KR20110139748A

KR20110139748A - 살균 효과를 위해 방사 에너지를 전달하는 구강 세정기

Info

Publication number: KR20110139748A
Application number: KR1020117024671A
Authority: KR
Inventors: 클리포드 제이. 스나이더; 고든 하스지어; 해럴드 루에트젠; 케네스 에이. 헤어; 다니얼 버나드 커버
Original assignee: 워터 피크 인코포레이티드
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2011-12-29
Also published as: KR101378687B1; EP2408396A1; MX350876B; US20100239998A1; EP2408396A4; CN202821693U; CA2756057C; KR20140009537A; WO2010108189A1; JP5643284B2; CA2756057A1; JP2012521225A; EP2408396B1; MX2011009850A

Abstract

구강 세정기는 펌프 기구를 갖는 기부와, 기부 내에 수납되고 펌프 기구와 유체적으로 연결되는 저장부를 포함한다. 제트 팁(910)을 구비한 핸들(908)은, 구강 내 표면으로 유체를 유도하도록 저장부로부터 가압 유체 스트림을 수용하기 위해 펌프 기구의 출구와 연결된다. 또한, 구강 세정기는 구강 내 표면으로 방사 에너지를 유도하기 위해 방사 에너지원(916)과 전달 시스템(922)을 포함한다.

Description

살균 효과를 위해 방사 에너지를 전달하는 구강 세정기{ORAL IRRIGATOR APPLIANCE WITH RADIANT ENERGY DELIVERY FOR BACTERICIDAL EFFECT}

상호 참조 관련 출원

본 출원은, 발명의 명칭이 "살균 효과를 위해 방사 에너지를 전달하는 구강 세정기(Oral irrigator appliance with radiant energy delivery for bactericidal effect)"이고 2009년 3월 20일자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/162,126호의 우선권을 35 U.S.C 119(e)에 따라 주장하며, 상기 출원은 PCT 규칙 20.6에 준한 목적으로 전체적으로 참고 문헌으로 인용된다.

본 발명은 구강 세정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세균 감소 효과를 향상시키기 위한 방사 에너지원을 포함하는 구강 세정기에 관한 것이다.

덴탈 워터 제트(dental water jet)로 칭해지기도 하는 구강 세정기는 일반적으로 펌프에 물을 공급하는 물 저장부를 포함하며, 펌프에 공급된 물은 팁 구조부를 갖는 핸들 부재를 통해 사용자의 입 안으로 전달된다. 팁 구조부는 사용자가 필요에 따라 사용자의 치아 또는 잇몸으로 수류를 유도할 수 있게 하도록 크기가 정해지고 배향된다. 수류는 연속적이거나 펄스적일 수 있다. 구강 세정기의 저장부는 카운터 톱(counter top)에 위치 설정되거나 손을 이용하여 유지될 수 있다. 이런 구강 세정기의 예들이 미국등록특허 제6,056,710호, 미국등록특허 제7,147,468호 및 미국특허출원 공개공보 제2008/0008979호에 설명되어 있다.

현재 사용되는 구강 세정기의 유효성은 입 안에서 발견되는 세균에 대한 수류의 파열성 영향(disruptive influence)에 의해 결정된다. 세균은 수류에 의해 제거되고 (삼키거나 양치질을 통해) 입 안으로부터 외부로 전달된다.

본 명세서에 인용된 임의의 참고문헌과 이들 참고문헌에 기재된 임의의 상세한 설명 및 논의를 포함하여, 본 명세서의 "배경기술"에 기재된 내용은 단지 기술적 참고를 목적으로 하며, 본 발명의 보호 범위를 규정하는 주제인 것으로 간주되지 않아야 한다.

일 실례에서, 방사 에너지를 전달하기 위한 구강 세정기는 기부 하우징과, 펌프 기구와, 기부 하우징에 작동식으로 연결되고 펌프 기구에 유체적으로 연결되는 저장부와, 저장부에 유체적으로 연결되어 유체를 구강 내 표면으로 유도하는 제트 팁과, 방사 에너지를 구강 내 표면으로 유도하는 방사 에너지원을 포함한다. 일 실시예에서, 방사 에너지원과 제트 팁은 유체와 방사 에너지 모두를 대체로 동일한 방향으로 유도하기 위해 일원형일 수 있다. 다른 실시예에서, 방사 에너지원과 제트 팁은 단일 세정용 완드(single irrigation wand)에 모여 있는 분리된 구조체일 수 있다.

다른 실례에서, 방사 에너지를 전달하기 위한 구강 세정기는 방사 에너지원으로부터 구강으로 방사 에너지를 유도하는 방사 에너지 도관을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제트 팁의 유체 도관 및 방사 에너지 도관은 분리된 구조체일 수 있고, 이들은 함께 제트 팁을 형성한다. 다른 실시예에서, 방사 에너지 도관과 유체 도관은 일원형일 수 있고, 유체와 방사 에너지 모두를 동일한 종단 지점으로부터 대체로 동일한 방향으로 유도하는 제트 팁을 형성할 수 있다.

방사 에너지를 전달하기 위한 구강 세정기의 다른 실례에서, 방사 에너지원과 제트 팁은 동일한 기부 하우징에 부착되고 개별적으로 사용될 수 있는 분리된 구조체이거나 장치일 수 있다.

다른 실례에서, 구강 세정기는 이동시 조작 및 사용이 용이하도록 단일 본체 내에 제트 팁과, 방사 에너지원과, 저장부를 구비한 핸드헬드형 장치일 수 있다. 전술한 실례에서와 같이, 방사 에너지원은 제트 팁으로부터 분리되거나 이에 일체로 구성될 수 있고, 또는 방사 에너지는 제트 팁의 유체 도관으로부터 분리되거나 그와 일체로 구성된 방사 에너지 도관을 통해 방사 에너지원으로부터 유도될 수 있다.

본 명세서의 "발명의 내용"은 단순한 형태의 선택적 개념을 소개하기 위해 제공되며, 이는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 추가적으로 설명된다. 본 명세서의 "발명의 내용"은 청구하고자 하는 발명의 주요 특징 또는 필수 특징을 확인하고자 하는 것이 아니며, 또한 청구하고자 하는 발명의 보호 범위를 제한하고자 의도하는 것도 아니다. 본 발명의 다른 특징, 세부 사항, 유용성 및 장점은 첨부한 도면에 추가적으로 예시되고 첨부한 특허청구범위에 한정된 바와 같은, 본 발명의 여러 실시예에 대한 보다 구체적인 상세한 설명을 통해 명확해 질 것이다.

