口腔護(hù)理工具的位置檢測(cè)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種口腔護(hù)理工具以及用于口腔區(qū)域接觸檢測(cè)并且用于口腔位置檢測(cè)的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
口腔護(hù)理工具的位置檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及在使用期間檢測(cè)口腔護(hù)理工具的口腔位置。
【背景技術(shù)】
[0002] 保持良好的口腔衛(wèi)生對(duì)于口腔健康和甚至總體健康而言是重要的。正確并且規(guī)律 的刷牙是口腔護(hù)理方案的基礎(chǔ)和重要部分。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出包括手動(dòng)牙刷和電動(dòng)牙刷的各種牙 刷，以有利于有效的刷牙。研究者們一直持續(xù)嘗試改善刷牙質(zhì)量，例如通過(guò)優(yōu)化刷頭、增加 頭部旋轉(zhuǎn)頻率、設(shè)計(jì)新的清潔技術(shù)諸如通過(guò)超聲的方式。盡管這些嘗試中的一些已經(jīng)在理 論上取得成功并且甚至得到牙醫(yī)的支持，但是在實(shí)施過(guò)程中許多消費(fèi)者尚未實(shí)現(xiàn)高的刷牙 質(zhì)量。提出了若干解釋。例如，至少一個(gè)研究報(bào)道，成人平均刷牙46秒，而推薦刷牙時(shí)間公認(rèn) 為2分鐘。研究甚至顯示，在此短暫的刷牙時(shí)間期間，消費(fèi)者傾向于不均勻地刷牙，忽略某些 牙齒表面而過(guò)多刷洗其它牙齒表面。這可能導(dǎo)致在刷洗不足的那些表面中形成齲齒和/或 積聚牙斑，并且在刷洗過(guò)多的地方造成牙齦萎縮。因此，接收刷牙位置和時(shí)間的實(shí)時(shí)反饋以 最優(yōu)化他們的刷牙過(guò)程對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是重要的。此類(lèi)反饋依賴(lài)于精確和準(zhǔn)確地檢測(cè)牙刷 在口腔中的位置的能力。
[0003] 對(duì)位置檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了大約10年的努力。然而，迄今為止沒(méi)有人將這 項(xiàng)技術(shù)廣泛且成本有效地商業(yè)化。仍然需要提供低成本的非侵入式的精確和/或準(zhǔn)確的位 置檢測(cè)。位置檢測(cè)技術(shù)將幫助用戶改善他們的刷牙過(guò)程，以便減少牙斑和齲齒以及牙齦萎 縮的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明試圖解決這些需求中的一個(gè)或多個(gè)。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種口腔護(hù) 理工具，包括：
[0005] 電極對(duì)，具有當(dāng)通電時(shí)在兩者間形成的阻抗；
[0006] 頻率發(fā)生器，電連接到電極對(duì)，用于在電極對(duì)之間施加具有至少兩個(gè)不同頻率的 電壓；
[0007] 阻抗測(cè)量單元，電聯(lián)接到電極對(duì)，用于測(cè)量至少在不同頻率下電極對(duì)之間的阻抗 值；以及
[0008] 接觸確定單元，與阻抗測(cè)量單元通信，其中接觸確定單元包括用于存儲(chǔ)函數(shù)的存 儲(chǔ)器，其中函數(shù)與限定的口腔區(qū)域在不同頻率下的阻抗值相關(guān)，并且其中接觸確定單元包 括用于將所測(cè)量的阻抗值處理成所存儲(chǔ)的函數(shù)的處理器，以便確定電極對(duì)與限定的口腔區(qū) 域的接觸信息。
[0009] 在另一方面，本發(fā)明提供一種檢測(cè)口腔護(hù)理工具的一側(cè)對(duì)限定的口腔區(qū)域的接觸 的方法，包括以下步驟：
[0010] (a)在口腔護(hù)理工具的該側(cè)上提供電極對(duì)；
[0011] (b)利用電壓對(duì)所提供的電極對(duì)通電，以在電極對(duì)之間形成阻抗；
[0012] (c)向通電的電極對(duì)之間的電壓施加至少兩個(gè)不同的頻率；
[0013] (d)測(cè)量在所施加的不同頻率下通電電極對(duì)之間的所形成的阻抗的阻抗值；
[0014] (e)定義與限定的口腔區(qū)域在所施加的不同頻率下的阻抗值相關(guān)的函數(shù)；以及
[0015] (f)將所測(cè)量的阻抗值處理成所定義的函數(shù)，以便檢測(cè)口腔護(hù)理工具的該側(cè)是否 正在接觸限定的口腔區(qū)域。
[0016] 在另一方面，本發(fā)明提供一種確定口腔護(hù)理工具的口腔位置的方法，包括以下步 驟：
[0017] (a)通過(guò)使用根據(jù)上述方法的方法檢測(cè)口腔護(hù)理工具的接觸信息，其中接觸信息 包括口腔護(hù)理工具的一側(cè)是否正在接觸限定的口腔區(qū)域；
[0018] (b)檢測(cè)口腔護(hù)理工具的取向信息；以及
[0019] (c)至少基于所檢測(cè)的接觸信息和所檢測(cè)的取向信息確定口腔護(hù)理工具的口腔位 置。
[0020] 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它的特征、 方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 雖然在說(shuō)明書(shū)之后提供了特別定義和清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)，但據(jù) 信通過(guò)以下【附圖說(shuō)明】可更好地理解本發(fā)明。在這些附圖中，
[0022] 圖1(a)示出頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)的阻抗量值隨頻率的變化；
[0023] 圖1(b)示出頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)的阻抗相位角隨頻率的變化；
[0024] 圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的牙刷的左透視圖；
[0025] 圖2(b)是根據(jù)圖2(a)的實(shí)施方案的牙刷的右透視圖；
