專利名稱：提供基本上即時(shí)反饋的牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手動(dòng)或電動(dòng)牙刷裝置，該裝置適于提供基本上即時(shí)反饋，以在其使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者。
背景技術(shù)：
在對(duì)牙齦溫和作用下，使用牙刷從牙齒表面移除牙斑的有效性受使用者刷牙運(yùn)動(dòng)、刷牙持續(xù)時(shí)間以及在刷牙過(guò)程中使用者所施加的力的影響。牙科專業(yè)人員已將這些參數(shù)整合在一起，以形成“推薦的刷牙技術(shù)”，在牙科患者拜訪牙醫(yī)時(shí)將該技術(shù)教給他們。在一些情況下，使用者的刷牙運(yùn)動(dòng)使用加速度計(jì)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，其中在刷牙完成之后通過(guò)間接方式將數(shù)據(jù)提供給使用者。在一種這樣的情況下，可以使用通過(guò)手動(dòng)牙刷收集的數(shù)據(jù)為使用者和/或使用者的牙醫(yī)提供對(duì)刷牙過(guò)程中使用者刷牙技術(shù)的準(zhǔn)確評(píng)估。牙刷獲取有關(guān)刷牙過(guò)程中使用者刷牙運(yùn)動(dòng)、力和持續(xù)時(shí)間的數(shù)據(jù)的時(shí)間序列，保存該數(shù)據(jù)，并 且隨后使用第二裝置對(duì)其進(jìn)行分析。牙刷與第二裝置之間的使用者界面允許牙刷使用者和/或使用者的牙醫(yī)查看對(duì)刷牙過(guò)程的模擬。也可以保存來(lái)自多個(gè)刷牙過(guò)程的數(shù)據(jù)，從而可編譯和研究患者的刷牙技術(shù)和方案的歷史。然而，手動(dòng)牙刷不會(huì)在刷牙過(guò)程中為使用者提供直接、瞬時(shí)的反饋。另外，用于通過(guò)電動(dòng)牙刷刷牙的技術(shù)還可不同于手動(dòng)刷牙的技術(shù)。就電動(dòng)牙刷而言，該技術(shù)應(yīng)當(dāng)為輕輕地在牙齒上滑動(dòng)牙刷的頭部，從而允許動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的刷毛進(jìn)行清潔。需要的是一種手動(dòng)或電動(dòng)的牙刷，該牙刷對(duì)刷牙模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在刷牙過(guò)程中向使用者提供直接、基本上瞬時(shí)的反饋，以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者，從而使用者可在刷牙過(guò)程中將其刷牙技術(shù)調(diào)整得更加安全有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種牙刷，該牙刷包括柄部；頸桿；牙刷頭部區(qū)域，其從頸桿延伸，包括從其基座延伸的清潔元件；運(yùn)動(dòng)傳感器，其用于采集表征與刷牙同步的沿牙刷至少一個(gè)方向的牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)；微處理器，其用于分析表征與刷牙同步的牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)；和反饋裝置，其向使用者提供與刷牙同步的有關(guān)刷牙技術(shù)用力程度的牙刷反饋。如本文所述，運(yùn)動(dòng)傳感器、微處理器和反饋裝置共同配合，以向使用者提供基本上即時(shí)的反饋，使得使用者在刷牙時(shí)可調(diào)整刷牙運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還涉及利用此類(lèi)牙刷的方法。


圖I是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的牙刷的俯視圖。圖2是沿圖I的22平面的圖I牙刷的剖視圖。圖3是使用本發(fā)明電動(dòng)牙刷的第一實(shí)施例方法的表示。圖4是使用本發(fā)明電動(dòng)牙刷的第二實(shí)施例方法的表示。圖5是使用本發(fā)明電動(dòng)牙刷的第三實(shí)施例方法的表示。
圖6a是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例電動(dòng)牙刷的X運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)圖，指示正在以用力方式使用牙刷。圖6b是當(dāng)未以用力方式使用牙刷時(shí)，圖6a所示實(shí)施例的X運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本文所述的本發(fā)明的一種方法提供了一種方法，該方法包括以下步驟采集與刷牙同步的數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)表征手動(dòng)或電動(dòng)牙刷沿著該牙刷的縱向和/或橫向的運(yùn)動(dòng)；分析與刷牙同步的數(shù)據(jù)；以及向使用者提供與刷牙同步的反饋，以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者，從而使用者在刷牙時(shí)可以調(diào)整刷牙運(yùn)動(dòng)。如本文所用，“基本上即時(shí)的反饋”是指將表征在刷牙過(guò)程中從牙刷采集到的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)與刷牙同步進(jìn)行分析，以確定使用者刷牙用力是否過(guò)激，并且與刷牙同步向使用者提供反饋，以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者，使得使用者在刷牙時(shí)可以調(diào)整刷牙運(yùn)動(dòng)。采集的數(shù)據(jù)不保存在牙刷的單獨(dú)組件中，以在使用者完成刷牙之后用于分析。短語(yǔ)“手動(dòng)牙刷”是指具有清潔元件諸如刷毛的牙刷，其運(yùn)動(dòng)取決于牙刷使用者所·產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。