도 1a는 방사 에너지를 방출하는 제트 팁을 포함하는 구강 세정기의 실례의 등각도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 구강 세정기의 제트 팁의 종단부의 확대도이다.
도 2a는 방사 에너지를 방출하기 위한 제트 팁을 포함하는 구강 세정기의 다른 실례의 등각도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 구강 세정기의 제트 팁의 종단부의 확대도이다.
도 3a는 방사 에너지원이 핸들에 제공되고 방사 에너지가 광 튜브를 통해 제트 팁의 종단부로 전달되는, 구강 세정기의 다른 실례에 따른 제트 팁의 등각도이다.
도 3b는 방사 에너지원이 핸들에 제공되고 방사 에너지가 광 튜브를 통해 제트 팁의 종단부로 전달되는, 핸드헬드형 구강 세정기의 확대도이다.
도 4a는 유체 배출용 제트 핸들 및 팁과, 방사 에너지 적용용 분리형 핸들을 포함하는 방사 에너지를 방출하기 위한 구강 세정기의 실례의 등각도이다.
도 4b는 제트 핸들 및 팁이 기부 하우징과 저장부 유닛으로부터 제거되어 있는, 도 4a의 구강 세정기를 도시하는 사시도이다.
도 5a는 단일 제트 핸들을 구비하는 팁은 방사 에너지를 방출하기 위한 구강 세정기의 실례의 사시도이며, 나란히 배치된 종단부들로부터 유체를 유도하기 위한 유체 도관과 방사 에너지를 유도하기 위한 추가의 방사 에너지 도관 모두를 포함한다.
도 5b는 제트 핸들 및 팁이 기부 하우징과 저장부 유닛으로부터 제거되고 구강 세정기의 방사 에너지 도관이 활성화되어 있는, 도 5a의 구강 세정기를 도시하는 등각도이다.
도 5c는 도 5a의 나란히 위치된 방사 에너지 도관 팁과 제트 팁의 확대 부분도이다.
도 6a는 구강 세정기의 제트 팁에 나란히 배치된 유체 도관 및 방사 에너지 도관의 개략도이다.
도 6b는 도 6a의 방사 에너지 도관으로 광 에너지를 집광하기 위한 성형된 렌즈 시스템의 등각도이다.
도 7은 일반적인 구강 내에 원하는 비흑색 세균과 원치않는 흑색 세균에 대한 방사 에너지 전달 시스템을 구비한 구강 세정기의 실례의 효과를 도시하는 막대 그래프이다.
도 8a는 일체형 방사 에너지 도관을 형성하는 구강 세정기의 제트 팁의 실례의 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 구강 세정기의 제트 팁의 정면도이다.
도 8c는 도 8a의 구강 세정기의 저면도이다.
도 8d는 선(A-A)을 따라 취한 도 8b의 구강 세정기의 제트 팁의 단면도이다.
도 9a는 제트 팁이 일체형 방사 에너지 도관으로 형성되고 방사 에너지가 상응하는 수류 없이 전달되는, 도 8a 내지 도 8d의 실례의 구강 세정기의 팁에 의해 제공된, 검출기에서 측정된 엇결성 방사 조도(incorherent irradiance)를 도시하는 그래프이다.
도 9b는 도 9a에 도식화된 엇결성 방사 조도 레벨의 검출기 이미지이다.
도 10a는 제트 팁이 일체형 방사 에너지 도관으로 형성되고 방사 에너지가 상응하는 수류와 함께 전달되는, 도 8a 내지 도 8d의 실례의 구강 세정기의 팁에 의해 제공된, 검출기에서 측정된 엇결성 방사 조도를 도시하는 그래프이다.
도 10b는 도 10a에 도식화된 엇결성 방사 조도 레벨의 검출기 이미지이다.
도 11a는 제트 팁이 PMMA의 튜브로 형성되고 방사 에너지가 상응하는 수류 없이 전달되는, 도 8a 내지 도 8d의 실례의 구강 세정기의 팁에 의해 제공된, 검출기에서 측정된 엇결성 조도를 나타내는 그래프이다.
도 11b는 도 11a에 도식화된 엇결성 조도 레벨의 검출기 이미지이다.
도 12는 방사 에너지원이 제트 팁의 유체 도관 내에서 동축으로 위치한 도광부를 통해 전달되는, 구강 세정기의 제트 핸들의 다른 실례의 측면도이다.
도 13은 선(13-13)을 따라 취한 도 12의 구강 세정기의 제트 핸들의 단면도이다.
도 14는 도 12의 구강 세정기의 제트 핸들에 사용되는 도광부의 등각도이다.
도 15는 선(15-15)을 따라 취한 도 14의 도광부의 단면도이다.
도 16은 도 12의 구강 세정기의 제트 핸들에 사용되는 시준기의 등각도이다.
도 17은 도 16의 시준기의 저면도이다.
도 18은 도 16의 시준기의 측면도이다.
도 19는 도 18의 선(19-19)을 따라 취한, 도 16의 시준기의 단면도이다.

본 명세서에 개시된 기술은 전반적으로 일반적인 구강 세정기의 유효성 향상에 관한 것이다. 특히, 제트 팁으로부터의 수류의 임팩트는 방사 에너지원을 추가함으로써 향상되며, 방사 에너지원은 또한 화학 첨가제의 사용 없이 사용자 입 안의 세균을 감소시키기 위해서 작용한다. 방사 에너지의 파장은 구강 내의 소정 흑색 세균의 흡수 피크(absorption peak)와 거의 일치하도록 선택된다. 방사 에너지원은 구강 세정기가 사용되는 동안 방사 에너지가 적어도 부분적으로 사용자 구강으로 유도되기만 하면, 임의 개수의 위치에 배치될 수 있다.

도 1a 및 도 1b에는 방사 에너지 전달 시스템(100)을 구비한 구강 세정기의 실례가 도시되어 있다. 구강 세정기(100)는 선간 전압에 의해 전력이 공급되는 펌프를 포함한 기부 하우징(102)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 뚜껑을 갖는 저장부(104)는 기부 하우징(102) 상부에 배치되고 물을 제트 팁(110)에 공급하도록 기능한다. 저장부(104)는 워터 라인(111)을 통해 제트 핸들(108)로 물을 펌핑하기 위한 펌프에 유체적으로 연결된다. 제트 팁(110)은 펌핑 된 물이 제트 팁(110)을 통해 유동하도록 제트 핸들(108)에 유체적으로 연결된다. 제트 팁(110)은 수류가 구강으로 유입되어 이들로부터 세균을 플러싱하도록 위치되는 종단부(114)를 가진다.

375 내지 415 nm 범위가 바람직하고, 405 내지 415 nm 범위가 보다 바람직한, 예컨대 350 내지 450 나노미터 범위에서 광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 형태의 방사 에너지는, 방사 에너지가 수류의 방향과 적어도 유사한 방향으로 대체로 유도되도록 제트 팁(110)의 종단부(114)에 대해 구성된다.

도 1b의 실시예에 도시된 바와 같이, 방사 에너지는 제트 팁의 종단부(114) 둘레에 위치한 5개의 표면 장착형 LED(116)에 의해 생성된다. 각각의 표면 장착형 LED(116)는, 통상적으로 기부 하우징(102)의 펌프에 전력을 공급하는 전원과 동일한 전원에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 전기적 연결부는 각각의 LED(116)로부터 공동 와이어로 연장되는 와이어이며, 공동 와이어는 제트 팁(110)으로부터 하향으로 연장되어, 핸들(108)을 따라 그리고 워터 라인(111)을 따라 기부 하우징(102)으로 연장된다. 다른 실시예에서, 공동 와이어는 제트 팁(110)의 측벽에 그리고 또한 워터 라인(111)의 측벽에 내장될 수 있다. 다른 실시예에서, LED(116)는 직렬로 연결될 수 있다.

