KR102383603B1 - 마우스피스 - Google Patents

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KR102383603B1
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배남호
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Abstract

본 발명은 치열을 감싸도록 형성된 U자형의 바디부, 바디부에 배치된 적어도 하나의 기준 전극 및 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은, 증착되어 바디부 상에 형성된 마우스피스를 제공한다.

Description

마우스피스{MOUTHPIECE}
본 발명은 구강 내 pH 및 이온 측정을 위한 마우스피스에 관한 것이다.
센서, 반도체, 플렉서블 디스플레이 등 부품소재의 기술이 발전하면서, 신체에 부착되어 컴퓨팅이 가능한 다양한 형태의 웨어러블 디바이스(Wearable device)에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스는 개인의 생체 정보를 수집하고, 수집된 정보를 통하여 적시에 효과적인 예방 및 치료 서비스를 제공받을 수 있도록 하는 헬스케어 즉, 생체 모니터링 분야에 빠르게 적용되고 있다.
한편, 치아 우식증은 다른 질환과는 달리 한번 이환되면 만성적으로 진행되어, 원래 상태로 되돌릴 수가 없으므로 무엇보다 조기 예방이 중요할 수 있다. 치아 우식증은 치면 세균막(치태)에 존재하는 구강 내 세균이 생성하는 유기산에 의해 치아 경조직의 조성물인 수산화인회석이 분해되어 1차적으로 칼슘과 인과 같은 무기질이 빠져나가고, 이후 2차적으로 치아 내부의 단백질과 같은 유기질이 용해되어 치아가 파괴되는 현상이다.
나아가, 치아 우식증은 탄수화물 즉, 당분의 섭취가 밀접한 관계를 가지고 있다. 보다 구체적으로, 구강 내 세균은 수크로스(sucrose)로부터 불용성 글루칸(glucan)을 생산하여, 치태에 존재하는 세균 집략들의 치아 표면 부착을 더욱 견고하게 한다. 또한, 구강 내 세균은 이당류의 수크로스를 단단류인 프룩토즈(gructose) 및 글루코스(glucose)로 분해하여 대사 내 해당 작용을 통해 최종 유기산을 생성한다. 이때, 발생된 유기산에 의하여 구강 내 pH가 떨어지게 되고, 나아가, pH가 5.5 이하로 떨어지게 되면, 치아의 법량질의 수산화인회석 결정체가 분해되거나 탈회가 일어나 치아우식증을 유발한다.
따라서, 치아 우식 및 구강 내 세균을 진단하는 데 있어, 구강 내 pH의 변화 측정이 매우 중요할 수 있으며, 이러한 치태의 pH 변화 측정을 통하여 치아 우식을 유발하는 세균의 증식 및 치아 우식증 형성을 예방하거나 억제할 수 있다.
한편, 구강 내 pH 측정에 있어, 치태를 문지르거나 채취하여 구강 외에서 산도 측정기를 사용하여 측정하는 sampling/scraping 방법 및 유리 전극과 같은 전극을 치태 내부에 직접 넣어 측정하는 touch-on/microtouch 방법이 사용되고 있다. 그러나, 전술한 방법들은 일정 부피를 갖는 pH 센서로 인하여 치태의 직접적인 접근이 어려워, 실시간으로 구강 내 다양한 pH 변화를 측정하기 힘들다는 기술적 한계가 있다. 이에, 치아 및 치태에 직접적으로 접근되어, 실시간으로 각 치아에 대한 pH 변화를 측정할 수 있는 기술 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
등록특허 10-2038044
등록특허 10-2027351
전술한 바와 같은 기술적 한계를 해결하기 위해, 개선된 센싱 재료, 센서의 소형화, 기계적 물성, 비용 및 대량 생산 가능성을 중심으로 하여 새로운 기술이 제안되었다.
보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은, 기술적 한계를 극복하기 위한 방안으로 프린팅 및 증착 기술에 주목하였다. 본 발명의 발명자들은, 스크린 프린팅 (screen printing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing) 및 포토리소그래피 (photolithography) 와 같은 프린팅 기술과 다양한 화합물을 증발시켜 피착물에 얇은 박막으로 부착시킬 수 있는 증착 기술이, 표적 물질을 측정하는 센서 제조에 있어서 마이크로 사이즈의 재료들 및 각종 디바이스들에 적용하기 적합하고, 생산 비용의 절감에 기여할 수 있음을 인지할 수 있었다.
특히, 본 발명의 발명자들은, 이러한 프린팅 및 증착 기술이, 소재에 따라 센서의 유연성을 향상시킬 수 있고 이에 센서의 과도한 사용, 긁힘 또는 손상에 의한 분석의 재현성 및 안전성의 결여를 극복할 수 있음에 주목하였다. 관련하여, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 장점을 갖는 센서가 특히 웨어러블 센서로서 적합할 수 있음에 따라, 종래의 센서보다 적용 범위가 넓어질 수 있음을 인지할 수 있었다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 이온성 고분자 물질을 포함하는 기능성 작용기가 적용된 나노필러가 세균에 대한 항균성을 부여할 수 있음을 인지하였다.
그 결과, 본 발명의 발명자들은, 전술한 프린팅 및 증착 기술이 적용되어 형성된 센서가 배치되어 보다 구강 내 접근성이 용이한 pH 센서를 포함하는 마우스피스를 개발하기에 이르렀다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 개체의 구강 내 pH 변화에 따른 임상 정보를 제공할 수 있으며, 실시간으로 구강 내 정보를 획득하여, 구강 내 환경 즉, 치아 우식증과 같은 병변 진단에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 마우스피스를 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 구강 내 pH 변화에 따라, 치태 내 세균의 존재 유무 및 활동성을 조기에 진단하여, 치아 우식증을 예방할 수 있는 마우스피스를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 구강 내 pH 변화뿐만 아니라 타액에 존재하는 전해질 이온 변화를 감지하여, 사용자의 체내 항상성 유지와 연관된 질환의 정보를 제공할 수 있는 마우스피스를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 치열을 감싸도록 형성된 U자형의 바디부, 바디부에 배치된 적어도 하나의 기준 전극 및 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은 증착되어 상기 바디부 상에 형성된, 마우스피스를 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명은 적어도 하나의 기준 전극 및 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하는 U자형의 기판 및 기판이 수용될 수 있는 인입부를 포함하는 바디부를 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은 증착되어 기판 상에 형성된, 마우스피스를 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 실시예에 따르면, 치열을 감싸도록 형성된 U자형의 바디부, 바디부에 배치된 적어도 하나의 기준 전극 및 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은 증착되어 바디부 상에 형성된 마우스피스가 제공된다.
