KR20010071278A - 치아 플라크의 위치를 찾기 위한 형광 수단을 지닌 칫솔 - Google Patents

치아 플라크의 위치를 찾기 위한 형광 수단을 지닌 칫솔 Download PDF

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KR20010071278A
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Abstract

본 발명의 장치는 치아 표면상의 생물학적 침착물을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 여기 조사선을 시험용 치아 표면상으로 유도하기 위한 조명 수단 및 청결한 상태의 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선의 파장과 관련된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터의 형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단을 갖는다. 시험용 치아 표면으로부터의 상기 형광 방출선의 강도는 청결한 상태의 치아 표면으로부터 자발형광 방출선의 강도와 비교되고 상기 비교는 시험용 치아 표면상의 침착물의 존재와 연관된다. 본 발명의 장치는 칫솔에 바람직하게 구현되어 침착물이 존재하는지 그리고 제거되어 있는지를 사용자에게 지시한다.

Description

치아 플라크의 위치를 찾기 위한 형광 수단을 지닌 칫솔 {TOOTHBRUSH WITH FLUORESCENCE MEANS FOR LOCATING DENTAL PLAQUE}
본 발명은 치아 표면상의 생물학적 침착물 특히, 플라크(plaque) 침착물을 검출하기 위한 신규한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 목적을 위해 이러한 침착물을 검출하기 위한 형광 측정을 사용하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 목적을 위한 수동 또는 전동 칫솔과 통합된 장치에 관한 것이다.
본원에 사용되는 용어 "생물학적 침착물"은 일반적으로 생물학적 기원의 물질 예를 들어, 플라크, 세균, 치석, 결석(calculus) 등의 침착물을 의미한다. 플라크는 부분적으로 치아 표면상의 세균의 활동에 의해 생성된 복합 유기성 침착물이거나, 오염 예를 들어, 치아 표면상의 음식의 침착물이며, 치아 썩음과 충치에 대한 바람직하지 못한 전구물질이다.
예를 들어, 칫솔질에 의해 이들을 제거하기에 앞서 치아에서의 이러한 침착물을 검출하는 것이 바람직하며, 이는 이러한 검출이 치아 세척이 집중되어야 하는 영역을 지시하기 때문이다. 이러한 침착물은 체내 치아상의 현장에서 검출하기 어려울 수 있다. 치아 플라크를 검출하는 것은 특히 중요하다. 플라크의 검출을 위해 형광 측정을 이용하는 것이 알려져 있다. 종래기술은 형광을 이용하여 플라크를 검출하는 2가지의 일반적인 방법 즉, 2차 형광 및 자발형광이 있다. 2차 형광에서, 플라크가 존재할 것으로 의심되는 치아가 플라크와 친화성으로 결합하는 형광 표지 물질로 처리되고, 과량의 비결합 물질을 치아로부터 세척하여 제거한 후, 형광 표지 물질이 플라크와 결합된 치아의 일정 영역에서(여기 조사에 의한 조명 대한 반응으로서) 표지 물질의 형광 방출선이 검출되며, 이는 플라크의 존재를 지시한다. 국제 특허 WO 92/06671호 및 WO 97/01298호는 2차 형광에 기초한 일반적인 방법 및 이러한 방법을 이용하는 장치를 기술한다.
자발형광 방법은 형광 물질을 사용하지 않는 대신에, 여기 조사에 의한 조명에 대한 반응에 의한 플라크 그 자체로부터의 형광 방출선을 검출한다. 미국특허 제 5382163호, 독일특허 제 29704185호, 독일특허 제 29705934호, 유럽특허 제 0774235호, 및 국제특허 WO 97/01298호는 이들 방법을 수행하기 위한 상기 유형의 방법 및 장치를 기술한다. 일반적으로, 이들은 플라크에 의한 자발형광 방출이 플라크의 존재와 관련하여 약 600nm 초과의 방사 파장에서 검출됨을 기술한다.
플라크를 제거하지 않음으로서 발생할 수 있는 충치 즉, 치아 질환의 검출에 대해 육안 방법이 또한 알려져 있다. 이러한 유형의 일반적인 방법은 예를 들어, 미국특허 제 4290433호, 유럽특허 제 0862897호, 및 국제특허 WO 97/42869호에 기재되어 있으나, 이들 방법은 플라크 침착물 자체를 검출하지 않는다.
플라크의 검출에 대해 종래기술에 공지된 이들 방법 및 장치는 최적인 것으로 판명되지는 않았으며 특히, 비교적 플라크가 적게 존재하는 경우(플라크가 증가하기 이전에 플라크의 침착물을 초기에 제거하기 위한 치아 세척이 가장 잘 수행 될 수 있는 상태)에 그러하다. 플라크의 침착물은 개인별로 상이한 특성을 가지며, 따라서 "개인화"된 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 형광 표지 물질의 치아에의 적용이 요구되는 방법은 일견 불편해 보인다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 일부 이상 해결한, 체내 치아에서 생물학적 침착물을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 치아 표면의 생물학적 침착물을 검출하기 위한 장치는 하기를 포함한다:
시험용 치아 표면상에의 여기 조사를 위한 조명 수단,
실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아의 표면으로부터의 자발형광 방출선과 관련된 파장에서 시험용 치아의 표면으로부터 형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단,
시험용 치아 표면으로부터의 형광 방출선의 강도를, 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면에서의 방출과 관련된 파장에서, 시험용 치아 표면에 존재하는 생물학적 침착물 보다 더 적은 침착물을 가지는 것으로 알려진 치아의 표면으로부터의 자발형광 방출선과 비교하기 위한 수단,
치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재에 의해 상기 수득한 비교결과를 연계시키기 위한 수단, 및
장치의 사용자에게 이러한 생물학적 침착물의 존재를 지시하는 지시 수단.
시험용 치아 표면은, 그 위에 생물학적 침착물 예컨데, 플라크를 갖는 것으로 믿어지거나 의심되거나, 또는 사용자가 플라크의 존재를 시험하고 싶어하는 것으로서(일반적으로, 이러한 침착물을 예를 들어, 치솔을 사용하여 제거하려고 사용자가 의도하는) 사용자의 구강내의 임의의 치아의 표면이 될 수 있다.
편의를 위해, 시험용 치아의 표면에 존재하는 것 보다 적은 생물학적 침착물을 갖는 것으로 알려진 치아 표면을 이하에서는 "깨끗한" 치아 표면으로 기술한다. 깨끗한 치아 표면은 그 위에 생물학적 침착물을 가질 수 있으나, 시험용 치아 표면에 존재하는 것 보다는 양적으로 적거나, 바람직하게는 생물학적 침착물이 없거나 또는 실질적으로 없다.
본 발명의 이러한 관점의 장치는, 여기 조사를 이용하여 조명된 경우에, 생물학적 침착물이 없는 치아 표면이 강력하고 용이한 검출성 자발형광 방출선 발산 하고(일반적으로, 약 450nm에서 피크를 형성하나 보다 더 높은 파장에서 상당한 강도를 형성), 이러한 자발 형광 방출선이 심지어 아주 적은 양의 생물학적 침착물 예를 들어, 치아 표면상의 플라크에 의해서도 강하게 감쇄하며, 그 결과 이러한 자발형광의 강도가 치아 표면에 생물학적 침착물이 있는 경우에 감소된다 것의 발견에 기초한다. 이러한 특징적 자발형광은 치아 표면의 다른 특징 예를 들어, 자연적인 다양성에 의한 것이든 아니든 간에 색상 또는 치아의 천연 반사성, 연령, 성, 흡연에 의한 침착물 등에 의해 영향을 받지 않으며, 그 결과 이것이 사용하는 장치 및 방법은 장치를 사용하는 개인의 치아간의 다양성에 의해 영향을 받지 않기에 충분하다. 또한, 상업적 치약의 대부분은 치아 표면 또는 그 위에 생물학적 침착물으로부터 형광 방출선을 유발시키지 않고, 천연 법랑질과는 그의 스펙트럼에서 구분되는 것으로 믿어지므로, 본원의 장치의 수행을 방해하지 않는 것으로 믿어진다.
비록 여기 조사에 있어 형광을 여기시키기 위한 바람직한 파장이 420nm 마만이지만, 이러한 짧은 파장의 조사가 어떠한 환경에서는 치아 조직에 해로운 것일수 있다. 따라서, 안정성을 이유로 여기 조사는 바람직하게는 470 ± 40nm 파장이다. 적절하고 바람직한 조명 수단이 하기에 보다 더 상세하게 기술된다.
생물학적 침착물이 없는 치아 표면은 420nm초과의 파장 영역에서 형광 방출선을 발산하며, 통상 도 1에 제시된 바와 같고, 약 450nm에서 피크를 형성한다. 따라서, 검출 수단은 이러한 420nm초과의 파장에서 형광 방출선을 검출할 것이다.
적합하게는, 형광 방출선으로부터 여기 조사를 분화시키기 위해, 검출 수단은 520nm초과의 파장에서 형광 방출선을 검출한다. 이러한 파장에서, 생물학적 침착물이 없거나 실질적으로 없는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선이 여전히 강하다. 형광 방출선은 약 530nm 예를 들어, 530-630nm 범위에 걸쳐 측정하는 것이 바람직하다.
시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선과 깨끗한 치아로부터의 자발형광 방출선을 비교하기 위한 수단은 전기 신호/ 자발형광 방출에 대응하는 전기 신호를 프로세싱하기 위한 데이터 프로세싱 시스템을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 시스템은 강도/파장 그래프 아래의 영역을 측정한다. 이를 수행할 수 있는 적절한 신호/ 데이터 프로세싱 시스템은 당해 기술분야에 공지이다.
깨끗한 치아의 표면으로부터의 자발형광의 강도는 많은 방법에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 장치의 하나의 구성에서, 생물학적 침착물이 없는 치아 표면 또는 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선이 상기한 바와 같이 개인간에 주어진 여기 조사의 강도에 있어 상수로서 처리될 수 있다.이러한 강도는 실험적으로 측정될 수 있고, 구축된 것으로서 장치중에 대조 기준으로서 저장될 수 있으며, 장치의 일렉트로닉스 및/또는 소프트웨어중에 사용자에 제공될 수 있다.
