KR20150115919A - 생물막으로 오염된 구성요소 특히, 임플람트 부품을 세정하기 위한 처리 시스템 - Google Patents

생물막으로 오염된 구성요소 특히, 임플람트 부품을 세정하기 위한 처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물막으로 오염된 구성요소를 세정하기 위한 특히, 뼈 임플란트 또는 치아 임플란트(20)의 박테리아 오염된 표면을 세정하기 위한 처리 시스템(1)에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 특히 효과적으로 국소적으로 집중되고 융통성 있는 처리를 허용하게 하는 것이다. 이를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 처리 시스템(1)은 전도 요소(10), 및 처리액을 분배하기 위한 매질 캐뉼라(2)를 가지며, 전도 요소는 처리될 구성요소와 전기적으로 접촉될 수 있으며, 전기 공급 유닛(16)의 제 1 극과 연결되며, 상기 캐뉼라의 내부는 전기 공급 유닛(16)의 제 2 극과 전도 연결된다.

Description

생물막으로 오염된 구성요소 특히, 임플람트 부품을 세정하기 위한 처리 시스템 {TREATMENT SYSTEM FOR CLEANING A COMPONENT, IN PARTICULAR AN IMPLANT PART, CONTAMINATED WITH A BIOFILM}
본 발명은 생물막으로 오염된 구성요소 부품 특히, 임플란트 부품을 세정하기 위한 처리액에 관한 것이다.
특히, 임플란트 부품에 사용하기 위한 처리 요소는 물론 치아-임플란트 부품을 세정하는 방법은 종래 공개되지 않은 참조 번호 10　2012　022　593.8의 독일 특허 출원에 공지되어 있으며, 이의 전체 기재내용은 참조로서 통합된다. 이러한 임플란트 부품의 세정은 뼈 물질에서 삽입된 임플란트의 보존을 보장하는데 바람직하거나 필요할 수 있다. 실제로, 생물막은 조직 및 조직 액체에 의해 둘러싸인 임플란트의 단단한 표면상에 형성될 수 있으며, 이러한 생물막에 박테리아가 서식하여 최종적으로 만성 및 재발성 감염으로 이어질 수 있다. 이러한 증후군은 임플란트 주위염(periimplantitis)으로 불린다. 특히 치과 분야에서, 치주염과 유사하게, 무시된 구강 위생, 통상적인 기둥 부품(post part)의 미세하게 거친 (microrough) 표면상의 생물막 부착, 및 그 밖의 요인들의 조합이 임플란트 주위염으로 충만한 상황을 초래하며, 이는 경조직 및 연조직의 증가하는 충전(charge) 및 손상을 특징으로 한다. 경조직 및/또는 연조직이 재처리되는 영역은 보통 생물막에 의해 덮인다.
상기 언급된 출원에 기술된 세정 방법은 임플란트 표면으로부터 시작하는 오염을 형성하는 생물막 또는 세균을 임플란트 표면에 손상을 주지 않으면서 치사시키고 제거한다는 개념을 기반으로 한다. 이러한 목적을 위해 전해질 과정이 제공되며, 이러한 전해질 과정에 의해 이온 (양이온 및/또는 음이온)이 정전기력에 의해 생물막을 통하여 전달된다. 이들 이온은 임플란트 표면상에서 화학적으로 또는 전기화학적으로 반응한다. 이러한 반응을 통해, 물질의 새로운 조성이 발생되고/거나 이온 자체 및/또는 이들 이온의 일부가 원자 상태로 전환된다. 게다가, 이온은 표면 물질과 반응 (예를 들어, 산화물 층의 발생 또는 물질의 부식)하는 것이 또한 가능하다.
이러한 과정의 살균 효과는 다양한 작용을 기반으로 한다. 한편으로는, 생물막 자체 (및 또한, 박테리아)로부터의 이온은 전압의 인가를 통해 애노드 또는 캐소드로 수송된다. 이는 박테리아 및 바이러스의 치사로 이어질 수 있다. 게다가, 이온은 생물막을 관통하여 통과하면서 생화학 반응으로 처리될 수 있으며, 이는 또한 박테리아 및/또는 바이러스의 치사로 이어질 수 있다. 치사의 또 다른 가능성은 임플란트 표면상에 새로 형성된 물질의 조성이 항박테리아 및/또는 항바이러스 및/또는 항진균 효과를 갖는다는 점에 있다. 물론, 이는 또한 이온이 원자 상태로 전환될 때 발생할 수 있다.
상기 언급된 출원에서 기술된 처리 요소는 삽입된 치아 임플란트 상에서 직접적으로 즉, 바람직하게는, 기둥 부품을 환자 구강의 뼈에 고정시키면서 이러한 세정 방법을 수행하도록 특별히 설계된다. 이를 위해, 처리 요소를 삽입된 기둥 부품과 직접적으로 연결시키고, 이어서 전류가 인가될 때 요망되는 전해질 과정에 대한 기반으로서 기능할 수 있는 적합한 처리액을 삽입된 기둥 부품의 인접지에서 인접한 뼈 물질의 고통받는 공간 영역으로 공급하고, 이를 전류로 하전시키도록 제공된다. 그러나, 이러한 처리 요소의 적용은 삽입된 기둥 부품과의 기계적 및 전기적 접촉 둘 모두의 확립이 필요하게 한다. 상기 언급된 출원에서 기술된 처리 요소의 구조를 이용하여, 일반적으로 치아 임플란트에서의 의치 및 가능하게는 또한, 치아 임플란트의 교대는 기둥 부품에 처리 요소를 고정하기 위해 일시적으로 제거되어야 한다.
본 발명은 생물막으로 오염된 구성요소 부품 특히, 임플란트 부품을 세정하기 위한 대안적 시스템으로서, 비교적 경미한 방식으로 생물막에 의해 오염된 임플란트의 경우 의치의 제거를 요하지 않으면서, 특히 단순화된 조작 및 특히 융통성 있는 적용을 가능하게 하는 처리 시스템을 제공하기 위한 문제를 기반으로 한다.
이러한 문제는 처리를 필요로 하는 구성요소와 전기 접촉될 수 있으며, 전기 공급 유닛의 제 1 극으로 연결될 수 있는 전도 요소, 및 처리액을 공급하기 위해 제공되고 그 내부는 전기 공급원의 제 2 극과 전기 전도 방식으로 연결되는 매질 캐뉼라에 의해 본 발명에 따라 해소된다.
본 발명의 유리한 구체예는 종속항의 내용이다. 본 발명의 추가의 및/또는 대안적인 유리한 구체예는 또한 도면의 설명으로부터 자명해진다.
본 발명은 전해질로서 제공된 처리액이 정확하게 정밀하고 국소화된 적용을 가능하게 하는 구성요소를 사용하여 이용가능하게 되고 전류로 하전된다는 점에 의해 특히 단순하고 융통성 있는 방식으로 생물막에 의해 덮여진 구성요소의 전해질 처리 및 세정이 가능하게 된다는 고려사항으로부터 시작된다. 이는 내부에서는 전기 전도성이나, 외부에서는 전기 절연된 캐뉼라에 의해 특히 단순한 방식으로 가능하다. 캐뉼라 내부에서, 전해질이 안내되고 또한 환경과의 전기 합선의 우려 없이 전기 접촉될 수 있다. 이어서, 캐뉼라의 배출구 개구에서, 전해질은 의도적으로 공급되고 공간적으로 집중될 수 있어서, 이러한 방식으로 전해질 세정 과정을 위한 이온 전류 경로가 형성될 수 있다. 전류 유동의 의도적 안내를 위해, 그 자체가 처리될 구성요소 또는 임플란트 부품에 의해 형성되어야 하는 이의 부품의 제 2 전극은 또한 전기 접촉될 수 있다. 이는 접촉 와이어에 의해 수행될 수 있으며, 이는 바람직하게는, 프로브의 방식으로 설계되며, 전기 절연이 공급되고, 단지 이의 팁에서만 비절연 설계되며, 따라서, 전기 전도 방식으로 설계된다. 이어서, 이러한 전기 전도성 팁은 처리될 임플란트 표면상에 또는 의치의 구성 요소 (예를 들어, 전기 전도성을 띠는 한 연결 나사 또는 교대)상에 직접적으로 위치할 수 있다. 이어서, 이는 전자 전류 경로를 구성할 것이다.
