KR20140048328A

KR20140048328A - 치료용 미세-전류 전달 장치 및 이의 방법

Info

Publication number: KR20140048328A
Application number: KR1020147006746A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 에프 닥터 돌; 줄리 마이어스 그렌더; 필리스 디 호크; 말고르자타 클루코브스카; 데이비드 솔룸 솔룸; 도날드 제임스 주니어 화이트; 수잔야 치나파레디
Original assignee: 브라운 게엠베하
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-04-23
Also published as: JP5847946B2; US20130071806A1; CN103796712A; WO2013043769A1; JP5847945B2; CN103796711A; US20130071805A1; JP2014526349A; KR20140048326A; EP2758123A1; CN103796712B; US20130072851A1; KR101633565B1; CA2849243A1; EP2758121B1; EP2758123B1; CN103813831A; CA2849441A1; CN103796711B; EP2758124B1

Abstract

치료용 미세-전류 전달 장치는 제1 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하는 제1 전극, 제2 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하는 제2 전극, 제1 전극에서 제1 전압 전위를 제공하고 제2 전극에서 제2 전압 전위를 제공하도록 작동가능한 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 미세-전류 제어 회로를 포함한다. 제1 사용자 위치에서의 제1 전극의 전기적 접촉 및 제2 사용자 위치에서의 제2 전극의 전기적 접촉은 전기 회로를 완성한다. 미세-전류 제어 회로는 상승 시간(t_상승)에 걸쳐 개시 전류(I_개시)로부터 최종 전류(I_최종)까지 증가하는, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I_램핑)를 발생시킨다. 구강 케어 장치 및 미세-전류 제어 방법이 또한 개시된다.

Description

치료용 미세-전류 전달 장치 및 이의 방법{THERAPEUTIC MICRO-CURRENT DELIVERY DEVICES AND METHODS THEREOF}

본 출원은 일반적으로 이온영동요법(iontophoresis) 장치, 더 구체적으로는 환자로의 증가된 미세-전류 전달을 제공하는 치료용 미세-전류 전달 장치, 구강 케어 장치(oral care device) 및 방법에 관한 것이다.

이온영동요법은 환자의 피부를 통해 약물 또는 화학물질을 전달하기 위해 소전류(small current)(또는 전하)를 이용하는 의료 기술이다. 이온영동요법 응용은 매우 많으며, 관절염, 사마귀, 포진 및 기타 다수와 같은 많은 질환을 치료하는 데 사용될 수 있다. 최근에, 이온영동요법은 사용자의 치아로부터 플라크를 제거하는 것을 돕기 위한 것뿐만 아니라, 치아로의 불소 음이온 전달을 증가시키기 위해 칫솔과 같은 구강 케어 장치에 사용되고 있다. 이온 미세-전류를 전달하는 전형적인 구강 케어 장치는, 80 μA를 초과하는 전류 수준이 통증, 전기가 통하는 느낌 및/또는 신맛과 같이 사용자에게 불쾌한 감각을 유발하는 것으로 나타났기 때문에, 약 80 μA로 제한된다. 그러나, 실험 데이터는 80 μA 미만의 이온 전류 수준이 구강 케어 이온영동요법 응용에서 최소의 치료상 이득을 제공하거나 치료상 이득을 전혀 제공하지 못한다는 것을 시사한다. 구강 케어 응용 이외의 이온영동요법 장치 및 시스템에서의 증가된 이온 전류 수준은 또한 그러한 장치 및 시스템의 효능을 증가시키는 데 바람직할 수 있다.

따라서, 치료용 미세-전류 전달 장치, 구강 케어 장치 및 방법의 사용자에게 불쾌한 감각을 유발하지 않고서, 증가된 이온 미세-전류 수준을 가능하게 하는 대안적인 치료용 미세-전류 전달 장치, 구강 케어 장치 및 방법이 요구된다.

일 실시예에서, 치료용 미세-전류 전달 장치는 제1 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극, 제2 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 제1 전극에서 제1 전압 전위를 제공하고 제2 전극에서 제2 전압 전위를 제공하도록 작동가능한 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 미세-전류 제어 회로를 포함한다. 제1 사용자 위치에서의 제1 전극의 전기적 접촉 및 제2 사용자 위치에서의 제2 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 전기 회로의 완성 시에, 미세-전류 제어 회로는 상승 시간(t_상승)에 걸쳐 개시 전류(I_개시)로부터 최종 전류(I_최종)까지 증가하는, 제1 사용자 위치와 제2 사용자 위치 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I_램핑)를 발생시킨다.

다른 실시예에서, 구강 케어 장치는 손잡이 부분, 손잡이 부분에 결합되고 브러시 필라멘트를 포함하는 브러시 헤드 부분, 손잡이 부분 내에 위치되고 제1 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극, 및 브러시 헤드 부분 내에 위치되고 제2 사용자 위치에서 사용자의 구강과 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극을 포함한다. 구강 케어 장치는 제1 전극에서 제1 전압 전위를 제공하고 제2 전극에서 제2 전압 전위를 제공하도록 작동가능한 전원, 및 제1 전극, 제2 전극 및 전원과 전기 통신하는 미세-전류 제어 회로를 추가로 포함한다. 제1 사용자 위치에서의 제1 전극의 전기적 접촉 및 제2 사용자 위치에서의 제2 전극의 전기적 접촉은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성한다. 전기 회로의 완성 시에, 미세-전류 제어 회로는 제1 사용자 위치와 제2 사용자 위치 사이에서 사용자를 통한 미세-전류를 발생시키고, 미세-전류는 100 μA 초과인 최대 값을 갖는다.

또 다른 실시예에서, 사용자의 구강에 치료용 미세-전류를 투입하는 방법은 손잡이 부분 내에 제2 전극을 갖고 브러시 헤드 부분 내에 제1 전극을 갖는 구강 케어 장치를 제공하는 단계와, 제1 전극에서 제1 전압 전위를 생성하고 제2 전극에서 제2 전압 전위를 생성하도록 작동가능한 전원을 제공하는 단계를 포함한다. 제1 전극과 사용자의 제1 사용자 위치 사이의 전기적 접속 및 제2 전극과 사용자의 구강 사이의 동시적인 전기적 접속 시에, 방법은 상승 시간(t_상승)에 걸쳐 개시 전류(I_개시)로부터 최종 전류(I_최종)까지 증가하는, 제1 사용자 위치와 구강 사이에서 사용자를 통한 미세 전류(I_램핑)를 발생시키는 단계를 추가로 포함한다.

전술한 전반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 둘 모두는 다양한 실시예를 기술하며, 청구된 발명의 요지의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 구조를 제공하도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 첨부 도면은 다양한 실시예의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들을 예시하며, 설명과 함께 청구된 발명의 요지의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
<도 1>
도 1은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 치료용 미세-전류 전달 장치의 전기 구성요소를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 치료용 미세-전류 전달 장치를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 전원 회로 및 미세-전류 제어 회로를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 4a 내지 도 4e>
도 4a 내지 도 4e는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 치료용 미세-전류 전달 장치의 구강 케어 도구를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 4f>
도 4f는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 치료용 미세-전류 전달 장치의 이온영동요법 도구를 개략적으로 도시하는 도면.
<도 5a>
도 5a는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 직류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 5b>
도 5b는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 교류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 5c>
도 5c는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른 교류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 5d>
도 5d는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 양전류와 음전류 사이를 전환하는 교류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 5e>
도 5e는 본 명세서에 예시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 양전류와 음전류 사이를 전환하는 교류 램핑 미세-전류 방법을 그래프로 도시하는 도면.
<도 6a>
도 6a는 100% 작동 듀티 사이클 상태에서, 비-램핑된 애노딕 미세-전류와 램핑된 애노딕 미세-전류 사이의 사용자의 구강 내의 실험적 전압 강하의 비교를 그래프로 도시하는 도면.
<도 6b>
도 6b는 50% 작동 듀티 사이클 상태에서, 비-램핑된 애노딕 미세-전류와 램핑된 애노딕 미세-전류 사이의 사용자의 구강 내의 실험적 전압 강하의 비교를 그래프로 도시하는 도면.
<도 6c>
도 6c는 100% 작동 듀티 사이클 상태에서, 비-램핑된 캐소딕 미세-전류와 램핑된 캐소딕 미세-전류 사이의 사용자의 구강 내의 실험적 전압 강하의 비교를 그래프로 도시하는 도면.
<도 6d>
도 6d는 50% 작동 듀티 사이클 상태에서, 비-램핑된 캐소딕 미세-전류와 램핑된 캐소딕 미세-전류 사이의 사용자의 구강 내의 실험적 전압 강하의 비교를 그래프로 도시하는 도면.
<도 7>
도 7은 80 μA의 비-램핑된 미세-전류를 인가하는 비교 연구의 결과를 그래프로 도시하는 차트.

본 명세서에 개시된 실시예는 일반적으로 환자에게 미세-전류를 전달하는 치료용 미세-전류 전달 장치 및 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 그러한 치료용 미세-전류 전달 장치 및 방법은 약물, 물질, 제제를 전달하기 위해 또는 치료상 효과를 생성하기 위해 미세-전류가 환자에게 인가되는 이온영동요법 응용에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 개시된 실시예는 사용자(또는 환자)에게 인가되는 미세-전류의 수준이, 대개 그러한 미세-전류의 수준과 연관될 수 있는 불쾌한 감각을 사용자가 경험하지 않게 하면서 증가되도록 할 수 있다. 더 구체적으로, 본 명세서에 개시된 실시예는 일정 기간에 걸쳐 개시 전류로부터 최종 전류까지 미세-전류의 수준을 증가시키는 램핑 전류 제어(ramping current control)를 이용한다.

실시예는 사용자에 의해 보유되거나 달리 사용자의 신체의 일부 영역과 전기적으로 접촉하는 제1 전극, 및 이온영동요법의 관심 영역(예컨대, 사용자의 구강)에 적용될 제2 전극을 갖는 장치로 구현될 수 있다. 미세-전류는, 사용자의 신체가 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성하기 때문에, 제1 및 제2 전극과 접촉하는 신체의 영역들 사이에서 사용자의 신체를 통해 흐른다. 램핑 전류 제어의 효과는 사용자가 경험하는 감각을 제한하는 것이다. 예를 들어, 구강 케어 응용에서, 램핑 전류 제어는 구강 내의 전압 강하를 낮춘다. 치료용 미세-전류 전달 장치 및 방법의 다양한 실시예가 이하 상세하게 기술된다.