[0026] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于確定電極對(duì)的接觸信息的電路的框 圖；
[0027] 圖4(a)是根據(jù)圖2(a)的實(shí)施方案的牙刷的刷頭部分的透視圖；
[0028] 圖4(b)是根據(jù)圖2(a)的實(shí)施方案的牙刷的刷頭部分的局部剖面圖，示出刷頭部分 與連接器如何連接；
[0029] 圖4(c)是根據(jù)圖2(a)的實(shí)施方案的牙刷的刷頭部分的剖面圖，其中截面正交于刷 頭部分的刷毛側(cè)并且穿過(guò)第一電極；
[0030] 圖5是示出包括根據(jù)圖3的實(shí)施方案的用于確定接觸信息的電路的牙刷的框圖；
[0031] 圖6示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的牙刷內(nèi)的3軸加速度計(jì)的x、y和z軸 的布置方式；
[0032] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的涉及唾區(qū)、舌區(qū)和頰區(qū)的接觸信息確定過(guò) 程；
[0033]圖8是示出18個(gè)牙齒區(qū)的圖；
[0034] 圖9是示出在刷牙期間牙刷的8個(gè)取向扇區(qū)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 如本文所用，包括"一個(gè)/種"和"該"在內(nèi)的冠詞被理解為是指一種或多種受權(quán)利 要求書(shū)保護(hù)的或描述的事物。
[0036]如本文所用，術(shù)語(yǔ)"包含"、"包括"、"含有"、"具有"的含義是非限制性的，即可加入 不影響結(jié)果的其它步驟和其它成分。以上術(shù)語(yǔ)涵蓋術(shù)語(yǔ)"由……組成"和"基本上由……組 成"。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種口腔護(hù)理工具，其允許口腔區(qū)域接觸檢測(cè)和甚至口腔位 置檢測(cè)。本發(fā)明是基于令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)估計(jì)并比較不同電壓頻率下的阻抗時(shí)，口腔的 某些口腔區(qū)域具有獨(dú)特的阻抗簽名（impedance signature)。此外，這些阻抗簽名（在不同 電壓頻率下)在某些頻率范圍下在口腔區(qū)域之間是甚至更明顯的。不受理論的束縛，每個(gè)口 腔區(qū)域獨(dú)特的導(dǎo)電性/介電性提供了在不同電壓頻率(頻率范圍）下獨(dú)特的阻抗簽名。這個(gè) 重要的發(fā)現(xiàn)引起口腔護(hù)理工具的口腔區(qū)域接觸檢測(cè)和口腔位置檢測(cè)的更大的準(zhǔn)確度和/或 精確度。
[0038]如本文所用，術(shù)語(yǔ)"口腔區(qū)域"是指口腔內(nèi)部的不同部分或區(qū)段，包括但不限于頰 區(qū)、舌區(qū)、唾區(qū)、齒區(qū)、齦區(qū)、硬腭區(qū)、軟腭區(qū)、以及唇區(qū)。具體地，口腔護(hù)理工具包括電極對(duì)、 頻率發(fā)生器、阻抗測(cè)量單元以及接觸確定單元。電極對(duì)優(yōu)選地設(shè)置在口腔護(hù)理工具的一側(cè) 上，該側(cè)在工具在口腔中使用期間接觸各種口腔區(qū)域。當(dāng)通電時(shí)在電極對(duì)之間形成阻抗?？?通過(guò)電池(包含在工具內(nèi)）或可插接式壁上插座的方式提供電。頻率發(fā)生器電連接到電極 對(duì)，用于在電極對(duì)之間施加具有至少兩個(gè)不同頻率的電壓。頻率變化優(yōu)選地在約1 s、500ms、 50ms、10ms、5ms、或甚至lms之內(nèi)發(fā)生。阻抗測(cè)量單元電聯(lián)接到電極對(duì)，用于測(cè)量在不同頻率 下電極對(duì)之間的阻抗值。術(shù)語(yǔ)"阻抗值"在本文以最廣泛的意義使用以包括可從估計(jì)電極之 間的導(dǎo)電性/介電性得到的任何值，包括但不限于阻抗量值、阻抗相位、相對(duì)電容率、以及它 們的組合。
[0039] "限定的口腔區(qū)域"是已對(duì)其阻抗值進(jìn)行估計(jì)并且可用作參考的預(yù)定的口腔區(qū)域。 在電極對(duì)正在接觸限定的口腔區(qū)域諸如唾區(qū)、頰區(qū)或舌區(qū)的情況下，由于口腔區(qū)域的特定 的導(dǎo)電性/介電性，在不同的頻率下阻抗值可能是相當(dāng)不同的。因此，使用接觸確定單元來(lái) 基于此特定的導(dǎo)電性/介電性確定電極對(duì)的接觸信息。接觸確定單元包括用于存儲(chǔ)函數(shù)的 存儲(chǔ)器。該函數(shù)與限定的口腔區(qū)域在不同頻率下的阻抗值相關(guān)，其反映了限定的口腔區(qū)域 的特定導(dǎo)電性/介電性。繼而，接觸確定單元與阻抗測(cè)量單元通信。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"與... 通信"是指在通過(guò)此術(shù)語(yǔ)相連的兩個(gè)元件之間存在數(shù)據(jù)傳輸。通信方法可為任何形式，包括 無(wú)線通信或硬線通信。通信方法的一些示例論述于例如US20130311278A，第39至41段。
[0040] 接觸確定單元包括處理器，處理器用于將所測(cè)量的阻抗值處理成所存儲(chǔ)的函數(shù)， 以便確定電極對(duì)與限定的口腔區(qū)域的接觸信息。具體地，如果具體的所測(cè)量的阻抗值符合 由所存儲(chǔ)的函數(shù)代表的特定導(dǎo)電性/介電性，那么將確定電極對(duì)正在接觸限定的口腔區(qū)域 (所存儲(chǔ)的函數(shù)對(duì)應(yīng)于該限定的口腔區(qū)域）。如果所測(cè)量的阻抗值不符合由所存儲(chǔ)的函數(shù)代 表的特定導(dǎo)電性/介電性，那么將確定電極對(duì)不在接觸限定的口腔區(qū)域(所存儲(chǔ)的函數(shù)對(duì)應(yīng) 于該限定的口腔區(qū)域）?？谇蛔o(hù)理工具還可包括與接觸確定單元通信的位置確定單元。位置 確定單元被配置用于至少基于所確定的接觸信息確定工具的口腔位置。
[0041] 不受理論的束縛，本發(fā)明改善了位置檢測(cè)的準(zhǔn)確度/精確度，這部分地通過(guò)使用頻 率發(fā)生器生成至少兩個(gè)不同的電壓頻率并且在不同頻率下測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，令人驚訝 地發(fā)現(xiàn)，不同的口腔區(qū)域具有不同的阻抗簽名（例如，在兩個(gè)頻率之間）。此外，在某些頻率 范圍內(nèi)這種差異甚至更加明顯。不同頻率下的阻抗值測(cè)量允許口腔內(nèi)的不同口腔組織(例 如，舌頭和臉頰）以及唾液之間的區(qū)分。這與單一頻率裝置或不在不同頻率下測(cè)量的僅可確 定是否進(jìn)行"接觸"的那些裝置形成對(duì)比。
