АНАЛИЗ СУБСТРАТОВ, НА КОТОРЫЕ НАНЕСЕНЫ АГЕНТЫ
ANALYSING SUBSTRATES WITH ANTIGEN COATING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для измерения степени нанесения или адсорбции агентов (например, оральных активных веществ) на субстратах (например, поверхности гидроксиапатита, имитирующей поверхности зубов). Количество или концентрация агента могут быть эффективно определены на субстрате (например, с использованием агента и субстрата, находящихся в твердой форме) с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области.
Уровень техники
Обычные способы анализа нанесения агентов, таких как оральные активные вещества, которые применяются в стоматологии, включают инкубирование агента с субстратом, промывку инкубированнного субстрата и его последующую обработку экстракцией растворителем. Затем экстракт анализируют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), обеспечивая косвенное определение количества нанесенного агента. В определенном типе такого анализа оральные активные вещества, такие как Триклозан, в чистых растворах либо в композициях для чистки зубов, инкубируют с покрытыми слюной гидроксиапатитовыми дисками, применяемыми для моделирования субстратов костных тканей, перед проведением экстракции диска растворителем.
Способ экстракции растворителем/ВЭЖХ, впрочем, имеет ограничения. Например, способ основан на непрямом анализе экстракта, а не на прямом анализе поверхности, на которую нанесен агент. В результате экстракции и последующих стадий ВЭЖХ, анализ часто требует значительного времени. Кроме того, способ основан на применении экстракционного агента, который далеко не всегда может быть совместим с данной системой агента/субстрата (например, может вызывать разложение или неблагоприятно воздействовать на анализируемый агент, например, реагируя с ним, или как-либо иначе влиять на форму агента).
Таким образом, в уровне техники существует потребность в способах, которые могут обеспечить эффективный анализ или характеризовать степень или количество нанесенного агента на субстрате. В идеале такие способы могут быть выполнены посредством прямого анализа системы агента/субстрата и обеспечивают быстрое получение результатов.
Сущность изобретения
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной группы изобретений, заключается в предоставлении эффективного анализа качества и количества агента, наносимого на субстрат, используя спектроскопию в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопию в ультрафиолетовой (УФ) области. Изобретение относится к эффективным, надежным способам, таким как способы скрининга, предназначенные для характеризации нанесенных агентов (например, активных веществ, действующих в полости рта) на поверхности. Подобные способы могут применяться для оценки и сравнения различных композиций, включающих наносимый агент, а также различных систем для доставки агента. Указанные способы также могут применяться для анализа или диагностики на пациентах или других пользователях, и поэтому могут применяться к системам invivo, например, при анализе нанесения активного вещества, действующего в полости рта, на поверхность зуба пациента. Способы также подходят для личного применения, например, в том случае, когда пользователь желает проконтролировать эффективность конкретного режима ухода за зубами.
Прямые способы, описанные в настоящей заявке, могут применяться для получения результата анализа за относительно короткое время, например порядка нескольких минут (например, 5-10 минут) или даже секунд (например, менее 60 секунд или 10-45 секунд). Способы анализа, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, позволяют определить распределение различных агентов на поверхности, при этом они могут применяться, например, для определения, действительно ли агенты распределены однородно.
Таким образом, аспекты изобретения относятся к способу измерения нанесения орального агента, такого как активное соединение для ухода за полостью рта, на субстрат. Способ включает контакт субстрата с оральным агентом, с нанесением некоторого количества орального агента на субстрат, и анализ субстрата с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области.
Другие аспекты изобретения относятся к способу диагностики состояния полости рта пациента. Способ включает измерение присутствия орального агента в образце, полученном от пациента, с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области.
Другие аспекты изобретения относятся к способу оценки эффективности системы оральной доставки. Способ включает нанесение орального агента на субстрат с применением стоматологического инструмента, и дополнительный анализ субстрата с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области, для измерения степени нанесения.
Другие аспекты изобретения относятся к устройствам или инструментам для осуществления любого из вышеуказанных способов.
Другие аспекты изобретения относятся к одному или более материальным машиночитаемым носителям (средам), на которых сохранены выполняемые инструкции, которые при выполнении заставляют систему обработки данных выполнять способ, включающий этапы анализа ближнего ИК-спектра или УФ-спектра, получаемых в соответствии со способами, описанными выше, с применением математического метода, выбранного из группы, состоящей из получения первой и второй производной, интегрирования площади пика, регрессии методом частных наименьших квадратов (PLS), преобразования Кубелки-Мунка, множественной линейной регрессии и вычитание спектров (например, вычитание фоновых сигналов).
Способы и устройства, описанные выше, могут применяться в абсолютном измерении количеств или концентраций агентов, нанесенных на субстрат. В альтернативе способы могут применяться для получения относительных количеств или концентраций указанных агентов (например, в случае контрольного нанесения). Способы могут применяться для сравнения степени нанесения агента в зависимости от его концентрации в исходной композиции (например, в средстве для чистки зубов, которое применяется для инкубирования субстрата согласно способам, описанным в настоящей заявке), в зависимости от применения различных систем доставки (например, пасты в сравнении с гелевой системой), или в зависимости от любого множества других параметров, которые будут известны квалифицированным специалистам, обратившим внимание на настоящее описание.
