Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen eine Behandlungslösung hierfür und deren Verwendung in einem Mundraum.

Im Bereich der Zahnreinigung wird fortlaufend nach Verbesserungen der Reinigung gesucht. Die herkömmliche Reinigung mit einer Zahnbürste und Zahncreme hat eine Mehrzahl von Nachteilen.

Die üblichen Zahncremes besitzen bis zu 20% abrasive Bestandteile, wobei die abrasiven Bestandteile zusammen mit einem zu hohen Andruck der Bürste durch den Verwender zu einem massiven Abtrag von Zahnmaterial im Laufe der Zeit führen können. Bei der steigenden durchschnittliche Lebenserwartung führt dies mittlerweile dazu, dass im Alter Zähne regelrecht kaputtgeputzt sind und hieraus Probleme erwachsen.

Zudem hat die Zahnbürste den Nachteil, dass hierdurch insbesondere bei nicht sachgerechtem Putzen das Zahnfleisch geschädigt werden kann, so dass Paratontose ein häufiges Problem ist. Der überwiegende Teil des die Verschmutzung ausbildenden Biofilms befindet sich unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb des Zahnfleisches, weshalb die Reinigung am bzw. neben dem Zahnfleisch eine große Bedeutung hat. Diese ist für Zahnbürsten besonders schwierig weil die Bürste mit dem Zahnfleisch in Kontakt kommt und dieses irritiert.

Darüber hinaus ist das Putzen mit der Zahnbürste und Zahnpasta aus mundhygienischer Sicht nicht ausreichend, da insbesondere die Zahnzwischenräume (bis zu 40 % der zu reinigenden Oberfläche) und die Zahnfleischtaschen nicht ausreichend gesäubert werden, weil die Zahnbürste diese Stellen nicht erreicht.

Der sich durch bakterielle Prozesse bildende Plaque (=oraler Biofilm), aus welchem sich in späteren Stadien Zahnstein bildet, ist ein vergleichsweise gut haftender und auch gut aneinanderhaftender Verschmutzungsfilm, der sich nicht ohne weiteres ablösen lässt, selbst wenn er im direkten Kontakt mit der Zahnbürste abgereinigt wird, aber schon gar nicht in den Zahnzwischenräumen, in welche die Zahnbürste nur bedingt bzw. gar nicht vordringen kann. Die herkömmliche Reinigung mit der Zahnbürste macht daher zusätzliche Reinigungsmaßnahmen notwendig, beispielsweise die Verwendung von Zahnseide oder Zwischenzahnbürsten, um in den Zahnzwischenräumen, insbesondere die Bereiche, an denen die Zähne aneinander stehen, zu reinigen, aber auch die Zahnzwischenräume. Auch bei der Verwendung von Zahnseide ist jedoch eine gewisse Fehlanwendungsmöglichkeit gegeben, denn insbesondere kann auch mit Zahnseide das Zahnfleisch verletzt werden, insbesondere im Bereich der Interdentaltaschen, in denen die bakterielle Belastung besonders hoch ist. Dies kann unter anderem zu Zahnfleischentzündungen führen.

In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl von Anläufen unternommen, eine Reinigung in anderer Weise zu gestalten. So ist es zum Beispiel bekannt, die Zwischenräume auch mit Wasserstrahlgeräten zu reinigen. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Wasserstrahlgeräte früherer Zeiten zwar eine Reinigung bewirken konnten, jedoch durch die Härte des Strahls das Zahnfleisch leicht beschädigt werden konnte. Heutige Geräte sind bezüglich der Strahlleistung deutlich reduziert worden, so dass eine Schädigung des Zahnfleisches nicht mehr unmittelbar herbeigeführt wird, jedoch ist die Reinigungsleistung hierdurch auch so schlecht geworden, dass diese Geräte weitgehend unwirksam sind.

Darüber hinaus wurden viele Versuche unternommen sogenannte Ultraschallbürsten zur Verfügung zu stellen, bei denen eine Schwingung der Zahnbürste, welche der Reinigung dient und letztlich zusammen mit Zahnpaste wiederum eine abrasive Reinigung bewirkt, mit Ultraschwingungen überlagert wird, welche angeblich einen Reinigungseffekt bewirken sollen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass derartige Zahnbürsten nicht in der Lage sind, den Ultraschall so im Mundraum einzukoppeln, dass eine Putzwirkung überhaupt nachweisbar wäre. Derartige sogenannte Ultraschallzahnbürsten sind somit gegenüber einer üblichen Handzahnbürste nicht wesentlich besser.

Andere elektrische Zahnbürsten, bei denen der Bürstenkopf kreisende oder vibrierende Bewegungen macht, haben zwar häufig eine Andruckkontrolle, letztlich führen aber auch diese Bewegungen zu einem abrasiven Putzen.

Auf dem Gebiet der berührungslosen Reinigung wurden in letzten Jahren die Reinigungswirkung von implodierenden oder kollabierenden Dampfblasen erörtert. Solche Dampfbläschen wurden entweder durch die Anwendung von Ultraschall, durch punktuelles Aufheizen mittels Laser oder mittels hydrodynamischer Kavitation erhalten. Bei der Implosion der Dampfblasen sollen hydrodynamische Flüssigkeits-Jets entstehen, welche beim Auftreffen auf die Zahnoberfläche den Biofilm mit Hilfe der hohen entstehenden Scherspannungen ablöst.