[0042] 在不同口腔區(qū)域中，唾區(qū)基本上由水和/或牙膏漿液組成并且因此具有大量離子， 這些離子可有利于其導(dǎo)電性。包括口腔組織的口腔區(qū)域諸如頰區(qū)和舌區(qū)也具有導(dǎo)電性，這 是因?yàn)樗鼈兯拇罅克?。然而，除水之外，口腔組織還包含細(xì)胞。這將有助于口腔組織 的介電性并且導(dǎo)致唾液和口腔組織的阻抗相對(duì)于頻率的圖的可見(jiàn)差異。在該頻率上口腔組 織阻抗的變化的主要特征可分組為三類(lèi):α分散、β分散和γ分散。α分散有助于在赫茲范圍 內(nèi)的低頻率下任何導(dǎo)體的阻抗變化。β分散存在于在千赫茲至兆赫茲范圍內(nèi)的活組織中并 且由細(xì)胞膜造成。γ分散是由于水分子的偏振而發(fā)生在千兆赫范圍內(nèi)的高頻率現(xiàn)象。因此， 這些不同的口腔區(qū)域可由于它們的不同組成而顯示出不同的導(dǎo)電性/介電性。例如，口腔區(qū) 域中所包含的水和/或細(xì)胞的量、細(xì)胞的形狀、細(xì)胞的布置方式均可導(dǎo)致某一口腔區(qū)域的導(dǎo) 電性/介電性不同于其它口腔區(qū)域。
[0043] 圖1(a)為示出頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)在不同頻率下的典型阻抗量值變化的圖。該圖展 示，這些口腔區(qū)域可基于它們的阻抗值(在不同電壓頻率下）在彼此之間進(jìn)行區(qū)分。圖1(a) 的圖的X軸表示在對(duì)數(shù)標(biāo)度上以赫茲(Hz)計(jì)從0.50至的6.00的頻率。圖1 (a)的圖的y軸表示 在對(duì)數(shù)標(biāo)度上以歐姆（Ω )計(jì)從2.50至的4.75的阻抗量值。可以看出頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)在不 同頻率下具有相當(dāng)不同的阻抗量值。例如，唾區(qū)的阻抗量值在10Hz至1kHz的頻率之間急劇 下降，然后在最高至幾乎1MHz的寬范圍上穩(wěn)定。對(duì)于頰區(qū)和舌區(qū)，阻抗量值的急劇下降出現(xiàn) 在1kHz至1MHz的范圍內(nèi)，下降速度不同。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，與限定的口腔區(qū)域在不 同頻率下的阻抗值相關(guān)的函數(shù)可以是反映在某一頻率范圍下的下降速度的線性函數(shù)。例 如，可以看出，在10kHz至100kHz的頻率范圍下，阻抗量值的下降速度在頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)之 間相當(dāng)不同。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，與限定的口腔區(qū)域在不同頻率下的阻抗值相關(guān)的 函數(shù)可選自由以下各項(xiàng)組成的組：二次函數(shù)、三次函數(shù)、四次函數(shù)、五次函數(shù)、六次函數(shù)、以 及有理函數(shù)，前提條件是所選函數(shù)可用于在某一頻率范圍下將限定的口腔區(qū)域與其它口腔 區(qū)域區(qū)分開(kāi)。
[0044] 圖1(b)為示出頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)在不同頻率下的典型阻抗相位角變化的圖。圖1 (b)的圖的X軸表示在對(duì)數(shù)標(biāo)度上以赫茲(Hz)計(jì)從1.00至的6.00的頻率。圖1(b)的圖的y軸 表示以度(°)計(jì)從0°至80°的阻抗相位角?？梢钥闯鲱a區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)在不同頻率下具有相 當(dāng)不同的阻抗相位角。例如，唾區(qū)的阻抗相位角從100Hz至10kHz急劇下降，然后在最高至幾 乎1MHz的寬范圍上穩(wěn)定。頰區(qū)的阻抗相位角在從10Hz至50Hz的低頻率下急劇降低，然后從 50Hz至幾乎10kHz急劇增加，接著在最高至1MHz的高頻率下再次降低。舌區(qū)的阻抗相位在從 10Hz至100Hz的低頻率下急劇降低，然后從100Hz至1kHz急劇增加，接著在最高至1MHz的高 頻率下再次降低。在一個(gè)實(shí)施方案中，可選擇某一頻率范圍例如100Hz至1kHz通過(guò)阻抗相位 角的下降速度對(duì)頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)進(jìn)行區(qū)分。
[0045] 本發(fā)明的口腔護(hù)理工具可采取以下形式:牙刷、牙線、口腔沖洗器、刮舌器、齒間清 潔器、口腔用具以及至少其一部分必須在口腔中使用的任何其它口腔或牙科裝置。然而，為 便利起見(jiàn)，以下描述主要針對(duì)牙刷進(jìn)一步解釋本發(fā)明。所給的這些描述僅僅是說(shuō)明性的，不 可理解為是對(duì)本發(fā)明的限制，因?yàn)樵诓幻撾x本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可以對(duì)后文所述 的實(shí)施方案進(jìn)行許多變型。
[0046] 構(gòu)型
[0047] 圖2(a)和2(b)示出如本發(fā)明的實(shí)施方案的牙刷1，其中牙刷1包括刷頭部分10和柄 部部分20。圖2(a)示出牙刷1的左透視圖，而圖2(b)示出牙刷1的右透視圖。刷頭部分10具有 第一端部12和相對(duì)的第二端部14。刷頭部分10在其第一端部12連接至柄部部分20。刷頭部 分10包括具有適用于刷牙的刷毛100的刷毛側(cè)102。刷毛100被設(shè)置相比于第一端部12更加 靠近第二端部14。后側(cè)104與刷毛側(cè)102相背對(duì)。刷頭部分10還包括第一側(cè)106和第二側(cè)108， 第二側(cè)與第一側(cè)106相背對(duì)。第一側(cè)106和第二側(cè)108各自分隔刷毛側(cè)102和后側(cè)104。第一側(cè) 106、后側(cè)104、第二側(cè)108、以及刷毛側(cè)102周向限定刷頭部分10。在使用期間，將刷頭部分10 的至少一部分放入用戶的口腔中并且刷毛100與用戶的牙齒或牙齦接觸。用戶抓握柄部部 分20。柄部部分20可在其中包含電池(未示出）以為裝置的各種電子部件(例如，頻率發(fā)生器 和隨后將討論的其它電子部件)提供電。電池可為一次性的或可再充電的。