Указанные и другие аспекты изобретения будут понятны из последующего подробного описания.
Краткое описание фигур
Более полное понимание настоящего изобретения и его преимуществ может быть достигнуто при обращении к следующему описанию, принимая во внимание сопровождающие графические материалы, которые необходимо понять для предоставления иллюстрации различных аспектов изобретения и/или включенных принципов, и где:
Фиг.1 представляет собой изображение электромагнитного спектра, включающего длины волн, подходящие для применения в спектроскопии в ближней ИК-области или УФ-спектроскопии;
Фиг.2 представляет собой спектр ближней ИК-области, на котором показан "фингерпринт" (характерный спектр) орального активного вещества - Триклозана;
Фиг.3 представляет собой вторую производную спектра Триклозана в ближней ИК-области;
На Фиг.4 показаны отношение между площадью пика Триклозана, измеренное с помощью ближней ИК, и концентрация Триклозана (в м.д.), измеренная с использованием ВЭЖХ;
На Фиг.5 показаны данные, полученные в ходе проверки способа анализа в ближней ИК-области;
На Фиг.6 показан этап эксперимента, в котором HAP диски введены в ближние ИК- или УФ-спектрометры;
На Фиг.7 изображен процесс, посредством которого способы анализа в ближней ИК-области соотносятся с обычными способами экстракции растворителем/ВЭЖХ;
На Фиг.8 показано использование методов анализа данных в корреляции способов анализа в ближней ИК-области с обычными способами экстракции растворителем/ВЭЖХ;
На Фиг.9 показано использование методов анализа данных, включающих регрессию методом частных наименьших квадратов, в корреляции способов анализа в ближней ИК-области с обычными способами экстракции растворителем/ВЭЖХ;
На Фиг.10 показано использование методов анализа данных, включающих регрессию методом частных наименьших квадратов и множественную линейную регрессию, в корреляции способов анализа в ближней ИК-области с обычными способами экстракции растворителем/ВЭЖХ;
На Фиг.11 изображен УФ-спектр для смеси двух компонентов, полученный с помощью УФ-спектроскопии на спектрометре, модифицированном приспособлением диффузного отражения с интегрирующей сферой;
На Фиг.12 изображены УФ-спектры для различных образцов, включая образцы плацебо и субстраты, инкубированные с Триклозаном в течение 5 минут и 30 минут;
На Фиг.13 показана репрезентативная рабочая среда компьютерной системы, которая осуществляет один или несколько аспектов изобретения;
На Фиг.14 показана репрезентативная схема выполнения ухода за полостью рта, которая осуществляет один или несколько аспектов изобретения; и
Фиг.15 представляет собой схематическое изображение зубной щетки/насадки, которая осуществляет один или несколько аспектов изобретения.
Подробное описание изобретения
Аспекты изобретения относятся к способам и устройствам для обнаружения агентов (например, оральных агентов), которые были доставлены и нанесены на субстрат (например, субстрат в полости рта, такой как зуб или мягкая ткань). Другие субстраты включают физиологические жидкости, такие как кровь и слюну, которые могут быть проанализированы согласно способам, описанным в настоящей заявке, с целью анализа накопления или нанесения агентов (например, фармацевтических соединений). Способы обеспечивают количественное определение количества агента, адсорбируемого субстратом, и, следовательно, данные способы могут применяться, например, при сравнении степеней адсорбции и/или общего количества агента, нанесенного в различных условиях. Способы также могут применяться при исследовании механизмов взаимодействия между агентом и субстратом.
Агенты, такие как оральные агенты, включают средства, применяемые при уходе за полостью рта и/или применяемые в качестве экспериментальных оральных агентов. Соответствующие примеры включают фосфаты, аминокислоты, соли калия и соединения олова (II). Триклозан и лаурилсульфат натрия являются типичными примерами активных веществ, применяемых при уходе за полостью рта. В случае оральных агентов, они могут применяться в способах и устройствах в виде чистых соединений, однако часто находятся в форме раствора в водном или органическом растворителе. Растворы обычно являются физиологически приемлемыми, чтобы можно было наилучшим образом моделировать условия фактического применения. Оральные агенты также могут находиться в форме средства для ухода за зубами, такого как паста, гель или суспензия.
Агенты обычно приводят в контакт с субстратом, а получаемый в результате агент-содержащий субстрат может быть проанализирован с применением способов, описанных в настоящей заявке, для определения накопления или нанесения агента на субстрат. В случае оральных агентов обычно применяемым субстратом является образец гидроксиапатита (HAP), такой как HAP диск, используемый для моделирования поверхности зуба. Например, покрытый слюной HAP диск (scHAP) может быть обработан или подвергнут контакту с оральным агентом, в условиях, которые приводят к нанесению, по меньшей мере, части орального агента на субстрат. "Слюна" может относиться к натуральной слюне или, в альтернативе, слюне, которая была очищена и/или обработана иным образом, или даже синтетической слюне, созданной для имитации свойств натуральной слюны в целях анализа.
