KR20100058715A - 치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법에 관한 것으로, 특히 상압에서 플라즈마 가스를 발생시키고 장시간의 연속적인 동작에서도 저온의 플라즈마를 안정적으로 공급할 수 있는 치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치 및 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법에 의하면 플라즈마 장치의 제작비용이 저렴하며, 별도의 진공 환경을 유지할 필요없이 상압하에서 플라즈마를 발생시켜 치아 미백에 직접 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 장시간의 연속적인 동작에서도 저온의 플라즈마를 안정적으로 공급함으로써 매우 안전하며, 짧은 시간 내에 현저한 치아 미백 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

치아미백, 상압 저온 플라즈마장치,

Description

치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법{Plasma apparatus for tooth bleaching and tooth bleaching method using the plasma apparatus}

본 발명은 치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법에 관한 것으로, 특히 상압에서 플라즈마 가스를 발생시키고 장시간의 연속적인 동작에서도 저온의 플라즈마를 안정적으로 공급할 수 있는 치아미백용 플라즈마장치 및 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법에 관한 것이다.

미용 분야에서 치아 미백은 오랜 세월 동안 인간의 관심 대상이었으며 오늘날에 와서 현대인들의 삶의 수준이 높아짐에 따라 더욱 각광을 받고 있는 서비스 분야이다. 이러한 치아 미백은 크게 가정에서 이루어지는 자가 미백과 치과 병원에서 이루어지는 전문가 미백으로 구분할 수 있다.

자가 미백은 비교적 낮은 농도의 미백 물질을 별도의 장치를 이용하여 주로 잠자는 시간 동안 치아에 적용하게 되는데, 이 경우 최소 2주 이상 꾸준히 사용해야만 비로소 미백효과를 얻을 수 있다.

반면 병원에서 이루어지는 치아 미백은 미백제로서 보통 28-35%의 고농도 과 산화수소와 열이나 광원을 조합하여 비교적 짧은 시간에 높은 미백 효과를 낼 수 있다. 그러나 이와 같이 농도 과산화수소와 함께 열을 가하거나 레이저 광원을 사용하는 경우 열에 노출된 치아에 문제가 발생할 수 있으며, 또한 고열로 인해 환자에게 불쾌감을 주게 된다.

또한 이러한 경우에도 적정 수준의 치아 미백의 효과를 얻기 위해서는 여러 번의 처리가 뒤따라야만 하고 이로 인해 환자는 여러번 병원을 방문해야 하는 등의 불편이 따르고 이에 따라 그 비용도 증가하게 된다.

또한 기존의 전문가 미백에서 미백제와 함께 사용되어 온 할로겐 광중합기, 레이저 또는 발광 다이오드와 같은 다양한 광원은 미백제의 온도를 높여주어 미백 속도를 증대시켜주는 것이라 알려져 있지만 이러한 효과를 입증할 만한 자료들이 부족하여 그 실효성 자체에 대한 확인이 요구되는 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적과제는, 환자의 치아에 안전하면서도 저렴한 가격으로 짧은 시간 내에 현저한 치아 미백 효과를 얻을 수 있는 치아미백용 플라즈마장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적과제는, 상압에서 플라즈마를 발생시켜 장시간의 연속적인 동작에서도 저온의 플라즈마를 안정적으로 공급하여 환자의 치아에 안전하면서도 저렴한 가격으로 짧은 시간 내에 현저한 치아 미백 효과를 얻을 수 있는 플라즈마장치를 이용한 치아미백방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치는 유전체 튜브, 상기 유전체 튜브의 외부에 형성된 외부전극, 상기 유전체 튜브의 내부에 형성된 내부전극, 상기 유전체 튜브의 일 측에 형성되어 가스가 공급되는 가스유입구, 상기 외부전극에 전원을 인가하여 상기 유전체 튜브 내에 공급된 가스를 플라즈마화 시키는 전원공급부 및 상기 유전체 튜브 내에서 플라즈마화된 가스를 피처리 대상인 치아에 조사하는 가스배출구를 구비하고, 상기 플라즈마장치는 상압 하에서 40℃ 이하의 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법은, 피처리 대상인 치아를 격리시키는 단계, 상기 격리된 치아에 과산화수소를 공급하는 단계 및 상기 격리된 치아에 상압에서 플라즈마화된 저온의 플라즈마 가스를 조사하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치 및 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법에 의하면 플라즈마 장치의 제작비용이 저렴하며, 별도의 진공 환경을 유지할 필요없이 상압하에서 플라즈마를 발생시켜 치아 미백에 직접 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한 장시간의 연속적인 동작에서도 저온의 플라즈마를 안정적으로 공급함으로써 매우 안전하며, 짧은 시간 내에 현저한 치아 미백 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치는 유전체 튜브(11), 외부전극(12), 내부전극(13), 가스유입구(14), 전원공급부(15) 및 가스배출구(16)를 구비한다.

