JP2022548890A - ブラシヘッド、歯ブラシ、その操作のための分析システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、歯ブラシ（１００）のブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）であって、歯を洗浄するための少なくとも１つの機械的洗浄手段、特に複数の剛毛（２、２４、３２）を備え、特に歯周炎、虫歯、歯周炎の進行に関しておよび／または健康監視のためにユーザーの健康状態を監視するためのセンサーユニット（４、５、８、４２、５１）を備え、センサーユニット（４、５、８、４２、５１）が、ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）の上または中に交換可能に配置されることを特徴とする、歯ブラシ（１００）のブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）、ならびに歯ブラシ、分析システムおよびその操作方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文に記載のブラシヘッド、および健康状態を監視するための歯ブラシ、ならびに分析システムおよびその操作方法に関する。

米国特許第６，６２３，６９８号明細書は、血糖、妊娠、ＨＩＶなどを検出するためのデバイスを開示している。この歯ブラシは、１つ以上の交換可能な歯ブラシアタッチメントを想定している。アタッチメントにはセンサーが内蔵されている。

センサーは、光センサーまたは電気センサーのいずれかである。公報では、唾液の採取と測定が行われる第１段階と歯磨きのみが行われるその後の第２段階とを伴う時系列測定が開示されている。

この公報、ひいては関連技術も先般来知られていたが、それで実現した製品は商業的には確立されていない。考えられる理由の１つは、ブラシに使用されているセンサーのタイプにある。前記ブラシヘッドに、耐用期間が数日と短いバイオセンサーを使用した場合、ブラシヘッドの交換間隔は非常に短くなる。

一方、歯科では、衛生に特に注意を払わなければならない。さらに、一部のセンサーは、通常１回でも、短時間の使用後には信頼性がなくなる。

米国特許第６，６２３，６９８号明細書

これに基づいて、本発明の目的は、センサーユニットが内蔵されており互換性のあるブラシヘッドを有する歯ブラシを提供することである。

本発明は、請求項１の特徴を有するブラシヘッドによってこの問題を解決する。

本発明による歯ブラシのブラシヘッドは、歯の機械的洗浄のための１つ以上の手段を有する。好ましい実施形態では、これらは、歯を洗浄するための複数の剛毛として、以下に説明される。典型的には、これらの剛毛は、正面に沿って配置されている。

しかし、歯の機械的洗浄には、前記剛毛に代えて、またはそれに加えて、１つ以上の他の手段を用いることも、本発明の範囲内で可能である。この手段またはこれらの手段は、特に、スポンジ、パッド、１つ以上の微小繊維構造、または１つ以上の振動素子を含み得る。したがって、微小繊維構造を有するブラシは、次いで、剛毛の代わりに繊維を有する繊維ブラシ、または剛毛の代わりにスポンジ構造を有するスポンジブラシ、または１つ以上の振動素子を有する振動ブラシである。

以下のさらなる説明は、もちろん説明されているような他の手段も使用することができるが、剛毛を有する好ましい実施形態に基づいている。

さらに、ブラシヘッドは、ユーザーの健康状態を監視する働きをするセンサー装置を有する。本発明の文脈において、健康は、ウイルス、真菌および／または細菌などの病原体の存在および濃度の両方、ならびに癌腫、循環器疾患、胃潰瘍、逆流症、糖尿病、またはユーザーの排卵状態、例えば切迫した排卵、または妊娠状態の存在も意味すると理解される。上記のリストは網羅的なものではなく、他の例によって補うことができる。

健康状態の監視は、とりわけ、細菌、ウイルスなどの濃度のような病原体を測定することによって、または、例えば、抗体の検出などの身体の防御反応を検出することによって、提供することができる。温度および／または導電率などの他の測定値は、単独で、または他の測定データと組み合わせて、健康状態を監視するために使用することもできる。

健康状態の監視は、任意に、そして好ましくは、医師への訪問などの健康な状態で作成された、個別化された健康プロフィールに基づいて実施することができる。この場合、測定値の変化は、常にこの健康プロフィールと比較することができる。

先行技術と対照的に、センサーユニットは、歯ブラシのブラシヘッド上または中に交換可能に配置される。センサーユニットは、センサー装置の一部とすることができ、これもまた、交換可能となるように設計することができる。

ブラシヘッド自体が歯ブラシの柄上に交換可能に配置されていてもよく、歯ブラシに永久に接続されていてもよい。典型的には、ブラシヘッドの交換期間は、例えば３か月から４か月ごとの１か月を超える後であり、一方、センサーユニットまたはセンサーアセンブリは、好ましくは、各測定後に、または数回の測定の後に、交換されるべきである。

センサー装置は、いくつかの異なるセンサーユニットを有することができる。したがって、センサー装置を交換する場合、いくつかのセンサーユニットを同時に交換することができる。さらに他のセンサーユニットは、永久に、すなわち、交換不可に、ブラシヘッドおよび／または歯ブラシの柄に接続することができる。

センサーユニットは、ブラシヘッドの側面、後面、または剛毛の間に配置することができ、篩に類似している。

交換可能な使い捨てセンサーユニット、および特に好ましくは交換可能な使い捨てセンサー装置の使用は、例えば、指標染料またはバイオマーカーなどのインジケーター、または前記センサーユニットへの１回かつ定量的な送達を可能にする。ｐＨ測定についても同様である。その後、センサーユニットまたはセンサー装置を交換することができる。したがって、センサーユニットおよび／またはセンサー装置は、再利用のために特に頑強に設計される必要はないが、小型化された形態で実施することができる。

測定中に試薬またはセンサーユニット全体が消費および／または破壊される場合、交換可能性は特に有利である。

ブラシヘッドの有利な設計は従属請求項の主題である。

有利には、ブラシヘッドは、交換可能なセンサーユニットまたはバイオセンサーなどの交換可能なセンサー装置をブラシヘッドに連結するための、いわゆるセンサーアダプター、特に一方向アダプター、二方向アダプター、または三方向アダプター（三方向コネクター）を有することができる。

ブラシヘッドは、好ましくは、接点、特に、マトリックスとして配置されている、球状で好ましくは金メッキされた接触素子の形態の接点を有する電気的インターフェースを有することができる。マトリックスは、直線状の１次元アレイを有することもでき、２次元アレイとして設計することもできる。好ましくは、マトリックスは、唾液またはＩＰ６７などの対応するＩＰクラスの唾液を含む液体に対して封止されている。好ましくは、いわゆるＢＧＡ接点（ボールグリッドアレイまたはボールグリッド構造）が、接触素子として提供される。前記ＢＧＡ接点に加えて、またはそれに代えて、ピンおよび／またはラメラを設けることもできる。したがって、好ましくは、ＢＧＡ接触、ピンおよび／またはラメラの形態で、合計で数個のコネクター／インターフェース接点を設けることができる。

ブラシヘッド、特にセンサーユニットまたはセンサー装置は、送達物質、例えば機能性分子、結合物質、例えば結合リガンド、および／または指標化合物、例えば発光団および／またはバイオマーカー、特に蛍光団のためのリザーバーおよび／または供給ラインを少なくとも１つ有することができる。結合リガンドの場合には、これらは、唾液中の他の分子およびセンサー表面との結合を形成することができる。対応するリガンド－受容体相互作用および対応する結合分子は、ＥＬＩＳＡ試験（酵素結合免疫吸着アッセイ）の応用分野から知られており、本発明の文脈において結合リガンドとして使用することもできる。

センサーユニット、特に好ましくは、いくつかのセンサーユニットを含むセンサー装置が、薄層または薄膜センサーユニットまたはセンサー装置として、またはセンサーチップとして設計される場合に有利である。このようにして、センサー装置の小型化が達成され、ブラシヘッドは、センサー装置またはセンサーユニットのために少量のスペースを提供しさえすればよい。それに代えて、またはそれに加えて、センサー装置は、例えばリソグラフィー、ソフトリソグラフィー、３Ｄ印刷、印刷、スクリーン印刷および／またはステレオリソグラフィーによって製造されるなど、マイクロテクノロジープロセスによって、加算的および／または減算的に形成することができる。

センサー装置は、有利には、唾液の少なくとも２つの物質特性、好ましくは唾液の３つの物質特性、特に少なくとも１つの物理的物質特性、および少なくとも１つの化学的物質特性、生化学的物質特性および／または生物学的物質特性を決定するための少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つのセンサーユニットを有することができる。疾患形成傾向は、決定された物質特性から導き出すことができる。

センサー装置は、媒体または唾液の電圧相当測定値、特に媒体の抵抗値または媒体の導電率値を測定するための第１のセンサーユニットを有することができる。第１のセンサーユニットは、唾液のインピーダンス測定を、１つ以上の周波数および／または周波数帯、および／または電流または電荷に基づく動的測定で実施するように、それに加えて、またはそれに代えて設計されてもよい。定電位測定も可能である。