[0048] 參考圖2(a)和2(b)，第一電極110和第二電極112設(shè)置在后側(cè)104上并且形成第一 電極對(duì)1200A。第三電極114設(shè)置在第一側(cè)106上并且相比于第二電極112更加靠近第一電極 110。第四電極116設(shè)置在第二側(cè)108上并且相比于第一電極110更加靠近第二電極112。第一 電極110和第三電極114形成第二電極對(duì)1200B。第二電極112和第四電極116形成第三電極 對(duì)1200C。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第五電極(未不出）可設(shè)置在后側(cè)104上，以與第一電極110 或第二電極112形成第四電極對(duì)(未示出），并且甚至與第二電極112或第一電極110形成第 五電極對(duì)(未示出）。當(dāng)并非后側(cè)104與限定的口腔區(qū)域的所有接觸均可由第一電極對(duì)1200A 檢測(cè)到時(shí)，此類(lèi)布置方式是尤其有利的。例如，在一些情況下，僅一個(gè)電極(第一電極110或 第二電極112)正在接觸限定的口腔區(qū)域，因此，此第一電極對(duì)1200A將檢測(cè)不到該接觸。第 四和甚至第五電極對(duì)將幫助覆蓋后側(cè)104的相對(duì)大的表面積并且因此確保后側(cè)104與限定 的口腔區(qū)域的任何接觸將能夠被檢測(cè)到。在另一個(gè)實(shí)施方案中，另外的電極對(duì)可按需設(shè)置 在刷頭部分10的周?chē)詫?shí)現(xiàn)與限定的口腔區(qū)域的甚至更精確的接觸信息(取決于可包括成 本限制、表面積的程度、以及所需的精確度的因素）。每個(gè)電極可采用導(dǎo)電性樹(shù)脂或金屬材 料，并且可與刷頭部分10整體形成，或可組裝/連接至刷頭部分10。
[0049] 電極對(duì)1200A、1200B和1200C中的每一個(gè)在電路內(nèi)電連通，并且當(dāng)通電時(shí)可在電極 對(duì)1200A、1200B和1200C中的每一個(gè)之間形成阻抗。
[0050]圖3示出框圖，該框圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于確定電極對(duì)與限定 的口腔區(qū)域的接觸信息的電路。在圖3中，電極對(duì)1200用于指如圖2(a)和2(b)中所示的第一 電極對(duì)1200A、第二電極對(duì)1200B和第三電極對(duì)1200C中的任一個(gè)。參考圖3,頻率發(fā)生器1300 電連接到電極對(duì)1200,用于在電極對(duì)1200之間施加具有至少兩個(gè)不同頻率的電壓。頻率發(fā) 生器1300和電極對(duì)1200之間的電連接可通過(guò)線連接例如通過(guò)柔性銅線或線纜實(shí)現(xiàn)。頻率發(fā) 生器1300優(yōu)選地能夠操作以生成在1kHz、10kHz、或50kHz至100kHz、500kHz、或1MHz范圍內(nèi) 的頻率，但是其它頻率范圍也是可能的。在一個(gè)實(shí)施方案中，頻率發(fā)生器1300可另選地生成 兩個(gè)頻率并且在兩個(gè)頻率之間交替。另選地，頻率發(fā)生器1300可生成3、4、5、6、7、8、9、10或 更多頻率并且在所述頻率之間交替。另選地，頻率發(fā)生器1300可生成非平穩(wěn)頻譜，例如，呈 選自正弦波形、正方波形、三角波形、鋸齒波形、以及它們的組合的波形。頻率值和波形的選 擇可取決于限定的口腔區(qū)域的特定導(dǎo)電性/介電性。例如，如果當(dāng)頻率變化在一個(gè)頻率范圍 內(nèi)時(shí)，限定的口腔區(qū)域的阻抗以顯著不同于其它口腔區(qū)域的趨勢(shì)變化，那么選擇這一頻率 范圍，以便容易地將限定的口腔區(qū)域與其它口腔區(qū)域區(qū)分開(kāi)。頻率發(fā)生器1300可通過(guò)由 Harris Corporation(Melbourne，F(xiàn)lorida)或Hewlett Packard Corporation(Palo Alto, California)制造的那些實(shí)現(xiàn)。
[0051] 阻抗測(cè)量單元1100電聯(lián)接到電極對(duì)1200,用于測(cè)量在不同頻率下電極對(duì)之間的阻 抗值。在一個(gè)實(shí)施方案中，阻抗測(cè)量單元1100可通過(guò)線連接例如通過(guò)柔性銅線或線纜物理 連接至電極對(duì)1200。在另一個(gè)實(shí)施方案中，阻抗測(cè)量單元1100可無(wú)線聯(lián)接至電極對(duì)1200,例 如使用激光器或壓電換能器（參見(jiàn)，例如，Hyun-Jun Park、Hoon Sohn、Chung-Bang Yun、 Joseph Chung和II-Bum Kwon.A wireless guided wave excitation technique based on laser and optoelectronics(基于激光和光電子學(xué)的無(wú)線導(dǎo)波激發(fā)技術(shù)hSmart Structures and Systems(智能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)），2010年，第6卷，第5-6期，第749-765頁(yè)）。阻抗 測(cè)量單元1100可遵循選自由以下各項(xiàng)組成的組的測(cè)量方法：電橋法(諸如惠斯特電橋法）、 諧振法、I-V(電流-電壓)法、RF(射頻）I-V法、網(wǎng)絡(luò)分析法、自動(dòng)平衡電橋法、以及它們的組 合。阻抗測(cè)量方法的選擇可取決于一些因素，諸如頻率范圍、測(cè)量范圍、測(cè)量準(zhǔn)確度以及操 作簡(jiǎn)易性。例如，自動(dòng)平衡電橋法可確保在1MHz至110MHz范圍內(nèi)的寬頻率的高準(zhǔn)確度測(cè)量， RF I-V法對(duì)于在100MHz至3GHz范圍內(nèi)的頻率可具有最佳測(cè)量能力，并且當(dāng)頻率在3GHz及以 上的范圍時(shí)，網(wǎng)絡(luò)分析可為推薦技術(shù)。阻抗測(cè)量單元1100可通過(guò)由Agilent Technologies (Santa Clara,California)制造的那些實(shí)現(xiàn)。