Die bisherig vorgestellten Ansätze kämpfen mit zwei Arten von Schwierigkeiten: zum einen ist die Größe der entstehenden Dampfblase, welche auch die Reinigungsintensität bestimmt, sehr schwer kontrollierbar. Zum anderen werden die Dampfblasen sehr nahe an einem Aktuator (z.B. vibrierender Skaler) erzeugt, wo sie aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer sofort implodieren, was die Reinigungsdistanz minimiert. Dieses Verfahren ermöglicht wiederum eine ausschließlich lokale Anwendung im Segment der professionellen Zahnreinigung.

Aus der DE 20 2016 101 191 Ul ist ein Bürstenkopf für eine elektrische Zahnbürste bekannt, der den Zahn allseitig umgreifen soll und an dem Borsten für die Reinigung angeordnet sind.

Aus der US 3 401 690 A ist eine Reinigungsvorrichtung bekannt, bei der Ultraschall über eine Klampe, welche zumindest einen Zahn übergreift, über eine Flüssigkeit auf eine Oberfläche aufgebracht wird.

Aus der US 2005/0 091 770 Al ist eine Zahnbürste bekannt, welche wie eine normale elektrische Zahnbürste arbeitet, aber zudem noch einen Ultraschallerzeuger besitzt, der akustische Energie in eine Reinigungsflüssigkeit einbringen soll.

Aus der US 2017/0 189 149 Al ist ein System bekannt, mit dem Zähne mit einer Ultraschallvorrichtung aufgehellt werden sollen. Hierfür ist ein Mundstück vorgesehen, welches jeweils ein Volumen für den Oberkiefer und den Unterkiefer aufweist, wobei in dem Mundstück, den Zähnen zugewandt Ultraschallerzeuger angeordnet sind, welche Ultraschallenergie auf die Zahnüberfläche aufbringen können.

Hierdurch soll ein Effekt erzeugt werden, der als Ultrasound Streaming bekannt ist, wobei ausgeführt wird, dass die Temperatur kontrolliert werden muss und zudem auch verhindert werden muss, dass sich Bläschen bilden, da diese die Übertragung des Ultraschalls behindern. Hierbei soll eine Frequenz von 20 kHz bis 100 kHz angewendet werden, wobei hier gezielt eine Kavitation herbeigeführt werden soll, so dass sich Dampfbläschen bilden, welche an der Oberfläche des Zahnes implodieren, wobei hierbei lokale Temperaturen von bis zu 5000 Kelvin und lokale Drücke bis 1000 Atmosphären entstehen sollen.

Hierbei ist nachteilig, dass die eingebrachten Energien so hoch sind, dass eine Schädigung des Gewebes praktisch unausweichlich ist. Aus der WO 2007/ 060 644 A2 ist ein Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Biofilm durch sogenanntes Micro Streaming bekannt. Hierbei sollen Gasbläschen durch Ultraschall in Resonanz versetzt werden, was zu einem Reinigungseffekt führen soll. Durch die Ultraschallanregung sollen die Gasbläschen in eine Vibration versetzt werden, welche eine akustische Strömung in einem kleinen Bereich in der Nähe des Bläschens induziert. Diese akustische Strömung ist auch als „Micro Streaming" bekannt. Diese Microströmung soll Scherkräfte erzeugen, die in der Lage sind, den Biofilm zu entfernen. Die entsprechenden Gasbläschen können vorgefertigt sein und insbesondere können diese Bläschen auch in einer Phosphorlipid- oder Protein-Umgebung erzeugt werden, um sie zu stabilisieren.

Aus der WO 2009/ 077 291 A2 ist ebenfalls ein Verfahren zum Heranführen von antimikrobiellen Reagenzien an einen Biofilm bekannt, wobei hierbei Gasbläschen in einer Kunststoffumhüllung in einen Behandlungsraum eingebracht werden, die Kunststoffumhüllung anschließend mit Ultraschall zerstört wird und die Bläschen so freigesetzt werden. Die Gasbläschen wiederum werden durch die Ultraschallfrequenz so angeregt, dass sie vibrieren und nach Erreichen einer maximalen Amplitude der Vibration kollabieren und dadurch den Biofilm aufreißen.

Aus der WO 2010/ 076 705 Al ist eine Zahnbürste bekannt, die neben Borsten einen Ultraschallerzeuger enthält, der Ultraschall in einen Behandlungsraum einbringt, wobei zusätzlich Microbläschen eingebracht werden. Hierbei kann, muss jedoch keine Kavitation erzeugt werden.

Aus der WO 2020/ 212 214 Al ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Zahnbürste mit einer Wasserstrahleinrichtung gekoppelt sein soll, wobei die Wasserstrahleinrichtung derart gesteuert sein soll, dass beim Führen der Zahnbürste an den Interdental bereichen vorbei ein Wasserstrahl die Interdentalbereiche spült. Hierzu sollen geeignete Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder Wegsensoren eingesetzt werden.

