本發(fā)明關(guān)于牙刷，具體關(guān)于被結(jié)構(gòu)化為檢測(cè)刷牙角度且基于以多個(gè)角度檢測(cè)的刷力向用戶提供反饋的牙刷，諸如電動(dòng)牙刷。
背景技術(shù)：
：通常，眾所周知用于清潔牙齒(包括去除菌斑)的電動(dòng)牙刷。通常，電動(dòng)牙刷依賴附接到刷毛安裝板的刷毛組，刷毛安裝板轉(zhuǎn)而由驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)移動(dòng)來(lái)擦洗牙齒表面。依賴用于實(shí)際清潔的刷毛的擦洗動(dòng)作的這種牙刷通常需要由用戶針對(duì)牙齒施加一定量的力，以適應(yīng)牙齒的各種形狀和間隔的差異，并且有效清潔牙齒。牙刷的刷毛相對(duì)于牙齒的正確定位對(duì)于高效菌斑去除是必要的。為了從牙齒最佳地去除菌斑，經(jīng)常有利的是用以完全垂直于牙齒的角度定位的刷毛來(lái)刷牙。試驗(yàn)已經(jīng)揭示用戶平常以遠(yuǎn)非垂直的角度刷他們的牙齒。常見(jiàn)離垂直多達(dá)70度的角度，特別是在刷牙齒內(nèi)部的時(shí)候。在這種極端角度下，刷毛中的許多不再與牙齒接觸(或成低效角度)，并且刷牙極其低效。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種牙刷，該牙刷包括：刷頭；用于測(cè)量由刷頭以相對(duì)于牙齒的第一角度施加的第一力的第一力傳感器和用于測(cè)量由刷頭以相對(duì)于牙齒的第二角度施加的第二力的第二力傳感器，第二角度不同于第一角度；以及處理單元。處理單元被結(jié)構(gòu)化為：(i)接收指示如由第一力傳感器測(cè)量的第一力的第一信息，(ii)接收指示如由第二力傳感器測(cè)量的第二力的第二信息，并且(iii)基于第一信息和第二信息來(lái)確定關(guān)于刷頭的當(dāng)前刷牙角度的信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種操作具有刷頭的牙刷的方法。該方法包括：生成指示由刷頭以相對(duì)于牙齒的第一角度施加的第一力的第一信息和指示由刷頭以相對(duì)于牙齒的第二角度施加的第二力的第二信息，第二角度不同于第一角度；基于第一信息和第二信息來(lái)確定關(guān)于刷頭的當(dāng)前刷牙角度的信息；以及基于所確定的關(guān)于當(dāng)前刷牙角度的信息提供用戶可感知反饋。本發(fā)明的這些和其他目的、特征以及特性、以及操作方法和結(jié)構(gòu)的有關(guān)元件的功能、以及部分組合和制造經(jīng)濟(jì)性，將在參照附圖考慮以下描述和所附權(quán)利要求時(shí)變得更明顯，附圖中的所有形成本說(shuō)明書(shū)的一部分，其中同樣的附圖標(biāo)記指示各種附圖中對(duì)應(yīng)的部分。然而，要清楚地理解，附圖僅用于圖示和描述的目的，且不旨在作為本發(fā)明限制的定義。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的牙刷的分解示意圖；圖2是圖1的牙刷的示意圖；圖3和圖4是圖示了圖1和圖2的牙刷頭的兩個(gè)另選特定實(shí)施方式的示意圖；以及圖5是圖示了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的、圖1和圖2的牙刷的操作的流程圖。具體實(shí)施方式如本文中所用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文另外清楚指示。如本文中所用的，兩個(gè)或更多個(gè)部分或組件“耦合”的陳述應(yīng)意指部分直接或間接(即，借助一個(gè)或多個(gè)中間部分或組件，只要聯(lián)系存在)接合或一起操作。如本文中所用的，“直接耦合”意指兩個(gè)元件與彼此直接接觸。如本文中所用的，“固定耦合”或“固定”意指兩個(gè)組件被耦合為在相對(duì)于彼此維持恒定定向的同時(shí)作為整體移動(dòng)。如本文中所用的，詞語(yǔ)“單一的”意指組件被創(chuàng)建為單件或單個(gè)單元。即，包括單獨(dú)創(chuàng)建且然后耦合在一起作為單元的多件的組件不是“單一的”組件或主體。如本文中采用的，兩個(gè)或更多個(gè)部分或組件“嚙合”彼此的陳述應(yīng)意指部分直接或借助一個(gè)或多個(gè)中間部分或組件針對(duì)彼此施加力。如本文中采用的，術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”應(yīng)意指一或大于一的整數(shù)(即，多個(gè))。如本文中所用的，“大致垂直”應(yīng)意指成90度±5度的角度。如本文中所用的，“大致平行”應(yīng)意指成0度±5度的角度。本文中所用的方向短語(yǔ)(諸如例如且不限制地，頂、底、左、右、上、下、前、后、及其衍生物)與附圖中所示出的元件的定向有關(guān)，并且不對(duì)權(quán)利要求限制，除非本文中清楚記載。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的電動(dòng)牙刷10的分解示意圖，并且圖2是該電動(dòng)牙刷的示意圖。如本文中詳細(xì)描述的，牙刷10被結(jié)構(gòu)化為以多個(gè)角度檢測(cè)刷力，不像可以具有單個(gè)力傳感器的現(xiàn)有技術(shù)牙刷，牙刷10允許獲得刷頭角度，并且由此獲得刷牙角度。牙刷10包括手柄部12和由電池16供電的DC馬達(dá)14。馬達(dá)14向刷頭18提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，刷頭轉(zhuǎn)而可移動(dòng)地安裝在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸22上。然而，應(yīng)理解，各種另選驅(qū)動(dòng)動(dòng)作布置可以用于合并本文中所公開(kāi)概念的電動(dòng)牙刷中。示例性實(shí)施例中DC馬達(dá)的圖示僅是若干可能馬達(dá)系統(tǒng)中的一個(gè)。刷頭18包括安裝在刷毛背部構(gòu)件25上的刷毛24的組，刷毛組和刷毛背部構(gòu)件一起限定刷頭18的刷毛部分。刷毛24借助由馬達(dá)14提供給刷頭18的振蕩動(dòng)作來(lái)完成清潔。馬達(dá)14的操作受處理單元26控制，處理單元是電動(dòng)牙刷的常見(jiàn)組件。處理單元26例如且不限制地可以是微處理器、微控制器或任意其他合適處理設(shè)備，并且可以包括用于存儲(chǔ)由處理單元26執(zhí)行的例程的合適存儲(chǔ)器。如圖1和圖2中看到的，在示例性實(shí)施例中，手柄部12包括：第一力傳感器30A，該第一力傳感器用于測(cè)量在牙刷10的使用期間由刷頭18針對(duì)牙齒以相對(duì)于牙刷10的縱軸線32和刷毛24的縱軸線36(如由圖2中的箭頭指示的)的第一角度施加的刷力；和第二力傳感器30B，該第二力傳感器用于測(cè)量在牙刷10的使用期間由刷頭18針對(duì)牙齒以相對(duì)于牙刷10的縱軸線32和刷毛24的縱軸線36(不同于第一軸線)的第二角度施加的刷力。在示例性實(shí)施例中，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B被定位為與馬達(dá)14相鄰，并且被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量驅(qū)動(dòng)軸22上的力。由此，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B被結(jié)構(gòu)化且定位為測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同角度下的刷力。例如，第一力傳感器30A可以被結(jié)構(gòu)化并定位為測(cè)量大致垂直于牙刷10的縱軸線32且與刷毛24的縱軸線36大致平行的角度下的刷力，并且第二力傳感器30B可以被結(jié)構(gòu)化且定位為測(cè)量與縱軸線32大致平行且大致垂直于刷毛24的縱軸線36的角度下的刷力。然而，將理解，該配置僅意指示例性的，并且用于每個(gè)力傳感器30A和30B的另選角度在本文中所公開(kāi)的概念的范圍內(nèi)也是可能的。本文中在別處詳細(xì)描述了用于力傳感器30A和30B的若干示例性另選配置。另外，如圖1和圖2中看到的，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B各操作地耦合到處理單元26，并且向處理單元26提供指示由其測(cè)量的力的信號(hào)。在另選實(shí)施例中，力傳感器30A和30B可以位于刷頭18內(nèi)。然而，如將理解的，其中力傳感器30A和30B位于手柄部12內(nèi)的前一配置將幫助保持刷頭18的低成本，并且將避免跨刷頭18與手柄部12之間的可插入接口的互連問(wèn)題。第一力傳感器30A和第二力傳感器30B可以為若干已知或?qū)?lái)開(kāi)發(fā)的、用于感測(cè)由刷頭18施加的力的合適感測(cè)設(shè)備中的任意一個(gè)。例如且不限制地，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B可以各為被結(jié)構(gòu)化為直接測(cè)量刷力的應(yīng)變儀、或通過(guò)測(cè)量刷頭18和/或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸22的位移來(lái)間接測(cè)量刷力的傳感器(諸如磁(霍爾)傳感器)。由第一力傳感器30A和第二力傳感器30B生成的所測(cè)量力值被提供給處理單元26。此外，如圖1和圖2中看到的，手柄部12還包括耦合到處理單元26的反饋設(shè)備34。如本文中更詳細(xì)描述的，在牙刷10的使用期間，反饋設(shè)備34被結(jié)構(gòu)化為提供關(guān)于用戶在任意特定時(shí)間采用的、相對(duì)于牙齒表面的刷牙角度(即，刷毛24被定位的刷牙角度)的用戶可感知反饋。由反饋設(shè)備34生成的用戶可感知反饋被設(shè)計(jì)為鼓勵(lì)用戶以有利的刷牙角度來(lái)刷牙。本文中詳細(xì)描述了可以確定和/或提供刷牙角度和/或反饋的若干方式。反饋設(shè)備34可以為被結(jié)構(gòu)化為在處理單元26的控制下生成聽(tīng)覺(jué)反饋信號(hào)的聽(tīng)覺(jué)反饋設(shè)備(諸如揚(yáng)聲器)。另選地，反饋設(shè)備34可以為被結(jié)構(gòu)化為在處理單元26的控制下生成視覺(jué)反饋信號(hào)的視覺(jué)反饋設(shè)備(諸如一個(gè)或多個(gè)LED)。在又一個(gè)另選實(shí)施例中，反饋可以通過(guò)處理單元26修改馬達(dá)14的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式以給出用戶口中的不同感覺(jué)(諸如降低的幅度、馬達(dá)14的脈動(dòng)或馬達(dá)振動(dòng)的某一其他另選方案)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶可以更容易地感知這種反饋機(jī)制。圖5是圖示了根據(jù)所公開(kāi)概念的示例性實(shí)施例的、操作牙刷10的方法的流程圖，其中，基于以兩個(gè)或更多個(gè)不同角度測(cè)量的刷力進(jìn)行/導(dǎo)出當(dāng)前刷牙角度的確定，并且其中，響應(yīng)于此，向牙刷10的用戶提供反饋，以便鼓勵(lì)優(yōu)選的刷牙角度。方法在步驟40處開(kāi)始，在步驟40中，由第一力傳感器30A以第一角度測(cè)量第一刷力(本文中被稱為F1)。然后，在步驟42處，由第二力傳感器30B以不同于第一角度的第二角度測(cè)量第二刷力(本文中被稱為F2)。步驟40和42處所測(cè)量的第一和第二刷力被提供給處理單元26。接著，在步驟44處，處理單元26基于在步驟40和42處測(cè)量的第一和第二刷力關(guān)于當(dāng)前刷牙角度進(jìn)行確定。在示例性實(shí)施例中，在步驟44處進(jìn)行的確定是關(guān)于刷牙角度是除了大致垂直于牙齒表面之外的角度的程度(即，刷牙期間刷頭18(以及具體為刷毛24和刷毛背部構(gòu)件25)圍繞縱軸線32旋轉(zhuǎn)的程度)的確定。例如且不限制地，步驟44可以涉及基于第一和第二刷力，來(lái)確定刷牙角度在理想范圍內(nèi)、非理想但仍可接受范圍內(nèi)、或者不可接受范圍內(nèi)。作為另一個(gè)更簡(jiǎn)單的示例，步驟44可以涉及確定刷牙角度高于或者低于用于可接受角度的合適預(yù)定閾值。其他示例仍然在所公開(kāi)概念的范圍內(nèi)。最后，在步驟46處，處理單元26使得基于步驟44中進(jìn)行的確定借助反饋設(shè)備34生成用戶可感知反饋。例如且不限制地，用戶可感知反饋可以使得形成反饋設(shè)備34一部分的特定顏色的一個(gè)或多個(gè)LED點(diǎn)亮，和/或可以使得反饋設(shè)備34生成特定性質(zhì)的聽(tīng)覺(jué)信號(hào)(比如，在其中確定刷牙角度在不可接受范圍內(nèi)和/或低于合適預(yù)定閾值的情況下，可以生成嗡嗡的聲音)。現(xiàn)在將詳細(xì)描述圖5的方法的若干非限制性示例性實(shí)施方式。然而，將理解，下面描述的實(shí)施方式僅意指是示例性的，由此不被認(rèn)為是限制。在第一示例性實(shí)施方式中，第一力傳感器30A被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量大致垂直于縱軸線32且與刷毛24的縱軸線36大致平行的第一角度下的力F1，并且第二力傳感器30B被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量與縱軸線32大致平行且大致垂直于刷毛24的縱軸線36的第二角度下的力F2。在該示例性實(shí)施方式中，關(guān)于當(dāng)前刷牙角度的確定可以使用下面表1中示出的情況分析來(lái)進(jìn)行，其中，F(xiàn)T例如且不限制地是1-3N的用戶的典型刷力。