[0052] 接觸確定單元1000與阻抗測(cè)量單元1100通信以用于確定接觸信息。當(dāng)電極對(duì)1200 通電并且接觸限定的口腔區(qū)域時(shí)，與流經(jīng)限定的口腔區(qū)域的電流形成閉合電路。限定的口 腔區(qū)域的阻抗測(cè)量為對(duì)電流的反應(yīng)并且表示限定的口腔區(qū)域的導(dǎo)電性/介電性。由于不同 的組成和結(jié)構(gòu)，不同的口腔區(qū)域可具有不同的導(dǎo)電性/介電性測(cè)量。例如，具體口腔區(qū)域包 含的水越多，它就越具導(dǎo)電性，因此其阻抗在寬頻率范圍上更加恒定(與具有較少水的那些 區(qū)域相比）。本發(fā)明是基于各種口腔區(qū)域在不同電頻率下的不同導(dǎo)電性/介電性。因此，接觸 確定單元1000可包括用于存儲(chǔ)函數(shù)的存儲(chǔ)器1010,其中該函數(shù)與限定的口腔區(qū)域在不同頻 率下的阻抗值相關(guān)。該函數(shù)可與選自由以下各項(xiàng)組成的組的一個(gè)或多個(gè)口腔區(qū)域關(guān)聯(lián):頰 區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)，如上文相對(duì)于圖1(a)和1(b)所討論的。接觸確定單元1000還可包括處理器 1020,用于將所測(cè)量的阻抗值處理成所存儲(chǔ)的函數(shù)，以便確定電極對(duì)1200與限定的口腔區(qū) 域的接觸信息。存儲(chǔ)器1010和處理器1020可各自獨(dú)立地以任何形式實(shí)施并且可以任何形式 與彼此相關(guān)聯(lián)。存儲(chǔ)器1010和處理器1020以及它們的關(guān)聯(lián)的一些示例可見(jiàn)于例如 US20130176750A1，第426 至 431 段。
[0053] 頻率發(fā)生器1300、阻抗測(cè)量單元1100以及接觸確定單元1000可集成到印刷電路板 (PCB，未示出）中。PCB可容納在刷頭部分10中或柄部部分20中，如圖2(a)和2(b)中所示。在 一個(gè)實(shí)施方案中，PCB容納在柄部部分20中。在這種情況下，參考圖4(a)至4(c)，電極110、 112、114和116可通過(guò)連接器15連接至PCB，連接器15連接刷頭部分10和柄部部分20。刷頭部 分10可包括基本上柱形的中空管16以接收連接器15。中空管16可具有內(nèi)壁162和外壁164。 連接器15可具有外表面152,外表面152可裝配到中空管16的至少一部分中并且可與中空管 16鎖定在一起。刷頭部分10和連接器15之間的電連接通過(guò)設(shè)置在中空管16的內(nèi)表面162和 連接器15的外表面152上的導(dǎo)體110'、112'（未示出）、114'、116'、110〃、112〃、114〃和116〃實(shí) 現(xiàn)。設(shè)置在中空管16的內(nèi)壁162上的導(dǎo)體的數(shù)量應(yīng)等于電極的數(shù)量。每個(gè)電極可通過(guò)線路連 接至中空管16的內(nèi)壁162上的其相應(yīng)的導(dǎo)體。例如，如圖4(c)中所示，第一電極110通過(guò)線路 120連接至導(dǎo)體110'。線路120可埋設(shè)在中空管16的內(nèi)壁162和外壁164之間。另選地，線路可 附接至中空管的內(nèi)壁。第一電極110、線路120和導(dǎo)體110'可整體形成或可組裝/連接在一 起。導(dǎo)體15可以類(lèi)似方式電連接至柄部部分20。
[0054] 圖5示出框圖，框圖示出包括根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施方案的用于確定接觸信息的電路 的牙刷。參考圖5,牙刷1還包括位置確定單元5000。位置確定單元5000可與接觸確定單元 1000通信，用于至少基于所確定的接觸信息確定牙刷1的口腔位置。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"接觸 信息"涉及刷頭部分的其上設(shè)置有電極對(duì)的給定側(cè)(例如，刷毛側(cè)102、后側(cè)104、第一側(cè)106、 以及第二側(cè)108,如圖2(a)和2(b)中所示)是否正在接觸限定的口腔區(qū)域。基于此信息，可估 計(jì)口腔位置(在給定的時(shí)間點(diǎn)）。例如，重新參考圖2(a)和2(b)，如果在刷牙期間后側(cè)104正 在接觸臉頰，那么可估計(jì)刷頭部分10的口腔位置在臉頰和牙齒之間，其中刷毛側(cè)102面向牙 齒。
[0055] 參考圖5,為了檢測(cè)口腔位置（即，提供比接觸信息更多的位置細(xì)節(jié)），牙刷還可包 括與位置確定單元5000通信的取向確定單元2000。取向確定單元2000可被配置用于獲得牙 刷1的取向信息，并且位置確定單元5000可被配置用于進(jìn)一步基于所獲得的取向信息確定 口腔位置。取向確定單元2000可選自由以下各項(xiàng)組成的組:3軸加速度計(jì)、3軸陀螺儀、地磁 傳感器、以及它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，參考圖6,3軸(x、y和z軸)加速度計(jì)(未示出） 設(shè)置在柄部部分20內(nèi)，例如，附接至柄部部分20內(nèi)部的PCB(未示出）。加速度計(jì)可被安裝，使 得X軸平行于刷毛側(cè)102且正交于牙刷1的長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)軸L，y軸匹配牙刷1的長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng) 軸L，并且z軸正交于刷毛側(cè)102。重力加速度矢量可用于指示牙刷1的取向。例如，當(dāng)牙刷1豎 直地立于水平桌子表面并且牙刷1的長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)軸L正交于水平桌子表面時(shí)，重力加速度 矢量平行于y軸。當(dāng)牙刷1水平放置并且牙刷1的長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)軸L平行于水平平面且刷頭部 分10的刷毛側(cè)102指向上方時(shí)，重力加速度矢量平行于z軸。