[0001] Die Erfindung betrifft eine Zahnbürste.
[0002] Zahnbürsten sind in mannigfachen Ausführungen bekannt. Neben elektrischen Zahnbürsten
sind weiterhin Handzahnbürsten für die manuelle Zahnreinigung in Gebrauch. Vielfach
wird derartigen manuellen Zahnbürsten aus zahnmedizinscher Sicht sogar der Vorzug
gegenüber ihren elektrischen Pendants gegeben. Zudem sind manuelle Zahnbürsten robuster,
einfacher herzustellen, preisgünstiger und in schwierigen Umgebungsbedingungen (beispielweise
ohne Möglichkeit der elektrischen Aufladung) universell verwendbar.
[0003] Trotz jahrzehntelanger Forschungstätigkeit und unzähliger Produkttypen gibt es bei
Ergonomie und Design von Handzahnbürsten noch Verbesserungspotential. Problematisch
bei der manuellen Zahnreinigung ist unter anderem, dass ein zu hoher Anpressdruck
die Zahnoberflächen und vor allem das Zahnfleisch schädigen kann. Dies ist insbesondere
bei Kindern ein Problem, die die entsprechenden Bewegungen noch nicht so gut kontrollieren
können, tritt aber auch bei Erwachsenen auf.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herzustellende Zahnbürste mit verbessertem
Reinigungskomfort anzugeben, so dass sich die Zähne bequemer und entspannter und im
Ergebnis auch gründlicher reinigen lassen als bislang. Insbesondere soll ein übermäßiger
Anpressdruck der Borsten auf die Zahnoberflächen und das Zahnfleisch mit möglichst
einfachen Mitteln vermieden werden.
[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zahnbürste mit den Merkmalen des
Anspruchs 1.
[0006] Demnach ist eine Zahnbürste vorgesehen mit einem einen Bürstengriff und einen Bürstenhals
aufweisenden Bürstenträger und mit einem sich an den Bürstenhals anschließenden Bürstenkopf,
wobei der Bürstenträger hinsichtlich Formgebung und Material derart beschaffen ist,
dass eine elastische Auslenkung des Bürstenkopfes gegenüber dem Bürstengriff durch
eine degressive Kraft/Weg-Kennlinie charakterisiert ist.
[0007] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass hinsichtlich der Handhabung eine
als angenehm empfundenen Ergonomie anzustreben ist, die den Benutzer gewissermaßen
automatisch zur richtigen Zahnreinigungstechnik anleitet. Ein zu hoher Anpressdruck
der Borsten auf die Zahnoberflächen und das Zahnfleisch sollte dabei bereits bauartbedingt
vermieden werden. Erfindungsgemäß gelingt dies auf überraschend einfache Weise, auch
ohne aufwendige Sensorik und ohne aktive Steuerelemente, indem durch die Kombination
von Formgebung und Materialeigenschaften im Griff- und Halsbereich des Bürstenträgers
gezielt eine degressive Kraft/Weg-Kennlinie eingestellt ist.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0009] Vorzugsweise besitzt die Kraft/Weg-Kennlinie im Grenzfall kleiner Auslenkungen bis
zu 5 mm einen annähernd linearen Verlauf entsprechend einer Steifigkeit von ungefähr
1 N/mm. Für größere Auslenkungen > 10 mm hingegen besitzt die Kraft/Weg-Kennlinie
vorteilhafterweise einen sättigenden Verlauf, der bevorzugt derart eingestellt ist,
dass eine Auslenkung von 20 mm einer Kraft von 10 N entspricht.
[0010] Vorteilhafterweise ist der Bürstenträger inklusive einer an den Bürstenhals angeformten
Kopfplatte integral als Spritzgussbauteil aus einem Kunststoff, insbesondere einem
biologisch abbaubaren Kunststoff, hergestellt. Erweist in seitlicher Draufsicht bevorzugt
eine langgestreckt S-förmige Kontur auf, wobei der Bürstenkopf sich vorzugsweise unterhalb
des Bürstengriffs, bevorzugt parallel versetzt zum ihm, befindet.