대안적인 구성에서, 장치는 깨끗한 치아 표면으로 믿어지는 사용자의 치아 표면 예를 들어, 치관 또는 전면 예를 들어, 앞니(일반적으로, 플라크와 같은 생물학적 침착물을 축적하지 않거나 거의 축적하지 않는)에 최초 적용될 수 있다. 깨끗한 표면으로부터 상기 자발형광 방출선의 강도가 측정될 수 있으며, 시험용 치아 표면으로부터의 방출 강도와 비교를 위한 기초로서 사용될 수 있다. 장치가 사용자의 깨끗한 치아 표면에 먼저 적용된 후에, 장치는 후속하여 시험용 치아 표면에 적용될 수 있으며, 깨끗한 치아 표면에서 측정된 자발형광 및 시험용 치아 표면에서 측정된 자발형광 사이에 비교가 이루어진다.
다른 대안적인 구성에서, 검출 수단은 사용자의 치아상의 위치 사이, 예컨대 사용자의 치아 표면을 가로질러, 사용자의 다수 또는 모든 치아에 걸쳐 움직일 수 있어, 이러한 움직임의 과정에서 여기 방사선이 동일하거나 상이한 치아상의 다수의 치아 표면 위로 향한다. 이러한 표면은 그 위의 생물학적인 침착물의 양이 다를 것이다. 즉, 몇몇 표면은 비교적 적은 양의 생물학적 침착물을 가져, 이러한 몇몇 표면은 시험용 치아 표면과 비교하여 "깨끗한" 표면이 된다. 예컨대, 검출 수단은 치아의 기부상의 영역 및 예컨대 치관상의 영역 또는 예컨대 전위 치아상의 영역 사이에서 움직여서, 상기 설명한 바와 같이 생물학적 침착물을 실질적으로 제거할 것이다. 이는 "동적 측정", 즉 사용자의 치아 위로 장치의 움직임에 의해 작작동하는 것으로 일컬어진다.
이러한 구성에서 본 발명의 장치는 사용자 구강의 치아 표면 위로 움직이므로, 생물학적 침착물이 존재하는 시험용 치아 표면의 영역과 마주치고, 치아의 영역을 닦아낼 것이다. 결과적으로, 검출 장치에 의해 검출되는 형광 방출 방사선의 강도는 사용자의 구강 주위에서 치아 표면 위로 움직일 때 생물학적 침착물이 존재하는 시험용 치아 표면을 나타내는 최소치와 깨끗한 치아 표면이 존재함을 나타내는 최대치 사이에서 변화할 것이다. 따라서, 장치가 사용자의 구강 주위에서 움직일 때 검출되는 형광 방출의 변화는 시간에 따른 일련의 강도 피크 및/또는 플라토(이하 총체적으로 "피크"로서 언급)를 나타내며, 이러한 피크는 생물학적 침착물을 가진 시험용 치아 표면 및 깨끗한 치아 표면의 영역 사이에서 변화를 나타낼 것이고, 전자에서는 상대적으로 낮은 피크가 발생하며, 후자에서는 상대적으로 높은 피크가 발생할 것이다. 이러한 상대적으로 낮고 높은 피크 사이의 고도의 차이는 시험용 치아 표면의 생물학적 침착물의 양의 차이를 나타낸다. 이러한 구성의 장치를 사용하여, 1개의 치아의 시험용 치아 표면상에서 생물학적 침착물의 존재를 검출하는 것이 가능할 수 있다.
대안적으로, 장치가 사용자의 몇 개의 치아 또는 모든 치아에 걸쳐 움직이는 시간 동안에 걸쳐 형광 방출 피크를 검출함으로써, 하나 이상의 시험용 치아상의 생물학적 침착물의 존재가 검출될 수 있다. 이는 "전체적인 구강"에 침착물의 존재를 지시, 즉 사용자의 구강내의 어딘가에 침착물의 존재를 나타내지만, 특정한 치아상에 정확한 위치를 제공하지는 않는다.
부가적으로 또는 대안적으로, 상기 장치는, 예컨대 최고 피크 및 최저 피크간의 차이를 측정하기 위하여 펄스 고도 분석(공지된 기술)을 사용하는 내부 전자공학 및/또는 소프트웨어에 의해 개조될 수 있다. 이러한 차이가 변화, 즉 치아를 닦는, 예컨대 칫솔질하는 과정 동안 감소하는데, 이는 침착물이 존재하고 제거되는 중이며, 점점 더 치아 표면이 깨끗해지는 것을 시사한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 장치는, 예컨대 다시 최고 피크 및 최저 피크 간의 평균을 측정하기 위한 펄스 고도 분석을 사용하여 개조될 수 있다. 칫솔질하는 동안 점점 더 치아 표면이 깨끗해질수록 이 평균이 증가하는데, 이는 침착물이 존재하고 제거되는 중임을 시사한다.
조명 수단이 치아 표면에서 여기 방사선을 보내지 않고/거나 검출 수단이 치아 표면으로부터 형광 방출선을 검출하도록 위치되지 않은 경우 형광 방출의 "잘못된" 최소치가 존재할 가능성이 있다. 예컨대, 이는 조명 수단 및/또는 검출 수단이 치아의 틈에 또는 그 주위에, 치아 보다는 구강의 다른 부위, 또는 치과용 충전재 등을 표적으로 한 경우에 발생할 수 있다. 본 발명의 장치는 이러한 잘못된 최소치, 즉 소정의 특정화된 수치 미만의 형광 강도 피크를 무시하도록, 예컨대 치아 표면으로부터의 형광 방충이 실제로 일어날 것으로 기대되는 한계에 대응하는 소정의 특정화된 한계내의 강도 피크에만 반응하도록 구성될 수 있다.
따라서, 최종적으로 기술되는 본 발명의 장치의 구체예에 따르면, 검출 수단은;
검출 장치가 한 치아 영역에서 하나 이상의 다른 치아 영역으로 움직이는 시간 동안 형광 방출선을 검출하고;
시간에 따라 방출 강도의 피크를 검출하며;
이러한 피크의 고도를 측정하여 비교하도록 구성될 수 있다.
특히, 본 구체예에서, 상기 장치는 이러한 피크의 최저 및 최고치의 고도간의 차이를 측정하고, 이러한 차이를 생물학적 침착물의 존재와 관련시켜 사용자에게 지시하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 5 내지 90%, 예컨대 5 내지 50%의 차이가 발생할 수 있다. 대안적으로 또는 부가하여, 본 구체예에서, 상기 장치는 이러한 피크의 최저 및 최고치의 고도 간의 차이를 측정한 다음 그 평균을 계산하여 이 평균의 증가를 생물학적 침착물의 존재와 관련시켜 사용자에게 지시하도록 구성될 수 있다. 전형적으로 5 내지 90%, 에컨대 5 내지 50%의 평균의 증가가 일어날 수 있다.
이러한 피크의 형광 방출 강도의 검출, 및 피크 고도의 측정 및 비교는 현재의 검출, 전자 및 데이터 처리 시스템의 능력 내에서 용이하다.
다른 대안적인 구성에서 본 발명의 장치는 치아 표면의 2개의 공간적으로 떨어진 영역으로부터 형광 방출선을 검출하고, 이러한 2개의 공간적으로 떨어진 표면으로부터 형광 방출의 상대적 강도를 비교하여, 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 이러한 차이를 관련시키고 사용자에게 이러한 침착물의 존재를 지시하기 위한 검출 수단이 제공될 수 있다.
2개 영역이 공간적으로 떨어진 거리가 적당한 경우, 영역중 하나가 그 위에 생물학적 침착물을 가지고 있다면 다른 영역은 깨끗한 영역일 가능성이 있다. 상기 2개 영역의 떨어진 적합한 최대 간격은 높이, 즉 치은 접합부(즉, 치은 변연부)와 치관간의 거리 이하일 수 있다. 전형적으로, 이러한 2개 영역의 떨어진 간격은 약 2.0mm 내지 치아의 높이, 예컨대 2 내지 10mm일 수 있다.
이러한 구성의 장치는 서로에 대하여 위치된 2개의 검출 수단을 가져 상기 장치가 구강 안으로 삽입될 때 2개 검출 수단중의 하나는 치은선 또는 그 근처에서 한 치아 주변에 위치될 가능성이 있고 다른 검출 수단은 치관 또는 그 근처에 있을 수 있다. 예컨대, 본 발명의 장치가 칫솔 헤드를 포함하는 경우, 2개의 검출 수단은 칫솔 헤드의 폭을 가로질러 위치될 수 있어(즉, 헤드-손잡이 방향과 수직인 방향), 헤드가 칫솔질하는데 사용될 때 2개의 검출 수단이 상기한 방식으로 위치하게 될 가능성이 있다.
본 구체예에 따른 장치는 2개 이상의 검출 수단을 가질 수 있고, 그 2개 이상이 상기한 거리에서 공간적으로 떨어져 있다. 2개의 공간적으로 떨어진 거리의 형광 방출의 검출은 적당하게 동시에 수행될 수 있다. 2개의 공간적으로 떨어진 영역에서 검출된 형광 방출의 강도간의 어떠한 차이도 생물학적 침착물의 존재와 관련이 있을 수 있다. 물론, 상기 상황은 공간적으로 떨어진 영역중의 하나, 예컨대 2개 이상의 검출 수단의 하나가 치아 표면으로부터 형광 방출선을 검출하기 위한 어떤 위치에 있지 않는 경우, 예컨대 치아의 틈, 구강 조직, 충전재 등의 부근에 존재하는 경우에 일어날 수 있다. 이러한 경우, 공간적으로 떨어진 영역에서 검출된 형광 강도의 차이는 그 위에 생물학적 침착물을 가진 시험용 치아 표면, 및 깨끗한 표면 사이에서 일어날 것으로 기대되며, 장치는 특정화된 소정의 수치를 초과하는 모든 이러한 차이를 무시하도록, 예컨대 소정의 특정화된 한계간의 차이에 대해서만 반응하도록 구성될 수 있다.
