematisches Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des mit einem Photokatalysator versehenen Bleichmittels und dessen Reaktion bei Licht¬bestrahlung, [0040] Fig. 2: eine perspektivische, schematische Darstellung einer als elektrische Zahnbürste ausgebildeten Bleichvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführung der Erfin¬dung, und [0041] Fig. 3: eine Schnittansicht des Bürstenkopfes der Zahnbürste aus Fig. 2, die im Bürs¬ tenkopf angeordnete Lichtquelle unter dem Borstenträger zeigt.

[0042] Der in Fig. 1 gezeigte Ablauf soll den Reaktionsmechanismus bzw. den zum Bleichenerforderlichen katalytischen Zyklus verdeutlichen. In einem ersten Schritt trifft Licht im UV-nahen Bereich auf beispielsweise ein Anatasteilchen. Aufgrund der Halbleitereigenschaft undder Anregung durch das Licht wird ein Elektron aus dem nichtleitenden Band in das leitendeBand angeregt. Es kommt zur Bildung eines Elektrons im Leitband und eines Lochs im nichtlei¬tenden 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 Bildungeines Superoxidradikals bzw. nimmt die Elektronenlücke ein Elektron eines Hydroxylions inwässriger Lösung auf. Die Hydroxylionen liegen aufgrund der Autoprotolyse von Wasser bzw.der basischen Komponente in ausreichender Menge vor. In weiterer Folge katalysiert diesesHydroxylradikal den H202-Zerfall. Wenn nun noch eine basische Komponente anwesend ist,wird die linke Seite der Figur, also die Bildung des Hydroxylradikals begünstigt. Die Reaktion mitdem Superoxidradikal 02 ist von untergeordneter Bedeutung. Sind die Nanoteilchen zu groß, sokommt es innerhalb der Partikel zu Rekombinationen der Elektronen und Elektronenloch- bzw. -lückenpaare und damit wird die Erzeugung von Radikalen in der Lösung unterbunden. Daherhaben auch größere Partikel, z.B. bei der Verwendung von herkömmlich gekauftem feinpulvri¬gem Titandioxid, keinen Bleicheffekt. Die Lebensdauer der Radikale in basischer Lösung istdarüber hinaus höher als in saurem Milieu. Daher ist das leichtbasische Milieu weiter bevorzugt.Titandioxidnanopartikel sind Halbleiter mit einer Bandlückenenergie von ca. 3 eV, was einerAnregungswellenlänge von etwa 400 Nanometer entspricht.

[0043] Wie bereits beschrieben, können kleine Teilchen bereits den H202-Zerfall und die ther¬mische Anregung eines Zerfalls des H202 bewirken. Dieser Zerfall kann technisch auf einfacheWeise nicht gesteuert werden. Abgesehen vom chemischen Angriff auf Zahn- und Zahnschmelzwürde bereits vor dem Aufträgen des Gels der Zerfall des H20 beginnen und der gewünschteBleicheffekt würde nicht mehr ausreichend gewährleistet sein. Bei einer erfindungsgemäßenAnwendung mit 5 %igem H202 und Anatasnanopartikel wird bei normalen Bedingungen keinZerfall beobachtet. Wird hingegen das Gel mit ÜV-nahem Licht bestrahlt, beginnt der Zerfallnach einigen Sekunden, d.h. der quantitative Zerfall kann gesteuert werden durch die entspre¬chende Steuerung der Lichtzufuhr bzw. der Lichtleistung und Lichtenergie. Eine Steuerung isteinerseits durch die Optimierung der Wellenlänge und den prozentualen Anteil der Nanopartikelmöglich. Typischerweise weisen Nanopartikel der erfindungsgemäßen Art (z.B. Anatas) einespezifische Oberfläche von 70 bis 120 m2/g auf. Das Verfahren läuft vollständig ohne Erwär¬mung und daher treten auch keine thermischen Schädigungen des Zahns oder Zahnfleischesauf.

[0044] Die Aktivierung des Bleichmittels kann dabei vorteilhafterweise durch eine als elektrischeZahnbürste 1 ausgebildete Bleichvorrichtung 2 erfolgen, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. DieseZahnbürste 1 umfaßt einen Handteil 3, der über ein Bürstenrohr 4 mit einem Arbeitskopf 5verbunden 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 Vielzahlvon Borstenbüscheln 8 umfaßt. Die genannten Borstenbüschel 8 sind dabei auf einem im We¬sentlichen plattenförmigen, in der gezeichneten Ausführung kreisrunden Borstenträger 9 befes¬tigt, der an dem Bürstenrohr 4 bzw. dem damit verbundenen Arbeitskopf 5 beweglich gelagertist. Insbesondere kann der Borstenträger 9 um eine Drehachse drehbar sein, die sich quer zurLängsrichtung des Bürstenrohres 4 und im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Bors¬tenbüschel 8 erstreckt.

