DE2746112C2

DE2746112C2 - Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen in einen Zahn

Info

Publication number: DE2746112C2
Application number: DE2746112A
Authority: DE
Inventors: Haruhisa Suita Osaka Furuishi; Tatsuya Kodaira Tokio/Tokyo Ishikawa; Sumio Tokio/Tokyo Kuriyama; Seiichi Kawasaki Kanagawa Motomura; Yoshinori Chofu Tokio/Tokyo Musha; Yoshio Hirakata Osaka Okuzaki; Yoshinori Morioka Iwate Takaesu
Original assignee: Lion Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE2746112A1; IT1115729B; GB1591817A; JPS5347192A; JPS5558B2; US4149533A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen in e.inen Zahn der inn Oberbegriff des Anspruchs 1 -/!gegebenen Gattung.

Aus der DE-AS 10 03 395 is» iin als Zahnbürste ausgebildetes Zahnpflegegerät bekannt bei dem elektrischer Strom durch den Elektrolyten und den Zahn in einer Richtung geleitet wird, so daß bei der Elektrolyse Ionen des Karies entgegenwirkenden StoP-?s zum Zahn übertragen werden. Solange die Zahnbürste benutzt wird, fließt der erwähnte Strom, dessen Wert sich zwar im Laufe der Benutzung ändern kann, jedoch keine Impulswellen form hat.

Eine Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen in einen Zahn der angegebenen Gattung ist aus der US-PS 32 15 139 bekannt und weist einen im Kontakt mit dem Zahn befindlichen. Fluoride enthaltenden Elektrolyten, eine in elektrischem Kontakt mit dem Elektrolyten stehende Elektrode, einen positiven, am Kv-rper anliegenden Anschluß und einen negativen, mit der Elektrode verbundenen Anschluß auf; zwischen den beiden Anschlüssen fließt ein variabler Gleichstrom, der mittels eines Potentiometers variiert werden kann.

Dabei wird zunächst das Potentiometer so eingestellt, daß sich aus Sicherheitsgründen der höchste Widerstandswert im Stromkreis und damit der niedrigste Stromwert ergibt. Anschließend wird das Potentiometer verstellt, um den Widerstandswert so weit zu verringern und damit den Stromwert so weit zu erhöhen, bis die zu behandelnde Person einen ersten geringen Reiz spürt. Im allgemeinen liegt der Stromwert dann in derGrößen- Ordnung von einigen Milliampere. Aus Sicherheitsgründen wird der Strom anschließend etwas verringert und die Einrichtung so eingestellt, daß dieser Strom während einer vorgegebenen Zeitspanne beibehalten wird.

Die dabei entstehende Einführung von Fluor-Ionen in den Zahn beruht darauf, daß ein geeigneter Elektrolyt beispielsweise eine wäßrige Lösung von Natrium-Fluorid, einer Elektrolyse unterworfen wird, bei der negative Fluor-Ionen entstehen,die in den Zahn eindringen, der als Anode auf positivem Potential gehalten wird.

so Der menschliche Körper besteht jedoch im wesentlichen aus verschiedenen wasserlöslichen Elektrolyten, so daß der Stromdurchgang durch den Körper als die Bewegung von Ionen und damit als »lonenleitung« betrachtet werden kann. Das Anlegen eines Gleichstroms für die Bewegung von Ionen durch eine Substanz hat jedoch physikalische und chemische Änderungen der Substanz und ihrer elektrochemischen Polarisation zur Folge, so daß es bei der Zuführung eine solchen Gleichstrom zu einer Polarisation kommt. Bei dieser Polarisation rufen die an den Elektroden durch Hydrolyse erzeugten Stoffe eine chemische Reaktion hervor, die in der entgegengesetzten Richtung zu der hydrolytischen Reaktion wirkt. Damit führt also das Anlegen eines glatten Gleichstroms zu einer Veränderung in der Konzentration des Elektrolyten und damit zu der Erzeugung einer elektromotorischen Gegenkraft. Infolge dieser Polarisation und der dadurch entstehenden elektromotorischen Gegenkraft steigt der Gleichstrom nach dem Einschalten sofort auf einen Spitzenwert und nimmt dann mit der Zeit

bo exponentiell ab. bis allmählich der flach verlaufende, stabile Bereich der Strom/Zeit-Kurve erreicht ist.

Diese Überlegungen gelten auch für den Durchfluß von Gleichstrom durch den menschlichen Körper und hier wiederum durch einen Zahn, d.h., der durch den menschlichen Körper fließende Gleichstrom fällt nach dem Erreichen des Spitzenwertes unmittelbar nach dem Einschalten exponentiell ab. so daß eine relativ lange Zeit benötigt wird, bis eine ausreichende Strommenge geflossen und damit die gewünschte Menge an Fluor-Ionen in den Zahn eingeführt worden ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Hinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der in einer kurzen Behandlung die erforderliche Menge von Fluor-Ionen in den Zahn eingeführt werden

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unieransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß der Gleichstrom in Form von Impulsen zugeführt wird, die unmittelbar nach dem Beginn der Stromleitung ihren Spitzenwert erreichen und anschließend abfallen, so daß die elektrochemische Polarisation vermieden werden kann, die beim Anlegen eines üblichen Gleichstroms auftritt. Durch die Verwendung eines solchen impu'sförmigen Gleichstroms kann auch das Verhältnis der Stromleitzeit zu der Folgeperiode zwischen den einzelnen Impulsen erhöht werden, so daß pro Zeiteinheit eine größere Strommenge fließen und damit eine größere Menge an Fluor-Ionen erzeugt und von den Zähnen aufgenommen werden kann, ohne daß hierzu ein zu hoher Strom an den Zahn angelegt werden muß. Dadurch können auf der Verwendung eines zu hohen Stroms beruhende, nachteilige Wirkungen auf das Nervensystem vermieden werden; außerdem fühlt der Patient bei der Behandlung keinerlei Schmerz und auch nicht den obenerwähnten unangenehmen Reiz, wie er bei der Einstellung der bekannten Vorrichtung nach der US-PS 32 15 139 erzeugt werden mußte, um einen geeigneten Stromwert herauszufinden.