特に、第１のセンサーユニットは、電気インピーダンス値を測定することができ、インピーダンス値は、好ましくは、いくつかの周波数および／または周波数帯にわたって測定することができる。ＤＣ抵抗は、ＤＣ値としてインピーダンスに含まれる。実効抵抗Ｒは、複素インピーダンスＺ（ｆ）＝Ｒ＋ｊＸ（ｆ）の周波数に依存しない実数部である。コーティングされた電極および電解質は、その容量特性（電極、電極表面の帯電、絶縁、電解質／体液の誘電率）のために、バイオセンサーの複雑なインピーダンスをもたらす。また、電圧相当抵抗値を測定するために、時間的（動的）電圧および／または電流測定および／または電荷測定（クーロン）を行うことができる。前記量のモデルに基づいた測定も実施することができる。

センサー装置は、有利には、唾液のｐＨ値を測定するための少なくとも第２のセンサーユニットを有する。

また、有利には、センサー装置は、第３のセンサーユニットを有することができ、第３のセンサーユニットは、バイオセンサーとして設計される。電気ブラシヘッドは、通常、３０日間から８０日間などのより長い期間にわたって使用され、これは、コーティングされた電極を有するバイオセンサーまたは光センサーの場合には現実的な適用期間ではない。測定は、正確さ、安定性、特異性、選択性を失い、わずか数日後には使用できなくなることがある。

本発明の好ましい実施形態の変形例では、バイオセンサーは、抗原センサーおよび／または抗体センサーを含むホルモンセンサー、酵素センサー、ペプチドセンサーおよび／またはタンパク質センサーとして、より好ましくは乳酸センサー、グルコースセンサー、ＧＡＢＡセンサー、ＩｇＡセンサー、リゾチームセンサー、ＩｇＧセンサー、ＩｇＭセンサー、ＩＬ－６センサー、ＣＲＰセンサー、Ｔｎｆ－ａセンサーおよび／またはαマクログロブリンセンサーとして形成される。これらの化合物は、歯周炎（ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｉｔｉｓ）、歯周炎（ｐａｒｏｄｏｎｔｉｔｉｓ）、糖尿病および／または循環器疾患のインジケーターである。それに代えて、またはそれに加えて、バイオセンサーは、疾患の代謝産物を検出するための１つ以上のセンサーとして形成されてもよい。

病原菌は、好ましくは、歯周炎原因細菌および／または虫歯原因細菌、好ましくは、検出可能な代謝産物を産生する侵襲性歯周炎と関連するプレボテラ・インテルメディア、ポルフィロモナス・ジンジバリス、タンネレラ・フォーサイシア、トレポネーマ・デンティコラおよびアグリゲイティバクター・アクチノミセテムコミタンスと理解することができる。しかし、他の疾患、例えばＳＡＲＳコロナウイルス感染症またはインフルエンザウイルスなどのウイルス、ならびに風邪または口腔気管癌の他の病原体の代謝産物も測定することができる。細菌、ウイルス、ならびに真菌、特にカビなどの種々の病原体も検出可能である。

好ましくは、第３のセンサーユニットまたは追加のセンサーユニットは、偽陰性の測定値を除外するために、臨床像ごとに異なる代謝産物または分析物を検出することができる。

センサー装置および／または個々のセンサーユニットは、例えば、締め付け、掛け金および／または押圧によって、剛毛の反対側へ向いているブラシヘッド側に、正または非正に配置することができる。

さらに、例えば前記アダプターを含むなど機械的インターフェースおよび／または電気的インターフェースが設けられてもよい。ロック機構の作動後にのみ交換が可能であるように、センサー装置および／またはセンサーユニットとブラシヘッドとの間にロック機構が設けられてもよい。

信号処理中に、生の信号または生のデータは、好ましくは、十分に高いサンプリングで、好ましくは１０Ｈｚから１０００Ｈｚの範囲で、より長い時間、好ましくは少なくとも１分間処理することもできる。時間は４分を超えることもでき、サンプリングは歯ブラシの状態に応じて行うことができる。例えば、電動歯ブラシによる超音波治療中にスキャンを行うと、振動がアクティブなモード（振動がＳＵ測定に及ぼす干渉影響を避けるため）とは異なる時間を休止状態で選択することができる。アクティブな振動中のサンプリングの場合、障害または変種の大きさの切り替えまたは補償が実施されるように、高度な信号処理（ＤＳＰ）を使用して障害をフィルター除去または補償することもできる。このために、摂動を推定または判定することができ、フィードフォワード障害補償スキーム（制御工学から知られている）または適応ノイズキャンセラー（ＤＳＰ－デジタル信号処理：Ｗｉｄｒｏｗによる適応ノイズキャンセラー、エコーキャンセラー、適応ＬＭＳフィルターから知られている）スキームにおけるように、信号を補償および／または適合させることができる。

バイオセンサーを有する交換可能なセンサーユニットは、好ましくは特定の様式で標的バイオマーカーのバイオセンサーに開発された、開発された酸化還元反応に従って電気化学的信号を供給する。このユニットは、好ましくは複数回の測定および／または複数日にわたる読み取りを（適切な精度および安定性をもって）信頼できる方法で提供すべきであるため、高度な信号処理法が有利である。

種々の現在の電気化学的バイオセンサーは、典型的には、１０分から３０分の時間間隔にわたって、測定前に適切な溶液中での事前調整を必要とする。

それに代えて、またはそれに加えて、センサー装置は、蛍光の変化またはスペクトル変化または屈折率（ＲＩインデックス／屈折率）の変化を検出することができる電気化学的センサーを備えることもできる。

本出願では、事前調整は、適用周期において短縮され得るか、または有利には省略され得る。事前調整は、交換ステーションを備えたデバイス内で実施することがより容易であり得るが、このような交換ステーションなしでは、すなわち、対応する交換ステーションまたは充電ステーションのない電子歯ブラシ内で、すなわち、スタンドアロンＳＵユニットとして実施することはより困難である。しかし、有利には、いくつかのＤＳＰ法の１つまたは組み合わせを使用することによって、事前調整をバイパスすることもできる。これらはまた、バイオセンサーの状態（唾液での乾燥対湿潤）の検出、良好な信号品質対不良な信号品質の検出、例えばまた、ＳＵユニットが唾液で十分に濡れていない中間状態の検出、または障害を引き起こす動きが検出されるなど、製品のさらなる機能性のために使用され得る。

さらに、本発明の目的は、本発明によるブラシヘッドを有する歯ブラシである。

歯ブラシは、有利には、１０Ｈｚから１０００Ｈｚのサンプリングレートでセンサーユニットによる唾液の測定中に、データ、特に生のデータを取得するように装備された制御および／または評価ユニットを有することができる。

制御および／または評価ユニットは、少なくとも３秒から５００秒のサンプリング間隔で、センサーユニットによる唾液の測定中に、データ、特に生のデータを取得するようにさらに装備されてもよい。

さらに、歯ブラシは、健康状態の判定下のデータ処理のための外部装置とのデータ送信のための無線モジュールを有することができる。無線モジュールは、さらに測定モジュールを含み得る電子機器モジュールの一部であってもよい。電子機器モジュールは、特定用途向け集積回路として１つ以上のＡＳＩＣを含んでもよい。

それに代えて、またはそれに加えて、歯ブラシは、好ましくは歯ブラシの柄内に配置される、誘導電力伝送用のモジュールを有することができる。

さらに、本発明によれば、本発明による歯ブラシと、データ処理のための外部装置とを備える分析システムを考えることができ、生の信号は、歯ブラシから外部装置に送信され、外部装置は、データ分析のためのコンピュータープログラム製品が格納されるデータメモリーを有し、コンピュータープログラム製品は、健康状態を決定するために、好ましくは１つ以上のＤＳＰ法（デジタル信号処理法）に従って、センサーユニットによって測定されたデータのデータ分析のために設計される。

