KR101558124B1 - 구강 상태 식별용 장치 - Google Patents

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하쉬 엠. 트리베디
샤론 케네디
마드후수단 파텔
데보라 페루
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콜게이트-파아므올리브캄파니
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Abstract

본 발명은 구강 상태의 존재를 검출하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.

Description

구강 상태 식별용 장치{DEVICE FOR IDENTIFYING ORAL CONDITIONS}
이 출원은 여기에 참조인용되었으며 2009년 12월 23일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/289,422호에 대한 우선권을 청구한다.
구강 건강 문제는 충치, 치주 질환, 및 구취(bad breath)와 같은 여러가지 형태를 취할 수 있다. 박테리아는 많은 구강 건강 문제에 주요한 역활을 한다. 예를 들어, 충치 및 치주 질환은 구강내의 바람직하지 않은 박테리아에 의해 자주 유발된다. 또한, 박테리아는 치아를 코팅하는 필름(플라그)을 형성하기 위해 타액에 존재하는 단백질과 상호작용한다. 만일 이 플라그가 제거되지 않으면, 박테리아에 의해 생산된 산(acid)이 치아를 공격하여 충치를 유발하게 된다. 또한, 플라그는 구강의 부드러운 잇몸 조직을 공격하여 성인의 치아 손실을 이끈다.
린스(rinse) 및 구강세정제(mouthwash)와 같은 구강 관리제는 박테리아를 제거하고 호흡 신선(breath freshening) 작용제를 공급한다. 그러나, 사람들은 이들 액체를 사용할 때 효과적인 구강 관리 절차를 항상 시행하고 있는 것은 아니다. 따라서, 사람들이 자신의 구강 관리 루틴(routine)을 완료한 후에도 상당한 양의 해로운 박테리아가 구강에 남아있어 치아 및 잇몸을 공격한다.
구강 건강관리 검출 시스템의 예전의 시도는 광범위한 채택에 부응하지 못하였으며, 제한된 기능성을 가졌다. 예를 들어, 구강 박테리아의 존재를 발견하는 항체를 사용하여 치아 관리의 위험성을 진단하는 종래의 접근법을 사용하는 테스트 스트립(strip)은 상업적 성공 또는 공중에 의한 광범위한 채택을 달성하지 못하였다. 또한, 특별한 박테리아 또는 효소의 존재의 인디케이터(indicator)로서 색깔을 사용하는 시스템은 색깔을 현상하기 위해 추가적인 프로세싱 또는 장치, 예를 들어 색체계(colorimeter) 또는 형광계(fluorometer)에 대한 필요성에 의해 부담스러웠다. 여러 단계들을 수행하는 불편함과 함께, 추가적인 작용제 및 설비의 사용은 위험성 및 비용을 증가시킨다.
따라서, 여기에 서술된 단점들을 적어도 어느 정도는 극복할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 본 발명은 구강 상태의 마커(marker)를 검출할 수 있는 검출기, 구강 상태의 존재를 나타낼 수 있는 작용제, 및 상기 검출기에 의해 검출되는 마커에 응답하여 상기 작용제를 방출하도록 형성되는(configured) 방출기(releaser)를 포함하며, 상기 작용제는 방출기내에 배치되는 구강 장치를 제공한다.
일부 실시예는 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 장치의 헤드상에 배치되는 자체보유식(self-contained) 인디케이터를 포함하며, 상기 인디케이터는 검출기로부터의 신호에 의해 작동되는 구강 장치를 제공한다.
다른 실시예는 사용자의 구강 공동내로의 도입을 위해 형성되는 구강 장치, 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 상태의 존재를 나타낼 수 있는 작용제, 및 상기 검출기에 의해 검출되는 마커에 응답하여 상기 작용제를 방출하도록 형성되는 방출기를 포함하며, 상기 작용제는 방출기내에 배치되는 구강 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 구강 장치를 포함하며, 상기 구강 장치는 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 장치의 헤드상에 배치되는 자체보유식 인디케이터를 포함하며, 상기 인디케이터는 검출기로부터의 신호에 의해 작동되는 구강 시스템을 제공한다.
도1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 장치의 사시도.
도2는 여기에 서술되는 장치의 블록도.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 검출 이벤트(event)에 응답하여 마커를 검출하고 작용제를 방출하는 장치의 개략도.
여기에 사용되는, "자체보유식" 이라는 용어는 추가적인 프로세싱, 설비, 또는 장치가 필요없이 원하는 기능을 수행하는데 필요한 모든 것을 그 자체내에 갖는 구조체 또는 부품을 지칭한다.
여기에 사용되는, "구조성(structural) 인디케이터" 라는 용어는 그 물리적 변화가 시각적으로 및/또는 촉각으로 인지할 수 있는 인디케이터를 지칭한다. 일부 실시예는 사용자의 구강 상태를 검출하는 구강 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 상기 장치는 상태의 검출에 응답하여 작용제를 방출한다. 일부 실시예에서, 상태는 불리한 상태일 수 있으며, 다른 실시예에서 상기 장치는 사용자의 양호한 구강 건강을 나타낼 수도 있다. 일부 실시예에서, 방출된 작용제는 구강내로 또는 사용자에 의해 감지되는(예를 들어, 보이는, 촉각으로 감지되는, 냄새로, 또는 청각으로) 부품내로 방출되는 염료(dye) 또는 다른 인디케이터이다. 다른 실시예에서, 방출된 작용제는 불리한 상태를 치료하는데 효과적인 치료제이다.