Wie Vergleichsversuche mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen einerseits und einer herkömmlichen Einrichtung gezeigt haben, können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung etwa 40% mehr Fluoc-Ionen in der gleichen Zeitspanne eingeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbcispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Verlauf einer Wellenform eines aufgrund von Ionen-Leitung fließenden Gleichstroms

F i g. 2 eine Äquivalenz-Schaltung eines Zahns,

F i g. 3 die Wellenform eines idealen Gleichstroms,

Fig.4 die Wellenform eines idealen Gleichstroms beim Durchfließen durch die Äquivalenz-Schaltung nach Fig. 2.

F i g. 5 eine Ansicht zur Erläuterung der Wellenform nach F i g. 4, F i g. 6 die Wellenform eines intermittierenden Gleichstroms, der exponentiell mit der Zeit abnimmt,

Fig.7 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen in einen Zahn nach der vorliegenden Erfindung,

Fig.8 den elektrischen Aufbau eines Systems aus dem zu behandelnden Zahn, dem Elektrolyten und der Elektrode zwischen den positiven und negativen Anschlüssen der Einrichtung nach F i g. 7, F i g. 9 ein Detailschaltbild der Einrichtung nach F i g. 7,

F i g. 10 die Anbringung der positiven und negativen Anschlüsse der Einrichtung nach F i g. 7 am Körper eines Patienten,

F i g. 11 eine Rechteckwelle, wie sie in einem Oszillator erzeugt wird.

F i g. 12 eine exponentiell abnehmende Welle, wie sie aus der Rechteckwelle nach F i g. 11 gebildet wird, und

Fig. 13 eine Kurvendarstellung eines Vergleichs zwischen der erfindungsgemäßen Einrichtung und zwei herkömmlichen Einrichtungen, wobei der jeweilige Effekt in Form des Verhältnisses der Menge von Fluor-Ionen in einem Zahn nach der Behandlung zu der Menge von Fluor-Ionen in diesem Zahn vor der Behandlung dargestellt is'.

Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung sollen zunächst anhand der F i g. 1 bis 7 herkömmliehe Einrichtungen zur Einführung von Fluor-Ionen in einen Zahn beschrieben werden. Bei einem dieser Verfahren wird Fluor bzw. Fluoride auf elektrischem Weg in einen Zahn injiziert. Das heißt, ein Zahn wird als eine Anode verwendet, und eine wäßrige Lösung aus Natriumfluorid oder Stannofluorid wird ionisiert, um negative Ionen oder Fluor-Ionen zu erzeugen, welche in die Anode oder den Zahn aufgenommen werden. Da ein menschlicher Körper hauptsächlich nus verschiedenen wasserlöslichen Elektrolyten besteht, kann der Stromdurchgang durch den Körper mit der loncnlcitung in Verbindung gebracht werden. Wenn ein Gleichstrom in einem lonenleitmechanismus verwendet wird, wobei der Stromdurchgang der lonenbewegung zugeordnet ist, sind Substanzen Änderungen unterworfen, und es kommt zu einer Polarisation, so daß keine Gieichstromleitung erhallen werden kann. Das heißt, wenn ein geglätteter Gleichstrom in einem lonenleitungsmechanismus verwendet wird, kommt es zu der Polarisation, die an einem Stoff bzw. einer Substanz, die an der Oberfläche einer Elektrode infolge des Stromdurchgangs erzeugt ist, chemische Reaktionen und eine umgekehrte chemische Reaktion zur Folge hat, die durch den Stromdurchgang hervorgerufen worden is',. Das heißt, es wird eine gegenelektromotorische Kraft infolge der Kop.zentrationsändTu;,^ i:incs Elektrolyten erzeugt. Folglich erreicht der Strom einen Spitzenwert oder einen maximalen Wert, unmittelbar nachdem der Strom begonnen hat zu fließen, und nimmt in seiner Amplitude im Laufe der Zeit wieder ab. Diese Erst.Seinung ist in F i g. 1 dargestellt. Aufgrund des Verhaltens dieses Gleichstroms wird eine elektrisch äquivalente Schaltung eines Zahnes erhalten, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Offensichtlich hängt die Arbeitsweise dieser Schaltung von einem CR-Parameter ab. Wenn ein Gleichstrom, wie in F i g. 3 dargestellt, erzeugt wird, der durch diese Schaltung fließt, steigt ein (Ausgangs-)Strom auf einen Spitzenwert an und nimmt dann plötzlich und abrupt wieder ab und erreicht dann allmählich einen konstanten Strom, wie in F i g. 4 dargestellt ist. Wenn daher der Gleichstrom, wie in F i g. 3 &o dargestellt, durch einen menschlichen Körper fließt, nimmt der Strom exponentiell in Abhängigkeit von der CR-Zeitkonstanten ab, se daß die Aufnahme von Fluor-Ionen durch einen Zahn oder (einer geforderten Menge) Fluor-Ionen eine unbrauchbar lange Zeit in Anspruch nimmt.