본 발명의 특징에 따르면, 바디부는, 상하 치열이 교합될 수 있는 내측 수평면을 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은 내측 수평면에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스는 바디부의 내부에 배치되고, 기준 전극 및 측정 전극 각각에 연결된 제 1 배선 및 제 2 배선, 및 제 1 배선 및 제 2 배선과 연결된 통신부 및 기준 전극 및 측정 전극의 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함할 수 있으며, 나아가, 통신부와 연결되고 바디부의 내부에 배치되어 있는 안테나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스는 바디부에 배치된 복수의 나노필러 및 복수의 나노필러에 배치된 이온성 고분층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 기준 전극은 도전층을 포함하고, 이때의 도전층은 Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE), 염다리 (Salt bridge) 백금으로 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스는 측정 전극 상에 배치된 필터층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 측정 전극은 이온 선택성 층 또는 pH 민감성 층을 포함하고, 이때, 이온 선택성 층은, 발리노마이신 (Valinomycin), 뷰베라이신 (Beauvericin), 칼시마이신 (Calcimycine), A23187, 세조마이신 (Cezomycin), CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), 에니아틴 (Enniatin), 그라미시딘 (Gramicidin), 이오노마이신 (Ionomycin), 라살로시드 (Lasalocid), 모넨신 (Monensin), 니게리신 (Nigericin), 노낙틴 (Nonactin), 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 포함하고, pH 민감성 층은, 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 기준 전극 및 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하는 U자형의 기판 및 기판이 수용될 수 있는 인입부을 포함하는 바디부를 포함하고, 기준 전극 및 측정 전극은 증착되어 기판 상에 형성된, 마우스피스가 제공된다.
본 발명의 특징에 따르면, 인입부는 바디부의 외측면에 수평방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 바디부는, 내측 수평면에 적어도 하나의 수용홀을 포함하고, 수용홀은 기판이 바디부에 결합된 경우, 기준 전극 및 측정 전극에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 기판은 제 1 배선 및 제 2 배선 및 전술한 제 1 배선 및 제 2 배선과 연결된 통신부 및 전술한 통신부와 연결된 안테나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 기판은 상기 기준 전극 및 측정 전극의 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 기준 전극은 도전층을 포함하고, 도전층은 Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE), 염다리 (Salt bridge) 백금으로 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 측정 전극 상에 배치된 필터층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 측정 전극은 이온 선택성 층 또는 pH 민감성 층을 포함할 수 있으며, 이온 선택성 층은 발리노마이신 (Valinomycin), 뷰베라이신 (Beauvericin), 칼시마이신 (Calcimycine), A23187, 세조마이신 (Cezomycin), CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), 에니아틴 (Enniatin), 그라미시딘 (Gramicidin), 이오노마이신 (Ionomycin), 라살로시드 (Lasalocid), 모넨신 (Monensin), 니게리신 (Nigericin), 노낙틴 (Nonactin), 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 포함할 수 있고, pH 민감성 층은 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어 질 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 측정 전극 및 기준 전극이 프린팅 또는 증착되어 제조될 수 있으므로, 이로 인해 제조 비용을 낮출 수 있으며, 휴대성, 사용 편의성이 강화될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 마우스피스에 부피감 없이 pH 및 이온 등을 측정할 수 있는 센서가 배치되어, 치아 표면 즉, 치태에 직접적으로 접촉되어 pH 및 이온을 더 정확하게 측정할 수 있다.
이에, 본 발명은 측정된 pH를 통하여 충치 및 치아 우식증과 같은 구강 내 질환에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은, 구강 내 환경에서 사용자의 체내 항상성 유지에 대하여 연관성이 높은 전해질 이온 및 pH 등의 변화를 감지한 경우, 사용자에게 알림을 제공하거나, 상기 변화와 연관된 질환의 정보를 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은, 사용자의 치아 건강 모니터링에 있어서, 사용자의 구강 내 환경의 상태에 대한 데이터 베이스를 구축함으로써, 보다 용이하고 체계적으로 복수의 사용자 각각에 대한 치아 건강 정보를 관리할 수 있다.
더 나아가, 마우스피스에 배치된 나노 구조체가 매우 강한 상호작용을 통해 세균을 나노 구조체에 고정시켜 세균을 탈진 또는 파열(rupture)시킴으로써, 본 발명은 세균에 대한 항균성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 구성 및 통신 방법을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 구성도이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 일체형 형상을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 일체형 형상에 대한 개념도이다.
도 5a 내지 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 분리형 형상을 예시적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 시시예에 따른 마우스피스의 분리형에 대한 개념도이다.
도 7a 내지 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 전극에 대한 다양한 형상 및 구성을 예시적으로 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. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.
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본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된)프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 구성 및 통신 방법을 예시적으로 도시한 것이다. 본 발명에서 마우스피스(1000)는 사용자의 구강 내 착용되어 구강 내 환경 즉, pH 및 이온을 측정할 수 있는 장치로서, 바디부(100) 및 기판(200)을 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 전술한 pH 및 전해질 이온을 측정하는 기능뿐만 아니라, 치아에 착탈 가능하게 장착되어 치아 보호, 턱관절 보호, 치아의 이동 및 치아 위치의 유지 등의 기능을 수행할 수 있으며, 스플린트(splint), 교정 유지장치(retainer) 및 스포츠용 마우스피스를 모두 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)의 바디부(100)는 기판(200)을 수용할 수 있는 인입부를 포함할 수 있으며, 마우스피스(1000) 바디부(100)의 인입부에 기판(200)이 수용되어 사용될 수 있다. 그러나, 마우스피스(1000)의 모양은 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 인입부가 형성되지 않고, 기판(200)의 구성들이 직접 바디부(100)에 일체형으로 배치되어 있는 형태로 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 사용자의 구강 내 상악 및 하악 치열이 모두 교합되어 수용된 형태로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상악 및 하악 치열 각각에 따로 분리되어 수용된 형태로 제공될 수도 있으며, 나아가, 상악 또는 하악 치열 중 특정 일부분의 치아만 수용된 형태로 제공될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)의 재질은 경질의 레진 또는 연질의 라텍스, 우레탄 및 실리콘일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 치과용 재료로 사용될 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다.
또한, 바디부(100)는 나노 구조체를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 나노 구조체는 바디부(100)의 표면에 배치된 복수의 돌기를 의미할 수 있으며, 나노필러(Nanopillar) 및 기능층을 포함할 수 있다.
나노필러는 바디부(100)로부터 돌출되어 형성된 복수의 돌기 또는 바디부(100) 상에 배치된 또 다른 층에 형성된 복수의 돌기일 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 나노필러는 다양한 형태로 바디부(100) 상에 형성 및 배치될 수 있다.
또한, 나노필러는 탄성 중합체(Elastic polymer)로 이루어질 수 있다. 탄성 중합체는 탄성(Elasticity)을 가지기 때문에, 복수의 나노필러가 변형된 경우, 복수의 나노필러는 복원력을 가질 수 있다.
나노필러들은 세균을 감소 또는 제거하기 위하여, 적합한 직경, 높이 및 배열된 간격을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 나노필러들의 직경은 50 ㎚ 내지 1,000 ㎚를 가질 수 있으며, 바람직하게는 200 nm 내지 500 nm일 수 있다. 또한, 나노필러들의 높이는 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛를 가질 수 있으며, 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛일 수 있다. 또한, 나노필러들 간의 배열은 0.2 ㎛ 내지 2 ㎛의 간격일 수 있다. 이러한, 나노필러들은 서로 동일한 직경 및 높이를 가지고 배열될 수도 있으며, 서로 직경 또는 높이가 달리하여 배열될 수도 있다. 본 명세서에서 복수의 나노필러가 특정한 배열을 가지고 집합된 것을 나노필러 어레이(Nanopillar array) 로 지칭한다.