Aus der WO 2020/ 212 248 Al ist ein Verfahren bekannt, bei dem ebenfalls eine Wasserstrahleinrichtung mit einer Zahnbürste gekoppelt ist, wobei eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, welche eine Annahme trifft, wo sich das Reinigungsgerät im Mund befindet, wobei vorbestimmte Daten und verwenderspezifische Daten verwendet werden, wobei die Daten unter anderem Daten bezüglich der Reinigungstätigkeit des Verwenders oder des Betriebes des Reinigungsgerätes umfassen und dazu verwendet werden, eine Annahme über den Ort zu treffen um beim Erreichen eines Interdentalbereiches diesen mit dem Wasserstrahl zu spülen.

Bei den bekannten Verfahren ist von Nachteil, dass sich in Versuchen herausgestellt hat, dass die Reinigung mit durch Ultraschall erzeugten (implodierenden) Bläschen alleine nicht ausreichend ist. Entweder ist die Reinigungsleistung zu gering oder die Reinigungsleistung ist höher, allerdings wird bei einer höheren Reinigungsleistung, die keineswegs ausreichend sein muss, ein Energiebereich erreicht, der nicht sicher ist, da bei diesen Energiebereichen Kavitation auftreten kann, welche punktuell zu einer Zerstörung sowohl des Zahnfleisches als auch des Zahnmaterials führten kann. Um eine solche Zerstörung auszuschließen, muss dieser Bereich recht weiträumig vermieden werden, wodurch die Reinigungsleistung ineffektiv ist. Bei der Kombination von Microbläschen mit herkömmlichen Zahnbürsten werden letztlich nur die Nachteile beider Technologien kombiniert.

Zudem konnte festgestellt werden, dass eine Reinigung aller zu reinigenden Oberflächen, das heißt auch der Zahnzwischenräume mit den durch Ultraschall erzeugten Bläschen nicht zuverlässig stattfindet.

Generell sind die bestehenden Verfahren zum Reinigen von Oberflächen und insbesondere von Oberflächen im Mundraum von Säugetieren und Menschen aufwändig, fehleranfällig und oftmals nicht ohne Langzeitschädigung für die Zähne durchführbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, und insbesondere von Zahn- und Zahnfleischoberflächen und Zahnzwischenräumen zu schaffen, welches einfach, schnell und sicher und dazu effektiv und in ungefährlicher Weise den Biofilm von Zahnfleisch, den Zahnzwischenräumen und den Zähnen ablöst.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es ist eine weitere Aufgabe, eine Behandlungslösung zu schaffen, mit der Oberflächen einfach und effektiv gereinigt werden können.

Die Aufgabe wird mit einer Behandlungslösung mit den Merkmalen des Anspruch 14 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen werden in Unteransprüchen gekennzeichnet. Zudem ist es eine Aufgabe, die oben beschriebene Behandlungslösung zu verwenden, um eine einfache und effektive Oberflächenreinigung zu erzielen.

Die Aufgabe wird mit einer Behandlungslösung mit den Merkmalen des Anspruch 19 gelöst.

Zudem ist es eine Aufgabe, das oben beschriebene Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, und insbesondere von Zahn- und Zahnfleischoberflächen und Zahnzwischenräumen zu verwenden, welches einfach, schnell und sicher und dazu effektiv und in ungefährlicher Weise den Biofilm von Zahnfleisch, den Zahnzwischenräumen und den Zähnen ablöst.

Die Aufgabe wird mit einer Behandlungslösung mit den Merkmalen des Anspruch 20 gelöst.

Nach der Erfindung wird ein vollkommen neuer Weg bei der Reinigung von Oberflächen und insbesondere bei Oberflächen im Mundraum gegangen, der eine Reinigung und insbesondere eine selektive Reinigung der Oberflächen von Biofilm ermöglicht.

Nach der Erfindung wird eine Reinigungslösung bestehend aus zwei flüssigen Komponenten verwendet.

Die Reinigung der Oberfläche und speziell im Mund wird durch eine exotherme chemische Reaktion, im weiteren Zünden genannt, eines Mediums im weiteren Zündmedium genannt innerhalb eines flüssigen Mediums, in einem Volumen welches an die zu reinigende Oberfläche im weiteren Reinigungsfläche genannt angrenzt ausgelöst. Das Zündvolumen befindet sich vorteilhafterweise dabei nahe der Reinigungsfläche und kann diese auch berühren. In der Regel befindet sich dabei eine große Anzahl von Zündvolumina gleichzeitig im Reinigungsvolumen.

Die Zündung der Zündmediums führt in einer ersten Phase zu einer Expansion und in einer zweiten Phase zu einem Kollaps des Zündvolumens in der Reinigungsflüssigkeit wodurch Druckkräfte und deren Gradienten, sowie und Scherkräfte auf die Reinigungsfläche wirken. Partikel, im weiteren Reinigungspartikel genannt verstärken lokal die Kräfte des Reinigungsfluids bzw. der Reinigungsflüssigkeit, da dieses auf die Reinigungspartikel wirkt und diese lokal auf kleiner Teilfläche im direkten physischen Kontakt diese Kräfte auf die Reinigungsfläche übertragen, wodurch Verschmutzungen gelöst und entfernt werden. In der zweiten Phase (Kollaps) kann es zusätzlich durch die Ausbildung eines intensiven konzentrierten Flüssigkeitsjets welcher lokal besonders hohe Scherraten bzw. Scherspannungen erzeugt zu einem besonders starken lokalen Reinigungseffekt kommen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Zündmedium um ein Gasgemisch und vorzugsweise beispielsweise um ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch, im weiteren als Knallgas bezeichnet.