[0011] Der Bürstenkopf der Zahnbürste weist bevorzugt ein Borstenpaket mit einer Vielzahl
von Borstenbüscheln auf, wobei jedes Borstenbüschel sich aus mindestens 100, vorzugsweise
mehr als 120 und besonders bevorzugt 140 Filamenten zusammensetzt. Vorteilhafterweise
sind zwischen 35 und 45, besonders bevorzugt 39 Borstenbüschel vorhanden, die in zugehörigen
Ausnehmungen oder Vertiefungen in der Kopfplatte verankert sind. Die einzelnen Filamente
bestehen vorzugsweise aus Polyester, insbesondere Polybutylenterephthalat,(PBT), aber
auch andere Kunststoffe, insbesondere Polyamid, kommen im Betracht. Die von ihnen
ausgebildete Reinigungsfläche ist vorzugsweise flach.
[0012] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der flexible
Zahnbürstengriff durch sein Design die Hand entspannt und übermäßigen Druck beim Zähneputzen
abbaut.
[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren gehen weitere
Ziele, Vorteile, Merkmale, Varianten und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung hervor.
Es zeigen:
- FIG. 1
- eine Draufsicht von oben auf die Oberseite einer erfindungsgemäßen Zahnbürste,
- FIG. 2
- eine seitliche Draufsicht auf die Zahnbürste gemäß FIG. 1,
- FIG. 3
- eine Draufsicht auf die in FIG. 1 abgewandte Unterseite der Zahnbürste,
- FIG. 4
- eine Draufsicht auf die Zahnbürste in Blickrichtung des Pfeils IV in FIG. 1,
- FIG. 5
- eine Draufsicht auf die Zahnbürste in Blickrichtung des Pfeils V in FIG. 1,
- FIG. 6
- drei verschiedene perspektivische Ansichten der Zahnbürste (zum Teil geschnitten),
- FIG. 7
- einen schematischen Blick auf den Borstenkopf der Zahnbürste während der Benutzung,
- FIG. 8
- eine Kraft/Weg-Kennlinie der Zahnbürste, und
- FIG. 9
- eine Modellübersicht zur Ermittlung der Kraft/Weg-Kennlinie.
[0014] Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
[0015] Die in den Figuren dargestellte Zahnbürste 2 ist eine Handzahnbürste für das manuelle
Zähneputzen. Die Zahnbürste 2 weist einen in der Seitenansicht gemäß FIG. 2 nach Art
eines langestreckten S geschwungenen Bürstenträger 4 auf, der einen Bürstengriff 6
und einen Bürstenhals 8 umfasst, wobei der Bürstenhals 8 endseitig eine Kopfplatte
10 eines Bürstenkopfes 12 trägt. Der Bürstengriff 6 geht kontinuierlich und stetig
in den Bürstenhals 8 über, der seinerseits kontinuierlich und stetig in die Kopfplatte
10 übergeht. Die Kopfplatte 10 dient als Träger von Zahnborsten oder kurz Borsten
14; am Bürstengriff 6 wird die Zahnbürste 2 bei bestimmungsgemäßer Verwendung vom
Benutzer angefasst und gehalten, und der Bürstenhals 8 stellt gewissermaßen einen
Zwischenabschnitt oder ein Zwischenteil zwischen dem Bürstenkopf 12 und dem Bürstengriff
6 dar. Die Konturen des Bürstenträgers 4 inklusive der angeformten Kopfplatte 10 sind
vorzugsweise glatt und ergonomisch abgerundet, gegebenenfalls mit zwei abgerundeten
Längskanten 16 an der Unterseite des Bürstenhalses 8, wie in der perspektivischen
Darstellung gemäß FIG. 6 ersichtlich.