短語(yǔ)“電動(dòng)牙刷”是指具有清潔元件諸如刷毛的牙刷，而其運(yùn)動(dòng)諸如清潔元件的振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)取決于電力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)牙刷也稱為電力輔助牙刷。短語(yǔ)“刷牙用力過(guò)大”是指使用者以聞?lì)l率和/或振幅在口腔內(nèi)移動(dòng)牙刷。后面將對(duì)聞?lì)l率和聞?wù)穹亩x進(jìn)行討論。刷牙用力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致在牙齒根部處的牙齦潰爛。該方法包括采集表征沿著至少一個(gè)方向的牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，所述方向諸如牙刷的X軸、y軸或z軸。在一些實(shí)施例中，可以采集表征沿著兩個(gè)方向或軸的牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，可以采集表征沿著三個(gè)方向或軸的牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。圖I和圖2中示出用于監(jiān)測(cè)刷牙技術(shù)并向使用者提供基本上即時(shí)的反饋以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者的牙刷的一個(gè)實(shí)施例。圖I是牙刷10的俯視圖，而圖2是沿著圖I的22平面的牙刷10的剖視圖。牙刷10包括柄部20、頸桿30和牙刷頭部40。在柄部20內(nèi)安裝有電源22 (如電池)、微處理器24、運(yùn)動(dòng)傳感器25、用于向使用者提供反饋以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者的裝置26、以及電力開(kāi)關(guān)28。盡管未示出，但是電源22被連接至微處理器24、運(yùn)動(dòng)傳感器25、反饋裝置26和電力開(kāi)關(guān)28。運(yùn)動(dòng)傳感器25、微處理器24和反饋裝置26 —起配合以向牙刷使用者提供關(guān)于使用者是否刷牙用力過(guò)大的基本上即時(shí)的反饋。在牙刷操作過(guò)程中采集和分析數(shù)據(jù)的方式將在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。運(yùn)動(dòng)傳感器25可為例如加速度計(jì)、陀螺儀或它們的組合。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器25為單軸加速度計(jì)，其用于測(cè)量圖I和圖2中示出的牙刷隨時(shí)間變化在x(即縱向)方向的加速度。在其他實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器25為雙軸加速度計(jì)，并用于測(cè)量圖I和圖2中示出的牙刷隨時(shí)間變化在X (縱向)和y (橫向)方向的加速度。這是牙刷在牙刷頭部平面內(nèi)的移動(dòng)。在另外其他實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器25為三軸加速度計(jì)，并用于測(cè)量圖I和圖2中示出的牙刷隨時(shí)間變化在x、y和z方向的加速度。這是牙刷頭部的三維移動(dòng)。根據(jù)公式V=IR,當(dāng)如通過(guò)電池向加速度計(jì)供應(yīng)基本上恒定的電流時(shí),加速度計(jì)的電阻響應(yīng)運(yùn)動(dòng)而變化，從而產(chǎn)生變化的電壓輸出。合適的加速度計(jì)可得自許多供應(yīng)商，諸如俄勒R州波特蘭威尼爾軟件公司(Vernier Software (Portland, OR))、馬薩諸塞州諾伍德模擬器件公司(Analog Devices (Norwood, MA))或德克薩斯州卡羅爾頓意法半導(dǎo)體公司(STMicroelectronics(Carrollton, Texas))。微處理器24以約10至約200個(gè)樣本/秒、任選地約50至約120個(gè)樣本/秒的數(shù)據(jù)采集速率(取樣速率)從加速度計(jì)接收加速度數(shù)據(jù)。微處理器24可以是商購(gòu)芯片的形式，諸如可購(gòu)自德克薩斯州達(dá)拉斯德州儀器公司(Texas Instruments (Dallas, TX))、加利福尼亞州圣何塞愛(ài)特美爾公 司(Atmel Corporation (San Jose, CA))、亞利桑那州錢(qián)德勒微芯科技公司(Microchip Technology (Chandler, AZ))、加利福尼亞州圣克拉拉因特爾公司(Intel Corporation (Santa Clara, CA))和德克薩斯州卡羅爾頓意法半導(dǎo)體公司(STMicroelectronics(Carrollton, Texas))。反饋裝置26提供發(fā)送給使用者的信號(hào)，以告知使用者刷牙用力過(guò)大。信號(hào)可以有多種形式。這些信號(hào)可以是涉及視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)或味覺(jué)的五種感官中的任何者或它們的組合的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋裝置26可為柄部20表面上或嵌入該表面中的一個(gè)燈或一系列燈。當(dāng)使用者刷牙用力不太大時(shí)，燈可處于關(guān)閉狀態(tài)，并在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)點(diǎn)亮。在另一個(gè)實(shí)施例中,可使用兩種顏色的燈。此處,點(diǎn)亮的第一顏色的燈告知使用者刷牙用力不太大。如果使用者刷牙用力開(kāi)始太大，則點(diǎn)亮的第一顏色的燈變暗，而點(diǎn)亮的第二顏色的燈亮起。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋裝置26提供的信號(hào)可以是如上面所討論的類(lèi)似方式使用的聽(tīng)覺(jué)或一系列聽(tīng)覺(jué)的形式。變化的音量、音節(jié)、音調(diào)或音頻均是可能的信號(hào)。