Vorzugsweise ist das Zündmedium in einer Behandlungslösung in Form von kleinen Gasbläschen fein verteilt.

Auf dem Gebiet der berührungslosen Reinigung wurden in letzten Jahren die Reinigungswirkung von implodierenden oder kollabierenden Dampfblasen erörtert. Solche Dampfbläschen wurden entweder durch die Anwendung von Ultraschall, durch punktuelles Aufheizen mittels Laser oder mittels hydrodynamischer Kavitation erhalten. Bei der Implosion der Dampfblasen entstehen hydrodynamische Flüssigkeits-Jets, welche beim Auftreffen auf die Zahnoberfläche den Biofilm mit Hilfe der hohen entstehenden Scherspannungen ablöst. Die Wirkungsfläche sowie -stärke hängen dabei stark von der Größe der Dampfblase und von der Entfernung der Dampfblase von der Oberfläche ab.

Die bisherig vorgestellten Ansätze kämpfen mit zwei Arten von Schwierigkeiten: zum einen ist die Größe der entstehenden Dampfblase, welche auch die Reinigungsintensität bestimmt, sehr schwer kontrollierbar. Zum anderen werden die Dampfblasen sehr nahe an einem Aktuator (z.B. vibrierender Scaler) erzeugt, wo sie aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer sofort implodieren, was die Reinigungsdistanz minimiert. Dieses Verfahren ermöglicht wiederum eine ausschließlich lokale Anwendung im Segment der professionellen Zahnreinigung.

Dazu kommt, dass die oben beschriebenen Lösungen alle sehr energieintensiv sind und sich damit der Einsatz in einem Akku- bzw. Batteriebetriebenen Gerät als äußerst schwierig herausstellt.

Die Erfindung nutzt den Effekt von expandierenden und kollabierenden Bläschen, dies jedoch erheblich vereinfacht und effektiver durch die Verwendung von Gasbläschen die zumindest zwei gasförmige Komponenten enthalten, welche miteinander chemisch reagieren können und zwar unter Expansion des Bläschens, Kollaps des Bläschens oder beider Effekte nacheinander.

Vorteilhaft bei der Verwendung von Knallgas ist die Verbrennung zu Wasser, wodurch keine oder nur sehr geringe Mengen an unerwünschten chemischen Nebenprodukten in der Reinigungsflüssigkeit entstehen.

Mit der Erfindung gelingt auch eine selektive Reinigung von Oberflächen die mit Biofilm oder allgemein einer abzureinigenden Schicht belegt sind, wie die der Zähne, Zahnzwischenräumen, Zahnfleisch, Backen, Gaumen oder der Zunge, wenn eine dafür passendes Mittel verwendet wird.

Vorteilhaft hieran ist, dass die Reinigungsintensität an die entsprechende verschmutze Fläche angepasst werden kann, dies ist insbesondere Vorteilhaft, weil so Reinigungszeit und Energieverbrauch optimiert werden können, auch da die Intensität auf die medizinisch verträglichen Grenzwerte der jeweiligen Fläche abgestimmt werden kann.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass eine erste Komponente der Reinigungslösung mit der zu reinigenden Oberfläche in Kontakt gebracht wird und hierdurch eine Kopplung eines ersten Wirkstoffes an den Biofilm bewirkt wird. Der erste Wirkstoff ist hierbei beispielsweise ein katalytisch wirksamer Stoff, der eine chemische Reaktion der zumindest zwei gasförmigen Bestandteile bewirkt.

Anschließend wird eine zweite Komponente der Behandlungslösung mit der zu reinigenden Oberfläche in Kontakt gebracht, wobei die zweite Komponente das Zündmedium verteilt in kleinen Zündvolumina insbesondere fein verteilten Bläschen enthält.

Zur Reinigung der Oberfläche wird dann einerseits die Mikrobewegung der zweiten Komponente der Behandlungslösung genutzt, welche durch die beispielsweise exotherme chemische Reaktion ausgelöste Expansion des abgeschlossenen Volumens, nämlich des Bläschens, im weiteren Zündvolumen genannt und gegebenenfalls dessen nachfolgenden Kollaps erzeugt.

Zum Abtransport des abgelösten Biofilms um eine Rückanhaftung zu verunmöglichen reicht es aus, wenn die zweite Komponente an der zu reinigenden Oberfläche bewegt wird um entsprechende Strömungen zu erzeugen. Im Mundraum kann beispielsweise die zweite Komponente der Behandlungslösung wie eine Mundspüllösung bewegt werden.

Nach einer vorbestimmten Behandlungszeit kann die Behandlungslösung entfernt werden. Bei der Anwendung im Mundraum kann die Behandlungslösung ausgespuckt werden.

Die zweite Komponente der Behandlungslösung kann Partikel zur Unterstützung der Reinigung durch die Gasblasen enthalten, welche mit den Mikroströmungen zusammen wirken.