실제로, 전체적인 치아 표면이 "깨끗한" 경우라도 치아의 상이한 영역으로부터의 형광 방출의 차이가 존재할 수 있다. 특히, 치아의 수직 축을 따라 형광 강도의 구배가 있을 수 있고, 절치 쪽 또는 치관 보다는 경부, 또는 치은 변연부, 치아 기부 근처의 영역에서 보다 큰 강도가 관찰된다. 치아의 기부 근처에 보다 많은 침착물이 축적되는 것으로 예상되는 바와 같이, 이러한 구배는 플라크와 같은 생물학적 침착물의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 상기 구배는 깨끗한 치아에 대한 상태 보다는 생물학적 침착물이 있는 치아에서 보다 경사가 클 수 있다. 결과적으로 본 발명의 장치는 장치가 한 치아 표면의 한 부분에서 다른 부분으로 움직일 때 이러한 구배의 존재를 관찰하고/거나 측정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 장치는 생물학적 침착물이, 예컨대 치아의 기부로부터 제거될 때 기부 및 치관 사이의 형광 방출 강도의 구배가 감소할 가능성이 있기 때문에, 이러한 구배의 변화, 예컨대 치아를 닦는 동안 이러한 구배의 급경사 감소를 검출 및/또는 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재 징후에 대해 사용하도록 구성될 수 있다.
상기 마지막으로 기술된 구체예에서의 장치는 특히 단일 치아 상의 생물학적 침착물을 검출하는데 특히 적합하며, 또한 다수개의 치아 또는 사용자의 치아 전체 중 어딘가의 치아 침착물을 검출하는데, 예를 들어, 사용자에게 사용자 입안 전체 어딘가의 생물학적 침착물의 존재에 대한 "입안 전체" 징후를 제공하는데 적합하다.
본 발명의 장치의 구성과 보정, 예를 들어, 검출 및 측정되어야 하고, 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 관련된 형광 방출 강도의 설정, 장치가 반응하는 강도의 한계 설정 등은 본 발명의 장치의 특이적 구성을 위한 설계적 문제이다. 이러한 구성과 보정은 현재식 전자제품과 내장된 소프트웨어를 사용함으로써 당해 기술자들의 능력내에서 용이하게 달성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 깨끗한 치아 표면으로부터의 형광 방출 강도와 생물학적 침착물이 있는 시험용 치아 표면 사이의 구체화된 비율의 차이에 대해 반응하는 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 깨끗한 치아 표면으로부터의 형광 방출 강도와 생물학적 침착물이 있는 시험용 치아 표면 사이의 1 내지 90%, 예를 들어, 1 내지 5%, 1 내지 10%, 1 내지 20% 또는 30% 이상의 차이에 대해 반응하도록 설정될 수 있다.
따라서, 시험용 치아 표면상의 치아 플라크와 같은 생물학적 침착물의 존재로 얻어진 비교와 관련한 수단은 또한 플라크와 같은 생물학적 침착물의 존재시 시험용 치아 표면으로부터 발생된 자발 형광 방출 강도와 사실상 생물학적 침착물이 없는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선과 관련된 강도와의 차이를 결부시켜 프로그래밍된 단일/데이타 프로세싱 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 단일/데이타 프로세싱 시스템은 본 발명의 장치로 구성되는 응용 특이적 집적 회로("ASIC")를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이타 프로세싱 시스템은 플라크와 같은 침착물의 존재시에 이러한 차이점을 결부시킬 수 있다. 다르게는, 상기 데이타 프로세싱 시스템은 예를 들어, 상기 언급된 한계치내에서 플라크와 같은 침착물이 존재하는 경우 소정량보다 큰 차이만을 결부시키도록 프로그래밍될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일면은 치아 표면상의 치아 플라크가, 상기 언급된 당해 기술, 예를 들어, US5382163, DE29704185, DE29705934, EP 0774235 및 자발형광이 방출되는 파장, 예를 들어 약 600nm을 기술하고 있는 WO97/01298에 논의된 바와 같이 본래 고유한 자발형광을 가진다는 사실을 기초로 한다.
치아 플라크인 것으로 여겨지는 치아 표면상의 생물학적 침착물이 약 500nm 미만, 바람직하게는 450nm 미만의 파장에서 조사되는 경우에 자발형광 방출선이 약 530nm와 약 630nm 사이에서 방출 최대치를 갖는 것으로 발견되었는데, 특히 두개의 방출 최대치로 하나는 약 540 내지 550nm 그리고, 다른 하나는 약 610 내지 620nm에서 발견되었다. 이러한 두개의 최대치의 발견은 신규한 것으로 여겨진다.
단지 소량의 생물학적 침착물이 치아 상에 존재하는 경우, 생물학적 침착물이 존재하지 않거나 사실상 존재하지 않는 치아 표면과 관련된 자발형광은 매우 강하여, 침착물 자체 또는 치아 플라크와 같은 구성물로부터의 자발형광 방출선이 관찰되지 않을 수 있다. 즉, 치아 표면 물질 자체와 관련된 자발형광에 의해 압도된다. 그러나, 치아 상의 플라크와 같은 생물학적 침착물의 양이 증가하고/하거나 침착물이 오래됨에 따라, 침착물 자체 또는 치아 플라크와 같은 구성물은, 생물학적 침착물이 존재하지 않거나 사실상 존재하지 않는 치아 표면과 관련된 자발형광에도 불구하고 자발형광이 검출될 수 있는 강도가 될 때까지 증가하는 것이 일반적이다. 침착물이 매우 두껍거나 오래된 경우, 침착물 자체 또는 구성물로부터의 자발형광 방출선이 우세하며, 치아 표면 물질 자체와 관련된 자발형광에도 불구하고 용이하게 측정될 수 있다.
결과적으로, 단지 소량의 침착물 또는 단지 박층의 생물학적 침착물이 존재하는 경우에는 상기 기술된 바와 같이 본 발명의 제 1면에 따른 장치 및 방법은 생물학적 침착물을 검출하는데 사용될 수 있으며, 다량의 생물학적 침착물이 존재하는 경우에는 생물학적 침착물 또는 플라크와 같은 구성물로부터의 자발형광 방출선을 측정하는데 사용될 수 있다는 연속성이 존재한다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 구체예에서, 본 발명의 장치는
치아 표면 상의 생물학적 침착물로부터의 자발 형광 방출선과 관련된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단,
상기 자발형광 방출선을 시험용 치아 표면 상의 생물학적 침착물의 존재와 관련시키는 수단 및
생물학적 침착물의 존재를 장치의 사용자에게 지시하기 위한 지시 수단을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 검출 수단은 치아 표면상의 치아 플라크로부터의 자발형광 방출선과 관련된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선을 검출할 수 있다.
이러한 검출 수단은 상기 논의된 당해 기술에 기술된 치아 플라크로부터의 자발형광에 관련된 파장이 되는 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출선을 검출할 수 있다. 바람직하게는, 검출 수단은 상기 언급된 약 530nm 및 약 630nm 사이에 방출 최대치중 하나 또는 둘 모두를 검출한다.
치아 표면 상의 치아 플라크와 같은 생물학적 침착물로부터의 상기 언급된 자발형광 방출의 용도는 그 자체로 신규한 것으로 여겨진다. 그러므로, 본 발명의 추가 일면에서는
약 530nm 내지 약 630nm 사이에서 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단,
상기 자발형광 방출선을 시험용 치아 표면 상의 생물학적 침착물의 존재와 관련시키는 수단 및
생물학적 침착물의 존재를 장치의 사용자에게 지시하기 위한 지시 수단을 포함하는, 치아의 시험 표면 상의 생물학적 침착물, 특히 치아 플라크를 검출하기 위한 장치가 제공된다.
바람직하게는, 자발형광의 검출은 상기 언급된 두개의 방출 최대치 중 하나 또는 둘 모두에서 수행된다. 즉, 하나는 약 540-550nm이고, 다른 하나는 약 610-620nm이다.
적합하게는, 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출선은 시험용 치아 표면 상으로 여기 방사선을 유도함으로써 발생된다. 이러한, 여기 방사선은 본 발명의 제 1면의 장치에서 사용된 파장에서 여기 방사될 수 있다.
적합하게는, 본 발명의 상기 일면 및 바람직한 구체예를 위한 조사 수단은 바람직하게는 430nm 내지 500nm의 복사선을 포함하는 가시선의 청색 영역에서 방사선을 방출할 수 있는 발광 다이오드(LED)와 같은 광방출기를 포함할 수 있다. 480± 50nm에서 방사선을 방출하는 LED는 구입가능하다. LED는 전력 소비가 최소화인 것이 바람직하며, 5-20mA에서 작동하는 LED가 적합하다.
이러한 LED로부터의 여기 방사선은 예를 들어, 하나 이상의 광섬유 다발과 같은 광통로에 의해 치아 표면에 유도될 수 있다. 통상적인 시판되는 광섬유가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 사용자의 구강안에 삽입시키기 위해, 사용자의 치은 또는 사용자 구강 조직의 다른 부분을 파손 또는 긁히게 되는 위험을 최소화시키도록 유리 섬유 보다는 플라스틱 물질이 사용된다. 광섬유의 적합한 물질은 여기 방사선으로 조사되는 경우에 어떠한 형광도 방출하지 않아야 한다. 약 0.25-2.0mm(즉, 250 마이크론 - 2.0mm)의 광섬유가 이러한 목적에 적합한 것으로 밝혀졌으며, 약 4mm 이하의 이러한 광섬유 다발이 치아 플라크와 같은 생물학적 침착물에 대해 시험될 치아 표면 영역에 의존하여 적합한 것으로 나타났다. 광 방출기와 시험용 치아 표면 사이에 광학 경로로 광섬유를 혼입시켜 형광 방출선을 유발하는 파장의 여기 방사선이 우선적으로 시험용 치아 표면에 유도되도록 보장하는 것이 적합할 수도 있다. 또한, 집속 광학계, 예를 들어 하나 이상의 렌즈를 광방출기와 시험용 치아 표면 사이의 광학 경로에 혼입시켜 여기 방사선이 집속되어 시험용 치아 표면으로 집중되도록 하는 것이 적합할 수도 있다.