일부 실시예에서, 본 발명은 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 상태의 존재를 나타낼 수 있는 작용제, 및 상기 검출기에 의해 검출되는 마커에 응답하여 상기 작용제를 방출하도록 형성되는 방출기를 포함하며, 상기 작용제는 방출기내에 배치되는 구강 장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 검출기는 방출기상에 배치되는 코팅이다. 다른 실시예에서, 검출기는 마커의 검출에 응답하여 용해되도록 형성되며, 검출기의 용해는 방출기로 하여금 그 내부에 배치되는 작용제를 방출하도록 유도한다. 다른 실시예에서, 검출기의 용해는 방출기의 물리적 변화를 유도한다. 일부 실시예에서, 물리적 변화는 방출기의 구멍(pore)의 발생이다. 다른 실시예에서, 물리적 변화는 방출기의 형상 변화이다.
일부 실시예에서, 검출기의 용해는 방출기의 화학적 변화를 유도한다. 일부 실시예에서, 화학적 변화는 방출기의 부분적 용해 또는 완전한 용해이다.
다른 실시예는 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 장치의 헤드상에 배치되는 자체보유식 인디케이터를 포함하며, 상기 인디케이터는 검출기로부터의 신호에 의해 작동되는 구강 장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 마커의 검출은 양호한 구강 건강을 나타낸다. 일부 실시예에서, 마커는 트리클로산(triclosan), 인산염, 아미노산, 칼륨염, 주석염으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 마커의 검출은 구강 공동의 실험을 통한 검출에 순응하는 질병, 장애 또는 상태의 존재를 나타낸다. 일부 실시예에서, 마커는 박테리아류, 균류, 이스트(yeast) 또는 바이러스이다. 일부 실시예에서, 마커는 C-반응성 단백질, 글루코스, 코티솔, 전립선 특이 항원(Prostate-specific antigen)(PSA), c-erbB-2 단백질, 호르몬, 인터류킨-1β(IL-1β), 프로스타글란딘E2(PGE2), 아르기닌, 진지페인(gingipain), 엘라스타아제, 디펩티딜펩티드가수분해효소, β 글루쿠로니다아제, 락토페린, 혈소판-활성화 인자; ICPT; 카텝신 B; 시스타틴; 매트릭스 메탈로펩티다아제-1(MMP-1); 콜라게나제-2; 매트릭스 메탈로펩티다아제-8(MMP-8); 매트릭스 메탈로펩티다아제-13(MMP-13); 매트릭스 메탈로펩티다아제-9(MMP-9); 하이드록시-데옥시구아노신; 면역글로불린; 칼프로텍틴; 오스테오칼신; 오스테노세틴; 및 오스테오폰틴으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다.
일부 실시예는 인디케이터가 염료인 장치를 제공한다. 다른 실시예는 인디케이터가 구조성 인디케이터인 장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 구강 관리 기구는 칫솔이다. 다른 실시예에서, 구강 관리 기구는 치간 피크(interdental pick)이다.
일부 실시예에서, 장치는 교체가능한 카트릿지를 추가로 포함하며, 상기 교체가능한 카트릿지는 구강 장치에 분리가능하게 고정되며, 상기 교체가능한 카트릿지는 검출기와 작용제 및 방출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 교체가능한 카트릿지를 보이기 위해 구강 장치에 배치되는 윈도우를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 작용제는 단일의 검출 이벤트 후에 배출된다. 일부 실시예에서, 방출기에 존재하는 작용제의 양은 복수의 검출 이벤트에 충분하다.
일부 실시예에서, 장치는 다수의 검출기를 추가로 포함하며, 검출기의 적어도 2개는 상이한 마커를 검출하도록 형성된다. 다른 실시예에서, 장치는 다수의 작용제를 추가로 포함하며, 작용제의 적어도 2개는 상이한 구강 상태의 존재를 나타낼 수 있다.
일부 실시예는 다수의 방출기를 추가로 포함하는 장치를 제공하며, 각각의 작용제는 다수의 방출기의 각각의 방출기내에 배치되고, 각각의 방출기는 각각의 검출기에 의해 검출되는 각각의 마커에 응답하여 각각의 작용제를 방출하도록 형성된다. 일부 실시예에서, 다수의 작용제중 제1작용제는 각각의 마커의 검출에 따라 즉시 이용할 수 있으며, 다수의 작용제중 제2작용제는 각각의 마커의 검출에 이은 지연(delay) 후 이용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 사용자의 구강 공동내로의 유도를 위해 형성되는 구강 장치, 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 구강 상태의 존재를 나타낼 수 있으며 방출기에 배치되는 작용제, 및 검출기에 의해 검출되는 마커에 응답하여 작용제를 방출하도록 형성되는 방출기를 포함하는 구강 시스템을 제공한다. 일부 실시예에서, 구강 시스템은 구강 장치, 구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 및 구강 장치의 헤드상에 배치되는 자체보유식 인디케이터를 포함하며, 상기 인디케이터는 검출기로부터의 신호에 의해 작동된다.
도1에 도시된 바와 같이, 장치(12)는 구강 관리 기구상에 배치된다. 장치(12)는 구강 관리 기구(10)상의 임의의 적절한 위치에 배치된다. 도시된 특수한 실시예에서, 구강 관리 기구(10)는 칫솔 브러시이고, 장치(12)는 구강 관리 기구(10)의 헤드(14)상에 배치된다. 일부 실시예에서, 칫솔은 수동 칫솔이다. 일부 실시예에서, 칫솔은 전기 칫솔이다. 일부 실시예에서, 칫솔은 전동 칫솔이다. 일부 실시예에서, 칫솔은 압전 칫솔이다. 일부 실시예에서, 칫솔은 진동 칫솔이다. 일부 실시예에서, 칫솔은 1회용 칫솔이다. 다른 실시예는 칫솔이 아닌 구강 관리 기구를 제공한다. 칫솔이 아닌 적절한 구강 관리 기구의 예는 치간 또는 덴탈(dental) 피크, 플로스(floss), 플로스 홀딩(holding) 장치, 혀 긁개 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 장치(12)는 교체가능한 카트릿지이다. 도1에 도시된 바와 같이 구강 관리 기구(10)상에 장치(12)를 통합함으로써 사람의 구강 관리 방법에 추가되는 단계 또는 절차없이도 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 것이 본 발명의 실시예의 장점이다.