예를 들어, 스위치를 통해, 무엇보다도 세정 전해질은 임플란트 표면으로 이송될 수 있으며, 이어서 에너지화 및 이에 따라 전해질 치사 및 세정이 시작될 수 있다.
이러한 과정 및 조작을 단순화시키기 위해, 이온 전류 경로 및 전자 전류 경로는 하나의 구성요소로 구성될 수 있으며, 여기서 이들은 서로 나란히 또는 서로의 내부에 동축으로 배열될 수 있다. 동축 구성은 전자 전류 경로가 이온 전류 경로 내부에 위치하도록 (또는 그 반대로) 설계될 수 있다.
특히 유리한 구체예에서, 에너지화를 활성화시키기 위해 제공된 스위치는 전자 전류 경로의 출구의 인접지에 고정된다. 이러한 경우, 전자 전류 경로의 출구의 접촉 압력과 전기 치사 및 세정 과정의 출발의 스위칭 작동을 결부시키는 것이 가능하다. 전자 전류 경로의 출구의 전해질 세정 캐뉼라의 단부는 직선이거나 구부러질 수 있다. 제안된 변형에서, 전해질의 출구 방향은 캐뉼라 축에 대해 0° 내지 180°의 각일 수 있다. 전해질이 지나치게 높은 압력으로 주위 조직으로 펌핑되는 것을 회피하기 위해, 이온 전류 경로의 출구에 처리액에 대한 리플렉터 (reflector) 및/또는 디퓨저(diffusor)를 탑재하는 것이 가능하다. 전해질 세정 캐뉼라가 임플란트와 연조직 사이에 삽입되는 경우, 이러한 포켓으로의 전해질의 유입은 과압을 초래할 수 있다. 이러한 과압을 보완하기 위해, 전해질 세정 캐뉼라는 배수 그루브를 지닌 외측에 제공될 수 있다. 전해질 세정 캐뉼라는 또한, 엉덩이, 무릎, 어깨, 팔꿈치, 발, 발가락, 손, 손가락, 척추 임플란트 및/또는 임의의 기타 전기 전도성 뼈 임플란트를 세정하는데 사용될 수 있다. 전기 전류 경로 출구의 물질은 바람직하게는 금속 합금 또는 세정될 뼈 임플란트와 동일한 금속이다. 이러한 금속은 뼈 임플란트에 사용되는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및/또는 이들의 합금 또는 기타 금속일 수 있다. 2개 전극의 전기 절연은 바람직하게는, 생체적합성 합성 물질, 유리 또는 세라믹으로 구성된다.
특히, 본 발명으로 달성된 이점은 한편으로는, 바람직한 전극-유사 전도 요소와 다른 한편으로는 처리액의 이온 전도성으로 인한 제 2 전류 경로를 형성하는 캐뉼라의 조합을 통해, 생물막의 신뢰할만한 제거가 높은 융통성 및 높은 위치적 정확성으로, 심지어 관심있는 대상의 국소적으로 제한된 공간 영역으로부터 가능하다는 점에 있다. 이를 위해, 특히 유효한 것으로서 인식된 전해질 세균 치사의 세정 개념이 신뢰가능하게 적용될 수 있다. 구체적으로, 처리가 필요한 대상의 단지 제한된 박테리아 침입의 경우에는, 이러한 세정이 특히 요구 중심 방식으로 수행될 수 있으며, 삽입된 치아 임플란트의 처리의 경우, 이러한 세정은 심지어 의치 또는 가능하게는 교대의 제거 없이 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 구체예가 도면에 의해 상세하게 설명된다.
도 1은 생물막으로 오염된 구성요소의 세정을 위한 처리 시스템을 보여주며,
도 2는 도 1의 처리 시스템의 확대된 상세도이며,
도 3은 도 1의 처리 시스템의 대안적 구체예의 확대된 상세도이며,
도 4는 매질 캐뉼라의 출구 영역의 확대된 상세도이다.
동일한 부분은 모든 도면에서 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1에 따른 처리 시스템(1)이 생물막으로 오염된 구성요소 부품 특히, 임플란트 부품을 세정하기 위해 제공된다. 처리 시스템(1)은 전해질 세정 개념으로 설계되며, 여기에서 처리가 필요한 구성요소가 의도적이고 국소화된 방식으로, 특정하고 적합하게 선택된 처리액 및 이어서, 처리가 필요한 구성요소를 통한 전류 유동으로 하전되며, 처리액이 발생한다. 이를 위해, 처리 시스템(1)은 매질 캐뉼라(2)를 포함하며, 이러한 캐뉼라 내에서 처리액이 수송되며, 배출구 개구(4)를 경유하여 공급될 수 있다. 매질 캐뉼라(2)의 말단 영역이 신장된 디자인이어서, 처리액의 의도적으로 국소화되고 제어된 공급이 가능하다. 매질 캐뉼라 측면 상에서, 매질 캐뉼라(2)는 연결 호스(6)를 통해 처리액을 위한 저장부(8)와 연결된다.
또한, 처리 시스템(1)은 전기 시스템으로서 특별히 구성된다. 설계 원리로서, 이는 특히 전류 임펄스를 사용하여 매질 캐뉼라(2) 내에서 운반되는 매질, 특히 매질 캐뉼라 내에서 운반되는 처리액의 펄싱된 하전을 가능하도록 제공된다. 처리 시스템(1)은 전류가 처리를 필요로 하는 구성요소로 공급될 수 있으며, 이러한 구성요소는 전극으로서 사용될 수 있다는 설계 원리에 따라 구성된다. 이를 위해, 처리 시스템(1)은 전류 경로를 형성하는 전도 요소(10)를 포함한다. 예시적 구체예에서, 상기 전도 요소(10)는 "통상적인" 전극의 방식으로, 즉 특히 금속으로 제조된 전기 전도성 니들형 요소로서 설계되나, 또한 임의의 다른 전도성 물질로 구성될 수 있다. 전도 요소(10)의 외측에는 전기 절연이 제공되며, 단지 이의 자유 단부(12)에만 노출된 금속 접촉 팁(14)을 갖는다. 작동시, 금속 접촉 팁은 처리를 필요로하는 구성요소에 대해 적절하게 가압될 수 있으며, 이에 따라 상기 구성요소와의 전기 접촉을 성립시킨다. 전기적으로 전도 요소(10)는 전기 공급 유닛(16) 특히, 전류원 또는 전압원의 극중 하나와 연결된다.
전기 공급 유닛(16)은 제어 유닛(18)과 결합되며, 공급된 전류 또는 공급된 전압이 제어 유닛을 통해 제어되고 조절될 수 있다. 게다가, 제어 유닛은 또한, 연결 호스(6)의 상세하게 도시되지 않은 수송 시스템 상에서 작동하며, 이에 의해 연결 호스(6)를 통한 처리액의 유속이 조절될 수 있다.
대향 전극(opposite pole) 또는 상대 전극을 형성하기 위해, 매질 캐뉼라(2) 내에서 운반된 처리액의 전기 전도성을 이용하도록 제공된다. 이를 위해, 매질 캐뉼라(2)의 내부는 이의 부분에 있어서 케이블(19)을 통해 전기 연결되며, 케이블은 전기 전도 방식으로 매질 캐뉼라(2)의 내부와 연결되며, 전기 공급 유닛(16)의 다른 극에 연결된다. 따라서, 매질 캐뉼라(2)의 배출구 개구(4)는 전기적 의미에서 접촉부 또는 전기 접촉점을 형성하며, 이러한 접촉부 또는 전기 접촉점을 통해 처리를 필요로하는 구성요소로의 전류 유동이 실행된다. 매질 캐뉼라(2) 및 이의 배출구 개구(16)를 가능하게는, 처리를 필요로하는 구성요소의 인접지에서 적절하게 위치시키고 전기 접촉부로서 배출구 개구를 사용함으로써, 처리 및 세정을 위해 인가되는 전류가 박테리아에 의해 손상된 처리가 필요한 구성요소의 표면 구역을 통과하여 그리고 이 표면 구역으로부터 가능한 직접적으로, 즉 특히 추가의 신체 조직 등을 통한 어떠한 "우회(detour)" 없이 접촉 표면으로서 기능하는 배출구 개구(4)로 유동할 수 있음이 달성된다. 따라서, 매질 캐뉼라 내에서 운반되는 전기 전도성 처리액을 포함하는 매질 캐뉼라(2) 및 대응하는 연결 요소는 예시적인 구체예에서 제 2 전도 요소를 형성하여, 배출구 개구(4)로의 전류 경로를 형성한다.