상기 유전체 튜브(11)는 원통형 또는 다각형의 통 형태로 이루어 질수 있으며, 상기 플라즈마 장치의 외관을 형성한다.

상기 외부전극(12)은 상기 유전체 튜브(11)의 외부 둘레에 형성된다. 상기 내부전극(13)은 상기 유전체 튜브(11)의 내부에 형성되며 상기 유전체 튜브(11)의 외부의 구성과는 연결되어 있지 않은 플로팅(floating)된 구성으로서 플라즈마가 더욱 용이하게 생성될 수 있다. 상기 외부전극(12)과 상기 내부전극(13)은 전기적 도체이며 특히 알루미늄(Al) 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유전체 튜브(11)의 일 측에는 가스유입구(14)가 형성되어 있다. 상기 가스유입구(14)에는 헬륨이나 아르곤과 같은 비활성 가스들이 유입된다.

한편 상기 전원공급부(15)는 상기 외부전극(12)에 약 20kHz의 저주파 및 5kV의 고전압의 전원을 인가하여 상기 유전체 튜브(11)내에 공급된 헬륨이나 아르곤과 같은 비활성 가스들을 플라즈마화 시킨다.

상기 가스유입구(14)를 통해 상기 유전체 튜브(11)내로 공급된 가스는 상기 전원공급부(15)에 의해 공급된 저주파(20kHz) 및 고전압(5kV)의 전원에 의해 플라즈마화 되고, 상기 내부전극(13)의 가운데에 형성되어 있는 관통홀(17)을 거쳐 가스배출구(16)를 통해 배출되어 피처리 대상인 치아에 조사된다.

한편 상기 외부전극(12) 및 내부전극(13)은 상기 가스배출구(16)의 끝단으로부터 소정 거리 만큼 이격되어 위치함으로써 피처리 대상인 치아(20)에 직접 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이로써 플라즈마 처리 대상에 의도하지 아니한 전기적 손상을 입히는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 장치는 피처리 대상인 치아에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 구비할 수도 있다. 상기 과산화수소 공급부는 플라즈마 장치에 포함될 수도 있고 별도의 장치로서 분리된 상태로 형성될 수도 잇다.

상기한 플라즈마 장치를 이용함으로써 과산화수소와 함께 수 cm에 이르는 플라즈마를 피처리 대상인 치아 표면에 직접 조사하여 치아미백 과정을 보다 효과적으로 처리할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 치아미백방법의 미백효과를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 치아미백방법에 있어서 플라즈마 조사 전후의 밝기의 변화를 나타내는 도면이다.

도 2는 발치된 치아를 이등분하여 아무런 처리를 하지 않은 상태의 치아와 농도 28%의 과산화수소만 10분 동안 처리한 치아, 그리고 과산화수소와 플라즈마를 10분간 처리한 치아의 밝기를 비교한 사진이다.

도 2를 참고할 때 아무런 처리를 하지 않은 치아와 과산화수소를 10분간 처리한 치아의 밝기는 크게 변화가 없지만 (B'→B), 과산화수소 및 플라즈마를 10분간 처리한 치아는 아무런 처리를 하지 않은 치아에 비해 현저하게 밝은 색상을 띄는 미백효과가 있음을 알 수 있다.(A'→A)

도 3은 반복 실험을 통하여 얻어진 미백 실험 전후의 색상 변화 통계치를 보여준다. 과산화수소와 플라즈마를 함께 처리한 치아의 밝기 변화는 19.7 ㅁ 6.6 이고, 과산화수소만 10분간 처리한 치아의 밝기 변화는 6.1 ㅁ 4.6으로서 플라즈마 조사로 인해 치아의 미백 효과가 두 배 이상 증가하였음을 알 수 있다.

도 4는 플라즈마를 조사하는 동안의 치아 온도 변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.

치아 미백 과정에서 고온의 열이 발생하는 경우 환자에게 불쾌감을 줄 수 있으므로, 치아 미백 과정이 진행되는 동안 치아와 플라즈마의 온도를 체온과 유사하게 유지하는 것은 매우 중요한 일이다. 또한 치아의 수질은 온도가 5.5℃ 이상 증가하게 되면 돌이킬 수 없는 상해를 입는 것으로 알려져 있다.

도 4을 참고하면 본 발명에 따른 플라즈마장치를 이용한 치아미백 과정에서 플라즈마를 조사하는 동안 치아 표면의 온도는 40℃ 이하로 유지되고 있음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 치아미백 방법에 있어서 플라즈마 조사 전후의 치아표면 변화를 관찰한 사진이다.

도 5는 플라즈마 조사 전후에 있어서, 치아 표면의 Ponceau 염색결과(a-b)와 주사전자현미경(SEM) 사진(c-d)을 보여준다. 단백질과 반응하여 붉은 색으로 변하는 Ponceau의 경우 플라즈마 조사 전의 치아에서는 강한 염색성을 보이나(a) 플라즈마 조사 후 그 염색성은 현저하게 떨어진다(b). 이는 플라즈마 조사로 인하여 표면 단백질이 제거 또는 변성되었음을 의미하는 것이다.