조사 수단이 약 420nm 미만의 파장으로 방사선을 방출하는 경우, 안정상의 이유로 사용자의 조직에 도달하는 방사선을 억제하도록 차단 필터를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 적합한 필터가 공지되어 있다. 적합한 유형의 필터는 다이크로익(dichroic) 필터, 예를 들어, 여기 방사선의 파장에서 반사하고 방출된형광 방사선의 파장에서 투과하며, 이러한 파장의 방사성을 차단하는 저렴하고 용이한 방법으로서 바람직한 다이크로익 미러이다.
검출기 수단은 보편적인 검출기, 예를 들어 반도체 포토다이오드를 포함할 수 있다. 형광 발생이 우선적으로 검출기에 우선적으로 유도되는 것을 보장하기 위해 검출기와 시험용 치아 표면 사이에서 광학적 경로내로 광학 필터를 삽입시키는 것이 적합할 수 있다. 또한, 형광 방사가 검출기상에 초점이 맞춰지고 집중되는 것을 보장하기 위해 검출기와 시험 투쓰 표면 사이에서 광학적 경로내로 초점을 맞추는 광학 물체, 예를 들어 하나 이상의 렌즈를 삽입시키는 것이 적합할 수 있다. 검출기 수단은 광통로, 예를 들어 하나 이상의 광섬유, 예컨대 앞서 기술된 다발을 포함하여, 치아 표면으로부터 형광 방사 조사선에 대한 검출기로 형광 방사를 유도할 수 있다.
자기 조사선 및 형광 방사 조사선을 위한 별도의 광통로가 사용될 수 있을지라도, 대안적으로 단일의 광통로가 빛 광통로 및 비임 분리기 모두의 길이의 일부에 걸쳐 사용될 수 있으며, 공지된 유형의 조합체가 여기 및 방사 조사선을 분리하고 적당한 경우 이들을 유도하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 동일한 광섬유는 여기된 형광 조사선 및 방사된 형광 조사선 모두를 유도하는데 사용될 수 있고, 여기된 형광 조사선 및 방사된 형광 조사선은 이색 필터(dichroic filter)를 사용하여 여과될 수 있다.
형광 방사가 조정되지 않은 바탕 조사선, 예를 들어 사용자의 구강 외부의 광원으로부터 용이하게 구별될 수 있도록 여기 조사선 및 예를 들어 20 내지500Hz, 예컨대 100 내지 300Hz, 적합하게는 약 200Hz에서 형광 방사를 동시에 조정 및/또는 상관시키는 것이 바람직하다. 바람직하게, 전류 주위에서의 조정은 주파수(일반적으로 50 내지 60Hz)를 유지하며, 이의 다중체는 사용자의 환경에서 전기적 광으로부터 간섭을 피하도록 기피되어야 한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 조명 수단 및 검출 수단의 광통로를 포함하는 광섬유는 적합한 도관내에서 함께 다발형성될 수 있으며, 공통적인 광학 프로브, 예를 들어 투명한 커버 또는 초점을 맞추는 전달/수집 프로브에서 종결될 수 있다. 상기 프로브는 시험용 치아 표면상에서 조명 수단으로부터 여기 조사선의 초점을 맞출 수 있는 하나 이상의 렌즈를 삽입시킬 수 있고 광통로내로 시험용 치아 표면으로부터 형광 방사의 초점을 맞출 수 있다. 광섬유는 불규칙하게 함께 다발형성될 수 있다. 대안적으로, 광섬유는 조명 수단의 광통로를 포함하는 섬유(들) 또는 검출 수단을 포함하는 섬유(들)이 검출 수단의 광통로 또는 조명 수단의 광통로를 각각 포함하는 섬유의 링 또는 다각형에 의해 둘러싸인 중심 원뿔을 포함할 수 있도록 다발형성될 수 있다. 별도의 광섬유가 자기 및 방사 조사선에 대한 광통로로서 사용된다면, 바람직하게는 다수의 섬유가 형광 방사 조사선의 저강도로 인해 여기 조사선의 경우 보다 방사 조사선의 광통로에 대해 사용된다.
장치의 사용자에게 심한 플라크와 같은 생물학적 침착의 존재를 알려주는 수단은 사용자에게 빛과 같은 시각적 신호 또는 소리와 같은 청각적 신호를 제공하여 생물학적 침착의 존재를 알려주는 전자 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수단은 상당량의 생물학적 침착이 존재하는 경우에만 상기와 같은 신호를 제공하고, 침착이 제거되는 경우에 이 신호를 제공하는 것을 중단할 수 있거나, 생물학적 침착이 존재하는 경우 어떠한 신호도 제공하지 않지만 침착이 존재하지 않는 경우에 상기 신호를 제공할 수 있다. 또 다른 지시 모드가 당업자들에게 자명할 것이다. 이러한 수단의 구성은 전자 기술의 당업자들에게는 용이하게 자명할 것이다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 본 발명의 장치는 예를 들어 시험용 치아 표면에서 여기 조사선을 유도하는 수단 및 칫솔의 헤드가 광학 프로브로 종결되고 앞서 기술된 바와 같이 삽입되는 하나 이상의 광섬유를 갖는 칫솔의 헤드내로 삽입되는, 치아 표면으로부터 형광 방사를 검출하는 수단을 포함하여, 광섬유가 예를 들어 칫솔모의 일반적인 길이인 1cm 이하에서 사용자의 시험용 치아 표면에 편리하게 근접할 수 있다. 이러한 칫솔은 또한 이것의 헤드에서 보편적인 세척모가 삽입될 수 있으며, 한 가지 구체예에서 세척모는 그 자체로 하나 이상의 상기 광섬유를 포함하거나 삽입함으로써 프로브를 포함할 수 있다. 칫솔은 수동으로 사용되는 칫솔일 수 있거나, 더욱 편리하게 전동 칫솔, 즉 칫솔모가 삽입되는 칫솔 헤드가 전기 모터에 의해 구동되는 칫솔일 수 있다.
프로브가 삽입되는 헤드는 칫솔의 영구적인 부분이거나, 대안적으로 및 바람직하게 대체될 수 있다. 편리하게, 조명 수단, 검출 수단, 다양한 전자 신호 및 데이타 처리 수단 등, 및 전지 또는 전기 유지 연결체와 같은 적합한 전력 공급원이 칫솔의 손잡이에 제공될 수 있다. 상기 칫솔이 전기적으로 구동되는 세척 칫솔을 갖는다면, 상기와 같은 구조에서 구동 모터 등과 같은 전기 부품 모두는 칫솔의 손잡이내로 삽입될 수 있다.
본 발명의 장치가 칫솔내로 삽입되는 경우, 이 장치는 사용자의 치아의 표면상에서 생물학적 침착의 존재를 나타내고 치아를 적당한 기간 동안 칫솔질한 후 생물학적 침착의 상당한 감소 또는 부재를 나타내도록 구성될 수 있다. 이러한 칫솔은 생물학적 침착이 사용자의 치아의 일부 영역내에 다소 존재하여, 칫솔질을 계속하는 것이 침착물을 제거하는데 필요한 것을 사용자에게 알려주도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 앞서 기술된 장치를 삽입한 칫솔을 제공한다. 바람직하게, 상기 칫솔은 치아상에 처음에 존재하는 침착물이 칫솔질 과정에서 제거되었는지를 사용자에게 알려주는 수단, 및/또는 침착물이 칫솔질 후에도 여전이 존재하여 칫솔질이 계속 필요한 지를 사용자에게 알려주는 수단이 제공되도록 구성된다.
대안적으로, 본 발명의 장치는 치과용 도구, 예를 들어 의사가 그의 환자의 치아를 생체내 조사하는데 사용하기에 적합한 치과용 도구를 포함할 수 있다.
사용시에 시험용 치아 표면은 예를 들어 예비 헹굼에 의해 초기에 세척되어 오물, 심하지 않은 다른 침착물 및 시험용 치아 표면을 누렇게 할 수 있는 오염물을 제거한 후, 시험용 치아 표면에 본 발명의 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 장치가 사용자게에 플라그와 같은 생물학적 침착이 시험용 치아 표면상에 존재하는 것을 알려줄 때, 치아 표면은 예를 들어 칫솔모 및 임의로 치약과 같은 치과용 조성물, 및 침착물이 여전히 존재하는 지를 결정하기 위해 시험용 치아 표면에 재적용되는 장치를 사용하여 세척될 수 있다. 침착물이 여전이 존재하는 경우, 상기공정은 침착물이 제거되었는지를 알려줄때까지 계속된다. 대안적으로 및 특별하게, 본 발명의 장치가 칫솔을 포함하는 경우, 이것은 칫솔질 과정에서 치아에 간단하게 적용될 수 있으며, 칫솔질은 본 발명의 장치가 침착물이 만족스러운 정도까지 제거되었는지를 나타낼때까지 계속된다. 치과용 조성물이 칫솔질 과정에 사용되는 경우, 이는 검출 수단에 의해 검출되는 형광 방사의 파장에서 형광을 나타내는 성분을 전혀 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명은 이제 하기의 도면을 참조로 하여 예시의 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 생물학적 침착이 없는 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방사 및 420 내지 750nm의 방사 파장 범위에 대해 치아 플라크의 침착이 있는 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방사의 강도/파장 그래프를 도시한 것이다.
도 2는 더욱 상세하게 생물학적 침착이 없는 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방사 및 530nm 이상의 파장에서 치아 플라크의 침착이 있는 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방사의 강도/파장 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 치아 플라크로부터 자발형광 방사의 강도/파장 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 조명 및 검출 수단에 대한 광섬유를 포함하는 광통로를 통한 단면을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 장치의 프로브를 통한 수직 단면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 장치에 대한 광학 시스템의 개략도이다.
도 7은 사용시에의 본 발명의 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 칫솔의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 장치의 사용 모드를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 장치의 또 다른 모드를 도시한 것이다.