在另外其他實(shí)施例中，反饋裝置26可以提供振動(dòng)運(yùn)動(dòng)作為信號(hào)，以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者。如上所述，本發(fā)明的牙刷包括柄部、頸桿和牙刷頭部。牙刷頭部將具有清潔元件，其形式通常為以毛簇排列的刷毛。清潔毛簇由大約20至50根獨(dú)立刷毛組成，這些刷毛以優(yōu)化牙齒表面清潔效果的方式排列在牙刷頭部面上。圖I示出牙刷頭部40上的毛簇52、54的一種排列。應(yīng)當(dāng)理解，牙刷頭部40上毛簇52、54的排列(可為靜止毛簇52或活動(dòng)毛簇54的形式)并不會(huì)在本發(fā)明的范圍中進(jìn)行限制。典型的清潔毛簇的直徑為大約0. 063英寸(I. 6_)，而橫截面積為大約0. 079平方英寸(2_2)。常用的刷毛的直徑為軟刷毛，0. 006英寸(0. 15mm);中等硬度刷毛，0. 008英寸(0. 2mm);硬刷毛,0.010英寸(0.25mm)。如圖I和圖2的實(shí)施例中所示，牙刷頭部40包括以毛簇52排列的靜止刷毛形式的清潔元件。實(shí)施例示出分別位于牙刷頭部40的前側(cè)、后側(cè)和兩側(cè)的靜止毛簇52a、52b、52c和52d。在本實(shí)施例中，牙刷頭部40也包括以毛簇54排列的活動(dòng)刷毛?；顒?dòng)毛簇54可被設(shè)置在載體42上，即刷毛板或刷毛安裝板上，其通過(guò)例如軸46連接至用于導(dǎo)致毛簇運(yùn)動(dòng)的裝置44。用于導(dǎo)致毛簇運(yùn)動(dòng)的裝置44包括(但不限于)導(dǎo)致平移、旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置。盡管圖I和圖2的實(shí)施例中示出的毛簇52和54大致垂直于上文所述并在附圖中示出的實(shí)施例中的牙刷柄部，但可以使用其他刷毛幾何形狀和牙刷設(shè)計(jì)。例如，刷毛可以相對(duì)于牙刷柄部的頭部區(qū)域成角度?？刹捎迷S多不同方法或模式來(lái)使用本發(fā)明的牙刷10向使用者提供基本上即時(shí)的反饋，以在使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)提示使用者。圖3示出使用牙刷10的第一實(shí)施例方法。在本實(shí)施例中，使用者優(yōu)選使用標(biāo)準(zhǔn)清潔運(yùn)動(dòng)在口中移動(dòng)牙刷10。當(dāng)使用者刷牙用力不太大時(shí)，可接收到來(lái)自牙刷10的“正輸出信號(hào)”。當(dāng)使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)，將會(huì)接收到來(lái)自牙刷10的“負(fù)輸出信號(hào)”。術(shù)語(yǔ)“正”和“負(fù)”在本文分別用來(lái)表示所用的刷牙技術(shù)是合格的或不合格的，并且不具有與之相關(guān)的任何其他技術(shù)含義。在某些實(shí)施例中，相應(yīng)的“正輸出信號(hào)”和/或“負(fù)輸出信號(hào)”在刷牙周期中可以是連續(xù)的。在其他實(shí)施例中，相應(yīng)的“正輸出信號(hào)”和/或“負(fù)輸出信號(hào)”在刷牙周期中可以是間歇性的。在第一步驟中，打開(kāi)牙刷10。接著，將任選的內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”設(shè)定為預(yù)定的刷牙時(shí)間。預(yù)定的刷牙時(shí)間可為例如180、150、120、90、75、60、45或30秒，并且可由制造商或由使用者基于當(dāng)前口腔健康實(shí)際情況而設(shè)定。在此任選步驟中，啟動(dòng)內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”。前進(jìn)至下一步驟，可以使用任選“輸出信號(hào)”告知使用者牙刷已啟動(dòng)。該信號(hào)可以是涉及以下五種感官中的任何者的多種形式視覺(jué)(光)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)(振動(dòng))、嗅覺(jué)或味覺(jué)。隨后可啟動(dòng)單獨(dú)定時(shí)器，并且在“時(shí)間I”的間隔，可發(fā)送任選“輸出信號(hào)”告知使用者應(yīng)當(dāng)例如移至另一個(gè)象限，或假如使用者在刷牙過(guò)程結(jié)束時(shí)忘記關(guān)閉定時(shí)器，則指示裝置處于啟動(dòng)狀態(tài)。“時(shí)間1”可為例如30、20、15、10或5秒。
前進(jìn)至下一步驟，運(yùn)動(dòng)傳感器25測(cè)量牙刷沿著主軸(如X軸)的位移。微處理器24開(kāi)始從運(yùn)動(dòng)傳感器25接收關(guān)于牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。微處理器隨后計(jì)算沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的頻率值，即計(jì)算的頻率，以及沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的振幅值，即計(jì)算的振幅?？稍谝欢〞r(shí)間間隔(諸如 1、0· 5,0. 25,0. 125,0. 1,0. 05,0. 025,0. 0125,0. 01,0. 005秒或更少)連續(xù)地采集數(shù)據(jù)。所采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔可以是固定的，或可以隨機(jī)選擇。所獲得的數(shù)據(jù)流可通過(guò)微處理器內(nèi)的低通數(shù)字過(guò)濾器而除去數(shù)據(jù)內(nèi)的高頻率噪聲，以允許使用者的運(yùn)動(dòng)更明顯并且允許峰值(即最大值)和谷值(即最小值)檢測(cè)更穩(wěn)固。一旦實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，就可以多種方式實(shí)現(xiàn)峰值和谷值檢測(cè)；例如通過(guò)計(jì)算斜率中的變化并且監(jiān)測(cè)其何時(shí)從正值變?yōu)樨?fù)值(如峰值)或負(fù)值變?yōu)檎?