(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部キャビティを画定するハウジングと、
前記ハウジングの遠位端部のブラシ部材と、
前記ハウジングの近位端部のレセプタクルであって、液体が前記レセプタクルと接触しているとき前記液体からカビの成長のための必須栄養素を除去する材料を保持する、レセプタクルと、
を有する、
歯ブラシのためのブラシヘッド。
【請求項２】
前記レセプタクルは、前記材料を前記レセプタクル内に保持し且つ前記液体が前記レセプタクルに入ることを可能にするフィルタ部材を含む、
請求項１に記載のブラシヘッド。
【請求項３】
前記フィルタ部材は、前記ハウジングの前記近位端部に隣接して位置する有孔プレートを含む、
請求項２に記載のブラシヘッド。
【請求項４】
前記有孔プレートは、複数の孔を含む、
請求項３に記載のブラシヘッド。
【請求項５】
前記レセプタクルはハンドルに取り外し可能に取り付けられる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラシヘッド。
【請求項６】
前記材料は粒子の形態である、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のブラシヘッド。
【請求項７】
前記材料はフェリチンを含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のブラシヘッド。
【請求項８】
前記材料は、フェリチンを含むシェル及び鉄イオンを含むコアを含む、
請求項７に記載のブラシヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のブラシヘッド及びハンドルを有する歯ブラシ。
【請求項１０】
前記レセプタクルは、前記ハンドルと前記ブラシヘッドとの間に位置する隙間と流体連通し、前記液体は、歯の掃除の間に前記隙間に入る、
請求項９に記載の歯ブラシ。
【請求項１１】
前記隙間の中のシールが前記ハンドルと前記ブラシヘッドとの間に広がる、
請求項１０に記載の歯ブラシ。
【請求項１２】
カビの成長のための必須栄養素を歯ブラシのためのブラシヘッドとハンドルとの間に位置する隙間から除去する方法であって、
歯ブラシのハンドルに請求項１乃至８のいずれか１項に記載のブラシヘッドを配設するステップと、
前記歯ブラシで歯を掃除するステップと、
を含む、
方法。
【請求項１３】
前記必須栄養素はリン酸塩である、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
カビの成長のための必須栄養素を除去するための請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のブラシヘッドの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、歯科医療技術及び関連技術に関し、より具体的には、歯ブラシのカビの成長を阻害するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カビのような微生物は、その周囲の栄養素の上で生き残る。生態系によって、これらの栄養素のうちの１つが成長を制限している可能性があり、つまり、生物が繁栄する能力は、栄養素の十分な供給があることに大きく依存している。窒素はしばしば制限栄養因子であるが、環境によってはリンが制限栄養因子である。
【０００３】
歯ブラシは、歯から払拭される食品中の栄養素の豊富な供給、リン酸塩のような多くの練り歯磨き中の成分、及び頻繁な水の存在のために、カビの成長を起こしやすいことがある。歯ブラシ、特に電動歯ブラシは、電動歯ブラシのブラシヘッドとハンドルとの間のギャップのような、カビが成長することができる隙間を含むことがある。ギャップ内のシールは、ブラシ振動機構から水を排除するように設計されている。しかし、シール上のカビの成長は、シールの早すぎる破裂及び水の漏れによる機構の故障を引き起こす可能性がある。カビの成長の防止は、シールの破損及び最終的な装置の故障を著しく制限することができるだろう。
【０００４】
膜水濾過プラントにおける生物付着を制御するための制限栄養因子を除去するための方法が開発されている。オキソアニオン除去におけるフェリチン（球状、細胞内タンパク質）の使用は、パイロコッカス・フリオサス（Pyrococcus  furiosus）由来の熱安定性酵素フェリチンのオキソアニオン結合特性のＸ線撮影の特徴評価を記載している非特許文献１；超好熱性古細菌パイロコッカス・フリオサス（ＰｆＦｒｔ）から熱安定性フェリチン内で安定化されたナノスケールの第二鉄粒子によるオキソアニオンの吸着に基づくバイオナノ技術的リン酸塩除去を記載している非特許文献２；及び螺旋状逆浸透（ＲＯ）膜の生物付着を制御する方法としてのリン酸塩の制限を記載している非特許文献３；並びにHasan、他による“MATERIAL  AND  A  METHOD  FOR  REMOVING  OXO-ANIONS  AND  METAL  CATIONS  FROM  A  LIQUID”と題する２００８年９月１８日に発行された特許文献１；に記載されている。
【０００５】
しかし、これらの方法は、処理されることになる液体の濾過媒質を通る流れを伴い、これは一般的に電動歯ブラシの洗浄では実現不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】U.S.  20080223789
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Sevcenco,  et  al.,  “Phosphate  and  arsenate  removal  efficiency  by  thermostable  ferritin  enzyme  from  Pyrococcus  furiosus  using  radioisotopes,”  Water  Research  76:181-186  (2015)
【非特許文献２】Jacobs,  et  al.,  “Development  of  a  bionanotechnological  phosphate  removal  system  with  thermostable  ferritin,”  Biotechnol.  Bioeng.,  1:105(5):918-23  (2010)
【非特許文献３】Vrouwenvelder,  et  al.,  “Phosphate  limitation  to  control  biofouling,”  Water  Res.,  44(11):3454-66  (2010)
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一態様によれば、歯ブラシのためのブラシヘッドが、内部キャビティを画定するハウジングを含む。ブラシ部材が、ハウジングの遠位端部にある。レセプタクルがハウジングの近位端部にある。レセプタクルは、液体がレセプタクルと接触しているとき、液体からカビの成長のための必須栄養素を除去する材料を保持する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、ブラシヘッドを含む歯ブラシが提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、ブラシヘッドを使用する方法が提供される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、歯を清掃するためのブラシヘッドの使用が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに様々な処理動作及び処理動作の構成の形態をとり得る。図面は、好ましい実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１３】
【図１】本明細書に開示される実施形態の一態様による歯ブラシの斜視図を示す。
【図２】例示的な実施形態の第１の態様による図１の歯ブラシの部分の断面図である。
【図３】ブラシヘッド及び栄養素吸収材料レセプタクルの分解斜視図である。
【図４】図３のレセプタクルのための有孔プレートの平面図である。
【図５】例示的な実施形態の第２の態様による図１の歯ブラシの部分の断面図である。
【図６】例示的な実施形態の第３の態様による図１の歯ブラシの部分の断面図である。
【図７】例示的な実施形態の第４の態様による図１の歯ブラシの部分の断面図である。
【図８】第４の態様によるブラシヘッドの実施形態を示す。
【図９】栄養吸収材料の粒子を示す。
【図１０】本明細書に開示される実施形態による、カビ成長を減少させる方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１及び２を参照すると、電動歯ブラシ１０は、ハンドル１２と、ハンドルに取り外し可能に取り付けられたブラシヘッド１４とを含む。図２に最も良くよられる駆動軸１６は、ハンドル１２からブラシヘッド内に延びる。環状の隙間（crevice）１８が、ハンドル１２をブラシヘッド１４から離間させるギャップによって画定される。駆動軸１６は、ハンドル１２に含まれる駆動機構２０によって回転して又は選択された揺動角で駆動される。ブラシ部材２２が、歯を清掃するためのブラシヘッドの遠位（上側）端部２３に設けられる。
【００１５】