Согласно другим вариантам осуществления, субстрат может являться фактической тканью, например, тканью зуба или мягкой тканью стоматологического пациента или пользователя, использующего средство для ухода за зубами, который желает знать степень нанесения орального агента на поверхность зуба. Информация может иметь отношение к уходу за пациентом, осуществляемому специалистом по уходу за полостью рта или самим пациентом непосредственно.
В репрезентативном варианте осуществления субстрат, такой как scHAP диск, подвергают обработке или контакту с оральным агентом, таким как Триклозан в форме раствора жидкости для ухода за зубами или суспензии для ухода за зубами. Затем полученный в результате агент-содержащий субстрат (то есть субстрат, на который нанесен оральный агент) анализируют с использованием спектроскопии в ближней ИК-области или УФ-спектроскопии, либо комбинации указанных способов. Результаты данных исследований показывают, что нанесение может быть точно измерено на основе сравнения с обычными способами, включающими экстракцию растворителем, которые являются значительно более сложными и требующими больших затрат времени.
В других вариантах осуществления способы, описанные в настоящей заявке, могут применяться для диагностики состояния полости рта (например, нанесение орального активного вещества, нанесение биопленки или степень белизны зубов, или блеск зубов), включая прогресс выполнения схемы лечения полости рта (например, улучшение состояния полости рта, повышение белизны зубов или блеска зубов) у пациента. В других вариантах осуществления способ может применяться при определении эффективности системы доставки средства по уходу за полостью рта. Также рассматриваются устройства для осуществления указанных способов, имеющие некоторые сложности, которые варьируют в зависимости от их предполагаемого применения. Например, хотя лабораторные устройства могут обладать возможностью анализировать поглощение (или отражение) в широком диапазоне длин волн, более простое устройство, применяемое стоматологом, может иметь более ограниченные способности и измерять поглощение только при определенных длинах волн или в диапазонах длин волн, которые являются характерными для целевой системы орального агента/субстрата (например, конкретной системы орального активного вещества/зуба).
Еще более простые устройства могут применяться для домашнего использования потребителем, например, в целях контроля текущей схемы лечения полости рта путем определения относительных количеств нанесенных агентов в течение времени. Подобные устройства могут применяться отдельно или в альтернативе могут быть включены в зубные щетки или другие устройства для ухода за полостью рта. Пользователи устройства преимущественно смогут быстро получать результаты, что обеспечивает эффективный контроль схемы лечения полости рта. Кроме того, пользователи могут реагировать на такие результаты, изменяя схему в соответствии с ними (например, выполняя чистку щеткой и/или зубной нитью более часто, или в течение более длительного периода).
Таким образом, способы, описанные в настоящей заявке, смогут применяться для контроля степени или тенденции с течением времени желательного агента (например, полезного орального активного соединения, такого как Триклозан). Способы также могут применяться, с другой стороны, для анализа нанесенных, нежелательных агентов, таких как нежелательное формирование зубной пленки, которому можно противодействовать соответствующими ответными мерами. Способы могут быть скомбинированы с другими способами, такими как флюоресценция, в случае необходимости надлежащей характеристики конкретной система агента/субстрата.

Анализ субстрата, на который нанесен агент, выполняют с использованием спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области. Обычно, устройство (инструмент) для спектроскопии оснащен приспособлением для твердофазного измерения, которое позволяет выполнять прямое измерение (количества или концентрации) агента, нанесенного на субстрат. В случае устройств для спектроскопии в ближней ИК-области или УФ-спектроскопии, оборудованием для твердофазного измерения может являться быстрый анализатор состава (RCA) или интегрирующая сфера, соответственно. В случае интегрирующей сферы анализируемый образец агент-содержащего субстрата может быть помещен (например, в центр с использованием светового луча) на отражающую дисковую пластину, такую как белая керамическая пластина, коммерчески доступная под маркой Spectralon.
Методика для подготовки образца субстрата, на который был нанесен агент, включает сушку данного образца, например, до заданной концентрации воды, с целью минимизации расхождений от образца к образцу в результатах, которые не связаны с исследуемым параметром. Обычные исследуемые параметры включают изменения количества агента, наносимого в контролируемых условиях, в зависимости от (i) концентрации агента, например концентрации агента, изначально присутсвовавшей в растворе или в композиции для ухода за зубами, или (ii) концентрации ускорителей доставки агентов или замедлителей доставки агентов (например, исходных концентраций в таких растворах или композициях для ухода за зубами).
Анализ в ближней ИК- или УФ-области агент-содержащего образца (образца, на который, по меньшей мере, часть агента, изначально присутсвовавшего, например, в растворе или средстве для ухода за зубами) приводит к получению соответствующего спектра (например, ближнего ИК-спектра или УФ-спектра), который характеризуется отношением между поглощением образца и используемой длиной волны. В случае УФ-спектра (например, полученного с использованием интегрирующей сферы в качестве оборудования для твердофазного измерения), исходный спектр может быть охарактеризован отражением в зависимости от длины волны. Указанные значения отражения, однако, могут быть преобразованы в соответствующий спектр поглощения посредством конверсионных операций, таких как преобразование Кубелки-Мунка.