도 11 및 12는 일련의 치아로부터의 형광 방사 강도 그래프를 도시한 것이다.
도 13은 치아 수직축의 거리에 따른 형광 광도의 그래프를 보여준다.
도 1을 참조하면, 자발형광 방출의 파장(㎚)을 수평축에 나타내고, 광도(임의의 유니트)는 수직축에 나타내었다. 침착물을 제거하기 위해 공지된 방법으로 깨끗해진, 생물학적 침착물이 없는 청결 시험용 치아 표면에 420㎚ 보다 작은 파장의 여기 광선을 비추고 종래의 에피형광 검출 현미경을 사용하여 침착물이 없는 표면의 결과적인 자발형광 광도를 측정하였다. 도 1의 11 라인은 방출의 강도/파장 그래프를 보여준다. 최대로 강한 방출선은 약 450㎚에서 관찰되었다. 그리고 나서 치아 표면에 새로운 치아 플라크 층을 입히고, 420㎚ 보다 작은 파장의 여기 광선으로 비추면서 치아 표면의 결과적인 자발형광 광도를 앞에서와 같이 측정하였다. 도 1의 12 라인은 이 방출의 광도/파장 그래프를 보여준다. 약 410㎚에서 방출 광도 피크의 크기는 실질적으로 감쇠되는 것으로 보여졌다.
도 2를 참조하면, 자발형광 방출의 파장(㎚)을 수평축에 나타내고, 강도(임의의 유니트)는 수직축에 나타내었다. 도 2에서, 530㎚ 이상의 파장에서 자발형광의 강도를 보여주는 도 1의 그래프의 범위는 보다 큰 증폭시에 보여진다. 도 2의 21 라인은 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면에서 자발형광의 강도를보여주고, 도 2의 22 및 23 라인은 존재하는 생물학적 침착물의 양을 점차 증가시킴에 따른 자발형광의 강도를 보여준다. 530㎚ 아래의 여기 광선을 이용하여 생성될 수 있는 이보다 높은 파장에서, 형광 방출의 강도 감쇠는 용이하게 검출되기에 충분한 것으로 보였다.
또한, 도 2는 치아 플라크와 같은 생물학적 침착물(25)이 점차적으로 두꺼워지는, 깨끗한 법랑질(24)의 표면을 갖는 치아를 통한 단면을 개략적으로 보여준다. 치아의 영역으로부터 형광 방출의 강도는 깨끗한 영역과 플라크의 두꺼운 영역에 상응하는 I21, I22, 및 I23으로 각각 보여진다.
도 3을 참조하면, 자발형광 방출의 파장(nm)을 수평축에 나타내고, 강도(임의의 유니트)는 수직축에 나타낸다. 깨끗한 치아 플라크로 신뢰되는 생물학적 침착물의 두꺼운 침착물이 있는 시험용 치아 표면에 420㎚ 보다 작은 파장의 여기 광선을 비추고, 침착물이 입혀진 표면으로부터의 결과적인 자발형광의 강도를 종래의 에피형광 검출 현미경을 이용하여 측정하였다. 강한 방출 최대값은 약 530㎚와 약 560㎚ 사이에서 관찰되었고, 특히, 두 개의 최대값중 하나는 도 3의 31 피크에서 약 540㎚, 다른 하나는 도 3의 32 피크에서 약 610 내지 620㎚일 때 였다.
도 4를 참조하면, 광통로(41)의 일부가 전체적으로 단면도로 보여진다. 광통로(41)는 여기 광선을 위한 광통로(43)와 방출 광선을 위한 광통로(44)를 포함하는 광 섬유(43, 44)의 다발인 도관(42)를 포함한다. 이러한 섬유(43,44)는 임의의 다발로 배열되며 방출 광선의 낮은 강도로 인하여 여기 광선을 위한 섬유(43)보다 방출 광선을 위한 섬유(44)가 더 많다.
도 5를 참조하면, 광통로(41)를 결합한 프로브는 세로 단면으로 보여진다. 상응하게, 도 4에 해당하는 부분에 번호를 부여했다. 섬유(43,44)는 프로브를 형성하는 엔드 캡(57) 내에서 유지된 투명 프로브 커버(56)의 뒤에, 일반적인 프로브 표면(55)에서 종결된다. 사용시, 표면(55)의 전면은 시험용 치아 표면에 가장 가까이 위치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 이것은 본 발명의 기구를 위한 광 시스템의 개략적인 레이아웃을 보여준다. 파장 480㎚±50㎚의 여기 광(파란색)은 LED 61에 의해 생성되었다. 3개의 2색성 거울 시리즈(62,63,64)는 광통로(66)에 대해 빛을 집중시키는 집중 렌즈(65)를 향한 480㎚ 이상의 파장의 광을 나타낸다. 이러한 2색성 거울은 480㎚ 이하의 파장의 임의의 중요한 광량이 치아 표면으로 향하는 것을 방지하여 이러한 광으로부터 사용자의 임의의 상해 위험을 최소화시킨다. 광통로(66)는 광이 치아(67) 표면으로 안내되고, 형광 방출 광선이 복귀되는 광 섬유들의 다발이다. 렌즈(65)는 형광 방출 광선을 집중시키고, 2색성 거울(64)은 광을 검출기(69)로 집중시키는 렌즈(68)에 530㎚ 이상의 광선 만을 통과시킨다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 기구의 개략적인 레이아웃을 보여준다. 이 기구는 LED의 형태인 광 방출기(71)와, 도 4 및 5에서 보여진 것과 같은 프로브인, 프로브(73)의 여기 광선을 지시하기 위해 광 섬유의 다발을 포함하는 광통로(72)를 따라 LED에 의해 방출된 광, 즉 여기 광선을 치아 플라크(75)와 같은 침착물이 위에 있는 시험용 치아 표면(74) 상에 안내하기 위한 집중 시스템을 자체적으로 포함하는 조사 수단을 포함한다. 치아 표면(74)의 형광 방출 및/또는 침착물(75)은 프로브(73)에 의해 수집되고, 광 섬유 다발을 포함하는 광통로(76)에 의해 검출 수단(77)으로 안내된다. 이것은 시험용 치아 표면(74)의 형광 방출선을 검출한다. 이러한 방출은 실질적으로 침착물이 없는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출 및/또는 침착물(75)로부터의 자발형광 방출과 관련된 파장에서 일어날 수 있다.
검출 수단(77)로부터의 전기 신호는 신호 데이터 처리 수단(78)을 통과한다. 이 수단(78)은 시험용 치아 표면의 자발형광 방출 강도와, 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면의 자발형광 방출과 관련된 자발형광 방출의 강도를 비교하기 위한 수단과, 수득된 비교가 시험용 치아 표면 상의 침착물의 존재와 관련되는 수단, 및/또는 침착물로부터 자발형광 방출선을 시험용 치아 표면 상의 침착물의 존재와 관련시키는 수단을 포함할 수 있다. 신호/ 데이터 처리 수단(78)은 마이크로프로세서 장치를 적절히 포함할 수 있고, 기준 참조 강도 데이터 예를들면 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면으로부터의 형광 강도의 방출과 관련되고 및/또는 치아 플라크로부터의 자발형광 방출과 관련된 참조 강도 데이터와 함께 미리 적재될 수 있다.
신호/ 데이터 처리 수단(78)의 전기 출력은 지시 장치(79)에 보내져 생물학적 침착물 예를들면 치아 플라크의 존재를 적합한 신호에 의해 기구의 사용자에게 나타내는 것으로, 예를들면 침착물이 존재하지 않거나, 침착물이 존재하거나, 존재했던 침착물이 제거되었는지를 나타낸다.
조사 수단(71), 신호/데이터 처리 수단(78), 및 지시 수단(79)는 전력 공급원(710)에 의해 전력이 공급된다. 전력 공급원(710)은 예를들면, 신호/데이터 처리 수단(78)의 조절하에 조정된 전력 공급원일 수 있다. 완전한 기구는 기구의 작동 모드 및/또는 지시 수단(79)에 의해 주어진 신호의 성질, 즉 실질적으로 침착물이 없는 치아 표면과 관련된 형광 방출의 파장이나, 생물학적 침착물로 인한 형광 방출의 파장이나, 양쪽 모두의 파장의 검출 여부를 결정하기 위한 단순 온/오프 스위치 및/또는 모드 선택 스위치를 포함할 수 있는 컨트롤(711)을 경유하여 사용자의 조절하에 있다.
사용시, 프로브(73)는 시험용 치아 표면(74)와 가장 인접하게 놓여진다. 방출기(71)에 의해 방출된 여기 광선은 광통로(72)를 경유하여 표면(74)으로 지시되고, 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면이나 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출에 해당하는 파장에서의 형광 방출일 수 있는 형광 방출 광선은 프로브(73)에 의해 수집되고, 광통로(76)을 경유하여 검출 수단(77)으로 지시된다. 방출기(71)와 검출기(77)의 동작은 동시에 조정된다. 검출기(77)의 전기 신호는 신호/ 데이터 처리 수단(78)으로 입력되고, 데이터/신호 처리 수단(78)의 반응인 결과적인 출력 신호는 지시 수단(79)으로 입력되어 적절한 신호를 사용자에게 제공한다.
사용의 하나의 모드에서, 프로브(73)는 사용자의 앞니 표면과 같은 생물학적 침착물이 없는 것으로 알려진 기준 치아 표면(74A)과 가장 인접하게 높여지고, 실질적으로 생물학적 침착물이 없는 치아 표면 또는 플라크와 같은 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출에 상응하는 파장에서 형광 방출일 수 있는 형광 파장을 프로브(73)에 수집하고, 상기 조정된 방식으로 광통로(76)를 경유하여 검출 수단(77)으로 지시한다. 검출기(77)로부터의 전기 신호는 신호/데이터 처리 수단(78)으로 입력되고, 이 신호는 시험용 치아 표면(74)의 형광 방출 시험 데이터와 신호/데이터 처리 수단(78)에서 비교되면서, 즉 시험용 치아 표면(75)에서 플라크와 같은 치아 생물학적 침착물을 검출하기 위한 기구의 다음 사용을 위하여 강도 기준 데이터를 산출하기 위해 사용될 수 있다.