本発明による分析システムの操作のための方法は、データ分析を含み、以下のステップ：
ａ）電気化学的信号、特に異なる電位での電流測定信号および／または異なる電流での電圧測定信号、および／または所定のサンプリングレートでの測定時間にわたるインピーダンス信号をサンプリングするステップであって、
好ましい測定時間およびサンプリングレートが先に説明されている
ステップと、
ｂ）検出された電気化学的信号および／またはインピーダンスに基づく「濡れ状態」に対するセンサー素子の状態の検出および分類のステップであって、
好ましい実施形態の変形例では、前記検出がインピーダンス測定によって実施することができ、５００Ｈｚから１００ｋＨｚの周波数範囲で以下の値を検出し、これらの値が、
周波数によって変化し得、
唾液：典型的な範囲：０．６ｋΩから１ｋΩ
水を含む唾液：１ｋΩから１．６ｋΩ
もっぱら、水は、同様に伝導しないため、はるかに高い値を示し、
水道水については、３ｋΩから８ｋΩの値が想定され、
唾液中の練り歯磨きは、インピーダンス値を０．２ｋΩから０．５ｋΩに低下させ、この低下は、練り歯磨きの組成および使用量に依存し、練り歯磨きが多いほど、インピーダンス値の低下が大きくなり、
したがって、上記のインピーダンス測定を使用して、以下の条件：センサー上の水（センサーの完全または部分的な濡れ）、水－唾液混合物、唾液、練り歯磨きを含む唾液
を検出することができる
ステップと、
ｃ）ユーザーの健康状態に関して唾液を分析するために、電気化学的信号および／またはインピーダンス、および特に関連する酸化還元反応および／または過渡容量の振幅および変化を評価するステップであって、
評価が、特に、評価ユニットによる実際の値と設定値との比較によって実施することができ、評価のための所定のデータセットが、評価ユニットのデータメモリー、例えば、いわゆるルックアップテーブルに格納される
ステップと
を有する。

ステップｃ）において、サンプリングされた電気化学的信号の有用な成分への分解および／またはフィルタリング、ならびに信号の１つ以上の干渉成分が生じ、有用な成分が、バイオマーカーの濃度測定に関連する信号の酸化還元反応成分を表すか、またはそれと相関する場合に、特に有利である。相関は、例えば、線形または指数関数などであってもよい。

本方法は、特に、ステップｃ）に続いて、またはステップａ）の前に、さらなるステップ：
ｄ）提供された参照溶液中での調整および／または安定化後の電気化学的信号をサンプリングするステップ、および
ｅ）複数の測定からの情報を組み合わせるために、好ましくは、測定の精度を改善し、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を改善し、および／または干渉を補償するために、測定を繰り返すステップ
のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

また、本発明によれば、ブラシヘッドの交換のための交換ステーションは、交換チャンバーを有するものとみなすことができ、ブラシヘッドは、少なくとも局所的に交換チャンバー内に挿入することができ、交換ステーションは、複数の分離可能なセンサー装置および／またはセンサーユニットを有する供給装置と、交換チャンバー内にブラシヘッドを取り付けるための取り付けユニットとを有する。交換チャンバーは、ブラシヘッドの挿入のために、少なくとも一方の側に開いている。

装填は、例えば、自動的に、または手動で力を加えることによって行うことができる。交換ステーションには多くの変形例を考えることができる。例えば、交換ステーションは、卓上サイズまたは小型の手動ステーションのいずれかであり得る。特に、後者の場合、ステーションは、バッテリー、または再充電可能バッテリーなどの他の携帯用電力貯蔵装置によって電力供給されてもよい。

さらに有利には、交換ステーションは、特に外部コンピューターまたはサーバーまたはクラウドアプリケーションとの双方向無線データ交換のための無線モジュール、例えば無線送受信ユニットを備えてもよい。

交換ステーションは、任意に、ブラシヘッド自体によって採取された唾液サンプルを評価するセンサーを有することができる。このために、交換ステーションは、唾液サンプルが導入される測定チャンバーをフラッシングするための１つ以上の流体ラインと、測定チャンバーに試薬を添加するための１つ以上の流体ラインと、交換ステーションのセンサーによって記録された測定値を評価する測定および評価ユニットとを有することができる。測定チャンバーは交換チャンバーであってもよい。機構、好ましくは上述の機構によって、歯ブラシ、特にその剛毛、またはそのパッド、スポンジ、または他の材料は、活性物質を送達することもできる。

本発明の別の概念は、ステーションが、センサーユニットまたはセンサー装置を交換することではなくむしろ、歯ブラシによって採取された唾液を単に評価する貯蔵ステーションとして動作することである。この唾液の採取は、歯ブラシ内の吸引機構を介して実施される。次いで、この唾液は、測定チャンバーに送達され、このために配置された少なくとも部分的に交換可能なセンサーによって、測定チャンバー内で評価される。

交換ステーションは、有利には、歯ブラシを充電するための充電ステーション、例えば充電接続点を有することができる。

さらに、交換ステーションは、使用済みのセンサー装置のセンサーデータを読み出すための、および／または、較正するための、または、装備されるセンサー装置のためにセンサーデータを読み込ませるための、採取および／または評価ユニットを有することができる。

交換ステーションおよび／または歯ブラシが、測定されたセンサーデータの外部データ処理ユニットとのデータ交換のための、少なくとも１つの送信モジュール、特に送受信モジュールを有する場合に有利である。ここで、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、ＮＦＣモジュール、ＲＦＩＤモジュール、ＬｏＲａモジュール、５Ｇモジュールなどが考えられる。

送受信モジュールや追加の受信モジュールの場合、双方向のデータ交換が生じ得る。

交換ステーションは、例えば誘導電力伝送による無線電力伝送のためのモジュールを有することができる。このモジュールはまた、有利には、送受信モジュールの機能も引き受けることができるように、データ転送を実施することができる。また、それに加えて、無線エネルギー伝達のためのモジュールを、歯ブラシの柄および／または歯ブラシアタッチメントに収容することもできる。

したがって、歯ブラシ、センサー装置、または各交換可能なセンサーユニットから種々のデータを読み取ることができる。これは、例えば、較正データ、ＵＤＩデータ（すなわち、歯ブラシおよび／またはセンサー装置および／またはセンサーユニットを識別するためのシリアル番号または他のデータ）、構成データ、および、明らかに、センサーデータ、例えば、測定値または測定条件を含む。さらに好ましくは、ＱＡＭ、ＦＳＫ、またはＰＳＫをデータ送信のために使用することができる。

データ交換は、好ましくは、交換ステーションとブラシヘッドとの間で双方向である。このために、ブラシヘッドまたは歯ブラシは、好ましくは、ＥＥｐｒｏｍ（電気的に消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリー）を有するマイクロコントローラーを有することができる。それに加えて、ブラシヘッドまたは歯ブラシは、別の不揮発性ＲＡＭメモリーを有してもよい。このメモリーは、任意のＡＳＩＣチップ内に、マイクロコントローラー内に別々に、またはブラシヘッドまたは歯ブラシの他の電子部品内に配置されてもよい。

交換ステーションは、分析変形例および／または歯ブラシの操作性を拡張するさらなる任意のユニットを有することができる。さらに、測定条件ならびに電子機器の状態またはデバイスの状態を設定およびチェックすることができる。例えば、交換ステーションは、歯ブラシまたはそれと関連するユーザーの身元を認識し、この人物に個々に設定する認識ユニットを有することができる。このために、歯ブラシは、マーキング、例えば、ＱＲコード（登録商標）などを有する。

本発明による交換ステーションまたは本発明による歯ブラシに設けられた評価ユニットは、ユーザーまたは患者の健康状態、特に歯周炎の形成に関して監視するために、本発明による歯ブラシを操作するための、本発明による方法を実施するために設計されてもよく、本方法は、以下のステップ：
Ｉ．歯ブラシのブラシヘッドに、特に交換ステーションにおいて、新たなセンサー装置および／またはセンサーユニットを装備するステップと、
ＩＩ．ブラシヘッドを口内に挿入し、センサー装置および／またはセンサーユニットを唾液と接触させるステップであって、
センサー装置および／またはセンサーユニットが消費され、消費が、特に単回の接触後に生じ得る
ステップと、
ＩＩＩ．唾液の少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つの物質特性を決定するためのセンサーデータを生成するステップと、
ＩＶ．使用済みのセンサー装置および／またはセンサーユニットを取り外し、特に交換ステーション内のデータを読み出すステップと
を含む。

ステップの一部、例えば、ステップＩＩＩおよびＩＶは、同時に実施することができる。さらに、ステップＩでは、センサーユニットの較正を任意に、そして有利に行うことができる。本プロセス自体も本発明によるものであると考えられる。

もちろん、１つ以上の物質特性のみを合計として決定することができ、物質特性は、モデルに基づいて決定することができる合計パラメーターとすることができる。物質特性の変化のみを決定することも可能である。これも前記ステップＩＩＩに該当する。さらに、外部装置からの追加のバイオマーカーを処理することができ、特に、合計パラメーターに含めることができる。この典型的な例は、Ａｐｐｌｅｈｅａｌｔｈ Ｖｉｔａｌ Ｓｉｇｎｓプログラムからのデータである。