В случае ближних ИК или УФ-спектров, полученных из анализа согласно способам, описанным в настоящей заявке, часто требуется вычесть фон или стандартный (опорный) сигнал, связанный с материалами, такими как известные добавки, которые присутствуют в растворе с агентом. Таким образом, способы анализа данных часто требуют выполнения вычитания спектра для улучшения разрешения спектра целевого агента (например, при получении отдельного спектра путем вычитания стандартного спектра, полученного, например, из одной слюны). Дополнительные способы обработки данных, которые предпочтительно выполняются, включают определение первых или вторых производных ближних ИК- или УФ-спектров (которые могут быть преобразованы, в случае УФ, и/или разделены, как описано выше) для повышения четкости пиков (например, выделяя пики образца от фоновых пиков). После получения достаточной четкости пиков, используя указанные (и необязательно другие) способы обработки данных, области под различными соответствующими, полученными пиками могут быть определены путем интегрирования с использованием площадей, соответствующих концентрациям или абсолютным количествам нанесенных целевых агентов.
В некоторых вариантах осуществления другие способы обработки данных могут применяться для уменьшения степени фоновых пиков, например, пиков, полученных от таких материалов, как добавки, примеси или даже дополнительные агенты, нанесение или адсорбцию которых измеряют с применением способов, описанных в настоящей заявке. В случае смеси нанесенных агентов, например, множественная линейная регрессия или регрессия частных наименьших квадратов могут применяться для введения поправок на взаимодействие или наложение пиков от других агентов в смеси.
Длины волн, используемые в способах ближнего ИК и УФ-анализа, описанные в настоящей заявке, могут являться довольно широкими диапазонами длин волн в части электромагнитного спектра. Данные длины волн могут находиться в вакуумном УФ диапазоне длин волн, ближнем УФ диапазоне, диапазоне видимого света, ближнем ИК диапазоне и/или в ИК диапазоне. Во многих случаях желательно настроить длины волн (или диапазоны длин волн), используемые для анализа до таких длин волн, которые являются специфичными для конкретного агента или комбинации агента/наполнителя (то есть таких длин волн, которые характерно поглощаются или отражаются под действием анализирующего излучения и могут, таким образом, использоваться для получения "фингерпринта" целевого агента).
Выбор наиболее подходящих длин волн (например, только 3 или 4 характерных длин волн) для данной системы может быть удобен для снижения сложности и/или стоимости из спектроскопического устройства (инструмента). Процесс выбора длин волн для использования в анализе может быть основан, например, на линейной регрессии или анализе методом наименьших квадратов интегрированной площади пика вблизи подходящей длины волны, относительно концентрации агента, по измерению в различных калибровочных образцах (то есть, содержащих известные или стандартные количества агента). Методика выбора также может включать определение поглощаемых длин волн, которые являются уникальными для конкретного целевого агента (например, основаны на спектре, полученном из чистого раствора или чистой порошковой формы агента), или имеют минимальное наложение с пиками других материалов. С использованием процессов выбора, например, было определено, что подходящие длины волн для ближнего ИК-анализа Триклозана включают длины волн в диапазонах 1604-1804 нм и 2190-2300 нм. Подходящие длины волн для ближнего ИК-анализа орального активного вещества лаурилсульфата натрия включают длины волн в диапазонах 1192-2198 нм, 1626-1814 нм и 2250-2400 нм. Подходящие длины волн при использовании УФ-анализа включают длины волн в диапазоне 200-500 нм.
Ближний ИК и УФ/В могут использоваться отдельно или даже в комбинации для получения необходимой информации о доставке агентов, таких как оральные активные вещества, ключевые компоненты и добавки, такие как наполнители. Согласно некоторым вариантам осуществления, ближний ИК анализ может показать общее количество нанесенных агентов, а УФ-анализ может обеспечить определение концентрации отдельных компонентов в смеси агентов или смеси одного или нескольких агентов и одной или нескольких добавок.
Способы и устройства, описанные в настоящей заявке, обеспечивают, таким образом, множество возможных преимуществ в различных областях применения. Например, способы могут применяться при разработке методов быстрого анализа для прямого количественного определения активной доставки на модели поверхностей ротовой полости. Репрезентативные способы обеспечивают прямое измерение нанесения оральных активных веществ на HAP субстратах. Способы дополнительно могут применяться для исследования оральных активных веществ в их нативном состоянии, в окружении средства для ухода за зубами, и для оценки готовых изделий. Ввиду настоящего описания следует заметить, что могут быть достигнуты другие преимущества, и могут быть получены другие выгодные результаты. Следует также понимать, что способы и устройства, описанные выше, могут применяться или выполняться вместе с обычными способами и устройствами. Поскольку в вышеуказанные устройства и способы, без отступления от объема настоящего описания, могут быть внесены различные изменения, предполагается, что весь материал, содержащийся в настоящей заявке, следует интерпретировать исключительно как иллюстративный.