선택적으로, 구강 관리 기구(10)는 치아 미백 스트립과 같은 스트립일 수도 있다. 일부 실시예에서, 장치(12)는 사용자의 치아에 대해 삽입되는 구조체내로 매립된다. 예를 들어, 브레이스(brace), 마우스 가드(mouth guard), 또는 연장된 시간 주기를 위해 구강 또는 하나 이상의 치아내에 설치하도록 설계되는 다른 장치가 있다.
장치(12)가 구강 관리 기구(10)의 헤드의 측부로부터 보이는 것으로 도시되었지만, 본 발명은 이런 실시예에 제한되지 않는다. 예를 들어, 구강 관리 기구(10)는 장치(12)의 인디케이터를 보기 위해 그 후방(back), 측부, 핸들, 및/또는 숄더상에 윈도우를 갖는다. 따라서, 장치(12)에 의해 디스플레이되는 질환, 진단, 치료의 진행의 색깔 프로필 또는 "현저한 특징(finger print)" 이 구강 관리 기구(10)상의 윈도우를 통해 보여질 수 있다.
도2는 도1에 도시된 장치(12)의 블록도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 장치(12)는 검출기(24), 방출기(26), 및 작용제(28)를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출기(24)는 방출기(26)로부터 작용제(28)의 방출을 유도하기 위한 방법으로 구강 공동에 존재하는 특수한 마커, 트리거(trigger), 또는 자극제(stimulus)에 응답하도록 형성된다. 여기에 서술되는 바와 같이, 검출기(24), 방출기(26), 및 작용제(28)의 기능성의 일부 또는 전부는 검출기(24)내에 포함된다.
일부 실시예에서, 검출기(24)는 타액 또는 공기의 임의의 적절한 마커 또는 트리거를 검출하도록 형성된다. 트리거는 구강 위생 또는 구강 상태의 네거티브 또는 포지티브 인디케이터이다. 적절한 마커/트리거의 예는 pH, 원자, 분자, 단백질, 유기체, 트리클로산과 같은 구강 활성제(activity) 등을 포함한다. 특히, 적절한 마커는 인산염, 아미노산, 칼륨염, 주석염을 포함한다. 일부 실시예에서, 검출기(24)는 특별한 pH 또는 pH 범위를 검출하도록 형성된다.
일부 실시예에서, 방출기(26)는 작용제(28)를 임의의 적절한 방식으로 방출하도록 형성된다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 장치(12)내로 방출된다. 다른 실시예에서, 작용제(28)는 구강 공동내로 방출된다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 방출기(26)의 매트릭스로 묶여지며, 타액에서 방출기(26)가 용해될 때 구강 공동내로 방출된다. 선택적으로, 방출기(26) 및 검출기(24)는 작용제(28)를 묶도록 형성되는 단일의 물질일 수도 있으며, 미리 결정된 마커의 존재에 응답하여 작용제(28)를 방출할 수도 있다.
일부 실시예에서, 작용제(28)는 마커와의 접촉 후 즉시 방출된다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 검출기(24)와 마커 사이에서의 접촉 후 미리 결정된 시간으로 방출된다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 검출기(24)와 마커 사이에서의 접촉 후 2일 동안 방출된다. 특히, 적절한 방출 주기는 예를 들어 1, 2, 5, 10, 20, 또는 30초내, 1, 5, 10, 15, 20, 또는 30분내, 1, 2, 3, 5, 또는 10시간내, 또는 하루 또는 이틀내를 포함한다. 이들 시간주기는 단지 예이며, 다른 시간주기도 적합하다.
일부 실시예에서, 작용제(28)는 구강 상태를 치료한다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 상태가 존재하는 사용자에 대한 인디케이터로서 작용한다. 여기에 서술되는 바와 같이, 작용제(28)는 임의의 적절한 약품이나 치료제, 미백제나 다른 활성제, 염료 또는 인디케이터를 포함한다.
도3에 도시된 바와 같이, 장치(12)는 마커(32)에의 노출 전후로 도시되어 있다. 마커(32)에 노출되기 전에, 장치(12)는 베이스(34) 위에 배치되는 검출기(24) 및 방출기/작용제(26/28)를 포함한다. 이 예에 도시된 바와 같이, 검출기(24) 및 방출기/작용제(26/28)는 층 또는 박막으로서 형성된다. 구강 관리 기구(10)에 배치될 때(예를 들어, 도1), 적어도 초기에 엣지가 덮이고, 윗면[예를 들어, 검출기(24)]만 구강 공동 환경에 노출된다. 선택적으로, 장치(12)는 보호 박막 또는 커버(36)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 커버(36)는 사용하기 전에 사용자에 의해 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 커버(36)는 밑에 있는 층에 추가적인 보호를 제공하도록 형성된다. 예를 들어, 커버(36)는 사용자로 하여금 장치(12)를 사용하기 원하는 시간을 결정하게 할 수 있다. 또한, 커버(36)는 이송 및/또는 저장 중 장치(12)를 보호한다. 예를 들어, 커버(36)는 대기중의 공기 또는 습기에 의한 동작을 방지한다.
일부 실시예에서, 검출기(24)는 마커(32)에 응답하여 용해되도록 형성되며, 방출기/작용제(26/28)를 구강 공동 환경에 노출시킨다. 구강 공동 환경에의 노출에 응답하여, 방출기(26)는 용해되어 작용제(28)를 방출하도록 형성된다.