제어부(112)는 수류의 압력 및 다른 특성과, LED(112)의 특성, 예를 들면 다른 옵션들 중 활성, 비활성, 강도 레벨 및 작동 시간을 제어하기 위해 핸들(108) 및/또는 기부 하우징(102)에 위치될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에는 방사 에너지 전달 시스템을 구비한 구강 세정기(200)의 다른 실례가 도시되어 있다. 앞선 도면에서와 같이, 구강 세정기(200)는 기부 하우징(202)과, 유체 저장부(204)와, 뚜껑(206)과, 핸들(208)과, 제트 팁(210)과, 하나 이상의 제어부 또는 액추에이터(212)로 구성된다. 이 실례에서, 단일 LED(216)는 제트 팁(210)의 종단부(214)의 일 측면에 부착된다. LED(216)는 제트 팁(210)의 종단부(214)에 형성된 견부(218)에 장착된다. 이런 디자인에서 제트 팁(210)의 종단부(214)는 표준 제트 팁과 비교하여 한 방향의 치수가 약간 크게 구성되게 된다. LED(216)는 제트 팁(210)의 벽 내에 포함되거나 수납되는 리드 와이어에 의해 전력을 공급받는다. 다른 실시예에서, LED(216)는 견부(218)에 형성된 리셉터클에 연결되거나, 다른 방식으로 제트 팁(210)의 종단부(214)에 연결되는 표면 장착형 구조일 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 다른 실례에서, 방사 광원은 제트 팁(310)의 종단부(314)로부터 멀리 떨어져 위치될 수 있고, 사용시 제트 팁(310)을 따라 유도될 수 있다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 구강 세정기(300)의 방사 광원은 핸들(308)에 위치되고, 방사 에너지는 방사 에너지 도관(322), 예컨대 광 튜브에 의해 제트 팁(310)의 종단부(314)로 전달된다. 에너지(322)는 제트 팁(310)의 종단부(314)의 위치 또는 말단부에 인접한 위치(324)에서 종단될 수 있다. 다르게는, 방사 에너지 도관(322)의 종단 위치(324)는 제트 팁(310)의 종단부(314)보다 길거나 짧은 길이에 위치될 수 있다. 도 3b의 실시예에서, 구강 세정기(300')는 저장부(304')가 핸들(308')에 장착되는 핸드헬드형 구조일 수 있다. 방사 에너지원은 핸들(308')에 장착될 수 있고 핸들(308') 내에 포함된 휴대용 전원(예컨대 재충전 가능한 배터리)에 의해 전력을 공급받는다. 이 실례에서, 핸들(308')은 기부로서 기능을 하고, 워터 펌프 기구와 제어 스위치를 포함한다. 전원은 펌프 기구와 방사 에너지원에 전력을 공급한다. 제어 스위치는 펌프 기구 및/또는 방사 에너지원 각각의 기능을 활성화하거나 비활성화하도록 이들로 공급되는 전력을 제어한다. 또한, 이들 기능은 분리형 제어 스위치에 의해 제어될 수도 있다.

다양한 실례에서, 방사 에너지 도관(322)은 유리 또는 플라스틱으로 제조된 광 튜브일 수 있고, 또는 광 섬유를 포함하거나 광 섬유로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 광 튜브는 폴리 메틸 메타크릴레이트(poly methyl methacrylate)(PMMA)로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 튜브는 유리 또는 플라스틱 광섬유 광 주입기(light injector)로서 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 실시예는, LED 또는 비-LED 에너지원의 사용을 허용하고, 사용자의 구강 또는 다른 대상물과의 물리적 임팩트와 습기로부터 광원의 노출을 감소시키기 위해 광원이 제트 팁(310)의 종단부(314)로부터 멀리 떨어져 위치되는 것을 가능하게 한다.

또한, 방사 에너지 도관(322)은, 수류가 제트 팁(310)으로부터 배출될 때 동일한 위치를 커버링하도록 제트 팁(310)의 방향과 동일한 방향으로 방사 에너지를 향하도록 하거나, 필요에 따라 방사 에너지가 대체로 동일한 방향으로 또는 다른 방향으로 향하도록 조준될 수 있다. 또한, 방사 에너지 도관(322)은 사용자에 의해 위치의 조정이 가능하도록 선택적으로 위치 설정될 수 있다. 방사 에너지는 워터 제트가 치아로부터 치은(gum)을 들어올리고 방사 에너지가 치은 선 아래의 세균에 도달토록 하는 장점을 취하도록 워터 제트가 임팩트되는 영역과 동일한 영역을 비추도록 하기 위해 유도되거나 수광될 수 있다.

도 4a 내지 도 4d에는 워터 제트 핸들(408)이 수류(418)를 제공하기 위해 작동하는 한편, 분리형 전달 완드(420)가 방사 에너지 도관(422)을 통해 방사 광의 적용을 제공하기 위해 작동하는, 구강 세정기(400)의 다른 실례가 도시되어 있다. 구강 세정기(400)의 기부(402)는 뚜껑(406)에 의해 커버링되는 저장부(404)와, 핸들(408) 및 완도(420)를 유지하기 위한 저장 리세스(407)를 지지한다. 워터 제트 핸들(408)은 제트 팁(410)과, (전술된 바와 같이) 펌프로부터 제트 팁(410)으로 유체를 연통시키는 워터 라인(411)을 포함한다. 기부(402) 및 워터 제트 핸들(408)의 제어부(412)는 수류의 일부 특성에 대한 제어를 허용한다.

도 4a 내지 도 4d를 계속 참조하면, 방사 에너지 전달 완드(420)는 방사 에너지를 방사 에너지 도관(422)을 통해 사용자의 구강으로 유도하기 위해 제공된다. 분리형 에너지 전달 완드(420)는 기부(402)에서 전원 코드(421)에 의해 전원에 연결된다. 다른 실시예에서, 에너지 전달 완드(420)는 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있으며 코드(421)가 불필요할 수 있다. 에너지 전달 완드(420)는 방사 에너지의 상태, 예를 들면 활성 및 비활성을 제어하기 위한 스위치(412)를 포함할 수 있고, 또한 방사 에너지의 강도 레벨을 설정하도록 기능을 할 수 있다.

워터 제트 핸들(408)은 기부(402)의 저장 리세스(407)로부터 제거될 수 있고, 도 4c에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 수류(418)가 사용자의 입으로 유도되도록 사용시 연장될 수 있다. 이와 유사하게, 에너지 전달 완드(420)는 기부(402)의 저장 리세스(407)로부터 제거될 수 있고, 도 4d에 도시된 바와 같이 방사 에너지가 방사 에너지 도관(422)을 통해 사용자의 입으로 유도되도록 연장될 수 있다.

도 5a 내지 도 5e에는 구강 세정기(500)의 다른 실례가 도시되어 있다. 구강 세정기(500)는 뚜껑(506)을 갖는 저장부(504)와 단일의 제트 핸들(508)을 지지하는 기부(502)를 포함한다. 제트 핸들(508)은 유체 도관으로서 형성된 제트 팁(510)을 포함하고, 제트 팁은 제트 팁(510)의 종단부(514)로부터 배출되는 물의 유동을 유도한다. 또한, 제트 핸들(508)은 제트 팁(510)의 종단부(514) 근처에 위치되는 방사 에너지원(524)을 포함한다. 방사 에너지원(524)은 제트 팁(510)의 종단부(514)의 방향과 적어도 대체로 동일한 방향으로 광을 유도하도록 위치된다. 이 실례에서, 방사 에너지원(524)은 워터 도관(510)의 길이를 따라 이어지는 제2 도관(522)의 단부에 위치한다. 전기 와이어(521)는 제2 도관(522)을 따라 이어지며, 이 경우에는 제2 도관(522)의 내부 공동 내부를 따라 이어져서 도 5e에 명확하게 도시된 바와 같이 제2 도관(522)의 팁에 위치한 방사 에너지원(524)에 전력을 공급한다.

도 5 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 제트 핸들(508)은 제1 워터 도관(510)을 통해 유동하는 물을 제어하기 위해 스위치(512)를 포함한다. 상기 스위치(512)는 또한 방사 에너지원(524)의 활성, 비활성 및 강도 상태를 제어할 수 있다. 다르게는, 이들 각각은 유닛의 다른 곳, 예컨대 기부(502)에 위치한 스위치(512)에 의해 제어될 수 있다. 구강 세정기(500)의 사용은 사용자에게 워터 제트 팁(510)과 방사 에너지원(524)의 개별적 사용을 허용하거나,이들의 동시 사용을 허용할 수 있다.