Компьютерная среда обработки данных
Различные аспекты настоящего изобретения могут быть осуществлены в рамках структуры данных, программных модулей, программы и компьютерных инструкций, выполняемых в компьютерной среде. Таким образом, целесообразно коротко обсудить универсальную вычислительную среду. Таким образом, один или более аспектов изобретения могут быть осуществлены в одной или нескольких компьютерных системах, таких как система, показанная на фиг.13. На фиг.13 компьютер 100 включает центральный процессор 110, системную память 112 и системную шину 114, которая соединяет различные компоненты системы, включая системную память 112, с центральным процессором 110. Системная шина 114 может являться любым типом из нескольких типов шинных структур, включая шину памяти или контроллер памяти, периферийную шина и локальную шину, в которых используется любая из различных шинных архитектур. Структура системной памяти 112 известна специалистам, квалифицированным в данной области техники, и может включать базовую систему ввода/вывода (BIOS), сохраненную в постоянном запоминающем устройстве (ROM), а также один или более программных модулей, таких как операционные системы, прикладные программы и программные данные, сохраненные в запоминающем устройстве с произвольной выборкой (RAM).
Компьютер 100 также может включать в себя различные интерфейсные модули и накопители для считывания и записи данных. В частности компьютер 100 включает интерфейс жесткого диска 116 и съемный интерфейс памяти 120, соответственно соединяющие жесткий диск 118 и дисковод для съемных носителей 122 с системной шиной 114. Примеры дисководов для съемных носителей включают накопители на магнитных дисках и накопители на оптических дисках. Дисководы и связанный с ними машиночитаемый носитель, такой как гибкий диск 124, обеспечивают энергонезависимое хранение машиночитаемых инструкций, структур данных, программных модулей и других данных для компьютера 100. Один жесткий диск 118 и один дисковод для съемных носителей 122 показаны исключительно в целях иллюстрации, при этом следует понимать, что компьютер 100 может включать несколько подобных накопителей. Кроме того, компьютер 100 может включать накопители для соединения с другими типами машиночитаемых носителей.
Пользователь может взаимодействовать с компьютером 100 посредством различных устройств ввода. На фиг.13 показан интерфейс 126 последовательного порта, который соединяет клавиатуру 128 и указывающее устройство 130 с системной шиной 114. Указывающее устройство может быть оснащено мышью, шаровым манипулятором, стилусом или подобным устройством. Конечно, с компьютером 100 может быть связано одно или несколько других устройств ввода (не показаны), таких как джойстик, игровой контроллер, спутниковая антенна, сканер, сенсорный экран и т.п.
Компьютер 100 может включать дополнительные интерфейсы для соединения устройств с системной шиной 114. На фиг.13 показан интерфейс 132 универсальной последовательной шины (USB), который соединяет видео- или цифровую камеру 134 с системной шиной 114. Для соединения дополнительных устройств с компьютером 100 может использоваться интерфейс IEEE 1394 136. Кроме того, интерфейс 136 может быть предназначен для работы со специализированными интерфейсами, такими как FireWire, разработанный Apple Computer, и i.Link, разработанный Sony. Устройства ввода также могут быть соединены с системной шиной 114 через параллельный порт, игровой порт, плату PCI или любой другой интерфейс, используемый для соединения устройства ввода с компьютером.
Компьютер 100 также включает видеоадаптер 140, соединяющий устройство 142 отображения с системной шиной 114. Устройство 142 отображения может включить электронно-лучевую трубку (CRT), жидкокристаллический дисплей (LCD), дисплей с автоэлектронной эмиссией (FED), плазменный дисплей или любое другое устройство, которое воспроизводит изображение, видимое пользователю. С компьютером 100 могут быть соединены дополнительные устройства вывода, такие как печатающие устройства (не показаны).
Звук может быть записан и воспроизведен с помощью микрофона 144 и динамика 146. Звуковая плата 148 может применяться для соединения микрофона 144 и динамика 146 с системной шиной 114. Специалист, квалифицированный в данной области техники, сумеет понять, что соединения устройств, показанные на фиг.13, служат исключительно в целях иллюстрации, и что некоторые из периферийных устройств могут быть соединены с системной шиной 114 через альтернативные интерфейсы. Например, видеокамера 134 может быть связана с интерфейсом IEEF 1394 136, а указывающее устройство 130 может быть связано с USB интерфейсом 132.
Компьютер 100 может работать в сетевой среде, используя логические связи с одним или более удаленными компьютерами или другими устройствами, такими как сервер, маршрутизатор, сетевой персональный компьютер, одноранговое устройство или другой общий сетевой узел, беспроводной телефон или беспроводной карманный персональный компьютер. Компьютер 100 включает сетевой интерфейс 150, который соединяет системную шину 114 с локальной сетью (LAN) 152. Сетевые среды обычно доступны в офисах, компьютерных сетях предприятий и системах домашних компьютеров.
Компьютер 100 также может иметь доступ к глобальной сети (WAN) 154, такой как Интернет. На фиг.13 показан модемный блок 156, соединенный с интерфейсом последовательного порта 126 и с WAN 154. Модемный блок 156 в компьютере 100 может быть интегрированным или внешним, и может являться любым типом обычного модема, таким как кабельный модем или спутниковый модем. LAN 152 также может использоваться для соединения с WAN 154. На фиг.13 показан маршрутизатор 158, который может соединять LAN 152 с WAN 154 обычным способом.