如谷值)。一旦確定了峰值和谷值，峰值之間的時(shí)間就會(huì)變得已知并可計(jì)算頻率，并且另外可計(jì)算某個(gè)峰值和后續(xù)谷值之間的差值，以確定振幅。可通過(guò)添加要求，即在一定時(shí)間量(例如O. 4秒)內(nèi)滿足用力條件，而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步過(guò)濾。這樣將確保使用者在刷牙時(shí)體驗(yàn)到瞬時(shí)快速運(yùn)動(dòng)情況下下不會(huì)通知其刷牙用力過(guò)大。在程序的下一步驟中，微處理器24中的操作程序到達(dá)第一決策塊。在該決策塊中，沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值與FREQMAX的預(yù)定值進(jìn)行比較，并且沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值與AMPMAX的預(yù)定值進(jìn)行比較。這些比較可以按順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行。如果按順序進(jìn)行，則比較的順序?qū)τ谘浪?0的性能不起關(guān)鍵作用。如果沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值大于FREQMAX的值，或者如果沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值大于AMPMAX的值，即對(duì)于圖3第一決策塊作出“是”的響應(yīng)，則微處理器24中的操作程序會(huì)生成“負(fù)輸出信號(hào)”，該信號(hào)通過(guò)反饋裝置發(fā)送給使用者，以告知使用者刷牙用力過(guò)大?？梢杂枚喾N方式確定FREQMAX和AMPMAX的值。例如，可以在出售之前預(yù)定最大值并將其編程到牙刷內(nèi)，或者可以基于使用者的特定刷牙習(xí)慣確定最大值。FREQMAX可以確定為牙刷每秒沿X方向(即縱向)為約兩次、三次或更多次的前后運(yùn)動(dòng)。AMPMAX可為約7米/平方秒或更大的牙刷加速度。
如下面的實(shí)例2中所討論，可以通過(guò)使觀察到的可導(dǎo)致齒齦和牙齒受損的刷牙習(xí)慣與頻率/周期和加速度輸出的振幅相關(guān)聯(lián)來(lái)確定這些值。在下面的實(shí)例2中，牙刷每秒沿X方向約四⑷次或更多次前后運(yùn)動(dòng)的頻率(FREQMAX)以及約9米/平方秒(AMPMAX)或更大的牙刷加速度的振幅被表征為刷牙用力過(guò)大?？捎糜诖_定FREQMAX或AMPMAX的其他方法是滑動(dòng)尺度或加權(quán)尺度。對(duì)于滑動(dòng)尺度而言，F(xiàn)REQMAX或AMPMAX可基于沿著主軸的運(yùn)動(dòng)頻率，或沿著主軸的運(yùn)動(dòng)振幅的值。在第一實(shí)施例中，計(jì)算沿著主軸的運(yùn)動(dòng)振幅的值。FREQMAX的值基于沿著主軸的運(yùn)動(dòng)振幅的計(jì)算值而確定。例如，如果牙刷加速度的計(jì)算振幅是3. O米/平方秒，則FREQMAX可設(shè)定為2。如果，另一方面，牙刷加速度的計(jì)算振幅是2. O米/平方秒，則FREQMAX可設(shè)定為較高值4。在第二實(shí)施例中，計(jì)算沿著主軸的運(yùn)動(dòng)頻率的值。AMPMAX的值基于沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值而確定。例如，如果牙刷的計(jì)算頻率是2，則AMPMAX可設(shè)定為10米/平方秒。如果，另一方面，牙刷的計(jì)算頻率是4，則AMPMAX可設(shè)定為較低值5米/平方秒。在一些實(shí)施例中，振幅和頻率可對(duì)刷牙技術(shù)的總體用力度具有不同影響。在這些實(shí)施例中，可使用為頻率和/或振幅加一乘數(shù)的加權(quán)尺度來(lái)強(qiáng)調(diào)該具體運(yùn)動(dòng)。·如果沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值不大于FREQMAX的值，或者沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值不大于AMPMAX的值，即對(duì)于圖3第一決策塊作出“否”的響應(yīng)，則使用者將接收到持續(xù)“時(shí)間3”周期的“正輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力不太大。如之前所提到，反饋(作為“正輸出信號(hào)”或“負(fù)輸出信號(hào)”)可以是涉及五種感官(如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)或味覺(jué))中的任何者(或感官的組合)的一個(gè)信號(hào)或信號(hào)組合的形式。信號(hào)將持續(xù)一段時(shí)間，足以讓使用者確定刷牙用力是否過(guò)激(“時(shí)間3”)。在一些實(shí)施例中，“時(shí)間3”可為諸如(但不限于)3、2、I、0. 5或O. 25秒的值。在其他實(shí)施例中，反饋可以是連續(xù)的，僅當(dāng)使用者刷牙用力不再太大時(shí)才會(huì)停止。在另外其他實(shí)施例中，反饋可以是間歇性的，在“正”和“負(fù)”之間交替，如刷牙技術(shù)所確定。在終止“正輸出信號(hào)”或“負(fù)輸出信號(hào)”時(shí)，微處理器24中的操作程序前進(jìn)至圖3中示出的任選第二決策塊。在該決策塊中，檢查內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為0，則微處理器24中的操作程序會(huì)生成“結(jié)束”信號(hào)，該信號(hào)發(fā)送給使用者，以告知使用者清潔處理完成。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為大于0，則微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。對(duì)于不具有任選第二決策塊的實(shí)施例而言，微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。