(이하의 추가 실시예들과) 전술한 실시예들 각각에서, 방사 에너지원은 물의 유동이 작동될 때 활성화되도록 적절히 구성될 수 있고, 또는 (사용자의 입 내부와 같은) 비교적 어두운 공간에 위치하면 작동하는 센서에 의해 제어될 수 있으며, 또는 사용자의 입 내부의 세균에 대해 충분한 방사 에너지의 제공을 보장하는 것을 돕도록 타이머에 의해 제어될 수 있다.

도 6a에는 워터 도관(610)이 상응하는 방사 에너지 도관(622)으로부터 분리되어 있는, 제트 팁의 다른 실시예가 도시되어 있다. 워터 도관(610)과 에너지 도관(622)은 평행한 경로를 대체로 따르며 상호 인접하여 장착된다. 워터 도관(610)의 종단부(614)와 에너지 도관(622)의 종단부(628)는 핸들로부터 대략 동일한 거리에 위치된다. 이 실시예에서, 에너지 도관은 에너지 도관(622)의 선단부(626)에 위치한 광원으로부터 광 도관(622)의 말단부(628)로 방사 에너지를 전달하는 유리 또는 플라스틱 샤프트 또는 실린더이거나, 또는 광섬유 광 주입기일 수 있다. 도 6b는 프랑 코포레이션(Fraen Corporation)으로부터 상업적으로 구입 가능한 2개의 성형 아크릴 광섬유 광 주입기(624)를 도시하는 도면이다.

예시적인 LED는, 예를 들면 Nichia 5POA (375 nm), Nichia 59013 (365 nm), 또는 Xicon 351-3314-RC LED를 포함할 수 있다. 일부 실례에서, 효율적 방사 에너지를 위한 적절한 파장은 350 내지 450 nm, 바람직하게는 375 내지 415 nm, 보다 바람직하게는 405 내지 415 nm 사이에서 발견되었다. 예시적인 일 실례에서, 프로라이트 옵토 테크놀로지 코포레이션(Prolight Opto Technology Corporation)으로부터 구입 가능한 UV-1WS-L2 LED가 소정의 파장의 광을 제공하기 위해 이용되었다. 효율적 방사 에너지를 특정하기 위한 다른 방법은 강도에 의한 것이다. 필요한 효율적 강도는 미생물 종에 따라 달라질 것이다. 최소의 효율적 강도는 대체로 2 내지 50 J/㎝의 범위에 있다.

이하의 표들은 살균 효과를 판단하기 위해 구강에 서식하는 다양한 종류의 세균에 대해 시간 변화에 따른 다양한 LED 및 다른 광원의 사용에 관한 시험 결과를 나타내고 있다. 범례는 실험에 사용된 세균 종류와, 사용된 LED 유형과, 시험의 의미에 대한 설명을 나타낸다. 표 1의 제1 실험에서, 세균 배양체는 2분과 60분의 시간 동안 광원에 노출되었다. 표 2, 표 3 및 표 4의 실험에서,세균 배양체는 5초, 30초, 1분, 2분 및 60분의 시간 동안 광원에 노출되었다. 범례에 나타난 바와 같이, IE 또는 "효과 없음(Ineffective)" 항목은 뚜렷한 억제 없이 배양체에서 세균의 성장이 관찰되었음을 의미한다. 즉, 입사광이 세균을 사멸하지 못하였음을 의미한다. 반대로, E 또는 "효과 있음(Effective)" 항목은 살아있는 세균이 배양체에 존재하지만 조사 영역에서는 세균이 사멸되었음을 의미한다.

범례

앞선 실험적 시험 외에, 다른 에너지원의 효과를 판단하기 위해 방사 에너지원의 다른 일련의 시험이 수행되었다. 표 5, 표 6, 표 7 및 표 8의 실험에서, 세균 배양체는 5초, 30초, 1분, 2분 및 60분의 시간 동안 광원에 노출되었다. 앞선 실험에서와 같이, IE 또는 "효과 없음" 항목은 뚜렷한 억제 없이 배양체에서 세균의 성장이 관찰되었음을 의미한다. 반대로, E 또는 "효과 있음" 항목은 살아있는 세균이 배양체에 존재하지만 조사 영역에서는 세균이 사멸되었음을 의미한다.

이들 연구는 UV광 또는 근-UV광이 치주 병원균의 선택적 사멸에 효과적임을 나타낸다. 단파장 UV 방사선이 매우 효과적인 살균제이지만 300 nm 이하의 UV 방사선의 파괴 메커니즘은 세포의 DNA를 파괴한다. [예컨대, 2005년 4월판 국제 항바이러스 학회 학술지(Antimicrobial Agents and Chemotherapy)의 1391면 내지 1396면에 게재된 소우코스(Soukos) 등에 의한 Phototargeting oral black-pigmented bateria 참조]. 이 메커니즘은 선택적이지 않기 때문에 사용자의 조직 세포가 함께 파괴될 수 있다. 이와 반대로, 광의 높은 파장, 예컨대 350 내지 450 나노미터의 파장을 이용함으로써, 인접한 구강 조직의 건강 상태에 영향을 미치지 않으면서 흑색 유해 세균이 파괴될 수 있다. 350 nm 내지 450 nm 사이의 파장, 특히 405 nm 내지 415 nm 사이의 파장은 흑색 세균 내 내생의 포르피린(porphyrins)을 자극하지만 구강 조직에는 유해를 끼치지 않는 매우 효과적인 살균제이다. 도 7은 비흑색 세균과 흑색 세균에 대해 405 nm 광원의 유효성을 비교한 막대 그래프이며, 상기 그래프는 실제로 건강한 구강 상태를 보여주고 있다. 흑색 유해 세균은 (일부의 경우 5초 내에) 비교적 빠르게 사멸되는 반면에, 유익 세균은 손상되지 않은 상태로 유지된다. 이런 선택적 사멸은 유익 세균이 유해 세균에 의해 앞서 차지하고 있던 위치에서 증식하여 점유하는 것이 허용되기 때문에 유해 세균에 대한 유익 세균의 비율은 매일 같이 장가간 사용되는 경우에 유용하다. 이는 일회성 살균 효과에 의해 재현될 수 있는 것을 능가하여 지속적으로 사용자의 구강 건강에 유익하다.

에너지원(624)으로부터 방사 에너지를 유도하는 도 6a에 도시된 방사 에너지 도관과 같은 광 튜브(622)가 사용되는 실시예에서, 광 튜브(622)는 전달 코어를 구비한 플라스틱 또는 유리 섬유로 형성될 수 있고, 선택적으로는 낮은 굴절율을 갖는 얇은 외장재, 예컨대 미쯔비시(Mitsubishi)사로부터 구입가능한 상품명 Eska인 플루오린 폴리머(fluorine polymer)로 피복된 아크릴 섬유, 또는 이와 유사한 유리 섬유일 수 있다. 아크릴 폴리머로 성형된 광 튜브는 많은 제조품에 통상적으로 사용되고 있다. 일례로서는 대부분의 현대식 차량의 발광하는 속도계 바늘이 있다. 광섬유 광 주입기가 광 튜브로서 사용될 수도 있다. 다른 실례에서, 예컨대 프랑 코포레이션에 의해 상업적으로 제작되는 바와 같은 성형 광 주입기는 LED로부터 광섬유 또는 성형 광 튜브로 광을 유도하기 위해 사용될 수 있다.

구강 내에서 일반적으로 발견되는 다수의 구강 세균 및 다른 유기체에 대해 다양한 광원의 효과를 측정하기 위한 추가적 시험이 수행되었다. 이들 시험의 결과는 이하의 표 9a 내지 표 16b에 게재되어 있고 표 17에 요약되어 있다. 쌍을 이루고 있는 각각의 표에서, "a"로 지시된 제1 표에는 광섬유 방사 에너지원을 이용한 다양한 노출의 결과가 도시되어 있다. 쌍을 이루고 있는 각각의 표에서, "b"로 지시된 제2 표에는 장치의 팁에 장착된 방사 에너지원을 이용한 다양한 노출의 결과가 개시되어 있다. 표에서, "+"는 광원에 대해 유기체의 억제가 없음을 나타내고, "W"은 광원에 대해 유기체의 억제가 약하게 있음을 나타내며, "-"는 광원에 대해 유기체의 억제가 있음을 나타낸다.