Следует понимать, что показанные сетевые соединения представлены в качестве примера, при этом могут использоваться другие способы установления связи между компьютерами. Существование любого из различных общеизвестных протоколов, таких как TCP/IP, Frame Relay, Ethernet, FTP, HTTP и т.п., предполагается, и компьютером 100 можно управлять в конфигурации клиент-сервер, чтобы разрешить пользователю получать веб-страницы с сервера, доступного через сеть. Кроме того, для отображения и управления данными на веб-страницах может использоваться любой из стандартных веб-браузеров.
Работой компьютера 100 можно управлять с помощью различных программных модулей. Примерами программных модулей являются подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных, библиотеки и т.д., которые выполняют специфические задачи или обеспечивают выполнение конкретных абстрактных типов данных. Настоящее изобретение также может быть осуществлено с другими конфигурациями компьютерной системы, включая переносные устройства, многопроцессорные системы, микропроцессорную или программируемую бытовую электронику, сетевые ПЭВМ, миникомпьютеры, универсальные ЭВМ, карманные персональные компьютеры, мобильные телефоны и т.п. Кроме того, изобретение также может быть осуществлено в распределенных вычислительных средах, в которых задачи выполняют удаленные устройства обработки, которые связаны через беспроводную или проводную коммуникационную сеть. В распределенной вычислительной среде программные модули могут быть расположены как в локальных, так и в удаленных запоминающих устройствах.
Как описано выше, различные способы изобретения могут быть осуществлены как машиночитаемые инструкции, сохраненные на машиночитаемом носителе/носителях, таких как дискеты, CD-ROM, съемный накопитель, жесткий диск, системная память, встроенная память или другое запоминающее устройство. Машиночитаемый носитель хранит выполняемые компьютером компоненты или программные модули. Альтернативно может использоваться больше или меньше программных модулей. Каждый компонент может являться выполняемой программой, библиотекой связывания данных, конфигурационным файлом, базой данных, графическим изображением, файлом двоичных данных, файлом текстовых данных, объектным файлом, файлом исходного кода и т.п. Когда один или более процессоров компьютера выполняют один или более программных модулей, программные модули взаимодействуют, заставляя одну или более компьютерных систем действовать согласно описанию настоящего изобретения.
Среда зубной щетки/наконечника
Как показано на фиг.14 и 15, пользователь держит зубную щетку/зонд (наконечник) 300, и может чистить свои зубы 401. Иногда пользователь также может чистить свой язык 402. При работе зубная щетка/наконечник 300 может собирать различные образцы, используя диагностическую сенсорную систему 305 и, в сочетании с процессором 110, обеспечивать при домашнем применении пользователем возможность контроля, например, текущей схемы обработки полости рта, определяя относительные количества нанесенных агентов с течением времени. Подобные устройства для зубных щеток/наконечников могут применяться отдельно или альтернативно могут быть включены в зубные щетки или другие устройства для ухода за полостью рта. Пользователи устройства предпочтительно смогут получить быстрые результаты, что обеспечит эффективный контроль схемы обработки полости рта. Кроме того, пользователи могут реагировать на такие результаты, соответственно регулируя режим (например, выполняя чистку зубной щеткой и/или нитью более часто или в течение более длительного периода).
Обращаясь к фиг.14 и 15, зубная щетка/наконечник 300 имеет головку 301 и ручку 302. Головка 301 может включать область ухода за полостью рта, включающую один или более элементов, чистящих зубы 303, такие как щетины. Головка 301 и ручка 302 могут быть изготовлены из желаемого материала, такого как твердая пластмасса, смолы, каучук и т.д., например из полипропилена.
Используемый в настоящей заявке термин "чистящие зубы элементы" или "чистящие элементы" включают любой тип структуры, которая обычно применяется или подходит для применения в целях обеспечения пользы для здоровья полости рта (например, чистки зубов, полировки зубов, отбеливания зубов, массирования, стимулирования и т.д.), посредством контакта с частями зубов и десен. Подобные элементы, чистящие зубы, включают, помимо прочего, пучки щетин, которые могут иметь множество различных форм и размеров, а также эластомерные чистящие элементы, которые могут иметь множество различных форм и размеров, или комбинацию и пучков щетин, и эластомерных чистящих элементов.
Зубная щетка/наконечник 300 может включать осветительное устройство 307, такое как светоизлучающий диод (СИД), или любую другую требуемую форму визуального вывода, который предоставляет электромагнитную частоту для спектрального анализа. Например, осветительное устройство 307 может представлять собой органический СИД, который может быть настроен так, чтобы обеспечивать требуемую характеристику, такую как цвет, температура, интенсивность, электромагнитная длина волны и т.п. Технология OLED может быть встроена в формованную зубную щетку или может быть нанесена на поверхность основной части зубной щетки. Специалисту, квалифицированному в данной области техники, будет понятно, что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом световых устройств, применяемых в анализе.
Зубная щетка/наконечник 100 может также включать диагностическую сенсорную систему или биосенсорную систему 305. Диагностическая сенсорная система 305 может включать один или более отдельных сенсоров или наборов сенсоров, которые предназначены для детектирования различных параметров согласно описанным способам, включая подачу света для спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области. Например, диагностическая сенсорная система 305 может включить сенсор, определяющий присутствие определенных химических или активных соединений в образце, или какие-либо другие требуемые параметры, как описано в настоящей заявке.