비록 본 명세서에서는 전동 칫솔 또는 혀 세정기와 같은 구강 케어 장치와 관련하여 실시예가 기술되어 있지만, 실시예는 이로 제한되지 않는다. 본 명세서에 기술된 실시예는 구순 포진의 치료에서의 이독수리딘(idoxuridine)의 적용, 아프타성 궤양의 치료에서의 메틸 프레드니솔론 소듐 석시네이트(methyl prednisolone sodium succinate)의 적용, 발 곰팡이의 치료에서의 황산구리의 적용, 사마귀의 치료에서의 살리실레이트의 적용, 항염증제의 적용, 낭포성 섬유증의 진단, 다양한 피부과적 질환의 치료, 미용적 응용 및 기타 다수와 같은 광범위한 이온영동요법 응용에서 구현될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 치료용 미세-전류 전달 장치(100)의 일 실시예의 구성요소들 중 일부의 전반적인 개략도가 예시되어 있다. 치료용 미세-전류 전달 장치(100)는 일반적으로 전원(102), 미세-전류 제어 회로(104), 제1 전극(106) 및 제2 전극(108)을 포함한다. 전원(102)은 치료용 미세-전류 전달 장치(100)가 구현되는 특정 응용에 따라 미세-전류(이온)를 생성할 수 있는 임의의 전원일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 구강 케어 장치 응용에서, 전원(102)은 50 내지 1000 μA 범위의 미세-전류를 제공할 수 있는 배터리를 포함할 수 있다. 전원(102)은 또한 AC-DC 컨버터 회로, DC-DC 전압 레귤레이터 회로, 또는 이온영동요법 응용에 특정된 전압 수준 및 미세-전류 수준을 얻기 위한 임의의 적절한 회로일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 구강 케어 응용에서, 전원(102)은 이온영동요법 효과를 증가시키고 전기 (이온) 회로의 사람의 신체 부분의 높은 전기 저항을 극복하기 위해 약 30 볼트의 전압 전위를 생성할 수 있다.

제1 및 제2 전극(106, 108)은 사용자의 신체의 하나 이상의 위치와 전기적으로 접촉하도록 구성되는 전극이다. 따라서, 제1 및 제2 전극(106, 108)은 전기 전도성이어야 한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극(106, 108)은 금속 재료로 제조된다. 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 전극(106, 108)은 발명의 명칭이 "구강 케어 장치(Oral Care Device)"인 미국 특허 출원 제12/014,487호에 기술된 바와 같은 탄소 충전재(예컨대, ABC 수지와 같은 비-전기 전도성 수지 내에 분산되어 있는 탄소 섬유)로 충전되는 비-금속 재료를 포함하는 터치 전극일 수 있다. 비록 제1 전극이 음극(-)과 연관되는 것으로 예시되어 있고 제2 전극이 양극(+)과 연관되는 것으로 예시되어 있지만, 실시예는 이로 제한되지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 제1 전극이 양극과 연관될 수 있고, 제2 전극이 음극과 연관될 수 있다.

미세-전류 제어 회로(104)는 원하는 미세-전류 수준에서 사용자의 신체를 통한 전기 회로의 완성 시에 이온 전류를 제공할 수 있는 회로이다. 또한, 미세-전류 제어 회로(104)는 사용자가 경험하는 감각을 제한하기 위해 사용자에게 인가되는 미세-전류의 램핑 제어를 달성한다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5c는 전류 제어 회로(104)에 의해 생성될 수 있는 예시적인 미세-전류 제어 방법을 도시한다. 이들 미세-전류 제어 방법뿐만 아니라, 전류 제어 회로(104)가 이하 더욱 상세하게 기술될 것이다.

도 2는 구강 케어 장치(120)로서 구현되는 치료용 미세-전류 전달 장치의 그래픽 예시를 도시한다. 구강 케어 장치(120)의 구성요소들의 배열은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 실시예는 예시된 구강 케어 장치(120)의 구성요소들 또는 구성들의 그러한 배열로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 구강 케어 장치(120)는 본체 하우징(121) 및 구강 케어 도구(126)를 포함한다. 본체 하우징(121)은 구강 케어 장치(120)의 제1 단부 상에서 손잡이 부분을 한정한다. 구강 케어 도구(126)는 본체 하우징(121)에 결합되어 구강 케어 장치(120)의 제2 단부를 한정한다. 일 실시예에서, 구강 케어 도구(126)는 상이한 구성의 구강 케어 도구(예컨대, 혀 세정기 또는 치실 도구)가 본체 하우징(121)에 부착될 수 있도록 본체 하우징(121)에 제거가능하게 결합된다. 대안적인 실시예에서, 구강 케어 도구(126)는 본체 하우징(121)과 구강 케어 도구(126)가 하나의 일체형 구성요소이도록 본체 하우징(121)으로부터 제거가능하지 않다. 본체 하우징(121)은 예를 들어 성형된 플라스틱과 같은 비-전기 전도성 재료로 제조될 수 있다.

예시된 구강 케어 도구(126)는 일반적으로 그와 연관된 칫솔 강모(127)를 갖는 전동 칫솔 헤드로서 구성되는 브러시 헤드 부분(129) 및 스템 부분(128)을 포함한다. 스템 부분(128) 및 브러시 헤드 부분(129) 둘 모두는 플라스틱 재료와 같은 비-전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 구강 케어 도구(126)는 하나 이상의 전기 전도성 영역을 포함할 수 있는 제1 전극(106)을 갖는다. 예시된 실시예에서, 제1 전극(106)은 브러시 헤드 부분(129)의 개방부 내에 위치되는 전기 전도성 패드를 포함하여, 구강 케어 장치(120)의 작동 동안 제1 전극(106)의 전기 전도성 패드가 사용자의 구강에 노출된다.

도 2에 예시된 바와 같이, 제2 전극(108)은 구강 케어 장치(120)를 작동시키기 위해 사용자가 본체 하우징(121)을 파지할 때 사용자의 손과 전기적으로 접촉할 수 있도록 본체 하우징(121) 내에 제공된다. 전술된 바와 같이, 제2 전극(108)은 금속 재료, 전도성 탄소 섬유가 내부에 분산되어 있는 비-전도성 수지, 또는 임의의 다른 전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 실시예는 도 2에 예시된 제2 전극의 구성으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 일 실시예에서, 선택적 진동 액추에이터(vibrating actuator)(122)가 제공되어 전원(102)에 결합된다. 진동 액추에이터(122)는 구강 케어 장치(120)에 진동을 제공하기 위해 고주파수로 진동하도록 구성될 수 있다. 본체 하우징(121)은 또한 온/오프(ON/OFF) 버튼 또는 스위치, 모드 선택 버튼 또는 스위치 등과 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

본체 하우징(121) 내에, 치료용 이온 미세-전류를 생성하는 다양한 전기 구성요소가 유지되어 있다. 전원(102)(즉, 배터리)은 전원(102)의 제1 극(예컨대, 양극)이 제2 전극(108)에 전기적으로 결합된 상태로 하우징 내에 위치된다. 전원(102)의 반대 극(예컨대, 음극)은 미세-전류 제어 회로(104)를 통해 구강 케어 도구(126)의 제1 전극(106)과 전기적으로 연관된다. 역시, 제1 및 제2 전극(106, 108)과 연관되는 극은 특정 응용에 따라 반전될 수 있다.

미세-전류 제어 회로(104)는 본체 하우징(121) 내의 인쇄 회로 기판 또는 다른 구조체 상에 장착될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 미세-전류 제어 회로(104)는 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)를 포함할 수 있다. 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)는 2개의 물리적으로 분리된 회로로 예시되어 있지만, 2개의 회로는 일부 실시예에서 단일 회로로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 펄스 발생 회로(123)는 사용자에게 인가되도록 요구되는 파형을 발생시킬 수 있고, 펄스 구동 회로(124)는 특정 이온영동요법 응용에 대해 적절한 전류 값을 갖도록 파형을 증폭시킬 수 있다. 예시적인 파형이 도 5a 내지 도 5c에 도시되어 있다.

일부 이온영동요법 응용에서, 램핑된 미세-전류를 발생시키는 것과 연관된 전기장치는 치료용 미세-전류 전달 장치(100)의 하우징 내가 아니라, 오히려 사용자에 의해 보유되는 치료용 미세-전류 전달 장치(100)에 전기적으로 결합되는 분리된 인클로저 내에 유지될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

전기 (이온) 회로는 전원(102)의 음극과 미세-전류 제어 회로(104), 미세-전류 제어 회로(104)와 제1 전극(106)(점선 125a로 도시됨), 전원(102)의 양극과 제2 전극(108)(점선 125b로 도시됨) 사이의 전기적 접속, 및 손과 사용자의 구강(점선 150으로 도시됨) 사이의 전도성 경로에 의해 제공된다. 회로는 사용자가 구강 케어 장치(120)의 제2 전극(108)을 파지하고 브러시 헤드(126) 및 제1 전극(106)을 그 또는 그녀의 입 안에 배치할 때 형성된다. 회로는 사용자가 브러시 헤드(126) 및 제1 전극(106)을 그 또는 그녀의 입으로부터 제거할 때 개방된다. 더 일반적으로, 회로는 사용자가 치료용 미세-전류 전달 장치(100)의 제2 전극(108)을 파지하고 치료용 미세-전류 전달 장치(100)의 제1 전극(106)을 그 또는 그녀의 피부 영역(예컨대, 이온영동요법을 통한 살리실레이트의 적용에 의해 무사마귀를 제거하기 위해 발)에 적용할 때 형성된다.

이제 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세-전류 제어 회로(104) 및 전원(102)의 개략도가 도시되어 있다. 도 3에 예시된 회로에 대해 다른 회로 또는 변형예가 도 5a 내지 도 5c에 도시된 이온 미세-전류 파형을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 실시예는 도 3의 개략도로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예시된 실시예의 전원(102)은 배터리(101) 및 전압 레귤레이터(103)를 포함한다. 전압 레귤레이터(103)는 배터리(101)의 전압을 수신하고, 접지 기준 전위(109), 접지 기준 전위에 대해 양의 전력 레일(power rail) 전위(105)(V+)(예컨대, +30 V), 및 접지 기준 전위에 대해 음의 전력 레일(107)(V-)(예컨대, -30 V)을 제공한다. 다른 전압 전위가 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 양의 전력 레일 전위(105) 및 음의 전력 레일 전위(107)는 애노딕 극성 또는 캐소딕 극성을 인가하기 위해 제공된다. 전압 레귤레이터(103)에 의해 제공되는 전압은 특정 이온영동요법 응용에 따라 변동될 수 있다. 도 3에 도시된 회로 및 기술된 전압은 구강 케어 응용(예컨대, 칫솔질, 잇몸 세정 및 혀 세정)을 위한 것이다.

미세-전류 제어 회로(104)는 일반적으로 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)를 포함한다. 미세-전류 제어 회로(104)는 특정 주파수, 듀티 사이클, 전류 수준 등에서 램핑 전류 제어의 파형(예컨대, 도 5a 내지 도 5c에 예시된 것들)을 생성할 수 있는 임의의 회로일 수 있다.

일 실시예에서, 펄스 발생 회로(123)는 사용자에게 인가되는 치료용 미세-전류에 대응하는 파형을 생성하도록 협동하는 마이크로제어기(112) 및 디지털-아날로그 컨버터 회로 또는 칩(113)(DAC)을 포함한다. 펄스 발생 회로(123)에 의해 생성된 파형은 펄스 구동 회로(124)에 의해 증폭되며, 따라서 원하는 미세-전류를 생성하는 데 필요한 것보다 낮은 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 파형 펄스의 전압은 0과 마이크로제어기의 논리 전압 수준 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 마이크로제어기(112)는 파형을 이루는 펄스를 생성하기 위해 디지털-아날로그 컨버터(113)에 명령을 제공할 수 있다. 파형은 예시된 펄스 발생 회로(123) 외의 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 파형은 예컨대 디지털-아날로그 컨버터 카드를 구비한 컴퓨터에 의해 또는 함수 발생기에 의해 생성될 수 있다.