Darüber hinaus haben Versuche gezeigt, daß der Anfangsstrom einige Mal größer ist als der stabilisierte, geglättete Strom. Wenn infolgedessen ein Strom durch einen menschlichen Körper hindurchgeht, muß infolge der Polarisation ein giottes Stromverhältnis in Betracht gezogen werden. Das heißt, der menschliche Körper hat den Motor, den Fühler und selbständige Nervensysteme, und die Wirkungen auf sie beim Stromdurchgang müssen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Gefährliche Erscheinungen, wie beispielsweise Schaden an

Organen infolge einer Vernachlässigung dieser Wirkungen müssen auf jeden Fall vermieden werden, und es muß ein Verfahren geschaffen werden, bei welchem ein Strom durch den menschlichen Körper hindurchgeht, damit die Fluor-Ionen wirksam in einen zu behandelnden Zahn aufgenommen werden.

Bei der Stromleitung infoige des loncnlcitungsmcchanismus wird im allgemeinen ein Wechselstrom vcrwcn·

det, um die Polarisation zu vermeiden. Die Polaritäten des Wechselstroms ändern sich als Funktion der Zeit. Die

Ergebnisse eines Versuchs werden noch beschrieben. Wenn für die Hydrolyse oder Dialyse einer wäßrigen Lösung Natriumfluorid verwendet wird, um so die Fluor-Ionen in einen Zahn aufzunehmen, wird das Natrium-

fluorid in Na⁴- und F--Ionen getrennt, das heißt, NaF-Na ^f +F-.

Wenn der Zahn elektrisch auf ein positives Potential angehoben wird, werden die Fluor-Ionen F- in den

Schmelz des Zahnes aufgenommen. Wenn ein Wechselstrom in der Fluor-Iontophorese verwendet wird, können die Wirkungen und Folgen der Polarisation, welche eine elektrochemische Erscheinung in dem menschlichen Körper ist, im Hinblick auf eine Anhäufung vermieden werden, da diese Wirkungen durch das Wechseln der Strompolaritäten beseitigt sind. Da sich jedoch die Stromrichtung ändert, ist es unmöglich, daß die Ionen in dem Zahn aufgenommen und angehäuft bzw. gespeichert werden. Wie oben beschrieben, können die Wirkungen und Folgen der Polarisation infolge der Verwendung eines Gleichstroms durch Verwenden eines Wechselstroms vermieden werden, wenn aber Wechselstrom verwendet wird, ist es unmöglich, die Ionen anzusammeln bzw. zu häufen.

Als nächstes wird der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke beschrieben, tin intermittierender Gleichstrom, welcher im allgemeinen verwendet wird, hat eine Rechteckwellenform mit einer ziemlich steilen Vorder- flanke, so daß er einen starken Reiz an dem menschlichen Körper ergibt, und folglich kann er in der Praxis nicht verwendet werden. Wenn ein intermittierender Gleichstrom (mit einer Rechteckwellenform) durch einen Zahn hindurchgeht, wird der (Ausgangs-)Strom erhalten, wie in F i g. 4 dargestellt ist. Aus der äquivalenten Schaltung ist zu entnehmen, daß das Verhalten des Stroms, der durch den Zahn hindurchgeht, annähernd durch den vorbeschriebenen CR-Parameter ausgedrückt werden kann. Um das Verhalten des (Ausgangs-)Stroms zu beobachten, wenn eine Rechteckwelle an eine Schaltung mit einer CR-Zeitkonstantcn angelegt wird, wurde die Beziehung zwischen der CR-Zeitkonstanten und der Frequenz der Rechteckwelle untersucht. Die Ergebnisse sind (A) daß, wenn die CR-Zeitkonstante kürzer als eine halbe Peeiodc der Rechleckwelle ist, der Stromfluß sehr klein ist und der Strom mit einer differenzierten Wellenform fließt, (B) daß, wenn die CR-Zeitkonstante gleich einer halben Periode der Rechteckwelle ist, die Stromwertc im Anfangsstadium und in dem Untcrbrechungssta dium verschiedene Werte haben, so daß ein Ausgang, der im wesentlichen der Wellenform am Eingang ent spricht, nicht erhalten werden kann, und (C) daß. wenn die Zeitkonstante länger als die halbe Periode der Rechteckwelle ist. eine Rechteckwelle erhalten werden kann, deren Form genauer ist als der bei (B) erhaltene Ausgang. Das heißt, je größer die Zeitkonstante als eine halbe Periode der Rechtcckwelle ist, um so genauer wird die Wellenform am Ausgang. Die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten und der Periode kann durch die

Wellenformähnlichkeit P festgelegt werden, welche den Ähnlichkeitsgrad in der Wellenform zwischen einem Eingang und einem Ausgang wiedergibt. Das heißt,

P= 100 772 CR(Vo),

wobei Teine Periode und CR eine Zeilkonstante ist.

Die Wellenformähnlichkeit P zeigt, daß. je kleiner der Wert von P ist, um so ähnlicher der Ausgang der Wellenform am Eingang wird. In Form von Frequenzen läßt sich die Wellenformähnlichkeit P wiedergeben durch

« P-lOO/r A(%),

wobei rc die Kreiskonstante von 3,14, /"die Folgefrequenz einer Rechtcckwelle und /Ί eine Frequenz ist. bei welcher die Reaktanz eines Kondensators gleich dem Widerstandswert eines Widerstandes wird.