表1基于上述情況分析，如果處理單元26確定用戶的當(dāng)前刷牙落在情況3或情況4內(nèi)、且由此確定刷牙角度不利和/或不可接受，那么處理單元26在示例性實(shí)施例中將使得反饋設(shè)備34向用戶提供校正信號(hào)(諸如警報(bào)聲音或特定顏色的光)，以便鼓勵(lì)用戶以更佳的角度刷牙。在上述情況分析中，所提出的品質(zhì)因數(shù)是所測(cè)量力的比率F1/(F1+F2)。由此，上述情況分析在一個(gè)特定實(shí)施例中可以基于下面表2中提供的信息/公式來(lái)實(shí)現(xiàn)。F1/(F1+F2)比率關(guān)于當(dāng)前刷牙角度的確定F1/(F1+F2)>Threshold1理想刷牙(綠色LED點(diǎn)亮)Threshold2≤F1/(F1+F2)≤Threshold1非理想刷牙(橙色LED點(diǎn)亮)F1/(F1+F2)<Threshold2不良刷牙(紅色LED點(diǎn)亮)表2在一個(gè)特定非限制性實(shí)施例中，Threshold1＝0.8，并且Threshold2＝0.5。在簡(jiǎn)化示例中，上述情況分析可以基于如下的單個(gè)反饋公式且使用該反饋公式來(lái)實(shí)現(xiàn)：如果F1/(F1+F2)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點(diǎn)亮和/或嗡嗡的聲音啟動(dòng))；否則刷牙角度可接受。在一個(gè)特定非限制性實(shí)施例中，Threshold3＝0.65。在圖3中示意性示出的牙刷10的第二示例性實(shí)施方式中，第一力傳感器30A被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量大致垂直于縱軸線32且與刷毛24的縱軸線36大致平行的第一角度下的力F1，并且第二力傳感器30B被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量大致垂直于刷毛24的縱軸線36且成未大致垂直于縱軸線32(如圖3中展示的)的角度α1的第二角度下的力F2。在該第二另選示例性實(shí)施方式中，應(yīng)用關(guān)于α1的余弦的換算系數(shù)，并且本文中所述的情況分析可以基于下面表3中提供的信息/公式來(lái)實(shí)現(xiàn)。表3在簡(jiǎn)化示例中，該另選方案中的情況分析可以基于如下的單個(gè)反饋公式且使用該反饋公式來(lái)實(shí)現(xiàn)：如果F1/(F1+F2/cosα1)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點(diǎn)亮和/或嗡嗡的聲音啟動(dòng))；否則刷牙角度可接受。在圖4中示意性示出的牙刷10的第三示例性實(shí)施方式中，第一力傳感器30A被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量大致垂直于縱軸線32且與刷毛24的縱軸線36大致平行的第一角度下的力F1，并且第二力傳感器30B被結(jié)構(gòu)化為測(cè)量成未大致垂直于刷毛24的縱軸線36的角度α2且大致垂直于縱軸線32(如圖4中展示的)的第二角度下的力F2。在該第三另選示例性實(shí)施方式中，應(yīng)用關(guān)于α2的正弦的換算系數(shù)，并且本文中所述的情況分析可以基于下面表4中提供的信息/公式來(lái)實(shí)現(xiàn)。表4在簡(jiǎn)化示例中，該另選方案中的情況分析可以基于如下的單個(gè)反饋公式且使用該反饋公式來(lái)實(shí)現(xiàn)：F1/(F1+F2/sinα2)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點(diǎn)亮和/或嗡嗡的聲音啟動(dòng))；否則刷牙角度可接受。在第四示例性實(shí)施方式中，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B兩者都以未大致垂直于刷毛24的縱軸線36的角度來(lái)定位。在這種情況下，如果第一力傳感器30A和第二力傳感器30B兩者相對(duì)于刷毛24的縱軸線36具有相同的角度，則可以是有利的。如果用戶大致垂直于牙齒刷牙(理想情況)，則由第一力傳感器30A和第二力傳感器30B中的每一個(gè)測(cè)量的力將大致相等(即，規(guī)范化信號(hào)(F1-F2)/(F1+F2)～0)，同時(shí)隨著傳感器之間的規(guī)范化力差(F1-F2)/(F1+F2)的絕對(duì)值增大，刷牙角度將增大(即，變得不那么理想)。由此，在該實(shí)施例中，在力差(F1-F2)的絕對(duì)值超過(guò)某一預(yù)定閾值時(shí)，可以生成指示不良刷牙角度的反饋(例如，紅色LED點(diǎn)亮和/或嗡嗡的聲音啟動(dòng))。