일부 실시예에서, 장치(12)는 하나 이상의 구조성 인디케이터(38)를 선택적으로 포함한다. 일반적으로, 구조성 인디케이터(38)는 특수한 마커가 존재하는 시각적 또는 물리적 표시를 사용자에게 제공한다. 일부 실시예에서, 사용자가 인지할 수 있는 표시는 광, 소리, 냄새, 맛, 감촉의 변화, 또는 진동이다. 다른 실시예에서, 인디케이터(38)는 베이스(34)로부터 신장되는 돌출부이다. 일부 실시예에서, 인디케이터(38)는 오목부(pit) 또는 융기부(ridge)이다.
일부 실시예에서, 검출기(24)와 마커(32) 사이의 접촉은 검출기(24)의 물리적 또는 화학적 구조의 변화를 유도한다. 일부 실시예에서, 이 변화는 반응 기능성(reactive functionality)을 통해 방출기(26)로 통신된다. 일부 실시예에서, 방출기(26)는 방출기(26)의 형상 및/또는 크기에 영향을 끼치는 화학적 또는 물리적 변화를 겪는다. 일부 실시예에서, 방출기(26)의 변화는 작용제(28)를 공기 및/또는 타액에 노출시킨다. 일부 실시예에서, 방출기(26)는 부분적으로 또는 완전히 용해되거나, 또는 형상 변화는 방출기(26)에 구멍을 발생시킨다. 다른 실시예에서, 방출기(26)의 변화는 작용제(28)가 사용자의 구강 공동내로 증기로서 배출되도록 유발시킨다.
방출기(26)는 코팅 또는 함유(containing) 물질로서 작용하는 임의의 적절한 물질이다. 예를 들어, 상기 물질은 폴리머 필름과 같은 폴리머이다. 폴리머는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 카르보폴(carbopol), 실리카스(silicas), 엘라스토머 폴리머, 폴리머의 혼합물, 겔 및 필름, 또는 그 조합물이다. 에티엔트 오(Etienne O) 등이 저술한 것[구강 보철 베이스 폴리머의 표면의 고분자전해질 다층 필름 코팅 및 안정성: 체외 및 체내 연구. J. Dent. Res. 2006 Jan; 85(1): 44-8]을 포함하는 적절한 폴리머가 본 기술분야에 알려져 있으며, 이것은 그 전체가 여기에 참조인용되었다. 일부 실시예에서, 상기 물질은 항균성 가식성(edible) 필름, 단백질 또는 폴리펩티드 시퀀스(sequence), 바이러스성(viral) 캡슐 코트, 미셀(micell), 베시클(vesicle), 비드(bead), 스트립, 리포솜(liposom), 수용성 음식 등급(food grade) 폴리머, 훼이(whey) 단백질 필름, 훼이 단백질 필름, 폴리프로필렌 필름상의 훼이 단백질 절연 코팅, 트랜스글루타미나아제 교차결합된 젤라틴 필름, 가식성 셀룰로오스 필름 및 콜라겐이다.
작용제(28)는 장치(12)로부터의 방출에 따라 사용자에게 즉시 인지되거나 인지되지 않는다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 커버(36)와 같은 제2보호 코팅내에 포함된다. 커버(36)는 원하는 임의의 특성을 갖도록 선택된다. 예를 들어, 제2코팅의 용해는 마커의 계속적인 존재 및 제2형상 변화를 요구한다. 또한, 커버(36)는 타액에 응답하여 구강내에서 서서히 용해된다. 작용제(28)는 제2코팅의 용해중 또는 용해 후에 방출된다. 구강 공동내에서 작용제(28)가 활성화되는 단계에 대한 제어는 인체의 특정한 부분에의 작용제의 목표로 하는 방출을 허용한다. 예를 들어, 커버(36)가 용해될 때 만일 사용자가 콜라겐 분해 효소(collanenase)양의 증가에 의해 신호를 받는(signaled) 치은염을 갖고 있다면, 작용제(28)는 세틸 피리디듐 클로라이드, 클로로헥시딘, 또는 구강 질환 또는 질병을 치료하기 위해 방출되도록 형성되는 다른 활성 화합물과 같은 활성 화합물 형태를 취한다. 자연히, 다른 활성제(active)/약 이 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 동일한 장치(12)로부터 특정 작용제의 즉각적인 그리고 신장된 방출이 얻어질 수 있도록, 장치(12)는 상이한 작용제를 포함한다.
검출기(24)를 방출기(26)에 연결하기 위해 임의의 적절한 반응 기능성이 사용된다. 일부 실시예에서, 여기에 서술되는 장치들에 의해 식별되는 구강 상태는 열악한 구강 관리와 관련되는 상태, 구강 공동의 시험에 의해 진단되는 상태, 및 열악한 구강 관리와 상관관계에 있는 미국 치과협회에 의해 인식되거나 식별되는 체계적 상태를 포함하지만, 그것에 제한되지 않는다.
