專(zhuān)利名稱：用于處理牙生物膜的超聲場(chǎng)中的抗菌劑填充囊狀物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及殺滅出現(xiàn)在牙表面上的生物膜中的細(xì)菌，尤其涉及將抗菌劑或 其他藥劑傳遞至牙生物膜來(lái)殺滅那里的細(xì)菌。
背景技術(shù)：
出現(xiàn)在人類(lèi)牙齒上的牙生物膜包括各層細(xì)菌和嵌入至所謂粘液基質(zhì)中的其他生 物體。這包括牙菌斑，其需要重點(diǎn)控制以防止齲齒。這通常由日常的刷牙、牙線清理以及在 某些情況下通過(guò)使用抗菌劑沖洗來(lái)完成。然而，由于生物膜/粘液基質(zhì)的特性，抗菌劑沖洗 的使用經(jīng)常不是特別有效。在各種條件下細(xì)菌微生物可以避開(kāi)抗菌劑的殺滅，包括藥劑被 粘液基質(zhì)本身阻斷，或者粘液基質(zhì)可能包含降解藥劑的酶。此外，部分生物膜群體可以是活 的但不為活性，因此不是特別容易受抗菌劑的影響。可以使用抗生素來(lái)對(duì)抗牙菌，但必須按 規(guī)定使用，另外抗生素不適于每天都使用。另外，許多可獲得的抗菌劑具有顯著的缺陷，包括牙齒染色和/或改變用戶的味 覺(jué)能力。而那些不具有顯著副作用的抗菌劑對(duì)生物膜中的牙菌又經(jīng)常不是特別有效。此外， 用戶經(jīng)常不遵守要求的持續(xù)時(shí)間和/或使藥劑有效的合理的使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，期望用于使用常規(guī)的非處方抗菌劑來(lái)有效處理牙生物膜的系統(tǒng)和/或方 法。相應(yīng)地，這里公開(kāi)了用于將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那里的細(xì)菌的 器械和相應(yīng)方法，包括用于傳遞包含氣泡和殺菌藥劑的聚合囊狀物的系統(tǒng)；以及超聲能 量源，用于將囊狀物移向牙生物膜，并且隨后在生物膜附近使該囊狀物破裂，釋放氣泡和殺 菌藥劑，其中該超聲能量具有與氣泡的大小有關(guān)的頻率，以便所釋放的氣泡在生物膜附近 的或緊貼著生物膜的超聲場(chǎng)中振動(dòng)，將生物膜破壞到如下程度，即，使所釋放的抗菌藥劑可 以有效地作用來(lái)殺滅經(jīng)破壞的牙生物膜中的細(xì)菌。


圖1是示出了將抗菌劑傳遞至口腔中的牙生物膜的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖；以及圖2是示出了類(lèi)似于權(quán)利要求1所述的實(shí)施方式的簡(jiǎn)化圖，但在其施加器部分上 還包括刷毛，該刷毛可以用于機(jī)械地刷牙。
具體實(shí)施例方式圖1示出了牙科器械，其有效地將抗菌劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那里包含 的細(xì)菌。通常，器械10使用聚合囊狀物。聚合囊狀物包含氣泡和能夠殺滅一般在牙生物膜 中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌的抗菌劑。雖然此描述主要涉及抗菌劑作為殺菌藥劑，但由于其對(duì)于日常使 用而言通常是有效并且安全的，所以應(yīng)當(dāng)理解，藥劑可以是其他類(lèi)型的殺菌化合物，包括可以用于處理牙生物膜或者口腔中或身體中其他地方的其他疾病/感染的抗生素。通過(guò)器械中超聲換能器產(chǎn)生的超聲場(chǎng)，從器械的施加器部分將聚合囊狀物向牙生 物膜的方向?qū)С?。在選定的超聲強(qiáng)度下，生物膜附近的囊狀物將在超聲波的作用下破裂，釋 放出抗菌劑和氣泡。該氣泡的大小與該超聲信號(hào)的頻率相匹配，以便氣泡在超聲場(chǎng)中開(kāi)始 振動(dòng)，達(dá)到最大振幅繼而撞擊并破壞生物膜，致使牙菌大體上從生物膜/粘液基質(zhì)中脫離 出來(lái)，即，細(xì)菌現(xiàn)在處于浮游狀態(tài)。這使得從囊狀物中釋放的抗菌劑可以有效地殺滅細(xì)菌。更詳細(xì)地，器械10通常包括控制臺(tái)部分12，控制臺(tái)部分通常置于某種機(jī)架表面 上，器械將在此被使用?？刂婆_(tái)包括用于器械的電源14，諸如電池。手柄中還有包含囊狀 物的源16和超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18。順著器械的連接部分21中的線路20將囊狀物導(dǎo)向施加器 23，并且如圖1所示地通過(guò)施加器頭25中的噴嘴24導(dǎo)出或者通過(guò)圖2中刷頭27中的噴嘴 26-26導(dǎo)出。刷頭27包括一組常規(guī)牙刷刷毛29。該器械還可以包括用于以期望的模式移 動(dòng)刷頭的刷頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)31。順著線路34將來(lái)自超聲驅(qū)動(dòng)源18的超聲信號(hào)施加于施加器頭25中的換能器 36-36或者刷頭27中的換能器38。應(yīng)當(dāng)理解，圖1和圖2中所示的施加器布置僅為示例， 可以使用施加器和刷頭的各種配置。然而，每個(gè)施加器實(shí)施方式都將在其中具有針對(duì)囊狀 物和超聲換能器的出口，通常是某種噴嘴。另外，雖然控制臺(tái)12作為與施加器分離的單元 示出，但可以將施加器和控制臺(tái)12的功能組合成統(tǒng)一的手持器械。還應(yīng)當(dāng)理解，在備選的實(shí)施方式中，還可以將聚合囊狀物至由用戶施加于該器械 的類(lèi)似于潔齒劑的制劑中。這種潔齒劑可以類(lèi)似于常規(guī)的潔齒劑。繼而，該器械可以例如 通過(guò)多次刷毛振蕩將潔齒劑導(dǎo)向牙齒表面，之后施加超聲信號(hào)，達(dá)到上述效果。囊狀物的制備可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的過(guò)程與器械分離地完成，因此這里不再進(jìn)行 詳細(xì)描述。簡(jiǎn)單地說(shuō)，聚合囊狀物使用其中溶解有抗菌劑的聚合二氯甲烷溶液來(lái)產(chǎn)生。繼 而二氯甲烷蒸發(fā)，留下由聚合物外殼包裹的藥劑和氣泡。聚合物外殼本身可以包括各種化 合物，但通常包括生物可降解的具有氟化末端基的聚乳酸。其中具有氣泡和抗菌劑的囊狀 物包含在可以是類(lèi)似于潔齒劑的制劑中，并且被導(dǎo)向施加器。在某些情況下，將表面化學(xué)制劑添加至囊狀物可能致使囊狀物附著在牙生物膜表 面。在一個(gè)特定的布置中，諸如由胺基或銨基向囊狀物提供正的表面電荷。由于生物膜具 有負(fù)的表面電荷，因此囊狀物將通過(guò)靜電相互作用而粘住生物膜。在所示出的實(shí)施方式中，囊狀物的大小可以變化，但通常在1微米-80微米的范圍 內(nèi)。氣泡的大小可以變化，對(duì)應(yīng)于IOOkHz至4MHz的超聲頻率范圍從1微米至50微米。在 一個(gè)特定的示例中，針對(duì)IMHz超聲頻率，氣泡大小將為6微米-8微米。如上文所述，用于 殺滅細(xì)菌的藥劑主要是非處方抗菌劑，例如可以包括類(lèi)似于各種口腔沖洗劑的化合物，諸 如三氯生或百里酚、桉油酚、薄荷醇和水楊酸甲酯。還可以使用其他抗菌疏水藥劑。依賴于 特定應(yīng)用而不是針對(duì)日常生物膜處理，還可以使用如上文討論的不同抗生素。氣泡可以是包括空氣的各種氣體。如上文所述，最重要的方面是該氣泡的大小，其 應(yīng)當(dāng)具有與該超聲頻率相近的共振頻率。當(dāng)氣泡共振時(shí)，該氣泡達(dá)到最大振幅并且可以產(chǎn) 生對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)最有效地破壞。此外，振蕩的氣泡將引起微流效應(yīng)，該微流效應(yīng)可以輔助破 壞生物膜?？梢詫⒛覡钗锱渲瞥深?lèi)似于常規(guī)漱口水的液體，或者配制成類(lèi)似于潔齒劑的更粘稠的物質(zhì)。囊狀物的濃度可以類(lèi)似于常規(guī)抗菌劑制劑，或者因?yàn)轫憫?yīng)于超聲流效應(yīng)，具有藥 劑的囊狀物變得高度聚集在生物膜上，因此該囊狀物的濃度可以低很多。如上所指出的，超聲波/換能器可以產(chǎn)生從施加器延伸至生物膜的場(chǎng)?？梢愿淖?超聲波的強(qiáng)度來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的效率。例如，低強(qiáng)度場(chǎng)可以用于將囊狀物集中到生物膜表面上。 由低強(qiáng)度場(chǎng)引起的囊狀物的輕微振蕩將通過(guò)微流效應(yīng)使囊狀物互相吸引從而到達(dá)該表面。 之后，可以將超聲強(qiáng)度增加到使囊狀物破裂的閾值之上，直接在生物膜處產(chǎn)生非常高濃度 的抗菌劑以及同時(shí)釋放氣泡。繼而，氣泡與超聲波共振，致使生物膜的破壞，以便抗菌劑具 有顯著效果。在另一方法中，超聲波的強(qiáng)度可以正好處于使囊狀物破裂的閾值，從而僅釋放少 量具有短超聲脈沖(大約1-5個(gè)超聲循環(huán))的氣泡，之后是一系列低能量超聲脈沖循環(huán)，其 攪動(dòng)所釋放的氣泡以引起生物膜破壞，直到脫離的(所釋放的)氣泡溶解為止。繼而重復(fù) 此過(guò)程，直到所有囊狀物都破裂為止。在又一方法中，可以使用各種囊狀物厚度，每個(gè)厚度都具有不同的閾值破裂強(qiáng)度。 逐漸地增加超聲脈沖的強(qiáng)度將產(chǎn)生一連串的囊狀物破裂，隨后使得其中的氣泡發(fā)生振動(dòng)， 以連續(xù)的步驟破壞生物膜。因此，公開(kāi)了用于有效地將抗菌劑傳遞至牙生物膜、利用振動(dòng)的氣泡來(lái)破壞生物 膜并繼而殺滅那里的細(xì)菌的系統(tǒng)，以及用于完成生物膜破壞并且通過(guò)傳遞且破裂多個(gè)包含 氣泡和抗菌劑的囊狀物來(lái)殺滅那里的細(xì)菌的一連串步驟。雖然為了說(shuō)明起見(jiàn)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神的情況下，實(shí)施方式中可以包含各種變化、修改和替換。
權(quán)利要求
一種用于將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那里的細(xì)菌的器械(12)，包括用于傳遞包含氣泡和殺菌藥劑的聚合囊狀物的系統(tǒng)(16、20、24)；以及超聲能量源(18)，用于將所述囊狀物移向所述牙生物膜，并且隨后在所述生物膜附近使所述囊狀物破裂，釋放所述氣泡和所述殺菌藥劑，其中所述超聲能量具有與所述氣泡的大小有關(guān)的頻率，以便所釋放的氣泡在所述生物膜附近的或緊貼著所述生物膜的超聲場(chǎng)中振動(dòng)，將所述生物膜破壞到如下程度，即，使所釋放的抗菌藥劑可以有效地作用來(lái)殺滅經(jīng)破壞的牙生物膜中的細(xì)菌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，其中所述氣泡具有如下大小，其使得所述氣泡在所述 超聲信號(hào)的頻率下以最大幅度共振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，其中所述氣泡的大小范圍為1微米-50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，包括不具有刷毛的施加器(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，包括包含用于刷牙的刷毛的施加器(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，包括用于控制所述超聲能量源的系統(tǒng)(18)，以便產(chǎn)生 較低強(qiáng)度的超聲脈沖來(lái)將所述囊狀物集中到所述生物膜上，之后是多個(gè)足以使所述囊狀物 