so Hieraus ist zu ersehen, daß. um Pkleiner als 10% zu erhalten, 772 kleiner als 'Λο der Zeitkonstanten CR oder die Frequenz /'höher als das 31,4fache von der Frequenz /Ί sein muß. Das vollständige Laden oder Entladen eines Kondensators erfordert eine Zeit, die länger als 10 Zeitkonstanten ist Hieraus folgt somit, damit 10 CR-Zeitkonstanten, was zum Laden des Kondensators erforderlich ist, ausreichend kurz sein können, die Ladezeit kleiner als 'Λο der Zeitkonstanten CR sein muß. Andererseits wird das Restpctcntial oder die Restspannung auf dem Kondensator gespeichert, so daß die Stromleitung intermittierend ist. Es erfordert jedoch eine ziemlich große bzw. lange Zeitkonstante, damit der Kondensator auch vollständig entladen wird. Folglich wird die Stromleitungszeit in der Praxis kürzer, und die Elektrizitäts- bzw. Strommenge nimmt ab, so daß es eine sehr lange Zeil dauert, bevor eine geforderte ionenmenge in einen Zahn aufgenommen ist. Um daher eine geforderte Elektrizitäts- bzw. Strommenge durchzulassen, ohne daß dies eine Abnahme der gesamten Strommenge zur Folge hat, muß ein Impuls mit einem kleineren Gleichstromanteil in einem Zeitintervall durchgelassen werden, das kurzer als eine Zeitkonstante ist, so daß die Entladezeit erhöht werden kann. Die Erfinder haben die Wellenform herausgefunden, die für diesen Zweck die geeignetste und brauchbarste ist Zuerst wird die in F i g. 5 dargestellte Wellenform analysiert und bestimmt, um die Stromleitungskenndaien zi untersuchen, die aus einer äquivalenten Schaltung erhalten worden sind. Die dargesieiite Wellenform kann durch drei CR-Konstante a, b und c ausgedrückt werden. Das sind 10 ms, 80 bis 100 ms bzw. 1000 ms. Der flache Teil chat eine große Zeitkonstante, so daß es eine sehr lange Zeit (ungefähr lOfache) dauert, bevor die Ladunger auf dem Kondensator entladen werden können. Infolgedessen hat diese Wellenform einen großen Gleichstromanteil, so daß es. wie oben beschrieben, zu der Polarisation kommt und folglich die Stromlcitungswirkunj

herabgesetzt wird. Infolgedessen ist es das wirksamste Siromlcitungsverfahren, den Teil c abzutrennen, um einen Spitzenwert um die Teile a und b herum zu konzentrieren und den Gleichstromanteil so weit wie möglich zu entfernen. Eine derartige Wellenform ist in F i g. 6 dargestellt. Das heißt, der Strom erreicht unmittelbar einen Spitzenwert und IiIlIt unmittelbar exponentiell ab und weist keinen Oleichstromanteil auf. Mit diesem intermittierenden Gleichstrom, welcher, wenn er durch den menschlichen Körper hindurchgeht, unmittelbar seinen Spitzenwert erreicht und mit der Zeil exponentiell abfüllt, selbst wenn das Verhältnis der Stromleitungszeit zu der Periode des intermittierenden Gleichstroms bis zu '/j erhöht wird, kann ein vollständiges Laden und Enila^<.n ohne die Speicherung des Restpotcntials bewirkt werden, und die Polarisation kann vollständig beseitigt werden. Wenn jedoch das oben angegebene Verhältnis auf bis zu 'Λο herabgesetzt wird, dauert es eine lange Zeit, um eine geforderte Menge Fluor-Ionen aufzunehmen, wie oben beschrieben ist. Wenn daher der intermittierende Gleichstrom mit der vorbeschriebenen Wellenform verwendet wird, liegt das oben angeführte Verhältnis vorzugsweise zwischen '/|₀ und ¹Z₂.

Zur Durchführung der Erfindung muß der intermittierende Gleichstrom mit einer Wellenform, deren Vorderflankc unmittelbar den Spitzenwert erreicht und unmittelbar darauf beginnt, exponentiell abzunehmen, verwendet werden, und das Verhältnis der Stromleitungszeit zu der Folgeperiode des intermittierenden Gleichstroms muü zwischen '/2 und 'Λο liegen. Drei Faktoren, das heißt, die Frequenz des intermittierenden Gleichstroms, die Spannung und die Stromleitungszeil, werden in Abhängigkeit von den (physikalischen) Kenndaten (der Zahnbeschaffenheit) eines Patienten ausgewählt, wie oben beschrieben ist. Die Zersetzungsspannung der wäßrigen Lösung von Natriumfiuorid ist

20 5.563 V (Na⁺-2.713 V. F--2,85 V),

und die Zersetzungsspannung einer wäßrigen Lösung von Stannofluorid ist

2.99 V (Sn⁺-0,14 V, F--2,85 V).

Infolgedessen muß die Spannung diese Zcrseizungsspannungcn übersteigen. Die Frequenz liegt vorzugsweise zwischen 5 Hz und 1 kHz und vorzugsweise zwischen 100 Hz und 200 Hz. Die Spannung fliegt vorzugsweise zwischen 3 und 15 V und noch vorteilhafter zwischen 6 und 9 V. Der Strom /liegt vorzugsweise zwischen 15 und 50011A und noch vorteilhafter zwischen 100 und 150 μΑ. Wenn die Frequenz niedriger als 5 Hz ist, nimmt die Stromleitungswirkung ab, während die Stromleitungszeil zunimmt. Infolgedessen ist eine Frequenz von weniger als 5 Hz in der Praxis nicht vorteilhaft. Wenn andererseits die Frequenz 1 kHz übersteigt, kann die Regenerierung von der Polarisation aus nicht erhalten werden, so daß die Vorteile aufgrund der Verwendung des intermittierenden Gleichsiroms verlorengehen Wenn der Strom /kleiner als 50 μΑ ist, ergibt sich eine geringere loneninjektion, so aaß keine zufriedenstellende Wirkung erreicht werden kann. Wenn andererseits der Strom / 500 μΑ überschreitet, wird der Reiz auf den menschlichen Körper zu stark, so daß ein Strom, der 500 μΑ übersteigt, in der Praxis nicht verwendet werden karsrs. Damit der Strom / in dem Bereich von 50 bis 500 «A bleibt, muß die Spannung zwischen 3 und 15 V liegen.