검출에 적합한 구강 질환은 충치, 치은염, 치주염, 구취, 및 구강건조를 포함한다. 치은염은 마커(인터류킨-1β, 프로스타글란딘E2, 아르기닌, 및 진지페인)에 의해 나타난다. 또한, 치은염은 P.진지발리스(gingivalis), C.진지발리스, P.멜라니노제니카(melaninogenica), 트레포네마 덴티콜라(Treponema denticola), 박테리오데스 포르시터스(Bacterioides forsythus), 및 S.미티스(mitis) 중 하나 이상의 상승된 레벨에 의해 표시된다. 구강 건조는 메틸 메르캅탄과 디메틸설피드 및 황화수소를 포함하는 휘발성 황 화합물에 의해 표시된다. 치주염은 엘라스타아제, 디펩티딜펩티타아제, β-글루쿠로니다아제, 락토페린, 혈소판-작동 인자(PAF), ICPT (피리디놀린 교차결합된 카르복시터미날 텔로펩티드), 카텝신 B(시스테인 프로테아제), 시스타틴, 매트릭스 메탈로펩티다아제-1, 콜라게나아제-2(매트릭스 메탈로프로테이나제, MMP-8), 매트릭스 메탈로펩티다아제-13(콜라게나아제-3), 젤라티나아제(매트릭스 메탈로펩티다아제-9), 면역글로불린A(IgA)와 면역글로불린G(IgG) 및 면역글로불린M(IgM) 과 같은 히드록실-디옥시구아노진 및 면역글로부린에 의해 나타난다. 치주 질환과 관련된 구강 유체로부터 뼈와 관련된 바이오마커(biomarker)는 카프로텍틴, 오스테오칼신, 오스테노세틴, 및 오스테오폰틴을 포함한다.
충치는 낮은 pH 의 타액, 로컬(local) pH(즉, 경질 조직상의 특정 위치에서의), 및 산-생산 구강 박테리아(특히, 락토바실루스 종, 스트렙토코커스 무탄, 및 악티노미세스 종)에 의해 나타난다. 구강 악취도 나타내는 소수의 비구강계 체계적 질환은 만성 간 기능부전(liver failure)에 의해 유발되는 희귀한 타입의 구취의 예인 악취 헤파티쿠스, 낮은 기도(respiratory tract) 감염(기관지 및 폐 감염), 신장 감염 및 신장 기능부전, 및 트리메틸라미누리아("생선 냄새 신드롬")(탱거만 에이. 구취 약: 리뷰 Int Dent J. 2002년 6월; Suppl. 3:201-6)이며, 이는 그 전체가 여기에 참조인용되었다. 고농도 아세톤("아세톤 호흡" 으로 알려진) 취입(in breathe)은 당뇨병성 케토애시도시스를 나타낼 수 있다.
또한, 마커(32)는 단백질, 액체, 당단백(glycoprotein), 또는 탄수화물이다. 예를 들어, 염증 마커는 사이토키네스(cytokines), 금속단백질분해효소, 프로스타글란딘E2 와 같은 또는 프로스타글란딘이다. 진단에 유용한 사이토키네스는 인터류킨-6, 인터류킨-1β, 인터류킨-8, 인터류킨-10, 인터류킨-12, 종양 괴사 인자-α(tumor necrosis factor-α)(TNF-α), 핵 인자 카파 B 리간드의 수용체 활성화제(RANK-L: Receptor Activator of Nuclear factor Kappa B Ligand)(RANKL)를 포함한다.
일부 면(aspect)에서, 마커(32)는 내쉬는(exhaled) 가스들에서 검출된다. 예를 들어, 박테리아 대사산물 마커는 트리메틸아민과 같은 화합물과 베타-갈락토시다제 활동 처럼 휘발성 황 화합물(VSC)에 의해 식별되는 황함유 화합물을 함유하는 아민을 포함한다. 구취를 유발하는 다른 휘발성 화합물은 휘발성 짧은 사슬(chain) 지방산, 폴리아민, 알콘, 페닐 화합물, 알칸, 케톤, 및 질소 함유 화합물을 포함한다.
일부 실시예에서, 작용제(28)는 하나 이상의 검출된 마커에 응답하여 방출된다. 일부 실시예에서, 작용제(28)는 마찰성 입안 개선제, 치아 미백제, 비타민, 산화방지제, 완충제, 전생물적(prebiotic) 항균제, 구강 및 치아를 위한 둔감제(de-sensitizing agent), 충치예방제, 항염증제이다.
일부 실시예에서, 장치(12)는 구강내의 유체의 결핍을 검출하고 침샘에 대한 자극제를 방출한다. 작용제(28)에 대한 분배 양 및 비율은 필요로 하는 양과 적용되는 작용제에 따를 것이다. 임의의 플라그 방지제가 사용된다. 예를 들어, 작용제(28)는 프로테아제(중성, 산성, 및 기본적인 프로테아제), 점액효소(mucinase), 셀룰라아제, α-글루카나아제, α-아밀라아제, 큐티나아제, 아밀로글루코다아제, 락토페록시다아제, 및 그 혼합물과 같은 효소이다.
작용제(28)는 염료를 포함한다. 이상적으로, 시각적으로 관찰할 수 있는 색깔 변화를 제공하기 위해 염료가 충분한 양으로 사용될 것이다. 색깔 강렬도는 질환 또는 장애의 격렬함 또는 유행과 관련될 수 있다.
염료는 예컨대 아조 염료, 포피린, 포르핀, 인디고, 트리아릴메탄, 플루오레세인, 클로로필 및 이들의 금속 착물, 예컨대 구리 착물, 철 염, 폴리페놀, 트팔로시아닌, 안토시아닌, 비타민, 베니-코지(beni-koji), 울금 및 이의 추출물, 무기계 염료 및 형광 또는 인광 염료, 예컨대 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 또한, 적당한 염료로서 타르트라진, 아마라나스, 알루라 레드, 에리트로신 B, 인디고 카민, 브릴리언트 블루 FCF, 베타-카로틴, 패스트 그린 FCF, 에리오글라우신 디소듐 염, 커큐민, 크로모트로프 FB, 뉴 콕신, 리보플라빈 5' 모노-포스페이트 소듐 염, 리보플라빈, 베타닌, 라이코펜, 초콜릿 브라운 HT, 브릴리언트 블랙 BN, 그린 S, 인독틴(indogtine), 빅신(bixin), 브릴리언트 스칼렛 4R, 아마라나스, 카모이신 아조루빈, 코키닐 및 선셋 옐로우 FCF를 포함할 수도 있다.
