ЗУБНАЯ ЩЕТКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РОСТА ПЛЕСЕНИ
TOOTHBRUSH COMPRISING MATERIAL TO SUPPRESS MOULD GROWTH

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Нижеприведенное относится к области ухода за зубами и связанными с этим областями и, в частности, относится к устройству и способу для подавления роста плесени на зубной щетке.
[0002] Микроорганизмы, например, плесень, живут на окружающих их питательных веществах. В зависимости от экосистемы одно из питательных веществ может быть ограничивающим рост, означая, что способность организма бурно разрастаться в значительной степени зависит от наличия надлежащей подачи этого питательного вещества. Азот часто является ограничивающим питательным веществом, хотя в некоторых средах ограничивающим питательным веществом является фосфор.
[0003] Зубные щетки могут быть восприимчивы к росту плесени из-за хорошей подачи питательных веществ в пище, которая счищается с зубов, ингридиентов во многих зубных пастах, например, фосфатов, и частого присутствия воды. Зубные щетки, и особенно электрические зубные щетки, могут иметь щели, где может расти плесень, например, промежуток между чистящей головкой и ручкой в электрических зубных щетках. Изоляция в промежутке предназначена для недопущения попадания воды в механизм вибрации щетки. Однако рост плесени на изоляции может вызвать преждевременное разрушение изоляции и нарушение работы механизма из-за просачивания воды. Недопущение роста плесени может значительно ограничить повреждение изоляции и возможное повреждение устройства.
[0004] Разработаны способы для удаления ограничивающего питательного вещества для управления биообрастанием на заводах мембранной фильтрации воды. Использование ферритина (глобулярного внутриклеточного белка) в оксоанионном удалении описано в работе Sevcenco и др. ʺPhosphate and arsenate removal efficiency by thermostable ferritin enzyme from Pyrococcus furiosus using radioisotopes,ʺ (ʺЭффективность удаления фосфатов и арсенатов посредством термоустойчивого ферритин-энзима из Pyrococcus furiosus с использованием радиоизотоповʺ) Water Research 76:181-186 (2015), в которой описывается радиографическая характеристика свойств оксоанионного связывания термоустойчивого энзима ферритина из Pyrococcus furiosus; Jacobs и др., ʺDevelopment of a bionanotechnological phosphate removal system with thermostable ferritinʺ (ʺРазработка бионанотехнологической системы удаления фосфата с помощью термоустойчивого ферритинаʺ), Biotechnol. Bioeng., 1:105(5):918-23 (2010), в которой описывается бионанотехнологическое удаление фосфата на основе поглощения оксоанионов наномерными частицами трехвалентного железа, стабилизированными в термоустойчивом ферритине, из гипертермофильного архея Pyrococcus furiosus (PfFrt); и Vrouwenvelder и др. ʺPhosphate limitation to control biofoulingʺ (ʺОграничение фосфата для управления биообрастаниемʺ), Water Res., 44(11):3454-66 (2010), в которой описывается ограничение фосфата как способ управления биообрастанием спирально закрученных мембран с обратным осмосом (RO); и в патентной публикации США U.S. 20080223789, опубликованной 18 сентября 2008 года, озаглавленной MATERIAL AND A METHOD FOR REMOVING OXO-ANIONS AND METAL CATIONS FROM A LIQUID (МАТЕРИАЛ и СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ОКСОАНИОНОВ И КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЖИДКОСТИ), представленную Hasan и др.
[0005] Однако эти способы предусматривают протекание подлежащей обработке жидкости через фильтрующую среду, что в целом невыполнимо для очистки электрической зубной щетки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0006] Согласно одному аспекту изобретения чистящая головка для зубной щетки включает в себя корпус, образующий внутреннюю полость. Чистящий элемент располагается на дистальном конце корпуса. На проксимальном конце корпуса располагается гнездо. Гнездо вмещает материал, который удаляет питательное вещество для роста плесени из жидкости, когда жидкость находится в контакте с гнездом.
[0007] Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается зубная щетка, включающая в себя чистящую головку.
[0008] Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается способ использования чистящей головки.
[0009] Согласно другому аспекту изобретения обеспечивается применение чистящей головки для очистки зубов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Изобретение может существовать в виде различных компонентов и компоновок компонентов, и в различных технологических операциях и компоновках технологических операций. Чертежи представлены только с целью иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие изобретение.