當(dāng)牙刷1水平放置并且牙刷1的 長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)軸L平行于水平平面且刷毛側(cè)102指向側(cè)向時(shí)，重力加速度矢量平行于X軸。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施方案中，3軸加速度計(jì)包括微電子機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(MEMS)。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，加速度計(jì)包括MEMS傳感器，MEMS傳感器選自由以下各項(xiàng)組成的組:壓電電阻型MEMS、靜 電電容型MEMS、熱檢測(cè)型MEMS、以及它們的組合。MEMS傳感器極其小并且因此可易于結(jié)合到 牙刷中。盡管未具體示出，但是提供用于校正加速度計(jì)在相應(yīng)軸上的靈敏度的平衡、靈敏度 的溫度特征、溫度漂移等的校正電路是有利的。此外，可提供用于去除動(dòng)態(tài)加速度分量、噪 聲等的帶通濾波器(低通量濾波器）。此外，可通過(guò)使來(lái)自加速度計(jì)的輸出的波形平滑來(lái)減 小噪聲。
[0057]重新參考圖5,牙刷1還可包括用于感測(cè)刷毛溫度的紅外傳感器3100和與紅外傳感 器3100通信的用于基于所感測(cè)的刷毛溫度識(shí)別刷毛與牙齒或牙齦的接觸信息的刷洗識(shí)別 單元3000。紅外傳感器3100可以能夠感測(cè)每個(gè)刷毛的溫度。另選地，紅外傳感器3100可設(shè)置 在刷頭部分10的刷毛側(cè)102上，如圖2(a)和2(b)中所示，以感測(cè)面向刷毛側(cè)102的物體的溫 度。在刷牙期間面向刷毛側(cè)102的物體可為牙齒或牙齦。刷洗識(shí)別單元3000可被配置用于基 于所感測(cè)的溫度識(shí)別刷毛側(cè)102是否面向牙齒還是面向牙齦。位置確定單元5000可與刷洗 識(shí)別單元3000通信，并且被配置用于進(jìn)一步基于刷毛與牙齒或牙齦的所識(shí)別的接觸信息確 定口腔位置。紅外傳感器3100可設(shè)置在刷頭部分的刷毛側(cè)上，或甚至設(shè)置在刷毛上，或其中 可致動(dòng)刷毛溫度感測(cè)的任何其它位置。紅外傳感器3100可為但不限于熱電偶或熱電堆。 [0058] 牙刷1還可包括定時(shí)器4000。定時(shí)器4000可被配置用于測(cè)量在一個(gè)口腔位置的時(shí) 間段。顯示器6000可被提供與牙刷1通信。顯示器6000可被配置用于顯示在每個(gè)口腔位置的 時(shí)間段。顯示器6000可集成到牙刷1中或與牙刷1物理分開(kāi)。指示器7000也可被提供與牙刷1 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。指示器7000可被配置用于指示時(shí)間段是長(zhǎng)于還是短于預(yù)定的時(shí)間量。指示 器7000可集成到牙刷1中或與牙刷1物理分開(kāi)，或甚至為顯示器6000的一部分。
[0059] 接觸信息確定
[0060] 在刷牙周期期間，可由牙刷頭部的一側(cè)接觸的口腔區(qū)域主要包括頰區(qū)、舌區(qū)和唾 區(qū)，同時(shí)設(shè)置在牙刷頭部上的刷毛正在接觸牙齒和/或牙齦。
[0061] 重新參考圖2(a)和2(b)，四個(gè)電極110、112、114和116設(shè)置在牙刷1的刷頭部分10 的第一側(cè)106、后側(cè)104以及第二側(cè)108上。這四個(gè)電極110、112、114和116構(gòu)成三個(gè)電極對(duì) 1200A、1200B和1200C，這些電極對(duì)可用于確定第一側(cè)106、后側(cè)104和第二側(cè)108中的每一個(gè) 是否正在接觸限定的口腔區(qū)域。限定的口腔區(qū)域可選自由以下各項(xiàng)組成的組:頰區(qū)、舌區(qū)、 唾區(qū)、以及它們的組合。
[0062] 在操作過(guò)程中，電極對(duì)1200A、1200B和1200C(下文統(tǒng)稱(chēng)為"電極對(duì)1200"）中的每一 個(gè)用電壓通電以在兩者間形成阻抗。電壓可優(yōu)選地通過(guò)AC(交流）電源(例如可插接式壁上 插座)提供。重新參考圖3,然后通過(guò)頻率發(fā)生器1300向通電電極對(duì)1200之間的電壓施加至 少兩個(gè)不同的頻率。通過(guò)阻抗測(cè)量單元1100在所施加的不同頻率下測(cè)量通電電極對(duì)1200之 間的所形成的阻抗的阻抗值。每個(gè)電極對(duì)1200A、1200B和1200C的測(cè)量可同時(shí)或順序進(jìn)行。 定義一個(gè)函數(shù)，使得該函數(shù)與限定的口腔區(qū)域在所施加的不同頻率下的阻抗值相關(guān)，并且 存儲(chǔ)在接觸確定單元1000的存儲(chǔ)器1010中。所測(cè)量的阻抗值然后在接觸確定單元1000的處 理器1020中被處理成所存儲(chǔ)的函數(shù)。如果所測(cè)量的阻抗值符合所存儲(chǔ)的函數(shù)，那么將確定 與限定的口腔區(qū)域的接觸。
[0063]以下討論是基于頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)的阻抗量值變化，以進(jìn)一步解釋接觸信息確定。 如上文參照?qǐng)D1(a)所討論，在10kHz至100kHz的頻率范圍中，阻抗量值的下降速度在頰區(qū)、 舌區(qū)和唾區(qū)之間相當(dāng)不同。甚至更有利的是，當(dāng)頻率在10kHz至100kHz的范圍內(nèi)增加時(shí)，所 有這三個(gè)區(qū)域的阻抗量值幾乎線性下降。這使得可以使用非常簡(jiǎn)單的線性函數(shù)將這三個(gè)口 腔區(qū)域彼此區(qū)分開(kāi)，這僅需要在兩個(gè)不同頻率下的阻抗量值，因此消耗非常低的計(jì)算能力。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可易于理解，也可另選地使用其它頻率范圍和反映在三個(gè)或更多 個(gè)頻率上的阻抗量值變化的其它函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可易于理解，也 可另選地或甚至另外地使用其它阻抗值，諸如如圖1(b)中所示的阻抗相位，以確定接觸信 息。