전술된 바와 같이, 펄스 구동 회로(124)는 원하는 미세-전류 수준(및 원하는 주파수 및 듀티 사이클)이 사용자에게 인가되게 하기 위해 펄스 발생 회로(123)에 의해 제공되는 파형을 증폭시키도록 구성된다. 펄스 구동 회로(124)는, 입력으로서 펄스 발생 회로(123)에 의해 제공되는 파형의 펄스 열(pulse train)을 수신하고 출력으로서 치료용 미세-전류를 생성하는 연산 증폭기(operational amplifier)(116)를 포함한다. 따라서, 연산 증폭기(116)는 파형의 펄스 열을 증폭시키는 전류 공급원으로서 사용된다. 연산 증폭기(116)는 전원(102)의 양 및 음의 전력 레일에 전기적으로 접속되고, 접지 기준 전위에 추가로 결합되는 전류-감지 저항기(111)에 전기적으로 결합된다. 연산 증폭기(116)의 출력은 구강 케어 장치와 관련하여 사용자의 구강 내에 위치되는 제1 전극(106)에 전기적으로 결합된다. 제2 전극(108)은 전류-감지 저항기를 통해 접지 기준 전위에 전기적으로 결합된다.

전류-감지 저항기(111)는 사용자에게 제공되는 미세-전류 수준을 모니터링하고 그에 대한 조정을 행하기 위해 사용자를 통해 마이크로제어기(112)로 통과하는 이온 미세-전류의 피드백을 제공하도록 제공된다. 일 실시예에서, 전류-감지 저항기(111)는 전류-감지 저항기(111)를 가로지르는 1 mV가 1 μA에 대응하도록 1 kΩ 저항기이다.

도 3에 예시된 실시예에서, 펄스 발생 회로(123) 및 펄스 구동 회로(124)는 과-전압 보호 장치에 의해 보호될 수 있다. 제너 다이오드(zener diode)(117, 118)가 사용자를 가로지르는 전압을, 예를 들어 30 V와 같은 사용자 과-전압 값 미만으로 클램핑한다. 제너 다이오드(114, 115)는 전압을, 예를 들어 10 V와 같은 펄스 발생 회로 과-전압 미만으로 클램핑함으로써 디지털-아날로그 컨버터(113) 및 마이크로제어기(112)를 보호한다.

구강 케어와 관련하여, 이온 전류의 투입은 치아 및 잇몸으로부터의 플라크의 제거를 돕기 위한 것 및 이온영동요법을 통해 치아로 불소 이온을 투입하는 것을 위해 사용될 수 있는 것으로 예측된다. 치료용 미세-전류 전달 장치(100)에 의해 제공되는 이온 미세-전류는 브러시 헤드(126)로부터, 사용자에 의한 타액을 거쳐 입 점막 및/또는 치아로, 신체를 가로질러 사용자의 손으로, 그리고 다시 치료용 미세-전류 전달 장치(100)의 손잡이로 흐를 수 있다.

도 4a 내지 도 4e는 구강 케어 도구 및 제1 전극(106)의 다양한 실시예를 예시한다. 구강 케어 도구 및 제1 전극은 광범위한 구성을 취할 수 있다. 실시예는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 이들 구성으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 도 4a를 참조하면, 브러시 필라멘트(127)에 인접하게 위치되는 제1 전도성 패드(106a) 및 브러시 필라멘트(127) 아래에 위치되는 제2 전도성 패드(106b)를 포함하는 제1 전극을 갖는 브러시 헤드(126')가 도시되어 있다. 따라서, 도 4a에 도시된 브러시 헤드(126')는 이온 전류가 통과하여 흐르는 2개의 위치를 제공한다. 도 4b에 도시된 브러시 헤드(126)는 브러시 필라멘트(127) 아래에 위치되는 단일 전도성 패드(106)를 갖는 반면, 도 4c에 도시된 브러시 헤드(126")는 브러시 필라멘트(127)에 인접하게 위치되는 단일 전도성 패드(106")를 갖는다. 브러시 필라멘트(127) 자체가 전기 전도성이어서 제1 전극으로서 작용할 수 있는 것이 또한 고려된다.

도 4d 및 도 4e는 제1 전극이 브러시 필라멘트들(127) 사이에 위치되는 하나 이상의 절연된 도체 와이어(106''')의 형태인 실시예를 예시한다. 도 4e는 도 4d에 도시된 절연된 도체 와이어(106''')의 일 실시예의 근접도를 예시한다. 절연된 도체 와이어(106''')는 유연성 금속 재료와 같은 임의의 전기 전도성 재료로부터 제조되는 전기 전도성 와이어 코어(130) 및 전기 전도성 와이어 코어(130)를 둘러싸는 외부 절연체 재킷(132)을 포함한다. 외부 절연체 재킷(132)은 칫솔 응용에서 사용되기에 충분히 유연성인 비-전도성 재료로 제조된다. 전기 전도성 와이어 코어(130)의 일부분은 이 부분이 사용자의 구강에 대해 노출되고 전술된 바와 같이 제1 전극으로서 작용할 수 있도록 외부 절연체 재킷(132)을 지나 연장된다.

도 4f는 사용자 또는 환자의 피부에 적용되도록 구성되는 이온영동요법 도구(136)의 일 실시예를 예시한다. 이온영동요법 도구(136)는 제1 전극(106'''')을 포함하고, 광범위한 이온영동요법 응용을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 전체 이온영동요법 도구(136)가 전기 전도성이고 전극이다.

일 실시예에서, 사용자의 구강(치아)은 양의 제1 전극(106)으로 인해 양의 전압 하에 있고, 브러시 헤드(126)의 제2 전극(108)은 음의 전압 하에 있어서, 양으로 대전된 치아를 향해 불소 음이온의 흐름을 지향시킨다. 실험실 실험은 불소 이온의 흐름이 전달되는 미세-전류의 수준에 직접 좌우된다는 것, 및 더 높은 전류가 불소 이온의 더 우수한 전달에 그리고 잠재적으로 생물막 붕괴에 유리할 것이라는 것을 시사한다. 실험은 또한 80 μA(진폭) 이하의 펄스형 이온 전류가 구강 케어 이득을 거의 제공하지 못한다는 것을 지시한다. 그러나, 더 높은 전류 수준은 전기가 통하는 느낌, 통증 및/또는 신맛과 같이 사용자에게 불쾌한 감각을 유발할 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예는 연관된 불쾌한 감각 없이 더 높은 이온 전류의 사용을 가능하게 하며, 따라서 향상된 구강 케어 효능을 제공할 수 있다.

놀랍게도, 본 발명자들은 이온 미세-전류를 상승 시간(t_상승)에 걸쳐 개시 전류(I_개시)로부터 최종 전류(I_최종)까지 램핑시킴으로써, 불쾌한 감각 없이 더 높은 이온 전류 값이 사용자의 구강에 인가될 수 있다는 것을 밝혀냈다. 일반적으로, 사용자의 구강에 대한 제1 전극(106)의 인가에 의해 회로가 형성될 때, 미세-전류 제어 회로(104)는 I_개시에서 개시되어 t_상승에 걸쳐 I_최종까지 증가하는 미세-전류(I_램핑)를 생성하며, 이어서 사용자의 구강으로부터 제1 전극(106)의 제거에 의해 전기 회로가 개방될 때까지 I_최종에서 유지된다. 전류 램핑은 전기 회로가 개방 및 폐쇄되는 매 단일 시간마다 반복된다. 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 최종 미세-전류(I_최종)는 칫솔질 효능을 증가시키는 미세-전류 값으로 예측되는 약 100 μA 초과이어야 한다. 일 실시예에서, 최종 미세-전류(I_최종)는 약 100 μA 내지 약 800 μA이다. 다른 실시예에서, 최종 미세-전류(I_최종)는 약 400 μA 내지 약 800 μA이다. 미세-전류(I_램핑)는 응용에 따라 교류(AC) 또는 직류(DC)일 수 있다. AC 응용에서, 전술된 미세-전류 범위는 진폭 미세-전류 값이다. 전술된 미세-전류 범위는 구강 케어 응용에 대해 의도된 것이며, 다른 비-구강 케어 응용은 상이한 전류 범위를 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

시간(t_상승)은 사용자가 경험하는 미세-전류의 감각을 최소화하기에 충분할 정도로 길어야 하지만, 칫솔질 기간 동안 최종 미세-전류(I_최종)의 최대 전류를 사용자가 경험하도록 최종 미세-전류(I_최종)에 신속하게 도달하기에 충분할 정도로 짧아야 한다. 제한이 아닌 예로서, 상승 시간(t_상승)은 1초 내지 20초일 수 있다. 일반적으로, 상승 시간(t_상승)이 짧을수록, 사용자가 미세-전류로부터 생성되는 감각을 경험할 가능성이 커진다. 미세-전류가 존재하고 치료용 미세-전류 전달 장치(100)가 올바르게 작동하고 있다는 것을 사용자가 인지할 수 있도록 치료용 미세-전류 전달 장치(100)가 사용자에게 소정의 감각을 제공하는 것이 바람직할 수 있음에 유의하여야 한다. 그러나, 불쾌한 감각을 생성하는 미세-전류 및 상승 시간은 회피되어야 한다. 일 실시예에서, 치료용 미세-전류 전달 장치(100)는 사용자가 상승 시간(t_상승), 개시 전류(I_개시), 최종 전류(I_최종), 단차 전류(I_단차)(증분들 사이의 미세-전류의 증가량), 주파수, 듀티 사이클 등과 같은 변수를 선택할 수 있도록 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다.

이제 도 5a를 참조하면, 미세-전류 램핑 파형의 하나의 DC 실시예가 예시되어 있다(듀티 사이클은 100%와 동일함). 예시적인 4개의 미세-전류 펄스 열(210, 220, 230, 240)이 도시되어 있다. 도 5a 내지 도 5c의 그래프는 예시적인 목적을 위해 제공된다는 것을 이해하여야 한다. 각각의 미세-전류 펄스 열은 제1 전극과 사용자의 구강 사이의 접점(예컨대, 미세-전류 펄스 열(210, 22, 230, 240) 각각의 접촉 위치(211, 221, 231, 241))에서 개시된다. 각각의 접점에서, 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 개시 미세-전류(I_개시)에서 개시된다. 개시 미세-전류(I_개시)는 사용자에 의한 감각을 생성하지 않는 것으로 알려진 전류 값일 수 있다. 비제한적인 예로서, 개시 미세-전류(I_개시)는 80 μA일 수 있다. 이어서, 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 상승 시간(t_상승) 후에 최종 전류(I_최종)에 도달할 때까지 단차 전류(I_단차)만큼 증가된다. 명료함을 위해, "램핑된 미세-전류(I_램핑)"라는 문구는 상승 시간(t_상승) 후에 인가되는 미세-전류뿐만 아니라, 상승 시간(t_상승) 동안 인가되는 미세-전류를 비롯하여, 사용자에 인가되는 미세-전류의 모든 성분을 의미한다. 증분의 단차 주파수는 상승 시간(t_상승) 및 최종 전류(I_최종)에 좌우된다. 제한이 아닌 예로서, 단차 전류(I_단차)는 약 80 μA와 동일할 수 있다.