[0011] Фиг. 1 - вид в перспективе зубной щетки согласно одному аспекту варианта осуществления, раскрытого в настоящем документе.
[0012] Фиг. 2 - вид в поперечном разрезе части зубной щетки, представленной на фиг. 1, согласно первому аспекту примерного варианта осуществления.
[0013] Фиг. 3 - покомпонентное изображение в перспективе чистящей головки и гнезда для материала, поглощающего питательное вещество.
[0014] Фиг. 4 - вид сверху перфорированной пластинки для гнезда, изображенного на фиг. 3.
[0015] Фиг. 5 - вид в поперечном разрезе части зубной щетки фиг. 1 согласно второму аспекту примерного варианта осуществления.
[0016] Фиг. 6 - вид в поперечном разрезе части зубной щетки фиг. 1 согласно третьему аспекту примерного варианта осуществления.
[0017] Фиг. 7 - вид в поперечном разрезе части зубной щетки фиг. 1 согласно четвертому аспекту примерного варианта осуществления.
[0018] Фиг. 8 - вариант осуществления чистящей головки согласно четвертому варианту осуществления.
[0019] Фиг. 9 - представляет частицу материала, поглощающего питательное вещество.
[0020] Фиг. 10 - блок-схема, иллюстрирующая способ уменьшения роста плесени согласно вариантам осуществления, раскрытым в настоящем документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] На фиг. 1 и 2 электрическая зубная щетка 10 включает в себя ручку 12 и чистящую головку 14, которая установлена на ручку с возможностью снятия. Приводной вал 16, как лучше всего видно на фиг. 2, отходит от ручки 12 в чистящую головку. Кольцевая щель 18 образуется за счет промежутка, который отделяет ручку 12 от чистящей головки 14. Приводной вал 16 приводится во вращательное или колебательное движение на выбранный угол посредством приводного механизма 20, содержащегося в ручке 12. На дистальном (верхнем) конце 23 чистящей головки обеспечивается чистящий элемент 22 для очистки зубов.
[0022] Сменная чистящая головка 14 включает в себя наружный корпус 24, который образует внутреннюю полость 26, которая углубляется в чистящую головку от проксимального (нижнего) конца 28 чистящей головки. Приводной вал 16 входит в соединительный элемент 30 и надежно сопряжен с ним, при этом соединительный элемент 30 проходит от проксимального конца 28 корпуса чистящей головки в полость 26. Кольцевая изоляция 32 располагается вокруг приводного вала 16 с внутренней стороны соединительного элемента 30, и проходит поперек щели 18 в ручку 12, где она захватывается покрывающим элементом 34 ручки. Изоляция 32 уменьшает доступ воды из щели к чистящей головке и ручке.
[0023] Во время очистки зубов смесь 36 из воды, частиц пищи и/или зубной пасты может проникать в щель 18 и оседать на изоляции 32 и прилегающих торцах 28, 38 чистящей головки и ручки, которые вместе образуют щель 18. В результате микроорганизмы, например, плесень, которая заносится в щель, может разрастаться на богатой питательными веществами среде, созданной в щели 18, метаболизируя пищевые вещества и в конечном счете приводя к разрушению изоляции.
[0024] В проиллюстрированной зубной щетке, однако, проксимальный торец 28 корпуса 24 чистящей головки включает в себя гнездо 40, которое образует кольцевой желоб 41. Проиллюстрированное гнездо является кольцевым и отстоит радиально наружу от приводного вала. Гнездо может быть образовано из того же материала, что и корпус 24, и в некоторых вариантах осуществления может быть выполнено единым целым с корпусом. В одном варианте осуществления гнездо 40 выполнено из пластика. Гнездо 40 образует проем 42 вблизи проксимального торца корпуса, который находится в сообщении по текучей среде с щелью 18. Гнездо 40 вмещает впитывающий/поглощающий питательные вещества материал 44. Материал 44 стремится ограничить возможность использования по меньшей мере одного питательного вещества в щели, окружающей изоляцию ручки щетки. Это подавляет или не допускает роста плесени и, таким образом, подавляет или не допускает разрыва изоляции, например, в течение по меньшей мере обычного периода использования сменной чистящей головки.