本方法のステップＩＩを実施した後、インジケーターモジュールは、センサー装置が使い尽くされ、本方法を繰り返すために交換が必要であることを示すことができる。しかし、表示モジュールの使用は、本発明による方法を実施する場合には、必須ではない。表示は、例えば、音響上、光学上（例えば、ＬＥＤディスプレイ、またはディスプレイ、例えば、デバイス自体上、またはスマートフォンなどのモバイルデバイス上のディスプレイによる）でもよく、または振動によってもよい。

さらに、特にユーザーにおける歯周炎、歯周炎、糖尿病または循環器疾患の形成に関して、健康状態を監視するためのデバイスは、患者から唾液を抽出するためのデバイスを有する歯ブラシと、抽出された唾液を受け入れるための測定チャンバーを有するステーションとを含む、本発明による主題とみなすことができ、少なくとも１つのセンサーユニットまたは少なくとも１つのセンサーユニットを備えるセンサー装置が測定チャンバー内に配置され、センサーユニットまたはセンサー装置が測定チャンバー内に交換可能に配置される。この場合、ステーションは、ブラシヘッド上のセンサーアセンブリまたはセンサーユニットを交換するための交換ステーションではなく、センサーユニットまたはセンサーアセンブリは、測定チャンバーまたは交換チャンバー内に配置される。患者の唾液との接触のために、歯ブラシは、この場合、輸送手段としてのみ使用される。したがって、測定データの生成は、患者の口の中で行われるのではなく、ステーション内でのみ行われる。

この概念において、測定チャンバーが、未使用のセンサーユニットまたはセンサー装置の供給部、特にマガジンを有し、供給部またはマガジンからの新たなセンサーユニットまたはセンサー装置のために、使用済みのセンサーユニットまたはセンサー装置を交換するための交換機構、例えば、取り外し取り付け機を有する場合に、特に有利である。

歯ブラシ内の唾液を抽出するための装置は、好ましくは、吸引装置として設計されてもよく、例えば、液体を輸送および投与するための、例えば、吸引ポンプおよび／または分注ポンプを備えてもよい。

本方法の有利な変形例では、本方法のステップＩＩが実施された後、センサー装置は使い尽くされ、好ましくは本方法を繰り返すために交換されなければならない。この変形例は、通常、「単回使用」または１回限りの使用として記載される。

さらに、本発明によれば、ユーザーの健康状態、特にウイルスの濃度、体内の細菌、体内の炎症状態、糖尿病および／または癌腫のリスク、循環器疾患および／または排卵周期のリスクを監視するための、本発明によるブラシヘッドの使用が提供される。

以下、本発明が、例示的な実施形態を参照して、図面を用いて、より詳細に説明される。例示的な実施形態の変形例も記載されており、特異な特徴と理解することができる。

本発明による歯ブラシのブラシヘッドの概略図を示す図である。 図１の交換ステーションおよびブラシヘッドを備える本発明による装置の概略図を示す図である。 本発明によるブラシヘッドの第２の実施形態の変形例の概略図を示す図である。 図３のブラシヘッドの別の図を示す図である。 本発明によるブラシヘッドの第３の実施形態の変形例の概略図を示す図である。 図５の拡大図を示す図である。 図５および図６の変形例の変形における本発明による第４の実施形態の変形例の断面の概略図を示す図である。 図７の変形例の全図を示す図である。 本発明によるブラシヘッドの第５の実施形態の変形例の概略図を示す図である。 図９のブラシヘッドのさらなる図を示す図である。 図９および図１０の変形例の簡略分解図示す図である。 本発明によるブラシヘッドの部分の第６の実施形態の変形例の概略図を示す図である。

図１は、本発明による歯ブラシ１００のブラシヘッド１を示す。この場合、ブラシヘッド１は、電動歯ブラシのものである。明らかに、それは、ブラシを動かすための電気駆動装置のない、および／または超音波送信機のない歯ブラシであってもよい。この場合、電源ユニットが必要とされるが、これは、センサーユニット、特に、バイオセンサーおよび電気センサーシステム、任意に送受信モジュール、ならびに任意に評価ユニットのみを動作させる。

ブラシヘッド１は、前部に複数の剛毛２を有し、後部にいくつかのセンサーユニットを備える交換可能なセンサー装置３を有する。センサー装置３は、可撓性プラスチックフィルムとして、またはプラスチック基板上のチップとして設計され、測定された媒体のｐＨ値を測定するための少なくとも１つの第１のセンサーユニット４を備える。これは、好ましくは、使い捨てセンサーユニット、特に単回使用用使い捨てセンサーユニットである。センサーユニットは、特に、薄箔センサーユニットおよび／または薄膜センサーユニットとして、またはマイクロテクノロジーに基づく別の形態のセンサーユニットとして、例えばＭＥＭＳユニットとして設計されてもよい。対応するセンサーユニットを形成するためのさらなる変形例は、例えば、３Ｄ印刷、パッド印刷、ソフトリソグラフィーまたはスクリーン印刷である。

さらに、ブラシヘッド１は、センサーアダプター、特に、交換可能なセンサー装置３を連結するための１方向アダプター、２方向アダプター、または３方向アダプターを有することができるが、センサー装置の下に配置され、したがって、図１では隠されている。

ｐＨを測定するための典型的な薄膜センサーユニットは、例えば、二酸化ルテニウムでドープされた炭素電極である。このようなｐＨ電極は、単回使用用使い捨てセンサーとして、例えば、Ｋｏｎｃｋｉらによって、「抗コリンエステラーゼ活性を測定するための使い捨てのスクリーン印刷されたｐＨ電極」（１３９頁以下、Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｉｎ Ｆｉｅｌｄ）に記載されている。

ＩＳＦＥＴ技術に基づくｐＨ電極を有する他のｐＨ薄膜センサーも、種々の用途からそれ自体知られている。参照電極および追加の電極を有するｐＨセンサーの例示的な設計が、例えば、独国特許出願公開第１０２０１１０８５７４７号明細書に記載されている。

また、墺国特許出願公開第１８６４９３号明細書、墺国特許出願公開第１８４６９２号明細書および独国特許出願公開第１０２００６０２２２９０号明細書は、電極層、特に種々の材料またはセンサーチップの導電層および半導電層を用いる薄膜技術または厚膜技術に基づくｐＨセンサーを開示している。

第１のセンサーユニットの設計は、必ずしも示された２つの電極に限定されない。例えば、センサーユニットは、好ましくは、作用電極、参照電極および対極を有するポテンショスタット装置として設計することができる。

本発明の範囲内で、いわゆる３電極セルを使用することも可能であり、それによって、特に好ましい実施形態では、第４の、場合によってはさらなる電極を、障害検出および障害補償のためにセンサーユニットに使用することができる。評価ユニットによって実施される信号処理手順では、ノイズ低減のための障害補償などが行われる。

好ましくは、前記センサーユニットおよび前記ｐＨセンサー、ならびに関連する電気リード線および接続部は、フレキシブルプリント回路基板またはフレキシブルフィルム上に、またはその中に配置されてもよい。

ｐＨセンサーの測定範囲として、１から１３の間、好ましくは３から８の間のｐＨ値が応用のために推奨される。唾液は中性から弱塩基性であることが知られているため、前記測定範囲は応用には理想的である。また、センサーユニット４自体が、媒体の温度を測定するために、より接近して示されていない温度センサーを有する場合にも有利である。これが、例えば氷、茶などのために、所定の測定範囲、特に３３℃から３７．５℃の範囲外にある限り、咽喉の温度が所定の規格範囲外であることを示す測定のためのエラー出力が任意に存在し得るか、または３８．５℃からの上昇した温度または発熱のために、生理学的変化、例えば妊娠、疾病または反応、例えば免疫反応の指標が存在し得る。数日にわたる温度測定はまた、個別化されたプロフィールおよび／または排卵周期の決定を含む健康状態の監視、例えば避妊または排卵の決定のために有益であり得る。

前記センサーユニットの空間方向の最大延長は、好ましくは４ｍｍから８ｍｍである。好ましくは、センサーユニットは、１５０ｍｍ^２未満、より好ましくは５０ｍｍ^２から１２０ｍｍ^２の間の空間寸法を有してもよい。

センサーユニットの厚さは、４ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ以下とすることができる。特に好ましくは、各センサーは、基板としてのフィルム上に配置、特に印刷することができる。

フィルムとしてのセンサーユニットは、好ましくは、最大１５回の使用後、好ましくは最大１０回の使用後に交換することができる。

センサーユニットの個々のセンサーは丸くすることができ、ここで、センサーの少なくとも１つまたはいくつかは、１ｍｍから３ｍｍの間の直径で設計することができる。

歯ブラシ（ブラシヘッドまたはブラシの柄）（ここでは図示せず）に内蔵されている制御および／または評価ユニットは、少なくとも３秒から５００秒のサンプリング間隔でセンサーユニット４、５、８による唾液の測定中に、データ、特に生のデータを取得するように装備することができる。しかし、２０秒未満の測定時間、例えば５秒が有利である。