일 실시예에서, 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 I_단차만큼 증가하는 것이 아니라, 불연속적으로 단차보다는 연속적-시간 신호로서 선형으로 증가할 수 있다.

지점(212)(및 지점(232))에서의 상승 시간(t_상승) 후에, 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지(예컨대, 지점(213, 223, 233, 243)에서) 최종 전류 값(I_최종)으로 유지된다. 일부 경우에서, 미세-전류 펄스열(220, 240)에 의해 예시된 바와 같이, 사용자가 상승 시간(t_상승) 전에 회로를 개방시키기 때문에, 최종 전류 값(I_최종)에 도달하지 않을 수도 있다.

도 5b는 미세-전류 램핑 방법의 AC 실시예를 예시한다. 도 5b에 예시된 작동 듀티 사이클은 50%이다. 그러나, AC 실시예는 50% 이외의 작동 듀티 사이클을 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 듀티 사이클은 약 10% 내지 100%(DC 미세-전류)에서 변동가능하다. 펄스형 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 주파수는 특정 응용에 좌우될 수 있다. 일 실시예에서, 펄스형 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 주파수는 약 9 kHz이다. 다른 주파수가 이용될 수 있다.

하나의 완전한 미세-전류 펄스 열(310) 및 하나의 부분적인 미세-전류 펄스 열(320)이 도 5b에 예시되어 있다. 도 5a에 예시된 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이, 미세-전류는 제1 전극과 사용자의 구강 사이에서 (예컨대, 지점(311) 및 지점(321)에서) 전기적 접촉이 이루어질 때 개시 미세-전류(I_개시)에서 개시된다. 제1 접촉에서, 미세-전류는 I_개시와 0 μA 사이에서 교번한다. 미세-전류는 I_단차와 I_개시 + I_단차 사이에서 교번하도록 오프셋 양(I_단차)만큼 이동된다. 미세-전류는 최종 미세-전류(I_최종)에 도달할 때까지 I_단차만큼 추가로 이동한다. 시간의 흐름에 따른 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 값은 작동 듀티 사이클(예컨대, 50%)에서 (0 + (m-1)I_단차)와 (I_개시 + (m-1)I_단차) 사이에서 교번하는 것으로 표현될 수 있으며, 여기서 전기 회로의 완성 시에 m=1이고 (I_개시 + (m-1)I_단차) = I_최종에 이를 때까지 단차 주파수에서 1씩 증가한다. 상승 시간(t_상승) 후에, 그러면 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지 작동 주파수에서, I_최종과 (I_최종 - I_개시) 사이에서 교번한다.

단차 주파수는 상승 시간(t_상승) 및 최종 전류(I_최종)에 좌우된다. 제한이 아닌 예로서, 개시 전류(I_개시) 및 단차 전류(I_단차)는 80 μA일 수 있다.

도 5c는 미세-전류 램핑 방법의 다른 AC 실시예를 예시한다. 도 5c에 예시된 작동 듀티 사이클은 50%이다. 도 5b와 관련하여 전술된 바와 같이, AC 실시예는 50% 외의 작동 듀티 사이클을 가질 수 있으며, 펄스형 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 주파수는 특정 응용에 좌우될 수 있다. 일 실시예에서, 펄스형 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 주파수는 약 9 kHz이다.

하나의 완전한 미세-전류 펄스 열(410) 및 하나의 부분적인 미세-전류 펄스 열(420)이 도 5c에 예시되어 있다. 도 5a 및 도 5b에 예시된 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이, 미세-전류는 제1 전극과 사용자의 구강 사이에서 (예컨대, 지점(411) 및 지점(421)에서) 전기적 접촉이 이루어질 때 개시 미세-전류(I_개시)에서 개시된다. 제1 접촉에서, 미세-전류는 I_개시와 0 μA 사이에서 교번한다. 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 0 μA와 I_개시 + I_단차 사이에서 교번하도록 오프셋 양(I_단차)만큼 이동된다. 미세-전류는 최종 미세-전류(I_최종)에 도달할 때까지 I_단차만큼 추가로 이동한다. 시간의 흐름에 따른 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 값은 작동 듀티 사이클(예컨대, 50%)에서 0과 (I_개시 + (m-1)I_단차) 사이에서 교번하는 것으로 표현될 수 있으며, 여기서 전기 회로의 완성 시에 m = 1이고 (I_개시 + (m-1)I_단차)에 이를 때까지 단차 주파수에서 1씩 증가한다. 상승 시간(t_상승) 후에, 그러면 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지 작동 주파수에서, I_최종과 0 사이에서 교번한다.

도 5d는 펄스가 양의 미세-전류 값과 접지(즉, 0의 미세-전류) 사이에서 전환되기보다는 양의 미세-전류 값과 음의 미세-전류 값 사이에서 교번하는 미세-전류 램핑 방법의 다른 AC 실시예를 예시한다. 미세-전류 펄스 열(510)은 제1 전극과 사용자의 구강 사이에서 (예컨대, 펄스 열(520)의 지점(511) 및 지점(521)에서) 전기적 접촉이 이루어질 때 개시 미세-전류(+I_개시)에서 개시된다. 제1 접촉에서, 미세-전류는 +I_개시와 -I_개시 사이에서 교번한다. 이러한 방식에서, 미세-전류는 양의 미세-전류 값과 음의 미세-전류 값 사이에서 교번한다. 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 (-I_개시- I_단차)와 (I_개시+ I_단차) 사이에서 교번하도록 양의 방향 및 음의 방향 둘 모두로 오프셋 양(I_단차)만큼 이동된다. 미세-전류는 최종 미세-전류(I_최종)에 도달할 때까지 ±I_단차만큼 추가로 이동한다. 시간의 흐름에 따른 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 값은 작동 듀티 사이클(예컨대, 50%)에서 (-I_개시 - (m-1)I_단차)와 (I_개시 + (m-1)I_단차) 사이에서 교번하는 것으로 표현될 수 있으며, 여기서 전기 회로의 완성 시에 m = 1이고 (I_개시 + (m-1)I_단차) = I_최종 및 (-I_개시 - (m-1)I_단차) = -I_최종에 이를 때까지 단차 주파수에서 1씩 증가한다. 상승 시간(t_상승) 후에, 그러면 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지 작동 주파수에서, +I_최종과 -I_최종 사이에서 교번한다.

도 5e는 펄스가 양의 미세-전류 값과 음의 미세-전류 값 사이에서 교번하는 또 다른 AC 실시예를 예시한다. 미세-전류 펄스 열(610)은 제1 전극과 사용자의 구강 사이에서 (예컨대, 펄스 열(620)의 지점(611) 및 지점(621)에서) 전기적 접촉이 이루어질 때 개시 미세-전류(+I_개시)에서 개시된다. 제1 접촉에서, 미세-전류는 +I_개시와 -I_기준 사이에서 교번한다. I_기준은 0 μA 미만인 임의의 미세-전류 값일 수 있다. 일 실시예에서, -I_기준은 -I_개시와 동일하다. 이러한 방식에서, 미세-전류는 양의 미세-전류 값과 음의 미세-전류 값 사이에서 교번한다. 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 (-I_기준)과 (I_개시+ I_단차) 사이에서 교번하도록 양의 미세-전류 방향으로 오프셋 양(I_단차)만큼 이동된다. 미세-전류는 최종 미세-전류(I_최종)에 도달할 때까지 I_단차만큼 추가로 이동한다. 시간의 흐름에 따른 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 값은 작동 듀티 사이클(예컨대, 50%)에서 (-I_기준)과 (I_개시 + (m-1)I_단차) 사이에서 교번하는 것으로 표현될 수 있으며, 여기서 전기 회로의 완성 시에 m = 1이고 (I_개시 + (m-1)I_단차) = I_최종에 이를 때까지 단차 주파수에서 1씩 증가한다. 상승 시간(t_상승) 후에, 그러면 램핑된 미세-전류(I_램핑)는 전기 회로가 개방될 때까지 작동 주파수에서, -I_기준과 I_최종 사이에서 교번한다.

제1 전극(브러시 헤드)과 피험자의 구강 사이의 전기적 접촉 시에 램핑되지 않은 미세-전류에 비해 피험자에게 인가된 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 감각적 허용오차를 평가하기 위한 연구가 수행되었다. 연구의 제1 부분에서, 피험자는 9 kHz 및 50% 작동 듀티 사이클에서 작동되는 400 μA의 AC 비-램핑된 미세-전류(I_비-램핑)를 사용하여 120초 동안 그들의 치아를 칫솔질을 했다. 연구의 제1 부분이, 각각 400 μA, 600 μA 및 800 μA의 I_최종 전류를 갖는 도 5c에 도시된 램핑 방법에 따라 램핑된 미세-전류(I_램핑)가 제공되는 연구의 제2, 제3 및 제4 부분과 비교되었다. 미세-전류가 증가된 단차 시간(t_단차)은 15초였으며, 단차 전류(I_단차)는 100 μA였다. 상승 시간(t_상승)은 400 μA의 미세-전류에 대해 60초, 600 μA의 미세-전류에 대해서는 90초, 그리고 800 μA의 미세-전류에 대해서는 120초였다.

참가자에게 그들이 불쾌한 감각을 경험한 때 정지 버튼을 누르게 하였다. 정지 버튼을 누를 때, 미세-전류의 인가는 즉시 정지되었으며, 소프트웨어가 이 이벤트를 상황을 기록하였다. 비-램핑된 미세-전류(I_비-램핑)를 경험한 피험자의 55.6%가 시험 동안 한 번의 정지를 경험하였다. 그러나, 다양한 램핑된 미세-전류(즉, 400 μA, 600 μA 및 800 μA)를 경험한 피험자 중 어떠한 피험자도 시험 동안 정지를 경험하지 않았다. 또한, 비-램핑된 미세-전류 시험 동안 정지를 기록하고 또한 램핑된 미세-전류 시험에 참가한 피험자 중 누구도 램핑된 시험 동안 정지를 기록하지 않았다.

입-내 전압 강하가 또한 측정되었으며, 이를 비-램핑된 미세-전류 및 램핑된 미세-전류(60초의 기간에 걸쳐 100 μA의 증분으로 100 μA에서 400 μA까지) 둘 모두, DC와 AC 미세-전류, 및 애노딕 극과 캐소딕 극 둘 모두에 대해 비교하였다. 입-내 전압 강하를 결정하기 위해, 브러시 헤드와 입 사이의 전위 강하가 측정되었다. 타액/치약 혼합물에서 일어날 수 있는 전기화학적 반응으로 인해, 전압 강하는 보다 낮은 것이 바람직하다. 도 6a는 듀티 사이클이 100%인 경우의 애노딕 결과를 예시하고, 도 6b는 듀티 사이클이 50%인 경우의 애노딕 결과를 예시하며, 도 6c는 듀티 사이클이 100%인 경우의 캐소딕 결과를 예시하고, 도 6d는 듀티 사이클이 50%인 경우의 캐소딕 결과를 예시한다.