[0025] Как проиллюстрировано на фиг. 3, материал 44 может иметь вид частиц и удерживаться в желобе 41 перфорированным фильтрующим элементом 46. Фильтрующий элемент может быть выполнен из металла, например, по меньшей мере 50% металла, металлического сплава или сочетания металлов. Фильтрующий элемент может включать в себя перфорированную пластину и/или перфорированный воротничок, расположенный вблизи проксимального торца корпуса для обеспечения прохождения жидкости из щели в гнездо. В вариантах осуществления, представленных на фиг. 2-4, фильтрующий элемент 46 имеет форму пластины, имеющей первую и вторую поверхности 48, 50 и центральное отверстие 52. Диаметр d отверстия может составлять по меньшей мере 30% или по меньшей мере 50% наружного диаметра D фильтрующего элемента. Множество отверстий 54, 56 и т.д. проходят через диск от первой поверхности 48 ко второй поверхности 50. Может иметься по меньшей мере 5, или по меньшей мере 10, или по меньшей мере 20, или по меньшей мере 40, или по меньшей мере 50, или по меньшей мере 100 или более отверстий. Удерживающий элемент 58 (фиг. 2) удерживает диск 46 на месте для закрытия проема 42 желоба 41, обеспечивая доступ и выход жидкости в смесь 36 к желобу/от желоба через отверстия. Отверстия 54, 56 и т.д. имеют размер, позволяющий воде и растворенным питательным веществам проникать в желоб 41 и контактировать с имеющим вид частиц материалом 44, при этом подавляя или не допуская выхода материала 44 из желоба. Размер отверстий 54, 56 может быть выбран в зависимости от размера частиц материала, например, до 75% средней минимальной ширины частиц. В некоторых вариантах осуществления можно предположить, что частицы являются сферическими, в этом случае средняя минимальная ширина представляет собой средний диаметр частицы. В качестве примера отверстия имеют диаметр 100 -300 мкм.
[0026] Отверстия 54, 56 и т.д. могут располагаться равномерно на перфорированном фильтрующем элементе 46, например, с равными промежутками на воображаемом круге или множестве концентрических колец, как проиллюстрировано на фиг. 4. Альтернативно, они могут располагаться относительно случайным образом.
[0027] В варианте осуществления на фиг. 1-4 первая поверхность 48 образует часть проксимального конца 28 чистящей головки, и отверстия 54, 56 и т.д., таким образом, располагаются на нижней части чистящей головки, при обычном использовании. В другом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 5, в котором аналогичным элементам соответствуют тем же номерам ссылочных позиций, перфорированный фильтрующий элемент 46 может проходить сбоку от желоба 41 и образовывать радиальные отверстия, сообщающиеся по текучей среде с щелью 18. В еще одном варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 6, перфорированный элемент 46 может образовывать и радиальные и нижние отверстия. В этом варианте осуществления перфорированный элемент включает в себя воротничок 60, окружающий приводной вал 16, и пластину 62, которая отходит радиально от нижнего конца воротничка 60. В каждом из вариантов осуществления имеющий вид частиц материал не должен выходить из чистящей головки, при этом вода может попадать в имеющий вид частиц материал.
[0028] На фиг. 7 и 8 представлен другой вариант осуществления, в котором все - гнездо 40, вмещающее материал 44, перфорированный фильтрующий элемент 46 и удерживающий элемент 58 - является частью съемного адаптера 64. Эта компоновка обеспечивает возможность размещения материала 44 посредством расположения адаптера 64 на чистящей головке 14. Это может способствовать более быстрой замене материала 44, чем может быть в случае, когда корпус 24 чистящей головки, желоб 41, перфорированный элемент 46 и материал 44 объединены в единый сменный блок.
[0029] Материал 44 содержит, поглощает или иным образом собирает микробиологическое ограничивающее рост питательное вещество, присутствующее в жидкой смеси 36. В одном варианте осуществления ограничивающее рост питательное вещество включает в себя фосфор, например, в виде фосфата. В другом варианте осуществления ограничивающее рост питательное вещество включает в себя азот, например, в виде нитрата.
[0030] Примерный материал 44, подходящий для удаления фосфор-содержащих питательных веществ, таких как фосфатов, представляет собой материал на основе ферритина. В одном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 9, частицы 70 материала 44 могут включать в себя оболочку 72 белка ферритина, которая проницаема для содержащей питательные вещества жидкости. Оболочка окружает ядро 74, содержащее ионы железа, например, в виде ферригидрит-подобного материала, образующего кристаллы с фосфат-ионами. Каждая ферритиновая частица 70 может содержать около 4500 ионов железа. Вместо ионов железа могут использоваться другие ионы металлов, которые реагируют с фосфат-ионами с образованием нерастворимого в воде осадка. Примеры включают в себя ионы металлов, отличные от катионов щелочных металлов (Группа IA), например, ионы кальция.