[0064] 參考圖1(a)，可用于在10kHz至100kHz范圍內(nèi)的頻率中區(qū)分頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)的線 性函數(shù)可包括A1/A2的比率，其中A1為在第一頻率下測(cè)量的第一阻抗量值，并且A2為在第二 頻率下測(cè)量的第二阻抗量值。兩個(gè)閾值常數(shù)可用于設(shè)定用于識(shí)別頰區(qū)、舌區(qū)和唾區(qū)的限制。 例如，在第二頻率大于第一頻率的情況下，當(dāng)A1/A2小于第一閾值常數(shù)a時(shí)，它可被識(shí)別為唾 區(qū)。當(dāng)A1/A2不小于第二閾值常數(shù)b時(shí)，它可被識(shí)別為頰區(qū)。當(dāng)A1/A2小于第二閾值常數(shù)b但不 小于第一閾值常數(shù)a時(shí)，它可被識(shí)別為舌區(qū)。
[0065] 閾值常數(shù)的值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。例如，第一閾值常數(shù)a可為1.2至1.4,因?yàn)榕c唾區(qū) 的接觸通常不可達(dá)到這個(gè)值，而與舌區(qū)的接觸可容易地超過(guò)這個(gè)值。第二閾值常數(shù)b可為 1.7至2.1，以區(qū)分與舌區(qū)的接觸和與唾區(qū)的接觸。
[0066] -個(gè)或多個(gè)函數(shù)可被定義并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1010中。一個(gè)或多個(gè)函數(shù)中的每一個(gè)與 一個(gè)限定的口腔區(qū)域在所施加的不同頻率下的阻抗值相關(guān)。處理器1020可逐一將所測(cè)量的 阻抗值處理成一個(gè)或多個(gè)函數(shù)中的每一個(gè)以尋找所測(cè)量的阻抗值符合的函數(shù)（如果有的 話)。
[0067] 圖7示出用以確定牙刷的刷頭部分的一側(cè)是否正在接觸選自唾區(qū)、舌區(qū)和頰區(qū)的 口腔區(qū)域的示例性接觸確定過(guò)程。該側(cè)具有帶電壓的電極對(duì)以在兩者間形成阻抗。施加至 電極對(duì)的不同頻率包括第一頻率(例如10kHz)和第二頻率(例如100kHz)。A1為在第一頻率 (S10)下在電極對(duì)之間測(cè)量的第一阻抗值(例如阻抗量值KA2為在第二頻率(S20)下在電極 對(duì)之間測(cè)量的第二阻抗值(例如阻抗量值）。如果A1和A2中的任一個(gè)小于阻抗量值閾值(例 如100kQ)(在S30中為"是"），那么該側(cè)被識(shí)別為與唾區(qū)、舌區(qū)或頰區(qū)均沒(méi)有接觸（S40)。阻 抗量值閾值可為等于或大于在第一和第二頻率下對(duì)于唾區(qū)、舌區(qū)或頰區(qū)可獲得的最大阻抗 量值的值。如果A1或A2均不高于阻抗量值閾值100kQ (在S30中為"否"），那么該側(cè)正在接觸 唾區(qū)、舌區(qū)或頰區(qū)并且因此過(guò)程前進(jìn)至S50。如果A1/A2的比率小于1.4(在S50中為是），那么 該側(cè)正在與唾區(qū)接觸(S60)。如果S50的答案是"否"，那么過(guò)程前進(jìn)至S70。如果A1/A2的比率 等于或大于1.4但小于1.8(在S70中為是），那么該側(cè)正在接觸舌區(qū)（S80)。如果S70的答案是 "否"，那么過(guò)程前進(jìn)至S90。如果A1/A2的比率等于或大于1.8(在S90中為是），那么該側(cè)正在 接觸頰區(qū)（S100)。如果S90的答案是否，那么返回錯(cuò)誤信息（S110)。錯(cuò)誤可能是由于A1和A2 等于〇或兩者均等于〇,這指示可能存在短路或其它功能異常。需注意，與在S110中那樣提供 錯(cuò)誤信息不同，相反，S10至S90的過(guò)程可重復(fù)，直到識(shí)別出接觸信息(包括無(wú)接觸和與唾區(qū)、 舌區(qū)或頰區(qū)接觸）。還需注意，在此示例性接觸確定過(guò)程中示出的所有值均可調(diào)節(jié)或改變以 適合特定用戶，所述值包括頻率值、阻抗量值閾值、以及比率值。
[0068] 整個(gè)接觸確定過(guò)程可在1 s、500ms、50ms、10ms、或5ms內(nèi)發(fā)生。在刷牙動(dòng)作期間，整 個(gè)接觸確定過(guò)程可每18、28、38、58、或8 8自動(dòng)重復(fù)。所施加的不同頻率下的阻抗值優(yōu)選地在 小于500ms、300ms、100ms、50ms、10ms、5ms、或甚至lms的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量。這有助于保證阻 抗值的變化是由于頻率變化，而不是牙刷移動(dòng)。
[0069]在實(shí)施過(guò)程中，一旦將牙刷的刷頭部分放入口腔中并且用戶開(kāi)始刷牙，唾液層就 將圍繞刷頭部分。當(dāng)刷頭部分正在接觸臉頰或舌頭時(shí)，形成接觸壓力以使唾液層變得非常 薄。這種非常薄的唾液層將顯著影響直流(DC)電路中電極對(duì)之間的阻抗，使得與臉頰或舌 頭的接觸不可被檢測(cè)到。然而，在具有變化頻率的電壓的交流電路中，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)念l率 范圍，在所述頻率范圍中，臉頰和/或舌頭的阻抗變化比唾液的阻抗變化更加顯著得多，在 檢測(cè)與臉頰或舌頭的接觸時(shí)，這種非常薄的唾液層可被忽略。本發(fā)明有利地利用這種發(fā)現(xiàn) 并且提供準(zhǔn)確的接觸信息確定。
[0070] 口腔位置確定
[0071] 牙刷的口腔位置可由刷頭部分的面向牙齒區(qū)的刷毛側(cè)限定。牙齒區(qū)是指一個(gè)或多 個(gè)牙齒上的區(qū)域或區(qū)。牙齒區(qū)的數(shù)量和位置可基于特定目的而變化。在一個(gè)示例中，圍繞用 戶的牙齒分成18個(gè)牙齒區(qū)，如圖8所示。這18個(gè)牙齒區(qū)通過(guò)各自在口腔內(nèi)部的獨(dú)特位置而區(qū) 別于彼此。這些牙齒區(qū)包括:上左后牙的頰側(cè)(a區(qū)）、上左后牙的咬合側(cè)(b區(qū)）、上左后牙的 舌側(cè)（c區(qū)）、上前牙的前側(cè)(d區(qū)）、上前牙的咬合側(cè)（e區(qū)）、上前牙的舌側(cè)(f區(qū)）、上右后牙的 舌側(cè)（g區(qū)）、上右后牙的咬合側(cè)(h區(qū)）、上右后牙的頰側(cè)（i區(qū)）、下左后牙的頰側(cè)（j區(qū)）、下左 后牙的咬合側(cè)(k區(qū)）、下左后牙的舌側(cè)（1區(qū)）、下前牙的舌側(cè)(m區(qū)）、下前牙的咬合側(cè)(η區(qū)）、 下前牙的前側(cè)(〇區(qū)）、下右后牙的舌側(cè)(Ρ區(qū)）、下右后牙的咬合側(cè)（q區(qū)）、以及下右后牙的頰 側(cè)(r區(qū)）。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方案中，刷頭部分的口腔位置基于刷頭部分的每側(cè)與頰區(qū)、舌區(qū)或唾 區(qū)的接觸信息來(lái)確定。表1示出當(dāng)刷毛側(cè)102面向每個(gè)牙齒區(qū)時(shí)，如圖2(a)和2(b)中所示的 刷頭部分10的第一側(cè)106、后側(cè)104和第二側(cè)108的示例性接觸信息。