매질 캐뉼라(2)는 적합하게 선택된 전기 절연 기본 물질 예를 들어, 합성 물질로 제조된다. 그러나, 전기 전도 요소로서 매질 캐뉼라(2)에 존재하는 처리액의 활용을 추가로 촉진시키고 특히 신뢰할만한 전기 접촉을 보장하기 위해, 매질 캐뉼라(2)의 내부 즉, 처리액을 향하여 면하는 내면에 전기 전도성 코팅이 제공된다.
도 2에 따른 확대된 도면으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 매질 캐뉼라(2)는 의도적이고 국소화된 방식으로 처리가 필요한 구성요소에 처리액을 공급하도록 설계된다. 예시적 구체예에서, 이는 환자 구강 뼈로 삽입된 치아 임플란트(20)에 의해 설명되며; 그러나, 물론 다른 적용이 또한 고안가능하며, 여기에서 구성요소 예를 들어, 임의의 구조의 뼈 임플란트는 생물막으로의 오염으로부터 융통성 있고 집중된 방식으로 세정되어야 한다. 도 2는 또한, 턱뼈(26)에서 치아 임플란트의 외부 나삿니(22) 영역에서 치아 임플란트(20)에 인접하게 공간적으로 제한된 공간 영역(24)을 보여주며, 이는 임플란트 주변 염에 걸렸으며 상응하게 박테리아로 감염된 것이다.
일반적으로, 치아-임플란트 시스템, 특히 또한 2-부품의 임플란트 시스템들은 염증들 또는 염증 포커스(focus)가 삽입 장소 근처의 조직 영역 내로, 특히 턱 안으로 절단되는 외부 나삿니(22)의 영역에 박테리아 또는 세균이 침투하여 발생할 수 있다. 특히 또한 소위 임플란트 주위염의 결과로서 이 같은 염증은, 특히 염증이 발생되고 장기간에 걸쳐 유지될 수 있을 경우, 삽입 장소의 영역에서 조직 및 뼈의 심각한 악화를 초래할 수 있다. 적절한 대응조치들 없이, 이러한 악화는 뼈로부터 전체 임플란트 시스템을 제거하고 이를 다른 의치로 대체할 필요성을 초래할 수 있다. 따라서 임플란트 주변 염에 의해 유발된 이러한 가장 바람직하지 않은 영향은 임플란트 시스템의 총 손실을 초래하여, 예를 들어 턱뼈 내의 손상된 영역을 긁어내고 새로운 임플란트 시스템으로의 처리와 같은 재생 수술 조치가 필요하게 될 수 있다. 게다가, 이 같은 제거는 뼈의 손실 또는 조직 물질의 다른 손실을 수반할 수 있으며 이는 극단적인 경우 심지어 다른 임플란트로의 새로운 처리를 완전히 불가능하게 할 수 있다. 임플란트 주변 염에 의해 유발된 새로운 처리의 이 같은 필요성은 임플란트 시스템의 제 1 삽입 후 예를 들어 수년 또는 심지어 수십년까지의 비교적 긴 기간 후 발생할 수 있다.
임플란트 주변 염과 관련하여 관측된 세균 또는 박테리아는 원칙적으로 치아 임플란트(20)의 구성요소의 내부에 서식할 수 있지만 대체로 세균 또는 박테리아는 바람직하게는 주변 조직 또는 뼈 물질과의 접촉 영역에서 즉, 특히 외측 나삿니(22)의 영역에서, 턱뼈(26) 내로 삽입된 치아 임플란트(20)의 표면 상에 직접 들러붙는다. 외측 나삿니의 영역에서, 치아 임플란트의 삽입 후 특히 조직 또는 뼈의 성장을 증진하고 치아 임플란트(20)의 치유를 지원하기 위해 치아 임플란트(20)의 표면에는 거칠기(roughening) 등이 제공될 수 있다. 그러나, 임플란트 시스템에 대해 특히 선호하는 것으로서 실제로 고려된 특히 표면의 이 같은 거칠어진 영역에서, 세균 또는 박테리아의 서식이 증가될 수 있고 거칠기는 존재하는 세균 또는 박테리아의 분명한 제거를 심지어 더 어렵게 한다.
따라서, 시작하는 임플란트 주변염 또는 이미 존재하는 임플란트 주변염의 경우 및 이미 삽입된 임플란트 시스템의 보존 하에서 염증 포커스와 효과적으로 싸우고 침투된 세균을 치사시키기 위해 적절한 대응조치가 긴급히 요구되어 그 후에 건강한 조직 또는 건강한 뼈 물질이 외부 나삿니(22) 주변 영역에서 다시 성장할 수 있다. 이를 위해, 손상된 영역에서 세균 또는 박테리아의 분명한 치사에 부가하여 또한 세균 또는 박테리아의 물질 잔류물 및 관련된 공간 영역으로부터 단편을 확실히 제거하는 것이 바람직할 수 있어, 그 후 손상된 영역이 다시 건강한 조직 또는 뼈 물질로 채워질 수 있고 치아 임플란트(20)의 외측 표면과 주변 조직 또는 뼈 물질 사이의 밀접한 연결이 다시 발생할 수 있다. 또한, 치사된 박테리아의 유기 잔류물을 포함하는 박테리아 층에 의해 형성된 생물막이 확실히 제거되어야 한다.
이를 위해, 즉, 치아 임플란트(20)의 삽입 영역에서 세균 또는 박테리아를 치사하기 위해 그리고 특히 또한 후속하여 치사한 박테리아의 물질 및 조직의 잔류물을 린싱, 제거 및 운반하기 위해 처리 요소(1)가 제공된다. 이의 디자인 및 기본적 구성에 있어서, 처리 요소(1)는 2개의 주요 개념을 기반으로 하며; 이들 각각은 독림적으로 발명으로서 간주되며; 한편으로, 이는 살균성이나 인간 유기체에 의해 관용적인 세정제 또는 살균제의 특별한 공급을 통해 치아 임플란트(20)의 삽입 영역에 존재하는 세균 또는 박테리아를 특별히 치사하도록 설계된다. 다른 한편으로, 이는 치아 임플란트(20)의 표면상에, 특히 외부 나삿니(22)의 영역에 여전히 부착되어 있는 세균 및/또는 박테리아의 어떠한 잔류물 또는 단편도 전류 또는 전류 임펄스로의 적합한 하전을 통하여 치아 임플란트(20)의 외면으로부터 제거하고 이어서 이 같은 잔류물을 씻어 버리도록 설계된다.
따라서, 시스템의 구성, 및 처리 방법의 제공된 단계 둘 모두에 있어서 발명으로서 독립적으로 고려되는 제 1 양태에서, 처리 시스템(1)은 세균 또는 박테리아를 치사시키기 위한 처리액을 특별히 공급하기 위해 및/또는 이식 임플란트(20)의 삽입 영역 내로 삽입된 임플란트 부품, 특히 치아 임플란트의 외부 나삿니(22)의 영역을 세정하기 위해 구조적으로 그리고 기능적으로/개념적으로 설계된다.
사용된 처리액의 기본 구성성분의 선택 및 조성 및 시스템의 구성, 및 처리 방법의 제공된 단계 둘 모두에 있어서 독립적으로 발명의 제 2 양태에서, 처리 시스템(1)은 치아 임플란트(20)의 외면으로부터 치사된 박테리아 또는 세균, 각각 이의 잔류물 또는 단편을 확실히 분리하도록 설계되어, 이어서 이들이 씻겨 제거될 수 있어서, 이후 건강한 조직 또는 뼈 재료가 다시 치아 임플란트(20)의 표면과 접촉할 수 있고 기둥 부품이 다시 건강한 조직 또는 뼈 물질 내로 완전히 성장할 수 있다. 표면으로부터 박테리아 또는 세균, 각각 이들의 잔류물 또는 단편을 분리하기 위해, 전도성 처리액으로 박테리아 또는 세균을 적시고 이를 펄스된 전류 임펄스로 하전하는 것이 제공된다. 또한 가장 놀랍게도, 상기 표면이 거칠어져서 사실 특히 이의 표면 구조로 인해 유기 물질의 부착을 증진하는 경우에도, 처리액 중의 적합하게 선택된 이온 농도와 함께 전류 임펄스로의 이러한 펄싱된 하전이 매우 확실한 방식으로 표면 아래로부터 박테리아 또는 세균, 각각 이들의 잔류물 또는 단편의 분리를 정확히 수행하는 것으로 간주됨이 판명되었다.