[0016] Der Bürstenkopf 12 weist eine im Wesentlichen rechteckförmige Kopfplatte 10 mit abgerundeten
Ecken auf, die als Träger von Borsten 14 dient. Die Gesamtheit der Borsten 14 bildet
ein in etwa quaderförmiges Borstenpaket 18 oder Borstenfeld aus, welches sich oberhalb
der Kopfplatte 10 erstreckt. Das Borstenpaket 18 ist aus einer bevorzugt regemäßigen
Anordnung von Borstenbüscheln 20 zusammengesetzt, die in zugehörigen Vertiefungen
oder Löchern an der Oberseite der Kopfplatte 10 verankert sind. Die Borstenbüschel
20 setzen sich ihrerseits aus einer Vielzahl einzelner Borsten 14 oder Filamente zusammen.
Die Gesamtheit aller Borsten 14 oder Filamente definiert an ihren freien Enden eine
bei Benutzung mit den Zähnen und/oder dem Zahnfleisch in Kontakt tretende Reinigungsoberfläche
22.
[0017] Zur Karies- und Parodontitis-Prophylaxe sind die Borsten 14 (Filamente) sehr wichtig.
Sie bestehen vorzugsweise aus Polyester, insbesondere Polybutylenterephthalat,(PBT),
oder aus Polyamid oder einem anderen Kunstsoff und sind vorzugsweise sehr fein, nämlich
nur 0,1 Millimeter oder weniger im Durchmesser. An ihren freien Enden sind sie vorteilhafterweise
abgerundet. Jedes der Borstenbüschel 20 weist bevorzugt mehr als 100 einzelne Filamente
auf. Die Anzahl der Borstenbüschel 20 liegt bevorzugt im Bereich von 35 bis 45. Die
Borstenbüschel 20 sind in der Draufsicht gemäß FIG. 1 bevorzugt in regelmäßiger, gitterartiger
Anordnung auf der Kopfplatte 10 verteilt. Im dargestellten Beispiel weist das Borstenpaket
18 insgesamt 5.460 einzelne Filamente auf, nämlich 140 Filamente für jedes der 39
Borstenbüschel 20 (entsprechend 39 Löchern in der Kopfplatte 10), und sie stehen dicht
an dicht. Das ergibt eine besondere effiziente Reinigungsoberfläche 22.
[0018] Die Abmessungen des Borstenpakets 18 liegen vorteilhafterweise in einem schmalen
Bereich um einen der folgenden bevorzugte Werte:
Länge l = ca. 21 mm
Breite b = ca. 12 mm
Höhe h = ca. 9 mm
[0019] Da die Kopfplatte 10 in der Draufsicht gemäß FIG. 1 seitlich nur geringfügig über
das Borstenpaket 18 übersteht und flach ist, sind die Gesamtabmessungen des Bürstenkopfs
12 nur unwesentlich größer als diejenigen des Borstenpaktes 18. Insgesamt ist damit
ein besonders kleiner, kompakter Bürstenkopf 12 verwirklicht. In Kombination mit dem
ergonomisch geformten Bürstenträger 4 sind durch den ultrakompakten Bürstenkopf 12
beim Zähneputzen auch diejenigen Stellen im Mund besonders gut zu erreichen, die mit
herkömmlichen Zahnbürsten nur schwer zu erreichen sind, nämlich hinter den oberen
Backenzähnen, zum Beispiel, sowie die Innenseiten der oberen und unteren Frontzähne.
[0020] Der ultrakompakte Bürstenkopf 12 unterstützt es auch, die Reinigungsoberfläche 22
beim Zähneputzen schräg aufzusetzen, halb aufs Zahnfleisch, halb auf den Zahn, wie
in FIG. 7 schematisch dargestellt. Der ergonomisch geformte Griff hilft, dazu die
allgemein empfohlene Reinigungsbewegung mit kleinen, feinen Kreisen und möglichst
ohne Druck durchzuführen.
[0021] Zum Verständnis sei erwähnt, dass es beim Zähneputzen zum einen um die Reinigung
der Zahnflächen geht, zum anderen aber auch um den Zahnfleischsaum, den Sulcus. Das
ist die feine Furche zwischen Zahn und Zahnfleisch. Dieser Bereich muss eben auch
sauber sein, denn hier sammeln sich die Bakterien besonders hartnäckig. Genau diese
Sulcuspflege wird durch den oben beschriebenen kompakten Bürstenkopf 12 im Kombination
mit dem weiter unten noch genauer zu beschreibenden Griffteil in besonders effizienter
und gründlicher Weise ermöglicht.