질환 또는 장애의 검출은 애널라이트(analyte) 또는 마커의 검출 후 약 1초 내지 약 36 시간 동안 신호를 받는다. 특히, 질환 또는 장애의 검출은 사용 후 약 1 초 내지 약 120초 동안 신호를 받는다.
커버(36)와 같은 보호 코팅을 갖는 점, 설정된 시간 주기(예를 들어, 4주)에 대해 없어져 버림으로써 장치(12)로 하여금 제2기능성을 갖게 하는 점이 본 발명의 실시예의 장점이다. 커버(36)는 검출기(24) 및/또는 방출기/작용제(26/28)를 노출시키기 위해 미리 결정된 사용 주기 후 서서히 용해되도록 제조된다. 어떤 실시예에서, 사용자는 그 구강 관리 방법의 개선을 평가할 수 있다.
실시예1
방출기(26)는 에리트로신 B 에 쪼갤 수 있게 결합되는 쪼갤 수 있는 에스테르를 함유하는 폴리머를 포함한다. 폴리머는 음식 등급 접착제를 사용하여 칫솔 헤드의 후방에 단단히 삽입되도록 성형된다. 칫솔질시 및 구강 공동의 진단 에스테라아제의 존재시, 에스테르 결합이 쪼개져서, 염료를 박막내로 방출하며, 이는 구강 관리 기구(10)상에 색깔 변화 신호를 보낸다. 특수한 예에서, 이 색깔 변화는 도1에 도시된 바와 같이 헤드의 후방상에서 관찰할 수 있다.
선택적으로, 작용제(28)는 헤드(14)의 후방내로 방출될 수 있다. 작용제(28)의 방출은 사용자에게 형상 변화의 신호를 보내는 방출제(26)의 파괴를 돕는다. 수산기(hydroxy)로 끝나는 폴리머를 에리트로신 B 와 같은 산 기능성 그룹을 프로세싱하는 염료와 반응시킴으로써 진단 에스테르가 형성된다. 에스테라아제의 검출시, 에스테르가 쪼개져서, 색깔있는 염료를 방출한다. 에스테르는 본 기술분야의 숙련자에게 알려진 임의의 수단에 의해 형성될 수 있다. 검출의 신호 강도를 적어도 4배로 증가시키기 위해, 사람들은 비오틴 또는 스트레파비딘 부분을 통해 염료를 부착시킨다.
실시예2
작용제(28)는 방출기에 속박된다. 예를 들어, 트로클로산은 그 페놀 그룹중 하나를 통해 산 종료되는 폴리머 박막에 속박된다. 이 연결은 쪼갤 수 있는 필요한 진단 에스테르를 형성한다. 구강 공도에서 에스테라아제의 검출시, 트리클로산은 구강 공동내로 방출되도록 제조된다. 트로클로산의 양은 선택적으로 작용제(28)의 체적에 대해 약 0.3 % 중량(w/v) 일 수 있다. 또한, 방출기(26)는 하나 이상의 염료에 직접 부착되는 폴리머를 함유한다. 예를 들어, 트리클로산 및 염료는 방출기(26)에 부착된다. 이 방식에서, 동일한 칫솔은 색깔 또는 형상 변화를 통해 칫솔의 후방상에 효소 활동의 존재를 신호를 보내지만, 트리클로산을 구강 공동내로 방출함으로써 상태를 치료하도록 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 방출기(26)는 검출기 또는 쪼갤 수 있는 효소 그룹의 불연속적인 세그먼트를 처리한다. 예를 들어, 방출기(26)의 외측 엣지는 수개의 검출기를 포함하고 있는 반면에, 방출기(26)의 중심은 최대 10 배를 포함한다. 방출기(26)의 중심에서 효소 기질(substrate)의 인식 및 쪼개짐은 효소의 검출에 따라 뚜렸한 시각적 형상 변화를 제공할 것이다. 선형으로 또는 방사형으로 배치되는 폴리너는 마커(32)의 검출에 따라 상이한 형상 변화를 제공할 수 있다.
실시예 3
이 실시예에서, 작용제(28)는 치간 스틱(stick)의 팁에 부착되는 진단 방출기(26)의 메시(mesh)에 매립(embed)되거나 가두어져(trap) 있다. 방출기(26)는 콜라겐으로 이루어지며, 방출기(26)의 내부에는 고농도의 향신료(flavor) 및/또는 염료(dye)가 포함된다. 또한, 상기 향신료는 인디케이터일 수 있다. 잇몸선(gumline) 근처에서 치간 스틱의 사용시, 장치(12)는 치은염의 존재를 검출하도록 제조된다. 치은염 검출에 응답하여, 장치(12)는 잇몸 포켓 및 구강 공동내에 매트릭스 메탈로펩티다아제-8(MMP-8)을 방출하도록 제조된다. 이것은 방출기(26)의 콜라겐 매트릭스를 파괴함으로써, 진단 향신료의 방출을 유도한다. 염료는 매트릭스 자체에서 시각화되거나, 또는 사용자로의 추가적인 구강 피드백을 위해 구강 공동내로 방출된다. 또한, 방출기(26)의 파괴 및 염료의 해제는 방출기(26)의 형상 변화로도 관찰된다. 구강 관리 기구(10)는 잇몸 영역을 따라 구강 공동내로의 일시적 배치를 위해 설계된 손잡이 및 헤드를 갖는다. 선택적으로, 구강 관리 기구(10)는 스트립과 같은 구강내의 신장된 배치에 유용한 형태를 취할 수도 있다. 콜라겐 함유 박막의 예가 표1(아래)에 도시되어 있다.