이는 기둥 부품(28)의 외면 영역에서 즉, 특히 외부 나삿니(22)의 영역에서 적합하게 선택된 처리액을 사용하여 전류로 치아 임플란트(20) 및 특히, 이의 기둥 부품(28)을 하전하는 것이 처리액에서의 전해질 반응을 유도하고, 따라서 가능하게는 표면의 인접지에서 가스 버블의 생성을 유도한다는 놀라운 발견에 기초한다. 기둥 부품(28) 표면상에서의 가스 버블의 이러한 형성을 통해, 표면에 부착된 세균 또는 박테리아의 구성요소 또는 단편이 또한 분리되고 완전히 제거되어, 이들은 이러한 영역에서 세균의 새로운 서식을 위한 기반 또는 영양소 매질을 제공할 수 없게된다. 남아 있는 것은 기둥 부품(28)의 세균, 박테리아 또는 이들의 구성요소 또는 잔류물로부터 세정된 거친 다공성의 표면이며 이는 재성장하는 뼈 조직내로의 앞으로의 통합을 위한 기반으로서 우수하게 제공될 수 있다. 이러한 남아있는 표면은 또한 티타늄-옥사이드 층에 의해 형성될 수 있으며, 이는 또한 표면을 애노드화할 때 발생할 것이다.
표면의 신뢰성 있는 세정의 의미에서 바람직한, 삽입된 기둥 부품(28)으로부터 표면 부착된 생물막 구성요소의 이러한 분리의 특정 증진은 전류로 하전하는 동안 유리하고 특히 잘 맞는 과정 안내를 통하여 달성될 수 있다. 상기 과정 안내는 전류 유동으로 인해, 삽입된 표면 영역에서 발생하는 가스 버블의 전해질 형성이 특히 증가되게 하는 것일 수 있다. 여기서, 기둥 부품(28)은 캐소드 또는 애노드 스위칭될 수 있다. 특히, 기둥 부품(28)의 적어도 일시적인 캐소드 스위칭의 경우, 가스 버블의 형성에 특히 효율적인 방식에 기여하는 수소 가스는 전해질 유도를 통해 발생하며, 반면 기둥 부품의 애노드 스위칭의 경우, 처리액의 조성에 따라, 염소 가스, 산소, 질소, 일산화탄소 및/또는 이산화탄소가 발생한다. 이렇게 형성되는 가스 버블은 주변 액체에서 부풀어오르고 따라서 비말동반 작용을 발생시키고, 이러한 작용을 통해 상기 언급된 표면 구성요소가 또한 제거되고 외부쪽으로 방출된다. 예를 들어, 가장 놀랍게도 양이온을 함유하는 용액, 예를 들어 염류 수용액을 사용할 경우, 이러한 이온은 기둥 부품이 캐소드 스위칭될 때 기둥 부품(28) 상에 침착되고 이에 따라 가스 버블의 형성을 확실히 증가시킨다. 예를 들어, 기둥 부품(28)의 캐소드 스위칭의 경우 Na+ 이온의 존재는 가스 버블의 상당한 형성을 초래하는데, 이는 Na+가 주위 물과 캐소드에서 반응하여 NaOH를 형성하고 수소를 방출하기 때문이다.
독립적인 발명의 제 3 양태에서, 또한 시스템의 구성, 및 처리 방법의 제공된 단계 둘 모두와 관련하여, 처리 시스템(1)은 앞에서 언급된 양태의 특히 단순하고 효율적인 조합에 대해 설계된다. 이는 세정액의 제공된 공급 및 박테리아 및 세균의 잔류물 및 단편의 특정 분리 모두가 통상적인 시스템에서 위에서 언급된 전류 임펄스를 인가함으로써 그리고 이에 따라 특히 간단한 수단으로 달성될 수 있다는 개념을 기초로 한다.
사용된 처리액은 이들 양태의 관점에서 적합하게 선택되고 구성된다. 처리액의 기본 구성성분의 선택 및 조성은 특히 의도된 기능, 즉 처리가 필요한 표면의 공간 영역 내의 전류의 인가를 고려하여 선택되고, 이는 특히 처리액의 전기 전도도가 이를 위해 충분히 높음을 보장한다. 이는 특히 처리액 내의 선택된 충분히 높은 이온 밀도에 의해 보장되어야 한다. 이를 위해, 바람직하게는 수용액 중의 금속 염은 처리액의 기본 구성성분으로서 제공된다. 상기 금속 염은 전류 수송을 위한 이온을 공급하며, 또한 각각의 전극 반응 후 발생하는 전환 생성물은 또한 적절한 생화학적 효과를 가질 수 있다. 충분히 높은 전기 전도도를 특별히 선택함으로써, 삽입된 임플란트에서 세정 방법의 수행 동안 처리액을 통하여 그리고 이에 따라 처리를 필요로 하는 부품 및 구성요소를 통하여 그러나 환자의 신체 조직을 통하지 않고 전류가 유동하는 것이 보장되어야 하며, 따라서, 연조직, 뼈, 혈액, 및/또는 다른 신체 물질을 통한 원하지 않는 전류 유동을 통한 환자에 대한 위험이 최소화될 수 있다. 처리액의 전기 전도도는 가능하다면, 혈액, 뼈, 연조직, 지방 조직, 또는 다른 신체 물질의 전기 전도도의 배수가 되어야 한다.
결론적으로, 하기 전도도 값은 특히 처리액의 기본 구성성분의 선택 및 조성을 고려하여 취한다 (전기 전도도 σ는 통상적인 단위 mS/cm로 표시된다):
피부: 0.03 - 0.1　mS/cm
뼈: 0.06 - 0.2　mS/cm
지방 조직: 0.20 - 1.0　mS/cm
근육 조직: 0.80 - 2.5　mS/cm
혈액: 대략 6.7　mS/cm
다른 체액: 대략 15　mS/cm
환자에 대한 위험 잠재성을 적절히 낮게 유지하고 전류 유동을 원하는 구역으로 제한하기 위해, 전기 전도도는 이에 따라 다른 체액의 전도도의 적어도 2 배, 바람직하게는 5배, 특히 바람직하게는 10배가 되어야 한다. 따라서, 처리액의 전기 전도도는 적어도 30 mS/cm, 바람직하게는 적어도 75 mS/cm 및 특히 바람직하게는 적어도 150 mS/cm의 값을 가져야 한다. 혈액과 비교하면, 이는 처리액의 전기 전도도가 바람직하게는 혈액의 전도도의 적어도 대략 5배, 바람직하게는 적어도 대략 10 배 및 특히 바람직하게는 적어도 대략 20 배가 됨을 의미한다. 측정은, 이러한 방식으로 선택된 처리액을 적용할 경우, 신체 조직, 혈액, 체액 등에 노출되는 전기 전압이 6 V 미만, 바람직하게는 3 V 미만, 특히 바람직하게는 1.5 V 미만이어서 전압들이 낮게 유지될 때 환자에 대한 손상이 확실히 배제될 수 있다는 것을 보여준다. 이 같은 전도도를 달성하도록, 특히 처리액 내 및 처리액을 형성하는 기본 구성성분 내의 이온 농도는 충분히 높게 선택되고; 이를 위해, 부식성 용액, 산, 염, 및/또는 기타 이온 형성 물질 또는 물질의 조성이 사용될 수 있다.
처리액의 기본 구성성분의 선택 및 조성에는 오염된 임플란트 표면의 세정 또는 전해질 처리의 생물막-분리 작용이 가능하다면, 서로 상보적으로 이용되어야 하는 수 개의 원인의 조합을 기초로 한다는 점이 특히 높은 정도로 고려된다. 한편으로, 전류가 바람직하게는 전극의 영역에서 전해질을 통하여 유동할때 가스 또는 가스 버블이 형성될 수 있고, 이러한 가스 또는 가스 버블은 생물막에 대한 분리(기계적) 효과를 갖는다. 이러한 가스는 전극으로서 기능하는 임플란트 표면에서 바로 및 이에 따라 상기 임플란트 표면과 생물막 사이에서 발생한다. 발생하는 가스 버블의 성장 속도 및 최대 크기는 분리 과정에 영향을 끼친다.
전해질 과정의 임플란트-세정 또는 생물막 분리 작용에 대한 두 번째 이유는 임플란트 표면 상의 생물막의 접착 상, 즉 글루잉(gluing) 또는 고정 메카니즘 상의 전해질적으로 생성된 물질 또는 물질의 조성물의 분해, 파괴, 및 용해 작용이다.