さらに、センサー装置３は、電圧または電圧相当測定量を測定するための第２のセンサーユニット５、好ましくは薄膜センサーユニットを備える。この場合、第２の薄膜センサーユニットは、測定媒体の導電率、測定媒体のインピーダンス、電流強度または電圧、または電極間の各降下などの、前記測定量を測定するための２つの電極６および電極７からなる一対の電極を備える。特に好ましくは、１つ以上の周波数、例えば、０．１Ｈｚから１００Ｈｚ、１００Ｈｚから５０００Ｈｚ、および１ｋＨｚから１０ｋＨｚ、任意に、さらに高い周波数範囲におけるインピーダンス測定である。

また、２つの電極６および電極７の代わりに、センサーユニット５として、ポテンショスタットまたは３電極装置を設けることもできる。インピーダンス測定は、例えば、ＴＮＦ－ａまたは他のバイオマーカーなどのバイオマーカーを測定するために使用されてもよい。

この第２のセンサーユニット５はまた、第１のセンサーユニット４から１ｃｍ未満、好ましくは５ｍｍ未満、特に好ましくは３ｍｍ未満の小さな距離で離間している。口腔内の媒体の組成は変化し得るため、この小さな距離は、センサーユニットが本質的に同じ組成の唾液を分析するために好ましい。

また、センサー装置３は、第３のセンサーユニット８を有する。第３のセンサーユニット８は、唾液中の化合物の物質濃度を測定するための測定セルおよび参照セルを備える。測定することができる化合物は、例えば、乳酸含量またはグルコース含量である。グルコースセンサーの測定範囲は、０．１ｍＭから１ｍＭである。乳酸センサーの測定範囲は、０．０２５ｍＭから０．５ｍＭである。

第３のセンサーユニット８のためのセンサーの他の変形例は、酵素センサー、ペプチドセンサー、タンパク質センサー、または細胞検出センサーを含む。

第３のセンサーユニットは、いわゆるＧＡＢＡセンサー（γ－アミノ酪酸）、ＩｇＡ（免疫グロブリンＡ）センサー、ＩｇＧセンサー、ＩｇＭセンサー、ＣＲＰセンサーおよび／またはリゾチームセンサーとして設計されてもよい。この第３のセンサーユニットは、少なくとも１つの化合物の濃度を測定することによって、第１のセンサーユニットおよび第２のセンサーユニットの測定を妨害する他の疾患の存在を検出することを可能にする。前記量を測定するための典型的なセンサーは、例えば、電気化学的センサー、光センサー、または１つ以上の適切なコーティングされたバイオセンサーである。

本発明によるブラシヘッドは、さらに、例えば、それらの分解産物および／または代謝産物の濃度を測定することによって、嫌気性および／または好気性細菌または前記細菌の個々のクラスの存在および濃度の測定を可能にし、免疫系の状態の評価を可能にする。上記のセンサーの適切な組み合わせおよび細菌代謝産物の検出または非検出によって、ウイルスによる感染が結論され得る。感染価または感染基準を満たし、検出されるが、細菌代謝産物が検出されない場合は、特にそうである。

図１の好ましい実施形態の変形例では、ブラシヘッド１は、柄１０１、特に電動歯ブラシ１の駆動装置への取り外し可能な接続のための機械的インターフェース９を有する。

図２は、ブラシヘッド１の裏面のセンサー装置３を交換するための交換ステーション１０の好ましい変形例を示す。しかし、交換ステーション１０の他の変形例も本発明の範囲内で可能である。

交換ステーション１０は、ブラシヘッド１を挿入することができる交換チャンバー１１を備える。この交換チャンバーでは、使用済みのセンサー装置３’の分離と、新たなセンサー装置３’の提供が行われる。この新たなセンサー装置は、分離装置１２によって、供給装置１３の個別部分として、例えばフィルムロールまたはマガジンとして分離することができる。その後、ブラシヘッド１の装填を行うことができる。図１の場合、分離装置１２は、有利には、装填装置と共にコンパクトな設計である。しかし、前記装置の両方を別々に配置することも可能である。第１のステップでは、配置装置は、例えば吸引または磁気分離などによって、使用済みのセンサー装置３’を取り外すことができ、第２のステップでは、新たなセンサー配置３を装備する。

リザーバー１７が、使用済みのセンサー装置３を格納するための交換チャンバーの下に設けられている。

フィルムロールの代わりとして、いくつかのチップを有するマガジンを交換ステーション１０内に配置することもでき、チップは必ずしも柔軟な設計である必要はない。

交換ステーション１０はまた、電動歯ブラシの柄を特に誘導的に充電できる内蔵充電ステーション１４を有することができる。

任意の読み出しおよび／または評価ユニット１５において、消費されたセンサー装置３のセンサーデータは、必要に応じて読み出され、評価され得る。センサー装置を読み出して、センサーデータを格納することができる。その後、読み出されたセンサーデータは、外部データ処理ユニット、例えば歯科医のデータベースまたはコンピューターに転送され得る。

このために、交換ステーション１０は、データ処理ユニットへの無線接続のために、特に送受信モジュールとして、少なくとも１つの送信モジュール１６を有する。送信モジュール１６が送受信モジュールとして設計されている場合、または送信モジュール１６に加えて受信モジュールが設けられている場合には、評価ユニット１５のソフトウェア更新も実施することができる。データ送信に適した技術は、例えば、ハブまたはモバイルデバイスを介して、または基地局（ＬｏＲＡ、または５Ｇまたは４Ｇ／ｃａｔ－Ｍ、ＬＴＥ Ｃａｔ Ｍ１）を直接介して、５Ｇ、ＬｏＲＡ、ＢＴ、ＮＦＣである。

もちろん、センサー装置３によって測定されたデータは、交換ステーション１０内で送信されるだけでなく、歯ブラシ１００によってすでにデータ送信が実施されていることも考えられる。

交換チャンバー１１は、ブラシヘッドを洗浄することができるように、洗浄媒体および／または洗浄用水で満たすことができる。交換チャンバー１１が測定チャンバーとしても使用される場合、できるだけ一定の測定条件を生成するために、すすぎを実施することができる。それに加えて、試薬を測定チャンバーに添加することができる。

歯ブラシ１００が歯磨き媒体または口腔すすぎ媒体の供給部を有するならば、交換ステーション１０は、歯ブラシ１００を満たすために、前記歯磨き媒体または口腔すすぎ媒体のためのリザーバーを有することができ、それを、例えば、充電ステーション１４を介して歯ブラシ１００に供給することができる。

それに代えて、歯ブラシの剛毛への練り歯磨きの塗布は、交換ステーションによって直接実施することもできる。

さらに、交換チャンバー１１または交換チャンバー１１に流体機械的に接続されたチャンバーは、例えば光学的測定のためのセンサー装置を有することができる。任意に、追加のチャンバーへの移送のために吸引装置を設けることができる。

ブラシヘッド２に付着する唾液は、希釈および／または所定の体積、例えばチャンバー体積に制限され、その後、光学的に、電気化学的に、または物理的に測定され得る。このために、物質、例えば機能性分子、結合物質、例えば結合リガンド、および／または指標化合物、例えば発光団、特に蛍光団を送達するための供給ライン、少なくとも１つの波長で指標化合物を励起するための光を放出するための光源、および受け取った光を測定するための受光ユニットが提供されてもよい。したがって、蛍光分光検査、ＵＶ－Ｖｉｓ分光検査、および他の光学分析法を、光センサー技術によって適用することができる。

歯磨き媒体または洗浄媒体が個々の測定を妨害することが生じ得る。したがって、唾液なしで参照測定を時々実施することが望ましい。これにより、評価ユニットは、歯を磨いた後に唾液サンプルを測定するときに唾液中で使用される歯磨き媒体または洗浄媒体の量を定量化し、結果として生じる測定信号中の干渉を補償することができる。これは、それに代えて、またはそれに加えて、格納されたパラメーターに基づいて、またはノンパラメトリックモデルに基づいた方法によって、または例えば細菌の個体数計数によって、モデルに基づいた方法で実施することができる。

それに代えて、この参照測定は、例えば、各分析法が干渉に鈍感である場合、または製造業者が測定値補償のために評価ユニットのデータメモリーにデータ記録をすでに格納している同じ歯磨き媒体または洗浄媒体が常に使用される場合には、省略することもできる。