기능층은 나노필러 상에 배치된 일부 또는 전부가 이온성 고분자(Ionic polymer)로 이루어진 층을 의미할 수 있으며, 이온성 고분자를 통해 극성을 가지게 되어, 세균과 매우 강한 상호작용이 일어나 세균을 기능층에 부착시킬 수 있다. 이에, 기능층에 부착된 세균은 영양분을 공급받지 못하여 탈진되거나, 나노필러들의 탄성에 의하여 파열될 수 있음에 따라, 기능층은 세균에 대한 항균성을 가질 수 있다.
이때, 이온성 고분자는 개시제를 이용한 화학기상증착 (iCVD, initiated Chemical vapor deposition)에 의하여, 양이온성 모노머(Cationic monomer) 및 음이온성 모노머(Anionic monomer)의 중합으로 만들질 수 있다. 이때, 양이온성 모노머는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(Dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 2-디메틸아미노메틸 스티렌(2-Dimethylaminomethyl styrene, DMAMAS), n-비닐이미다졸(n-Vinylimidazole, VIDZ), 4-비닐 피리딘(4-Vinyl pyridine, 4VP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 음이온성 모노머는 비닐벤질클로라이드(Vinyl benzyl chloride, VBC), 말레익 안하이드라이드 (Maleic anhydride, MA), 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate, GMA), 2-클로로에틸 아크릴레이트(2-Chloroethyl acrylate, CEA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한, 양이온성 모노머와 음이온성 모노머의 중합을 통해, 이온성 고분자인 p(VBC-co-DMAEMA), p(VBC-co- DMAMAS), p(VBC-co-VIDZ), p(VBC-co-4VP), p(MA-co-DMAEMA), p(MA-co-DMAMAS), p(MA-co-VIDZ), p(MA-co-4VP), p(GMA-co-DMAEMA), p(GMA-co-DMAMAS), p(GMA-co-VIDZ), p(GMA-co-4VP), p(CEA-co-DMAEMA), p(CEA-co-DMAMAS), p(CEA-co-VIDZ), p(CEA-co-4VP)가 형성될 수 있다.
형성된 이온자 고분자 p(VBC-co-DMAEMA)에서 VBC : DMAEMA의 비는 1 : 1 내지 1 : 10, 바람직하게는 1 : 2 내지 1 : 6이고, 보다 바람직하게는 1 : 4일 수 있다.
나아가, 기능층은 세균을 효과적으로 제거 또는 감소시키기 위해 적합한 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 기능층의 두께는 10 nm 내지 100 nm를 가질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 바디부(100)의 나노구조체를 포함함으로써, 구강 내 환경의 세균을 감소 및 제거할 수 있는 항균성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 바디부(100) 또는 기판(200)에 형성된 전극, 배선 및 패드를 포함할 수 있으며, 이러한 전극, 배선 및 패드는 바디부(100) 또는 기판(200) 상에 다양한 방법으로 프린팅 또는 증착된 패턴일 수 있다.
예를 들어, 전극, 배선 및 패드는 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카바이드 (carbides) 중 적어도 하나의 전도성 유기물이 바디부(100) 또는 기판(200) 상에 프린팅 또는 증착되어 형성된 전도성 층 일 수 있다. 또한, 전극, 배선 및 패드는, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속이 바디부(100) 또는 기판(200) 상에 프린팅 또는 증착되어 형성된 전도성 층일 수도 있다. 이에, 프린팅 또는 증착되어 형성된 전극, 배선 및 패드는 마우스피스에 적용가능할 정도의 유연성을 제공할 뿐만 아니라, 저비용 생산이 가능하며, 대량 신속처리(High throughput) 프로세스를 가질 수 있다. 나아가, 프린팅 또는 증착되어 형성된 전극, 배선 및 패드는 부피감 없이 얇게 마우스피스에 형성되어, 구강 내 환경 즉, 측정하고자 하는 치태의 접근성이 용이할 수 있다.
이때, 전극은 분석 시료의 표적 물질을 측정하기 위하여 전기 회로 사이에서 전기량을 주고받는 도체 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시료 중에 복수의 전극을 침지시켜, 전극 간 전위차, 전류 또는 교류 임피던스를 측정함으로써 정량적으로 및/또는 정성적으로 이온 농도를 분석하는 전기 화학적 기술이 적용된 센싱(검출) 전극일 수 있다.
또한, 전극은 기준 전극 및 측정 전극을 포함할 수 있다.
이때, 기준 전극은 표적 물질의 농도 변화에 안정적 전위를 갖는 반쪽 전지 전위성 전극을 의미할 수 있으며, 기준 전극의 전위는 미리 결정되어 있을 수 있음에 따라, 측정 전극을 통해 표적 물질의 기전력 또는 전극 전위를 측정할 때, 기준이 될 수 있는 전극으로 이용될 수 있다. 이러한, 기준 전극은 반쪽 전지 반응성을 부여하는 도전층 및 전도성 층을 포함할 수 있다.
이때, 반쪽 전지는 산화 또는 환원의 반쪽 반응에 따른 전위차가 발생하는 전지를 의미할 수 있다. 이에, 측정 전극에서 표적 물질의 농도에 따라 산화 또는 환원 반응이 일어날 때, 기준 전극은 반쪽 전지 전위성을 가질 수 있음에 따라, 측정 전극과 상이한 환원 전극 또는 산화 전극으로 나타날 수 있다. 따라서, 측정 전극에서의 발생 전위가 추정될 수 있다.
도전층은 산화 또는 환원에 가역적인 물질층으로서, 온도 또는 이온 농도 변화에도 반응성이 낮고, 일정한 전위차를 갖는 안정적인 물질 층일 수 있다. 이러한, 도전층을 이루는 도전성 물질은 전위에 있어서 높은 재현성 또는 안정성을 갖고 산성 또는 염 용액에서 안정적이며, 취급이 용이할 수 있다.
예를 들어, 도전층은 전위차가 미리 알려진 Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE) 및 염다리(Salt bridge) 백금 중 적어도 하나로 이루어진 물질층일 수 있다. 바람직하게 도전층은 Ag/AgCl 층일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 보다 다양한 물질이 될 수 있다.
나아가, 도전층은, 두 개의 도전층으로 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 기판 상에 Ag로 구성된 페이스트가 프린팅 또는 증착되어 Ag 층을 형성하고, 이후 Ag/AgCl로 구성된 페이스트가 프린팅 또는 증착되어 Ag/AgCl 층이 더욱 형성될 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 기준 전극은 안정적인 전위를 제공하는 한, 보다 다양한 물질로 구성될 수 있다.
측정 전극은 표적 물질을 정성적 및/또는 정량적으로 검출하기 위한 작업 전극을 의미할 수 있다. 나아가, 측정 전극은 전도성 층 및 필터층을 포함하고, 이온 선택성 층 또는 pH 민감성 층을 포함할 수 있다.