전해질 과정의 세정 또는 분리 효과에 대한 세 번째 이유는 임플란트 물질의 물질-부식 효과를 기초로 하며, 이러한 물질-부식 효과를 통하여 정확히 말해서 임플란트의 구성 요소 부품 또는 입자가 임플란트의 표면 영역에서 임플란트로부터 추출된다.
전해질 과정의 세척 또는 분리 효과에 대한 네 번째 이유는 이를 허용하는 금속 임플란트의 산화물 층의 형성을 기초로 한다. 이 경우, 금속 기재 물질의 금속 원자는 가능하게는 인가된 전압으로 인해 이미 존재하는 산화물 층을 관통하고 전해질의 물질과 반응한다 (주로 산소=>금속 산화물의 형성). 산화물 층을 형성하지 않거나 기계적으로 안정한 산화물 층을 형성하지 않는 금속에서, 후속하여 용해되는 물질(주로 염)의 비-산화 조성물이 또한 발생할 수 있다.
처리액을 형성하기 위해 제공된 기본 구성성분은 이러한 작용을 고려하여 적절히 선택되어 서로 조합된다. 더욱이, 독성 효과 또는 다른 방식으로 환자에게 위험하거나 불쾌한 효과가 발생하지 않아서 처리액이 또한 삽입된 치아 임플란트 상에 즉 환자의 구강 내에 적용되기에 적합한 것을 기본적 설계 목표로서 고려된다. 예시적인 구체예에서, 제공된 기본 구성성분은 바람직하게는 물로 희석된, 적어도 한편으로 하나의 염 및 다른 한편으로 하나의 산이 이의 선택 및 조성은 특히 상기에서 언급된 기준을 따른다. 산, 인산, 시트르산, 포름산, 에탄산, 락트산, 카르보닉산 또는 이들의 조합을 제공하는 것이 특히 바람직하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 염으로서, 소듐, 칼슘, 알루미늄, 마그네슘, 틴 또는 포타슘 아이오다이드, 클로라이드, 니트레이트, 카보네이트 또는 하이드로겐 카보네이트, 및/또는 암모늄 클로라이트, 니트레이트 또는 아이오다이드, 또는 이들의 조합물을 제공하는 것이 특히 바람직하다.
더욱이, 제공된 전해질 과정이 선택적으로 치아 임플란트의 애노드 또는 캐소드 스위칭으로 안내될 수 있다는 것이 고려된다. 결론적으로, 하기에서 애노드 반응과 캐소드 반응 사이에서 차이가 난다.
애노드 반응에서, 즉 치아 임플란트(20)의 애노드 스위칭의 경우, 처리액에 존재하는 음이온이 일반적으로 전자의 추출을 통하여 애노드에서 산화된다. 이는 물질과의 즉각 반응, 특히 임플란트 물질과 산화물 층 및/또는 염의 형성을 초래할 수 있다. 뼈 임플란트 및 이에 따라 또한 치아 임플란트(20)는 주로 티타늄, 지르코늄, 탄탈 또는 이 금속의 합금으로 이루어진다. 더욱이, 다른 금속이 합금에 의해 부가된다. 이러한 금속 또는 금속 합금은 대부분의 경우 높은 정도의 산화물 층 형성을 보유한다. 이러한 산화물-층 형성은 표면상에 부동태화 작용을 가지며 이러한 금속 또는 금속 합금의 애노드 반응이 방지되거나 적어도 매우 강하게 감소되는 결과를 갖는다. 물질의 조성물과 산소가 주로 생물막에서 발견되는 대부분의 경우에서 이러한 부동태화를 방지하는 것이 대부분의 경우에 가능하지 않다. 치아 임플란트가 애노드 스위칭되는 경우, 분리 및 세정 작용은 이에 따라 대부분의 경우, 산화물-층 형성으로 제한된다. 예를 들어, 20 V 초과의 더 높은 작동 전압으로, 물질-침식 과정이 가능하지만 물질-침식 과정이 열의 강한 발생을 수반함이 대규모 시험으로 확인할 수 있다. 열의 이러한 발생은 바람직하지 않은 골괴사를 초래할 수 있다. 더욱이, 이로부터 발생한 물질 부식은 바람직하지 않은 방식으로 원래의 임플란트 표면의 특성을 변화시킨다.
이로부터의 예외로서, 놀랍게도 합금 구성 성분(예를 들어 대략 6% 알루미늄 및 4% 바나듐을 함유하는, 티타늄 등급 V)으로서 알루미늄을 함유하는 기둥 부품(28)의 기본 물질에 의해, 기둥 부품(28)의 애노드 에너지화가 산화물 층의 형성에 의해 공정이 너무 심하게 방해받지 않으면서 가능함이 판명되었다. 이러한 방식으로 처리액의 조성에 따라, 염소 또는 요오드 가스 아니면 CO2는 기둥 부품(28)의 표면 상에 직접 생성될 수 있고 이에 따라 생물막의 의도된 분리를 위해 바로 이용가능하게 될 수 있다. 이러한 과정 안내에 있어서, 특히 유용하게는 예를 들어 DLC("다이아몬드형 탄소"), 금속 또는 전도성 합성 물질로 이루어진 전도성 표면 코팅이 처리 시스템(1)에 제공된다.
그러나, 상술된 이유들 때문에, 기둥 부품(28)은 일반적으로 처리액으로의 처리 동안 바람직하게는 캐소드로 스위칭된다. 이러한 경우, 양으로 하전된 이온(양이온)은 치아 임플란트(20)의 표면에 흐른다. 이러한 이온은 예를 들어, 이온성 액체들로부터 특히 H+ 이온, 금속 이온 또는 장쇄 탄화수소 이온일 수 있다. 처리액을 위한 기본 구성 성분으로서 제공된 염은 이 경우 양이온의 특성을 고려하여 특히 의도적으로 선택되는데, 이 양이온은 위에서 언급된 과정을 촉진하거나 제 1 장소에서 가능하게 한다. 가능한 높은 전기 전도성을 발생시키기 위하여 작은 이온(H+ 이온 또는 금속 양이온)이 특히 적합하며, 이는 게다가 다른 특히 유리한 작용의 방식으로, 비교적 용이한 방식으로 가능한 존재하는 생물막을 관통하는 것이 가능하다. H+ 이온은 치아 임플란트(20)에 의해 형성된 캐소드 상의 원소 수소 H로 환원된다. 이는 버블의 형성을 생성한다.
알칼리 금속, 알칼리 토금속 및/또는 알루미늄은 주변 물과 캐소드 상에서 반응하여 원소 수소 및 이의 금속 양이온 및 OH- 이온을 형성한다. 이는 수소 버블 및 사용된 금속 이온의 하이드록시드가 형성됨을 의미한다. 따라서, 이러한 구성요소의 조합을 통하여, 발생하는 수소의 분리 효과에 부가하여 금속 하이드록시드가 항균 작용 및 생물막 상의 희석 또는 용해 영향 또는 생물막의 접착 메커니즘을 가짐이 달성된다.
신체 조직과의 불친화성을 회피하도록, 특히 신체 내에서 자연적으로 생성된 금속 양이온(예를 들어, 포타슘 및/또는 소듐 이온)은 금속 양이온로서 특히 바람직하다. 또한, 칼슘, 마그네슘 및/또는 알루미늄 이온이 또한 적절하다. 따라서, 처리액을 위한 기본 구성성분으로서 제공된 염은 특히 바람직하게는 이러한 금속의 염인데, 이는 특히 이러한 금속 양이온이 어떻게 해서든지 예를 들어 물 내에 용해된 오로지 염의 형태로 이용가능하게 될 수 있기 때문이다.
이러한 금속 염은 상기 언급된 금속과 적절한 할로겐, 예를 들어 황, 인, 질소, 불소, 염소, 요오드, 브롬, 탄화수소, 산소, 붕소, 또는 다른 비금속의 화합물일 수 있다. 할로겐은 유리하게는 원리 "음이온이 클수록, 전기 전도도가 낮다"를 고려하여 일반적으로 요망되는 높은 전기 전도도의 관점에서 적절하게 선택된다. 더욱이, 바람직하게는 건강 또는 임플란트 주변 조직에 영향을 끼치지 않는 물질만이 음이온으로서 고려된다. 더욱이, 불쾌한 냄새 또는 맛의 화합물을 원하지 않는다는 것이 고려되어야 한다. 이러한 이유들 때문에, 산소 또는 다른 원소와 조합되는 황 음이온 또는 황 함유 음이온이 오히려 적합하지 않은 것으로서 고려된다. 이는 또한 가능하게는 또한 다른 원소와 조합된 불소, 브롬, 질소, 및 붕소 이온에 적용한다.