圖4示出使用牙刷10的第二實(shí)施例方法。在本實(shí)施例中，使用者使用標(biāo)準(zhǔn)清潔運(yùn)動(dòng)在口中移動(dòng)牙刷10。當(dāng)使用者刷牙用力不太大時(shí)，使用者將接收到“正輸出信號(hào)”。當(dāng)使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)，使用者將接收到“負(fù)輸出信號(hào)”。在本實(shí)施例中，沿著主軸檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。在第一步驟中，打開(kāi)牙刷10。接著，將任選的內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”設(shè)定為預(yù)定的刷牙時(shí)間。預(yù)定的刷牙時(shí)間可為例如180、150、120、90、75、60、45或30秒，并且可由制造商或由使用者基于當(dāng)前口腔健康實(shí)際情況而設(shè)定。在該步驟中，啟動(dòng)內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”。前進(jìn)至下一步驟，可以使用“輸出信號(hào)”告知使用者牙刷已啟動(dòng)。該信號(hào)可以是涉及五種感官(如視覺(jué)(光)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)(振動(dòng))、嗅覺(jué)或味覺(jué))中的任何者的多種形式。隨后可啟動(dòng)單獨(dú)定時(shí)器，并且在“時(shí)間I”的間隔，可發(fā)送任選“輸出信號(hào)”告知使用者應(yīng)當(dāng)例如移至另一個(gè)象限，或假如使用者在刷牙過(guò)程結(jié)束時(shí)忘記關(guān)閉定時(shí)器，則指示裝置處于啟動(dòng)狀態(tài)?！皶r(shí)間I”可為例如30、20、15、10或5秒。前進(jìn)至下一步驟，運(yùn)動(dòng)傳感器25測(cè)量牙刷沿著主軸(如X軸)的位移。微處理器24開(kāi)始從運(yùn)動(dòng)傳感器25接收關(guān)于牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。微處理器隨后計(jì)算沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的頻率值，即計(jì)算的頻率，以及沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的振幅值，即計(jì)算的振幅?？稍谝欢〞r(shí)間間隔(諸如 1、0· 5,0. 25,0. 125,0. 1,0. 05,0. 025,0. 0125,0. 01,0. 005秒或更少)連續(xù)地采集數(shù)據(jù)。所采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可以是固定的，或可以隨機(jī)選擇。如上面所提到，所獲得的數(shù)據(jù)流可通過(guò)微處理器內(nèi)的一系列過(guò)濾器以濾出數(shù)據(jù)內(nèi)的噪聲。在程序的下一步驟中，微處理器24中的操作程序到達(dá)第一決策塊。在該決策塊中，沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值與FREQMAX的預(yù)定值進(jìn)行比較，并且沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值與AMPMAX的預(yù)定值進(jìn)行比較。這些比較可以按順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行。如 果按順序進(jìn)行，則比較的順序?qū)τ谘浪?0的性能不起關(guān)鍵作用。如果沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值大于FREQMAX的值，并且沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值大于AMPMAX的值，即對(duì)于圖4第一決策塊作出“是”的響應(yīng)，則微處理器24中的操作程序會(huì)生成“負(fù)輸出信號(hào)”，該信號(hào)通過(guò)反饋裝置發(fā)送給使用者，以告知使用者刷牙用力過(guò)大。如果沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值不大于FREQMAX的值，或者沿著主軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值不大于AMPMAX的值，即對(duì)于圖4第一決策塊作出“否”的響應(yīng)，則使用者將接收到持續(xù)“時(shí)間3”周期的“正輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力不太大。如之前所提到，反饋可以是涉及五種感官(如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)或味覺(jué))中的任何者或感官組合的一個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)的形式。信號(hào)將持續(xù)一段時(shí)間，足以讓使用者確定刷牙用力是否過(guò)激(“時(shí)間3”)。在一些實(shí)施例中，“時(shí)間3”可為諸如(但不限于)3、2、1、O. 5或O. 25秒的值。在其他實(shí)施例中，反饋可以是連續(xù)的，僅當(dāng)使用者刷牙用力不再太大時(shí)才會(huì)停止。在另外其他實(shí)施例中，反饋可以是間歇性的，在“正”和“負(fù)”之間交替，如刷牙技術(shù)所確定。在終止“正輸出信號(hào)”或“負(fù)輸出信號(hào)”時(shí)，微處理器24中的操作程序前進(jìn)至圖4中示出的任選第二決策塊。在該決策塊中，檢查內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為0，則微處理器24中的操作程序會(huì)將“結(jié)束”信號(hào)發(fā)送給使用者，以告知使用者清潔處理完成。