놀랍게도, 도 6a 내지 도 6d에 그래프로 예시된 결과는 각각의 경우에서 램핑된 미세-전류 방법이 비-램핑된 미세-전류 방법의 전압 강하(V_비-램핑)보다 낮은 전압 강하(V_램핑)를 생성한다는 것을 보여준다. 램핑된 미세-전류 방법의 전압 강하는 비-램핑된 미세-전류 방법보다 거의 2배만큼 더 낮다. 이는 극성 및 상이한 듀티 사이클 둘 모두에 대해 그러하다. 램핑된 미세-전류 방법에 의해 제공되는 더 적은 사용자-감각은 구강 내의 더 낮은 전압 강하에 기인한 것일 수 있다. 따라서, 램핑된 미세-전류(I_램핑)의 사용은 치료용 미세-전류 전달 장치(100)가 최소의 사용자-감각을 갖고서 100 μA 초과의 전류 수준에서 이온 전류를 전달하는 것을 가능하게 한다. 100 μA 초과의 이온 전류의 인가는 증가된 미세-전류 수준으로 인해 더 우수한 구강 케어 효능을 제공할 수 있다.

비록 치료용 미세-전류 전달 장치(100) 및 연관된 램핑 미세-전류 방법이 칫솔과 같은 구강 케어 장치와 관련하여 기술되었지만, 실시예는 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 실시예가 이용될 수 있는 칫솔 이외의 많은 구강 케어 응용이 존재한다. 제한이 아닌 예로서, 램핑된 미세-전류는 특히 상아질 과민증(2% NaF), 구순 포진(이독수리딘), 아프타성 궤양(메틸 프레드니솔론 소듐 석시네이트), 무감각증(사전-주입 국소 리도카인), 및 치아 미백(차아염소산염)의 치료와 같은 치과용 이온영동요법 응용에서 증가된 미세-전류를 위해 이용될 수 있다.

또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 치과용 이온영동요법 이외의 응용에 이용될 수 있다. 전술된 미세-전류(예컨대, 100 μA 내지 1000 μA)는 치과의학 및 구강 케어 이외의 응용에서 상이할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 예를 들어, 제1 전극이 피부와 접촉하는 이온영동요법 응용에서, 이온 전류 수준은 제1 전극과 구강 사이의 접촉에 대해 전술된 그러한 이온 미세-전류보다 10배 클 수 있다. 작동 듀티 사이클, 주파수, AC 또는 DC 전류 등과 같은 램핑된 미세-전류의 다른 파라미터는 치과의학 이외의 응용에서 상이할 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예의 램핑된 미세-전류 기술이 적용되는 의술에서의 이온영동요법의 비제한적인 예는 관절의 염증 및 관절염(코르티코스테로이드), 피부 무감각증(리도카인, 에피네프린), 관절염(하이알루로니다아제, 혈관확장제, 시트레이트/아세테이트), 허혈성 궤양(아연), 발 곰팡이(황산구리), 사마귀(살리실레이트) 및 로덱스 스케어(lodex scare) 조직(요오다이드)의 치료를 포함한다. 실시예는 또한 미세-전류가 피부를 매끈하게 하고, 잡티를 제거하며, 주름을 제거하는 등에 사용되는 미용 케어 응용에 이용될 수 있다. 사용자에게 전달되는 미세-전류의 양을 증가시키는 능력은 전술된 이온영동요법 응용 중 다수의 효능을 증가시킬 수 있다.

비교 연구 - 플라크의 치료

플라크 및 구취의 치료에 대해 80 μA의 전류를 제공하는 칫솔에서의 이온 전류의 효과를 평가하기 위한 연구가 수행되었다. 연구는 단일-중심, 단일-칫솔질, 4가지 치료, 무작위, 8주기 교차 연구였다. 20명의 성인 피험자를 대상으로 하였다. 연구는 순응 방문(acclimation visit) 후 8주기(주기 1 내지 8)로 구성하였다. 플라크 범위를 측정하기 위해 디지털 플라크 영상 분석(Digital Plaque Imaging Analysis, DPIA)을 사용하였다. 연구의 목적은 세틸피리디늄 클로라이드(CPC)의 전달에 대한 칫솔에서의 이온 전류의 효과를 결정하기 위한 것이었다.

순응 방문 동안, 피험자에게는 순응 칫솔(파나소닉(Panasonic)^등록상표 이오닉 핸들(Ionic Handle) EW 1045 브러시), 수동 칫솔 및 순응 치약(크레스트(Crest)^등록상 ^표 캐비티 프로텍션(Cavity Protection) 치약(0.243% 플루오르화나트륨))을 제공하였다. 피험자는 그들의 첫 번째 칫솔질을 위해 감독 하에서 연구 현장에서 2분 동안 그들의 치아를 칫솔질을 하였다. 이에서, 피험자는 2일 내지 3일 동안 그들의 통상적인 칫솔 대신에 그들의 순응 제품을 사용하였고, 그 후 수동 칫솔로 전환하였지만, 주기 1에 앞서 48시간 동안 계속하여 순응 치약을 사용하였다.

주기 1 내지 8 동안, 피험자는 연구 방문들 사이에 수동 칫솔 및 순응 치약을 사용하였다. 피험자는 그들의 다음 약속 시간 전에 12시간 동안 모든 구강 위생 절차를 삼가하였다(그들의 마지막 칫솔질은 예정된 방문일 전날 저녁(오후 7:00)이었다). 피험자는 또한 그들의 다음 약속 시간 전에 4시간 동안 먹는 것, 마시는 것, 껌을 씹는 것, 및 흡연(무연 담배 포함)을 삼가하였다. 소량의 물을 마시는 것만이 허용되었으며, 다음 측정 60분 전에는 물을 마시지 못하게 하였다.

주기 1 내지 7 동안, 각각의 피험자는 하기와 같은 4가지 치료 중 하나에 무작위로 배정되었다:

● 치료 A: 30초 동안 20 ml의 물로 헹군 후, 트윈 이오닉 브러시헤드(twin ionic brushhead)를 구비한 파나소닉^등록상표 이오닉 핸들 EW-DE-40 실험용 브러시(음파 온, 80 μA 이온 (애노딕) 전류 온) 및 순응 치약을 사용하여 2분간 칫솔질;

● 치료 B: 30초 동안 20 ml의 물로 헹군 후, 트윈 이오닉 브러시헤드를 구비한 파나소닉^등록상표 이오닉 핸들 EW-1045 실험용 브러시(음파 온, 이온 전류 오프) 및 순응 치약을 사용하여 2분간 칫솔질;

● 치료 C: 30초 동안 20 ml의 물 중 5 ml의 CPC를 포함한 용액으로 헹군 후, 트윈 이오닉 브러시헤드를 구비한 파나소닉^등록상표 이오닉 핸들 EW-DE-40 실험용 브러시(음파 온, 80 μA 이온 (애노딕) 전류 온) 및 순응 치약을 사용하여 2분간 칫솔질; 및

● 치료 D: 30초 동안 20 ml의 물 중 5 ml의 CPC를 포함한 용액으로 헹군 후, 트윈 이오닉 브러시헤드를 구비한 파나소닉^등록상표 이오닉 핸들 EW-1045 실험용 브러시(음파 온, 이온 전류 오프) 및 순응 치약을 사용하여 2분간 칫솔질.

피험자는 전술한 배정된 구강 위생 순서를 수행하는 동안 감독되었고, 촬영을 위해 오후 2:00에서 3:00 사이에 영상 실험실로 복귀하였다. 피험자는 오후 측정 전에 60분 동안 먹고 마시는 것을 삼가하였다. 촬영 기간 동안, 각각의 피험자는 하기의 절차에 따라 DPIA UV 영상을 촬영하였다:

● 포스페이트 완충액 25 ml로 10초 동안 헹굼;

● 포스페이트 완충액 중 1240 ppm의 플루오레세인 5.0 ml로 1분 동안 헹굼;

● 포스페이트 완충액 25 ml로 10초 동안 3회 헹굼; 및

● DPIA UV 영상 획득.

DPIA UV 영상 촬영에 사용된 사진 시스템은 25 mm 렌즈 및 교차-편광된 광을 허용하는 선형 편광기를 구비한 고-해상도 디지털 카메라를 포함하였다. UV 플래시가 조명을 제공하였다. 카메라를 영상을 기록 및 분석하는 개인용 컴퓨터에 연결하였다. 상악골 및 하악골 전방 안면의 디지털 영상을 캡처하였다. 치아 및 플라크 픽셀을 디지털 영상으로 분류하였고, 치아 상의 백분율 플라크의 범위를 계산하였다. 검사를 위해, 검사실 내의 조명은 주위 밝기로 하였다. 피험자는 머리를 정지 상태로 유지하기 위해 사용되는 턱받침 전방에서 스툴에 앉았다. 그 또는 그녀의 입술 및 볼을 후퇴시키기 위해 플라스틱 견인기를 사용하였다. 전방 치아의 절연(incisal edge)들을 함께 배치하고 카메라에 중심을 맞췄다. 노출 전에, 피험자는 그 또는 그녀의 치아를 통해 공기를 들이마시고, 혀가 보이지 않도록 그 또는 그녀의 혀를 치아로부터 멀리 위치시켰다.

주기 8 동안, 피험자는 전술한 바와 같은 치료 순서를 무작위로 배정받았다. 피험자는 오후 2:00에서 3:00 사이에 영상 실험실로 복귀하였고, 영상 측정 전 60분 동안 먹고 마시는 것을 삼가하였다. 주기 8의 촬영 기간 동안, 각각의 피험자는 하기의 절차를 따라 DPIA UV 영상을 촬영하였다:

● 포스페이트 완충액 25 ml로 10초 동안 헹굼;

● 포스페이트 완충액 25 ml로 10초 동안 3회 헹굼; 및

● DPIA UV 영상 획득.

각각의 치료 주기에서 각각의 피험자에 대해 평균 백분율 플라크 범위를 생성하였다. 피험자에 대한 모델(무작위 효과), 주기, 캐리오버(carryover), 린스(물/세틸피리디늄 클로라이드) 및 이온 전력(온/오프)에 있어서의 인자에 의해 교차 설계에 대한 분산 분석을 사용하여 플라크 백분율을 분석하였다. 4가지 치료 요법들 사이의 모든 쌍별 비교를 또한 수행하였다.

결과

도 7은 무 이온 전류 상태의 물 린스("H₂O, 0 μA"로 표시됨), 무 이온 전류 상태의 세틸피리디늄 클로라이드(CPC) 린스("CPC, 0 μA"로 표시됨), 애노딕 이온 전류 상태의 CPC 린스("CPC, 80 μA, A"로 표시됨), 및 캐소딕 이온 전류 상태의 CPC 린스("CPC, 80 μA, C"로 표시됨)로부터 생성된 플라크의 변화(ΔP)를 비교하는 그래프이다. 조건들 하의 무 이온 전류 상태의 CPC 린스 효과는 약 5%의 상대적 플라크 감소였다(플라크 범위의 약 -0.64 유닛(물에 비해 p-0.2).