이와 대조적으로, 포스페이트, 포스페이트 이온 및 하이드로겐 포스페이트 이온은 대부분 거의 어떠한 해로운 작용도 갖지 않거나 전혀 갖지 않는다. 염소 이온 또는 염소 함유 이온은 대부분 항균 작용을 갖는다. 그러나, 염소 이온이 전해질적으로 산화되어 원소 상태로 물 내에 존재하는 경우, 염산 및 차아염소산이 형성될 것이다. 캐소드로 발생된 하이드록시드와 조합하여, 이는 중화를 초래할 것이지만 검사는 임플란트(애노드)에 대한 상대전극에 발생하는 염소가 전해질로부터 가스의 형태로 상당한 정도로 방출됨을 보여주었다는 것이 사실이다. 처리 동안 염소를 완전히 흡입하는 것이 가능하지 않은 경우, 폐 및/또는 점막내의 극심한 소작(cauterization)이 초래될 수 있다. 이러한 경우, 환자에 대한 이익 또는 환자의 위험 중 어느 것이 더 큰지 여부에 대한 균형이 맞추어져야 한다.
더욱이, 알루미늄, 포타슘, 소듐, 칼슘, 또는 마그네슘의 포스페이트와 관련하여, 또한 포스페이트의 물에서의 용해도가 매우 낮아서 전해질의 충분한 전기 전도도가 보장되지 않는다(그러나, 이들 포스페이트는 pH 값을 완충하기 위한 전해질의 첨가물로서 매우 잘 맞는다)는 점에 주의하여야 한다. 4개의 위에서 언급된 금속 중 염화물이 물에서 충분한 용해성을 가지며 생물막 상의 우수한 세정 및 치사 작용을 가지지만, 염화물은 최적으로서 고려되지 않을 수 있다. 니트레이트 및/또는 니트라이트의 경우, NOx 가스의 형성을 통한 환자의 위험성이 예측되어야 한다. 이러한 이유 때문에, 니트레이트 또는 니트라이트의 사용은 권장되지 않는다.
상술된 설계 목표를 고려하여, 특히 환자에 대한 특히 우수한 친화성에 대해, 요오드가 바람직한 구체예에서 할로겐으로서 제공된다. 포타슘 및 소듐의 요오드 염이 인간 신체 내에 자연적으로 존재하는 것이 특히 유리하다. 애노드 상의 요오드 이온의 산화를 통하여, 무엇보다도 원소 요오드가 발생하고 이 원소 요오드는 소듐-아이오다이드/포타슘-아이오다이드 용액 내에 용해될 수 있다. 요오드-포타슘-아이오다이드 용액 또는 요오드-소듐-아이오다이드 용액이 이에 의해 발생될 것이다. 두 용액 모두 강한 살균제이며, 이는 자체적으로 인간 의약으로서 입증되었다.
그러나, 소듐 아이오다이드 또는 포타슘 아이오다이드의 순수 용액 또는 이 둘의 혼합물은 소듐 하이드록시드 및/또는 포타슘 하이드록시드의 형성 및 pH-값의 결과적인 증가의 가능한 단점을 수반한다. 사실 매우 일반적으로 금속 하이드록시드가 전해질의 pH-값을 증가시키는 것이 위에서 언급된 금속 하이드록시드의 형성의 문제점으로 고려될 수 있다. 이 같은 증가된 pH-값 및 용해된 금속 하이드록시드의 발생하는 부식성 용액은 환자의 구강 내의 주변 조직 및 특히 뼈 상에 바람직하지 않은 영향을 끼칠 수 있다. 더욱이, 인접한 치아가 손상될 수 있다. 더욱이, 하이드록시드의 형성은 하이드록시드의 매우 낮은 수용해도로 인해 기둥 부품(28) 상에 또는 일반적으로 처리를 필요로 하는 구성요소 부품 상에 하이드록시드의 침전을 초래할 수 있어 추가 전류 유동 및 이에 따라 전체적으로 과정을 저해시킨다. 기껏해야 처리액에서 칼슘 염을 사용하는 경우, 뼈 물질 내에 존재하는 발생하는 칼슘 하이드록시드는 뼈 내로 통합될 수 있으고; 칼슘은 염의 특히 바람직한 구성 성분이다. 이러한 바람직하지 않은 영향을 보완하기 위하여, 처리액은 pH-완충제 또는 pH-감소제의 방식으로 또 다른 기본 구성성분으로서 산을 함유한다.
산은 가능한 경우 환자 또는 임프란트 주변 조직에 위험하지 않지만, 한편으로는 하이드록시드를 중화하고(그리고 가능한 경우 pH-값을 7 초과의 값으로 증가하는 것을 방지함), 이에 의해 다른 한편으로, 반응 제품이 임플란트 몸체를 세정하고 생물막을 제거하는 실제 목표를 위해 기능하여야 하는 방식으로 산은 부분적으로 설계 기준의 방식에서 선택된다. 무기산으로서, 인산 및/또는 포스페이트 산이 상기 목적에 대해 바람직하다. 건강 및/또는 뼈/조직에 대한 위험의 이유 때문에, 이들의 농도는 제한되어야 한다. 또한 무기산으로서 고려되고 치사 및 세정의 전체 목적에 대한 특히 긍정적인 작용을 갖는 특히 바람직한 산은 한편으로 카르보닉산이다. 그러나, 카르보닉산의 사용가능한 양은 물에서의 비교적 낮은 용해도 때문에 제한된다.
이와 반대로, 무기산과 유사한 유기산은 pH-값-감소 및 하이드록시드-중화-H+ 이온을 제공한다. 또한 유기산이 조직 또는 전체적으로 환자에게 어떠한 손상도 일으키지 않거나 기껏해야 약간의 손상을 일으킬 때, 이 같은 유기산은 처리액의 기본 구성 성분으로서 가장 특별히 바람직하다. 유기산은 예를 들어, 알칸산, 과일 산, 카르복실산 뿐만 아니라 하이드록시 카르보닉산이다. α-하이드록시 카르보닉산은 특히 적절한 산로서 판명되었다. 특히, 특히 바람직한 산, 락트산, 시트르산 및 말산은 일반적으로 환자 또는 임플란트 주변 조직의 건강에 위험한 효과를 갖지 않는다. 특히 치석이 또한 발생하는 생물막으로 상당히 덮여져 오염된 임플란트 상에서 에탄산의 비교적 낮은 용량으로 우수한 세정 성공이 달성되었다. 세정뿐만 아니라 살균 효과를 갖지만 건강 이유에 대해 유해하지 않은 다른 산은 푸마르산, 글루콘산, 글리콜산, 살리실산, 만델산, 타르타르산, 옥살산, 및 포름산일 것이다.
하이드록시드 이온 OH- 가 산의 대응하는 H+ 이온으로 중화될 때, 대응하는 금속 하이드록시드의 사용된 산의 금속 염이 부가적으로 생성된 것이다. 따라서, 산의 의도된 사용은 이에 따라 pH-값을 완충하기 위한 장점이 있는 것뿐만 아니라 또한, 비교적 적은 수용성 하이드록시드를 비교적 우수한(well) 수용성 염으로의 전환에 기여하여, 처리를 필요로 하는 구성요소 부품상에 과정에 해로운 원하지 않는 침착물의 침전을 방지한다. 특히, 위에서 언급된 염은 특히 또한 의료 분야에 위에서 언급된 바람직한 물질을 조합할 경우 특별히 사용된다. 락트산에 의한 포타슘, 소듐 및/또는 칼슘 하이드록시드의 중화 동안, 포타슘 락테이트(광역 살균 효과를 가짐), 소듐 락테이트 또는 칼슘 락테이트가 발생한다. 그러나, 생산된 하이드록시드는 시트르산으로 중화되고 포타슘, 소듐 또는 칼슘의 시트레이트가 발생할 것이다. 특히, 소듐 시트레이트의 경우, 이는 혈액의 응고를 방지하기 때문에 특히 유용하다. 과정 동안 흘러나와 임플란트 표면상에 응고하는 혈액이 임플란트 표면까지 이온이 돌아다니는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 처리 과정이 전체적으로 계속되기 때문에 특히 유리하다.