도 8에서는 칫솔(81) 전체를 개략적으로 보여준다. 칫솔(81)은 손잡이(82), 청결솔(84)의 술을 가진 머리(83) 및 둘 사이를 연결시키는 목부위(85)를 포함하고 있다. 머리(83)는 연결부(86)에서 목(85)으로부터 제거가능하도록 함으로써 대체가능하다. 솔(84)에 평행하게 머리(83)로부터 돌출된 부위는 프로브(73)로서, 도 5에서 도시된 바와 같은 일반적인 제조물, 즉 부드럽고 유연한 광섬유 다발(대략적으로 솔(84)의 술에 대해 길이, 직경 및 결이 동일한)을 가지고 있다. 하나의 프로브(73)를 제시하였지만 머리(83)는 둘 이상을 포함할 수 있다. 프로브(73)는 광통로(72, 76)에 의해 손잡이(82)에 연결되어 있고, 손잡이는 LED 라이트 이미터(71), 검출 수단(77), 신호/데이터 처리 수단(78) 및 전원 공급기(710)를 포함하며, 손잡이의 바깥 표면상에는 표시 수단(79) 및 제어판(711)이 있다. 연결부(86)는 우수한 광학 연결이 프로브(73)와 손잡이(82)사이에 가능하도록 제조된다.
사용할 때에, 상기 칫솔은 제어판(711)에 의해 켜지며 양치질을 위해 사용된다. 프로브(73)는 본 명세서에 기술된 바와 같은 방법을 사용하여 생물학적 침착물의 존재를 검출하고, 표시 수단(79)에 의해 사용자에게 침착물의 존재를 알려준다. 표시 수단(79)은 또한 본 장치가 켜져 있다는 사실, 낮은 전지 전력, 86에서 잘못된 연결 또는 머리(83)를 교체할 필요성(예컨대, 솔(84)상의 프로브(73)이 낡았다는 것)과 같은 것을 사용자에게 알려준다. 칫솔(81)이 치아의 침착물이 존재한다고 사용자에게 알려준다면, 사용자는 침착물이 제거될 때까지 양치질을 계속 할 수 있다. 또한 손잡이(82)는 전기적인 칫솔 머리(83)를 구동시키는 임의의 모터(87) 및 구동 수단(88)을 포함할 수 있다.
또한 도 8은 2개의 프로브(73)를 가진 2가지 칫솔 머리(89, 810)를 보여준다. 머리(89)에서, 2개의 프로브(73)는 칫솔(81)의 머리-손잡이 세로축을 따라 이격되어 있고, 머리(810)에서, 2개의 프로브(73)는 칫솔(81)의 가로축(즉, 머리-손잡이 세로축에 대해 수직 방향)에 걸쳐 이격되어 있다. 머리(89, 810)는 도 8에 제시된 손잡이(82)와 함께 사용하기에 적합한 머리로 교체될 수 있다. 도 8에 제시된 바와 같이 여러 쌍의 프로브(73)의 사용은 동시에 시험될 치아의 영역을 보다 넓게 해줄 수 있거나, 본 장치의 내장된 전자장치 및 소프트웨어를 통해 생물학적 침착물을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 또한 머리(89, 810)에 존재하는 2개의 프로브(73)는 도 10에서 참조로 나중에 언급된 2개의 프로브로서 사용될 수 있다.
도 9에서는 본 발명의 장치의 한가지 사용 방법을 보여준다. 도 9A는 사용자의 치은연(95)으로부터 연장되어 있는 한 세트의 치아(91, 92, 93, 94)에 대한 개략도를 보여주며, 한 세트의 치아(91, 92, 93, 94)를 거치는 거리를 보여준다. 생물학적 침착물이 있는 영역들을 91A, 92A, 93A로 보여주며, 또한 치아사이의갭(96, 97, 98)이 존재하고, 치아(94)는 아말감이 채워진 99를 가지고 있다.
도 8에서 제시된 바와 같이 칫솔 머리에 통합되어 있는 프로브의 타입(41, 73)은 예컨대, 양치질 동안에 치아(91-94)를 가로질러 불규칙적인 경로 A-A로 이동된다. 이 경로의 과정에서 프로브(41, 73)는 생물학적 침착물이 없는 청결 영역(즉, 치아(91-94)상에 제시된 청결 영역)뿐만 아니라 생물학적 침착물이 존재하는 영역(91A, 92A 및 93A), 갭(96, 97, 98) 및 아밀감이 채워진 99를 만나게 된다.
도 9B는 시간이 흐름에 따라, 즉 "역학적" 측정에 의해 경로 A-A상에서 치아(91-94)를 거쳐 이동하기 때문에 프로브(41, 73)에 의해 검출된 바와 같이 치아(91-94)의 표면으로부터 형광 방출 I의 그래프를 보여준다. 시간에 대한 형광 강도의 그래프는 치아(91-94)의 청결 영역에 상응하는 높은 피크 및 프래토우(910), 생물학적 침착물이 존재하는 치아(91-94) 영역에 상응하는 보다 낮은 피크 및 플래토우(911) 및 갭 96, 97, 98 및 아밀감이 채워진 99에 상응하는 최소치(912)를 보여준다.
높은 피크(910)중 가장 높은 것은 형광 강도 I1을 가지며, 낮은 피크(912)중 가장 낮은 것은 형광 강도 I2를 갖는다. 보다 낮은 한계 I0을 최소치(912)의 강도보다 높지만 레벨 I2보다 낮게 설정하였고, 장치가 I0미만의 사용동안의 어떠한 형광 방출 강도에 대해 무시하도록 설정하였다. 생물학적 침착물의 존재는 I1-I2에 의해 0 이상으로 표시된다. 장치를 생물학적 침착물의 존재하에서 특정 레벨보다 큰 I1-I2에 대한 관련 등급으로 설정될 수 있으며, 침착물 91A, 92A 및 93A가 존재하는 것을 기초로 하여 사용자에게 알려주도록 설정될 수 있다. 또한 본 장치는 평균 형광 방출 강도 Im을 계산하도록 제조될 수 있다.
도 9C는 생물학적 침착물을 제거시킨 치아(91-94) 표면의 세트를 보여준다. 프로브 타입(41, 73)은 치아(91-94)의 표면을 거쳐 이동된며 상응하는 형광 강도/시간 그래프가 도 9D에 제시된 것과 같이 생성된다. 도 9D로부터 제시된 바와 같이, I1-I2차이는 여전히 0보다 크지만 도 9B의 (I1-I2)값보다 훨씬 작다. 도 9D의 감소된 (I1-I2)값은 장치의 소프트웨어 및/또는 전자장치에 설정된 특정 레벨 미만일 수 있으며 치아(91-94) 표면이 생물학적 침착물에 대해 충분히 청결해졌음을 사용자에게 알려줄 수 있다. 또한 도 9D는 침착물(91A, 92A 및 93A)이 제거된 것과 같이 평균 형광 방출 Im도 증가했음을 보여준다.
도 9에 사용된 장치가 칫솔인 경우, 예컨대 도 8에 제시된 바와 같이 I1-I2가 상기 특정 설정 레벨로 남아있더라도 계속적인 치아 이동 필요성을 사용자에게 알려주도록 설정될 수 있다.
도 10에 있어서 4개의 대표적인 치아(101, 102, 103, 104)를 보여주며, 이중 3개(102, 103, 104)는 이들 위에 생물학적 침착물(102A, 103A, 104A) 영역을 가지고 있고, 치아(101)은 완전히 청결한 상태이고, 치아(104)는 아말감이 채워진 105를 가지고 있다. 이 치아사이에는 갭(107)이 있다. 2개의 프로브(108, 109)의 타입(41, 73)을 치아(101, 102, 103, 104) 표면에 적용하였다. 프로브(108, 109)의 이격된 "d"는 치은연(110)에서부터 치관(111)까지의 치아 높이의 대략 80%이다. 각 프로브(108, 109)에 의해 검출된 형광 방출의 강도 및 이들의 상대적인 강도를 장치의 전자장치 및 소프트웨어에 의해 측정하고 비교하였다.
치아(101)상에서 두 개의 프로브(108, 109)에 의해 검출된 형광 방출의 강도는 장치의 소프트웨어 및 전자장치에 의해 설정된 한계에 의해 설정된 어떤 특정 레벨 미만에 의해서만 실질적으로 동일하거나 다르다. 이러한 작은 차이는 치아(101)가 침착물에 대해 청결함을 사용자에게 알려주기 위해 사용된다.
치아(102)상에서 프로브(108)는 치아 표면의 청결 부분으로부터의 형광 방출선을 검출하고, 프로브(109)는 생물학적 침착물이 존재하는 치아 표면의 영역(102A)로부터의 형광 방출선을 검출한다. 2개의 프로브(108, 109)에 의해 검출된 형광 방출의 강도는 다르며, 프로브(109)에 의해 검출된 것이 프로브(108)에 의해 검출된 것보다 적다. 하지만 이러한 차이는 장치의 내주 전자장치 및 소프트웨어에 의해 설정된 한계 이내에 있으며, 치아(102)상에 생물학적 침착물의 존재를 사용자에게 알려주기 위해 사용된다.
치아(103)상에서 프로브(108)은 생물학적 침착물이 존재하는 치아(103)의 영역(103A)로부터의 형광 방출선을 검출하며, 프로브(109)는 치아사이의 갭에 위치하고 있다. 치아(104)상에서 프로브(108)은 치아(104)의 청결 부위로부터의 형광 방출선을 검출하며, 프로브(109)는 형광 방출이 없는 아말감이 채워진 110에 인접하고 있다. 치아(103 및 104) 둘 모두에 있어서 프로브(108 및 109)에 의해 검출된 형광 방출간의 차이는 장치의 전자장치 및 소프트웨어에 미리 설정된 한계보다 크고 장치에의해 무시되어 오류 판독이 수득되지는 않는다.