In Fi g. 7 ist ein Blockschaltbild der Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche eine Stromversorgung t. eine Zeitsteucrcinheit 2 und eine Wc'nenformcrstufc oder -schaltung 3 aufweist, deren Ausgang an Anschlüssen 4 erhalten wird. Wie in F i g. 8 dargestellt, hat ein positiver Anschluß 4a Kontakt mit dem Körper eines Patienten, so daß der Zahn Te als eine Anode dienen kann, während ein negativer Anschluß 46 mit einer Elektrode 6 verbunden ist, welche ihrerseits mit einem Elektrolyten S verbunden ist, der ein Fluorid enthält und mit dem Zahn Te in Kontakt steht, wodurch eine loneninjektionsschaltung geschaffen ist. Die Stromversorgung kann eine Wechsel- oder Gleichstromversorgung sein. Wenn eine Wechselstromversorgung verwendet wird, muß die Versorgungsspannung auf einen vorbestimmten Wert heruntergesetzt werden, und es müssen bestimmte Messungen beachtet werden, damit der Patient vor (elektrischen) Schäden durch Leckstrom geschützt werden kann. Bei einer Gleichstromversorgung muß eine niedrige Spannung durch einen Inverter u. ä. auf einen geforderten Pegel heruntergesetzt werden; dies ist jedoch nicht nötig, wenn eine vorbestimmte Spannung erhalten werden kann. Wenn ein Inverter verwendet wird, muß der Ausgang gleichgerichtet werden, um eine so konstante Gleichstromversorgung zu schaffen. Im allgemeiner ist es vorzuziehen, eine niedrige Gleichstromversorgung herunterzusetzen und gleichzurichten, um eine entsprechende Gleichstromversorgung zu schaffen. Eine Zeitsteuereinrichtung 2 weist einen veränderlichen Zeitgeber aus Halbleiterschaltungen auf und beginnt, eine Zeit zu zählen, sobald die Stromversorgung für eine Iontophorese angeschaltet ist, und schaltet die Stromversorgung nach einer vorbestimmten Zeit ab. Infolgedessen dient die Zeilsteuereinrichtung 2 zum Steuern der aufzunehmenden Fluor-Ionenmenge und zum Rationalisieren der Iontophorese. Die Wellenformerschaltung 3 weist eine Schaltung zum Umwandeln eines zeitgesteuerten Gleichstroms in eine Rechleckwelle und eine Schaltung zum Umwandeln einer Rechteckwelle in eine exponentiell abnehmende Wellenform auf. Die vorerwähnten drei Stufen stellen den Hauptteil der Erfindung dar. Die Wellenformerschaltung 3 kann ein Amperemeter und eine Lampe zur Anzeige der Stromleitung aufweisen. Vorzugsweise ist der positive Anschluß 4a aus eo einem elektrisch leitenden Metall hergestellt und hat eine solche Größe, daß ihn selbst ein Säugling mit einer Hand hallen kann und weist eine Leitungsschnur und eine lichtemittierende Anzeigeeinrichtung auf. Der negative Anschluß 46 hat vorzugsweise die Form einer Klemme, so daß sie unmittelbar mit der Elektrode verbunden werden kann, welche ihrerseits in Kontakt mit dem Fluorid enthaltenden Elektrolyt steht. Außerdem sind vorzugsweise ein Zeitintervall, das durch die Zeitsteuereinrichtung und eine Frequenz vorgegeben ist. sowie die Stromgröße des Ausgangs der Wellenformerschaltung in den vorbeschriebenen Grenzen veränderlich.

Nunmehr wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der F i g. 9 beschrieben. In F i g. 9 weist eine Schaltung die Stromversorgung 1, die Zeitsteuereinrichtung 2, die Wellenformerschaltung