이와 반대로, 말산에 의한 하이드록시드의 중화의 경우, 각각의 양이온의 말레이트가 발생하며 이는 또한 공정에 유리한 영향을 끼친다. 에탄산에 의한 하이드록시드의 중화의 경우, 포타슘, 소듐 및/또는 칼슘의 아세테이트가 발생하며 이는 또한 공정에 유리한 영향을 끼친다.
포타슘, 소듐 및/또는 칼슘의 락테이트, 시트레이트, 말레이트, 및/또는 아세테이트는 모두 산 조절 효과를 가지며 매우 친화적이어서 음식 첨가제에 관한 현재의 EU 규정에 따라, 이들의 사용은 어떠한 양적 제한도 가해지지 않는다.
산이 소듐, 포타슘, 마그네슘, 알루미늄, 및/또는 칼슘의 아이오다이드 및/또는 클로라이드와 조합하여 전해질에 사용할 때, 놀랍게도 전해질 적용에서 H+ 이온의 직접적인 환원이 버블의 형성에 매우 긍정적으로 영향을 끼쳐서 생물막이 더 신속하고 우수하게 확실히 벗겨짐이 판명되었다. 높은 생성률로, 다수의 비교적 작은 버블이 발생하는데, 이 작은 거품은 이의 비교적 작은 크기로 인해 생물막을 전체적으로뿐만 아니라 생물막 아래의 표면으로부터 국부적으로 분리할 수 있다. 이러한 방식으로, 생물막은 바람직하게는 다수의 더 작은 단편 대신에 전체적으로 또는 비교적 큰 응집 조각으로 분리되는데, 이는 확실히 개선된 세정 작용을 수반한다.
금속 양이온 대신, 암모늄 양이온이 또한 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 전해질 과정에서 다른 암모늄 화합물(예를 들어, 암모니아)이 생성되는 위험이 존재한다. 이는 환자에 대한 위험을 구성하고 또한 매우 불쾌한 맛 및 냄새를 통하여 감지된다.
생물막이 매우 작은 단편으로 아니면 더 큰 응집 조각으로 부분적으로 제거되는 것이 테스트에서 관찰되었다. 이러한 경우 매우 유리한 세정 결과가 비교적 큰 영역에서 달성되기 때문에 더 큰 응집 조각으로 부분적으로 제거하는 것이 바람직하다. 검사는 또한 분리된 생물막 및/또는 이의 단편의 제거가 임플란트 표면 상에 포옴(foam)의 형성에 의해 촉진된다는 것을 보여준다. 특히 치사 및 분리를 담당하는 상기에서 설명된 금속 염, 산 및 물로 이루어지는 전해질의 사용 후 제 2 전해질을 적용하는 것이 유리한 것으로 판명되었는데, 이는 또한 캐소드 영역에서 포옴의 형성을 보여준다. 포옴의 이 같은 형성은 바람직하게는 전해질에 적어도 3개의 CH2 사슬 링크 또는 적어도 하나의 CH2 사슬 링크 및 적어도 하나의 탄소 고리 화합물을 포함하는 다른 물질을 부가함으로써 달성될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 오일 및/또는 클로르헥시딘이 사용될 수 있다. 더욱이, 바람직하게는 I-, Cl- 및/또는 OH- 이온 함유 이온성 액체가 또한 사용될 수 있다. 이온성 액체의 유기 양이온 부분이 임플란트 표면 상에 환원된 특정 환경하에 있고 거기에 남아 있기 때문에, 특히 유리한 구체예에서 이러한 양이온 부분에 뼈 성장 인자을 추가하는 것이 가능하다.
클로라이드 및 아이오다이드가 정확한 비율로 혼합되는 경우, 염소 가스의 교란 형성이 회피될 수 있다. 애노드에서, 아래와 같이 발생된다:
2J + 5Cl + 6H2O → 10HCl + 2HIO3
이는 염산 및 요오드산 모두가 애노드에서 형성됨을 의미한다. 이들 산은 확실히 강한 항균 효과를 가지며 또한 캐소드로 발생된 하이드록시드와 만날 때 다시 중화된다.
연구소 테스트에서 특히 유리한 세정 특성을 보여주는 처리액의 가장 특히 바람직한 조성은 락트산의 첨가에 의해 대략 2.7 내지 2.9의 pH-값으로 완충된 30 ml 액체(즉, 가능하게는 CO2 풍부 물(H2O)) 당 적어도 5g, 바람직하게는 적어도 10g, 특히 바람직하게는 적어도 20g의 염의 혼합 비율로 소듐 아이오다이드(NaI) 또는 포타슘 아이오다이드(KI)의 수용액을 포함한다.
과정 안내에서, 기둥 부품(28)에서 또는 처리를 필요로 하는 구성요소 부품에서 적어도 50 mA/cm2, 유리하게는 적어도 100 mA/cm2, 특히 바람직하게는 적어도 250 mA/cm2의 평균 전류 밀도가 제공되고, 이러한 전류 밀도는 기둥 부품(28)의 외면에 관련된다(즉, 예를 들어, 거칠기 또는 표면 구조와 같은 어떠한 표면 확장 특성들도 고려하지 않음). 생물막의 분리에 있어서, 50 mA/cm2 내지 300 mA/cm2, 유리하게는 100 mA/cm2 내지 200 mA/cm2의 평균 전류 밀도가 특히 유리한 것으로 판명되었다. 생물막 단편의 제거에 있어서, 평균 전류 밀도는 바람직하게는 300 mA/cm2 내지 5,000 mA/cm2, 또는 특히 유리하게는 1,000 mA/cm2 내지 2,000 mA/cm2의 범위로 증가되어야 한다.
전체로서 시스템 즉, 전해질 세정 개념의 특히 유리한 개발은 추가적으로 초음파로의 처리액의 하전을 제공한다. 이러한 방식으로, 세정 효과는 이들의 화학적 원리에 더하여 기계적 방식으로 보조될 수 있어, 획득가능한 세정 효과가 명백히 증진될 수 있다. 이를 위해, 초음파 발생기가 적절한 위치에서 세정 캐뉼라와 결합될 수 있다.
도 2에 도시된 구체예에서, 한편으로는 매질 캐뉼라(2) 및 다른 한편으로는 전도 요소(10)가 실질적으로 독립적인 구성요소 부품으로서 설계되어 있으며, 이들은 공통의 공급 유닛(16)으로 전기적으로 연결된다. 도 2에 도시된 예시적 구체예에서, 전도 요소(10)는 "통상적인" 전극의 방식으로, 즉 특히 금속으로 제조된 전기 전도성 니들형 요소로서 설계된다. 이러한 디자인으로 인해, 한편으로는 매질 캐뉼라(2) 및 다른 한편으로는 전도 요소(10)는 서로 독립적으로 이동하고 위치할 수 있어서, 처리가 필요한 구성요소의 특히 융통성 있는 조작이 가능하다. 특히, 한편으로는 접촉 팁(14) 및 다른 한편으로는, 배출구 개구(4)가 서로 독립적으로 적절하게 위치할 수 있어, 따라서 가능하게는, 구성요소와의 최적화된 전기 접촉을 위해 위치할 수 있다.
이에 반해, 도 3에 따른 예시적 구체예는 매질 캐뉼라(2) 및 전도 요소(10)가 공통의 하우징(30) 내에 일체화된 변형을 보여준다. 도시된 예시적 구체예에서, 한편으로는 매질 캐뉼라(2)내의 매질 도관 및 다른 한편으로는 전도 요소(10)의 전기 전도체가 서로 인접하게 나란히 안내되어, 이에 따라 접촉 팁(14) 및 배출구 개구(4)가 하우징(30)의 자유 단부(32)에서 서로 인접하게 위치한다. 대안적으로, 이들 구성요소의 동축 구성이 또한 고안가능하며, 여기에서 매질 캐뉼라(2)에서 매질 도관은 고리형 방식으로 도관 요소(10)를 둘러싼다 (또는 그 반대로 둘러싼다). 일반적으로, 매질 캐뉼라(2) 및 전도 요소(10)를 위한 공통 하우징(30)을 갖는 이러한 일체화된 구조를 통해 더욱 용이한 조작이 달성될 수 있는데, 왜냐하면 이러한 방식으로, 시스템의 심지어 한손 조작 및 위치설정이 처치 인간에 대해 가능하기 때문이다.