[0045] Ein nicht näher dargestellter, an sich bekannter Antrieb kann einen Elektromotor in demHandteil 3 aufweisen, der von einem ebenfalls in dem Handteil 3 untergebrachten Akku herenergieversorgt wird und andererseits über einen ebenfalls nicht gezeigten Übertrager in demBürstenrohr 4 mit dem Borstenträger 9 verbunden ist, um diesen rotatorisch oszilierend um diegenannte Drehachse 10 anzutreiben.

[0046] Wie Fig. 3 zeigt, sitzt in dem Arbeitskopf 5 unterhalb des Borstenträgers 9, d.h. auf derdem Borstenfeld 7 abgewandten Seite des Borstenträgers 9 eine Lichtquelle 11 einer Beleuch¬tungseinrichtung 12, mit Hilfe derer das Borstenfeld 9 und das damit auf den Zähnen zu verrei¬bende Bleichmittel durch den Borstenträger 9 hindurch mit aktivierendem Licht bestrahlt wird. Inder gezeichneten Ausführungsform umfaßt die Lichtquelle 11 eine Mehrzahl von LEDs 13, dieauf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sind. Die genannte Lichtquelle 11 wird dabeiüber eine Versorgungsleitung 14 mit elektrischer Energie versorgt. Die genannte Versorgungs¬leitung 14 kann sich im Bürstenrohr 4 erstrecken und in das Handteil 3 hineinverlaufen, um dortmit der darin vorgesehenen Stromquelle verbunden zu sein.

[0047] Wie Fig. 3 zeigt, bestrahlt die in den Arbeitskopf 5 integrierte Lichtquelle 11 die Untersei¬te des Borstenträgers 9. Einerseits wird hierdurch Licht in die Borstenbüschel 8 eingekoppelt.Die Borstenbüschel 8 sind in Durchgangsausnehmungen in dem Borstenträger 9 befestigt,beispielsweise darin eingeklebt oder verschweißt. Die der Lichtquelle 11 zugewandten Endender Borstenbüschel 8 dienen als Lichteingang, während die freien Enden der Borstenbüschel 8als Lichtausgang dienen, von dem das eingekoppelte Licht abgestrahlt wird. Die Borstenbü¬schel 8 selbst dienen als Lichtleiter.

[0048] Andererseits ist der Borstenträger 9 selbst zumindest bereichsweise, insbesonderezwischen den Borstenbüscheln 8 lichtdurchlässig und/oder lichtleitend ausgebildet, so dass vonder Lichtquelle 11 auch die zwischen den Borstenbüscheln 8 verbleibenden Zwischenräumedes Borstenfeldes 7 mit Licht beschienen werden. Hierdurch kann zwischen den Borstenbü¬scheln 8 eingelagertes Bleichmittel aktiviert werden, während mit dem Borstenfeld 7 dasBleichmittel auf den zu behandelnden Zähnen verrieben wird.

[0049] Um die Lichtbeaufschlagung des Borstenträgers 9 bzw. des Borstenfeldes 7 auch beibegrenzter Leistung der Lichtquelle 11 zu optimieren, ist in Weiterbildung der Erfindung in demArbeitskopf 5 ein Reflektor 15 integriert, der in der gezeichneten Ausführung auf der dem Bors¬tenfeld 7 abgewandten Seite der Lichtquelle 11 angeordnet ist und an sich „falsch“ abgestrahl¬tes Licht auf den Borstenträger 9 bzw. das Borstenfeld 7 zu lenken. Der Reflektor 15 kann auseiner auf der Innenseite verspiegelten Schale beispielsweise in Form einer beschichteten Foliebestehen.

[0050] Vorteilhafterweise ist der Borstenträger 9 mit dem daran befestigten Borstenfeld 7 aus¬wechselbar gestaltet. Er kann in an sich bekannter Weise einen Kupplungsabschnitt aufweisen,mittels dessen er lösbar am Arbeitskopf 5 befestigbar ist. Die Beleuchtungseinrichtung 12 mits¬amt der Lichtquelle 11 verbleibt hingegen im Arbeitskopf 5, so dass lediglich das Borstenfeld 7getauscht wird.