3 und die Anschlüsse 4 auf. In der Stromversorgung 1 sind vorgesehen, in Reihe geschaltete Batterien 11, ein Relaisschalter 12, ein von Hand betätigbarcr einpoliger Umschalter 13 mit einer Mittelstellung »Aus«. Dieser Schalter 13 weist einen Knopf oder eine Taste auf, welche in zwei entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist, das heißt, nach rechts und links oder rückwärts und vorwärts, und bleibt in der Mitte, wenn keine Kraft auf ihn ausgeübt wird. Wenn man diesen Knopf in einer Richtung drückt, wird einer der normalerweise offenen Kontakte geschlossen, und wenn man den Knopf in der anderen Richtung drückt, wird der andere, normalerweise offene Kontakt b geschlossen. Wenn der Knopf freigegeben wird, kehrt er in die Mittelstellung zurück, so dall beide, normalerweise offenen Kontakte a und b offen sind. Ferner sind ein Aufwärtstransformator 14,Transistoren 15 und 16 sowie Widerstände 17 und 18 vorgesehen, welche einen selbstcrregten Oszillator darstellen. Kin ίο Gleichrichter 19 aus einer Diodenbrücke dient zur Vollweggleichriehtung der Sekundärspannung des Aufwärtstransformators 14; ferner sind ein Glättungskondensator 20 und eine Zcnerdiode 21 vorgesehen. Sie dienen dazu, die Sekundärspannung des Aufwärtstransformators 14 in einen geglätteten Gleichstrom oder eine Gleichspannung umzuwandeln. In der Zeitstcucreinheit 2 sind ein Transistor 22 für die Schaltvorgänge, Widerstände 23, 24, ein Kondensator 25, eine Relaisspulc 26 zum Steuern der Schaltvorgänge des Relaisschalters 12, ein Widerstand 27 und ein Kondensator 28 vorgesehen. Wenn daher ein normalerweise offener Kontakt 13a des Handschalters 13 geschlossen wird, wird die Relaisspule 26 durch den Relaisschalter 12 angeschaltet, so daß. selbst wenn der Handschalter 13 abgeschaltet wird, der Relaisschalter 12 angeschaltet gehalten wird. Das heißt, sie bilden eine selbsthaltende oder scibstsichcrr.de Schaltung. Ferner sind Transistoren 29 und 30·. Widerstände 31 bis 34, ein veränderlicher Widerstand 35 zum Einstellen eines Zeitintervalls in einem Zeitgeber, ein Kondensator 36 und ein Elektrolytkondensator 37 mit einer großen Kapazität vorgesehen: sie bilden zusammen eine Zeitsteuerschaltung. Eine vorbestimmte Zeit, nachdem der Transistor 22 angeschaltet ist. wird er abgeschaltet, so daß die Stromzufuhr zu der Relaisspule 26 unterbrochen und folglich auch der Relaisschalter 12 abgeschaltet ist. Diese Zeit wird die Zeitgeberzeil genannt, welche mittels des veränderlichen Widerstandes 35 eingestellt werden kann. Ferner ist ein weiterer einpoliger Umschalter 38 mit einer Mittcnstellung »Aus« vorgesehen. In der Wellenformerschaltung 3 sind Transistoren 39 und 40, Widerstände 41 bis 44, veränderliche Widerstände 45 und 46 zum Einstellen der Schwingungsfrequenzen sowie Kondensatoren 47 und 48 vorgesehen. Sie bilden zusammen einen selbsterregten Oszillator, welcher einen Rechteckwellenausgang erzeugt, wie in Fig. ItA dargestellt ist, und der Ausgang wird dann durch einen Transistor 49 verstärkt. Die Frequenz ist mittels der veränderlichen Widerstände 45 und 46 einstellbar. Ein Transistor 50, ein Widerstand 51, ein Kondensator 52, Widerstände 53 und 54 und ein veränderlicher Widerstand 55 bilden zusammen eine Wellenformerschaltung, welche eine Wellenform erzeugt, welche exponentiell abfällt. Das heißt, diese Schaltung erzeugt die Rechteckwelle (siehe Fig. 11), die exponentiell abfällt, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Transistoren 56 und 57. Widerstände 58 bis 60 und eine Laststrom-Anzcigecinrichtung 61 bilden zusammen eine Stromanzeigeschaltung, um die Größe des Stroms anzuzeigen, welcher in den Anschluß 4a fließt. Ferner sind zwei von Hand betätigbare einpolige Umschalter 62 und 63 mit einer Mittenstellung »Aus« vorgesehen. Die vorstehend angeführten vier einpoligen Umschalter !3, 3S. 62 und 63 sind in der Weise mechanisch verbunden, daß ein Knopf gedrückt werden kann, um einen der normalerweise offenen Kontakte a oder b zu schließen. Ein Widerstand 64 dient als künstliche Last, und es ist ein weiterer Widerstand 65 vorgesehen. Wenn die normalerweise offenen Kontakte b der miteinander verbundenen Handschalter 13,38,62 und 63 geschlossen sind, ist die künstliche Last 64 mit den Batterien 11 verbunden, und der Spannungspcgel der letzteren wird durch das Amperemeter 61 angezeigt, und die Zeitsteuereinrichvung 2 bleibt zurückgesetzt. Ferner sind lichtemittierende Anzeigen 66 und 67 aus lichtemiltierenden Dioden (LDE) und ein Widerstand 68 vorgesehen. Die lichtemittierenden Anzeigeeinrichtungen 66 und 67 werden synchron mit dem Transistor 49 an- und abgeschaltet und bilden die Anzeigeschaltung, welche den Stromfluß zu den Anschlüssen 4 anzeigt. Ferner dienen sie als Entladeschaltung für den Kondensator 62. Eine Diode 69 ist in Reihe mit einem Ausgangsanschluß geschalte; und mit der Basis des Transistors 56 der Wellenformerschaltung 3 verbunden. Von den Anschlüssen ist 4a der positive Anschluß und 4b der negative Anschluß, wie oben bereits ausgeführt ist. Die Größe des Stroms, der zu den Anschlüssen 4 fließt, kann durch den veränderlichen Widerstand 55 eingestellt werden.

In Fig. 10 ist das Einstellen und Anbringen der Anschlüsse der Einrichtung gemäß der Erfindung an dem menschlichen Körper dargestellt. Die positiven und negativen Anschlüsse 4a und Ab sind durch Leitungen 70 und 71 von den Ausgangsanschlüssen der Hauptteile 1 bis 3 der lontophorese-Einrichtung verlängert Der positive Anschluß 4a besteht aus einem Zylinder aus einem elektrisch leitenden Metall und hat eine solche Große, daß ihn auch ein Säugling oder Kleinkind halten kann. Die lichtemittierende Anzeigeeinrichtung 67 ist an der Oberseite des zylindrischen, positiven Anschlusses 4a angebracht. Das heißt, da die Patienten oder die Personen, durch welche der Strom fließt, meistens Säuglinge oder Kleinkinder sind, halten sie kaum eine ruhige Stellung ein, die für die Behandlung erforderlich ist, selbst wenn die Stromführzeit nur wenige Minuten lang ist. Die lichtemittierende Anzeigeeinrichtung 67 an der Oberseite des Anschlusses 4a wird infolgedessen an- und abgeschaltet, um so dem Säugling oder Kleinkind die Behandlung zu erleichtern. Der negative Anschluß 46 hat die Form einer Klemme, so daß das Anklemmen an die Elektrode 6 und das Abklemmen von der Elektrode 6 leichter durchgeführt werden kann. Ein Schwamm 5 wird in eine wäßsrige NaF-Lösung getaucht und ist in einer Schale untergebracht: die am Boden mit der Elektrode 6 versehen ist. Die Lösung in dem Schwamm 5 wird mit dem Zahn Te des Körpers Bo in Kontakt gebracht. Unter den in F i g. 10 dargestellten Bedingungen haben der Zahn und der Arm dasselbe positive Potential.