破裂的較高強(qiáng)度超聲脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，包括用于控制所述超聲能量源的系統(tǒng)(18)，包括產(chǎn)生 包含用于使少量囊狀物破裂的短超聲脈沖的重復(fù)序列，之后是多個(gè)振動(dòng)所述氣泡來(lái)破壞所 述生物膜的較低能量超聲脈沖，直到所述氣泡溶解為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，其中所述囊狀物具有能使其破裂的不同閾值超聲信號(hào) 強(qiáng)度，以及其中逐漸增加所述超聲強(qiáng)度，依次使所述囊狀物破裂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器械，其中所述囊狀物包括旨在將所述囊狀物粘住所述生物 膜的物理特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器械，其中所述物理特性為所述囊狀物上的正電荷。
11.一種用于將抗菌藥劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那里的細(xì)菌的方法，包括如下 步驟向所述生物膜的方向傳遞多個(gè)包含氣泡和抗菌藥劑的聚合囊狀物；通過(guò)超聲作用使所述囊狀物破裂，在所述牙生物膜附近釋放所述氣泡和所述抗菌藥 劑；以及通過(guò)超聲作用振動(dòng)所述氣泡，以便所述氣泡充分破壞所述牙生物膜以使得所述抗菌藥 劑能夠殺滅那里的細(xì)菌。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述囊狀物通過(guò)超聲作用來(lái)傳遞。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述氣泡的大小使得所述氣泡在所述超聲信號(hào) 的頻率下以最大幅度共振。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述氣泡的大小在1微米-50微米的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中以一系列脈沖來(lái)提供超聲波，包括一連串高強(qiáng) 度脈沖或足以使所述囊狀物破裂的脈沖，之后是多個(gè)用于振動(dòng)所述氣泡的較低強(qiáng)度脈沖。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述囊狀物具有能使其破裂的不同超聲強(qiáng)度， 以及其中逐漸增加所述超聲強(qiáng)度，從而依次使所述囊狀物破裂。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述藥劑為抗菌劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述囊狀物帶正電荷以便附著于所述生物膜層。
全文摘要
一種用于將抗菌劑傳遞至牙生物膜附近以便殺滅那里的細(xì)菌的器械和相應(yīng)方法，包括用于傳遞包含氣泡和抗菌劑的聚合囊狀物的系統(tǒng)(18、20、24)。提供超聲能量源(18)用于將囊狀物移向生物膜，該超聲能量具有足夠強(qiáng)度，以便隨后在生物膜附近使囊狀物破裂，釋放氣泡和藥劑。氣泡在超聲場(chǎng)中振動(dòng)，破壞生物膜，以便所釋放的藥劑可以有效地作用來(lái)對(duì)抗經(jīng)破壞的生物膜中的細(xì)菌。
文檔編號(hào)A61C17/22GK101902985SQ200880121229
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者B·戈藤伯斯, J·J·M·簡(jiǎn)森, M·R·伯梅爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司