애노딕 이온 전류는 구강을 음으로 대전시킬 것이며, 이론적으로는 치아로 더 많은 CPC를 이동시킨다. 도 9의 그래프는 애노딕 이온 전류가 무 이온 전류 상태의 CPC 린스에 비해 추가된 양만큼 플라크 감소를 증가시키는 것을 예시한다 - 약 -0.64 내지 약 -0.98 유닛(물에 비해 p<0.5; CPC 대조군에 비해 p-0.2). 그러나, 캐소딕 이온 전류는 CPC 린스를 헹굼에만 의한 것보다 덜 효과적이게 하는 잘못된 방향으로의 플라크 감소를 초래하였다.

따라서, 80 μA 애노딕 이온 전류가 CPC 린스 요법과 함께 사용될 때 소정의 이득을 제공할 수 있는 것으로 나타났다.

비교 연구 - 구취

단일-중심, 3가지 치료, 무작위, 3주기, 교차 설계를 포함하는 구취 연구를 수행하였다. 최대 20명의 성인 피험자를 대상으로 하였다. 일반적으로, 연구의 각각의 치료 주기는 연구의 1일차 전에 최대 3일의 순응/워시아웃(wash out) 주기, 5일의 연구-지속기간으로 구성되며, 2일차, 3일차 및 5일차에 할리미터(Halimeter)(숨) 측정이 행해지고, 1일차 및 5일차에 혀 및 구강 세척의 미세 견본을 수집하였다. 피험자는 무작위로 배정된 치료 제품을 사용하여 3개의 치료 주기를 완료하였다.

휘발성 황 화합물(VSC)에 대해 할리미터 유닛을 시험한다. 할리미터는 냄새 나는 숨의 악취의 주요 성분 중 2가지인 황화수소 및 메틸 메르캅탄에 민감하다. 숙련된 기술자가 모든 할리미터 측정을 수행하였다. 할리미터 측정 절차는 하기와 같았다: 피험자에게 2분 동안 그들의 입을 다물고 있도록 지시하였다. 이어서, 피험자는 할리미터 보드 상의 구멍 위에 배리어 테이프 한 조각을 배치한 후 할리미터 보드 내의 구멍을 통해 길이 약 4.45 cm (1.75 인치) x 직경 2.70 cm (1 1/16 인치)의 깨끗한 종이 실린더의 일 단부를 배치하였다. 그들의 할리미터 측정 전에 30 내지 45초 동안 입을 다문 상태를 확실하게 유지하면서, 그들이 원하면 침을 삼키도록 피험자에게 지시하였다. 2분 후, 그들의 코를 통해 들이쉬고 그들의 숨을 참으라고 피험자에게 지시하였다. 기술자는 피험자가 할리미터에 접근하기 직전의 배경 할리미터 값을 기록하였다. 이어서, 피험자가 그들의 숨을 참은 채로 할리미터로 접근하여, 튜브 주위에 그들의 치아와 입술을 가볍게 배치하였다. 피험자가 그들의 숨을 참고 있는 동안, 도구가 (피험자의 입과 접촉하지 않고서) 입으로부터 공기를 흡인하였고, 기술자가 도구에 지시된 측정된 값을 기록하였다. 이어서, 피험자는 배리어 테이프 및 그들이 사용한 종이 실린더를 제거하여, 이것들을 적절한 용기에 폐기하였다.

순응 주기 동안, 피험자에게 ADA 추천 수동 칫솔 및 크레스트^등록상표 캐비티 프로텍션(130.4 g(4.6 oz)) 치약(오버튜브형)으로 이루어진 순응 제품을 제공하였다. 피험자는 최대 3일 동안 하루에 2번 그들의 순응 제품으로 그들의 치아를 칫솔질을 하였다.

연구 전반에 걸쳐, 피험자는 순응 주기 및 각각의 치료 주기 동안 예외 없이 양념이 많이 든 음식 또는 구취와 연관된 음식(예컨대, 마늘)을 먹지 않도록, 그리고 술을 마시지 않도록 지시받았다. 피험자는 그들의 다음 예정된 방문(1일차) 전날 밤 11:00 전에 그들의 저녁 칫솔질을 수행하도록 하였으며, 그들의 다음 약속 시간 전날 밤 그들의 저녁 칫솔질 후에는 어떠한 유형의 구강 위생, 그리고 브레스 민트, 약용 사탕과자, 먹는 것, 마시는 것(소량의 물만이 허용가능하였지만, 다음 측정 전 45분 동안은 전혀 마시지 못함), 흡연, 껌 씹기 또는 씹는 담배를 삼가하였다.

1일차

피험자에게, 하나의 치료 칫솔(파나소닉^등록상표 트윈 이오닉 "AySy" 브러시 핸들 EW-DE-40 (애노딕), 파나소닉^등록상표 트윈 이오닉 "CySy" 브러시 핸들 EW-DE-40 (캐소딕), 또는 파나소닉^등록상표 이오닉 핸들 EW 1045 브러시 핸들), 크레스트^등록상표 캐비티 프로텍션(130.4 g (4.6 oz)) 치약, 및 메트백(Metback) 트윈 이오닉 브러시 헤드가 포함된 치료 제품을 포함하는 치료 키트 상자가 주어졌다. 메트백 트윈 이오닉 브러시 헤드는 브러시 헤드의 배면(즉, 강모를 구비한 면 반대측의 브러시 헤드의 표면) 상에 전도성 표면을 갖는다. 또한, 메트백 트윈 이오닉 브러시 헤드는 강모 밑에 위치되는 제1 전극 및 강모 바로 아래에 위치되는 제2 전극을 구비한다.

치료 키트 상자는 무작위로 배정된 치료 순서에 기초하여 분배하였다. 피험자는 5일의 치료 주기(월요일부터 금요일) 내에 동일한 치료 제품을 사용하였다.

중앙선의 우측 또는 좌측 반부에서 혀 위에 새로운 깨끗한 칫솔을 부드럽게 배치하여 혀 표면 상에서 5초 동안 강모를 약하게 교반시킴으로써 각각의 피험자로부터 미생물학적 혀 샘플을 취하였다. 혀의 우측 또는 좌측으로부터의 수집은 전체 참가자 그룹에 걸쳐 무작위로 이루어졌다. 이어서, 브러시를 미생물 운반 유체(줄여서, 운반 유체(RTF)) 10mL를 함유한 병으로 옮기고, 브러시 헤드를 병 내에서 무균 상태로 고정시켰다. 이어서, 병을 밀봉하고, 미생물학적 매체로 플레이팅할 때까지 얼음 상에 보관하였다. 이어서, 미세 구강 세척 샘플을 수집하였다. 피험자는 살균한 USP 물 10 mL로 30초 동안 그들의 입을 강하게 씻어 내고, 이를 수집 튜브 내에 뱉도록 지시받았다. 튜브를 밀봉하여, 미생물학적 매체로 플레이팅할 때까지 얼음 상에 보관하였다. 각각의 치료 주기의 1일차 및 5일차에 미생물학적 샘플을 수집하였다. 혀 및 구강 세척의 미세 샘플을 그램 음성 혐기성미생물(gram negative anaerobes, GNA), 총 통성 혐기성미생물(total facultative anaerobes, TNA), 및 황 생성자(sulfur producer)에 대해 시험하였다.

피험자는 하루에 2번 지시된 대로 그들의 치아를 칫솔질하고 그들의 혀를 세정함으로써 치료 제품으로 칫솔질하도록 지시받았다. 치아 칫솔질에 대해, 피험자는 하기와 같이 지시받았다:

● 브러시 헤드를 확실하게 부착할 것;

● 손이 이온 패널에 접촉한 상태로 본체를 파지할 것;

● 브러시 헤드를 적시고, 브러시 헤드를 덮기에 충분한 치약을 바를 것;

● 모드를 선택할 것(제1 모드 "강력");

● 브러시 작동 전에, 치아 주위에 치약을 간단히 펴 바를 것;

● 브러시 헤드를 입 안에 둔 상태에서, 튀지 않도록 작동 스위치를 켤 것;

● 수동 칫솔과 마찬가지로, 약하게 원 운동으로 브러시 헤드를 이동시킬 것;

● 수 초 후에, 강모를 다음 섹션으로 안내할 것;

● 1분 후 칫솔질을 마칠 것;

● 칫솔질 완료 시에, 작동 스위치를 눌러 브러시 작동을 멈출 것;

● 과잉 치약을 용기에 뱉을 것;

● 10초 동안 입 안에 10 ml 물로 씻어 냄으로써 잔류 치약을 헹궈 낼 것; 및

● 용기에 뱉을 것.

혀 칫솔질에 대해, 피험자는 하기와 같이 지시받았다:

● 브러시 헤드의 배면을 혀 상에 배치하여 배면에서 시작하고, 전원을 켠다. 혀를 2 섹션(혀 중앙선의 좌측 및 우측)으로 분할한다. 배면 좌측에서 시작하여, 30초 동안 혀의 좌측에 걸쳐 원 운동으로 혀를 세정한다. 추가 30초 동안 우측에 대해 반복한다. 전원을 끈다.

● 임의의 추가 치약, 타액을 용기에 뱉는다.

● 물 10 ml로 10초 동안 씻어 냄으로써 마지막으로 헹군다.

피험자는 일정을 변경하여 그들이 칫솔질한 시간으로부터 2시간 후에 복귀하도록 지시받았다. 또한, 피험자는 그들의 칫솔질 약속이 지난 2시간 후까지 어떠한 유형의 구강 위생, 그리고 먹는 것, 마시는 것, 흡연 또는 브레스 민트, 약용 사탕과자, 껌 씹기 또는 씹는 담배를 사용하는 것을 삼가하도록 주의를 받았다. 이어서, 2-시간 미세 샘플을 전술된 바와 동일한 방식으로, 샘플이 이전에 수집된 혀 중앙선의 반대측으로부터, 무작위화 차트 샘플에 따라 취하였다. 그 직후, 구강 세척 샘플을 또한 전술된 것과 동일한 방식으로 수집하였다.

치료 제품을 (키트 상자가 보관된) 현장에 두고, 피험자는 저녁 칫솔질 동안 계속하여 그들의 순응 제품을 사용하도록 지시받았다.

2일차

피험자는 그들의 순응 키트 상자를 갖고서 현장으로 복귀하였다. 베이스라인(BL) 할리미터 숨 측정을 행한 후, 1) 표준 조식(베이글, 크림 치즈 및 물), 2) 치료 키트 상자의 재분배, 3) 칫솔질 지시의 검토, 및 4) 치료 제품으로의 치아 및 혀 세정의 감독 하의 칫솔질을 행하였다.