Diese Mikrobewegungen der zweiten Komponente der Behandlungslösung erzeugt einerseits eine Schergeschwindigkeit in der Behandlungslösung welche direkt die Scherkräfte an der Reinigungsfläche erzeugt, andererseits erfahren durch die Bewegung des Fluids die Partikel an der Reinigungsfläche Kräfte welche durch direkten Kontakt mit der Reinigungsfläche Druck und Scherspannungen an der Reinigungsfläche erzeugen. Zudem können Druckgradienten im Reinigungsfluid aufgrund von Beschleunigungskräften zur Reinigung beitragen, insbesondere wenn es beim Kollaps des Zündvolumens zur Ausbildung eines auf die Reinigungsfläche gerichteten Jet kommt.

Die Behandlungslösung, bzw. die erste und/oder die zweite Komponente der Behandlungslösung kann/können eine abgestimmte Behandlungslösung sein und einerseits gewöhnliches Wasser sein, es kann jedoch auch eine spezielle Flüssigkeit verwendet werden, die in Abhängigkeit der speziellen Zusammensetzung mit Alkoholen etc., mittels einer entsprechenden Verdickung mittels Verdicker oder mittels der Hinzugabe von Reinigungsverstärkern (Partikel, Zellulosefasern, etc. ), Geschmacksstoffen und weiteren Komponenten an die Reinigungsparameter angepasst wird.

Die Reinigungswirkung der zündenden Gasblase hängt dabei wesentlich von der Dynamik des Kollapses ab. Um Reinigung von Zahnplaque zu erzielen, sollte die Zeit, welche die Dampfblase zum Zusammenfallen braucht, im Bereich von 0,01 ms bis 2 ms, insbesondere 0,1 bis 0,5 ms liegen, genauer noch in einer Zeit zwischen 30ps bis 300ps. Dies gilt für Bläschen mit einer Größe von 50pm bis 500pm Durchmesser. Die Minnaert Resonanzfrequenz (gilt für ideales Gas)

Bei der Verwendung von Partikeln sind Partikel von 1 pm bis 0,5 mm einsetzbar.

Die angestrebte Partikeldichte liegt vorzugsweise unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent und weiter bevorzugt vorzugsweise unter 10 Volumenprozent, insbesondere unter 5 Volumenprozent, jeweils auf bezogen auf das Volumen der verwendeten Behandlungslösung.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, wobei die zu reinigende Oberfläche gleichzeitig oder nacheinander mit zwei Komponenten einer Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist um an eine abzureinigende Verschmutzung anzukoppeln und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoff in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmigen Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die abzureinigende Verschmutzung ein Biofilm ist.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass als zweiter Wirkstoff Knallgas verwendet wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass als erster Wirkstoff eine Zusammensetzung verwendet wird, die Platin oder Kohlenstoff Palladium enthält.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein erster Wirkstoff verwendet wird, der hydrophobiert ist.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Wirkstoff eine Beschichtung aufweist welche ein, mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Kohlenstoff, Siliziumdioxid, Siliziumdioxid-Aerogele hydrophobes oder hydrophobiertes Nanomaterial, Kohlenstoff Aerogele, Titandioxid ,Titandioxid-Aerogele, Silane, Gold, Lipide, Peptide, Aminosäuren, Proteine.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste und oder die zweite Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärkern, Partikel, Zellulosefasern.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zweite Komponente der Behandlungslösung 0,1 - 5 Volumen-% Partikel enthält.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass als Partikel mineralische Partikel oder Partikel auf Basis von Zellulose verwendet werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass Partikel mit einer Partikelgröße von 5pm bis 500pm, insbesondere 20-120pm verwendet werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, die Partikeldichte in der zweiten Komponente unter 30 Volumenprozent, insbesondere unter 20 Volumenprozent und insbesondere unter 15 Volumenprozent bezogen auf die Flüssigkeit die sich im abgeschlossenen Volumen befindet liegt.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff so ausgewählt ist und die Bläschengröße so bemessen ist, dass die Zeit, die das Bläschen zum Zusammenfallen braucht, im Bereich von 0,01 ms bis 2 ms, insbesondere 0,1 bis 0,5 ms liegen, genauer noch in einer Zeit zwischen 30ps bis 300ps, bei Bläschen mit einer Größe von 50pm bis 500pm Durchmesser

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Behandlungslösung zur Reinigung von Oberflächen, wobei die Behandlungslösung zwei Komponenten aufweist, wobei eine erste Komponente der Behandlungslösung einen ersten Wirkstoff aufweist, welcher ausgebildet ist um an eine abzureinigende Verschmutzung anzukoppeln und dazu ausgebildet ist, eine chemische Reaktion eines zweiten Wirkstoff in einer zweiten Komponente der Behandlungslösung zu stimulieren oder zu katalysieren, wobei als zweiter Wirkstoff der zweiten Komponente der Behandlungslösung ein Gasgemisch aufweisend zumindest zwei gasförmigen Komponenten verwendet wird, welche unter Einfluss des ersten Wirkstoffes miteinander chemisch reagieren.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff als feinverteilte Nanobläschen mit Durchmessern von 20nm bis 200nm, insbesondere 75nm bis 125nm, insbesondere lOOnm oder Mikrobläschen mit Durchmessern von 5pm bis 2000pm, insbesondere 50-500pm vorliegt.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Wirkstoff Knallgas ist.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Wirkstoff eines, mehrere oder alle aus nachfolgender Gruppe enthält: Platin, Kohlenstoff, Palladium, Titanium, Titaniumdioxid, Zirkonium, Zirkoniumdioxid.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Komponente und oder die zweite Komponente der Behandlungslösung neben dem ersten und/oder zweiten Wirkstoff eines oder mehrere oder alle aus der nachfolgenden Gruppe enthält: Wasser ein oder mehrwertige Alkohole, Verdickungsmittel, optische Aufheller, Fluorescein, natürliche und künstliche Aromen, Stabilisatoren, Säurepuffer, Alkalipuffer, Antioxidantien, Reinigungsverstärkern, Partikel, Zellulosefasern.

Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung der Behandlungslösung zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens zur Reinigung von Oberflächen im Mundraum.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1: stark schematisiert die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt an einer Oberfläche im Mundraum;

Figur 2: die Wirkungsweise eines erfindungsgemäß selektiven Reinigens;

Figur 3: die Rekombination von Bläschen;

Figur 4: Mikrobläschen aus Nanobläschen und Flüssigkeit vor und nach der Zündung

Figur 5: stark schematisiert die Beschichtung von Katalysatorteilchen;

Figur 6: die katalytische Zündung von Knallgasmikrobläschen an Katalysatorteilchen im

Versuch;

Figur 1 zeigt stark schematisiert grundsätzliche Abläufe nach dem Verfahren.

Das Verfahren ist grundsätzlich für alle Oberflächen 1 geeignet, welche von einer vergleichsweise weichen Beschichtung 2 befreit werden sollen. In Figur 1 ist ein Zahn 3 als Grundoberfläche und als Beschichtung 2 Plaque, also Biofilm, angegeben. Grundsächlich könnte die Grundoberfläche auch ein Metall sein, beispielsweise ein Edelstahl und die Beschichtung beispielsweise ebenfalls Biofilm, oder Beschichtungen, wie sie als Verschmutzung von Operationsbesteck und dergleichen auftreten können.

Man erkennt, wie eine Mikrogasblase 4 auf der Biofilmoberfläche anlagert, wobei diese gleichzeitig mit einem katalytischen Partikel 5 in Kontakt tritt. Durch den Kontakt mit dem katalytischen Partikel 5 kommt es zu einer Zündung 6 und einer Reaktion der Bestandteile innerhalb der Mikrogasblase 4. Zudem können Reinigungspartikel 7, vorhanden sein, welche vorhandene Scherkräfte vergrößern können.

In diesem Fall sind die Bestandteile der Mikrogasblase 4 Wasserstoff und Sauerstoff, welche zusammen eine Knallgasreaktion eingehen können. Diese ist in der Figur 1 auf der rechten Seite gezeigt. Hierdurch kommt es zu einer Expansion und anschließend zu einem Kollaps, so dass durch die Expansion und den anschließenden Kollaps unterschiedliche Scherkräfte auf den Biofilm ausgeübt werden und dieser abgelöst oder abgesprengt wird. Die Bläschen 2 können hierbei relativ klein sein, insbesondere einen Durchmesser von 10 - 30 |jm aufweisen.

Die katalytischen Partikel 5 können beispielsweise Platin sein, jedoch auch alle anderen katalytischen Partikel, welche für die entsprechende Paarung aus reaktiven Gasen katalytisch wirksam sein können.

Bei der Knallgasreaktion ist das Verhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff von Einfluss auf die Stärke der Reaktion.

Vorzugsweise wird daher eine stöchiometrische Ausgangskonzentration angestrebt.

Figur 2 zeigt wie nach der Erfindung eine selektive Reinigung erfolgen kann. Nach der Erfindung werden die katalytischen Partikel 5 so modifiziert, dass sie an der abzureinigenden Beschichtung 2, also beispielsweise einem Biofilm 2, andocken bzw. anhaften. Insbesondere können sie so modifiziert sein, dass sie an den Bakterien 8, die den Biofilm ausbilden

Dies kann beispielsweise je nach Biofilm 2 dadurch geschehen, dass die katalytischen Partikel mit einer Umhüllung 9 (Figur 5) versehen sind, welche an die den Biofilm ausbildenden Bakterien 8 andockt bzw. an diesen anhaftet.

Dies sind beispielsweise Lipidbeschichtungen oder Peptidgruppen oder Peptidumhüllungen. Hierbei können die entsprechend modifizierten bzw. präpartierten katalytischen Partikel 5 vor der Applikation der Gasbläschen 2, insbesondere Knallgasbläschen, auf die abzureinigende Oberfläche 1 appliziert werden.

Vorzugsweise ist dabei die Modifikation der katalytischen Partikel 5 derart, dass diese lediglich an der Beschichtung 2 andocken oder anheften und nicht an „sauberen" Bereichen der Oberfläche 1. Hierdurch wird eine effektivere Ausnutzung einerseits der Bläschen 2 gewährleistet, andererseits eine zeiteffektive Reinigung und zudem werden nicht mit der Beschichtung 2 belegte Bereiche geschont, da dort keine Reaktionen stattfinden.

