KR101834665B1 - 충치 플라그 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충치 플라그 제거 장치에 관한 발명이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치는 치아를 수용하도록 구성된 형상을 갖는 하우징부, 하우징부의 표면 상에 배치된 제1 박막부, 하우징부의 표면 상에 배치되고, 제1 박막부와는 미리 결정된 간격만큼 이격된 제2 박막부 및 제1 박막부 및 제2 박막부에 적어도 AC 전압을 인가시키도록 구성된 전압 공급부를 포함하고, 치아에 AC 전류 또는 AC와 DC가 합성된 전류를 치아에 가함으로써 치아에 DC 전류만을 가했을 때에 비해 보다 감전의 위험 및 통증이 적은 충치 플라그 제거 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

충치 플라그 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING CAVITY PLAGUE}
본 발명은 충치 플라그 제거 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 치아에 전기장을 가하여 충치를 유발하는 플라그를 제거하기 위한 충치 플라그 제거 장치에 관한 것이다.
바이오 필름이란, 박테리아가 군집을 이룰 경우에 박테리아가 스스로를 보호하기 위해 형성한 막을 의미한다. 또한, 바이오 필름이 타액과 치아와 잇몸 사이의 공간 내의 칼슘 (Ca), 인 (P) 등의 무기질이 침착되어 형성된 것을 플라그라고 한다. 플라그는 무균 상태의 얇은 막에 미생물, 치은 박리세포, 백혈구 및 음식물 등이 부착되면서 생성된다. 플라그가 생성된 구강 내에는 세균이 증식하며, 증식한 세균에 의하여 치아 조직에 심각한 염증이 발생될 수 있다. 따라서, 플라그로 인해 치아 조직에 발생한 염증, 예를 들어, 충치는 박테리아 감염에 투여하는 항생제의 양의 500배 내지 1000배 이상을 치아에 투여해야 치료가 가능하다. 또한, 박테리아 바이오 필름 형태로 형성된 플라그를 제거하기 위해서는 외과적 수술을 수행해야 하며, 많은 양의 항생제를 투여하여야 한다.
외과적 수술을 통해 대량의 항생제를 투여하여 플라그를 제거하는 방법 외에도 여러가지의 항생제를 직접 투여하는 칵테일 요법, 박테리아 바이오 필름이 치아 표면에 형성되지 못하게 하는 표면 처리 기술 및 치아에 전기장을 가하여 플라그의 구조를 완화함으로써 항생제의 농도를 낮추는 방법이 연구되었다.
플라그를 제거하는 여러가지 방법 중 기존에 연구된 치아에 전기장을 가하는 치료 방법은 물의 가수분해를 일으킬 수 있는 높은 전압을 치아 표면에 가하는 것이다. 그러나, 이러한 물의 가수분해를 일으킬 수 있는 높은 전압으로 플라그를 제거하는 방법은 신체에 감전을 일으킬 수 있으며 통증을 유발하는 문제점이 존재한다.
따라서, 항생제의 투여량을 줄이고, 인체에 해롭지 않은 전압을 가하여 보다 효과적으로 플라그를 제거할 수 있는 방법에 대한 요구가 존재한다.
[관련기술문헌]
치석 검출 제거 시스템 및 그 방법(일본공개특허 2004-2528883호)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 치아에 인가한 AC 전류로 플라그 제거를 위해 투입된 항생제의 분자를 진동시킴으로써 플라그에 항생제의 투과를 촉진시켜 보다 더 용이하게 플라그를 제거할 수 있는 충치 플라그 제거 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 치아에 AC 전류 또는 AC와 DC가 중첩된 전류를 통해 형성된 전기장을 치아에 인가함으로써 치아에 DC 전류로 형성된 전기장만을 가했을 때에 비해 보다 감전의 위험 및 통증이 적은 충치 플라그 제거 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치는 치아를 수용하도록 구성된 형상을 갖는 하우징부, 하우징부의 표면 상에 배치된 제1 박막부, 하우징부의 표면 상에 배치되고, 제1 박막부와는 미리 결정된 간격만큼 이격된 제2 박막부 및 제1 박막부 및 제2 박막부에 적어도 AC 전압을 인가시키도록 구성된 전압 공급부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전압 공급부는, AC 전압과 DC 전압을 함께 인가시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전압 공급부는, 0.1MHz 내지 100MHz의 주파수로 0.25V 내지 0.82V의 진폭을 갖는 AC 전압을 인가시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전압 공급부는, AC 전압 인가를 통해 치아에 제공되는 에너지 총량을 1nJ 내지 10nJ로 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 박막부와 제2 박막부 사이의 미리 결정된 간격은 AC 전압의 진폭를 기초로 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 박막부와 제2 박막부 사이의 미리 결정된 간격은 AC 전압의 진폭에 비례할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, AC 전압의 진폭 및 제1 박막부와 제2 박막부 간의 미리 결정된 간격은 하기 수학식에 기초하여 결정될 수 있다.