표 9a 및 표 9b에는 5초와 45초(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 포르피로모나스 긴기발리스(Porphyromonas Gingivalis) ATCC 33277 (PG-1)의 노출 결과가 나타나 있다. PG-1은 치주질환과 관련 있는 혐기성 흑색 세균이다. 표 9a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. PG-1은 내성이 강한 유기체들 중 하나이지만, 시험은 60초와 120초 사이의 광 노출을 통한 일부 실험에서 처음으로 사멸됨을 보여주고 있다. 표9b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 9a)

(표 9b)

표 10a 및 표 10b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 프레보텔라 멜라닌지나(Prevotella Melaninogenica)ATCC 258465(PM-2)의 노출 결과가 나타나 있다. PM-2는 치주질환과 관련 있는 혐기성 흑색 세균이다. 표 10a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표10b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 10a)

(표 10b)

표11a 및 표11b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 포르피로모나스 인터미디어 (Porphyromonas Intermedia) ATCC 25611(PI-1)의 노출 결과가 나타나 있다. PI-1은 치주질환과 관련 있는 혐기성 흑색 세균이다. PI-1은 P. 긴기발리스(P. Ginvivalis)와 비교하여 UV에 민감하고 항생제에 민감하지 않은 것으로 본 발명에 따라 수행된 실험과 관련 문헌에 알려져 있다. 표 11a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표11b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 11a)

(표 11b)

표12a 및 표12b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 포르피로모나스 니그레스첸스 (Porphyromonas Nigrescens) ATCC 33563 (PN-1)의 노출 결과가 나타나 있다. PN-1은 치주질환과 관련 있는 혐기성 흑색 세균이다. PN-1은 P. 긴기발리스(P. Ginvivalis)와 비교하여 UV에 민감하고 항생제에 민감하지 않은 것으로 본 발명에 따라 수행된 실험과 관련 문헌에 알려져 있다. 표 12a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 광섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표12b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 12a)

(표 12b)

표13a 및 표13b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 연쇄상구균 뮤탄스 (Streptococcus mutans) ATCC 25175 (STR-54)의 노출 결과가 나타나 있다. STR-54는 인간의 구강 내에서 흔히 발견되는 그램 양성 조건 혐기성 세균이다. 표 13a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표13b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 13a)

(표 13b)

표14a 및 표14b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) ATCC 393 (LB-2)의 노출 결과가 나타나 있다. LB-2는 우유 및 유제품에 통상 사용되는 착색제이며 캐리 포메이션(carry formation)과 관련이 있다. 표 14a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 광섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표14b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 14a)

(표14b)

표15a 및 표15b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 악티노바실루스 액티노마이세템코미탄스(Actinobacillus actinomycetemcomitans) ATCC 33384 (AA-1)의 노출 결과가 나타나 있다. AA-1은 치주질환과 관련이 있다. 표 15a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 광섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표15b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 15a)

(표 15b)

표16a 및 표16b에는 5초와 45분(900초) 사이의 시간의 기간 동안 다양한 광원에 대해 푸소박테리움 누클레아튬(Fusobacterium Nucleatum) ATCC (FU-3)의 노출 결과가 나타나 있다. FU-3은 구강 내 다른 종과의 결합 능력 및 이의 풍도(abundance)로 인해 치주 플라그의 주성분이다. 표 16a에는 광에 노출되지 않은 결과와, 백색광, FI Pro Light-2㎜ 및 AWP Pro-Light-2㎜의 광섬유 광원에 노출된 결과가 나타나 있다. 표16b에는 400 nm의 주 파장(2개의 샘플)과, 590 nm의 주 파장과, 표면 장착 백색광의 팁 장착형 광원에 의한 노출 결과가 나타나 있다.

(표 16a)

(표 16b)

표 17에는 표 9a 내지 표 16b에 게재된 다양한 유기체에 대해 섬유 광 전달에 의해 제공된 방사 에너지와 표면 장착형 방사 에너지원의 효율성 비교를 요약한 그래프가 도시되어 있다.

도 8a 내지 도 8d에 도시된 또 다른 실례에서, 일체형 제트 팁(810)은 성형 광 튜브(822) 내에 워터 도관(815)이 형성되어 있다. 이런 구조는 제트 팁(810)이 표준 구강 세정기 분야에 사용되는 광 방출이 없는 표준 팁의 크기로 작게 구성되는 것을 허용한다. 모든 원피스 부품 성형 디자인은, 광 섬유 또는 다른 광 튜브가 부착된 성형 워터 도관의 제트 팁을 이용하는 멀티 부품 디자인보다 경제적이다. 또한, 동축 구조는 핸들에 대한 팁의 회전을 허용하는데, 이런 특징은 비동축 디자인에서는 구현되지 않는다.

도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 제트 팁(810)은 성형 아크릴 섬유 광 주입기(830)로 광을 비추는 제트 팁(810)의 선단부(826)에 위치한 LED 모듈(824)의 일부에 구성되며, 성형 아크릴 섬유 광 주입기는 제트 팁(810)의 성형 광 튜브(822)의 입구로 광을 집광한다. 광 주입기(830)는 매니폴드(842)의 선단부의 개구에 고정되며, 광 튜브(822)는 매니폴드(842)의 말단부(828) 내에 제거 가능하게 삽입된다. 광 주입기(830)와 광 튜브(822)는 매니폴드(842) 내에서 갭에 의해 분리되며, 상기 갭은 매니폴드(842)의 측벽에 장착되거나 일체형 부품으로 형성된 워터 입구(844)의 워터 도관(815) 및 워터 채널(848) 모두와 유체 연통하는 디스크 형상의 플리넘(plenum; 850)을 형성한다. 워터 입구(844)는 구강 세정기로부터 매니폴드(842)로 물을 유입하기 위해 워터 라인과의 부착을 위한 니플(nipple; 846)을 형성한다. 말단 밀봉체(852), 예컨대 O-링은 광 튜브(822)의 외부 표면에 대해 밀봉하여 물의 누수를 방지하기 위해 매니폴드(842) 내에 배치된다. 이와 유사하게, 선단 밀봉체(854), 예컨대 O-링은 광 주입기(830)의 외부 표면에 대해 밀봉하여 물의 누수를 방지하기 위해 매니폴드(842)에 배치된다.

광 튜브(822)는 또한 클래스프(clasp; 834) 또는 다른 보유 기구에 의해 매니폴드(842) 내에 보유될 수 있다. 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 스프링 장력 클래스프(834)는 매니폴드(842)에 장착된 힌지(836)를 중심으로 전환(toggle)될 수 있다. 클래스프(834)는 광 튜브(822)의 외부 벽에 형성된 보유 표면(840)에 결부되도록 클래스프(834)의 말단부에서 클로(claw; 838)로서 형성될 수 있다. 보유 표면(840)은 제트 팁(810)이 매니폴드(842)로 삽입될 시에 임의의 방향으로 배향되는 것이 가능하도록 광 튜브(822)의 외부 벽을 둘러싸는 환형 벌지(bulge) 또는 셀프(shelf)로서 형성될 수 있다. 도 8a 내지 도 8d에 도시되어 있지는 않지만, 보유 표면(840)은 광 튜브(822)를 따라 배치될 수 있기 때문에 보유 표면도 매니폴드(842)의 말단부와 결부되어 광 튜브(822)가 매니폴드(842) 내에 완전히 삽입되었음을 나타냄으로써, 플리넘(850)의 형성을 방해하는 과도한 삽입을 방지한다.