Durch den Katalysator und insbesondere die entsprechend beschichteten Katalysatorpartikel 5 können auch sehr kleine Bläschen 2 durch Verringerung der Aktivierungsenergie zündbar werden, wodurch auch keine extrem hohen Temperaturen freigesetzt werden und damit nur sehr geringe thermische oder chemische Belastungen verursacht werden. Der Katalysator zum Zünden des Gasgemisches innerhalb der Gasblase bzw. des Zündmediums kann ein Fotokatalysator sein, welcher mit dem Zündmedium in Kontakt gebracht wird, insbesondere, wenn das Zündvolumen besonders klein ist. Hierfür ist es Voraussetzung, dass der Katalysator möglichst nicht vollflächig mit einer Beschichtung beschichtet ist, welche das Anhaften an den Biofilm ermöglicht, sondern nur teilweise, so dass Katalysatorflächen für den Kontakt mit den Bläschen 2 bzw. dem Zündmedium zur Verfügung stehen.

Alternativ können die Katalysatorpartikel 5 vollflächig beschichtet sein, wobei die Beschichtung jedoch nach einer kurzen Zeit in den Bereichen, in denen keine Anhaftung zum Biofilm stattgefunden hat, sich auflöst. Die Applikation mit Mikrobläschen 2 erfolgt demzufolge erst nach einer kurzen Wartezeit.

Durch die vorteilhafte Beschichtung des Katalysators derart, dass er eine hohe Affinität hat, am Biofilm zu haften, kann eine vorteilhafte Selektivität der Reinigung erzielt werden, weil im Wesentlichen am Biofilm gereinigt wird und „sauberen" Bereichen kaum. Der zuvor beschriebene Katalysator wurde als partikelförmig beschrieben, dies schließt aber nicht aus, dass der Katalysator auch in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen könnte. Es ist beispielsweise nicht ausgeschlossen, dass das Reinigungsfluid selbst der Katalysator ist, wenn das Knallgas als sogenannter Nanoblasen vorliegt.

Der Katalysator löst hierbei das Problem, dass bei sehr kleinen Zündvolumina Bläschen 2, wenn eine selbsterhaltende exotherme chemische Reaktion nicht möglich wäre, weil über die Oberfläche des Zündvolumens dafür zu viel Wärmeenergie verlorengehen würde.

Es ist auch möglich, die Gasbläschen 2 als Nanobläschen herzustellen bei denen eine spontane Zündung nicht erfolgen kann, wobei diese Nanobläschen sich bei der Anwendung an der Oberfläche oder in der zweiten Komponente zu einem Mikrobläschen durch Oberflächeneffekte kombinieren welche dann spontan an der Oberfläche zündet oder zündbar ist.

Hierbei können zusätzlich noch Reinigungspartikel 7 in der zweiten Komponente enthalten sein. Dies schließt aber nicht aus, dass diese Partikel 7 auch Katalysatoreigenschaften haben oder umgekehrt oder teilweise Katalysatorpartikel sind. Diese Nanobläschen werden bei sehr großer Dichte innerhalb des Reinigungsvolumens zu Mikroblasen 2 kombiniert und können dann durch eine Selbstzündung die beschriebenen Effekte herbeiführen. Dieser Effekt ist auch in Figur 4 dargestellt, bei dem Nanobläschen mit einem Gehalt von 74 % der unterschiedlichen Gase und 26 % Flüssigkeit diffundiert und sich zu Mikrobläschen kombiniert ist bereits wissenschaftlich untersucht, welche spontan reagieren können und eine abschließende Mikroblase bilden, welche aus Dampf besteht, welcher anschließend kollabieren kann.

Vorzugsweise ist der Katalysator so modifiziert, dass er eine Affinität zu der abzureinigenden Beschichtung hat, so dass er bei dem Beispiel, bei dem im Mundraum gereinigt wird, zum Beispiel am Biofilm besonders gut haftet. Dies kann durch bereits genannte organische Beschichtung der Katalysatorpartikel erfolgen, es können aber auch anorganische Partikelbeschichtungen, wie beispielsweise Gold, verwendet werden.

Durch die Affinität des Katalysators zum Beispiel verstärkt oder nur am Biofilm zu haften, erfolgen die Zündungen meist nahe der mit Biofilm bedeckten, zu reinigenden Oberfläche, wodurch eine höhere Effizienz der Reinigungsleistung sowie eine Selektivität und damit Schonung der restlichen Oberfläche sowie ein geringerer Verbrauch des Zündmediums, also der Bläschen, erreicht wird.