一般的な健康状態、特に口腔内の口腔の健康状態の決定は、個々のユーザーに基づいて、または平均値に基づく推定によって実施することができる。前者の場合、健康状態は医師によって決定されなければならず、検査後、歯ブラシによって測定されたデータと比較するために、参照測定値が作成され、格納されなければならない。

歯周炎（例えば、ＩｇＡを測定することによる）、他の歯科疾患（例えば、ＧＡＢＡを測定することによる）、または虫歯（例えば、ラクトバチルスを測定することによる）の早期検出の好ましい適用分野に加えて、本発明はまた、個々の癌および／または妊娠の早期検出のために、例えば、葉酸含量を測定することによって使用され得る。

本発明の範囲内でも検出することができる早期検出の他の使用例としては、癌腫、循環器用途、心筋梗塞、ウイルス疾患、自己免疫疾患、感染症、胃食道逆流症、動脈硬化症、坐骨神経痛、特に呼吸器疾患による呼吸障害、慢性閉塞性肺疾患、アルツハイマー病、多発性硬化症、一般的な口腔の健康状態、糖尿病、酸素摂取、癌、関節炎および／または栄養不良、特に肥満が挙げられる。

早期検出に加えて、本出願の主題はまた、妊娠中の栄養摂取を監視するために使用され得る。妊婦は、胎児による栄養素のさらなる需要のために、鉄、葉酸などの値について定期的にチェックされる。ここで、唾液の組成は、個々の栄養素の毎日の要求がすでに達成されており、維持されているかどうかに関する情報を提供することができる。

このようにして、患者の投薬を監視することも可能である。このために、例えば、投薬前の患者からの唾液サンプルは、参照として働くことができる。

本発明によるブラシヘッドの有利な用途は、例えば糖尿病における、ユーザーによる薬物摂取の監視（服薬遵守／服薬遵守監視）を含む。

ここで、例えば、血糖値は目標圏内にあるべきであり、より重症例では、インスリンやＧＬＰ－１阻害薬の常用、あるいは血中の血糖値を下げる類似の経口薬（ノボノルディスク社のセマグルチドなどのＧＬＰ阻害薬）によってのみ達成できる。

バイオセンサーのデータ値の時系列の時間分析により、患者が薬物を服用したかどうかだけでなく、いつ服用したかも検出することが可能である。患者が薬物を服用しない場合、他の値が、所望の変動幅の完全にまたは部分的に外側で測定される。変動幅または目標範囲は、例えば、７０ｍｇ／ｄＬから１５０ｍｇ／ｄＬの間の変動幅として定義され得、これは、食事の前後の正常な場合における血糖値を表す。

図２に示されるステーションは、交換ステーションとして設計されている。しかし、本発明の図示しない実施形態の変形例では、ステーション、特にステーションの測定チャンバー内に歯ブラシのブラシヘッドのセンサー装置を配置することも可能である。しかし、この概念では、唾液は口腔からステーションに移送されなければならない。このために、歯ブラシは、例えば、第１の動作モードで口腔内の唾液を抽出する吸引装置を有することができる。任意の第２の動作モードでは、吸引装置は、吸引された唾液を測定チャンバー内に放出し、そこで測定するための吹き出し機能を有することができる。

さらに、ブラシヘッド、または特に交換ステーションは、練り歯磨き、マウスウォッシュ、または口腔ケアのための他の組成物の個々の成分を検出し、この検出に基づいて唾液の測定値の補正を実施することを可能にするさらなるセンサーを有することができる。

本発明による交換ステーションまたは他のステーションはまた、例えば歯ブラシへの適用のために、口腔ケアのための所定のタイプおよび量の組成物を送達することができる。この組成物は、その成分の濃度に関して、データ記録として、例えば、評価ユニットのデータメモリーに格納されてもよい。

本発明による歯ブラシのさらなる実施形態の変形例が図３から図１１に示される。

図３および図４の歯ブラシヘッド２０の変形例は、平均剛毛長ｌを有する剛毛２４が突出する基体２３を有している。異なる剛毛長の剛毛２４が提供されてもよく、平均剛毛長は、すべての剛毛の平均値を指す。

口内へのより良好な挿入のために、基体２３は、剛毛長ｌ_ｂよりも低い高さを有することができる。剛毛長ｌ_ｂおよび基体２３の高さは、合計してブラシヘッドの全高になる。

さらに、基体２３は、板状のセンサーユニットを収容するための挿入口２１を有している。板状のセンサーユニットは、基体２３による機械的損傷から２つの主面で保護されている。このために、剛毛２４の位置から始まって、基体２３は頂部にカバー部分２２を有している。センサーユニットは、歯ブラシ２０の端面２６上の挿入口２１に挿入することができ、前記端面は、ブラシネックアタッチメント２５とは反対側の歯ブラシ側に配置されている。

挿入方向Ｒにおける挿入口２１の長さｌは、好ましくは挿入方向におけるブラシヘッドの長さの少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％である。

挿入口２１の高さｈは、好ましくは基体２３の高さの３％から３０％である。

図３および図４の歯ブラシ２０の変形例は、平均剛毛長ｌを有する剛毛２４が突出する基体２３を有している。異なる剛毛長の剛毛２４が提供されてもよく、平均剛毛長は、すべての剛毛の平均値を指す。

口内へのより良好な挿入のために、基体２３は、剛毛長ｌｂよりも低い高さを有することができる。剛毛長ｌｂおよび基体２３の高さは、合計してブラシヘッドの全高になる。

さらに、基体２３は、板状の交換可能なセンサーユニットの形態のセンサー装置を収容するための挿入口２１を有している。板状のセンサーユニットは、基体２３による機械的損傷から２つの主面で保護されている。このために、基体２３は、上側の剛毛２４の位置から始まるカバー部分２２を有している。センサーユニットは、歯ブラシ２０の端面２６上の挿入口２１に挿入することができ、前記端面は、ブラシネックアタッチメント２５とは反対側の歯ブラシ側に配置されている。

挿入方向Ｒにおける挿入口２１の長さｌは、好ましくは挿入方向におけるブラシヘッドの長さの少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％である。

挿入口２１の高さｈは、好ましくは基体２３の高さの３％から３０％である。

図５および図６に示される本発明のさらなる変形例では、本発明によるブラシヘッド３０はまた、基体３１と、そこから突出する剛毛３２とを有している。剛毛の反対側のブラシヘッドの後面は、支持面３３と、その中に凹んだセンサーレセプタクル３４、３５および３６とを有している。これらのレセプタクルは、測定中に、唾液が、入り配置されることを可能にし、これは、唾液の接触が短すぎる場合に有利である。唾液は、レセプタクルに入り、そこで特定のセンサーと接触して保持され得る。

センサーユニットの追加の改善された保持のために、センサーユニットが歯ブラシから突出しないように、そしてセンサーユニットが挿入中にガイドされ固定されるように、支持面３３側および支持面３３から突出する側に、部分周縁または全周縁３７が配置されてもよい。このトレイの変形例が図７および図８に示される。

図９から図１１は、図３および図４と同様に、基体４１と、センサーユニット４２を挿入するための挿入口４３と、カバー部分４７とを有する、歯ブラシヘッド４０のさらなる変形例を示す。図３および図４の変形例とは対照的に、カバー部分４７は、唾液を貯蔵するための開口部４５を有している。唾液は、開口部４５を通過し、センサーユニット４３の各センサー素子に供給され得る。

カバーは、水で、および空気下、バイオセンサー表面の洗浄および乾燥を可能にするために、取り外し可能または回転可能であってもよい。

図面に示される歯ブラシヘッドの他の部品および特徴は、図３および図４と機能的に類似している。

図３から図１１のセンサーユニットは、平坦なデザインであるが、図１２は、ブラシヘッドの基体への側面のアタッチメントとしてのセンサーユニット５１を有するブラシヘッド５０の変形例を示す。センサーユニット５１は、より大きなセンサー装置の一部であってもよく、センサーユニット５１のみが交換可能であり、センサー装置の他のセンサーは、ブラシヘッド内に交換不可に配置されてもよい。このような交換不可のセンサーは、例えば、温度センサーまたは導電率センサー、インピーダンスセンサー、電位差測定センサーなどであってもよい。交換可能なセンサー５５は、センサーユニット５１の本体内に凹んでおり、このセンサーユニットは、基体に適合するために、センサー装置５３の縁に停止面５６を有している。この変形例においても、唾液のより良好な蓄積のために凹部５４が設けられるのはもちろんのこと、同じ目的で縁側に突起５２が設けられている。

それに代えて、センサーユニットとしての板状またはフィルム状の交換可能な挿入体を凹部５４に挿入することもできる。

個々の実施形態の変形例の特徴は、有利には、互いに組み合わせられ得る。センサーユニットの縁領域に対して凹んだ平面上への配置は、特に、唾液の蓄積のために好ましい（図８参照）。