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為大于0，則微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。對(duì)于不具有任選第二決策塊的實(shí)施例而言，微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。圖5示出使用牙刷10的第三實(shí)施例方法。在本實(shí)施例中，使用者使用標(biāo)準(zhǔn)清潔運(yùn)動(dòng)在口中移動(dòng)牙刷10。當(dāng)使用者刷牙用力不太大時(shí)，使用者將接收到“正輸出信號(hào)”。當(dāng)使用者刷牙用力過(guò)大時(shí)，使用者將接收到“負(fù)輸出信號(hào)”。在本實(shí)施例中，沿著兩個(gè)軸(X軸和y軸)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。在第一步驟中，打開(kāi)牙刷10。接著，將任選的內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”設(shè)定為預(yù)定的刷牙時(shí)間。預(yù)定的刷牙時(shí)間可為例如180、150、120、90、75、60、45或30秒，并且可由制造商或由使用者基于當(dāng)前口腔健康實(shí)際情況而設(shè)定。在該步驟中，啟動(dòng)內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”。前進(jìn)至下一步驟，使用任選“輸出信號(hào)”告知使用者牙刷已啟動(dòng)。該信號(hào)可以是涉及五種感官(即視覺(jué)(光)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)(振動(dòng))、嗅覺(jué)或味覺(jué))中的任何者的多種形式。隨后可啟動(dòng)單獨(dú)定時(shí)器，并且在“時(shí)間I”的間隔，可發(fā)送任選“輸出信號(hào)”告知使用者應(yīng)當(dāng)例如移至另一個(gè)象限，或假如使用者在 刷牙過(guò)程結(jié)束時(shí)忘記關(guān)閉定時(shí)器，則指示裝置處于啟動(dòng)狀態(tài)。“時(shí)間I”可為例如30、20、15、10或5秒。前進(jìn)至下一步驟，運(yùn)動(dòng)傳感器25測(cè)量牙刷沿著主軸(如X軸)的位移。微處理器24開(kāi)始從運(yùn)動(dòng)傳感器25接收關(guān)于牙刷運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。微處理器隨后計(jì)算沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的頻率值，即計(jì)算的頻率，以及沿著主軸(如X軸)的運(yùn)動(dòng)的振幅值，即計(jì)算的振幅?？稍谝欢〞r(shí)間間隔(諸如 1、0· 5,0. 25,0. 125,0. 1,0. 05,0. 025,0. 0125,0. 01 或O. 005秒或更少)采集數(shù)據(jù)。所采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可以是固定的，或可以隨機(jī)選擇。如上面所提到，所收集的數(shù)據(jù)流可通過(guò)微處理器內(nèi)的一系列過(guò)濾器以濾出數(shù)據(jù)內(nèi)的噪聲。在程序的下一步驟中，微處理器24中的操作程序到達(dá)第一決策塊。在該決策快中，沿著X軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值與FREQMAX1的預(yù)定值進(jìn)行比較,沿著x軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值與AMPMAX1的預(yù)定值進(jìn)行比較，沿著y軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值與FREQMAX2的預(yù)定值進(jìn)行比較，并且沿著I軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值與AMPMAX2的預(yù)定值進(jìn)行比較。如果沿著X軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值大于FREQMAX1的值,或如果沿著x軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值大于AMPMAX1的值，或如果沿著y軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值大于FREQMAX2的值，或如果沿著I軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值大于AMPMAX2的值，即對(duì)于圖5第一決策塊作出“是”的響應(yīng)，則微處理器24中的操作程序會(huì)通過(guò)反饋裝置向使用者發(fā)送“負(fù)輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力過(guò)大。如果沿著X軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值小于FREQMAX1的值，并且沿著x軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值小于AMPMAX1的值，并且沿著y軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算頻率的值小于FREQMAX2的值，并且沿著I軸的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算振幅的值小于AMPMAX2的值，即對(duì)于圖5第一決策塊作出“否”的響應(yīng)，則微處理器24中的操作程序會(huì)通過(guò)反饋裝置向使用者發(fā)送“正輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力不太大。如此前所提到，反饋可以是涉及以下五種感官中的任何者的一個(gè)信號(hào)或信號(hào)組合的形式視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)或味覺(jué)(或感官的組合)。信號(hào)將持續(xù)一段時(shí)間，足以讓使用者確定刷牙用力是否過(guò)激(“時(shí)間3”)。在一些實(shí)施例中，“時(shí)間3”可為諸如(但不限于)3、2、1、0. 5或O. 25秒的值。在其他實(shí)施例中，反饋可以是連續(xù)的，僅當(dāng)使用者刷牙用力不再太大時(shí)才會(huì)停止。在另外其他實(shí)施例中，反饋可以是間歇性的。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖5示出的實(shí)施例中，如果超出FREQMAX1、AMPMAXK FREQMAX2和AMPMAX2中任何一個(gè)的值，則向使用者發(fā)送“負(fù)輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力過(guò)大。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果超出所有FREQMAX1、AMPMAXK FREQMAX2、AMPMAX2的值，則向使用者發(fā)送“負(fù)輸出信號(hào)”，以告知使用者刷牙用力過(guò)大。在其他實(shí)施例中，如果超出FREQMAX1、AMPMAXI、FREQMAX2、AMPMAX2中的兩個(gè)或三個(gè)的值，則向使用者發(fā)送“負(fù)輸出信號(hào)”。在終止“正輸出信號(hào)”或“負(fù)輸出信號(hào)”時(shí)，微處理器24中的操作程序前進(jìn)至圖5中示出的任選第二決策塊。在該決策塊中，檢查內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為O，則微處理器24中的操作程序會(huì)將“結(jié)束”信號(hào)發(fā)送給使用者，以告知使用者清潔處理完成。如果內(nèi)部倒計(jì)時(shí)“全局定時(shí)器”的值為大于O，則微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。對(duì)于不具有任選第二決策塊的實(shí)施例而言，微處理器24中的操作程序會(huì)返回第一決策塊，并且清潔處理會(huì)繼續(xù)。在其他實(shí)施例中，手動(dòng)或電動(dòng)牙刷包括可替換的牙刷部分。此處，傳感器不在頭部區(qū)域中，并且頭部可為可移除的和可替換的。頭部可例如通過(guò)與柄部螺紋接合而進(jìn)行連接，以使得牙刷可在發(fā)生刷毛磨損之后繼續(xù)使用?？梢允褂萌魏嗡桀?lèi)型的可移除頭部或刷毛盒。實(shí)例如下實(shí)例僅為示例性目的，不應(yīng)該理解為以任何方式限制本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，變化形式是可能的，這些變化涵蓋在所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)。實(shí)例I·制備包含X軸(即縱向軸線)加速度計(jì)連接至其上的電動(dòng)牙刷。進(jìn)行一項(xiàng)研究，借此觀察二十六位受試者用該牙刷刷牙。由專業(yè)認(rèn)可的牙醫(yī)對(duì)每一位受試者都進(jìn)行觀察，以表征和辨識(shí)可導(dǎo)致牙齦和牙齒受損的刷牙習(xí)慣。觀察在單向鏡后面進(jìn)行，以防止受試者刷牙技術(shù)和牙醫(yī)觀察刷牙過(guò)程之間的任何干擾。在刷牙過(guò)程中，牙醫(yī)按I至9的標(biāo)度對(duì)行程速度和行程長(zhǎng)度進(jìn)行表征，其中I為輕柔的，9為用力過(guò)大。牙醫(yī)也按I (輕柔的)至9 (用力過(guò)大的)的標(biāo)度對(duì)于輕柔至用力過(guò)大兩者的刷牙行為進(jìn)行表征。隨后將顯示用力過(guò)大或受損特性(大于6的牙醫(yī)等級(jí))的刷牙習(xí)慣與頻率/周期和加速度計(jì)的加速度輸出振幅進(jìn)行關(guān)聯(lián)。加速度的振幅和加速度計(jì)的頻率輸出用于在刷牙過(guò)程中辨識(shí)實(shí)際行程長(zhǎng)度、速度、循環(huán)之間的時(shí)間以及牙刷的位置。在本實(shí)例中，用于確定刷牙用力過(guò)大的方法是對(duì)頻率和振幅兩者的標(biāo)準(zhǔn)限制要求?；诙皇茉囌哐芯?，牙刷每秒沿X方向大于四(4)次前后運(yùn)動(dòng)的頻率(FREQMAX)和大于約9米/平方秒的牙刷加速度的振幅(AMPMAX)被表征為刷牙用力過(guò)大。實(shí)例 2制備包含X軸(即縱向軸線)加速度計(jì)連接至其上的電動(dòng)牙刷?；趤?lái)自實(shí)例I的數(shù)據(jù)確定FREQMAX和AMPMAX。打開(kāi)牙刷，并且隨后進(jìn)行移動(dòng)以模擬刷牙用力過(guò)大。圖6a是當(dāng)以用力方式(即大且快速的行程)使用電動(dòng)牙刷時(shí)，該牙刷沿X方向(即縱向)的運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)圖。隨后使用電動(dòng)牙刷模擬輕柔刷牙。圖6b是當(dāng)不以用力方式(即小且緩慢的行程)使用電動(dòng)牙刷時(shí)，該牙刷沿X方向(即縱向)的運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)圖。這些坐標(biāo)圖顯示了刷牙用力過(guò)大和不用力過(guò)大之間的差異。