표1
성분 이름 예
콜라겐 90.0 %
향신료 9.0 %
FD&C No.1 1.0%
전체 물질 100%
실시예 4
베타-갈락토시다제 활성은 구강 전체와 혀 악취의 관능검사 점수와 관련이 있었다. 이 실시예에서 구강 위생 기구(10), 예컨대 1회용 칫솔의 말단은 구취를 표시할 수 있는 방출기(26)를 보유한다. 구강 위생 기구(10)의 말단은 먼저 구취가 있는지를 검사하는데 사용될 수 있고, 구취가 검출되면, 구강 위생 기구(10)는 사용자에게 알리는 구취의 가시적 표시 인자를 구비하도록 형성된다. 응답 시에, 사용자는 구취를 없애기 위해 구강 위생 기구(10)에 존재하는 구취 개선 비드(beed)를 이용하도록 선택될 수 있다. 이 실시예에서, 방출기(26)는 플루오레세인과 같은 염료 또는 베타-D-갈라토스에 부착된 불쾌한 맛을 포함할 수 있다. 타액이나 치은열구액에 존재하는 베타-갈라토시다제의 검출 시, 막과 플루오레세인 또는 불쾌한 맛 간의 글리코사이드 결합은 구조의 통합성이 느슨해지도록 배열되고 - 염료 또는 불쾌한 맛을 구강 내로 방출시킨다. 이와 같이 알게 되면, 사용자는 구취를 칫솔질 등으로 없애거나 처치하도록 선택할 수 있다.
실시예 5
구강 위생 기구(10)의 말단은 치간 팁 모양을 포함하도록 형성된다. 치간 팁은 진단적 산-민감성 중합체를 포함한다. 사용 후 유해 산 환경의 존재 시, 팁은 색이 변하도록 형성된다. COLGATE® Enamel Strengthening 칫솔로의 칫솔질은 산 환경을 감소시킬 수 있고, 이로써 치아를 추가 침식으로부터 보호할 수 있다. 구강 위생 기구(10)의 말단에는 새로운 산 제거 구강 환경을 입증하기 위한 새로운 치간 팁을 삽입할 수 있다.
타액의 낮은 pH 또는 국소 pH(예, 경조직 상의 특정 위치)는 pH 민감성인 방출기(26)를 사용하여 검출할 수 있다. 검출기(24)의 산 민감도는 pH 3 내지 14 사이에 존재하도록 조정될 수 있다. 낮은 국소 pH가 원인 인자이고 치료되지 않으면 충치 및 치주염을 초래할 수 있는 법랑질 침식을 검출하기 위해, 방출기(26)는 치아의 탈무기질화에 중요한 pH인 5.5 미만의 pH에 민감성일 수 있다. 2 내지 4와 같은 낮은 pH 값에서는 방출기(26)의 급속 분해가 일어날 수 있다.
방출기(26)에 포함될 수 있고 바람직한 pH로 조정될 수 있는 이용할 수 있는 다수의 산-민감성 작용기가 있다. 산-보호 기로는 아세탈 또는 케탈을 포함한다. 또 다른 예는 문헌[T.W. Green, P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, Wiley-Interscience, New York, 1999, 67-74, 708-711]에서 찾아볼 수 있다.
한 예로, 아조 염료의 페놀 기는 산 불안정성 보호 기, 예컨대 tert-부틸 기 또는 테트라하이드로피라닐 기로 보호될 수 있다. 산 검출 시, 보호 기는 절단되어 아조 염료의 공액계와 아조 염료의 초기 가시적 색상이 복원될 수 있다.
다른 실시예에서, pH 민감성 가교 기(예, 카보네이트)는 염료 및/또는 치료 활성제와 방출기(26) 사이에 부착될 수 있다. 바람직한 국소 또는 타액 pH 시에 상기 기의 절단은 염료 및/또는 치료 활성제를 방출기(26)로부터 분리시킨다. 작용제(28)는 방출기(26)에 본 기술분야의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 부착될 수 있다. 예컨대, 펩타이드, 우레탄, 카보네이트, 하이드라자이드 또는 탄소-탄소 기반 결합을 통해 결합될 수 있다.
다른 실시예에서, 검출기(24)는 적정가능한 중합체와 pH 민감성 모이어티(moiety)를 포함할 수 있다. 산 민감성 중합체는 알킬아크릴산계, 예컨대 폴리메틸아크릴산, 폴리에틸아크릴산, 폴리프로필아크릴산 및 폴리부틸아크릴산일 수 있다. 이 중합체는 존재하는 염료 또는 작용제(28)의 양에 따라 0.01 내지 100% 사이의 mol%로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 방출기(26)는 산-민감성 물질의 분해 시에 방출될 수 있는 여러 산-민감성 물질에 걸리거나 또는 도핑되는 염료를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 산 민감성 염료, 예컨대 에리스로신 B 또는 Oregon Green 488은 하이드록시, 카르복시, 아민, 티올, 하이드라자이드, 이소티오시아네이트 또는 임의의 다른 적당한 가교 기를 통해서 방출기(26)에 속박될 수 있다. 이러한 염료는 산 검출 시 색이 변하도록 형성된다. 전체 방출기(26)가 이러한 염료 속박된 중합체로 형성될 필요는 없다. 염료는 방출기(26)에 가시적으로 관찰할 수 있는 색 변화를 제공하는 중량 %로 도핑될 수 있다. 방출기(26)에 염료의 중량%는 방출기(26)의 중량을 기준으로 0.0001 내지 100%, 경우에 따라 0.001% 내지 최대 20% 범위일 수 있다.
다른 실시예에서, 산 민감성 분자는 분해되고 매립된 분자와 반응하여 가시적으로 검출될 수 있는 색을 형성할 수 있다.