センサーユニットは、特に好ましくは、フィルムとして設計され、好ましくは、１つ以上の側面から、好ましくは、完全に、または少なくともすべてのセンサーの接触領域にわたって唾液で濡らすこともできる。

センサーユニットは、側面から、または上から配置または挿入され得る。

ブラシヘッドとセンサーユニットとの間の電気接点は、好ましくは、ブラシの柄からの最小距離であるセンサーユニットの支持面の部分領域内に配置される。

穴は、必要ではないが、唾液を採取するために設けられてもよい。

別の態様は、練り歯磨きまたは練り歯磨きフォーム、または場合によってはマウスウォッシュの影響が、測定プロセスを強く妨害するという認識である。したがって、測定は、好ましくは、実際の歯磨きプロセスの前に行われるべきである。毎日のルーチンに過度に影響を及ぼすことを避けるために、歯磨きプロセスをすでに始め、測定時間、例えば５秒後に練り歯磨きを塗布することができる。それに代えて、またはそれに加えて、測定は、口腔を較正リンスですすいだ後に歯を磨いた後に行うこともできる。

本発明による歯ブラシと、データ処理のための外部装置とを含む、分析システムを動作させるための本発明による方法。

装置は、例えば、サーバー、コンピューター、携帯電話、タブレット、および／または前記交換ステーションであってもよい。

生の信号、例えばインピーダンスの読み取り、電圧相当信号などは、歯ブラシから外部装置に送信される。

外部装置は、データ分析のためのコンピュータープログラム製品が格納されるデータメモリーを備え、コンピュータープログラム製品は、健康状態を決定するために、好ましくは１つ以上のＤＳＰ法によってセンサーユニットから取得されたデータのデータ分析に適している。

前記データ分析は、本発明による方法によれば、少なくとも以下のステップ：
ａ）電気化学的信号および／またはインピーダンスをサンプリングするステップと、
ｂ）測定された電気化学的信号および／またはインピーダンスに基づいて、センサー素子または加湿素子の個々のセンサーの加湿状態に関するセンサー素子の状態を検出および／または分類するステップと、
ｃ）患者の健康状態に関して唾液を分析するための電気化学的信号および／またはインピーダンスの振幅および変化を評価するステップと
を有する。

濡れ状態は、完全にまたは部分的に（不十分に）濡れたことを示すことができる。しかし、練り歯磨きの存在および水中の唾液の濃度などの他の状態もまた示され得る。これにより、唾液の濃度を測定し、健康状態を測定および評価する際に、練り歯磨きなどの干渉因子を補償することが可能になる。

前記条件を検出する１つの方法は、信号変化、指数因子の時定数および／または信号分散計算（リップル監視）を検出することである。

ステップｃ）における振幅の評価中に、生の信号または電気化学的信号の信号分解を有利に実施して、各信号の有用な成分を分析し、かつ／または干渉成分を補償することができる。

分解は、例えば、指数関数的減衰または指数関数的プロセス、または特に１－ｅｘｐ（－ｔ）タイプの１次指数関数的ステップ応答とすることができる指数関数モデルを使用して実施することができる。

時間的パターン（時間領域における信号処理）または周波数領域における特徴に基づいて、信号および信号変化を分類することによって、別の形式の分解を実施することができる。

さらに、信号の導関数の経過に基づいて、および／または変化率として、および／または１つ以上の近似導関数として、信号の分類による分解を実施することができる。

次いで、信号を種々の成分に分解（信号分解）した後、この分解に基づく信号特徴／信号特性の導出を使用して、濃度の推定値を改善し、および／またはより正確な較正曲線を導出することができる。

電気化学的信号またはインピーダンスの有用な部分、すなわち対応する電気化学反応の反応部分からの種々の干渉成分の分離は、それに代えて、または有利には、コットレル方程式または物理的および／または数学的性質の他の類似のモデルによって実施することができる。次いで、有用な信号は、インジケーター、特にバイオマーカーの濃度を測定するために重要であり、インジケーターは、個々に、または場合によっては他の測定値と共に、歯ブラシのユーザーの健康状態に関する情報を提供することができる。バイオマーカーは、特定のバイオセンサーによって検出することができる。

本方法は、提供された参照溶液中でのセンサーユニットの調整および／または安定化後の電気化学的信号をサンプリングするステップをさらに含んでもよい。このサンプリングは、好ましくは、ステップｃ）の後、例えば歯ブラシが初めて動作するとき、またはステップａ）の前に行うことができる。

調整および／または安定化が起こった後の信号のサンプリングは、有利には、トリガーまたはセンサー、好ましくは導電率測定用センサーまたはインピーダンス測定用センサーによって組み合わせて開始または検出することができ、このセンサーは、参照溶液および／または唾液の存在を検出し、かつ／または調整時間の終了を示す。トリガーは、好ましくは、検出された状態または状態遷移に基づいて測定を行うことができる。

さらに、特にステップｃ）に続いて、複数回の測定からの情報を組み合わせるために、好ましくは、精度を改善するために、信号に対する信号対雑音（Ｓ／Ｎ信号対雑音）比を改善するために、および／または干渉を補償するために、測定の１つ以上の繰り返しを行うことができる。

電気化学的信号、特に異なる電位での電流測定信号のサンプリングは、数秒または数分にわたって実施することができる。

「乾燥」状態対「加湿後に通気された」状態対「完全に加湿された」状態の検出および分類、ならびに関連する遷移は、上述のように実施することができる。

この検出は、有利には、バイオセンサーおよび他のセンサーによって行われる測定の信頼性、ならびにそれらから決定される健康状態の評価を可能にする。

電気化学的信号またはインピーダンスの減衰の評価は、口腔内の酸化還元反応および過渡容量に関する結論を引き出すことを可能にする。

歯ブラシ、特にセンサー装置は、前述のように温度センサーを有することができる。温度測定は、体温の基準を取得するために、数日にわたって平均的に実施することができる。さらに、例えば発熱の場合の温度の急激な上昇、ならびに有利には徐々に上昇するおよび／または周期的に再発する温度上昇を検出することができる。これは、例えば、健康監視の一部として、またはそれに加えて、例えば、排卵周期の決定のために有利であり得る。

任意に、またはそれに加えて、歯ブラシは、特に口腔内の疾患を治療するための、および／または免疫系を刺激するための物質を分注するための分注デバイスを有してもよい。

これらは、歯ブラシが投薬装置として働く状態で、医師によって特に処方され得る。特に、歯肉の炎症などの口腔領域の疾患の場合、歯ブラシは、剛毛による投薬中に、例えば歯肉に、正確な位置に、機械的支援マッサージと併せて、対応する薬物を適用するために使用することができる。薬物送達の用量または範囲は、医師または患者が歯ブラシで実施することができる。医師の場合、医師は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランスポンダーまたはコードなどを介して、対応するサブプログラムに対する特別なアクセス認可を有することができ、これは、歯ブラシの医師固有のサブプログラムへのアクセスを妨げる。それに代えて、またはそれに加えて、投薬のためのプログラムまたはプログラム設定は、遠隔アクセスによって、またはＵＳＢスティックなどのデータ格納装置を介して、歯ブラシまたは交換ステーションに転送することもできる。

別の選択肢は、センサーを調整するために参照液を使用することである。このために、例えば、規定されたイオン含量を有する水を使用することができる。この参照液は調整液とも呼ばれ、センサー装置のセンサーを初期値にリセットする。

それに加えて、１つ以上の較正液を、参照液とは異なるように定義された１つ以上の導電率で使用することができる。したがって、ある一定期間の後、測定精度は、較正液によってチェックされ、必要に応じて再調整され得る。

参照液および少なくとも１つの較正液は、本発明による分析システムの一部であってもよい。

センサー装置およびブラシヘッドは、交換可能であり、使い捨て物品として形成することができる。センサー装置は、有利には、健康状態の検出とその監視の両方を可能にする。疾患の選択された症例において、疾患のタイプおよび／またはその発現もしくは強度もまた決定され得る。