먼저, 필터층은 표적 물질의 검출과정에서 분석의 민감도를 떨어트리고, 방해하는 불순물을 제거하기 위해 형성된 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 필터층은 일정한 크기 이상의 불순물을 제거하기 위해 포어가 형성될 수 있고, 표적 물질이 아닌 불순물을 흡착하기 위한 성분을 더 포함할 수도 있다.
이온 선택성 층은 표적 물질이 이온으로서, 측정하고자 하는 표적 이온이 선택적으로 수송되도록 구성된 이오노포어(Iononphore)를 포함하는 층으로, 표적 이온을 전도성 층으로 수송이 가능하도록 한다. 예를 들어, 이온 선택성 층은, K+ 이온 선택성을 갖는 발리노마이신(Valinomycin), Ca2+, Ba2+ 이온 선택성을 갖는 뷰베라이신(Beauvericin), Mn2+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 칼시마이신(Calcimycine) 및 A23187, 세조마이신(Cezomycin), H+ 이온 선택성을 갖는 CCCP(Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), NH4+ 이온 선택성을 갖는 에니아틴(Enniatin), H+, Na+, K+ 이온 선택성을 갖는 그라미시딘(Gramicidin), Ca2+ 이온 선택성을 갖는 이오노마이신(Ionomycin), K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 라살로시드(Lasalocid), Na+, H+ 이온 선택성을 갖는 모넨신(Monensin), K+, H+, Pb2+ 이온 선택성을 갖는 니게리신(Nigericin), NH4+ 이온 선택성을 갖는 노낙틴(Nonactin), K+ 이온 선택성을 갖는 살리노마이신(Salinomycin), 테트로나신(Tetronasin) 및 나라신(Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어를 포함할 수 있다.
이때, 이온 선택성 층은 바디부(100) 또는 기판(200) 상에 형성된 전도성 층 위에 형성될 수 있다. 따라서, 전도성 층은 이온 선택성 층을 통과한 표적 이온과 반응하여 전위(potential)가 나타날 수 있다.
나아가, 이온 선택성 층을 포함하는 측정 전극은 소수성을 갖는 이온-전자 전환성 층을 포함할 수 있다. 이온-전자 전환성 층은 이온의 활성에 따라 전자를 발생시키는 층을 의미할 수 있으며, 전도성 층과 이온 선택성 층 사이에 형성될 수 있다. 이러한, 이온-전자 전환성 층은 이온 선택성 층과 전도성 층의 경계면에서 이온-전자 전달력(ion-to-electron transfer behavior)을 향상시키고, 수막 형성을 막는 것에 기여할 수 있다. 특히, 이온-전자 전환성 층은, 0.1 내지 0.3 mF/cm2의 높은 전기 용량(capacitance)을 갖고, 우수한 전위 안정성을 가지며, 수막, 가스 및 광에 대한 강한 저항성을 가질 수 있다.
이온-전자 전환성 층은 그래핀 시트(graphene sheet), 카본 나노튜브(carbon nanotube), 카본 블랙(carbon black), 카본 그래파이트(carbon graphite), 풀러린(fullerene), 및 카바이드(carbides) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 이온-전자 전환성 층은, 그래핀 시트로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 그래핀 시트는, 그래파이트 또는, 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide, RGO) 와 상이한, 박리된(exfoliated) 단층 형태의 시트 구조를 갖는 그래핀을 의미할 수 있다. 이러한 그래핀 시트는, 박리 동안 기저면(basal plane) 결함이 없는 결정질 구조(crystalline structure)를 가질 수 있고, 소수성을 가질 수 있다.
pH 민감성 층은 표적 물질이 수소 이온으로서, 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 물질로 이루어진 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, pH 민감성 층은 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤(poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜(poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌)(poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란(polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
나아가, pH 민감성 층은 전술한 물질이 나노 사이즈의 파이버가 배열된 형태인 나노파이버 어레이(Nanofiber array)로 배열된 형태일 수 있으며, 나노파이버 어레이는 탄소와 희석 화학 중합 반응(dilute chemical poly merization)에 의해 전도성 층 위에 안정적으로 배치될 수 있다.
배선은 전극과 연결되어, 전극이 획득한 전류가 흐를수 있는 도체를 의미할 수 있으며, 말단에 패드를 포함할 수 있다. 나아가, 패드는 배선을 통하여 흘러온 전류를 전달할 수 있는 단자를 의미할 수 있다. 이러한, 패드는 기타 장치의 단자와 연결되어 전극에서 발생한 전류를 기타 장치로 전달할 수 있으며, 포코핀(Pogo fin)과 같은 커넥터(Connector)가 패드에 접촉하여 전극에서 획득한 전류를 사용자 디바이스로 전달할 수 있다.
나아가, 배선 및 패드는 전술한 프린팅 또는 증착되어 형성된 전극의 전도성 층이 연장되어 형성될 수 있다.
나아가, 바디부(100) 및 기판(200)은 회로부를 포함할 수 있으며, 회로부는 전위 측정부 및 통신부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 전위 측정부는 기준 전극 및 측정 전극의 일단 연장된 각각의 배선에 연결되어 전위차를 측정하도록 구성된 유닛(unit)일 수 있다. 이러한 전위 측정부는 기준 전극 및 측정 전극의 전위차를 측정하도록, 표적 물질과 반응하는 층과 상이한 층에 연결될 수 있다.
통신부는 전위 측정부로부터 측정된 전위차 값을 외부로 송출할 수 있는 무선통신수단을 의미할 수 있으며, 블루투스, NFC(near field communication) 칩 및 RF(Radio frequency) 칩 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 통신부는 무선통신을 위한 보조 장치인 안테나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 마우스피스(1000)의 기준 전극 및 측정 전극에 의하여 획득된 전류는 배선을 통해 흐를 수 있으며, 흘러온 기준 전극 및 측정 전극에 대한 각각의 전류는 회로부의 전위 측정부에서 전위차가 측정되고, 측정된 전위차는 통신부를 통하여 사용자 디바이스(2000)에 무선통신으로 전달될 수 있다.
이때, 사용자 디바이스(2000)는 마우스피스(1000)로부터 수신된 전위차를 표적 물질의 농도로 변환하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있으며, 프로세서는 표적 물질에 대한 이상 변화를 감지한 경우, 사용자에게 알림으로 이상 변화를 제공하거나, 상기 변화와 연관된 병변 및 질환의 정보를 제공할 수 있다. 나아가, 사용자 디바이스(2000)는 변환된 표적 물질의 농도 및 표적 물질 변화에 대한 정보를 제공하기 위한 어플리케이션, 프로그램, 위젯 또는 웹 브라우저 등이 설치된 스마트폰, 태블릿, PC, 웨어러블 장치, PC 또는 스마트 TV, LED SIGN 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이에, 사용자 디바이스(2000)는 마우스피스(1000)의 통신부에 의하여 무신통신으로 전위차를 수신받아, 표적 물질의 농도로 변환하여 인터페이스 화면에 표시할 수 있다. 나아가, 사용자 디바이스(2000)를 가까이 대는 것만으로 마우스피스(1000)에서 측정된 전위차를 수신받을 수 있으므로, 사용자가 실시간으로 표적 물질의 농도를 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 마우스피스(1000)는 근거리 무선통신수단인 통신부를 구비함으로써, 사용자의 디바이스(2000)를 통신부의 무선 구동 거리 이내로 접근시키면, 마우스피스(1000)와 사용자 디바이스(2000)가 연동되고, 사용자 디바이스(2000)의 인터페이스 화면에 마우스피스(1000)의 전극으로부터 측정된 정보가 표시될 수 있다. 이에, 사용자가 수시로 쉽고 편리하게 마우스피스(1000)의 정보를 확인할 수 있다.
