用于確定電動牙刷刷頭在嘴中的幅度的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】電動牙刷包括手柄(12)、刷頭(14)以及包括用于以選定頻率與幅度驅(qū)動刷頭的處理器(22)的驅(qū)動組件(20)。微型陀螺儀(MEMS)(26)與加速率計(28)安裝在刷頭上或者在手柄內(nèi)的驅(qū)動組件的一部分上以便在操作過程中檢測刷頭的旋轉(zhuǎn)速率以及刷頭在嘴中的定向。然后來自陀螺儀(旋轉(zhuǎn)的)與加速率計的信息被提供到處理器以便確定刷頭移動的幅度。幅度信息被提供到使用者，或者可以進一步被處理并且反饋回到(30)驅(qū)動組件以便控制刷頭移動。
【專利說明】用于確定電動牙刷刷頭在嘴中的幅度的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及電動牙刷，并且更具體地說涉及當(dāng)電動牙刷在嘴內(nèi)操作時電動牙刷刷頭的旋轉(zhuǎn)幅度和/或其它運動的確定。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動牙刷的操作中，重要的是確定牙刷的持續(xù)性能，即刷動動作的有效性。保持有效性的一種方式是保持牙刷的操作的期望的預(yù)設(shè)頻率。這通過牙刷中存在的，尤其是在其手柄部分中存在的處理器動作而在電動牙刷，尤其是在諧振驅(qū)動電動牙刷中常規(guī)地進行。
[0003]用于確定操作有效性的另一種方式是確定刷頭移動的幅度。這通常在牙刷的制造之后的測試期間通過體外處理/裝置，即當(dāng)牙刷位于嘴外時使用各種已知的系統(tǒng)以測量幅度與頻率，來完成。然而，此體外系統(tǒng)中不能被用于體內(nèi)(嘴中)確定?？梢允褂没谛D(zhuǎn)編碼器為基礎(chǔ)的定位在刷頭的手柄耦合端附近的測量系統(tǒng)。然而，此系統(tǒng)不考慮刷頸結(jié)構(gòu)并且不確定或者測量位移。沒有已知的有效的結(jié)構(gòu)/方法用于在牙刷位于嘴中的實際/正常操作期間進行刷頭的直接幅度確定。
[0004]因此，期望電動牙刷具有體內(nèi)刷頭幅度確定能力。
[0005]因此，此電動牙刷包括:手柄；刷頭；驅(qū)動組件，其包括處理器，用于以選定的頻率與幅度驅(qū)動刷頭，驅(qū)動組件位于手柄內(nèi)；微型陀螺儀，其安裝在刷頭上或者在手柄內(nèi)的驅(qū)動組件的一部分上以用于當(dāng)刷頭在使用者的嘴中操作時檢測刷頭的旋轉(zhuǎn)速率；并且其中處理器能夠處理來自陀螺儀的旋轉(zhuǎn)速率信息以提供刷頭運動的幅度信息，其中所述幅度信息被提供給使用者或者用于控制刷頭操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1示出了電動牙刷的簡化示意圖，其示出了體內(nèi)幅度確定系統(tǒng)。
[0007]圖2是圖1的結(jié)構(gòu)的一部分的特寫視圖。
[0008]圖3是利用幅度信息的用于電動牙刷的簡化的反饋/控制系統(tǒng)。
[0009]圖4是刷頭幅度確定系統(tǒng)的替代實施方式的簡化示意圖。
[0010]圖5是其中刷頭幅度信息提供到與電動牙刷分離的基部單元的系統(tǒng)的簡化描述。
【具體實施方式】
[0011]圖1與圖2示出了這里公開的幅度確定系統(tǒng)的簡化視圖。圖1示出了具有手柄部分12與在其遠端具有刷毛區(qū)部分18的可移除刷頭部分14的電動牙刷10。手柄的內(nèi)部是用于刷頭的驅(qū)動/電動 系統(tǒng)20以及用于控制驅(qū)動/電動系統(tǒng)的動作的處理器22。驅(qū)動/電動系統(tǒng)20與處理器22大體上是傳統(tǒng)的并且在電動牙刷的【技術(shù)領(lǐng)域】中是眾所周知的。通過通/斷開關(guān)24控制牙刷10并且牙刷10可以包括其它傳統(tǒng)的操作能力，包括通過處理器22控制的多種操作的模式。[0012]在圖1和圖2的實施方式中，諸如通過意法半導(dǎo)體公司制造的MEMS(微電子機械系統(tǒng))陀螺儀26，以及加速率計28位于刷頭14上的刷毛區(qū)域的后部。能量通過驅(qū)動/電動系統(tǒng)20提供到陀螺儀26與加速率計28。在牙刷的操作期間獲得的速率數(shù)據(jù)通過導(dǎo)線或其它通信元件傳回到控制處理器。盡管在圖1和圖2中陀螺儀26與加速率計28以及連接電源/數(shù)據(jù)線30是可見的，在商業(yè)化牙刷中它們通常地是被隱藏的。以選定形式的線連接件設(shè)置在刷頭14與手柄12之間以允許方便將刷頭移除與插入到那里。如上所述，陀螺儀26通常地是諸如通過意法半導(dǎo)體公司制造的MEMS陀螺儀。MEMS陀螺儀是眾所周知的商業(yè)裝置，其使用擺式振動元件以隨著刷頭移動測量刷頭的旋轉(zhuǎn)速率。當(dāng)前可獲得的MEMs陀螺儀具有必要的幅度測量能力，具有6K度每秒(dps)部件。更好dps值的部件將增加系統(tǒng)的性能。