한편으로는 처리액의 공급 및 다른 한편으로의 전류의 하전이 서로 맞춰진 방식으로 수행될 수 있다는 점에 있어서 조직화된 처리 제어를 위해 처리 시스템(1) 및 특히, 이의 제어 유닛(18)이 설계된다. 이를 위해, 예를 들어, 한편으로는, 연결 호스(6) 또는 저장부(8)와 연결된 처리액을 위한 수송 유닛, 및 다른 한편으로는 전기 공급 유닛(16)의 조직화된 활성화가 제어 유닛(18)을 통해 수행되도록 제공될 수 있다. 이는 자동으로 또는 필요에 따라, 수동으로 스위치를 통해 또한 제어될 수 있다. 수동적으로 작동가능한 스위치는 특히, 세정 캐뉼라의 말단 조각의 영역에 배열될 수 있어, 작동자가 환자를 처리하면서 시스템 제어에 접근할 수 있다.
특히 용이한 조작을 위해, 도 4에 따라 확대된 상세도에서 도시된 바와 같은 매질 캐뉼라(2)의 배출구 개구(4)에는 락(lock)(40)이 제공되며, 이는 배출구 개구(4)가 소정의 최소값 초과의 힘으로 표면에 대해 가압되는 경우 자동으로 개방된다. 이를 위해, 락(40)은 도 4에 따른 예시적 구체예에서, 매질 도관의 장방향으로 이동가능하도록 매질 캐뉼라(2)에 탑재된 중공 실린더(42)를 포함하며, 이의 실린더형 케이싱에는 다수의 유입 개구(44)가 제공되어 있다. 중공 실린더(42)는, 비로딩된 상태에서 배출구 개구(4)의 영역에 배열되고 유입 개구(44)를 폐쇄하는 가이드 슬리브(48) 내부에 위치하는 방식으로 프리스트레싱 스프링(46)에 의해 지지된다. 그러나, 중공 실린더(42)가 스프링 힘보다 충분히 큰 높은 힘으로 표면에 대해 가압되는 경우, 이는 매질 캐뉼라(2) 안쪽으로 스프링 힘에 대해 안으로 이동할 것이며, 따라서 유입 개구(44)는 개방될 것이며, 매질은 중공 실린더(42)를 통해 매질 캐뉼라(2)로부터 밖으로 흐를 수 있다. 이러한 구조 또는 유사한 구조로, 작동자는 접촉 표면에 대하여 매질 캐뉼라를 가압함으로써 처리액의 방출을 집적적으로 제어할 수 있음이 달성된다.
유리한 개발에서, 이러한 시스템은 전기 공급 유닛(16)의 제어 유닛(18)과 전기적으로 연결된다. 특히, 중공 실린더(42)의 이동 및 따라서 처리액을 위한 출구 도관의 개방이 전기적으로, 전자적으로 또는 유사한 방식으로 검출되고, 상응하는 시그널이 제어 유닛(18)에 대한 촉발 시그널로서 사용되는 시스템 디자인이 제공될 수 있다. 이어서, 이러한 촉발 시그널에 의해, 예를 들어, 저장된 에너지화 패턴에 따른 구성요소의 에너지화가 제공될 수 있다.
또한, 전해질 또는 처리액이 지나치게 높은 압력에서 주위 조직으로 펌핑되는 것을 회피하기 위해, 스윌러(swirler), 리플렉터 또는 디퓨저(50)가 배출구 개구(4)에 연결된다. 소위, 전해질 세정 캐뉼라가 임플란트와 연조직 사이에 삽입되는 경우, 이러한 포켓으로의 전해질의 유입은 과압을 초래할 수 있다. 이러한 과압을 보완하기 위해, 전해질 매질 캐뉼라(2)는 추가적으로 배수 그루브 등을 지닌 외측에 제공될 수 있다.
전해질 세정 캐뉼라 또는 매질 캐뉼라(2)는 또한, 엉덩이, 무릎, 어깨, 팔꿈치, 발, 발가락, 손, 손가락, 척추 임플란트 및/또는 임의의 기타 전기 전도성 뼈 임플란트를 세정하는데 사용될 수 있다. 전류 경로 출구의 물질은 바람직하게는 금속 합금 또는 세정될 뼈 임플란트와 동일한 금속이다. 이러한 금속은 뼈 임플란트에 사용되는 티타늄, 지르코늄, 탄탈륨 및/또는 이들의 합금 또는 기타 금속일 수 있다. 2개 전극의 전기 절연은 바람직하게는, 생체적합성 합성 물질, 유리 또는 세라믹으로 구성된다.
전기 공급 유닛(16) 및/또는 이와과 결합된 제어 유닛(18)은 의도된 과정의 제어를 위해 적합하게 설계된다. 이에 의해 공급된 이러한 전압 또는 전류는 양 방향의 극성을 가진 직류 전압 또는 직류로서 또는 교류 전압으로서 두 개의 전극들에 인가될 수 있다. 전압이 교류 전압인 경우, 이는 상이한 주파수를 가지고 사인, 삼각형, 직사각형 또는 이러한 형상의 임의의 상상가능한 겹침의 형상도 가질 수 있다. 더욱이, 이러한 교류 전압은 직류 전압에 의해 겹쳐질 수 있다. 또한 진동하는 직류 전압을 사용하는 것이 가능하다.
상기 기술된 바와 같이, 순차적으로 또는 동시에 임플란트에 또는 임플란트상에 조성물중의 서로 상이한 여러 전해질을 공급하는 것이 특히 유리하다. 처리 시스템(1)은 이 목적에 적합하게 구성된다. 특히, 수개의 저장부(8)가 적어도 2개의 액체 또는 전해질을 위해 제공될 수 있으며, 이러한 액체 또는 전해질은 펌프를 통해 그리고 하나 또는 수 개의 밸브 또는 밸브 유닛을 통해 동시에(혼합하여) 또는 연결 호스(6)를 통해 차례로 매질 캐뉼라(2) 내로 이송될 수 있다.
전극은 치아 임플란트(20)와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 치아 임플란트(20)가 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제조되기 때문에, 다른 금속의 다른 전극(들)로 제조되는 것이 바람직하다. 티타늄 및 티타늄과 유사한 금속은 대부분, 애노드로 에너지화될 때 절연체로서 작용하는 보호 산화물 층을 형성한다. 이 같은 산화물 층을 통해 전류 유동이 제한되지 않도록, 치아 임플란트(20)의 캐소드 에너지화의 경우, 상대 전극으로서 거의 어떠한 산화물 층을 형성하지 않거나 전혀 형성하지 않는 금속을 사용하는 것이 유리하다. 특히 유리한 경우에서, 이러한 전극은 매질/전해질과의 접촉을 통하거나 또는 전압 또는 전류의 인가 하에서 부식하지 않는다. 바람직하게는, 이러한 전극은 금, 백금, 팔라듐으로 제조된다.
1 처리 시스템
2 매질 캐뉼라
4 배출구 개구
6 연결 호스
8 저장부
10 전도 요소
12 단부
14 접촉 팁
16 공급 유닛
18 제어 유닛
19 케이블
20 치아 임플란트
22 외부 나삿니
24 공간 영역
26 턱뼈
28 기둥 부품
30 하우징
32 단부
40 락
42 중공 실린더
44 유입 개구
46 프리스트레싱 스프링
48 안내 슬리브
50 디퓨저

Claims (3)

  1. 생물막으로 오염된 구성요소 부품을 세정하기 위한 특히, 뼈 임플란트 또는 치아 임플란트(20)의 박테리아 오염된 표면을 세정하기 위한 처리 시스템(1)으로서, 전도 요소(10) 및 매질 캐뉼라(2)를 가지며, 전도 요소는 처리가 필요한 구성요소와 전기 접촉될 수 있고 전기 공급 유닛(16)의 제 1 극(pole)에 연결될 수 있으며, 매질 캐뉼라는 처리액을 공급하기 위해 제공되고 그 내부는 전기 공급 유닛(16)의 제 2 극과 전기 전도 방식으로 연결되는, 처리 시스템(1).
  2. 제 1항에 있어서, 전도 요소(10) 및 매질 캐뉼라(2)가 공통의 하우징 내에 배열되는 처리 시스템(1).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 매질 캐뉼라(2)의 배출구 개구(4)에 락(40)이 제공되며, 이러한 락은 배출구 개구(4)가 소정의 최소값을 초과하는 힘으로 표면에 대해 가압되는 경우 자동으로 개방되는, 처리 시스템(1).
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