실시예 6
구강균, 트레포네마 덴티콜라(Treponema denticola), 포피로모나스 긴기발리스(Porphyromonas gingivalis), 및 박테로이데스 포시투스(Bacteriodes forsythus)는 성인 치주염 및 악취와 관련성이 높은 3가지 혐기성 세균이다. 3가지 세균 모두 합성 펩타이드 벤조일-DL-아르기닌-나프틸아미드(BANA로 알려짐)을 베타-나프틸아미드로 분해할 수 있는 특수 효소를 방출한다. 검출기(24)는 벤조일-DL-아르기닌-나프틸아미드 기 등을 함유하는 중합체를 포함하도록 형성한다. 검출 및 후속적인 진단 결합의 붕괴는 방출기(26)를 풀어서 분해시켜 그 안에 매립된 염료 또는 작용제(28)를 방출시킬 것이다. BANA 검사와 달리, 본 발명에서는 염료에 직접 결합된 진단성 절단가능한 펩타이드 서열이 고농도로 존재할 수 있기 때문에 발색성 반응을 조사하기 위해 부산물 베타-나프틸아미드를 아조 염료와 50℃에서 5분 동안 항온처리할 필요가 없다. 고농도의 염료는 소비자가 쉽게 육안으로 알 수 있다. 또한, 효소는 매우 효율적이고 구강 내의 온도인 37℃에서 가장 잘 작용한다.
방출기(26) 또는 진단적 합성 펩타이드 서열을 함유하는 중합체는 진단 염료, 에리스로신 B에 공유 결합될 수 있다. 이 중합체는 식품 첨가제를 사용해서 혀 세정기에 존재하는 스트립에 맞게 만들어서 확실하게 고정시킬 수 있다. 사용 시, 구강 내 3가지 구취 유발균의 존재는 스트립 내로 색 방출 및 스트립을 추가 분해시킬 수 있는 작용제(28)의 존재로 신호할 것이고, 이로써 소비자에게 형태 변화로서 나타날 수 있다.
실시예 7
코르티솔, 프로제스테론, 테스테론 및 엔돌핀과 같은 호르몬의 수용체(receptor)는 스프링-하중 방출 캐치 메커니즘의 일부를 형성하는 방출기(26)에 공유 또는 비공유 결합될 수 있다. 스프링상의 그 수용체에 호르몬의 결합은 스프링을 이완시키고 구멍 또는 게이트를 열어 호르몬 검출을 위한 유색 염료를 빠르게 방출시킨다. 스프링 하중식 방출 메카니즘은 박막으로부터 염료의 신속한 배출을 보장한다. 스프링 하중식/캔틸레버 방법은 모든 마커에 광범위하게 적용될 수 있다. 수용체는 채색된 염료에 공유 결합될 필요가 없다. 이 실시예에서, 스프링 하중식 및 방출식 방법은 마커(32)의 검출을 위해 애널라이트나 수용체가 라벨될 필요가 없다는 점에서 무라벨(label-free) 방법이다.
상술한 바에 의해 본 발명의 많은 특징 및 이점이 명백하며, 따라서 본 발명의 진정한 정신 및 범주내에 속하는 본 발명의 이런 모든 특징 및 이점을 첨부의 청구범위에 의해 모두 커버하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 숙련자들에게 많은 수정 및 변화가 쉽게 발생할 것이기 때문에, 서술 및 도시된 정확한 구조 및 작동에 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서, 적절한 모든 수정 및 등가물은 여기에 서술되는 본 발명의 범위내에 필수적으로 속할 것이다.
10: 구강 관리 기구 14: 헤드
24: 검출기 26: 방출기
28: 작용제 32: 마커
36: 커버

Claims (10)

  1. 구강 상태를 식별하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:
    구강 상태의 마커를 검출할 수 있는 검출기, 및
    자체 보유식 인디케이터를 포함하며,
    상기 인디케이터는 상기 검출기로부터의 신호에 의해 작동되고,
    상기 인디케이터는 촉각으로 인지할 수 있는 물리적 변화를 받도록 적용되는 구조성 인디케이터, 사용자의 구강 내로 방출되도록 적용되는 염료, 및 사용자의 구강 내로 방출되도록 적용되는 향신료(flavor) 중 하나이며,
    상기 장치는 구강관리 기구에 분리가능하게 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마커의 검출은 양호한 구강 건강을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마커는 트리클로산, 인산염, 아미노산, 칼륨염, 주석염으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마커의 검출은 구강 공동의 실험을 통한 검출에 순응하는 질병, 장애 또는 상태의 존재를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마커는 박테리아, 균류, 이스트, 또는 바이러스인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 마커는 C-반응성 단백질, 글루코스, 코티솔, 전립선 특이 항원(PSA), c-erbB-2 단백질, 호르몬, 인터류킨-1β(IL-1β), 프로스타글란딘 E2(PGE2), 아르기닌, 진지페인, 엘라스타아제, 디펩티딜펩티드가수분해효소, β 글루쿠로니다아제, 락토페린, 혈소판-활성화 인자; ICPT; 카텝신 B; 시스타틴; 매트릭스 메탈로펩티다아제-1; 콜라게나제-2; 매트릭스 메탈로펩티다아제-8; 매트릭스 메탈로펩티다아제-13; 매트릭스 메탈로펩티다아제-9; 하이드록시-데옥시구아노신; 면역글로불린; 칼프로텍틴; 오스테오칼신; 오스테노세틴; 및 오스테오폰틴으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인디케이터는 염료인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인디케이터는 구조성 인디케이터인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구강 관리 기구는 칫솔인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 구강 관리 기구는 치간 피크(pick)인 것을 특징으로 하는 장치.
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