[0031] Материалы на основе ферритина имеют большую емкость для поглощения фосфат-ионов и, таким образом, достаточно относительно небольшого количества материала 44 (например, по меньшей мере 0,01 г, или по меньшей мере 0,05 г, или по меньшей мере 0,1 г, или по меньшей мере 0,5 г, до 2 г или до 1 г) для подавления роста плесени в щели 18 в течение длительного периода, например, от 3-6 месяцев или более. Подходящие поглощающие фосфат материалы 44 на основе ферритина описаны в патентном документе США U.S. 20080223789 и доступны в виде порошка от производителя BiAqua под торговым наименованием PRT. Этот материал способен снижать концентрацию фосфата в воде ниже 5 частиц на миллиард, или ниже 1 частицы на миллиард.
[0032] Как описано в патентном документе США 20080223789, гипертермофильный ферритин может изготавливаться следующим образом. Предполагаемый ген ферритина из клеток Pyrococcus furiosus усиливается при помощи PCR, используя олигонуклеотиды 5'-CCATATGTTGAGCGAAAGAATGC-S' в качестве прямого праймера и 5'-GTCGACT-TACTCCTCCCTG-3' в качестве обратного праймера. Ген затем клонируется в pCR 2.1-TOPO "челночный" вектор (Invitrogen) и превращается в компетентные клетки E. coli DH5α для дальнейшего усиления. Гибридный вектор затем выделяется из клеток и секвенируется для проверки достоверности клона. Ген ферритина затем отделяется посредством Ndel- и Sa1I- (Roche) рестриктазного расщепления и реклонирования в вектор экспресии pET24a (+) (Novagen). Получившийся в результате клон затем превращается в компетентные клетки BL21-CodonPlus (DE3)-RIL (Stratagene). Отдельная колония рекомбинантного штамма E. coli высевается в LB-среду (Sambrook и др., 1989), содержащую 50 мг/мл хлорамфеникола и 20 мг/мл канамицина, и выращивается за ночь в аэробных условиях при 310 K и 200 оборотов/мин. Эта прекультура трансформируется в TB-среду (Sambrook и др., 1989) в соотношении 1:20 и растет в течение 2 часов (до достижения значения O.D.600 0,5 или выше) и в нее вводится 1 миллимоль ИПТГ. Затем клетки собираются посредством центрифугирования после дополнительных 5 часов роста. Конгломерат из клеток промывается и повторно растворяется в 20 миллимоль буфера Tris-HCl, pH 8. ДНК-аза и РНК-аза добавляются к раствору для разложения генетических элементов, а 0,5 миллимоль PMSF добавляется для защиты от любого разрушения белка под действием внутренних протеаз. Суспензия из клеток затем переносится в Дезинтегратор клеток (Constant Systems) для разрушения клеток. Бесклеточный экстракт подвергается тепловой обработке (373 K, 30 мин) и очищается посредством центрифугирования. Образовавшийся в результате супернатант концентрируется при помощи Amicon, YM-100 для проведения заключительной подготовки белка.
[0033] Можно принять во внимание, что для удаления нитратов как питательных веществ могут использоваться другие материалы 44, например, ионообменные смолы, например, способ избирательного ионного обмена, как раскрыто, например, в патенте США U.S. Pat. № 4,479,877, выданном Guter, и схеме окисления-восстановления, раскрытой в патенте США № 5,069,800, выданном Murphy.
[0034] Во время чистки зубов щель 18 между чистящей головкой, изоляцией и валом может начать заполняться водосодержащей жидкостью 36, которая может быть преимущественно водой (например, по меньшей мере 60 весовых %, или по меньшей мере 80 весовых % воды). Фосфат в воде поглощается, подавляя или не допуская роста плесени до тех пор, пока материал 44 полностью загружен. Фосфат может присутствовать в воде в концентрации по меньшей мере 10 частиц на миллиард, или по меньшей мере 50 частиц на миллиард, или по меньшей мере 100 частиц на миллиард, или по меньшей мере 1000 частиц на миллиард.