交換可能なブラシヘッド１４は、ブラシヘッドの近位（底部）端部２８からブラシヘッド内に延びる内部キャビティ（内部空洞）２６を画定する外側ハウジング２４を含む。駆動軸１６は、結合部材３０内に延び且つ結合部材３０にしっかりと嵌合し、この結合部材３０は、ブラシヘッドハウジングの近位端部２８からキャビティ２６内に延びる。環状シール３２が、駆動軸１６の周囲に、結合部材３０の内部に配置され、隙間１８を横切ってハンドル１２内に延び、ハンドルのカバー部材３４によって把持される。シール３２は、隙間からブラシヘッド及びハンドルへの水の侵入を妨げる。
【００１６】
歯の洗浄の間、水、食品粒子及び／又は練り歯磨きの混合物３６が、隙間１８に入り、シール３２並びに一緒に隙間１８を画定するブラシヘッド及びハンドルの隣接する端部２８、３８に沈着する可能性がある。その結果、隙間に運ばれるカビのような微生物は、隙間１８内に生成された栄養豊富な培地上で繁殖し、栄養素を代謝し、最終的にはシールの破損に至ることもあり得る。
【００１７】
しかし、図示された歯ブラシでは、ブラシヘッドハウジング２４の近位端部２８は、環状トラフ（環状凹形部）（annular  trough）４１を画定するレセプタクル４０を含む。図示されたレセプタクルは、環状であり、駆動軸の半径方向外側に間隔をあけられる。レセプタクルは、ハウジング２４と同じ材料から形成されることができ、いくつかの実施形態では、ハウジングと一体的に形成され得る。一実施形態では、レセプタクル４０はプラスチックで形成される。レセプタクル４０は、隙間１８と流体連通するハウジングの近位端部に隣接する開口部４２を画定する。レセプタクル４０は、栄養素捕捉／吸収材料４４を保持する。材料４４は、ブラシハンドルのシールを囲む隙間において少なくとも１つの必須栄養素の利用可能性を制限する傾向がある。これは、カビの成長を阻害又は防止し、したがって、例えば、交換可能なブラシヘッドの少なくとも通常の使用期間の間、シールの破損を妨げる又は防止する。
【００１８】
図３に示すように、材料４４は本質的に微粒子であり、穿孔（foraminous）フィルタ部材４６によってトラフ４１内に保持される。フィルタ部材は、金属、例えば少なくとも５０％の金属、金属合金、又は金属の組み合わせで形成され得る。フィルタ部材は、液体が隙間からレセプタクルに通過することを可能にするようにハウジングの近位端部に隣接して配置される有孔（perforated）プレート及び／又は有孔カラーを含み得る。図２−４の実施形態では、フィルタ部材４６は、第１及び第２の表面４８、５０並びに中央開口部５２を備えるプレートの形状である。開口部の直径ｄは、フィルタ部材の外径Ｄの少なくとも３０％又は少なくとも５０％であり得る。複数の孔５４、５６等は、第１の表面４８から第２の表面５０にディスクを貫通する。少なくとも５個、又は少なくとも１０個、又は少なくとも２０個、又は少なくとも４０個、又は少なくとも５０個、又は少なくとも１００個、又はそれ以上の孔があり得る。保持部材５８（図２）は、トラフ４１の開口部４２を閉鎖するようにディスク４６を定位置に保持し、孔を通るトラフへの／トラフからの混合物３６中の液体の出入りを可能にする。孔５４、５６等は、材料４４がトラフから出るのを妨げる又は防ぎながら、水及び溶解した栄養素がトラフ４１に入り、粒状材料４４に接触することを可能にするようなサイズにされる。孔５４、５６のサイズは、例えば粒子の平均最小幅の７５％までの、材料の粒子のサイズに基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、粒子が球形であると仮定することができ、この場合、平均最小幅は平均粒子直径である。例として、孔の直径は１００μｍ−３００μｍである。
【００１９】
孔５４、５６等は、図４に示すように、有孔フィルタ部材４６上に規則的に配置されることができ、例えば、仮想リング又は複数の同心リング上に等間隔で配置されることができる。代替的には、それらは、比較的ランダムに配置されることができる。
【００２０】
図１−４の実施形態では、第１の表面４８はブラシヘッドの近位端部２８の一部を画定し、孔５４、５６等はしたがって、通常の使用において、ブラシヘッドの底部にある。同様の要素に同じ符号が付されている図５に示す別の実施形態では、有孔フィルタ部材４６は、トラフ４１から側方に延び、隙間１８と流体連通している半径方向孔を画定する。図６に示すさらに別の実施形態では、有孔部材４６は、半径方向孔と底部孔の両方を画定し得る。この実施形態では、有孔部材は、駆動軸１６を囲むカラー６０と、カラー６０の下端部から半径方向に延びるプレート６２とを含む。実施形態の各々では、粒状材料は、水が粒状材料に入ることができる間にブラシヘッドから出てこない。
【００２１】