이와 같은, 본 발명은 구강 내에 적용되어 비침습적으로 사용자의 타액에서의 이온 및 pH 상태를 보다 쉽게 확인할 수 있으며, 부피감 없이 치열에 근접하게 사용가능하여, 병변의 위치를 보다 정확하게 진단할 수 있다. 나아가, 무선으로 사용자 디바이스에서 지속적인 모니터링이 가능할 수 있어, 병변 및 질환에 대한 조기 진단 및 체내 이온(pH) 관리에 따른, 치아 우식증과 같은 구강 내 질환의 유병률을 감소시키는 것에 기여할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 구성도이다.
먼저, 도 2의 (a)를 참조하면, 마우스피스(1000)에 측정부(300)만 배치된 경우의 실시예가 도시된다. 보다 구체적으로, 마우스피스(1000)의 측정부(300)는 기준 전극(310), 측정 전극(330), 제 1 배선(350), 제 2 배선(370), 제 1 패드(360) 및 제 2 패드(380)을 포함할 수 있다. 이때, 측정부(300)는 마우스피스의 바디부(100) 또는 기판(200)에 배치될 수 있다.
기준 전극(310) 및 측정 전극(330)은 각각 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)과 연결되어 있으며, 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)의 각각의 말단에는 제 1 패드(360) 및 제 2 패드(380)를 가질 수 있다. 이때, 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)의 각각의 말단에는 제 1 패드(360) 및 제 2 패드(380)를 포함한 것으로 도시되었지만, 이에 제한되지 않고, 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)의 각각의 말단이 하나의 패드에 연결될 수 있다.
나아가, 제 1 배선(350)은 기준 전극(310)과 연결되어 있는 배선을 의미할 수 있으며, 제 2 배선(370)은 측정 전극(330)과 연결되어 있는 배선을 의미할 수 있다.
이에, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)에서 발생한 전류는 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)을 통하여 흐를 수 있으며, 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370) 말단에 구비된 제 1 패드(360) 및 제 2 패드(380)를 통하여 흘러온 전류를 사용자 디바이스(2000)의 전위 측정부(510)로 전달할 수 있다.
이때, 획득된 전류가 유선으로 전달될 경우, 사용자 디바이스(2000)는 전류를 전달받아 전위차를 측정하고, 측정된 전위차에 기초하여 표적 물질의 농도를 추정할 수 있는 디바이스를 의미할 수 있으며, 전위 측정부(510) 및 출력부(520)를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 디바이스(2000)는 포코핀과 같은 커넥터를 이용함으로써, 제 1 패드(360) 및 제 2 패드(380) 또는 전술한 둘을 포함하고 있는 패드와 접촉하여 마우스피스(1000)로부터 전류를 전달받을 수 있다. 나아가, 전달받은 전류를 통하여 사용자 디바이스(2000) 내에 구비된 전위 측정부(510)에서 전위차가 측정되고, 측정된 전위차를 기초로 출력부(520)에서 이온 농도가 출력될 수 있다. 출력부(520)는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 표적 물질 농도를 제공하는 한, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 출력부(520)는, 분석 시료의 전위차를 표적 물질의 농도로 변환하도록 구성된 프로세서를 포함할 수도 있다.
그 다음, 도 2의 (b)를 참조하면, 마우스피스(1000)에 측정부(300) 및 회로부(400)가 배치된 경우의 실시예가 도시된다. 보다 구체적으로, 마우스피스(1000)는 전위 측정부(410) 및 통신부(430)를 포함하는 회로부(400)를 더 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(430)는 무선통신을 위한 보조 장치인 안테나(450)을 더 포함할 수 있다. 이때, 마우스피스(1000)의 측정부(300) 및/또는 회로부(400)는 바디부(100) 또는 기판(200)에 배치될 수 있다.
이에, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)에서 발생한 전류는 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)을 통하여 전위 측정부(410)로 전달되고, 전달된 전류는 전위 측정부(410)에 의하여 전위차가 측정될 수 있다. 나아가, 측정된 전위차는 안테나(450)를 포함하는 통신부(430)를 통하여 무선통신으로 사용자 디바이스(200)에 송출될 수 있다.
이때, 측정된 전위차가 무선통신으로 송출될 경우, 사용자 디바이스(2000)는 마우스피스(1000)로부터 측정된 전위차를 수신받는 사용자 장치를 의미할 수 있다. 사용자 디바이스(2000)는 마우스피스(1000)로부터 수신된 전위차를 표적 물질의 농도로 변환하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 이에, 사용자 디바이스(2000)는 실시간으로 마우스피스(1000)로부터 전위차를 수신받아, 표적 물질의 농도를 실시간으로 인터페이스 화면에 표시할 수 있다. 나아가, 사용자 디바이스(2000)는 표적 물질의 농도를 제공하기 위한 어플리케이션, 프로그램, 위젯 또는 웹 브라우저 등이 설치된 스마트폰, 태블릿, PC, 웨어러블 장치, PC 또는 스마트 TV, LED SIGN 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이상의 마우스피스의 구성 및 구성의 배치에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스는 입 안이나 이의 상해를 막기 위한 기능뿐만 아니라, 구강 내에 존재하는 분석 시료 즉, 타액 내의 표적 물질을 측정하여 질환을 진단하고, 질환들의 상태를 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
일체형 마우스피스
도 3a 내지 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 일체형 형상을 예시적으로 도시한 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 적어도 하나의 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 일체형으로 배치된 바디부(100)를 포함할 수 있으며, 바디부(100)는 상하 치열을 감싸도록 형성된 U자형일 수 있다. 그러나, 바디부(100)의 형상은 전술한 U자형에 제한되는 것은 아니며, 사용자의 치열 궁 모양에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 바디부(100)는 상하 치열이 교합될 수 있는 내측 수평면(B)을 포함하며, 이러한 내측 수평면(B)에는 적어도 하나의 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 배치될 수 있다. 이때, 측정 전극(330)은 기준 전극(310)과 이격되어 배치되며, 한 세트로 이루어진 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)들도 서로 일정 간격으로 각각 이격되어 배치될 수 있다. 그러나, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)은 내측 수평면(B)뿐만 아니라, 다양한 위치에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)은 대상체의 치아(700)가 마우스피스(1000)에 교합되었을 경우, 치아의 법량질이 접촉되는 다양한 부분에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)은 내측 수평면(B)의 양측에 형성되어 있는 내측 수직면(C)에 배치될 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 다양한 치아 부위에 접촉할 수 있도록 배치됨에 따라, 치아의 특정 부위로부터 분비된 유기산 및 전해질 이온을 포함하는 타액(710)의 pH 및 이온 변화를 측정할 수 있다.