Bei Verwendung einer Einrichtung mit dem vorbi-*:hriebenen Aufbau wird zuerst die Einrichtung, wie in F i g. 10 dargestellt, angebracht und es w°>d der Knopf der mechanisch miteinander verbundenen Handschaltcr

13,38,62 und 63 verbunden, um so augenblicklich die normalerweise offenen Kontakte 2 zu schließen. Dann beginnt der selbsterregte Oszillator, der im wesentlichen die Transistoren 15 und 16 aufweist zu schwingen, und der Ausgang wird durch den Aufwärtstransformator 14 entsprechend eingestellt Die Sekundärspannung des

Transformators 14 wird durch den Gleichrichter 19. den Kondensator 20 und die Zcnerdiodc 21 gleichgerichtet, !Cgliittei und ausgeglichen, so daB eine geglättete, konstante Gleichspannung erhalten werden kann. Der adestrom fließt über die Widerstände 23 und 24 zu dem Kondensator, und der Transistor 22 wird angeschaltet. Wenn der Transistor 22 angeschaltet ist. fließt der Strom über den Widerstand 27 in die Relaisspule 26, wodurch Jicsc erregt wird, so dali der Relaisschalter 12 angeschaltet wird. In/wischen ist die Spannung an dem Zeitgeberkondensator 37 so niedrig, daß der Transistor 30 angeschaltet wird, solange der Transistor 29 angeschaltet ist. lolglich wird der Transistor 22 angeschaltet gehalten, so daß, selbst wenn der Handschaber 13 abgeschaltet wird, der vorbeschriebene Betrieb erhalten bleibt und der Relaisschalter 12 angeschaltet bleibt. Sobald der Relaisschalter 12 angeschaltet worden ist, beginnt der selbsterrcgte Oszillator zu schwingen, so daß die in I" i g. 11 dargestellte Rechteckwelle erzeugt wird. Diese Welle wird durch den Transistor 49 verstärkt. Aufgrund to der Rcchteekwelle fließt ein Strom über den Widerstand 53, den Emitter und die Basis des Transistors 50 sowie den Kondensator 52, so daß der Kondensator 52 geladen wird. Dieser Ladestrom wird durch den Transistor 50 verstärkt. Die Spannung, welche, wie in Fig. 12 dargestellt, exponentiell abfällt, liegt an dem veränderlichen Widerstand 55 au. Diese Wellenform ist so, daß. sobald die Slromführung begonnen hat, der Strom auf das (bei e wiedergegebene) Maximum ansteigt und (wie bei /"dargestellt ist) über der Zeit exponentiell abfällt. Diese Wellenform wird über die Anschlüsse des veränderlichen Widerstandes 55, den Emitter und die Basis des Transistors 56 und die Diode 69 an den Anschluß 4 übertragen. Diese Wellenform geht von dem positiven Anschluß 4a durch den Körper Bo. den Zahn Te. die wäßrige Natrium-Fluorid-Lösung 5 und die Elektrode 6 zu dem negativen Anschluß 4b. Folglich wird das Natriumfluorid in Na-Ionen und F-lonen getrennt. Die Huor-ionen (die negaü 'en Ionen) werden von dem Zahn Te aufgenommen, welcher die Anode ist.

Inzwischen fließt der Kollektorsirom des Transistors 56 über den Widerstand 58, die Basis und den Emitter des Transistors 57 und den Widerstand 59. Folglich fließt der Kollektorstrom des Transistors 57, welcher proportional zu dessen Basisstrom ist, über den Widerstand 60 und das Amperemeter 61 in den Transistor 57. Das heißt, der Basisstrom des Transistors 56, der zu dem positiven Anschluß 4a fließt, wird durch die Transistoren 56 und 57 verstärkt und an dem Amperemeter 61 angezeigt. Der veränderliche Widerstand 55 wird dann in Abhängigkeit von der Anzeige auf dem Amperemeter 61 eingestellt, um dadurch den Strom einzustellen, der von dem positiven Anschluß 4a zu dem negativen Anschluß 4b fließt. Da diese Schaltung eine Stromrückkopplungsschaltung ist, arbeitet, selbst wenn die Frequenz der Rechteckwelle länger oder höher wird, das Amperemeter immer lichtig. Infolgedessen werden die lichtemitticrenden Anzeigecinrichtungen 66 und 67 synchron mit dem Transistor 49 an- und abgeschaltet, woraus zu ersehen ist, daß die Iontophorese-Einrichtung angeschaltet ist. Da die lichtemittierende Diode 67, wie vorbeschrieben, an den positiven Anschluß 4a angebracht ist. dient sie als eine sehr wirksame Anzeigeeinrichtung, welche dem Säugling oder Kleinkind während der Behandlung gefällt.

Wenn der intermittierende Gleichstrom in der vorbeschriebenen Weise fließt, wird der Kondensator in der Zeitsieuereinrichiung 2 mit dem Strom geladen, der über den veränderlichen Widerstand 35 fließt. Nach einer entsprechenden Ladezeit (welche im allgemeinen einige Minuten dauert) steigt die Spannung an dem Kondensator 37 auf einen Wert an, mit welchem der Transistor 30 angeschaltet wird. Diese Zeit wird als »Zeitgeberzeit« bezeichnet, welche vergrößert werden kann, wenn der veränderliche widerstand 35 größer gemacht wird (einen hohen Wert hat) oder welche verkürzt werden kann, wenn der veränderliche Widerstand 35 kleiner gemacht wird (einen niedrigen Wert hat). Wenn der Transistor 30 angeschaltet ist, werden der Transistor 39 und auch der Transistor 22 abgeschaltet. Folglich ist die Stromzufuhr zu der Relaisspule 26 unterbrochen, so daß der Relaisschalter 12 abgeschaltet wird und folglich der Betrieb der gesamten Iontophorese-Einrichtung unterbrochen ist. Das heißt, es fließt kein Strom von dem positiven Anschluß 4a zu dem negativen Anschluß 46 und folglich hat die Injektion von Fluor-Ionen in den Zahn Tie aufgehört.