図７及び８は、材料４４を保持するレセプタクル４０、有孔フィルタ部材４６、及び保持部材５８が全て取り外し可能なアダプタ６４の一部である、別の実施形態を示す。この構成は、材料４４が、ブラシヘッド１４上のアダプタ６４を交換することによって交換されることを可能にする。これは、ブラシヘッドハウジング２４、トラフ４１、有孔部材４６及び材料４４が単一の交換可能なユニットとして組み合わされる場合に容易であり得る場合よりも、材料４４のより頻繁な交換を容易にし得る。
【００２２】
材料４４は、液体混合物３６中に存在する微生物成長制限栄養素を含有する、吸収する、又は別の方法で捕捉する。一実施形態では、成長制限栄養素は、例えばリン酸塩の形態のリンを含む。別の実施形態では、成長制限栄養素は、例えば硝酸塩の形態の窒素を含む。
【００２３】
リン酸塩のようなリン含有栄養素の除去に適した例示の材料４４は、フェリチンに基づく。図９に示す一実施形態では、材料４４の粒子７０は、栄養素含有液体に対して多孔性であるフェリチンタンパク質のシェル７２を含み得る。シェルは、例えばリン酸イオンと微結晶を形成するフェリハイドライト様材料の形態の、鉄イオンを含有するコア７４を取り囲む。各フェリチン粒子７０は、約４５００個の鉄イオンを貯蔵し得る。鉄イオンの代わりにリン酸イオンと反応して水不溶性沈殿物を形成する他の金属イオンが使用されてもよい。例は、カルシウムイオンのようなアルカリ金属（ＩＡ族）カチオン以外の金属イオンを含む。
【００２４】
フェリチンベースの材料は、リン酸イオンを吸収する大きい能力を有し、したがって比較的少量の材料４４（例えば、少なくとも０．０１ｇ、又は少なくとも０．０５ｇ、又は少なくとも０．１ｇ、又は少なくとも０．５ｇ、２ｇまで、又は１ｇまで）は、３−６ヶ月以上のような長期間の隙間１８におけるカビの成長を抑制するのに十分である。適切なフェリチンベースのリン酸塩吸収材料４４は、米国特許出願公開第２００８０２２３７８９号に記載されており、商品名ＰＲＴの下でＢｉＡｑｕａから粉末形態で入手可能である。この材料は、水中のリン酸塩の濃度を５ｐｐｂ未満、又は１ｐｐｂ未満に低下させることができる。
【００２５】
特許文献１に記載されているように、超好熱性フェリチンは、以下のように製造されることができる。パイロコッカス・フリオサス細胞由来の推定フェリチン遺伝子が、フォワードプライマーとしてオリゴヌクレオチド5'-CCATATGTTGAGCGAAAGAATGC-S'およびリバースプライマーとして5'-GTCGACT-TACTCCTCCCTG-3'を用いて、ＰＣＲにより増幅される。次いで、遺伝子がｐＣＲ２．１−ＴＯＰＯシャトルベクター（インビトロゲン（Invitrogen））にクローニングされ、さらなる増幅のためにコンピテント大腸菌ＤＨ５α細胞に形質転換される。次いで、キメラベクターが、クローンの忠実度をチェックするために細胞から単離され、配列決定される。次いで、フェリチン遺伝子が、ＮｄｅＩ及びＳａｌＩ（Roche）制限消化によって分離され、発現ベクターｐＥＴ２４Ａ（＋）（Novagen）に再クローン化される。次いで、結果として生じるクローンがコンピテントＢＬ２１−ＣｏｄｏｎＰｌｕｓ（ＤＥ３）−ＲＩＬ細胞（Stratagene）に形質転換される。組換え大腸菌株の単一コロニーが、５０ｍｇ／ｍｌのクロラムフェニコール及び２０ｍｇ／ｍｌのカナマイシンを含有するＬＢ（Sambrook,  et  al.,  1989）培地に植え付けられ、３１０Ｋ且つ２００回転／分で一晩好気的に培養される。この予備培養物はＴＢ培地（Sambrook,  et  al.,  1989）において１：２０の比で形質転換され、２時間増殖され（０．５以上のＯ．Ｄ．６００値に達するまで）、１ｍＭ  ＩＰＴＧで誘導される。次いで、細胞は、追加の５時間の増殖の後に遠心分離によって回収された。細胞ペレットは、洗浄され、２０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ８）に再溶解される。遺伝子エレメントを分解するためにＤＮａｓｅ及びＲＮａｓｅが溶液に添加され、０．５ｍＭのＰＭＳＦが、内部プロテアーゼ活性によるタンパク質分解を保護するために添加される。次いで、細胞懸濁液が、細胞を破壊するために、細胞破砕機（Constant  Systems）に適用される。無細胞抽出物が熱処理（３７３Ｋ、３０分間）に曝され、遠心分離により清澄化される。結果として得られる上清が、タンパク質の最終調製物を得るために、Ａｍｉｃｏｎ、ＹＭ−１００上で濃縮される。
【００２６】
必須の栄養素として硝酸塩を除去するために、例えば、Guterの米国特許第4,479,877号に開示されているような選択的イオン交換法及びMurphyの米国特許第5,069,800号に開示されている酸化還元スキームのような、イオン交換樹脂のような他の材料４４が使用されることができることが理解されよう。