[0022] In der Seitenansicht gemäß FIG. 2 liegt der Bürstenkopf 12 aufgrund des S-förmigen
Schwungs des Bürstenträgers 4 tiefer als der Bürstengriff 6. Genauer gesagt liegt
die Reinigungsoberfläche 22 des von den Zahnborsten 14 gebildeten Borstenpakets 18
etwas tiefer als die Unterseite des Bürstengriffs 6 in dessen Zentralregion. Die Ebene,
in der die vorzugsweise flache Reinigungsoberfläche 22 liegt, ist parallel zur Ebene
der Kopfplatte 10, und diese ist parallel (aber höhenmäßig versetzt) angeordnet zur
Ebene, in der die Zentralregion des Bürstengriffs 6 liegt.
[0023] Der Draufsicht gemäß FIG. 1 und 3 ist zu entnehmen, dass die Breite des Bürstenträgers
4 ungefähr in der Mitte des Bürstenhalses 8 am geringen ist und sowohl zum Bürstenkopf
12 als auch zum Bürstengriff 6 hin etwas zunimmt, wobei der Bürstengriff 6 an der
breitesten Stelle breiter ist als die Kopfplatte 10 des Bürstenkopfs 12. Die breiteste
Stelle des Bürstengriffes 6 befindet sich in dessen Zentralregion, ungefähr in der
Mitte. Zu dem vom Bürstenkopf 12 abgewandten, vorzugsweise abgerundeten Ende hin wird
der Bürstengriff 6 wieder etwas schmaler.
[0024] Der Seitenansicht gemäß FIG. 2 ist zu entnehmen, dass in analoger Weise die Höhe
oder Dicke des Bürstenträgers 4 im Bereich des Bürstenhalses 8 am geringsten ist und
zur Kopfplatte 10 hin etwas zunimmt. Gleichfalls nimmt sie zum Bürstengriff 6 hin
zu, erreicht in dessen Zentralregion den größten Wert und nimmt zum kopfabgewandten
Ende hin wieder etwas ab.
[0025] Bevorzugte Dimensionen gemäß FIG. 2 und 3 sind wie folgt:
Abstand a = ca. 25 mm
Halsbreite B1 = ca. 18 mm
Griffbreite B2 = ca. 22 mm
Halshöhe H1 = ca. 4 mm
Griffhöhe H2 = ca. 10 mm
[0026] Der Abstand a ist die Höhe zwischen der Ebene der Reinigungsoberfläche 22 und der
Ebene der Unterseite des Bürstengriffs 6 in der Seitenansicht gemäß FIG. 2.
[0027] Die Gesamtlänge der Zahnbürste 2 vom Kopfende bis zum Griffende in der Projektion
(Draufsicht) gemäß FIG. 1 beträgt bevorzugt ca. 185 mm. Die Gesamthöhe der Zahnbürste
2 in der Seitenansicht gemäß FIG. 2 vom niedrigsten Punkt (Unterseite der Kopfplatte
10) bis zum höchsten Punkt (Oberseite des Bürstengriffs 6) beträgt bevorzugt ca. 40
mm.
[0028] Die Formgebung und die ineinanderfließenden Konturlinien des Bürstengriffs 6 sind
derart gewählt, dass die greifende Hand durch Druckpunkte entspannt wird und die Kraftübertragung
beim Zähneputzen fließend und schonend auf den ultrakompakten Bürstenkopf 12 mit seinem
engen und feinen Borstenfeld erfolgt. Zusammengefasst hat die Zahnbürste 2 viele ineinander
abgestimmte und fließende Querschnitte vereint in ein ergonomisches Designgut.
[0029] Der Griff mit seinem ergonomischen Design bewirkt auch, dass die Zahnbürste 2 wie
bereits erwähnt, quasi automatisch, im richtigen Winkel angesetzt wird, nämlich leicht
schräg, halb auf dem Zahnfleisch und halb auf dem Zahn, damit auch der Zahnfleischsaum
sanft und wirksam gereinigt wird (vgl. FIG. 7).