광 튜브(822)의 선단부(826)에서, 방사 에너지는 광 주입기(830)로부터 광 튜브(822)로 전달되고, 물 또한 플리넘(850)으로부터 광 튜브(822)에 형성된 워터 도관(815)으로 유입된다. 플리넘(850)이 물로 채워지면, 광 주입기(830)는 또한 물이 워터 도관(815)을 통해 이동할 때 광을 물로 전달한다. 따라서, 워터 도관(815) 내 물은 또한 광 튜브(822)의 말단부(828)로부터 배출될 때 세정을 위한 워터 제트 뿐만 아니라 추가의 도광부 구조를 제공한다. 원통형으로 배출되는 제트 스트림은 실질적으로 층상을 이루며, 또한 방사 에너지에 대한 광 튜브로서 작용한다. 층상 스트림의 에지는 공기와 접하며, 이는 수류 내 광의 내부적 반사를 도우며, 따라서 치아 표면에 집광된 UV광의 빔을 긴밀하게 제공한다. 또한, 광 튜브(822)의 말단부(828)는 경사지거나, 면 처리되거나, 곡선으로 구성될 수 있고, 또는 광의 집광 빔을 추가적으로 향상시키기 위해 수류로 유입되도록 광 튜브(822)로부터 방출되는 방사 에너지를 집광하도록 구성될 수 있다. 또한, 워터 제트는 치아 표면으로부터 치은 조직을 들어올리도록 작용하여 살균 광이 치은 선 아래의 UV 감광성 흑색 혐기성 세균에 접근하는 것을 허용한다.

다른 실시예에서, 렌즈 시스템은 성형 주입기(830) 외에 광 튜브(822)의 단부로 광을 집광하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 성형 광 주입기(830)는 LED(824)의 발광 다이오드 부근에 가깝게 배치되는 폴리싱 처리된 단부를 갖는 직선형 유리 또는 플라스틱 로드로 대체될 수 있다. 그러나, 이런 디자인의 기능적 단점은 이런 유리 또는 플라스틱 로드의 단부가 가깝게 근접하여 배치되는 것을 허용하도록 LED(824)가 비 표준적 구조에 존재해야 한다는 것이다. 또한, 아래에 제시된 분석과 같이 효율성의 감소가 제기된다.

도 8a 내지 도 8d의 일체형 방사 에너지 전달 시스템을 구비한 구강 세정기의 유효성이 도 9a 내지 도 11b의 컴퓨터 시뮬레이션 리포트에 도시되어 있다. 이들 리포트는 또한 수류에 수반되는 광의 집광 능력을 나타낸다. 도 9a 및 도 9b에 제시된 제1 구조에서, 1×1 ㎜, 405 nm LED가 광원으로서 사용되었다. 제트 팁(810)은 플리넘(850)에 1 ㎜의 워터 갭을 가지면서 테이퍼링되고 굴곡 되었다. 물은 제트 팁(810)의 워터 도관(815) 내에 있지만, 치아 표면으로 연장하여 유동되지는 않는다. 타겟/검출기 크기는 30×30 ㎜이고 제트 팁(810)의 말단부(828)로부터 5 ㎜에 배치되었다. 구멍을 구비한 마스크는 산란 에너지를 제거하기 위해 제트 팁(810)의 단부 근처에 배치되었다. 프레넬 손실 및 흡수 손실이 고려된다. LED 전력은 100와트로 "설정"된다. 도 9a에 도시된 엇결성 방사 조도(incoherent irradiance) 플롯은 와트(Watts)/㎡로 나타낸다. 이 실험에서, 55.8 와트가 검출기에 도달한다. 타겟의 중앙으로부터 측정된 최대 방사 조도는 8.5×10⁵ Watts/㎡이다. 단일 위치에 대해 산출된 최고 방사 조도는 1.1290×10⁶ Watts/㎡이다. 도 9b에 도시된 바와 같은 에너지 스폿은 직경이 대략 11.8 ㎜이고, 이때 총 에너지 출력의 10% 초과분은 최대 위치로 제공되었다.

제2 구조의 결과가 도 10a 및 도 10b에 나타나 있다. 광원(724)과 제트 팁 구조는 도 9a 및 도 9b에 상응하는 구조로서 동일하지만, 이 실험에서, 수류는 실제 사용시와 마찬가지로 유동하여 타겟/검출기로 연장된다. 이 실험에서, 56.8 와트가 검출기에 도달했다. 타겟의 중앙에서 측정된 최대 방사 조도는 2.5×10⁶ Watts/㎡였고, 이는 도 9a 및 도 9b에 제시된 구조의 값의 3배에 해당한다. 도 10b에 도시된 바와 같은 에너지 스폿은 대략 9.8 ㎜ 직경에 대부분 집광되며, 이때 총 에너지 출력의 10% 초과분은 최대 위치로 제공되었다. 이 실험은 수류가 또한 구강 조직에 방사 에너지를 집광하도록 사용되면 살균 효과의 향상이 있음을 나타낸다.

제3 구조의 결과가 도 11a 및 도 11b에 제시되어 있다. 광원(724)과 제트 팁 구조는, 광학 광 주입기가 PMMA로 형성된 단순한 실린더로 대체되는 것을 제외하고는, 도 9a 및 도 9b에 상응하는 구조로서 동일하다. 또한, 제1 구조에서와 같이, 물은 제트 팁(810)의 워터 도관(815)에 있지만, 유동하여 치아 표면으로 연장되지 않는다. 이 실험에서, 29 와트가 검출기에 도달했다. 또한, 이 실험에서, 검출기에서의 에너지는 유효성을 정량화하는 다른 방법을 제공하기 위해 방사 조도(irradiance)가 아닌 조도(illuminance)로 측정되었다. 타겟의 중앙에서 측정된 최대 조도는 에너지의 2.6×10⁵ Im/㎡였다. 단일 위치에서 측정된 최고의 조도는 3.48×10⁵ Im/㎡였다. 도 11b에 도시된 바와 같은 에너지 스폿은 대략 17 ㎜ 직경에 집광되지 않으며, 이때 총 에너지 출력의 10% 초과분은 최대 위치로 제공되었다.

도 12 내지 도 19에는 유체 스트림과 방사 에너지의 조합을 구강에 제공하기 위해 구강 세정기 시스템과 함께 사용되는 제트 핸들(908)의 다른 실례가 도시되어 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제트 팁(910)은 제트 핸들(908)의 말단부로부터 연장되고, 유체 도관(948)은 (도시되지 않은) 기부 유닛의 유체 저장부 및 펌프에 제트 핸들(908)을 연결한다. 또한, 사용자가 핸들(908)에 배치된 하나 이상의 액추에이터(912)를 이용하여 펌프, 방사 에너지원 또는 이들 모두를 제어할 있도록 제트 핸들(908)과 기부 유닛 사이에 제어 와이어가 연장될 수도 있다. 보유 캡(918)은 제트 핸들(908)과 함께 제트 팁(910)을 유지하고 필요에 따라 제트 팁(910)의 제거 및 교체를 허용한다.