[0013]旋轉(zhuǎn)速率信息提供到控制處理器22，其通過日常計算將速率信息轉(zhuǎn)換到幅度數(shù)。這在本【技術(shù)領(lǐng)域】中是公知的，利用刷頭振蕩的已知頻率。用于諧振電動牙刷的通常頻率是230-290HZ，但是這可以改變。
[0014]處理器22濾出用戶給予的運動與其它不期望的信號并且確定運動的幅度，其峰值或峰值到峰值。通過此電動牙刷，為具有有效的刷動，峰值到峰值幅度通常地在9-11°的范圍內(nèi)，10°是最佳的，盡管再次此值可以根據(jù)特定的牙刷改變。
[0015]然后通過處理器確定的幅度信息在31處可以與期望的幅度范圍以及提供的輸出比較，指示此幅度在期望范圍內(nèi)或者其外部。可替代地，或者另外地，幅度信息可以通過聽覺表示或視覺表示提供給使用者，大體上以34表示，提供在牙刷自身上或者通過通信鏈接33提供到基部單元36 (圖5)。還可以提供關(guān)于刷頭相對于牙齒的選定區(qū)域的位置的信息。到基部的通信通常地是射頻通信。使用者可以利用此信息來改變他/她的刷的習(xí)慣，諸如使抵靠牙齒的刷毛的壓力減小，這能影響刷頭的幅度。通過此種方式，使用者獲得關(guān)于刷的可能的有效性(或非有效性)以及他/她的牙刷的使用的直接信息。
[0016]另選地，參照圖3，可以使用來自處理器的信息通過反饋線30到驅(qū)動組件來改變諸如驅(qū)動信號的頻率或者驅(qū)動信號的占空比的驅(qū)動信號的方面，以使幅度改變回到期望值。當(dāng)使用者大體上正確地刷動時此布置時是有用的，但是由于諸如電池能量的減小的其它因素，刷子的有效性在期望值以下。
[0017]本系統(tǒng)的目的是在實際刷動操作期間將體內(nèi)刷頭幅度信息用作有效刷動的測量。幅度信息可以由系統(tǒng)自身使用以通過將刷頭幅度保持在已知的期望范圍內(nèi)來保持/提高刷動的有效性。
[0018]如上所述，MEMS陀螺儀被用于獲得旋轉(zhuǎn)速率，這可以用于確定旋轉(zhuǎn)幅度。盡管存在限制，還可以通過加速率計獲得旋轉(zhuǎn)速率。陀螺儀不受非旋轉(zhuǎn)力的影響。
[0019]此系統(tǒng)還能包括具有陀螺儀的加速率計28 (圖2)。加速率計可以用于確定刷頭在嘴中的位置的變化(除了旋轉(zhuǎn)運動以外)，以使幅度可以與嘴部的選定區(qū)域相關(guān)。MEMS陀螺儀與加速率計的結(jié)合使得系統(tǒng)能夠確定旋轉(zhuǎn)與平移運動。加速率計信息與MEMS陀螺儀信息的結(jié)合(在處理以后)提供了關(guān)于跨越整個口腔區(qū)域的刷動的有效性的信息。然而，應(yīng)該理解的是，單獨的MEMS陀螺儀提供了關(guān)于幅度確定的期望信息(在處理以后)。單獨對于加速率計來說同樣是這樣，但具有一些限制。
[0020]圖1和圖2示出了定位在刷頭上通常在刷毛區(qū)域的基部處的陀螺儀與加速率計。然而，陀螺儀和/或加速率計可以定位在刷頭的其它位置上并且還可以定位在手柄內(nèi)。圖4示出了其中陀螺儀與加速率計定位在驅(qū)動系統(tǒng)的“輪轂”部分上的布置，即諸如與刷頭連接的在手柄42中的驅(qū)動軸40的基部部分的驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。在此實施方式中，由于全部元件都在手柄內(nèi)，因此不要求在刷頭與手柄部分之間的數(shù)據(jù)或電源線?？商娲兀粋€元件，例如陀螺儀，可以在刷頭上，并且其它部分例如加速率計在手柄中，或者反之亦然。
[0021]因此，公開了使用微型陀螺儀(MEMS)來測量電動牙刷刷頭的角速率的系統(tǒng)，通過其可以確定刷頭移動的幅度。還可以使用加速率計，盡管由于其受到非旋轉(zhuǎn)力而具有局限性。當(dāng)此牙刷操作時系統(tǒng)能夠測量體內(nèi)，即在嘴內(nèi)的角速率。幅度信息相對于刷動的有效性是重要的。
[0022]還可以存儲獲得的信息以便后面分析。在圖3中大體上以36表示的存儲件可以在手柄、刷頭或基部單元中。
[0023]盡管為了描述的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是應(yīng)該理解的是在不偏離通過下面的權(quán)利要 求限定的本發(fā)明的精神的情況下多種改變、修改與替換可以包括在此實施方式中。
【權(quán)利要求】