[0030] Des Weiteren ist der Bürstenträger 4 durch seine Formgebung und Linienführung einerseits
und durch geeignete Materialwahl andererseits, insbesondere im Bereich des Bürstengriffes
6 und des Bürstenhalses 8, derart beschaffen, dass übermäßiger Druck auf die Zahnoberflächen
und auf das Zahnfleisch bei der Benutzung verhindert wird. Insbesondere durch Anpressdruck
infolge der Verwendung gewöhnlicher Zahnbürsten geschädigte Zähne und entzündetes
Zahnfleisch werden geschont und können sich so erholen.
[0031] Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass die in FIG. 8 beispielhaft
dargestellte Kraft/Weg-Kennlinie des Bürstenträgers 4 degressiv ist.
[0032] Aus der Modellübersicht gemäß FIG. 9 geht hervor, wie die Kraft/Weg-Kennlinie im
Rahmen eines strukturmechanischen Simulationsmodells (Finite-Elemente-Methode) definiert
ist. Die Zahnbürste 2 wird zwischen den beiden im Bereich des Bürstengriffs 6 angreifenden
Rollen R und der vertikalen Ebene E entlang des Bürstenkopfs 12 geführt. Zwischen
diesen Kontaktkörpern, die Starrköper-Randbedingungen darstellen, kann sie sich -
abgesehen von Symmetriebedingungen, welche ebenfalls wirken - frei bewegen. Die Last
wird durch Zustellung der (horizontalen) Ebene Z, welche mit konstantem Vorschub (weggesteuert)
auf das Borstenpaket 18 gedrückt wird, aufgebracht. Mit der Reaktionskraft dieser
Ebene Z kann das Kraft/Weg-Verhalten der Zahnbürste 2 ausgewertet und als Kraft/Weg-Kennlinie
zur Verfügung gestellt werden. Eine direkte messtechnische Erfassung am realen Objekt
verläuft analog.
[0033] Die in FIG. 8 dargestellte Kraft/Weg-Kennlinie charakterisiert die Steifigkeit der
Zahnbürste 2, insbesondere des Bürstenträgers 4. Sie beschreibt den Widerstand des
Bürstenträgers 4 gegen elastische Verformung durch eine äußere Kraft. Aufgetragen
im Diagramm ist die Kraft als Funktion des Weges (Auslenkung).
[0034] Die Kraft/Weg-Kennlinie ist degressiv, mit einer ungefähren Steifigkeit von 1 N/mm
für die ersten 5 mm Durchbiegung oder Weg. Es liegt also ein annähernd linearer (geradliniger)
Kurvenverlauf für kleine Wege vor. Anschließend verflacht die Kurve, die maximale
Kraft von ca. 10 N wird bei einem Weg von ca. 20 mm erreicht. Bis zu einer Durchbiegung
von ca. 20 mm bleiben die Spannungen unterhalb der Streckspannung, anschließend wird
der linear elastische Bereich des Materials überschritten.
[0035] Degressives Verhalten bedeutet idealerweise, dass die Kennlinie für größer werdendes
Argument (hier: Auslenkung bzw. Weg) zwar monoton wächst ist, dass ihre Steigung jedoch
abnimmt. Anschaulich gesprochen verflacht die Kraft/Weg-Kennlinie hier im Beispiel
für größer werdende Wege und geht in eine horizontale Gerade (Konstante oder Grenzwert)
über.
[0036] Die als geringfügige Abweichung vom idealen Verhalten zu verstehende Welligkeit der
Kraft/Weg-Kennlinie bei größeren Wegen ergibt sich hier im Beispiel einerseits durch
sogenannte Stick-Slip Effekte bei der Lagerung der Zahnbürste 2 zwischen den Rollen
R und andererseits durch einsetzende Instabilitäten im Borstenfeld.