[0035] Материал 44 может иметь емкость поглощения фосфата, составляющую по меньшей мере 1 или по меньшей мере 2 или по меньшей мере 4 или до 20, или до 10, или приблизительно 6 г/кг материала и плотность приблизительно 0,5 кг /л.
[0036] Размер частиц материала 44, при измерении с использованием стандартных сит может составлять по меньшей мере 100 мкм, или по меньшей мере 200 мкм, или до 500 мкм, например от 300-420 мкм. Частицы в диапазоне 300-420 мкм могут быть получены, например, с использованием сита 0,420 мм (ASTM сетка № 40) для удаления более крупных частиц, а затем сита 0,297 мм (ASTM сетка № 50) для отфильтровывания более мелких фрагментов и удержания частиц, находящихся в желательном размерном диапазоне. Более узкий диапазон может быть получен посредством сочетания, например, сит 0,354 мм и 0,297-мм, или сочетания сит 0,297 мм и 0,250 мм.
[0037] Щель 18 между чистящей головкой и ручкой может иметь объем приблизительно 1 мл. Можно предположить, что щель, в течение по меньшей мере части времени, частично или полностью заполнена жидкостью (слюной, зубной пастой и водопроводной водой). Таким образом, во время по меньшей мере части времени между использованиями, щель заполняется таким образом, что фосфат может свободно проходить через перфорированный элемент благодаря диффузии. Некоторые зубные пасты содержат высокие уровни фосфатов, например, концентрация фосфата в жидкости 36 может составлять до приблизительно 3 мг/л. Для удаления всего или по существу всего фосфата между использованиями, например, по меньшей мере 95 весовых % или по меньшей мере 99 весовых %, или по меньшей мере 99.9 весовых % (рост подавляется при концентрации фосфата ниже 5 частиц на миллиард), материал способен удалить 3 мкг/на цикл (то есть, между чистками). Предполагая, что продолжительность службы чистящей головки составляет 100 дней (3 месяца) и использование два раза в день, предполагается, что может потребоваться удалить приблизительно в целом 600 мкг фосфата, что может достигаться с помощью приблизительно 0,1 г или 0,2 мл порошка на основе ферритина, например, порошка BiAqua. Это количество порошка легко вмещается в гнездо 40.
[0038] На фиг. 10 проиллюстрирован способ подавления роста микроорганизмов посредством удаления питательных веществ, например, фосфата. Способ начинается на этапе S100. На этапе S102 поглощающий питательное вещество материал 44 загружается в гнездо 40. На этапе S104 гнездо устанавливается на чистящую головку 14 (или это может происходить до загрузки материала в гнездо). На этапе S106 жидкость 36, проникающая в щель 18, находится в контакте с материалом 44, и материал удаляет питательное вещество(а) из жидкости. На этапе S108 обеспечивается свежий поглощающий питательное вещество материал 44. Это может достигаться посредством замены чистящей головки 14, адаптера 64 и/или гнезда 40. Способ заканчивается на этапе S110.
[0039] Каждый из документов, упомянутый выше, включен в настоящий документ посредством ссылки.
[0040] За исключением случаев, где явным образом указано иное, все числовые величины в настоящем описании, определяющие количества материалов, условия реакций, молекулярные веса, число атомов углерода и тому подобное, следует понимать как содержащие при себе слово "приблизительно". Если иное не указано иным образом, каждое химическое вещество или композиция, упоминаемое в настоящем документе, следует интерпретировать как материал товарного сорта, который может содержать изомеры, побочные продукты, производные и другие такие материалы, которые, как обычно понятно, присутствуют в материале товарного сорта. Следует понимать, что верхнее и нижнее количества, диапазон и пределы соотношений, приведенные в настоящем документе, могут сочетаться независимо. Аналогично, диапазоны и количества для каждого элемента изобретения могут использоваться вместе с диапазонами или количествами для любого из других элементов. При использовании в настоящем документе любой из однородных элементов (или элементов списка) может быть исключен из формулы.
[0041] Изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Очевидно, модификации и изменения будут понятны специалистам в данной области техники при чтении и понимании предыдущего подробного описания. Предполагается, что изобретение истолковывается как включающее в себя все такие модификации и изменения в той степени, в какой они находятся в пределах объема приложенной формулы или ее эквивалентов.