1.一種電動牙刷,包括: 手柄(22)； 刷頭(14)； 驅(qū)動組件(20)，包括處理器(22)，用于以選定的頻率與幅度驅(qū)動所述刷頭，所述驅(qū)動組件位于所述手柄內(nèi)； 微型陀螺儀(26)，其安裝在所述刷頭上或者在所述手柄內(nèi)的所述驅(qū)動組件的一部分上以用于當(dāng)所述刷頭在使用者的嘴中操作時檢測所述刷頭的旋轉(zhuǎn)速率；并且 其中所述處理器能夠處理來自所述陀螺儀的旋轉(zhuǎn)速率信息以提供刷頭運動的幅度信息，其中所述幅度信息被提供給使用者或者用于控制刷頭操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息被提供給使用者并且用以控制刷頭操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其中提供給使用者的所述信息對于使用者來說是可聽到的或可見的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其包括用于存儲所述信息以便后續(xù)分析的存儲系統(tǒng)(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其包括用于比較所述幅度信息與值的預(yù)設(shè)定范圍的比較電路(31)，并且如果所述幅度信息在所述范圍外部，那么反饋控制信號(30)就提供到所述驅(qū)動組件以改變所述驅(qū)動信號的特征以便改變所述幅度至所選定的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙刷，其中所述特征是所述驅(qū)動信號的頻率或所述驅(qū)動信號的占空比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息是峰值到峰值的幅度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息是峰值幅度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，其包括與所述牙刷分離的用于顯示所述幅度信息的基部顯示單元(36)以及在所述牙刷與所述基部顯示器之間的通信能力(33)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙刷，還包括提供關(guān)于所述刷頭在使用者的嘴中的定向的信息的加速率計(28)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的牙刷，其中所述加速率計與所述陀螺儀都在所述刷頭上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的牙刷，其中所述加速率計與所述陀螺儀都在所述手柄中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的牙刷，其中所述陀螺儀與所述加速率計中的一個位于所述刷頭中并且另一個位于所述手柄中。
14.一種電動牙刷,包括: 手柄(22)； 刷頭(14)； 驅(qū)動組件(20)，包括處理器(22)，用于以選定的頻率與幅度驅(qū)動所述刷頭，所述驅(qū)動組件位于所述手柄內(nèi)； 加速率計(28)，其安 裝在所述刷頭上或者在所述手柄內(nèi)的所述驅(qū)動組件的一部分上以便當(dāng)所述刷頭在使用者的嘴中操作時檢測由于所述刷頭的運動，包括所述刷頭的旋轉(zhuǎn)速率，而存在于所述加速率計上的力；并且 其中所述處理器能夠處理來自所述加速率計的旋轉(zhuǎn)速率信息以提供刷頭運動的幅度信息，其中所述幅度信息被提供到使用者或者用于控制刷頭操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的牙刷，其中所述幅度信息被提供到使用者并且用以控制刷頭操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的牙刷，包括用于比較所述幅度信息與值的預(yù)設(shè)定范圍的比較電路(31)，并且如果所述幅度信息在所述范圍外部，那么反饋控制信號(30)就提供到所述驅(qū)動組件以改變所述驅(qū)動信號的特征以便改變所述幅度至所選定的范圍。
17.—種電動牙刷，其包 括手柄(22)、刷頭(14)、用于以選定頻率和幅度驅(qū)動所述刷頭的驅(qū)動組件(20)，所述驅(qū)動組件位于所述手柄內(nèi)以及安裝在所述刷頭上或者在所述手柄內(nèi)的所述驅(qū)動組件的一部分上以便當(dāng)所述刷頭在使用者的嘴中操作時檢測所述刷頭的旋轉(zhuǎn)速率的微型陀螺儀(26)； 處理器(22)，其位于所述驅(qū)動組件中，能夠處理來自所述陀螺儀的所述旋轉(zhuǎn)速率信息以提供刷頭運動的幅度信息，其中在所述電動牙刷的操作中，所述幅度信息被提供給使用者，或者被提供給所述驅(qū)動組件以控制刷頭操作。
【文檔編號】A61C17/22GK103906480SQ201280052171
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】M·D·博文坎普, S·E·霍爾, J·M·亞歷山大 申請人:皇家飛利浦有限公司