[수학식 1]
(AC 전압의 진폭(V)) / (제1 박막부와 제2 박막부 간의 미리 결정된 간격(cm) = 1.25 V/cm
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 박막부 및 제2 박막부 사이의 미리 결정된 간격은 2mm 내지 7mm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 박막부 및 제2 박막부는, 금, 은, 텅스텐 및 그래핀 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하우징부는, 실리콘, 테프론, 강화 플라스틱 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충치 플라그 제거 장치는 제1 박막부, 제2 박막부 및 전압 공급부를 커버하도록 배치된 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층은, Al2O3, SiO2 및 Si3N4 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전압 공급부는, 전력 공급원으로부터 무선으로 전기 에너지를 수신하여 AC 전압을 발생시킬 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 치아에 인가한 AC 전류로 플라그 제거를 위해 투입된 항생제의 분자를 진동시킴으로써 플라그에 항생제의 투과를 촉진시켜 보다 더 용이하게 플라그를 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 치아에 AC 전류 또는 AC와 DC가 중첩된 전류를 통해 형성된 전기장을 치아에 인가함으로써 치아에 DC 전류로 형성된 전기장만을 가했을 때에 비해 보다 감전의 위험 및 통증이 적은 충치 플라그 제거 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치에 배치된 제1 박막부 및 제2 박막부의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치에 배치된 제1 박막부 및 제2 박막부가 형성한 전기장의 형태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 각각 다른 종류의 전압으로 제거함으로써 감소한 바이오 필름의 생존 세포 수를 그래프로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CV 염색 방법을 통해 측정한 바이오 필름의 생존 세포수를 그래프로 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
별도로 명시하지 않는 한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
충치 플라그 제거 장치 (100) 는 치아 표면에 전기장을 인가함으로써 치아 표면에 생성된 플라그를 제거하는 장치이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 충치 플라그 제거 장치 (100) 는 하우징부 (110), 제1 박막부 (120), 제2 박막부 (130), 전압 공급부 (140) 및 전력 공급원 (150) 를 포함한다.
충치 플라그 제거 장치 (100) 의 하우징부 (110) 는 치아를 수용하도록 구성된 형상을 갖는다. 예를 들어, 하우징부 (110) 는 곡면을 갖는 형상을 가질 수 있다. 또한, 하우징부 (110) 는 치아 표면을 전체적으로 덮는 마우스 가드 (Mouth Guard) 형상을 가질 수도 있고, 국소적으로 치아 일부만 덮는 치아 가드 (Teeth Guard) 형상을 가질 수도 있다.
하우징부 (110) 의 치아 표면과 마주보는 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 가 배치된다. 즉, 하우징부 (110) 는 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 를 장착하여 고정시키는 프레임으로 기능한다.
하우징부 (110) 의 내부, 즉, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 치아 표면과 맞닿기 때문에 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 상에 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 를 커버하도록 절연층이 배치될 수 있다. 또한, 절연층은 하우징부 (110) 에 장착되는 전압 공급부 (140) 를 커버하도록 배치될 수 있다. 절연층은 하우징부 (110) 의 표면 패키징 시에 코팅 처리를 통해 형성될 수 있다. 이 때, 절연층은 Al2O3, SiO2 및 Si3N4 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한 절연층의 두께는 50nm 이상일 수 있다.