또한 주사전자현미경 사진에서도 플라즈마 조사 전(c)에는 치아 표면에 거칠게 관찰되는 많은 입자들이 플라즈마 조사 후(d)에는 현저히 사라졌음을 알 수 있다.

도 6은 electron spin resonance (ESR) spin-trapping 방법을 이용하여 과산화수소와 치아의 반응 과정에서 발생되는 OH 라디칼의 고유 파형을 측정한 데이터로서 플라즈마 조사 전후의 차이를 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 (a)와 (b)의 두 가지 경우에 있어서 OH 라디칼 발생량을 비교하여 나타낸 도면이다.

OH 라디칼은 치아 미백에 있어서 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 OH 라디칼은 매우 불안정한 상태에 있기 때문에 안정한 상태가 되기 위해서는 색소와 같은 주위 분자들로부터 전자를 빼앗게 되며 그 결과 색소의 구조가 깨어져 미백 효과가 나타나는 것이다.

도 6을 참고하면, 플라즈마를 조사하기 전(a)에 비하여 플라즈마를 조사한 후(b)에는 OH 라디칼이 두 배에 가깝게 생성되었음을 알 수 있으며 이는 도 7에서도 그대로 확인할 수 있다.

본 발명은 가스통이나 외부 전원부를 제외한 플라즈마 장치의 크기가 10 cm 안팎으로 작게 설계되어 다루기가 매우 용이하고, 제작비용이 저렴하며 별도의 진공 환경을 유지할 필요 없이 상압에서 플라즈마를 발생시켜 치아 미백에 직접 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 플라즈마 장치에 의하면 장시간 동안 체온과 비슷한 저온 플라즈마를 만들어 주고, 치아 미백에 중요한 역할을 하는 OH 라디칼을 과산화수소로부터 매우 효과적으로 유리시키기 때문에 치아 미백을 보다 저렴한 비용으로 단시간 내에 효과적으로 시술할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 본 발명에 따른 치아미백용 플라즈마 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 치아미백방법의 미백효과를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 치아미백방법에 있어서 플라즈마 조사 전후의 밝기의 변화를 나타내는 도면이다.

도 4는 플라즈마를 조사하는 동안의 치아 온도 변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 치아미백 방법에 있어서 플라즈마 조사 전후의 치아표면 변화를 관찰한 사진이다.

도 6은 electron spin resonance (ESR) spin-trapping 방법을 이용하여 과산화수소와 치아의 반응 과정에서 발생되는 OH 라디칼의 고유 파형을 측정한 데이터로서 플라즈마 조사 전후의 차이를 보여주는 도면이다.

도 7은 도 6의 (a)와 (b)의 두 가지 경우에 있어서 OH 라디칼 발생량을 비교하여 나타낸 도면이다.

Claims (11)

1. 치아미백용 플라즈마 장치에 있어서,

   유전체 튜브;

   상기 유전체 튜브의 외부에 형성된 외부전극;

   상기 유전체 튜브의 내부에 형성된 내부전극;

   상기 유전체 튜브의 일 측에 형성되어 가스가 공급되는 가스유입구;

   상기 외부전극에 전원을 인가하여 상기 유전체 튜브 내에 공급된 가스를 플라즈마화 시키는 전원공급부; 및

   상기 유전체 튜브 내에서 플라즈마화된 가스를 피처리 대상인 치아에 조사하는 가스배출구;를 구비하고,

   상기 플라즈마장치는 상압 하에서 40℃ 이하의 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피처리 대상인 치아에 과산화수소를 공급하는 과산화수소 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부전극은

   상기 유전체 튜브의 외부와 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 내부전극은

   상기 가스 유입구에 유입된 가스가 통과되는 관통홀이 그 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전원공급부는

   20kHz의 저주파 및 5kV의 고전압을 상기 외부전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부전극 및 상기 외부전극은

   알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부전극 및 상기 외부전극은

   상기 가스배출구의 끝단으로부터 소정 거리 만큼 이격되어 위치함으로써 피처리 대상인 치아에 직접 접촉하는 것을 방지하는 특징으로 하는 치아미백용 플라즈마 장치.
8. 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법에 있어서,

   (a) 피처리 대상인 치아를 격리시키는 단계;

   (b) 상기 격리된 치아에 과산화수소를 공급하는 단계; 및

   (c) 상기 격리된 치아에 상압에서 플라즈마화된 저온의 플라즈마 가스를 조사하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 (c) 단계를 진행하는 동안, 상기 피처리 대상인 치아의 표면온도는 40℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는

    동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는

    1 내지 10분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치를 이용한 치아미백방법.

Images