나아가, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 바디부(100)상에 배치됨에 따라, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)과 연결된 제 1 배선(350), 제 2 배선(370) 및 각각의 배선의 말단이 연결되어 외부장치로 전류를 전달할 수 있는 접촉 패드(390)는 바디부(100)의 내부에 배치될 수 있다. 이때, 접촉 패드(390)의 일측면이 바디부(100)의 외측면(A)에 노출됨에 따라, 포코핀과 같은 커넥터를 이용하여 사용자 디바이스(2000)로 전류를 전달할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 전술한 접촉 패드(390)를 구비하지 않고, 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)이 외부 장치와 직접 이어져 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 바디부(100)의 외측면(A)에 배치된 외부 배선(530)을 포함할 수 있다. 외부 배선(530)은 바디부(100) 내부에서부터 이어진 적어도 하나의 제 1 배선(350) 및 제 2 배선(370)들을 포함할 수 있으며, 끝단이 외부 측정 장치와 이어질 수 있다. 이에, 외부 배선(530)을 통하여 마우스피스(1000)는 유선으로 측정된 전류를 외부 장치로 전달할 수 있다.
분리형 마우스피스
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 전술한 도 3a 내지 4와 같은 바디부(100)에 직접 전극이 형성된 일체형뿐만 아니라, 기판에 전극이 형성된 분리형으로도 제공될 수 있다.
이에, 이하에서는 도 5a 내지 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 분리형에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5a 내지 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 분리형 형상을 예시적으로 도시한 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 바디부(100) 및 기판(200)을 포함할 수 있다.
먼저, 바디부(100)는 상하 치열을 감싸도록 형성된 U자형일 수 있으며, 이러한 바디부(100)에 수용되는 기판(200)의 모양 또한, 이와 대응되는 U자형일 수 있다. 그러나, 바디부(100) 및 기판의 형상은 전술한 U자형에 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 바디부(100)는 사용자의 치열 궁 모양에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이러한 바디부(100)에 수용되는 기판(200)은 치열 부위 각각에 나뉘어 수용될 수 있는 조각 모양일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 바디부(100)는 인입부(110) 및 수용홀(130)을 포함할 수 있다.
바디부(100)의 인입부(110)는 기판(200)이 바디부(100)에 수용될 수 있는 홈으로써, 바디부(100)의 외측면(A)에 수평 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 인입부(110)에는 기판(200)이 바디부(100)에 수용되어, 보다 단단히 고정될 수 있는 체결부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결부재는 돌기 혹은 호크 등과 같은 형태로 구비되거나, 자성에 의해 결합 가능한 형태로 구비될 수 있다. 그러나, 체결부재는 반드시 인입부(110)에 포함되는 것은 아니다.
또한, 바디부(100)는 상하 치열이 교합될 수 있는 내측 수평면(B)을 포함하며, 이러한 내측 수평면(B)에는 적어도 하나의 수용홀(130)을 포함할 수 있다.
이때, 수용홀(130)은 서로 이격되어, 일정 간격으로 배치될 수 있으며, 기판(200)의 기준 전극 및 측정 전극에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 수용홀(130)은 대상체의 치아(700)가 마우스피스(1000)에 교합되었을 경우, 치아의 법량질이 접촉되는 다양한 부분에 배치될 수 있으며, 바디부(100)의 내측 수평면(B)에서부터 인입부(110)까지 관통되어 형성될 수 있다. 나아가, 이러한 수용홀(130)의 위치는 기판(200)이 인입부(110)에 수용되었을 경우, 인입부(110)에 배치되어 있는 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)에 대응되는 위치일 수 있다. 이에, 바디부(100)에 형성되어 있는 수용홀(130)을 통하여 대상체의 치아(700)로부터 분비된 유기산 및 이온을 포함하는 타액(710)이 기판(200)의 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)에 접촉될 수 있다.
나아가, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 기판(200)상에 배치됨에 따라, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)과 연결된 제 1 배선(350), 제 2 배선(370) 및 각각의 배선의 말단이 연결되어 외부장치로 전류를 전달할 수 있는 접촉 패드(390)는 기판(200)의 내부에 배치될 수 있다. 나아가, 기판(200)는 접촉 패드(390)를 포함할 수 있으며, 접촉 패드(390) 바디부(100)의 외측면(A) 방향으로 노출되어 배치된 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 기판(200)상의 다양한 위치에 일단면이 노출되어 배치될 수 있다. 이에, 접촉 패드(390)를 통하여 기판(200)의 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)으로부터 측정된 전류를 포코핀과 같은 커넥터를 이용하여 사용자 디바이스(2000)로 전달할 수 있다.
그 다음, 도 5b를 참조하면, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)은 기판(200)상에 배치될 수 있으며, 배치되는 위치는 대상체의 치아(700)가 마우스피스(1000)에 교합되었을 경우, 치아의 법량질이 접촉되는 위치에 형성된 수용홀(130)과 대응되는 위치일 수 있다.
이에, 기판(200)이 바디부(100)의 인입부(110)에 수용되었을 경우, 대상체의 타액이 수용홀(130)로부터 통과되어, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)에 전달되어, 각 치아의 pH 및 전해질 이온 변화 및 농도를 정확하게 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스(1000)는 측정부 및 회로부가 바디부(100)에 탈착 가능하도록 기판(200)상에 형성되어, 측정 센서 등과 같은 민감한 전기 부품이 치아와의 접촉에 의해 손상되지 않고, 보다 장기적으로 사용될 수 있다.
마우스피스의 전극
이하에서는, 도 7a 내지 7b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스의 전극에 대한 다양한 형상 및 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스에 대한 전극의 다양한 형상이 도시된다.
먼저, 도 7a의 (a)를 참조하면, 제 1 배선(350) 및 제 1 배선(370)가 같은 방향으로 이격되어 있는 경우, 측정 전극(330)은 원형의 형상을 갖고, 기준 전극(310)은 측정 전극(330)의 일부 영역을 감싸도록 반원의 형상을 가질 수 있다. 이때, 전술한, 도 3a 내지 6에서는, 전극의 형상을 도 7a의 (a)와 같은 모양으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바디부(100) 및 기판(200) 상에 형성되기 위한 표면을 갖는 모든 형상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 7a의 (b)를 참조하면, 제 1 배선(350) 및 제 1 배선(370)가 서로 반대되는 방향으로 이격되어 있는 경우, 측정 전극(330)은 원형의 형상을 갖고, 기준 전극(310)은 측정 전극(330)의 일부 영역을 감싸도록 C자 형상을 가질 수 있다.
더 나아가, 도 7a의 (c)를 참조하면, 제 1 배선(350) 및 제 1 배선(370)가 같은 방향으로 이격되어 있는 경우, 측정 전극(330)은 일자의 형상을 갖고, 기준 전극(310)은 측정 전극(330)의 일부 영역을 감싸도록 니은(ㄴ)자 형상을 가질 수 있다.