多次元バイオマーカーを使用することができる。理想的には、歯ブラシは、その信号が１日に少なくとも１度採取および／または記録されるように取り扱われるべきである。

次いで、データは、数日、数週間、数ヶ月などにわたって格納されて、長期の傾向を識別することができる。

１ ブラシヘッド
２ 剛毛
３ センサー装置
３’ 使用済みのセンサー装置
４ 第２のセンサーユニット
５ 第１のセンサーユニット
６ 電極
７ 電極
８ 第３のセンサーユニット
９ 機械的インターフェース
１０ 交換ステーション
１１ 交換チャンバー
１２ 分離装置
１３ フィルムロール
１４ 充電ステーション
１５ 読み出しおよび／または評価ユニット
１６ 送信モジュール
１７ リザーバー
２０ 歯ブラシヘッド
２１ 挿入口
２２ カバー部分
２３ 基体
２４ 剛毛
２５ ブラシネックアタッチメント
２６ 端面
３０ ブラシヘッド
３１ 基体
３２ 剛毛
３３ 支持面
３４ センサーレセプタクル
３５ センサーレセプタクル
３６ センサーレセプタクル
３７ 縁
４０ 歯ブラシヘッド
４１ 基体
４２ センサーユニット
４３ 挿入口
４５ 開口部
４７ カバー部分
５０ ブラシヘッド
５１ センサーユニット
５２ 突起
５３ センサー装置
５４ 凹部
５５ センサー

ｌ_ｂ 剛毛長
ｌ 挿入口の長さ
ｈ 挿入口の高さ
Ｒ 挿入方向

１００ 歯ブラシ
１０１ 柄

Claims (23)

1. 歯ブラシ（１００）のブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）であって、
   歯を洗浄するための少なくとも１つの機械的洗浄手段、特に複数の剛毛（２、２４、３２）と、特に歯周炎および／または虫歯の形成に関してユーザーの健康状態を監視するためのセンサーユニット（４、５、８、４２、５１）とを有し、
   前記センサーユニット（４、５、８、４２、５１）が、前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）の上または中に交換可能に配置されることを特徴とする、歯ブラシ（１００）のブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）。
2. 前記センサーユニットが、交換可能なセンサー装置（３）の一部であり、好ましくは前記センサーユニット（４、５、８、４２、５１）のいくつかを備えることを特徴とする、請求項１に記載のブラシヘッド。
3. 前記センサー装置（３）が、薄層センサー装置または薄膜センサー装置として、またはセンサーチップとして、または印刷フィルムとして設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載のブラシヘッド。
4. 前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）が、センサーアダプター、特に、前記交換可能なセンサーユニット（４、５、８、４２、５１）または前記交換可能なセンサー装置（３）、好ましくはバイオセンサーを前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）に連結するための一方向アダプター、二方向アダプター、または三方向アダプターを備えることを特徴とする、請求項１、２または３に記載のブラシヘッド。
5. 前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）、特に前記センサーアダプターが、好ましくは直線状の１次元アレイまたは２次元マトリックスとして配置され、唾液を含む液体から封止された、特に球状の、好ましくは金メッキされた接触素子の形態の接点を有する電気的インターフェースを有することを特徴とする、請求項４に記載のブラシヘッド。
6. ブラシヘッド、特にセンサーユニット（４、５、８、４２、５１）またはセンサー装置（３）が、送達物質、例えば機能性分子、結合物質、例えば結合リガンド、および／または指標化合物、例えば発光団および／またはバイオマーカー、特に蛍光団のためのリザーバーおよび／または供給ラインを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
7. 前記センサー装置（３）が、唾液の少なくとも２つの物質特性、好ましくは唾液の少なくとも３つ以上の物質特性、特に少なくとも１つの物理的物質特性および少なくとも１つの化学的、生化学的および／または生物学的物質特性を決定するための少なくとも２つ、好ましくは少なくとも３つのセンサーユニット（４、５、８、４２、５１）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
8. 前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）および特に前記センサー装置（３）が、唾液の電圧相当測定値、特に唾液の抵抗値または唾液の導電率値を決定するための、または１つ以上の周波数および／または周波数帯で唾液のインピーダンス測定を実施するための、および／または電流または電荷に基づく動的測定を実施するための第１のセンサーユニット（５）として形成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
9. 前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）、特に前記センサー装置（３）が、特にユーザーの排卵周期を決定するために、唾液のｐＨ値および／または温度を決定するための少なくとも１つの第２のセンサーユニット（４）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
10. 前記ブラシヘッド（１）および特に前記センサー装置（３）が、第３のセンサーユニット（８）を有し、前記第３のセンサーユニット（８）が、バイオセンサーとして設計されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
11. 前記バイオセンサーが、乳酸センサー、グルコースセンサー、ＩｇＡセンサー、ＩｇＭセンサー、ＩｇＧセンサー、ＣＲＰセンサー、ＩＬ－６センサー、リゾチームセンサー、Ｔｎｆ－ａセンサー、αマクログロブリンセンサーとして、および／または特に歯周炎、歯周炎および／または虫歯を引き起こす細菌、好ましくはプレボテラ・インテルメディア、ポルフィロモナス・ジンジバリス、タンネレラ・フォーサイシア、トレポネーマ・デンティコラおよび／または侵襲性歯周炎と関連するアグリゲイティバクター・アクチノミセテムコミタンスの代謝産物を検出するためのセンサーとして、および／または前記化合物の濃度を決定するためのＧＡＢＡセンサーとして設計されることを特徴とする、請求項１０に記載のブラシヘッド。
12. 前記センサーユニット（４、５、８、４２、５１）および／または前記センサー装置（３）が、前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）の少なくとも一方の側に、または前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）内に、形状嵌合式または圧力嵌合式に配置されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のブラシヘッド。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）を有する歯ブラシ（１００）、特に電動歯ブラシ。
14. 前記歯ブラシ（１００）が、柄（１０１）と、前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）と、前記ブラシヘッド（１、２０、３０、４０、５０）を前記柄（１０１）に取り外し可能に接続するための機械的インターフェース（９）とを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の歯ブラシ（１００）。
15. 前記歯ブラシ（１００）が、前記センサー（４、５、８、４２、５１）による前記唾液の測定中に、１０Ｈｚから１０００Ｈｚのサンプリングレートでデータ、特に生のデータを取得するように装備された制御および／または評価ユニットを有することを特徴とする、請求項１３または１４に記載の歯ブラシ（１００）。
16. 前記制御および／または評価ユニットが、前記センサーユニット（４、５、８、４２、５１）による唾液の測定中に、少なくとも３秒から５００秒の測定時間に、データ、特に生のデータを取得するように装備されていることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
17. 前記歯ブラシが、健康状態の判定下のデータ処理のための外部装置とのデータ送信のための無線モジュール、および／または、好ましくは前記歯ブラシの柄からの誘導電力伝送のためのモジュールを備えることを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
18. 請求項１３から１７のいずれか一項に記載の歯ブラシと、データ処理のための外部装置とを備える分析システムであって、前記歯ブラシからの生の信号が前記外部装置に送信され、前記外部装置が、データ分析のためのコンピュータープログラム製品が格納されるデータメモリーを備え、前記コンピュータープログラム製品が、健康状態を決定するために、好ましくは１つ以上のＤＳＰ法に従って、前記センサーユニットによって決定されたデータのデータ分析に適している、分析システム。
19. 前記データ分析が以下のステップ：
    ａ）電気化学的信号、特に異なる電位での電流測定信号および／または異なる電流での電圧測定信号、および／または所定のサンプリングレートでの測定時間にわたるインピーダンス信号をサンプリングするステップと、
    ｂ）検出された電気化学的信号および／またはインピーダンスに基づいて、センサー素子（４、５、８、４２、５１）の濡れ状態に対するセンサー素子（４、５、８、４２、５１）の状態を検出および分類するステップと、
    ｃ）ユーザーの健康状態に関して唾液を分析するために、電気化学的信号および／またはインピーダンス、特に関連する酸化還元反応および／または過渡容量の振幅および／または変化を評価するステップと
    を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の分析システムを操作するための方法。
20. ステップｃ）において、サンプリングされた電気化学的信号の有用な成分および信号の１つ以上の干渉成分への分解および／またはフィルタリングが実施され、有用な成分が、好ましくはインジケーター、特にバイオマーカーの、特にバイオセンサーによる濃度測定に関連する信号の酸化還元反応成分を表すことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 前記方法が、特に、ステップｃ）に続いて、またはステップａ）の前に、さらなるステップ：
    ｄ）提供された参照溶液中での調整および／または安定化後の電気化学的信号をサンプリングするステップ、および
    ｅ）複数の測定からの情報を組み合わせるために、好ましくは、測定の精度および／または信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を改善するために、および／または干渉を補償するために、測定を繰り返すステップ
    のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１９または２０に記載の方法。
22. 前記ユーザーによる薬物摂取を監視するための、請求項１から１２のいずれか一項に記載のブラシヘッドの使用。
23. ユーザーの健康状態、特に、体内のウイルス、細菌の濃度、体内の炎症状態、糖尿病および／または癌腫のリスク、循環器疾患のリスクおよび／または排卵周期を監視するための、請求項１から１２のいずれか一項に記載のブラシヘッドの使用。

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