Сенсорная система 305, описанная выше, может быть электрически или коммуникативно соединена, например, с центральным процессором 110 или встроенным процессором. Процессор 110 обычно обрабатывает информацию, полученную сенсорной системой 305, и сообщает данные по анализу полученной информации пользователю, оповещая пользователя о состоянии его/ее рта. Например, процессор 110 зубной щетки/наконечника 300 может сообщать, что он определил уровень Триклозана в верхней левой части зубов пользователя.
Следующие примеры приведены в качестве типичных примеров настоящего изобретения. Указанные примеры не следует рассматривать как ограничение объема изобретения, поскольку представленные и другие эквивалентные варианты осуществления будут очевидны ввиду настоящего описания.
Пример 1
Исследование выполняли для оценки и разработки способов быстрого анализа для прямого определения количества активной доставки на моделях поверхностей ротовой полости, чтобы проверить применение спектроскопии в ближней ИК-области для анализа доставки Триклозана на покрытые слюной гидроксиапатитовые диски и сравнить полученные результаты с обычной методикой на основе экстракции растворителем. Спектроскопия в ближней ИК-области измеряет колебания молекул. Сигналы групп -CH, =NH, -O и -SH являются сильными. Обертоны в ближней ИК-спектроскопии предоставляют уникальные комбинированные полосы для анализа. Оборудование позволяет выполнять измерение на поверхности большой площади.
Человеческую слюну собирали и измеряли. Стимулируемую парафильмом цельную слюну собирали у здоровых взрослых людей в стерильные центрифужные пробирки. Цельную слюну осветляли с помощью центрифугирования в течение 10 минут при 10000 об/мин (ротор Sorvall SS-34). Супернатант слюны стерилизовали под УФ светом в течение минимум 45 минут. После этого осветленная стерилизованная слюна была готова к использованию для формирования пленки. Формирование пленки на HAP включало инкубирование дисков HAP (диаметром 0,5" и толщиной 0,05", Clarkson Chromatography, Inc) с 1 мл осветленной стерилизованной слюны в стерильной круглодонной пробирке объемом 14 мл в течение 20 часов при 37°C во встряхиваемой водяной бане. Слюну удаляли путем аспирации. Покрытые слюной диски HAP инкубировали с 1 мл растворов для обработки, содержащих Триклозан, в течение 5 минут (в трех экземплярах). Обработанные диски 3 раза промывали деионизованной водой, сушили в течение 1 часа в термостате при 37°C. Обработанные диски измеряли напрямую с помощью ближней ИК, используя по 3 диска на раствор для обработки. Каждую сторону измеряли три раза. Впоследствии диски также измеряли методами экстракции растворителем (используя этанол) и ВЭЖХ.
В результате исследования было установлено, что спектроскопия в ближней ИК-области может применяться для прямого измерения нанесения Триклозана на субстратах scHAP. Кроме того, разработанный способ может применяться для быстрой оценки нанесения, достигаемого различными системами доставки активных веществ.
Пример 2
Прямые способы анализа активного вещества с помощью спектроскопии в ближней ИК-области и УФ/видимой области
1) Методика анализа (подготовка образца и сбор данных)
Контрольные образцы подготавливали для всех измерений, чтобы гарантировать отличие образцов плацебо от обработанных образцов.
2) Выбор длины волны (выполняемый несколькими способами)
Чистые материалы измеряли в виде порошков или в виде растворов, и измеряли обозначенный минусом контрольный образец. Спектральный отпечаток пальца компонента интереса рассматривался и области, и длины волны были идентифицированы, что кажется свободным от вмешивающихся компонентов. В некоторых случаях применяли предварительную обработку с получением первой или второй производной, чтобы усилить разделение компонентов, присутствующих в смеси.
Другие способы идентификации длин волны выбора включали 1) применение 2-D корреляционной спектроскопии с использованием других методов, таких как ИК, чтобы способствовать определению длин волн, требуемых как в БИК, так и в УФ. При использовании 2-D корреляции наборов данных, которые состояли из образцов, приготовленных в диапазоне активных концентраций, области, которые изменяются в зависимости от концентрации, могут быть соотнесены, чтобы можно было сделать точное отнесение полос в ближней ИК и УФ областях, используя среднюю ИК-область, чтобы провести данные интерпретации. 2) Другой способ для выбора длины волны заключался в применении простых методов линейной регрессии, чтобы найти индивидуальные полосы, которые сильно коррелировали с концентрацией. После того как идентифицировали точные длины волн, можно было применить методы количественного анализа, включающие, помимо прочих, метод площади пиков, множественную линейную регрессию и регрессию методом частных наименьших квадратов. 3) Последний способ выбора длины волны заключался в применении "Генетических алгоритмов". Данный способ позволил найти правильную комбинацию длин волн, чтобы увеличить корреляцию статистических данных и минимизировать ошибку регрессии с применением регрессионного анализа методом частных наименьших квадратов или множественного линейного регрессионного анализа.
3) Оборудование, использованное в эксперименте
FOSS™ Dispersive Near IR Model XDS с быстрым анализатором состава (RCA).
Спектрофотометр Perkin Elmer Lambda 650 UV Vis с программным обеспечением UV WinLabS Enhanced Security. Приставка (приспособление) для отбора проб состояла из интегрирующей сферы L650 60 мм
4) Сбор данных
В случае анализа в ближней ИК-области образцы помещали в верхнюю часть окна измерения RCA. Образец измеряли, используя 32 последовательных сканирования от 400 нм до 2500 нм. Среднее измерение сохраняли. Для анализа диска HAP каждую обработку выполняли на 3 отдельных дисках HAP. Измерения БИК проводили 3 раза на каждой стороне, выполнив в общей сложности 6 измерений для каждого диска, 18 для каждой обработки. Чтобы определять концентрацию нанесенных активных веществ или наполнителя (например, ЛСН), для каждого спектра получали 2-ую производную. Площадь пика интегрировали, используя программу для интегрирования пиков, выпускаемую фирмой Thermo Galactic. Используемые длины волн зависели от изолированных областей, идентифицированных выше. Триклозан включает 1604-1804 нм и/или 2190-2300 нм. Для ЛСН ближние ИК-области включали 1192-1298, 1626-1814 и 2250-2400 нм. В УФ-диапазоне области, используемые для анализа активного вещества, включали область от 200-500 нм. Средние результаты для каждого диска оценивали, чтобы гарантировать воспроизводимость между дисками при одной и той же обработке.
В случае УФ-анализа образцы устанавливали в центр диска Spectralon с 99% отражением, используя двустороннюю клейкую ленту. Образец измеряли от 200 до 400 нм с интервалом 1 нм. УФ детектирование регистрировали как % отражения в зависимости от длины волны. Процент отражения преобразовывали в единицы поглощения Кубелки-Мунка, которые коррелировали с концентрацией. Затем среднее число n реплик вычитали из среднего числа n дисков плацебо. Вычисляли 2-ую производную, используя сглаживающую функцию по 10 точкам. На данном этапе либо получали площадь целевого пика, либо использовали PLS регрессию от 262 до 324 нм.
Общие подходы для вышеописанных примеров, таким образом, оценивали способы анализа с использованием Триклозана в качестве стандартного орального активного вещества. Исследования проводили, используя БИК и УФ-спектроскопию. Использовали различные способы обработки данных, включая определение площади пика, множественную линейную регрессию (MLR), метод частных наименьших квадратов (PLS) (хемометрия). В данных экспериментах новые аналитические методики сравнивали с обычными методами экстракции растворителем.
Способы, описанные и разработанные в настоящей заявке, могут применяться в исследовании новых агентов, таких как оральные активные вещества. Способы могут применяться при разработке усовершенствованных способов доставки и удержания активных веществ на поверхностях в ротовой полости. Способы могут применяться в тех случаях, когда необходимо или целесообразно выполнить количественное определение количества агента, нанесенного (адсорбированного) на поверхности. В экспериментальных примерах, описанных выше, в способах использовали гидроксиапатитовые (HAP) диски в качестве субстрата, моделирующего твердые ткани. Разработанные способы позволяют преодолеть различные ограничения обычного метода экстракции растворителем/ВЭЖХ, включая непрямой характер анализа, трудоемкие стадии и нехватку информации о потенциальных взаимодействиях агента и субстрата.
Методика БИК-анализа, основанная на измерении вибрации молекул, обладает преимуществом обеспечения прямого и быстрого анализа твердых и жидких субстратов, и готовых изделий, а также хорошей идентификации агентов, таких как оральные активные вещества в смеси. Таким образом, возможен многокомпонентный анализ (например, смеси, такой как смесь триклозана и лаурилсульфата натрия).
Методика УФ-анализа, основанная на электронных переходах между энергетическими уровнями, также обеспечивает прямой и быстрый анализ твердых и жидких субстратов. Различные преимущества и выгоды, связанные с прямыми аналитическими способами, описанными в настоящей заявке, включая возможность анализировать такие агенты, как оральные активные вещества в их нативном состоянии, в окружении средства для ухода за зубами, увеличивает производительность и упрощает проведение нового метода скрининга и аналитического тестирования.
В вышеизложенном подробном описании были приведены различные варианты осуществления устройств и/или способов посредством использования гистограмм, блок-схем, примеров. Поскольку такие гистограммы, блок-схемы и примеры содержат одну или более функций и/или операции, специалистам в данной области будет очевидно, что каждая функция и/или операция в рамках таких гистограмм, блок-схем или примеров может быть осуществлена отдельно и/или вместе, с помощью широкого диапазона технических средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения или любой комбинации перечисленного. В одном варианте осуществления аспекты могут быть осуществлены посредством специализированных интегральных микросхем (ASICs). Впрочем, специалистам, квалифицированным в данной области, очевидно, что варианты осуществления, раскрытые в настоящей заявке, полностью или частично, могут быть эквивалентно осуществлены в стандартных интегральных схемах, в виде компьютерной программы, выполняемой на компьютере, в виде программы, выполняемой в процессоре, в виде встроенного программного обеспечения или в виде практически любой комбинации перечисленного, и что разработка схемы и/или написание кода для программного обеспечения или встроенного программного обеспечения находится в компетенции среднего специалиста в данной области в свете настоящего описания.