제트 팁(910)은 제트 핸들(908) 내에 수납되는 선단부(926)와, 선단부(926)와 비교하여 직경이 약간 테이퍼진 말단부(928)를 갖는 중공 도관으로서 제공된다. 도광부(922)는 제트 팁(910)의 루멘 내에서 동축을 이루며 연장된다. 도광부는 (이하에서 추가설명된 바와 같이) 광원으로부터 방사 에너지를 수용하며, 광 에너지는 도광부(922)를 형성하는 재료의 굴절률로 인해 도광부(922) 내에서 내부로 반사되고 말단부(928)에 도달될 때까지 누출되지 않는다. 도광부(922)는 제트 팁(910)의 루멘의 직경보다 작은 외경을 가지며 제트 팁과 유사하게 직경 방향으로 테이퍼진다. 도광부(922)의 외부 표면과 제트 팁(910)의 내경 사이의 공간은 유체 채널(920)을 형성한다. 작동시, 구강 세정기에 의해 펌핑된 유체는 말단부(914)의 출구(914)를 통해 제트 팁(910)으로부터 방출된다. 이 위치에서, 광 에너지는 도광부(922)로부터 방출되고 제트 팁(910)으로부터 배출되는 유체 스트림 내에 수반된다. 유체 스트림은 층상 형태이며, 도광부와 유사하게 유체 스트림으로서 동일한 위치에 방사 에너지를 전달하기 위해 도광부(922)로부터 방출되는 광을 내부로 반사한다.

도 14 및 도 15에는 도광부(922)가 단독으로 보다 구체적으로 도시되어 있다. 복수개의 범프(924)는 도광부(922)의 외부 표면에 형성된다. 범프(924)는 제트 팁(910) 내에 도광부(922)를 마찰식으로 끼우기 위해, 그리고 제트 팁(910) 내에 유체 채널(920)을 제공하도록 제트 팁(910)의 내부 벽과 도광부(922)의 외부 표면 사이에 균일한 공간을 유지하기 위해 제공된다. 범프(924)의 필요한 개수 및 위치는 특정되지 않는다. 도 14에 도시된 바와 같이, 범프는 주연 방향에 따른 위치뿐만 아니라 길이방향에 따라서도 다양한 위치에 이격될 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 도광부(922)의 외부 표면(922')은 선단부에서 크고 말단부를 향하면서 테이퍼링 된다. 이는 범프(924')의 반경과 비교하여 도광부(922)의 기부에 위치한 범프(924")의 반경은 말단 방향으로 도광부(922)를 따라 추가적으로 달라질 수 확인할 수 있다. 도시된 실시예에서, 범프(924)의 위치는 워터 채널(920)이 제트 팁(910)의 전체 길이를 따라 개방된 상태로 유지되는 것을 보장하도록 선택된다. 유체 채널(920) 내 방해를 최소화하고 도광부(922) 내 광의 내부 반사를 최적화하기 위해 도광부에 범프(924)의 개수를 최소화하는 것이 바람직하다.

광원(916), 예컨대 소정의 파장 또는 소정의 대역폭에 걸친 LED 발광원은, 제트 팁(910)의 선단부 아래에서 제트 핸들(908) 내에 장착된다. 히트 싱크(956), 예컨대 알루미늄 블록은 작동시 LED 광원(916)을 냉각시키기 위해 스프링 바이어스(958)에 의한 압축력에 의해 광원(916)에 유지된다. 시준기(collimator; 930)는 광원(916)과, 도광부(922)의 선단부 사이에 장착된다. 시준기(930)가 도 16 내지 도 19에 보다 구체적으로 도시되어 있다. 시준기(930)의 선단부는 집광기로서 기능을 하며, 상기 집광기는 광원(916)으로부터 광을 집광하여 광을 수광하기 위해 볼록 표면(946)으로 천이되는 오목 표면(944)을 가진다. 예시적인 실시예에서, 시준기(930)의 측벽의 반경은 0.5 내지 1.5도일 수 있다. 도 16 내지 도 19의 실시예에서, 반경은 대략 0.68도이다. 시준기의 말단은 평평한 기부(942)와 말단 방향으로 연장되는 원추형 측벽(940)을 구비한 렌즈로서 형성될 수 있고, 그 각도는 양호한 효과를 위해 20°내지 30°일 수 있다. 도 16 내지 도 19의 실시예에서, 기부(942)에 대한 원추형 측벽(940)의 각도는 대략 23.7도이다.

상부구조물은 시준기(930)의 말단 상부에서 연장되어 주연방향 플랜지(932)와 복수개의 탭(934)을 형성한다. 도시된 실시예에서, 3개의 탭(934)은 유체 도관(948)으로부터의 유체 수용과 워터 채널(920)로의 유체 주입을 위한 플리넘(plenum; 950)을 형성하기 위해 시준기(930)의 출력 렌즈 주위에서 동일한 간격으로 이격된다. 수직 보스(vertical boss; 936)는 제트 팁(910)의 선단과 마주하도록 탭(934) 각각의 내부 벽에 형성된다. 선단 밀봉체(952), 예컨대 O-링은 내부 하우징 구조부에 대해 플리넘(950) 영역을 밀봉하기 위해 플랜지(932)의 말단 측에 위치된다. 립(lip; 938)은 압력하에 배치될 때 선단 밀봉체(952)의 위치 유지를 돕도록 플랜지(932)에 인접한 각각의 탭(934)들 사이에서 연장될 수 있다. 스프링 바이어스(958)는 또한 플리넘(950)의 밀봉을 돕도록 시준기(930)에 밀봉 압력을 제공한다. 말단 밀봉체(954), 예컨대 O-링은 플리넘(950)의 말단에 대해 측벽 밀봉을 제공하기 위해 제트 팁(910)의 외부 벽과 내부 하우징 구조부가 결합하도록 탭(934)의 말단에 위치된다.

작동시, 도 12 내지 도 19의 실시예에 따른 제트 핸들에서는 유체가 유체 도관(948)을 통해 플리넘(950)을 통해 제트 팁(910)의 워터 채널(920) 내로 유동한다. 광원(916)이 활성화되면, 광 에너지는 시준기(930)에 의해 집광되고 집속 출력이 플리넘을 통해 도광부(922)의 선단으로 전달된다. 광은 도광부(922)를 통해 이동하여 말단으로부터 방출되고 수류 내의 광은 제트 팁(910)의 출구(914)로부터 방출된다. 따라서, 가압된 수류와 효과적 방사 에너지의 조합은 구강 내 공통 위치에 동시에 그리고 동축을 이루며 전달된다.

모든 방향성 용어(예컨대, 선단, 말단, 상측, 하측, 상향, 하향, 좌측, 우측, 측방향, 전방, 후방, 상부, 하부, 위에, 아래에, 수직, 수평, 시계방향 및 반시계 방향)는 본 발명의 이해를 돕기 위해 동일화하고자 단지 사용되고, 본 발명을 한정하고자, 특히 본 발명의 위치, 배향 또는 사용과 관련하여 한정하고자 하는 것은 아니다. 연결성 용어(예컨대, 부착된, 커플링된, 연결된, 및 결합된)는 광범위에게 고려되며, 달리 기재가 없다면 요소들 사이의 상대적 이동 및 요소 집합체들 사이의 중간 부재들을 포함할 수 있다. 이와 같이, 연결성 용어는 두 요소가 직접적으로 연결되거나 서로에 대해 고정되는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 예시적인 도면들은 단지 예시를 목적으로 하며, 본 명세서에 첨부된 도면에 반영된 치수, 위치, 순서 및 상대적 크기는 변경될 수 있다.

전술한 상세한 설명과, 실례와, 데이터는 본 발명의 예시적인 실시예의 구조 및 이용에 대한 구체적인 설명을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예가 어느 정도의 특정 예와 하나 이상의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 개시된 실시예의 무수한 변형이 가능함을 알 것이다. 특히, 설명된 기술은 퍼스널 컴퓨터와 별도로 채용될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시예가 고려된다. 전술한 상세한 설명에 포함되고 첨부한 도면에 도시된 모든 내용은 단지 예시로서 특정 실시예로 이해되어야 하며 이에 제한되는 것은 아니다. 세부 사항 또는 구조의 변형은 이하의 특허청구범위에서 한정된 바와 같이 본 발명의 기본적 요소로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다.