더 나아가, 도 7a의 (d)를 참조하면, 제 1 배선(350) 및 제 1 배선(370)가 서로 반대되는 방향으로 이격되어 있는 경우, 측정 전극(330)은 기역(ㄱ)자 형상을 갖고, 기준 전극(310)은 측정 전극(330)의 일부 영역을 감싸도록 니은(ㄴ)자 형상을 가질 수 있다.
그러나, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)의 형상은 이에 제한되는 것이 아니며, 기준 전극(310) 및 측정 전극(330)이 일정한 거리에 이격되어 유지되고, 표적 물질과의 반응에 따른 전위차를 갖는 한 다양한 형상으로 존재할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마우스피스에 대한 전극의 다양한 구성이 도시된다.
먼저, 도 7b의 (a)를 참조하면, 기준 전극(20)의 구성이 도시된다. 이때, 기준 전극(20)의 부호는 이해의 편의를 위하여 " 20 "으로 표기되었으나, 도 2 내지 7a에서 기준 전극(310)과 동일한 구성일 수 있다.
기준 전극(20)은 표적 물질의 농도 변화에 안정적 전위를 갖는 반쪽 전지 전위성 전극을 의미할 수 있으며, 기준 전극의 전위는 미리 결정되어 있을 수 있음에 따라, 측정 전극을 통해 표적 물질의 기전력 또는 전극 전위를 측정할 때, 기준이 될 수 있는 전극으로 이용될 수 있다. 이러한, 기준 전극(20)은 반쪽 전지 반응성을 부여하는 전도성 층(21) 및 도전층(22)을 포함할 수 있으며, 전도성 층(21)의 일부 면을 도전층(22)이 덮도록 배치될 수 있다.
전도성 층(21)은 바디부(110) 상에 다양한 방법으로 프린팅된 패턴일 수 있다. 예를 들어, 전도성 층(21)은 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카바이드 (carbides) 중 적어도 하나의 전도성 유기물이 바디부(110) 상에 프린트되어 형성될 수 있으며, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속이 바디부(110) 상에 프린트되어 형성될 수 있다.
도전층(22)은 전도성 층(21) 상에 형성되고, 전위차가 미리 알려진 Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE) 및 염다리(Salt bridge) 백금 중 적어도 하나로 이루어진 물질층일 수 있다. 더 나아가, 도전층(22)은, 두 개의 도전층(22)으로 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 기판 상에 Ag로 구성된 페이스트가 프린팅되어 Ag 층을 형성하고, 이후 Ag/AgCl로 구성된 페이스트가 프린팅되어 Ag/AgCl 층이 더욱 형성될 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 기준 전극은 안정적인 전위를 제공하는 한, 보다 다양한 물질로 구성될 수 있다.
도 7b의 (b)를 참조하면, 측정 전극(30)의 구성이 도시된다. 이때, 측정 전극(30)은 이온 선택성 층(33)을 포함하는 측정 전극(30)일 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 전극(30)은 전도성 층(31), 이온-전자 전환성 층(32), 이온 선택성 층(33) 및 필터층(34)을 포함할 수 있으며, 전도성 층(31)의 일부 면을 이온-전자 전환성 층(32), 이온 선택성 층(33) 및 필터층(34)이 순서대로 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 측정 전극(30) 및 전도성 층(31)의 부호는 이해의 편의를 위하여 " 30 " 및 " 31 "으로 표기되었으나, 도 2 내지 7a에서 측정 전극(330) 및 도 7b의 (a)에서 전도성 층(21)과 동일한 구성일 수 있다. 이에, 전도성 층(31)은 전술한 내용과 비교하여 배치만이 상이할 뿐, 다른 구성은 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
필터층(34)은 표적 물질의 검출과정에서 분석의 민감도를 떨어트리고, 방해하는 불순물을 제거하기 위해 형성된 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 필터층(34)은 일정한 크기 이상의 불순물을 제거하기 위해 포어가 형성될 수 있고, 표적 물질이 아닌 불순물을 흡착하기 위한 성분을 더 포함할 수도 있다.
이온 선택성 층(33)은 이온-전자 전환성 층 및 필터층(34) 사이에 형성되고, 표적 물질이 이온으로서, 측정하고자 하는 표적 이온이 선택적으로 수송되도록 구성된 이오노포어(Iononphore)를 포함하는 층으로, 표적 이온을 전도성 층(31)으로 수송이 가능하도록 한다. 예를 들어, 이온 선택성 층은, K+ 이온 선택성을 갖는 발리노마이신(Valinomycin), Ca2+, Ba2+ 이온 선택성을 갖는 뷰베라이신(Beauvericin), Mn2+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 칼시마이신(Calcimycine) 및 A23187, 세조마이신(Cezomycin), H+ 이온 선택성을 갖는 CCCP(Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), NH4 + 이온 선택성을 갖는 에니아틴(Enniatin), H+, Na+, K+ 이온 선택성을 갖는 그라미시딘(Gramicidin), Ca2+ 이온 선택성을 갖는 이오노마이신(Ionomycin), K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 라살로시드(Lasalocid), Na+, H+ 이온 선택성을 갖는 모넨신(Monensin), K+, H+, Pb2+ 이온 선택성을 갖는 니게리신(Nigericin), NH4 + 이온 선택성을 갖는 노낙틴(Nonactin), K+ 이온 선택성을 갖는 살리노마이신(Salinomycin), 테트로나신(Tetronasin) 및 나라신(Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어를 포함할 수 있다. 이에, 전도성 층(31)은 이온 선택성 층(33)을 통과한 표적 이온과 반응하여 전위(potential)가 나타날 수 있다.
이온-전자 전환성 층(32)은 소수성을 가지며, 이온의 활성에 따라 전자를 발생시키는 층을 의미할 수 있으며, 전도성 층(31)과 이온 선택성 층(33) 사이에 형성될 수 있다. 이러한 이온-전자 전환성 층(32)은, 전도성 층(31)과 이온 선택성 층(33) 경계면에서 이온-전자 전달력(ion-to-electron transfer behavior)을 향상시키고, 수막 형성을 막는 것에 기여할 수 있다. 특히, 이온-전자 전환성 층은, 0.1 내지 0.3 mF/cm2의 높은 전기 용량(capacitance)을 갖고, 우수한 전위 안정성을 가지며, 수막, 가스 및 광에 대한 강한 저항성을 가질 수 있다.
이온-전자 전환성 층(32)은 그래핀 시트(graphene sheet), 카본 나노튜브(carbon nanotube), 카본 블랙(carbon black), 카본 그래파이트(carbon graphite), 풀러린(fullerene), 및 카바이드(carbides) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 이온-전자 전환성 층(32)은, 그래핀 시트로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 그래핀 시트는, 그래파이트 또는, 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide, RGO) 와 상이한, 박리된(exfoliated) 단층 형태의 시트 구조를 갖는 그래핀을 의미할 수 있다. 이러한 그래핀 시트는, 박리 동안 기저면(basal plane) 결함이 없는 결정질 구조(crystalline structure)를 가질 수 있고, 소수성을 가질 수 있다.