Wenn der Knopf der miteinander verbundenen Handschaltcr 13, 38, 62 und 63 gedrückt wird, um die normalerweise offener» Kontakte b zu schließen, wird die künstliche Last 64 mit den Batterien 11 verbunden, und die Reihenschaltung aus dem Handschalter 62, dem Amperemeter 61. dem Handschalter 63 und dem Widerstand 65 ist parallel dazu geschaltet, so daß das Amperemeter 61 den Spannungspegel der Batterien 11 anzeigt. Wenn gewünscht wird, die Stromleitung zu unterbrechen, bevor die normale Stromführung beendet ist, können die normalerweise offenen Kontakte b der Handschalter 13.38.62 und 63 angeschaltet werden. Mittels des Handschalters 38 wird dann die Basis des Transistors 29 kurzgeschlossen, wodurch dieser abschaltet, so daß auch der Transistor 22 abgeschaltet wird. Folglich wird der Relaisschalter 12 in der vorbeschriebenen Weise abgeschaltet, so daß die Stromleitung unterbrochen ist. Um die Wirkung des intermittierenden Stroms (C) auf die Fluoraufnahme in dem Schmeiß mit der Wirkung des Gleichstroms (B) und herkömmlicher örtlicher Behandlungsverfahren (A) zu vergleichen, sind von den Erfindern Versuche am lebenden Organismus durchgeführt worden. Der Strom der beiden Verfahren (B und C) wurde auf 150 μΑ eingestellt. An jedem Paar mittlerer und seitlicher Schneidezähne wurde eine Seite mit einem 2%igen NaF-GeI behandelt, und die andere Seite wurde nicht behandelt. Eine Schmelzbiopsie wurde dann an diesen Mustern durchgeführt, um die Fluor- bzw. Fluoridaufnähme zu bestimmen. Die Biopsie wurde unmittelbar nach der Behandlung und eine Woche später bei jedem Paar durchgeführt. Zum Vergleich der Fluoraufnahme wurde das Verhältnis des Fluorgehaltes an dem behandelten und nichtbehandelten Zahn in jedem Paar bestimmt. Ein Teil der Daten ist in der nachstehend angeführten Tabelle wiedergegeben.

•	27	2.05 2,63	46 112	nach einer Woche A B	1,00 1,74	C
	Meßzeit - nach der Kinführung Verfahren A B	C	1.14 038		1.42 1,83
Gruppe 1 Gruppe 2	2.05 1.15	3,07 3,61

₁₀ Hieraus ist zu ersehen, daß die lonenmenge, die mit der lontophorese-Einrichtung gemäß der Erfindung

aufgenommen ist. bei weitem größer als die Mengen ist, die bei den Verfahren A und B aufgenommen worden ist.

Ferner sind auch die Fluorionenmengen in den Zähnen eine Woche nach der Behandlung bei weitem größer ist

als die Mengen bei den Verfahren A und B.

Es sind weitere Versuche durchgeführt worden, um die vorbeschriebenen drei Verfahren A, B und C zu

_i5 vergleichen, und die Ergebnisse sind in F i g. 13 dargestellt In F i g. 13 sind die mittleren Werte und die 95%-sicheren Intervalle dargestellt Diese Daten zeigen die statistische Überlegenheit der Erfindung gegenüber der herkömmlichen direkten Anwendung und gegenüber dem Verfahren B. Ferner haben die Versuche gezeigt. daO die Erfindung im Hinblick auf die Fluoridaufnahmerate den herkömmlichen Verfahren um mehr als 40% überlegen ist.

20 ■—"

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

50

55

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Einführung von Fluor-Ionen in einen Zahn mit einem in Kontakt mit dem Zahn befindlichen, Fluoride enthaltenden Elektrolyten, mit einer in elektrischem Kontakt mit dem Elektrolyten stehenden Elektrode, mit einem positiven, am Körper anliegenden Anschluß und mit einem negativen, mit der Elektrode verbundenen Anschluß, wobei ein variabler Gleichstrom zwischen den beiden Anschlüssen fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom eingeprägte Impulse aufweist, die unmittelbar nach dem Beginn der Stromleitung ihren Spitzenwert erreichen und anschließend abfallen, daii das Verhältnis der Stromleitzeit zu der Folgeperiode zwischen V₂ und V₁₀ liegt und daß die Frequenz zwischen 5 Hz und 1 kHz liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert exponentiell abfällt

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom zwischen 50 μΑ und 500 μΑ liegt

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, feekennzeichnet durch eine Stromquelle (1) für einen is geglätteten Gleichstrom, durch einen Zeilgeber (2) und durch einen Impulsformer (3) für die Erzeugung der

Impulse (F ig. 7).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Impulsformer (3) einen selbster-, egten Oszillator (39—48) zur Erzeugung einer Rechteckwelle und einen Formwandler (50—55) zur Bildung der Impulsform aus der Rcchteckwelle aufweist

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5. dadurch gekennzeichnet daß die von dem Zeitgeber (2) eingestellte Zeit und die von dem Impulsformer (3) erzeugte Impulsform veränderbar sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (3) Licht emittierende Anzeigeeinrichtungen (66,67) aufweist, die jeweils durch die Impulsform ein- und ausgeschaltet werden.