Mögliche Beschichtungen der Katalysatoren ergeben sich beispielsweise aus Figur 6, wobei die Katalysatoren beispielsweise eine erste Beschichtung aus Kohlenstoff, Kohlenstoffaerogelen, Siliziumdioxid oder Siliziumdioxid-Aerogelen aufweisen können, wobei hydrophobes oder hydrophobiertes Nanomaterial, wie Silane, vorhanden sein können. Eine zweite Beschichtung kann aus hydrophilen Beschichtungen, wie SIO2 oder Gold und ähnlichen bestehen, wobei ohne eine hydrophile Beschichtung ein großer hydrophobischer Raum vorhanden sein kann, welcher eine Koaleszenz vereinfacht. Hierbei ist darauf zu achten, dass kein zu großer hydrophober Raum kombiniert mit hoher Katalysatorpartikeldichte vorliegt, da sich dadurch an der Zahnoberfläche große zusammenhängende hydrophobe Bereiche bilden können. Dies ist nachteilig, weil sich dadurch das Knallgas über die Oberfläche verteilt und nicht lokal zündet. Dem soll durch eine teilweise Hydrophilisierung und Verkleinerung der hydrophoben Bereiche entgegengewirkt werden um den Zusammenhang der hydrophoben Bereiche bzw. Katalysatorpartikel zu unterbinden, womit wiederum eine höhere Katalysatorpartikeldichte erreicht werden kann. Die Katalysatoren können hierbei Platin, Palladium oder Kohlenstoff sein, wobei auch Fotokatalysatoren zum Beispiel Titanoxid oder Titanoxid-Aerogel, Kohlenstoff und weitere vorgesehen sein können. Die generellen Eigenschaften, die ein Katalysator für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren haben sollte, ist eine gute thermische Isolation, eine hohe Oberfläche, ein hydrophober Raum für schnelle Reaktionskinetik, gute katalytische Eigenschaften für eine schnelle Reaktion, Biokompatibilität, eine niedrige Wärmekapazität und möglichst eine hohe Affinität an dem zu reinigenden Material, beispielsweise Biofilm, anzudocken.

Hierbei hat sich insbesondere herausgestellt, dass eine gewisse Hydrophobierung der katalytischen Partikel und insbesondere von Platinpartikel vorteilhaft ist. Dies erlaubt eine gute Zündung des Zündmediums und insbesondere von Knallgasbläschen an der Wasseroberfläche und unter Wasser, wobei ein hydrophobischer Raum, also eine Luftschicht an der Oberfläche des Katalysators eine sehr viel schnellere Reaktionskinetik erlaubt, als wenn das Platin mit Wasser bedeckt wäre.

Bei der Verwendung von Knallgasbläschen können diese aus der Gasmischung von Wasserstoff und Sauerstoff über verschiedene Methoden produziert werden. Einerseits können diese in einer Venturi-Düse der Flüssigkeit zugesetzt werden, andererseits können diese in einer sogenannten Zerstäuberpumpe erzeugt werden oder auch durch Ultraschall.

Eine Elektrolyse ist selbstverständlich auch möglich, wobei Verfahren eingesetzt werden können, bei denen Mikro- und Nanobläschen durch Übersättigung oder durch Pressen durch poröse Medien oder winzige Löcher erzeugt werden.

Zudem können Bläschen mittels aus einer mit Knallgas übersättigten Reinigungsflüssigkeit an der Reinigungsoberfläche gewonnen werden. Dies kann einerseits durch einen erzeugten Druckabfall beim Einströmen, durch Aufheizen des Reinigungsfluids oder durch Ultraschall erfolgen.

Die Reinigungsflüssigkeit kann gewöhnliches Wasser sein, es kann jedoch auch eine speziell auf die Bläschen und die Reinigung abgestimmte Flüssigkeit verwendet werden, die in Abhängigkeit der speziellen Zusammensetzung mit Alkoholen etc., mittels einer entsprechenden Verdickung mittels Verdicker oder mittels der Hinzugabe von Reinigungsverstärkern (Partikel, Zellulosefasern, etc.) und mittels ihres Entgasungsgrades and die Reinigungsparameter angepasst wird. Um die Bläschen mit dem Gasgemisch sowie potenzielle Reinigungspartikel nahe an die zu reinigende Oberfläche zu bringen, kann die Flüssigkeit intensiv im Mundraum nach Art einer Mundspülung bewegt werden.

Die gesamte Reinigungsintensität wird vor allem mittels der Größe der Gasblasen, mittels dem Entgasungsgrad der Flüssigkeit, mittels der Viskosität der Flüssigkeit, mittels des Einflusses von in der Flüssigkeit eingelagerter Partikel oder Fasern sowie der gewählten Zündmethode bestimmt. Hier spielt speziell die Wahl eines passenden Katalysators z.B. Platin oder Titandioxid sowie eine passende Beschichtung des Katalysators, um seine Benetzbarkeit in der Reinigungsflüssigkeit oder sein Ansprechverhalten auf Licht zu verändern, eine entscheidende Rolle.

Figur 6 zeigt das erfolgreiche Zünden einer kleinen Gasblase, deren Expansion sowie die Implosion und die Ausformung eines kleinen Jets.

Die Anwendung von Katalysator und Reinigungsfluid erfolgt über Gurgelflüssigkeiten ohne Handgerät. Dabei kann zuerst eine Katalysatorflüssigkeit gegurgelt werden, wobei der Katalysator sich am Biofilm anhaftet. Anschließend wird mit dem Reinigungsfluid gegurgelt, welches das Zündmedium enthält.

Gegebenenfalls, können Zündmedium und Katalysator im selben Reinigungsfluid verwendet werden.

Es können die Gurgelflüssigkeiten durch ein Gerät frisch zubereitet werden, jedoch ist auch ein Variante mit Kapseln oder anderen Portionsbehältnissen denkbar.