도 8에 제시된 칫솔 머리(89 및 810)는 도 10에 대해 기술된 방법에 사용하기에 적합한 2개의 프로브를 포함하고 있다.
본 발명을 예시하는 실험 데이터를 하기에 기재하였다.
1. 장치 구성
실험에서 예시의 공급원은 470 nm ±40 nm의 발광을 방출하는 LED 및 치아 표면상에 355-490 nm 파장이 발광되도록 해주는 여기 필터이다. 배리어 필터는 520 nm보다 높은 발광이 통과하도록 해주며 이색의 거울은 형광 방출로서 검출되는 510 nm 이상의 빛을 필터링시킨다.
2. 기초 데이터
전문적인 치아 청결을 통해 16명의 지원자의 샘플을 취하여 수용하였다. 형광 방출 데이터를 제 1 및 제 4의 4분원(치아 11 내지 17 상악, 치아 41-47 하악)에서 모든 치아에 대한 구강 양상(정확하게는 평분선의 중앙 지점에서)을 기록하였다. 대부분의 경우에, 견실한 법랑질로 평가되었지만 소수의 경우, 아말감으로 채워진 곳이 존재하고, 이 경우 아말감으로 채워진 곳으로부터의 형광 신호가 기록되었다.
청결한 치아의 형광 강도는 마지막 어금니(17 및 47)를 제외하고, 각각의 증가하는 "치아 번호"(즉, 위치 또는 치아 타입)와 함께 증가한다는 것이 밝혀졌다.청결한 치아 표면으로부터의 이러한 형광이 존재하지만, 또한 각 사이의 개별적인 차이는 뚜렷하지 않음이 밝혀졌다. 또한 치아 회복 물질로부터의 형광 방출의 강도는 하기에 표시한 바와 같이 매우 낮음(일반적으로 ≥1.0)이 밝혀졌다:
물질 측정 번호 범위
아말감 2 0.05-0.06
금 4 0.12-0.15
세라믹 13 0.01-0.14
복합재료 4 0.08-0.12 (하나는 1.04임)
에나멜 195 1.00- >3.4
이는 이러한 회복촉진 물질로부터의 형광 방출로부터 문제가 거의 발생하지 않음을 나타낸다.
3. 플라크 검출
4명의 자원자들을 36시간 동안 모든 기계적 및 화학적 구강 위생 조치를 취하지 못하게 하여, 치아 플라크가 축적되게 하였다. 형광 방출 측정을, 꼼꼼한 자기 실행성 치아 세척 전 및 세척 후 둘 모두의 시점에서, 12시간 및 36시간 후에 6개의 상악 전치 각각에 대해 4회 수행하였다.
결과를 하기 표에 나타내었다:
플라크에이지(Age) 치아타입 플라크 부재범위평균 플라크 존재범위평균 절대차범위평균 상대% 차범위평균
12h 절치 5.89-7.826.52 5.48-6.636.12 0.25 내지 -1.19-0.41 4.1 내지 -15.2-5.6
12h 견치 6.92-7.967.56 6.84-8.277.42 0.42 내지 -0.82-0.14 6.0 내지 -10.3-1.8
36h 절치 5.66-7.416.23 4.46-6.134.95 -1.06 내지 -1.66-1.28 -1.2 내지 -16.7-11.5
이들 데이터는 플라크가 축적된 경우에 깨끗한 치아 법랑질과 관련된 파장에서의 형광 방출의 강도의 측정가능한 차를 나타낸다. 플라크가 덮어진 치아 영역과 깨끗한 치아 영역 사이의 상대적 차는 성숙한 두꺼운 플라크가 12시간 후에 형성된 얇은 플라크 침착물 보다 형광 강도를 종종 크게 감소시킴을 나타낸다.
4. 치아 플라크의 "동력학적(dynamic)" 측정
임의의 침착물이 제거된 천연 치아의 샘플을 사용하여, 이러한 치아를 이들의 천연 순서로 밀랍 모델에 삽입시킴으로써 인공 하악골을 구성하였다. 치아의 이러한 세트를 저속 이동 칫솔과 같은 프로브를 사용하여 "스캐닝"하였다. 이러한 방식, 즉, 도 9와 관련하여 상기 기술된 방법으로, 치아의 세트를 가로지르는 시간/거리에 대한 형광 강도를 수득하였는데, 이는 치아와 접촉하는 경우에는 높은 시그널을 나타내고, 치아 사이의 치간 영역에서는 형광 갭(낮은 시그널)을 나타내며, 이들 갭은 무시된다.
이러한 실험에서, 재현가능한 곡선이 수득될 수 있었고, 유사한 치아(예를 들어, 소구치, 구치 등)의 형광 피크가 유사한 수준으로 존재하였고, 치아 법랑질과 치간 영역을 구별할 수 있었던 것으로 밝혀졌다. 치아의 측면을 스캐닝하는 동안의 형광 시그널은 치은연에 인접해 있는 영역을 스캐닝함으로서 수용된 시그널 보다 낮았다.
이러한 시험관내에서의 성공의 결과로서, 2일의 기간 동안 모든 구강 위생 조치를 취하지 못하게 한 3명의 자원자에 대해 생체내 시험을 수행하였다. 상기 약술된 시험을, 꼼꼼한 자기 실행성 치아 세척 전 및 세척 후, 치아의 절개 영역, 예를 들어 치은연에 대해 평행한 웰(well)에 걸쳐, 상악골(윗턱) 뿐만 아니라 하악골(아랫턱)에서 수행하였다.
결과를 도 11 및 12에 도시하였는데, 이들 도면은 플라크가 덮어진 치아 및세척 후의 동일한 치아의 형광 방출 세기를 나타내며, 도 11은 플라크 침작물이 형성되는 치아의 기부 근처에서 취한 측정치를 도시하고, 도 12는 플라크 침착물이 결코 형성될 것 같지 않은 치관에서의 측정치를 도시한다.
이들 결과는 생체내에서의 깨끗한 치아의 형광 강도가 치은에 인접한 위치에 높고(도 11 참조), 절개 영역에서 낮음(도 12 참조)을 나타낸다. 플라크가 거의 예상되지 않는 경우, 즉, 절개부에 있어서, 플라크가 덮어진 치아 및 깨끗한 치아로부터의 강도의 평균값은 거의 동일하였다 (도 11 참조). 플라크 침착이 예상되는 경우, 즉, 치은연에서, 시그널은 깨끗한 치아에 비해 감소하였다 (도 12 참조).
이동 프로브에 의해 스캐닝된 각각의 치아의 경우, 형광 방출의 강도는 치아가 이것의 침착물이 제거됨에 따라 증가하는 것으로 여겨지며, 이러한 증가는 도 11에 도시된 바와 같이 치은에 인접해 있는 치아 영역의 경우 더 크다. 도 11을 참조하면, 치아를 세척하기 전에, 즉, 침착물이 존재하는 경우, 최고 피크와 최저 피크 사이의(치아 사이의 "허위" 최저치는 무시한다) 형광 강도의 차(I1-I2)미세척됨는 약 17.5 강도 단위이다. 치아를 세척한 후, 즉, 침착물이 제거된 경우, 최고 피크와 최저 피크 사이의(다시 한번, 치아 사이의 "허위" 최저치는 무시한다) 형광 강도의 차(I1-I2)세척됨는 약 8.0 강도 단위, 즉, 약 50% 감소된다. 또한, 피크 높의 평균은 치아를 세척한 결과로서 약 20 내지 30% 상승한 것으로 도 11로부터 알 수 있다. 유사한 결과가 도 12에 도시된 절개 영역에 대해 수득되지만, (I1-I2)미세척됨과 (I1-I2)세척됨의 차 및 평균의 상승은 치은 영역에 대한 경우 보다 낮다. 이러한 데이터는 침착물의 존재를 나타내는 동력학적 측정의 가능성을 나타낸다.
5. 단일 치아의 형광 측정
"깨끗한" 치아 법랑질의 자체 형광이 치아의 수직축을 따른 표면 위치상의 상이한 부위에서 위치에 따라, 즉, 치아가 치은선(또는 치은연)과 만나는 경부 부위에서 치아의 절개부까지, 달라지는 지를 결정하기 위해 실험을 수행하였다. 이들 실험을 플라크 덮어진 치아 표면 뿐만 깨끗한 치아 표면에 대해서도 수행하였다. 3명의 자원자를 2일간 임의의 기계적 또는 화학적 구강 위생 조치를 받지 못하게 하였다. 이들 3명의 자원자는 각각 경미한 정도, 중간 정도 및 심한 정도의 플라크를 생성하는 것으로 알려져 있었다. 그 후, 상이한 치아 타입의 법랑질 형광은 전문적 치아 세척 전 및 세척 후에 수직축을 따라 최대 4개의 위치, 즉, 경부 영역, 치관 및 두 군데의 중간부 위치(1군데는 낮고, 2군데는 높음)에서 기록되었다.
심한 정도로 플라크를 생성시키는 전형적인 자원자에 대한 결과를 하기 표에 나타내었다.
윗턱 경부 중간부 1 → 중간부 2 → 절개부
치아 플라크 부재플라크 존재 차 (%) 플라크 부재플라크 존재 차 (%) 플라크 부재플라크 존재 차 (%) 플라크 부재플라크 존재 차 (%)
11 35.536.5 +2.7 22.522.0 -2.3 25.022.5 -11.1 26.023.0 13.0
23 57.045.0 41.034.0 -20.6 23.022.0 -4.5 22.020.0 -10
25 69.062.0 -11.3 52.040.0 -30.0 31.029.0 -6.9 23.020.5 -12.2
26** 86.054.0 -59.3 55.032.0 -71.9 ** 26.023.5 -10.6
아랫턱
31 33.030.0 -10 25.024.0 -4.2 25.026.0 +3.1 29.028.0 -3.6
33 79.0*71.0* -11.3 63.049.0 28.6 29.024.0 -20.8 23.521.5 -9.3
35 60.059.0 -1.7 42.035.0 -20.0 29.030.0 +3.3 23.521.5 -9.3
36** 73.060.0 -21.7 50.031.0 -61.3 ** ** 23.5 +16.1
* 상아질 - 법랑질 접합부
** 단지 2개의 값이 입수가능하다
3명의 지원자에 대한 결과는 하기 표에 요약 기재되어 있으며, 이러한 결과는 플라크 침착물의 제거시 형광 방출 강도가 변화됨을 나타낸다.