하우징부 (110) 는 구강 내에 삽입되기 때문에 인체에 해롭지 않으면서 치아 표면을 덮는 모양을 유지할 수 있는 재료로 구성된다. 예를 들어, 하우징부 (110) 는 실리콘, 테프론 및 강화 플리스틱 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
충치 플라그 제거 장치 (100) 의 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 각각 치아의 표면을 둘러싸는 얇은 판의 형태로 하우징부 (110) 의 표면 상에 배치된다. 예를 들어, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 각각 치아의 앞면 및 치아의 뒷면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이 때, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 미리 결정된 간격만큼 이격된다. 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 미리 결정된 간격만큼 이격됨으로써 전압 공급부 (140) 가 인가시키는 AC 전압을 기초로 전기장을 형성한다. 예를 들어, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 전압 공급부 (140) 와 연결되어, 전압 공급부 (140) 으로부터 전압을 인가받을 수 있다. 또한, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 AC 전압이 인가되므로, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 인가되는 AC 전압은 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다. 또한, 제1 박막부 (120) 에 양의 전압이 인가되면 제2 박막부 (130) 에 음의 전압이 인가되고, 반대로 제1 박막부 (120) 에 음의 전압이 인가되면 제2 박막부 (130) 에 양의 전압이 인가될 수 있다. 다만, 이에 제한되지는 않는다. 여기서, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 간의 미리 결정된 간격은 AC 전압의 진폭에 비례한다. 이 때, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 간의 미리 결정된 간격은 하기 수학식에 기초하여 결정된다.
[수학식 1]
(AC 전압의 진폭(V)) / (제1 박막부와 제2 박막부 간의 미리 결정된 간격(cm) = 1.25 V/cm
수학식 1에 따라, 전압 공급부 (140) 로부터 인가되는 AC 전압의 진폭이 증가하는 경우, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 사이의 미리 결정된 간격은 늘어날 수 있다. 수학식 1을 만족시키기 위하여 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 예를 들어, 1.25V/cm의 전기장을 인가하기 위해 0.25V 기준으로 2mm 간격을 형성할 수 있다. 또한, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 1.25V/cm의 전기장을 인가하기 위해 0.82V 기준으로 7mm 또는 약 6.6mm 간격을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 사이의 미리 결정된 간격은 2mm 내지 7mm일 수 있다. 이 때, 전자장의 크기를 1.25V/cm 이하로 한정하고, 전압의 크기를 0.82V 이하로 함으로써 체액의 가수분해에 의한 부작용 발생을 최소화할 수 있다. 구체적인 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 의 형상은 도 1b를 참조하여 상세히 후술한다. 또한, 구체적인 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 의 전기장 형성 형태는 도 2를 참조하여 상세히 후술한다.
제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 전압 공급부 (140) 가 인가시키는 AC 전압을 기초로 전기장을 형성함으로써, 플라그의 구조를 약화시키고 또한, 플라그를 제거하기 위해 투여된 항생제의 분자 운동을 활발하게 한다. 항생제의 분자 운동이 활발해지면 플라그에 항생제의 투과가 촉진되기 때문에 보다 적은 양의 항생제로도 효과적으로 플라그를 제거할 수 있다.
제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 스퍼터링, 전기 도금과 같은 박막 증착 기술로 제작된다. 이 때, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 금, 은, 텅스텐, 그래핀 및 그 조합 중 하나 즉, 전기 전도성이 높은 금속물질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 의 두께는 100nm 이상일 수 있다.
충치 플라그 제거 장치 (100) 의 전압 공급부 (140) 는 집적회로를 포함하는 칩의 형태로 하우징부 (110) 의 표면 상에 배치된다. 이 때, 전압 공급부 (140) 는 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 와 연결된다.
전압 공급부 (140) 는 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 적어도 AC 전압을 인가시키도록 구성된다. 예를 들어, 전압 공급부 (140) 는 10MHz의 주파수로 0.25V의 AC 전압을 인가시키도록 구성될 수 있다. 즉, 전압 공급부 (140) 는 0.1MHz 내지 100MHz의 주파수로 0.25V 내지 0.82V의 진폭을 갖는 AC 전압을 인가시키도록 구성될 수 있다. 전압 공급부 (140) 가 0.1MHz 내지 100MHz의 주파수로 AC 전압을 인가시키도록 구성됨으로써, 다양한 RF 신호를 사용할 수 있다. 이 때, 전압 공급부 (140) 가 10MHz의 주파수로 AC 전압을 인가시키도록 구성된 경우, 플라그 제거 효과는 극대화될 수 있다. 전압 공급부 (140) 는 AC 전압 또는 AC 전압과 DC 전압을 함께 인가함으로써 DC 전압만을 인가시키는 경우와 비교하여 신체의 감전 위험과 신체에 유발할 수 있는 통증을 줄여줄 수 있다.