Claims

펌프 기구와,
펌프 기구와 유체 연통하는 저장부와,
펌프 기구와 유체 연통하는 제트 팁으로서, 제트 팁은 펌프 기구에 의해 저장부로부터 펌핑된 유체를 제트 팁을 통해 구강 내 표면으로 유도하도록 구성되는 제트 팁과,
구강 내 표면으로 방사 에너지를 유도하도록 구성되는 방사 에너지원을 포함하는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원과 제트 팁은 유체와 방사 에너지 모두를 대체로 동일한 방향으로 유도하기 위해 일원형 구조인, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원과 제트 팁은 개별적으로 작동 가능한 분리형 부재인, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 저장부, 펌프 기구, 제트 팁 및 방사 에너지원은 대체로 일원형 조합체로서 통합되는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 지지 표면상에 위치하도록 구성되는 기부를 더 포함하며,
제트 팁은 기부 상의 제1 저장 위치로부터, 기부로부터 적어도 부분적으로 제거되는 제2 위치로 이동 가능한 제1 핸들을 포함하고,
방사 에너지원은 기부 상의 제2 저장 위치로부터, 기부로부터 적어도 부분적으로 제거되는 제2 위치로 이동 가능한 제2 핸들을 포함하는, 구강 세정기.
제1항에 있어서,
지지 표면에 위치하도록 구성되고 저장 위치를 한정하는 기부와,
저장 위치에 위치하도록 구성되는 핸들을 더 포함하며,
제트 팁과 방사 에너지원 모두는 핸들에 포함되고, 핸들은 기부 상의 저장 위치로부터, 기부로부터 적어도 부분적으로 제거되는 제2 위치로 이동 가능한, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 제트 팁은 유체의 스트림을 유도하기 위한 종단부를 갖는 유체 도관을 더 포함하며,
방사 에너지원은 유체 스트림의 방향과 대체로 동일한 방향으로 방사 에너지를 유도하기 위해 유체 도관의 종단부에 인접하여 위치되는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 제트 팁은 유체의 스트림을 유도하기 위한 종단부를 갖는 유체 도관을 더 포함하며,
방사 에너지원은 유체 스트림의 방향과 대체로 동일한 방향으로 방사 에너지를 유도하기 위해 유체 도관의 종단부에 위치되는, 구강 세정기.
제8항에 있어서, 방사 에너지원은 방사 에너지를 유체 스트림 내로 유도하도록 구성되는, 구강 세척기.
제1항에 있어서, 유체의 스트림을 유도하기 위한 종단부를 갖는 유체 도관과,
방사 에너지원에 인접하여 위치한 선단부를 갖는 방사 에너지 도관을 포함하며,
방사 에너지 도관은 유체 도관에 인접하여 연장되고, 방사 에너지원으로부터의 방사 에너지를 유체의 방향과 대체로 동일한 방향으로 유도하기 위해 종단부 부근에서 종결되는, 구강 세정기.
제10항에 있어서, 방사 에너지 도관은 방사 에너지를 유체 스트림 내로 유도하도록 구성되는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 제트 팁은 방사 에너지 도관을 더 포함하며,
방사 에너지 도관은,
방사 에너지원으로부터의 방사 에너지를 포획하기 위해 방사 에너지원에 인접하여 위치한 선단부와,
유체의 방향과 대체로 동일한 방향으로 방사 에너지를 유도하는 말단부를 포함하며,
방사 에너지 도관은 제트 팁을 통해 유체를 유동시켜 유체의 스트림을 유도하는 유체 도관으로서 기능을 하는 루멘을 형성하는, 구강 세정기.
제12항에 있어서, 방사 에너지원과 방사 에너지 도관 사이에 배치되는 광 주입기를 더 포함하는, 구강 세정기.
제12항에 있어서, 방사 에너지 도관은 방사 에너지 도관의 종단부로부터 방출되는 방사 에너지를 방사 에너지 도관의 루멘으로부터 배출되는 유체 스트림 내로 유도하도록 구성되는, 구강 세정기.
제12항에 있어서, 방사 에너지 도관은 광 튜브인, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 제트 팁은 방사 에너지 도관을 더 포함하며,
방사 에너지 도관은,
방사 에너지원으로부터의 방사 에너지를 포획하기 위해 방사 에너지에 인접하여 위치한 선단부와,
유체의 방향과 대체로 동일한 방향으로 방사 에너지를 유도하는 말단부를 포함하며,
제트 팁은 방사 에너지 도관과 동축을 이루며 이를 수납하는 유체 도관을 추가적으로 형성함으로써 유체는 유체 도관과 방사 에너지 도관 사이의 공간에서 제트 팁을 통해 유동하는, 구강 세정기.
제16항에 있어서, 방사 에너지원과 방사 에너지 도관 사이에 배치되는 시준기를 더 포함하는, 구강 세정기.
제16항에 있어서, 방사 에너지 도관은 방사 에너지 도관의 종단부로부터 방출된 방사 에너지를 제트 팁으로부터 배출되는 유체 스트림 내로 유도하도록 구성되는, 구강 세정기.
제16항에 있어서, 방사 에너지 도관은 도광부인, 구강 세정기.
제16항에 있어서, 방사 에너지 도관은 방사 에너지 도관과 유체 도관 사이에 실질적으로 일정한 분리 간격을 유지하도록 방사 에너지 도관의 외부 표면에 복수개의 범프를 더 포함하는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원은 LED인, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원은 350 nm 내지 450 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원은 375 nm 내지 415 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는, 구강 세정기.
제1항에 있어서, 방사 에너지원은 405 nm 내지 415 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는, 구강 세정기.
방사 에너지원을 구비한 구강 세정기의 이용 방법이며,
저장부로부터 제트 팁으로 유체를 펌핑하는 단계와,
제트 팁의 출구로부터 구강 내 표면으로 유체를 유동시키는 단계와,
구강 내 표면을 방사 에너지원으로부터의 항균성 방사 에너지로 조사하는 단계를 포함하는 방법.
제25항에 있어서, 유체를 유동시킴과 동시에 표면을 항균성 방사 에너지로 조사하는 단계를 더 포함하는 방법
제25항에 있어서, 방사 에너지를 출구로부터 배출되는 유체 스트림 내로 유도하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 방사 에너지가 유체 스트림 내에서 실질적으로 내부 반사되는 방법.
제25항에 있어서, 유체 스트림은 실질적으로 층상인 방법
제25항에 있어서, 방사 에너지원은 350 nm 내지 450 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는 방법.
제25항에 있어서, 방사 에너지원은 375 nm 내지 415 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는 방법.
제25항에 있어서, 방사 에너지원은 405 nm 내지 415 nm 사이의 방사 에너지를 발생시키는 방법.
방사 에너지원을 구비한 구강 세정기의 이용 방법이며,
방사 에너지원으로부터의 방사 에너지를 구강 내 표면으로 유도하는 단계와,
방사 에너지에 대한 노출을 통해 임의의 유해 세균을 선택적으로 제거하는 단계와,
다른 원하는 세균이 표면상에 증식하여 유해 세균을 대체하는 것을 허용하는 단계와,
장기적으로 세균 집단의 성분이 구강 내에서 주로 원하는 세균으로 변하게 하도록 정기적으로 전술한 단계를 반복하는 단계를 포함하는 방법.
방사 에너지원을 구비한 구강 세정기의 이용 방법이며,
구강 세정기로부터의 유체 스트림을 구강 내로 유동시키는 단계와,
유체 스트림을 이용하여 치아로부터 치은 조직을 들어올리는 단계와,
치은 조직에 의해 이전에 덮여 있던 치아의 노출된 영역에 방사 에너지원으로부터의 방사 에너지를 유도하는 단계를 포함하는 방법.