在另選實(shí)施例中，在力差(F1-F2)/(F1+F2)的絕對(duì)值小于或等于預(yù)定閾值時(shí)，可以提供指示良好刷牙角度的不同反饋信號(hào)(例如，綠色LED點(diǎn)亮和/或另選地正面的嗡嗡聲音啟動(dòng))。提及的是，在這種情況下，還可以使用多個(gè)閾值，使得例如可以給出綠色、橙色或紅色反饋。此外，在剛剛描述的第一、第二、第三以及第四實(shí)施方式中，可以有利的是，僅在高于例如且不限制的0.25N的特定閾值的絕對(duì)力等級(jí)下判斷相關(guān)品質(zhì)因數(shù)。否則，反饋可以在刷頭18實(shí)際上未與牙齒接觸時(shí)給出。而且，當(dāng)牙刷10的刷牙動(dòng)作主要在牙齒上時(shí)，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數(shù)如本文中所述的將提供當(dāng)前刷牙角度的良好指示。然而盡管如此，當(dāng)牙刷10的刷牙動(dòng)作在牙齦線上時(shí)，因?yàn)檠浪?0在牙齦上的位置可以由于牙齦定向而從第一力傳感器30A(F1)產(chǎn)生主要信號(hào)，來(lái)自第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數(shù)可以錯(cuò)誤地指示理想的刷牙角度(例如，F(xiàn)1/F2>0.8)。根據(jù)一個(gè)示例性非限制性特定實(shí)施方式，該問(wèn)題可以通過(guò)采用本文中所公開(kāi)的概念結(jié)合由本發(fā)明的受讓人擁有的、標(biāo)題為“PlaqueDetectionUsingAStreamProbe”的WO2014/097242(其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文)中所述的概念來(lái)克服。具體地，WO2014/097242描述了如下系統(tǒng)，其中來(lái)自流探頭的信號(hào)可以用于獲得指示刷頭處于牙齦上的信息。使用該信息，可以提供根據(jù)本文中所公開(kāi)概念的刷頭定向的更優(yōu)化的反饋。具體地，以WO2014/097242中所述的方式獲得的、刷頭18位于牙齦上的指示可以用作用于以下情況的檢查：其中來(lái)自第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數(shù)指示理想刷牙角度，使得如果這種讀數(shù)指示理想刷牙角度但確定刷頭18處于牙齦上，則將不提供指示理想刷牙角度的反饋。由此，圖1和圖2中示出的牙刷10和圖3中示出的操作方法提供其中可以自動(dòng)鼓勵(lì)用戶采用優(yōu)選刷牙角度來(lái)提高刷牙有效性和效率的系統(tǒng)。在權(quán)利要求中，置于括號(hào)之間的任意附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。詞語(yǔ)“包括”或“包含”不排除除了權(quán)利要求中列出的那些元件或步驟之外的元件或步驟的存在。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干可以由同一硬件項(xiàng)來(lái)體現(xiàn)。元件之前的詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)這種元件的存在。在列舉了若干裝置的任意設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干可以由同一硬件項(xiàng)來(lái)體現(xiàn)。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中記載特定元件的簡(jiǎn)單事實(shí)，不指示這些元件不可以組合使用。雖然已經(jīng)基于當(dāng)前被認(rèn)為是最為實(shí)用且優(yōu)選的實(shí)施例、為了說(shuō)明的目的詳細(xì)描述了本發(fā)明，但要理解，這種細(xì)節(jié)僅是用于該目的，并且本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反，本發(fā)明旨在覆蓋在所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)的修改和等同布置。例如，要理解，本發(fā)明設(shè)想：在可能的范圍內(nèi)，任意實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征可以與任意其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征組合。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3