또한, 전압 공급부 (140) 는 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 AC 전압과 DC 전압을 함께 인가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압 공급부 (140) 는 0V 내지 0.82V의 DC 전압과 0.1MHz 내지 100MHz의 주파수로 0.25V 내지 0.82V의 AC 전압을 함께 인가시키도록 구성될 수 있다. 전압 공급부 (140) 가 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 일정 시간 동안 AC 전압과 DC 전압을 함께 인가시키는 경우, 플라그의 제거가 증폭될 수 있다.
또한, 전압 공급부 (140) 는 AC 전압 인가 또는 AC 전압과 DC 전압의 인가를 통해 치아에 제공되는 에너지 총량을 1nJ 내지 10nJ로 제어하도록 구성될 수 있다. 전압 공급부 (140) 가 인가하는 전압에 따른 에너지 총량에 따라 제거될 수 있는 플라그의 총량이 변할 수 있다. 구체적으로, 에너지 총량에 비례하여 제거될 수 있는 플라그의 총량은 증가한다. 구체적인 서로 다른 에너지 총량에서의 제거되는 플라그의 총량의 변화는 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 후술한다.
또한, 전압 공급부 (140) 는 전력 공급원 (150) 으로부터 생성된 전기 에너지를 무선으로 수신하여 AC 전압 또는 AC 전압과 DC 전압을 함께 발생시킬 수 있다. 이 때, 전압 공급부 (140) 는 전력 공급원 (150) 로부터 자기공명방식으로 전기 에너지를 수신하는 집적회로로 구성될 수 있다.
충치 플라그 제거 장치 (100) 의 전력 공급원 (150) 은 하우징부 (110) 의 표면 상에 배치된 전압 공급부 (140) 와 무선으로 연결된다.
전력 공급원 (150) 은 무선으로 연결되어 전압 공급부 (140) 에 전기 에너지를 공급한다. 이 때, 전력 공급원 (150) 은 자기공명방식 에너지 공급부와 배터리 셀로 구성된 무선 배터리일 수 있다. 여기서, 자기공명방식 에너지 공급부는 전압 공급부 (140) 에 무선으로 전기에너지를 자기공명방식으로 공급하기 위한 회로부이다. 자기공명방식으로 전기에너지를 공급하면, 전압 공급부 (140) 와 전력 공급원 (150) 의 거리가 떨어져 있어도 전력 공급원 (150) 은 전기 에너지를 전압 공급부 (140) 에 공급할 수 있다. 또한, 배터리 셀은 자기공명방식 에너지 공급부를 구동시키는 전지이다. 여기서, 배터리 셀은 니켈카트뮴 전지, 니켈수소 전지, 리튬이온 전지 또는 리튬이온폴리머 전지 중 하나일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이에 따라, 충치 플라그 제거 장치 (100) 는 하우징부 (110) 의 표면 상에 배치된 제1 박막부 (110) 및 제2 박막부 (120) 를 통해 플라그에 AC 전압을 기초로 형성된 전기장을 인가함으로써 플라그의 구조를 약화시키고, 구강 내에 투여된 항생제의 분자를 활발하게 진동시켜 플라그를 보다 더 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치에 배치된 제1 박막부 및 제2 박막부의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 충치 플라그 제거 장치 (100) 의 단면에는 하우징부 (110) 와 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 가 배치된다. 이 때, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 도 1a에서 설명한 수학식 1에 따라 미리 결정된 간격 d만큼 이격된다.
이에 따라, 충치 플라그 제거 장치 (100) 의 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 전압 공급부 (140) 가 인가한 AC 전압 또는 AC 전압 및 DC 전압의 진폭을 기초로 미리 결정된 간격만큼 이격됨으로써 보다 안정적으로 전기장을 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충치 플라그 제거 장치에 배치된 제1 박막부 및 제2 박막부가 형성한 전기장의 형태를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 충치 플라그 제거 장치 (100) 는 치아의 표면을 덮는 형상을 갖는다. 충치 플라그 제거 장치 (100) 가 치아의 표면을 덮음으로써, 하우징부 (110) 의 표면 상에 배치된 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 로부터 형성된 전기장을 플라그에 인가할 수 있다. 구체적으로, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에 전압 공급부 (140) 가 전압을 공급함으로써, 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 에는 전류가 흐르고, 전기장이 형성된다. 이 때, 전기장은 치아의 표면에 형성되어 즉, 치아를 덮는 형태로 형성되어 치아 표면에 존재하는 플라그를 제거할 수 있다.