Claims (20)

1. Patentansprüche 1. Bleichvorrichtung zum Bleichen von Zähnen nach dem Verfahren eines der vorhergehen¬den Ansprüche, mit einem in eine Mundhöhle einführbaren, mit einem Handgriff verbindba¬ren Arbeitskopf (5), der eine borstenfeld- und/oder schwammartige Weichstruktur (6) zumAusbringen und Verreiben eines photoreaktiven und/oder -katalysierbaren Bleichmittels aufden Zähnen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskopf (5) eine ein LED-Feld aufweisende Beleuchtungseinrichtung (12) zum Bestrahlen des Bleichmittels mit dasBleichmittel aktivierendem Licht an der Weichstruktur (6) aufweist, welche Beleuchtungs¬einrichtung (1) Licht im Wellenlängenbereich von 450 bis 480, vorzugsweise etwa 460 Na¬nometer abgibt, dass das LED-Feld unter der Borstenträgerplatte im Inneren des Kopfesangeordnet ist, dass Licht leitende Borstenbüschel vorgesehen sind, wobei die Borstenbü¬schel verschieden stark Licht leitend ausgebildet sind, und dass die in der Borstenträger¬platte sitzenden Borstenabschnitte eine Strukturveränderung zur Verbesserung der Licht¬einkoppelung besitzen.
2. 2. Bleichvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung in den Arbeitskopf(5) integriert ist und/oder die Weichstruktur (6) einen Teil der Beleuchtungseinrichtung (12)bildet.
3. 3. Bleichvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Weichstruktur (6) ein Borstenfeld (7)mit Borstenbüscheln (8) aufweist, wobei zumindest ein Teil der Borstenbüschel (8) alsLichtleiter ausgebildet ist und die Beleuchtungseinrichtung (12) derart beschaffen ist, dasszumindest ein Teil des Lichts in die als Lichtleiter ausgebildeten Borstenbüschel (8) einge¬speist, von diesen weitergeleitet und an den freien Enden der Borstenbüschel (8) abge¬strahlt wird.
4. 4. Bleichvorrichtung nach Anspruch 3, wobei in verschiedene Borstenbüschel (8) verschiedenintensives Licht einspeisbar ist.
5. 5. Bleichvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei Borstenbüschel (8) unterschiedlicherLänge und/oder in zumindest einem Borstenbüschel (8) Borsten unterschiedlicher Längevorgesehen sind.
6. 6. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Weichstruktur (6) Lichtka¬näle in Form von kaminförmigen Aussparungen aufweist und die Beleuchtungseinrichtung(12) Licht in die genannte Lichtkanäle strahlt.
7. 7. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Lichtkanäle sich etwaparallel zu einer Borstenbüschellängsrichtung erstrecken und am Fuße der Borstenbüschel(8) Lichteinspeisemittel zum Einspeisen von Licht in die Lichtkanäle vorgesehen sind.
8. 8. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Borstenbüschel (8) durchBefestigungsmittel frei von Ankerplättchen an einem Borstenträger befestigt sind.
9. 9. Bleichvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Borstenbüschel (8) an dem Borstenträger (9)verklebt und/oder verschweißt sind.
10. 10. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Borstenbüschel jeweils voneinem in den Wandungen einer Borstenbüschelausnehmung sitzenden Anker gehaltensind, wobei ein um den Anker umgeschlagener Abschnitt des jeweiligen BorstenbüschelsMittel, insbesondere eine Strukturveränderung, zur Verbesserung der Lichteinkopplungaufweist.
11. 11. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beleuchtungseinrichtung(12) zumindest eine Lichtquelle (11) aufweist, die unter einer die Weichstruktur (6) tragen¬den Trägerplatte an dem Arbeitskopf (5) angeordnet ist.
12. 12. Bleichvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Trägerplatte zumindest teilweise lichtdurch¬lässig und/oder lichtleitend ausgebildet ist.
13. 13. Bleichvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Lichtquelle (11) zumindest ein LED (13) umfasst, welches im Arbeitskopf (5) angeordnet ist.
14. 14. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Beleuchtungseinrichtung(12) einen Reflektor (15) aufweist, der auf einer der Weichstruktur (6) abgewandten Seiteder Lichtquelle (11) angeordnet ist und/oder von der Lichtquelle (11) abgestrahltes Lichtauf die und/oder in die Weichstruktur (6) lenkt.
15. 15. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Beleuchtungseinrichtung(12) einem in einem Handgriff oder einem Bürstenrohr (4) angeordnete Lichtquelle sowieeinen mit der Lichtquelle wirkverbundenen Lichtleiter zur Leitung des Lichts zum Arbeits¬kopf (5) aufweist.
16. 16. Bleichvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Lichtleiter in den Handgriff und/oder in dasBürstenrohr integriert ist, insbesondere von dem Handgriff und/oder dem Bürstenrohr (4)gebildet ist.
17. 17. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Beleuchtungseinrichtung(12) eine Stromversorgung aufweist, die zumindest teilweise in dem Handgriff angeordnetist.
18. 18. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Weichstruktur (6) aus¬tauschbar ausgebildet und von der Beleuchtungseinrichtung (12) lösbar ist.
19. 19. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Weichstruktur (6) beweg¬lich gelagert ist, wobei ein Antrieb zum Antreiben der Weichstruktur (6) vorgesehen ist.
20. 20. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei sie als Zahnbürste ausgebil¬det ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen