專利名稱：用于在電動牙刷與分離的控制裝置之間傳輸操作數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電池驅(qū)動的電動牙刷，并且更準(zhǔn)確地說涉及能將關(guān)于牙刷使用的信息提供給分離的控制裝置的牙刷，而該裝置本身又能顯示或分析信息或?qū)⑿畔鬏數(shù)絼e的設(shè)備。
背景技術(shù)：
手動和電動的牙刷二者都按各種不同的方式操作以在使用者的牙齒上產(chǎn)生潔凈作用。少數(shù)牙刷試圖在使用期間向使用者提供關(guān)于牙刷操作的特殊信息。在許多情況下，這種信息是所期望的或?qū)嶋H的清刷時間的讀數(shù)。在另一些情況下，關(guān)于由使用者施加在貼著牙齒的牙刷上壓力的信息被提供，而壓力按不同的方式被確定并隨后被顯示或另外傳輸給使用者。然而，被顯示在牙刷本身上的任何信息供使用者讀出一般是困難的，并且另外，在許多情況下，并沒有適當(dāng)?shù)目臻g用于任何信息的充分顯示。向使用者，特別是以顯示的形式，提供信息的牙刷因而比較罕見并且通常是無效的。更進一步，向使用者以外的人，例如用于清刷效用的分析，提供信息的牙刷并未被了解到。
過去，牙刷未曾聚集關(guān)于它們的使用/不使用的任何信息。而且，其他關(guān)于牙刷操作條件的信息，例如電池的狀態(tài)或其他結(jié)構(gòu)上的信息未曾從牙刷被得到。如果這樣的信息被提供，新的牙刷結(jié)構(gòu)的臨床試驗變得更加可靠。
實際的使用信息能有助于使用者保持良好的清刷技術(shù)；使用信息還能被聚集并且用于監(jiān)視患者對所安排指導(dǎo)的依從。實際被記錄數(shù)據(jù)的分析一般比患者關(guān)于牙刷使用的記憶更加可靠。
從而，理應(yīng)期望牙刷或類似的裝置具有聚集實際使用和/或操作條件的信息并且隨后傳輸該信息給用于顯示和/或分析的別的裝置的能力。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明是用于在電動牙刷或其他器械與分離的控制裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它包含在電動牙刷中用于收集并存儲關(guān)于電動牙刷操作數(shù)據(jù)的裝置；當(dāng)電動牙刷出現(xiàn)在控制裝置中時用于傳輸數(shù)據(jù)給在該控制裝置中接收部件的裝置；及用于顯示或分析所傳輸數(shù)據(jù)的裝置。
附圖簡述

圖1A和1B是展示包含電池驅(qū)動牙刷及體現(xiàn)本發(fā)明的控制裝置的電動牙刷組合的簡圖。
圖2是用于圖1的牙刷初始化的流程圖。
圖3和4是展示在圖1的牙刷中數(shù)據(jù)收集的流程圖。
圖5是展示用于將數(shù)據(jù)從牙刷轉(zhuǎn)移到圖1中所示控制裝置的控制步驟的流程圖。
發(fā)明詳述圖1A和1B展示出本發(fā)明的一種特定的實施例，具體是電池驅(qū)動的電動牙刷10，它包括本身又能裝入控制裝置12的把手部分11。在這里所使用的術(shù)語，控制裝置及控制基座，指的是不具有電池充電能力的基座裝置以及具有電池充電能力的基座裝置二者。牙刷10可具有分離的持有使電池充電能力的充電裝置?？刂蒲b置可與充電裝置分開或者控制裝置的功能可被引入到充電裝置中?？刂蒲b置12借助電源線及插頭14被連接到墻壁。在所示的實施例中，牙刷10包括被安裝在杠桿臂17上的刷頭15。杠桿臂本身又借助被包含在把手11內(nèi)的電磁電動機16圍繞樞軸被振動。電動機16本身又由電池18驅(qū)動。
在所示實施例中的電池18能通過在充電基座裝置與牙刷10之間的電感線圈結(jié)構(gòu)(未被示出)被充電。這種電感結(jié)構(gòu)導(dǎo)致電池被充電而在充電裝置與電池之間無直接連接。這樣的結(jié)構(gòu)在5,796,325號美國專利中被描述，該專利權(quán)由本發(fā)明的受讓人所擁有，其內(nèi)容在這里被引入供參考。
在使用中，牙刷10被簡單地從充電裝置中提出來，充電裝置可能或不可能包含控制裝置12的元件，并且借助牙刷上的開關(guān)，例如按鈕開關(guān)15被接通，在本發(fā)明中，用于牙刷10的使用和操作數(shù)據(jù)被存在于牙刷10中的微處理器控制器聚集。雖然本發(fā)明是針對圖1A和1B的特殊實施例被描述的，但應(yīng)理解到本發(fā)明能被用在其他的牙刷裝置及結(jié)構(gòu)中并且甚至在使用和操作信息是重要的其他的電池驅(qū)動工具或器械中。這些工具和/或器械的一些實例是電動剃刀，電動工具如鉆孔器，或其他電動設(shè)備如按摩器、電子相機及蜂窩電話。
在記錄并聚集使用及操作數(shù)據(jù)的牙刷10與控制基座12之間數(shù)據(jù)的傳輸按無線的方式通過所示實施例中的紅外傳輸被完成。這種結(jié)構(gòu)被示于圖1A和1B中。如上面所指出，這種控制基座能力將被包括在充電基座，或更典型地，在分離的基底裝置中，控制裝置一般，但不必需，將被放在離開牙刷使用地點，例如牙科診室或研究室驗室，的分離的設(shè)備中。該信息將是牙科衛(wèi)生人員或研究人員所主要關(guān)心的，雖然它同樣無疑地能直接有助于使用者。還可能從位于使用的正常地點的控制裝置將控制裝置所聚集的信息傳輸?shù)狡渌O(shè)備用于分析或顯示。然而，更典型地，使用者將攜帶牙刷到分離的設(shè)備用于信息轉(zhuǎn)移。
如上面所指出，關(guān)于牙刷的使用和操作數(shù)據(jù)在控制微處理器19中聚集并隨后被存儲。那個信息然后被傳輸?shù)奖环胖迷卩徑浪?0的底壁部分22的紅外發(fā)光二極管(LED)20，以響應(yīng)啟動信號。牙刷底壁部分22的細(xì)小局部23比較薄(約0.01英寸厚)，以致紅外光能從那里傳輸通過。LED 20用環(huán)氧樹脂層片28被封接到較薄局部23的內(nèi)表面25。環(huán)氧樹脂層向較薄局部23提供需要的厚度及強度以便保持牙刷10的結(jié)構(gòu)上可靠的底部。
紅外檢測器(光敏晶體管)24被設(shè)置在控制裝置12的基座部分30中(圖1B)，當(dāng)牙刷10被正確地固定在控制基座中時它被裝配得與紅外LED 20排成一行。由微處理器19所聚集的數(shù)據(jù)通過紅外LED/光敏晶體管組合被傳輸?shù)娇刂蒲b置22中的存儲器32。所存儲的數(shù)據(jù)隨后或者能在控制器本身處，例如通過顯示器31，被顯示，或者它能通過通信鏈路33被傳輸?shù)椒蛛x的設(shè)備34，該設(shè)備可以是獨立于操作系統(tǒng)的顯示器，或甚至是用于分析信息的計算機。
通常，重要的是在牙刷與控制裝置12之間的數(shù)據(jù)傳輸是無線的。這使牙刷在使用中能完全與控制裝置分開。紅外傳輸是無線傳輸?shù)囊粋€實例。無線傳輸?shù)钠渌Y(jié)構(gòu)也能被使用。一個實例是使用匹配線圈的感應(yīng)系統(tǒng)。無線系統(tǒng)還有的另外實例是射頻傳輸。
通常，數(shù)據(jù)從牙刷到控制裝置12的傳輸將按下列順序發(fā)生。從牙刷把手或其他電池驅(qū)動設(shè)備的信息轉(zhuǎn)移是借助推按在牙刷自身上的啟動按鈕，或在控制基座12上的按鈕38被啟動的。這可由設(shè)備的實際使用者或其他人被完成。牙刷10中的微處理器19能被編程以識別任何一種或兩種可能。當(dāng)牙刷仍在控制基座中時微處理器19將識別被操作的啟動按鈕并將著手發(fā)送數(shù)據(jù)。要不然，當(dāng)存在于控制基座中的開關(guān)被操作時，微處理器將識別從控制基座12所傳輸?shù)念A(yù)定數(shù)據(jù)串。當(dāng)識別恰當(dāng)?shù)膯禹樞驎r，微處理器就將著手發(fā)送數(shù)據(jù)流到牙刷把手11中的LED20。
一般說來，來自牙刷的數(shù)據(jù)流將由一和零的串行傳輸組成。本發(fā)明將短的和長的脈沖用于數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)“1”的脈沖，所傳輸?shù)拿}沖的定時，即其占空比，將是整個位時間周期的至少2/3，而對于“0”，脈沖將小于位時間周期的1/3。這只是可能的數(shù)據(jù)傳輸碼的一個實例。因而應(yīng)理解到其他的定時配置能被使用。
在所示的實施例中，數(shù)據(jù)的傳輸跟隨有一個校驗和以確保正確的數(shù)據(jù)能被控制基座12從牙刷10被接收到。然而，在所示的實施例中，如果在傳輸中有錯誤時，數(shù)據(jù)并不自動地被再發(fā)送。如果校驗和指示錯誤數(shù)據(jù)已被接收到，使用者能只按壓在牙刷把手或充電器上的啟動按鈕以啟動數(shù)據(jù)的另一次傳輸，因為當(dāng)傳輸時，數(shù)據(jù)并未從在牙刷中微處理器的存儲器被清除，即數(shù)據(jù)被保持在存儲器中。具有充分容量的計數(shù)器被配置在牙刷微處理器19中以容納數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)聚集期間計數(shù)器在運行中一直計數(shù)到零。
在牙刷中的數(shù)據(jù)收集裝置保存以前的數(shù)據(jù)讀數(shù)作為相對于正被傳輸?shù)奶厥鈹?shù)據(jù)的界限或偏移量。數(shù)據(jù)因而不能從牙刷中微處理器的存儲器被偶然地清除。
在數(shù)據(jù)通過紅外LED和光敏晶體管的組合被控制基座接收后，來自光敏晶體管的最后電信號被提供給在控制基座12中的處理裝置32。處理器32根據(jù)在牙刷中用于將數(shù)據(jù)編碼的特殊的占空比原則來對包含數(shù)據(jù)的一和零進行解碼。處理器然后在傳輸?shù)哪┪彩褂脭?shù)據(jù)校驗和以確定發(fā)送的數(shù)據(jù)是否正確。如果數(shù)據(jù)事實上是有效的，它在控制基座中的顯示器30上被顯示或被傳輸?shù)絼e的設(shè)備34。
圖2展示在加工期間用于牙刷10初始化的步驟。在方塊41，牙刷被放置在加工設(shè)備的固定裝置中。如在方塊43所示，固定裝置上的初始化按鈕然后被操作。如在方塊45所示，隨后固定裝置按一系列脈沖形式將初始化命令、標(biāo)識(ID)號及校驗和傳輸給牙刷。在所示的實施例中，這從固定裝置中的線圈進入牙刷中的線圈44被感應(yīng)地完成。線圈44在牙刷的正常使用中還充當(dāng)充電線圈。
被牙刷中線圈44拾取的脈沖然后被施加到微處理器的充電引腳。在方塊47，牙刷微處理器識別初始化命令并且如果校驗和是正確的，則如在方塊49所示，將所傳輸?shù)腎D號分配給牙刷而且清除在牙刷微處理器中全部的數(shù)據(jù)寄存器。牙刷現(xiàn)在具有標(biāo)識號以鑒別它以后將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如在方塊51所示，牙刷微處理器然后通過線圈44反向?qū)刂苹l(fā)送收到的通知。如在方塊53所示，如果校驗和不正確，牙刷將反向發(fā)送表明不正確數(shù)據(jù)的不同的通知。初始化的信息當(dāng)然能以其他的方式被提供，例如紅外傳輸，或直接到微處理器，或在最末的組件之前或通過存取通道。
圖3和圖4展示用于所示的實施例在使用/操作數(shù)據(jù)收集中的步驟。在方塊80，牙刷在正常使用中被接通，即牙刷從充電基座裝置被提起并且在牙刷上的啟動按鈕被推按。此時，牙刷中電池的充電電平在方塊82被檢查以確定它是否處于預(yù)定的全充電電平。如果是，則全充電標(biāo)志在方塊84被設(shè)置。另一方面，如果電池不處于全充電，則在方塊86電池被核查以確定電池是否低于預(yù)定的低電池值。如果是，則低充電標(biāo)志在方塊88被設(shè)置。
下一步，在方塊102，牙刷的使用時間被確定，達(dá)12秒連續(xù)的時間間隔。對于牙刷運行的每個連續(xù)的12秒時段，在方塊104，運行計數(shù)器被增值。當(dāng)牙刷停止(從方塊102的“否”分支)或如果牙刷仍在運行并且運行計數(shù)器被增值，在方塊106，然后作出確定，牙刷是否已經(jīng)運行一分鐘的最小量。如果是，則在方塊108，計數(shù)器的使用總數(shù)被增值。如果否，則在方塊98(圖4)，作出確定把手是否已結(jié)束運行。如果從方塊98的判決為是，則在方塊100，程序結(jié)束。如果判決為否，程序折返到方塊102。
在方塊108中使用計數(shù)器總數(shù)的增值導(dǎo)致子程序(圖4)，在方塊90，在其中程序檢驗查看是否全充電的標(biāo)志在那時被及時設(shè)置。如果是，則在方塊92，全充電使用計數(shù)器的數(shù)被增值。如果全充電的標(biāo)志未被設(shè)置，則在方塊94，程序檢驗查看是否低充電的標(biāo)志在那時被及時設(shè)置。如果是，則在方塊96，計數(shù)器對低充電的使用被增值。全充電使用計數(shù)器和低充電使用計數(shù)器的增值導(dǎo)致到方塊98，用于確定牙刷是否被結(jié)束運行。如果是，數(shù)據(jù)收集程序在100處結(jié)束。如果否，則程序折回到方塊102。
圖5展示用于數(shù)據(jù)傳輸程序的順序。參照圖5，在方塊50中，牙刷(把手)被放置在控制基座(閱讀器的固定裝置)中以使把手中的LED與控制基座中的紅外光敏晶體管排成一直線。另外，控制裝置(基座)可能是可被設(shè)置在診所或研究機構(gòu)的完全分離的設(shè)備，或者它可能是在牙刷位置處充電器基座的一部分。
在方塊52，在控制基座的“讀取”按鈕被啟動。在方塊54控制基座啟動牙刷中微處理器的作用。在另一種實施例中，在牙刷上的啟動按鈕能被用于啟動作用。
當(dāng)牙刷10通過控制裝置被啟動時，在方塊56，牙刷將識別由控制基座生成的“讀取”模式，并且為了響應(yīng)，在方塊58，牙刷傳輸16比特的使用/操作數(shù)據(jù)?？刂苹?，在方塊60，接收、處理并存儲所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。并且或是如在方塊62所示的基座顯示數(shù)據(jù)，或是如在方塊64中所示通過串行端口傳輸數(shù)據(jù)到外部的計算機或其他終端用于顯示和/或分析或其他的處理。
這完成了裝置的運行。盡管所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要是從牙刷被傳輸?shù)娇刂蒲b置的牙刷的使用數(shù)據(jù)，應(yīng)該注意到所選定的信息，可能包括用于牙刷的編程信息，可從控制基座被傳輸?shù)窖浪?。如借助牙刷被使用，本發(fā)明具有若干可能的優(yōu)點，包括，尤其，牙刷實際使用模式的記錄。實際的使用基本上可能不同于使用者的使用回憶。本發(fā)明能提供關(guān)于實際使用的精確的和完全的數(shù)據(jù)，例如清刷時間，以及牙刷的操作條件，如電池的功率電平。
上述的系統(tǒng)能被用于在臨床情況下有效地分析清刷的異常結(jié)果或去鑒定實際使用者的齒形。更進一步，本發(fā)明能被用于監(jiān)視和控制特殊病人的牙刷使用。例如，所顯示的信息能被監(jiān)視牙刷使用的人，諸如父母或牙科醫(yī)生，所使用。更進一步，臨床的研究能更快地推進因為在牙刷使用方面的差別，即多種類型的使用，能被自動地跟蹤而不必要對每種用途之間的牙刷重編程。精確的比較數(shù)據(jù)因而能容易地被獲得并被分析。
因而，所傳輸?shù)男畔⒛芡ㄟ^使用者或?qū)I(yè)人員簡單地被顯示和考察，以可能的反饋給使用者，或能被分析，包括通過計算機程序的分析，以確定使用模式，清刷效率或提出其他的研究問題。
從而，用于在牙刷或類似設(shè)備與分離的控制裝置之間按無線的方式傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)已被描述。這樣的系統(tǒng)是十分有意義的，在于它提供實際的使用和操作數(shù)據(jù)，它們對各種類型的牙刷使用以及監(jiān)視依從能有幫助。應(yīng)該理解到除了被特別討論的實際使用時間及電池條件的數(shù)據(jù)以外，各種各樣的數(shù)據(jù)能被獲得并傳輸。在這里所使用的術(shù)語“操作數(shù)據(jù)”是打算具有較寬的含義的包括實際使用信息及其他信息，例如與設(shè)備運行有關(guān)的電池條件。另外，盡管本發(fā)明已在電動牙刷的范圍內(nèi)被公開，但其他的工具/器械也能使用本系統(tǒng)。幾個實例曾在上面被提供。
因而，為了說明起見本發(fā)明的優(yōu)選實施例已被公開。然而，應(yīng)該理解到各種變更、改進和替代可在優(yōu)選的實施例中作出而不違背本發(fā)明的構(gòu)思，它由以下的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.用于在電動牙刷與分離的控制裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它包含在電動牙刷中用于收集并存儲關(guān)于電動牙刷操作數(shù)據(jù)的裝置；當(dāng)牙刷出現(xiàn)在控制裝置中時用于傳輸數(shù)據(jù)給該控制裝置中接收部件的裝置；用于完成至少下列之一的裝置(a)顯示所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及(b)分析所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中顯示裝置被安排在控制裝置中。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中顯示裝置是與控制裝置分開的，并且其中該系統(tǒng)包括在控制裝置與顯示裝置之間的通信鏈路。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中控制裝置包括用于使牙刷中電池充電的裝置，電池為牙刷提供電力。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中在牙刷與控制裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸是無線的。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中無線傳輸是在其基座部分具有紅外發(fā)射器的牙刷的紅外傳輸，并且其中控制裝置具有在其中的紅外檢測器，其中牙刷和控制裝置被設(shè)計成使當(dāng)牙刷被放在控制裝置中時，紅外發(fā)射器與紅外檢測器排成一直線用于在其間傳輸數(shù)據(jù)。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，它包括用于啟動從牙刷向控制裝置傳輸數(shù)據(jù)的裝置。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中啟動裝置是在牙刷中的通-斷式開關(guān)。
9.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中啟動裝置包括在控制裝置上的開關(guān)及向牙刷傳輸信號命令以啟動從那里傳輸數(shù)據(jù)的裝置。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，它包括用于將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲在控制裝置中的裝置。
11.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，它包括用于確認(rèn)從牙刷被傳輸?shù)娇刂蒲b置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的裝置。
12.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括關(guān)于牙刷使用的信息。
13.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括關(guān)于牙刷中電池充電電平的信息。
14.用于在電池驅(qū)動器械與分離的控制裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，為此它包含在器械中用于收集并存儲關(guān)于器械操作數(shù)據(jù)的裝置；當(dāng)器械出現(xiàn)在控制裝置中時，用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂蒲b置中接收部件的裝置；用于完成至少下列之一的裝置(a)顯示所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及(b)分析所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中顯示裝置被安排在控制裝置中。
16.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中顯示裝置是與控制裝置分開的，并且其中該系統(tǒng)包括在控制裝置與顯示裝置之間的通信鏈路。
17.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中在器械與控制裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸是無線的。
18.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，它包括用于啟動從器械向控制裝置轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的裝置。
19.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中控制裝置包括用于使器械中電池充電的裝置，電池為器械提供電力。
20.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，它包括用于將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲在控制裝置中的裝置。
全文摘要
用于在電池驅(qū)動的電動牙刷與分離的控制裝置之間傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)包含在牙刷中的微處理器,它收集并存儲關(guān)于被選定的牙刷操作情況的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)借助紅外鏈路從牙刷被傳輸?shù)娇刂蒲b置。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在控制裝置中被處理并在那里被顯示,或者被傳輸?shù)接糜陲@示和/或分析的分離的設(shè)備。
文檔編號A61C17/16GK1371261SQ00811611
公開日2002年9月25日 申請日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者W·G·倫德爾, D·巴耶 申請人:皇家菲利浦電子有限公司