피험자는 일정을 변경하여 그들이 칫솔질한 시간으로부터 3시간 후에 복귀하도록 지시받았다. 3-시간 할리미터 숨 측정을 행하였다. 피험자는 그들의 3일차 방문 전날 밤 11:00 전에 그들의 저녁 칫솔질을 수행하도록 지시받았다.

3일차

피험자는 전술된 바와 같이, 먹거나, 마시거나, 흡연하지 않고서, 그리고 3일차 방문 아침에 어떠한 유형의 구강 위생도 수행하지 않고서 시험 현장으로 복귀하였다. 피험자의 최종 BL 숨 측정의 대략 24 시간 후에, 24-시간 할리미터 숨 측정을 행한 후, 전술된 바와 같이, 표준 조식, 치료 제품으로의 치아 및 혀 세정의 감독 하의 칫솔질을 행하였다.

피험자는 그들의 치아 및 혀를 칫솔질한 다음 3시간 후에 시험 현장으로 복귀하도록 일정을 변경받았다. 27-시간 할리미터 숨 측정을 행하였다.

피험자는 집에서 동일한 칫솔질 요법을 따르도록 지시받았다: 치료 제품으로 하루에 2번(아침 및 저녁) 치아를 칫솔질하고, 혀를 세정함. 연구를 위한 방문 전 최종(비감독) 저녁 칫솔질은 계속해서 오후 11:00 전이었다.

피험자는 일정을 변경받고, 양념이 많이 든 음식 또는 구취와 연관된 음식을 먹지 않도록, 술을 마시지 않도록 등으로 주의를 받았다.

4일차

피험자는 지시받은 대로 집에서 그들의 치료 제품을 계속하여 사용하였다(아침 및 저녁 사용).

5일차

5일차에, 피험자는 그들의 치료 키트 상자를 갖고서 복귀하였고, 숨 측정 및 미세 샘플을 취하였다. 피험자는 그들의 예정된 방문 전날 밤 11:00 전에 치료 제품으로 그들의 치아를 칫솔질하였다.

피험자는 (전술된 절차에 따라) 할리미터 숨 측정을 행한 후 미세 샘플을 수집하였다. 피험자는 그들의 치료 제품을 반납하고, 치료 주기들 사이의 워시아웃을 위해 워시아웃 키트 상자를 재분배받았다. 피험자는 다음 치료 주기의 1일차를 위해 일정을 변경 받았으며, 연구 방문이 있는 주의 월요일부터 금요일까지의 각각의 치료 주기 동안 어떠한 경우라도 양념이 많이 든 음식 또는 구취와 연관된 음식(즉, 마늘)을 먹지 않도록, 그리고 술을 마시지 않도록 주의를 받았다. 또한, 피험자는 그들의 다음 예정된 방문(1일차) 전날 밤 11:00 전에 그들의 저녁 칫솔질을 수행하도록, 그리고 그들의 다음 약속 시간 전날 밤 그들의 저녁 칫솔질 후에는 어떠한 유형의 구강 위생, 그리고 먹는 것, 마시는 것, 흡연 또는 브레스 민트, 약용 사탕과자, 껌 씹기 또는 씹는 담배를 사용하는 것을 삼가하도록 주의를 받았다.

혀 및 구강 세척 샘플을 수집한 후에, 이들 샘플을 숙련된 미생물학 인원에 의해 (샘플 수집을 한 후 4시간 내에) 동일자 처리가 행해질 때까지 4℃로 유지하였다. 샘플로부터 회복된 박테리아의 추정치를 결정하였고, 3개의 샘플 시점(BL, 1일차 치료 후 및 5일차 치료 후 2시간) 각각에서 각각의 피험자에 대해 보고하였다.

분석

임의의 통계 분석에 앞서 자연 로그 스케일로 할리미터에 의해 측정된 휘발성 황 화합물을 분석하였다. 평균 결과를 원래의 스케일로 복원시켰다. 교차 연구를 위해 공분산의 분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 사용하여 치료 차이에 대한 오버나이트(24시간 시점) 할리미터 데이터를 분석하였다. ANCOVA 모델은 피험자(무작위), 주기, 치료 및 10% 수준에서 통계적으로 유의한 경우 캐리오버를 포함하였으며, 이때 (2일차) 베이스라인 할리미터 스코어를 공변량으로 하였다.

각각의 후-베이스라인 측정에 대해 별도로 데이터를 분석하였다. 전술된 바와 같이, 공분산의 분석법을 사용하여 치료 차이에 대해 다른 후-베이스라인 스코어(3-시간, 27-시간 및 5일차)를 분석하였다.

3개의 개별 매체 각각에서 회복된 유기체의 log10 집락 형성 단위(colony forming unit, CFU) 변형 추산을 결정하고, 각각의 치료 주기 동안 3개의 샘플링 시점(베이스라인, 2-시간 및 5일차) 각각에서 각각의 피험자에 대해 보고하였다. 공변량으로서 1일차 베이스라인 샘플을 사용하여, 상기 논의된 유사한 ANCOVA 방법을 사용하여 치료 차이를 결정하기 위해 1일차의 2-시간 미세 샘플 및 5일차 미세 샘플을 별도로 평가하였다. 또한, 각각의 브러시에 대해 베이스라인으로부터의 2-시간 감소 및 베이스라인으로부터의 5일차 감소를 쌍별 t-시험을 사용하여 0에 대해 시험하였다. 치료 효과에 대한 통계 시험은 양면성이 있었으며, 5% 유의 수준으로 실행되었다.

결과

연구 5일차 VSC 할리미터 결과 및 혀 샘플 GNA 박테리아 결과가 각각 도 8 및 도 9에 도시되어 있다 도 8에 예시된 그래프의 수직 축은 5일차에 취득된 측정된 십억분율(ppb) 휘발성 황 화합물 함량이다. 도 9에 예시된 그래프의 수직 축은 5일차에 취득된 혀 상의 log GNA 박테리아이다. 도 8 및 도 9 둘 모두에서, 수평 축은 비-이온 전류 치료 결과에 대해 0 μA, 애노딕 미세-전류 결과에 대해 80 μA, A, 및 캐소딕 미세-전류 결과에 대해 80 μA, C로 표시하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 0의 미세-전류 치료에 비해, 애노딕 80 μA 미세-전류는 구취에 있어서 약간의 감소를 제공한 반면, 80 μA 미세-전류는 구취에 있어서 유의한 감소를 제공하였다. 유사하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 애노딕 80 μA 미세-전류는 0의 미세-전류 치료에 비해 GNA 박테리아 감소를 제공하였으며, 캐소딕 80 μA 미세-전류 치료는 애노딕 80 μA 미세-전류 치료에 비해 GNA 박테리아 감소를 제공하였다.

따라서, 이는 국부적으로 인가된 전류가 임상적 효능으로 변환되는 항균성 이득을 생성할 수 있다는 것을 보여준다.

램핑된 이온 전류 연구

플라크 및 구취의 감소에 대한 램핑된 미세-전류 제어 방법을 사용하여 80 μA 초과의 미세-전류의 효과를 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 연구는 단일-중심, 3가지 치료, 무작위, 3주기, 교차 설계였다. 최대 20명의 피험자를 연구 대상으로 하였다. 일반적으로, 연구에는 주기 1 전에 대략 3일의 순응 주기가 포함되었다. 교차 연구 설계의 3가지 치료 주기 각각은 지속기간이 5일(월요일 내지 금요일)이었다. 각각의 치료 주기 동안, 피험자는 시험 현장에서 감독 하에, 그들의 시험 제품으로 하루에 2번 그들의 치아를 칫솔질하였다. 이들은 또한 집에서 하루에 1번(저녁) 그들의 순응 제품으로 칫솔질하였다. 5일차 오후를 제외한 각각의 날에, 3개의 DPIA 영상(아침 칫솔질 전, 후 및 오후 칫솔질 전)을 캡처하였다. 치료 주기들 사이에는 최소 일주일의 워시아웃이 존재하였었다. 피험자가 그들의 무작위로 배정된 치료 요법을 사용하여 3개의 치료 주기를 완료할 때까지, 연구 절차를 반복하였다.

(스크리닝(screening) 절차에 기초하여) 플라크의 증거를 보인 피험자에게 2개의 ADA 추천 수동 칫솔 및 2개의 크레스트^등록상표 캐비티 프로텍션 (130.4 g(4.6 oz)) 치약(오버튜브형)을 포함한 순응 제품의 순응 키트 상자를 제공하였다. 순응 제품을 1) 주기 1 전의 순응 주기 동안; 2) 치료 주기 동안 그들의 저녁 칫솔질 제품으로서; 그리고 3) 각각의 치료 주기 사이의 워시아웃 제품으로서 사용하였다. 순응/워시아웃 주기 동안, 피험자는 (그들의 통상적인 방식으로) 하루에 2번 칫솔질하기 위해 그들의 통상적인 치약 및 칫솔 대신에 그들의 순응 제품을 사용하도록 지시받았다. 피험자는 그들의 최종 주기 3, 5일차 방문까지 그들의 순응 제품을 집에 보관하였다.

연구 전반에 걸쳐, 현장 직원은 피험자에게 그들의 주기 1 방문 전날 밤 11:00까지 저녁 칫솔질을 수행하고 방문 날 아침에는 어떠한 구강 위생도 삼가할 것을 전화 또는 이-메일로 주의시켰다. 또한, 현장 직원은 피험자에게 저녁 칫솔질을 완료한 후에는 먹는 것, 마시는 것, 흡연, 브레스 민트, 약용 사탕과자(예컨대, 기침 또는 목 드롭), 및 껌 씹기를 자제하도록 주의시켰다. 전술된 연구의 경우에서와 같이, 피험자는 소량의 물이 허용가능하였지만 그들은 방문 45분 전에는 물을 마시는 것도 삼가하도록 지시받았다.

연구를 위한 치약 제품은 변형된 크레스트 프로-헬스(Crest Pro-Health) 치약이었다. 변형으로서, FDC 블루 성분 및 모든 풍미 성분을 치약으로부터 제거하였다.

1일차 , 아침

피험자는 그들의 약속 시간 아침에 모든 구강 위생 절차를 삼가한 후 현장으로 복귀하였다. DPIA 아침 칫솔질 전 영상을 촬영하였다.

DPIA 측정을 위해, 피험자는 (비교 연구에 대해 전술된 플루오레세인 플라크 노출 절차에 따라) 플라크를 노출시켰고, (전술된 바와 같은 UV 촬영 시스템을 사용하여) 그들의 전방 치아의 칫솔질 전 디지털 영상을 촬영하였다.

피험자는 치료 순서를 무작위로 배정받았다. 치료 순서에 대한 배정은 주기 1에서만 행하였다. 피험자는 5일의 치료 주기(월요일 내지 금요일) 동안 동일한 치료 제품을 사용하였다. 치료 제품에는 파나소닉^등록상표 트윈 이오닉 EW-DE-40-01 브러시 핸들(치료 순서에 따라 무전류, 애노딕 전류, 또는 캐소딕 전류), 및 전도성 필라멘트를 가진 브러시 헤드가 포함되었다. 브러시 헤드의 필라멘트는 전도성 코어(탄소 복합물을 갖는 나일론) 및 비-전도성 셀을 갖는 나일론 필라멘트였다.