이에 따라, 충치 플라그 제거 장치 (100) 의 제1 박막부 (120) 및 제2 박막부 (130) 는 치아의 표면을 덮는 형태의 전기장을 형성함으로써 보다 효율적으로 치아 표면에 형성된 플라그를 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 각각 다른 종류의 전압으로 제거함으로써 감소한 바이오 필름의 생존 세포 수를 그래프로 도시한 것이다.
충치 플라그 제거 장치의 효과를 확인하기 위해서, 24시간 동안 대장균인 K-12 W3110의 바이오 필름을 성숙시키고, 서로 다른 조건 즉, 각각 AC 전압, DC 전압 및 AC 전압과 DC 전압을 중첩한 전압인 AC+DC 전압을 인가하였다. 바이오 필름에 투여된 항생제인 겐타 마이신의 농도는 모든 조건에서 10 ㎍ / ㎖로 동일하게 유지하였다. 충치 플라그 제거 장치에서 사용된 AC 전압, DC 전압 또는 AC+DC 전압의 진폭은 다음 표 1과 같다.
전압 종류 항생제 농도 인가된 전압의 진폭 인가된 에너지
AC 전압 10 ㎍ / ㎖ 0.5V, 10MHz 2.7 nJ
DC 전압 10 ㎍ / ㎖ 0.5V DC 5.4 nJ
AC+DC 전압 10 ㎍ / ㎖ 0.5V DC+0.5V, 10MHz 8.1 nJ
서로 다른 에너지의 전압에 노출된 K-12 W3110 바이오 필름에서 집계된 생존 세포는 CFU (Colony Forming Unit) 분석 방법을 통해 분석되었다. 각각의 서로 다른 전압에서 바이오 필름의 생존 세포의 감소는 처리되지 않은 바이오 필름의 생존 세포 수에서 전압을 인가한 후의 생존 세포 수를 감산하여 계산되었다.
도 3 및 표 1을 참조하면, AC+DC 전압을 인가하였을 경우의 생존 세포 감소 수는 AC 전압에서의 생존 세포 감소 수 및 DC 전압에서의 생존 세포 감소 수의 선형 합과 거의 동일하다. 즉, 생존 세포의 감소 수는 AC 전압, DC 전압 및 AC+DC 전압의 에너지의 크기에 비례한다. 구체적으로, AC 전압을 인가하였을 경우의 에너지의 크기가 DC 전압 및 AC+DC 전압을 인가하였을 경우보다 작기 때문에 생존 세포 수의 감소 수 (7.5×10 CFU/ml) 는 가장 낮다. DC 전압을 인가하였을 경우, AC 전압과 동일한 진폭이어도 AC 전압에 비해 2배의 전압을 제공하여 2배의 생존 세포 수 (1.6×10 CFU/ml) 의 감소를 보인다. 즉, DC 전압을 인가하였을 경우가 AC 전압을 인가하였을 경우보다 생존 세포수의 감소 수가 더 크므로 플라그 제거의 효과는 높을 수도 있지만, DC 전압만 사용하는 경우 AC 전압 또는 AC+DC 전압을 인가하는 경우보다 체액의 가수분해가 보다 잘 발생하므로 부작용이 발생할 수 있다. 또한, AC+DC 전압 즉, AC 전압과 DC 전압의 중첩 전압은 가장 높은 생존 세포수의 감소 수 (2.2×10 CFU/ml) 를 보인다. AC+DC 전압의 에너지로 인해 감소한 AC+DC 전압의 생존 세포 수도 AC 전압의 생존 세포 수 감소 및 DC 전압의 생존 세포 수 감소의 선형 합과 크게 다르지 않다. 즉, 바이오 필름에의 AC+DC 전압의 인가는 시너지 효과를 발생시키지 않는다. 그러나, 바이오 필름의 생존 세포 수 감소는 충치 플라그 제거 장치에서 인가되는 전압에 따른 에너지의 크기에 따라 달라질 수 있다. 각 그래프에 표시된 바 형상은 오차 범위를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CV 염색 방법을 통해 측정한 바이오 필름의 생존 세포수 밀도를 그래프로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 도 3과 동일하게 충치 플라그 제거 장치의 효과를 확인하기 위해서, 24시간동안 대장균인 K-12 W3110의 바이오 필름을 성숙시키고, 서로 다른 조건 즉, 각각 AC 전압, DC 전압 및 AC 전압과 DC 전압을 중첩한 전압인 AC+DC 전압을 인가하였다. 바이오 필름에 투여된 항생제 겐타 마이신의 농도는 모든 조건에서 10 ㎍ / ㎖로 동일하게 유지하였다. 그래프는 광학밀도가 540nm일 때 전압을 인가하지 않고 항생제도 투여하지 않았을 경우, 전압을 인가하지 않고 항생제만 투여하였을 경우, AC 전압을 인가하고 항생제만 투여하였을 경우, DC 전압을 인가하고 항생제를 투여하였을 경우 및 AC+DC 전압을 인가하고 항생제를 투여하였을 경우, 바이오 필름의 생존 세포 밀도를 정량화한 것을 나타낸다.