형광 강도의 변화
지원자 플라크 경부 중간부 절개부 중간부
1 경 4.8 내지 -61.0 -1.8 9.6 내지 -8.6 ±0
2 평균 7.2 내지 -26.3 -8.7 5.6 내지 -9.4 ±1.0
3 중 2.7 내지 -59.3 -11.3 16.1 내지 -13.0 -9.7
상기 결과는 치아 수직축에 따른 거리에 따라 자발형광 강도의 구배(치은연(경부)에서 높은 형광 강도로 출발하여 절개부(치관)에서 보다 낮으며 고르게 분포된 강도로 구배를 이룬다))가 존재함을 나타낸다. 특히, 상아질-법랑질 접합부라 불리는 부분이 프로브에 접근 가능할 때 높은 값이 얻어졌다.
형광 방출 강도는 플라크 두께 및 위치에 따라 다소 다르기는 하지만 플라크 침착물에 의해 감소되었다. 절개부에서는 어떠한 플라크도 예기되지 않았으며, 모든 지원자의 경우에, 형광 방출 강도의 변화가 발견되었음에도 불구하고, 플라크제거시 강도 변화의 중간값은 경 및 평균 플라크 형성에 대해 1 내지 0이었고 중 플라크 형성에 대해서는 10%였다. 이와 대조적으로, 가장 많은 플라크가 예기된 경부 영역에서, 형광 강도의 감소가 최대였으며, 예를 들어 약 11%가 중 플라크 형성에 대하여 기록되었다.
이들 결과는 청결한 표면 및 플라크 침착물이 존재하는 표면 둘 모두에 대하여 치아의 수직축에 따른 거리에 따라 청결한 치아 표면으로부터 방출되는 형광 방출 파장에 상응하는 파장에서 형광 방출 강도의 변화를 보여주는 도 13에 도시된 그래프와 같이 표현될 수 있다. 이 그래프로부터, 치은연으로부터 절개부까지의 치아 수직축에 따라서 이격된 2개의 지점에 대해 청결한 치아 보다 표면상에 플라크 침착물을 함유하는 치아로부터의 형광 방출 강도의 구배가 더 가파르다는 것을 알 수 있다. 이러한 구배의 측정은 치아 표면상의 치아 플라크의 검출을 위한 기초로서 사용될 수 있으며, 치아를 세척하는 동안 덜 가파른 구배로의 변화가 플라크의 초기 존재 및 이어서의 후속적인 제거와 연관될 수 있다.

Claims (30)

  1. 여기 조사선을 시험용 치아 표면으로 유도하기 위한 조명 수단;
    사실상 생물학적 침착물을 함유하지 않는 치아 표면으로부터의 자발 형광 방출선의 파장과 관련된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터 형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단;
    시험용 치아 표면에 존재하는 침착물의 양보다 더 적은 양의 생물학적 침착물을 갖는 것으로 공지된 치아 표면으로부터, 사실상 생물학적인 침착물을 함유하지 않는 치아 표면으로부터 자발 형광 방출의 파장과 관련된 파장에서, 상기 형광 방출의 강도를 자발 형광 방출의 강도와 비교하기 위한 수단;
    이러한 방법으로 얻어진 비교치와 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재를 연관시키기 위한 수단; 및
    장치의 사용자에게 생물학적 침착물의 존재를 지시하기 위한 지시 수단을 포함하여, 치아 표면상의 생물학적 침착물을 검출하기 위한 장치.
  2. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 검출 수단이 520nm 보다 높은 파장에서 형광 방출선을 검출함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 내지 제 2항 중의 어느 한 항에 있어서, 생물학적 침착물을 함유하지 않거나 생물학적 침착물을 사실상 함유하지 않는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선의 강도가 장치내에 기준이 되는 표준으로서 저장됨을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 청결한 치아 표면인 것으로 믿어지는 사용자의 치아 표면에 초기에 적용되고, 청결한 것으로 믿어지는 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선의 강도를 측정하고, 시험용 치아 표면으로부터의 형광 방출선의 강도와 비교하기 위한 기초로서 상기 강도를 사용하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 검출 수단이 사용자의 치아상의 위치 사이에서 이동 가능하므로, 이러한 이동 동안에, 여기 조사선이 동일하거나 상이한 치아상의 다수의 치아 표면으로 유도되고, 장치가 사용자의 구강의 여러곳으로 움직임에 따라 검출된 형광 방출선의 변화가 측정되고, 이러한 방식으로 측정된 측정치를 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 연관시킴을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 장치가 형광 방출 강도의 최고 피크와 최저 피크 사이의 차를 측정하고, 치아를 세척하는 동안 이러한 차의 변화를 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 연관시키는데 사용됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 장치가 최고 피크와 최저 피크 사이의 평균을측정하고, 치아 청결 과정 동안 이러한 차이의 증가를 시험용 치아 표면상의 생물학적인 침착물의 존재와 연관시키는데 사용됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 5항, 제 6항 또는 제 7항에 있어, 고유한 특정의 최소값 아래의 어떠한 형광 강도 피크도 무시하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 검출 장치가 하나의 치아 영역으로부터 하나 이상의 다른 치아 영역으로 이동하는 동안에 형광 방출선을 검출하고; 시간에 따른 방출 강도의 피크를 검출하며; 이러한 피크를 측정하고 비교하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 11항에 있어서, 형광 방출 강도의 최저 피크 높이와 최고 피크 높이 사이의 차를 측정하고, 이러한 높이차를 생물학적인 침착물의 존재와 연관시키고, 이러한 침착물의 존재를 사용자에게 지시하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 치아 표면의 2개의 이격된 영역으로부터 형광 방출선을 검출하고, 이들 2개의 이격된 표면으로부터의 형광 방출의 상대적인 강도를 비교하고, 상대적인 강도 사이의 차이를 치아 표면상의 생물학적인 침착물의 존재와 연관시키고, 이러한 침착물의 존재를 사용자에게 지시하는 검출 수단이 장치에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 2개 영역의 최대 이격 거리가 치은과의 접합부로부터 치아의 치관까지의 높이임을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 장치가 구강으로 삽입될 때 2개의 검출 수단중 하나가 치은연 또는 그 근처에 인접하여 위치하고 다른 하나가 치아의 치관에 또는 그 근처에 위치하도록 2개의 검출 수단이 서로에 대하여 상대적인 위치를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 칫솔의 폭을 가로질러 위치한 2개의 검출 수단을 갖는 칫솔 헤드를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중의 어느 한 항에 있어서, 장치가 치아 표면의 한 지점으로부터 또 다른 지점으로 이동함에 따라 치아 표면을 가로지르는 거리에 의해 형광 방출 강도에서의 어떠한 구배의 존재를 관찰하고/거나 이의 구배를 측정하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 치아를 세척하는 동안 구배의 변화를 검출하고/거나 측정하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중의 어느 한 항에 있어서, 치아 표면상의 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출선과 연관된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선을 검출하기 위한 검출 수단; 자발형광 방출선을 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 연관시키기 위한 수단; 및 생물학적 침착물의 존재를 장치의 사용자에게 지시하기 위한 지시 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 검출 수단이 치아 표면상의 치아 플라크로부터의 자발형광 방출선과 관련된 파장에서 시험용 치아 표면으로부터의 자발형광 방출선을 측정할 수 있음을 특징으로 하는 장치.
  19. 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물, 특히 치아 플라크를 검출하기 위한 장치로서, 약 530nm 내지 약 630nm에서 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물로부터의 자발형광 방출선 검출하기 위한 검출 수단; 생물학적 침착물로부터의 이러한 자발형광 방출선을 시험용 치아 표면상의 생물학적 침착물의 존재와 연관시키기 위한 수단; 및 생물학적 침착물의 존재를 장치의 사용자에게 지시하기 위한 지시 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 검출 수단이 약 540 내지 550 및 약 610 내지 620nm에서 2개의 방출 최대치중의 하나 또는 둘 모두에서 자발형광 방출선을 검출함을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기 조사선의 파장이 470±40nm임을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기 조사선이 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광통로에 의해 치아 표면으로 지향되고, 검출 수단이 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광통로를 포함함으로써 치아 표면으로부터의 형광 방출선을 형광 방출선을 검출하기 위한 검출기로 안내함을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 조명 수단 및 검출 수단의 광통로에 포함되어 있는 광섬유가 적절한 도관내에 함께 다발형성되어 있으며 광 프로브에서 종결됨을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 22항 또는 제 23항에 있어서, 형광 방출선의 강도가 낮아 여기 조사선의 광섬유 수보다 훨씬 더 많은 광섬유가 방출선의 광통로에 사용됨을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 1항 내지 제 24항 중의 어느 한 항에 있어서, 약 420nm 미만의 파장을 갖는 조사선이 사용자의 조직에 이르지 못하게 하는 차단 필터를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서, 이색성 미러 필터를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중의 어느 한 항에 있어서, 여기 조사선, 및 형광 방출의 검출이 조절되고/거나 위상 고정됨을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 1항 내지 제 27항 중의 어느 한 항에 있어서, 시험용 치아 표면에 여기 조사선을 유도하기 위한 수단 및 칫솔 헤드내로 혼입된 시험용 치아 표면으로부터의 형광 방출선을 검출하기 위한 수단을 갖는 칫솔을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28항에 있어서, 사용자의 치아 표면상의 생물학적 침착물의 초기 존재를 지시하고 치아가 적절한 시간 동안 솔질된 후의 생물학적 침착물의 양적인 감소 또는 부재를 지시하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 28항 또는 제 29항에 있어서, 생물학적 침착물이 사용자 치아 영역의 어떤 곳에 존재하는지와 침착물을 제거하는데 치아를 계속해서 솔질해야 할 필요가 있는지를 지시하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
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