인가된 전류는 0의 전류(치료 순서 A), 양(애노딕)의 구형파 미세-전류(치료 순서 B), 또는 음(캐소딕)의 구형파 미세-전류(치료 순서 C)였다. 인가된 미세-전류는 약 9 kHz의 주파수 및 약 80%의 듀티 사이클을 가졌다. 미세-전류 진폭은 I_개시가 80 μA와 동일하고, I_단차가 25 μA와 동일한 상태에서, 도 5c에 예시된 바와 같이 램핑되었다. 미세-전류는 약 400 μA의 최대 미세-전류 진폭(I_램핑)에 도달할 때까지 80 μA/초의 램핑 속도로 증가하였다. 일단 400 μA에 도달하면, 미세-전류 진폭은 전술된 바와 같이, 전기 접촉이 상실될 때까지 이러한 평탄역(plateau)에서 유지되었다.

피험자들에게 치료 방문에서의 사용 전에 치료 칫솔질 지시(서면 또는 구두)를 제공하였다. 치료 칫솔질 지시는 하기와 같았다:

● 칫솔질 전에 수돗물로 입을 헹굴 것;

● 브러시 헤드를 확실하게 부착할 것;

● 손이 이온 패널에 접촉한 상태로 본체를 파지할 것;

● 수돗물로 브러시 헤드를 적실 것;

● 변형된 크레스트 프로-헬스 치약을 브러시 헤드에 묻힐 것;

● 브러시를 잡을 손을 적실 것;

● 모드를 선택할 것(제1 모드 "강력");

● 상부 치아의 외측 표면 상에 브러시 헤드를 배치할 것. 칫솔 강모는 잇몸선을 향해 약간 각도져서 치아에 대항하여 배치되어야 함;

● 칫솔의 전원을 켜고 약한 회전 운동으로 칫솔질을 시작할 것. 칫솔질 동안 약한 압력을 가할 것. 수 초 후에, 강모를 다음 섹션으로 안내할 것. 전반적으로 동일한 운동으로 치아의 내측, 외측 및 씹는 표면을 칫솔질 할 것;

● 30초 동안 각각의 사분면을 칫솔질 할 것;

● 2분 후에 칫솔질을 마칠 것;

● 용기에 뱉을 것.

피험자는 하루에 2번(현장 사용 시에 감독 하에서 아침 및 오후) 지시받은 대로 그들의 치아를 칫솔질함으로써 치료 제품으로 칫솔질을 하였다. 칫솔질 후, 피험자는 플루오레세인으로 그들의 플라크를 다시 노출시켰고, 칫솔질 후 아침 DPIA 영상을 촬영할 것이다.

피험자는 오후 방문을 위해 현장으로 복귀하였다. 피험자는 플라크를 노출시켰으며, 그들의 전방 치아의 칫솔질 전 오후 DPIA 영상을 촬영하였다. 그 후, 피험자는 아침 지시에 따라 배정된 칫솔로 그들의 치아 및 그들의 혀를 칫솔질하였다. 피험자는 저녁에 순응 제품으로 집에서 그들의 치아를 칫솔질하였다.

2일차 내지 4일차 , 아침

피험자는 아침에 현장으로 복귀하였고, (플루오레세인 플라크 노출 절차에 따라) 그들의 플라크를 노출시켰으며, 그들의 전방 치아의 칫솔질 전 DPIA 영상을 촬영하였다. 그 후, 피험자는 1일차 지시에 따라 그들의 치아를 세정하였다. 칫솔질 후, 피험자는 플루오레세인으로 그들의 플라크를 다시 노출시켰고, 칫솔질 후 아침 DPIA 영상을 촬영하였다.

2일차 내지 4일차 , 오후

5일차 , 아침

피험자는 오전에 현장으로 복귀하였고, (플루오레세인 플라크 노출 절차에 따라) 그들의 플라크를 노출시켰으며, 그들의 전방 치아의 칫솔질 전 DPIA 영상을 촬영하였다. 그 후, 피험자는 상기 지시에 따라 배정된 치료 제품으로 그들의 치아 및 그들의 혀를 칫솔질하였다. 칫솔질 후, 피험자는 플루오레세인으로 그들의 플라크를 다시 노출시켰고, 칫솔질 후 아침 DPIA 영상을 촬영하였다.

피험자는 그들의 다음 치료 방문 때까지 다음 주(워시아웃 주기) 내내 그들의 순응 제품을 사용하도록 지시받았다. 피험자는 그들의 다음 약속 시간의 아침에 모든 구강 위생 절차를 삼가하도록 주의받았고; 이는 그들의 마지막 칫솔질이 예정된 방문일 전날 저녁(늦어도 오후 11시까지)일 것임을 의미한다. 또한, 피험자는 저녁 칫솔질을 완료한 후에는 먹는 것, 마시는 것, 흡연, 브레스 민트, 약용 사탕과자(예컨대, 기침 또는 목 드롭), 및 껌 씹기를 자제하도록 주의받았다. 피험자는 소량의 물이 허용가능할 것이지만 그들은 방문 45분 전에는 물을 마시는 것도 삼가하도록 지시받았다.

분석

아침 플라크 억제(아침 칫솔질 전): 2일차 내지 5일차의 경우, 피험자에 대한 모델(무작위 효과), 주기, 치료, 및 10% 수준에서 통계적으로 유의한 경우 캐리오버의 항으로 교차 설계에 대한 공분산의 분석(ANCOVA)을 사용하여 치료 차이를 결정하기 위해, 아침 DPIA 칫솔질 전 플라크 범위를 각각의 날마다 별도로 분석하였으며, 이때 1일차 칫솔질 전 DPIA 측정을 공변량으로 하였다.

오후 플라크 재-성장(오후 칫솔질 전): 1일차 내지 4일차의 경우, 피험자에 대한 모델(무작위 효과), 주기, 치료, 및 10% 수준에서 통계적으로 유의한 경우 캐리오버의 항으로 교차 설계에 대한 공분산의 분석(ANCOVA)을 사용하여 치료 차이를 결정하기 위해, 오후 DPIA 칫솔질 전 플라크 범위를 각각의 날마다 별도로 분석하였으며, 이때 1일차 칫솔질 전 DPIA 측정을 공변량으로 하였다.

플라크 감소(아침 칫솔질 전 - 칫솔질 후): 1일차 내지 5일차의 경우, 피험자에 대한 모델(무작위 효과), 주기, 치료, 및 10% 수준에서 통계적으로 유의한 경우 캐리오버의 항으로 교차 설계에 대한 공분산의 분석(ANCOVA)을 사용하여 치료 효과를 평가하기 위해, 아침 DPIA 칫솔질 전 - 칫솔질 후 (감소) 스코어를 날짜별로 별도로 분석하였으며, 이때 1일차 칫솔질 전 DPIA 측정을 공변량으로 하였다.

반복 측정(일 효과): 또한, 시간에 따른 DPIA 플라크 경향을 관찰하기 위해, 피험자에 대한 모델(무작위 효과), 주기, 치료, (유의한 경우) 캐리오버 및 시간의 항으로 교차 설계에 대한 반복 측정 ANCOVA를 사용하여, 하기의 변수를 별도로 분석하였으며, 이때 1일차 칫솔질 전 DPIA를 공변량으로 하였다:

● 아침 칫솔질 전(2일차 내지 5일차),

● 오후 칫솔질 전(1일차 내지 4일차), 및

● 플라크 감소(1일차 내지 5일차에서의 칫솔질 전 - 칫솔질 후).

결과

이제, 본 명세서에 기술된 실시예는 상승 시간에 걸쳐 개시 전류로부터 최종 전류까지 미세-전류를 램핑시킴으로써 사용자 또는 환자의 불쾌한 감각을 부여함이 없이, 이온영동요법 응용에서 증가된 이온 미세-전류 수준을 가능하게 한다는 것을 이해하여야 한다. 구강 케어 응용에서, 램핑된 미세-전류는 구강 내 전압 강하를 감소시키고, 100 μA를 초과하는 전류 수준을 허용한다. 본 명세서에 기술된 미세-전류의 램핑 기술은 임의의 수의 이온영동요법 응용에서 구현될 수 있다.

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 규정되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값 및 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 모두를 의미하고자 한다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하고자 한다.

임의의 상호 참조되거나 관련된 특허 또는 출원을 포함한, 본 명세서에 인용된 모든 문헌은 명확히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 어떠한 문헌의 인용도 본 명세서에 개시되거나 청구된 임의의 발명과 관련된 종래 기술인 것으로 인정하는 것이 아니거나, 단독으로 또는 임의의 다른 참고문헌 또는 참고문헌들과의 임의의 조합인 인용이 임의의 그러한 발명을 교시, 제안 또는 개시하는 것으로 인정하는 것이 아니다. 또한, 본 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는, 본 문헌에서 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.

본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에 포함하도록 의도된다.

Claims

제1 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제1 전극(106);
제2 사용자 위치에서 사용자와 전기적으로 접촉하도록 작동가능한 제2 전극(108);
제1 전극에서 제1 전압 전위를 제공하고 제2 전극에서 제2 전압 전위를 제공하도록 작동가능한 전원(102);
제1 전극(106), 제2 전극(108) 및 전원(102)과 전기 통신하는 미세-전류 제어 회로(104)를 포함하며,
제1 사용자 위치에서의 제1 전극의 전기적 접촉 및 제2 사용자 위치에서의 제2 전극의 전기적 접촉이 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기 회로를 완성하고,
전기 회로의 완성 시에, 미세-전류 제어 회로가 상승 시간(t_상승)에 걸쳐 개시 전류(I_개시)로부터 최종 전류(I_최종)까지 증가하는, 제1 사용자 위치와 제2 사용자 위치 사이에서 사용자를 통한 미세-전류(I_램핑)를 발생시키는, 치료용 미세-전류 전달 장치(therapeutic micro-current delivery device)(100)에 있어서,
t_상승은 1초 내지 20초인 것을 특징으로 하는 치료용 미세-전류 전달 장치.
제1항에 있어서, 구강 케어 장치(oral care device)(120)인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제2항에 있어서, 최종 전류(I_최종)의 최대 값은 100 μA 초과인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제2항에 있어서, 최종 전류(I_최종)의 최대 값은 100 μA 내지 800 μA인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제2항에 있어서, 최종 전류(I_최종)의 최대 값은 400 μA 내지 800 μA인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제1항에 있어서, t_상승은 5초 내지 20초인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제1항에 있어서, t_상승은 15초 내지 20초인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제1항에 있어서, t_상승은 약 16초인, 치료용 미세-전류 전달 장치.
제1항에 있어서,
제1 사용자 위치는 사용자의 구강이고,
미세-전류(I_램핑)는 전기 회로의 완성 시에, 비-램핑된 전류(I_비- _램핑)로부터 생성되는 비-램핑된 전류 전압 강하(V_비- _램핑)보다 낮은 램핑된 전류 전압 강하(V_램핑)를 발생시키는, 치료용 미세-전류 전달 장치.