【００２７】
歯磨き中、ブラシヘッド、シール及びシャフトの間の隙間１８は、大部分が水（例えば、少なくとも６０重量％、又は少なくとも８０重量％の水）であり得る水性液体３６で満たされるようになり得る。水中のリン酸塩は吸収され、材料４４が完全に装填されるまでカビの成長を阻害又は防止する。リン酸塩は、少なくとも１０ｐｐｂ、又は少なくとも５０ｐｐｂ、又は少なくとも１００ｐｐｂ、又は少なくとも１０００ｐｐｂの濃度で水中に存在し得る。
【００２８】
材料４４は、少なくとも１又は少なくとも２又は少なくとも４又は２０まで、又は１０まで、又は約６ｇ／ｋｇの材料のリン酸塩吸収能力及び約０．５ｋｇ／Ｌの密度を有し得る。
【００２９】
標準ふるいを用いて測定した材料４４の粒径は、少なくとも１００μｍ、又は少なくとも２００μｍ、又は５００μｍまで、例えば３００−４２０μｍであり得る。３００−４２０μｍの範囲の粒子は、例えば、大きな粒子を除去するために０．４２０ｍｍのふるい（ＡＳＴＭメッシュＮｏ．４０）を用い、次により小さい破片をフィルタでろ過して取り除くとともに所望のサイズ範囲のものを保持するために０．２９７ｍｍのふるい（ＡＳＴＭメッシュＮｏ．５０）を用いて、得られることができる。より狭い範囲が、例えば、０．３５４ｍｍと０．２９７ｍｍのふるいの組み合わせ、又は０．２９７ｍｍと０．２５０ｍｍのふるいの組み合わせを使用して、得られることができた。
【００３０】
ブラシヘッドとハンドルとの間の隙間１８は、約１ｍＬの容積を有し得る。隙間は、少なくとも時間の一部の間、液体（唾液、練り歯磨き及び水道水）で部分的又は完全に満たされていると仮定されることができる。したがって、使用の間の少なくとも一部の時間の間、隙間は、拡散によって有孔部材の至るところにリン酸塩が自由に移動することができるように充填される。いくつかの練り歯磨きは、高いリン酸塩レベルを含み、例えば、液体３６中のリン酸塩濃度は、約３ｍｇ／Ｌまでであり得る。使用の間にリン酸塩の全て又は実質的に全て、例えば、少なくとも９５重量％又は少なくとも９９重量％又は少なくとも９９．９重量％（成長は５ｐｐｂ未満のリン酸塩濃度で阻害される）を除去するために、材料は３μｇ／動作（turn）（すなわち、ブラッシングの間）を除去することができる。１００日（３ヶ月）のブラシヘッドの寿命及び１日２回使用を仮定すると、これは、合計で約６００μｇのリン酸塩が除去される必要があり得ることを示唆しており、これは約０．１ｇ又は０．２ｍＬのフェリチン系粉末、例えばＢｉＡｑｕａ粉末で達成され得る。この量の粉末はレセプタクル４０に容易に貯蔵される。
【００３１】
図１０は、リン酸塩のような必須栄養素の除去によって微生物の増殖を阻害する方法を示す。この方法はＳ１００で始まる。Ｓ１０２において、栄養吸収材料４４がレセプタクル４０に装填される。Ｓ１０４において、レセプタクルがブラシヘッド１４に取り付けられる（又は、これはレセプタクルに材料を装填する前に行われ得る）。Ｓ１０６において、隙間１８に入る液体３６は材料４４と接触し、材料は液体から必須栄養素（複数可）を除去する。Ｓ１０８において、新鮮な栄養吸収材料４４が提供される。これは、ブラシヘッド１４、アダプタ６４、及び／又はレセプタクル４０を交換することによって達成され得る。方法は、Ｓ１１０で終了する。
【００３２】
上で参照された文献の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３３】
特に明記しない限り、材料の量、反応条件、分子量、炭素原子数等を特定する本明細書中の全ての数値は、「約」という言葉によって修飾されていると理解されるべきである。特に明記しない限り、本明細書で言及する各化学物質又は組成物は、異性体、副産物、誘導体、及び商用グレードで存在すると通常理解される他のそのような材料を含有し得る商用グレード材料であると解釈されるべきである。本明細書に記載された上方の量及び下方の量、範囲、並びに比率の限度は、独立して組み合わされ得ることを理解されたい。同様に、本発明の各要素の範囲及び量は、他の要素のいずれかの範囲又は量と共に使用され得る。本明細書で使用されるとき、属（genus）（又はリスト）の任意のメンバーは、請求項から除外され得る。
【００３４】
本発明は好ましい実施形態を参照して説明された。明らかに、上記の詳細な説明を読んで理解すると、他の人に修正及び変更が思い浮かぶであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内に入る限りにおいて、そのような改変及び変更の全てを含むと解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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