[0037] Die durch die Kombination von Linienführung (Kontur) und Materialwahl erzielte stark
degressive Charakteristik hat zur Folge, dass die Zahnbürste 2 mit zunehmendem Betätigungsruck
nicht in gleichem Maße höhere Kräfte auf die Zähne überträgt, sondern abfedert. Anschaulich
gesprochen entspannt der flexible Bürstenträger 4 die Hand und vermindert die über
den Bürstenkopf 12 in die Mundhöhle weitergegebene Kraft. Dies verhindert übermäßigen
Druck auf die Zahnoberflächen und schont das Zahnfleisch.
[0038] Vorzugsweise ist der Bürstenträger 4 inklusive der Kopfplatte 10 integral (einstückig)
aus einem Kunststoff gefertigt, bevorzugt durch ein Spritzgussverfahren, insbesondere
mit nur einer Komponente (1K-Spritzguss). Besonders bevorzugt ist ein durch Spritzguss
verarbeitbarer Kunststoff, insbesondere mit hoher Wärmeformbeständigkeit (high HDT).
Als besonders geeignet hat sich der kommerziell unter dem Produktnamen ESTABIO PL
0640 T05 erhältliche Kunststoff herausgestellt, der zudem biologisch abbaubar ist.
Bezugszeichenliste
[0039]
- 2
- Zahnbürste
- 4
- Bürstenträger
- 6
- Bürstengriff
- 8
- Bürstenhals
- 10
- Kopfplatte
- 12
- Bürstenkopf
- 14
- Borste
- 16
- Längskante
- 18
- Borstenpaket
- 20
- Borstenbüschel
- 22
- Reinigungsoberfläche
- E
- Ebene
- R
- Rolle
- Z
- Ebene
1. Zahnbürste (2) mit einem einen Bürstengriff (6) und einen Bürstenhals (8) aufweisenden
Bürstenträger (4) und mit einem sich an den Bürstenhals (8) anschließenden Bürstenkopf
(12), wobei der Bürstenträger (4) hinsichtlich Formgebung und Material derart beschaffen
ist, dass eine elastische Auslenkung des Bürstenkopfes (12) gegenüber dem Bürstengriff
(6) durch eine degressive Kraft/Weg-Kennlinie charakterisiert ist.
2. Zahnbürste (2) nach Anspruch 1, wobei die Kraft/Weg-Kennlinie im Grenzfall kleiner
Auslenkungen bis zu 5 mm einen annähernd linearen Verlauf entsprechend einer Steifigkeit
von ungefähr 1 N/mm besitzt.
3. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraft/Weg-Kennlinie
für Auslenkungen > 10 mm einen sättigenden Verlauf besitzt.
4. Zahnbürste (2) nach Anspruch 3, wobei eine Auslenkung von 20 mm einer Kraft von 10
N entspricht.
5. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bürstenträger (4)
eine langgestreckt S-förmige Kontur aufweist.
6. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bürstenträger (4)
integral als Spritzgussbauteil aus einem Kunststoff hergestellt ist.
7. Zahnbürste (2) nach Anspruch 6, wobei der Kunststoff biologisch abbaubar ist.
8. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bürstenkopf (12)
ein Borstenpaket (18) mit einer Vielzahl von Borstenbüscheln (20) aufweist, wobei
jedes Borstenbüschel (20) sich aus mindestens 100, vorzugsweise 140 Filamenten zusammensetzt.
9. Zahnbürste (2) nach Anspruch 8, wobei zwischen 35 und 45, vorzugsweise 39 Borstenbüschel
(20) vorhanden sind.
10. Zahnbürste (2) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Filamente aus Polyester, insbesondere
Polybutylenterephthalat (PBT) bestehen.
11. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bürstenkopf (12)
eine flache Reinigungsoberfläche (22) aufweist.
12. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bürstenkopf (12)
eine Kopfplatte (10) aufweist, die im Wesentlichen parallelverschoben zu einer Zentralregion
des Bürstengriffs (6) angeordnet ist.
13. Zahnbürste (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die als Handzahnbürste für
eine manuelle Zahnreinigung ausgelegt ist.