전압을 인가하지 않고 항생제만 투여했을 경우, 항생제를 투여안하고 전압을 인가하지 않은 경우와 비교하여 바이오 필름의 생존 세포 밀도는 거의 유사하다. 반면, AC 전압, DC 전압 및 AC+DC 전압에서의 바이오 필름의 생존 세포 밀도는 항생제를 투여하지 않고 전압을 인가하지 않았을 때에 비하여 감소한다. 구체적으로, AC 전압이 인가되었을 경우에는 바이오 필름의 생존 세포 밀도는 항생제를 투여하지 않고 전압을 인가하지 않았을 때와 비교하여 50 % 감소한다. 또한, AC 전압을 인가하였을 때와 비교하여 1.5배의 에너지 크기를 가진 AC+DC 전압에서의 생존 세포 밀도는 AC 전압에 비해 50% 이상 감소한다. 또한, AC+DC 전압에서의 생존 세포 밀도는 항생제를 투여하지 않고 전압을 인가하지 않았을 때와 비교하여 71% 감소한다. 따라서, 항생제를 투여하고 AC+DC 전압을 인가하였을 경우에 생존 세포 밀도는 가장 크게 감소한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 충치 플라그 제거 장치
110: 하우징부
120: 제1 박막부
130: 제2 박막부
140: 전압 공급부
150: 전력 공급원

Claims (13)

  1. 치아를 수용하도록 구성된 형상을 갖는 하우징부;
    상기 하우징부의 표면 상에 배치된 제1 박막부;
    상기 하우징부의 표면 상에 배치되고, 상기 제1 박막부와는 미리 결정된 간격만큼 이격된 제2 박막부; 및
    상기 제1 박막부 및 상기 제2 박막부에 AC 전압과 DC 전압을 중첩하여 상기 AC 전압과 상기 DC 전압을 함께 인가시키도록 구성된 전압 공급부를 포함하는, 충치 플라그 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 공급부는,
    0.1MHz 내지 100MHz의 주파수로 0.25V 내지 0.82V의 진폭을 갖는 상기 AC 전압을 인가시키도록 구성된, 충치 플라그 제거 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 공급부는,
    상기 AC 전압 인가를 통해 상기 치아에 제공되는 에너지 총량을 1nJ 내지 10nJ로 제어하도록 구성된, 충치 플라그 제거 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막부와 상기 제2 박막부 사이의 상기 미리 결정된 간격은 상기 AC 전압의 진폭를 기초로 결정되는, 충치 플라그 제거 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 박막부와 상기 제2 박막부 사이의 상기 미리 결정된 간격은 상기 AC 전압의 진폭에 비례하는, 충치 플라그 제거 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 AC 전압의 진폭 및 상기 제1 박막부와 상기 제2 박막부 간의 상기 미리 결정된 간격은 하기 수학식에 기초하여 결정되는, 충치 플라그 제거 장치.
    [수학식 1]
    (AC 전압의 진폭(V)) / (제1 박막부와 제2 박막부 간의 미리 결정된 간격(cm) = 1.25 V/cm
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 박막부 및 상기 제2 박막부 사이의 상기 미리 결정된 간격은 2mm 내지 7mm인, 충치 플라그 제거 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막부 및 상기 제2 박막부는,
    금, 은, 텅스텐 및 그래핀 중 적어도 하나로 구성된, 충치 플라그 제거 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부는,
    실리콘, 테프론, 강화 플라스틱 중 적어도 하나로 구성된, 충치 플라그 제거 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막부, 상기 제2 박막부 및 상기 전압 공급부를 커버하도록 배치된 절연층을 더 포함하는, 충치 플라그 제거 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연층은,
    Al2O3, SiO2 및 Si3N4 중 적어도 하나로 구성된, 충치 플라그 제거 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전압 공급부는,
    전력 공급원으로부터 무선으로 전기 에너지를 수신하여 상기 AC 전압 및 상기 DC 전압을 발생시키는, 충치 플라그 제거 장치.
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