所獲得的數(shù)據(jù)可輸入算法以向使用者提供有關(guān)其刷牙技術(shù)的反饋，使得刷牙時(shí)檢測(cè)到刷牙用力過(guò)大的情況下，使用者可對(duì)刷牙技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種牙刷，包括 柄部； 頸桿； 牙刷頭部區(qū)域，所述牙刷頭部區(qū)域從所述頸桿延伸，所述牙刷頭部區(qū)域包括從其基座延伸的清潔元件； 運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷沿著至少一個(gè)方向的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)； 微處理器，所述微處理器用于分析所述數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)；和 反饋裝置，所述反饋裝置用于向使用者提供與刷牙同步的所述牙刷的反饋， 其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器、所述微處理器和所述反饋裝置配合，以向所述使用者提供基本上即時(shí)的反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器、所述微處理器和所述反饋裝置被設(shè)置在所述柄部?jī)?nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述反饋裝置提供涉及所述使用者感官的信號(hào)，所述感官選自視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述數(shù)據(jù)表征所述牙刷沿著所述縱向軸線的運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速度計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙刷，其中所述加速度計(jì)是多軸加速度計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙刷，其中所述加速度計(jì)是單軸加速度計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的牙刷，其中表征運(yùn)動(dòng)的所述數(shù)據(jù)包括加速度數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的牙刷，其中所述微處理器提供加速度的計(jì)算頻率和加速度的計(jì)算振幅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的牙刷，其中所述微處理器將所述計(jì)算頻率與預(yù)定的最大頻率進(jìn)行比較，并且將所述計(jì)算振幅與預(yù)定的最大振幅進(jìn)行比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙刷選自電動(dòng)牙刷和手動(dòng)牙刷。
12.用于向牙刷使用者提供基本上即時(shí)反饋的方法，所述方法包括 提供所述牙刷，所述牙刷包括 運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷沿著至少一個(gè)方向的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)； 微處理器，所述微處理器用于分析所述數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)；和 反饋裝置，所述反饋裝置用于向使用者提供與刷牙同步的所述牙刷的反饋， 采集所述數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷沿著至少一個(gè)方向的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)， 分析所述數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)； 以及 向所述使用者提供與刷牙同步的所述牙刷的反饋，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器、所述微處理器和所述反饋裝置配合，以向所述使用者提供基本上即時(shí)的反饋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中表征運(yùn)動(dòng)的所述數(shù)據(jù)包括加速度數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述加速度數(shù)據(jù)的分析包括計(jì)算所述牙刷在所述至少一個(gè)方向的加速度的頻率和振幅，并且將加速度的所述計(jì)算頻率與預(yù)定的最大頻率進(jìn)行比較，以及將加速度的所述計(jì)算振幅與所述加速度的預(yù)定最大振幅進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述反饋裝置向使用者提供信號(hào)，以提示所述使用者所述刷牙用力過(guò)大。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述反饋包括向所述使用者提供加速度的所述計(jì)算頻率和所述計(jì)算振幅是否均超出加速度的所述預(yù)定最大頻率或所述預(yù)定最大振幅的信號(hào)，以提示所述使用者所述刷牙用力過(guò)大。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述反饋包括向所述使用者提供加速度的所述計(jì)算頻率或所述計(jì)算振幅中的一者是否超出加速度的所述預(yù)定最大頻率或所述預(yù)定最大振幅的信號(hào)，以提示所述使用者所述刷牙用力過(guò)大。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種牙刷，所述牙刷包含柄部；頸桿；牙刷頭部區(qū)域，所述牙刷頭部區(qū)域從所述頸桿延伸并且包括從其基座延伸的清潔元件；運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的沿著所述牙刷至少一個(gè)方向的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)；微處理器，所述微處理器用于分析所述數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表征與刷牙同步的所述牙刷的運(yùn)動(dòng)；和反饋裝置，所述反饋裝置用于向使用者提供所述牙刷的反饋，其中所述運(yùn)動(dòng)傳感器、所述微處理器和所述反饋裝置配合，以向所述使用者提供基本上即時(shí)的反饋，使得所述使用者在刷牙時(shí)可以調(diào)整刷牙運(yùn)動(dòng)，并且本發(fā)明提供了向所述使用者提供所述牙刷基本上即時(shí)反饋的方法。
文檔編號(hào)A46B15/00GK102846394SQ20121021952
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者C·濱納, R·J·富吉爾, N·福吉尤勒, C·李, M·雷迪 申請(qǐng)人:麥克內(nèi)爾-Ppc股份有限公司