도 7b의 (c)를 참조하면, 측정 전극(40)의 구성이 도시된다. 이때, 측정 전극(40)은 pH 민감성 층(42)을 포함하는 측정 전극(40)일 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 전극(40)은 전도성 층(41), pH 민감성 층(42) 및 필터층(43)을 포함할 수 있으며, 전도성 층(41)의 일부 면을 pH 민감성 층(42) 및 필터층(43)이 순서대로 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 측정 전극(40), 전도성 층(41) 및 필터층(43)의 부호는 이해의 편의를 위하여 " 40 ", " 41 " 및 " 43 "으로 표기되었으나, 도 2 내지 7a에서 측정 전극(330) 및 도 7b의 (a) 내지 (b)에서 전도성 층(21, 31) 및 필터층(34)과 동일한 구성일 수 있다. 이에, 전도성 층(41) 및 필터층(34)은 전술한 내용과 비교하여 배치만이 상이할 뿐, 다른 구성은 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
pH 민감성 층(42)은 전도성 층(41) 및 필터층(43) 사이에 형성되고, 표적 물질이 수소 이온으로서, 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 물질로 이루어진 층을 의미할 수 있다. 이때, pH 민감성 층(42)은 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 물질로서 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤(poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜(poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌)(poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란(polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
나아가, pH 민감성 층(42)은 전술한 물질이 나노 사이즈의 파이버가 배열된 형태인 나노파이버 어레이(Nanofiber array)로 배열된 형태일 수 있으며, 나노파이버 어레이는 탄소와 희석 화학 중합 반응(dilute chemical poly merization)에 의해 전도성 층(41) 위에 안정적으로 배치될 수 있다.
이에, 본 발명의 마우스피스는, 프린팅 기법으로 다양한 표적 물질을 측정할 수 있는 센서가 형성될 수 있다. 나아가, 구강 내에 적용되었을 시, 이물감이 없는 초박형의 유연한 센서를 가진 마우스피스가 제공될 수 있으며, 저비용 생산 및 대량 신속처리가 가능한 프로세서를 가질 수 있다.
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 변형 실시될 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 : 바디부
110 : 인입부
130 : 수용홀
200 : 기판
300 : 측정부
310 : 기준 전극
330 : 측정 전극
350 : 제 1 배선
360 : 제 1 패드
370 : 제 2 배선
380 : 제 2 패드
400 : 회로부
410 : 전위 측정부
430 : 통신부
450 : 안테나
510 : 사용자 디바이스 내에 구비된 전위 측정부
520 : 사용자 디바이스 내에 구비된 출력부
530 : 외부 배선
1000 : 마우스피스
2000 : 사용자 디바이스
A : 외측면
B : 내측 수평면
C : 내측 수직면

Claims (24)

  1. 치열을 감싸도록 형성된 U자형의 바디부;
    상기 바디부에 배치된 적어도 하나의 기준 전극, 및
    상기 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하고,
    상기 기준 전극 및 측정 전극은,
    증착되어 상기 바디부 상에 형성된, 마우스피스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바디부는,
    상하 치열이 교합될 수 있는 내측 수평면을 포함하고,
    상기 기준 전극 및 측정 전극은,
    상기 내측 수평면에 형성된, 마우스피스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 바디부의 내부에 배치되고, 상기 기준 전극 및 측정 전극 각각에 연결된 제 1 배선 및 제 2 배선, 및
    상기 제 1 배선 및 제 2 배선과 연결된 통신부를 더 포함하는, 마우스피스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 통신부와 연결되고, 상기 바디부의 내부에 배치되어 있는 안테나를 더 포함하는, 마우스피스.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 전극 및 측정 전극의 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함하는, 마우스피스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 바디부에 배치된 복수의 나노필러, 및
    상기 복수의 나노필러에 배치된 이온성 고분층을 더 포함하는, 마우스피스.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 전극은,
    도전층을 포함하는, 마우스피스.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 도전층은,
    Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE), 염다리 (Salt bridge) 백금으로 중 적어도 하나로 이루어진, 마우스피스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 전극 상에 배치된 필터층을 더 포함하는, 마우스피스.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 전극은,
    이온 선택성 층 또는 pH 민감성 층을 포함하는, 마우스피스.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이온 선택성 층은,
    발리노마이신 (Valinomycin), 뷰베라이신 (Beauvericin), 칼시마이신 (Calcimycine), A23187, 세조마이신 (Cezomycin), CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), 에니아틴 (Enniatin), 그라미시딘 (Gramicidin), 이오노마이신 (Ionomycin), 라살로시드 (Lasalocid), 모넨신 (Monensin), 니게리신 (Nigericin), 노낙틴 (Nonactin), 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 포함하는, 마우스피스.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 pH 민감성 층은,
    폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어진, 마우스피스.
  13. 적어도 하나의 기준 전극, 및
    상기 기준 전극과 이격되어 배치되고, pH에 따라 전위가 상이한 적어도 하나의 측정 전극을 포함하는 U자형의 기판, 및
    상기 기판이 수용될 수 있는 인입부을 포함하는 바디부를 포함하고,
    상기 기준 전극 및 측정 전극은,
    증착되어 상기 기판 상에 형성된, 마우스피스.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 인입부는,
    상기 바디부의 외측면에 수평방향으로 형성된, 마우스피스.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 바디부는,
    내측 수평면에 적어도 하나의 수용홀을 포함하고,
    상기 수용홀은,
    상기 기판이 바디부에 결합된 경우, 상기 기준 전극 및 측정 전극에 대응되는 위치에 형성된, 마우스피스.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 기판은,
    제 1 배선 및 제 2 배선, 및
    상기 제 1 배선 및 제 2 배선과 연결된 통신부를 더 포함하는, 마우스피스.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 통신부와 연결된 안테나를 더 포함하는, 마우스피스.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 기준 전극 및 측정 전극의 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함하는, 마우스피스.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 기준 전극은,
    도전층을 포함하는, 마우스피스.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 도전층은,
    Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지 (SCE), 염다리 (Salt bridge) 백금으로 중 적어도 하나로 이루어진, 마우스피스.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 측정 전극 상에 배치된 필터층을 더 포함하는, 마우스피스.
  22. 제 13항에 있어서,
    상기 측정 전극은,
    이온 선택성 층 또는 pH 민감성 층을 포함하는, 마우스피스.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 이온 선택성 층은,
    발리노마이신 (Valinomycin), 뷰베라이신 (Beauvericin), 칼시마이신 (Calcimycine), A23187, 세조마이신 (Cezomycin), CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), 에니아틴 (Enniatin), 그라미시딘 (Gramicidin), 이오노마이신 (Ionomycin), 라살로시드 (Lasalocid), 모넨신 (Monensin), 니게리신 (Nigericin), 노낙틴 (Nonactin), 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 포함하는, 마우스피스.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 pH 민감성 층은,
    폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(p-phenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 중 적어도 하나로 이루어진, 마우스피스.
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