[0073] 表1:每個(gè)牙齒區(qū)的示例性接觸信息
[0074]
[0075] 每個(gè)牙齒區(qū)的此示例性接觸信息由4個(gè)隨機(jī)測(cè)試用戶提供，以在刷牙期間具有平 均90%的準(zhǔn)確度。通過(guò)以下方式進(jìn)行測(cè)試:要求測(cè)試用戶以特定順序刷洗18個(gè)牙齒區(qū)、記錄 每個(gè)牙齒區(qū)的接觸信息，然后將所記錄的接觸信息與如表1中所示的示例性接觸信息相比 較?？赏ㄟ^(guò)收集更多用戶的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度和精確度，以調(diào)節(jié)在刷牙期間刷頭部 分的每側(cè)將接觸的口腔區(qū)域。例如，在刷上前牙的前側(cè)和下前牙的前側(cè)時(shí)，一些人可能會(huì)使 他們的嘴唇接觸如圖2 (a)和2 (b)中所示的刷頭部分10的第一側(cè)106和第二側(cè)108。
[0076] 基于如表1所示的示例性接觸信息，存在一些具有相同接觸信息的牙齒區(qū)，例如a 區(qū)和r區(qū)，因此僅基于接觸信息不可將它們彼此識(shí)別開(kāi)。此外，d、e、f、m、r^P〇區(qū)不可彼此識(shí) 別開(kāi)，因?yàn)榕c臉頰或舌頭沒(méi)有接觸。
[0077] 因此，在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將牙刷的接觸信息與取向信息結(jié)合來(lái)確定刷頭 部分的口腔位置。取向信息可包括在刷毛側(cè)和水平面之間形成的取向角。在如圖6中所示的 安裝在牙刷1內(nèi)的3軸(x、y和z軸)加速度計(jì)的情況下，加速度計(jì)的X軸平行于刷毛側(cè)102且正 交于牙刷1的長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)軸L，因此在加速度計(jì)的X軸和水平面之間形成的角度可作為取 向角。
[0078] 為方便起見(jiàn)，由取向角定義的牙刷取向可分解成8個(gè)取向扇區(qū)A至H，如圖9中所示。 扇區(qū)A至F中的每一個(gè)為60度大小。扇區(qū)G是扇區(qū)A和B的組合，扇區(qū)Η是扇區(qū)D和E的組合。當(dāng)在 刷牙期間刷洗如圖8中所示的18個(gè)牙齒區(qū)時(shí)，這8個(gè)取向扇區(qū)對(duì)應(yīng)于8個(gè)典型的牙刷取向。例 如，扇區(qū)Α對(duì)應(yīng)于刷上左后牙的舌側(cè)(c區(qū)）時(shí)的牙刷取向，而扇區(qū)Β對(duì)應(yīng)于刷下左后牙的舌側(cè) (1區(qū)）時(shí)的牙刷取向。在扇區(qū)A處的取向角為約60°。在扇區(qū)B處的取向角為約120°。表2示出 在每個(gè)取向扇區(qū)牙刷1和可能被刷的牙齒區(qū)的取向角。
[0079] 表2:每個(gè)取向扇區(qū)的取向角和牙齒區(qū)
[0082]表3示出如何通過(guò)接觸信息和取向信息的結(jié)合識(shí)別如圖8中所示的18個(gè)牙齒區(qū)中 的每一個(gè)。將先前所刷的牙齒區(qū)納入考量以識(shí)別與前牙相關(guān)的牙齒區(qū)，在所述前牙處未獲 得與臉頰或舌頭的接觸信息。這是基于以下假設(shè):用戶通常從一個(gè)區(qū)至另一個(gè)相鄰區(qū)刷牙。 可將表3所表示的算法編程到位置確定單元5000(圖5)中以將全部18個(gè)牙齒區(qū)與彼此區(qū)別 開(kāi)。
[0083] 表3:通過(guò)結(jié)合接觸信息和取向信息進(jìn)行牙齒區(qū)識(shí)別
[0084]
[0086] 因此，通過(guò)本發(fā)明低成本地以非侵入的精確且準(zhǔn)確的方式區(qū)別開(kāi)全部18個(gè)牙齒 區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，用戶不必佩戴可看作是侵入式的任何另外的設(shè)備。在刷牙的同時(shí)頭部移動(dòng) 和四處走動(dòng)不干擾本發(fā)明的位置檢測(cè)，就像僅使用加速度計(jì)的系統(tǒng)的情況一樣，由此使得 提供良好的精確度和準(zhǔn)確度。接觸確定依賴(lài)于電極對(duì)，電極對(duì)可在大規(guī)模生產(chǎn)中作為導(dǎo)電 膏容易地注入牙刷中，這有利地是成本有效的。
[0087] 在甚至另一個(gè)實(shí)施方案中，刷頭部分的口腔位置通過(guò)牙齒/牙齦刷洗識(shí)別過(guò)程進(jìn) 一步確定。在牙齒和牙齦之間存在溫度差。與沒(méi)有血液的牙齒相比，其中存在血液的牙齦中 溫度較高。重新參考圖5,在刷牙期間通過(guò)紅外傳感器3100獲得溫度。溫度可為刷毛溫度或 面向刷頭部分10的刷毛側(cè)102的物體的溫度(參見(jiàn)圖2(a)和2(b))。如果溫度大于或等于第 一閾值(例如34.5°C)，那么確定正在刷的是牙齦。如果刷毛溫度小于第一閾值但大于或等 于第二閾值(例如3ΓΟ,那么確定正在刷的是牙齒。在紅外傳感器可感測(cè)每個(gè)刷毛的溫度 的情況下，可繪制所有刷毛的溫度圖，以便識(shí)別多少刷毛在刷牙齒并且多少刷毛在刷牙齦。
[0088]當(dāng)每個(gè)牙齒區(qū)的刷牙時(shí)間作為反饋被記錄時(shí)，此牙齒/牙齦刷洗識(shí)別信息是尤其 有利的。通過(guò)此刷洗識(shí)別過(guò)程，刷牙齦的時(shí)間和刷牙齒的時(shí)間可單獨(dú)記錄，使得用戶可得到 更精確且更準(zhǔn)確的刷牙反饋。
[0089] 用戶界面
[0090] 如圖5所示，顯示器6000和指示器7000可提供為用戶界面，用于顯示和指示與口腔 位置相關(guān)聯(lián)的信息，使得用戶可通過(guò)基于此信息優(yōu)化他們的刷牙過(guò)程來(lái)改善刷牙質(zhì)量。
[0091] 在一個(gè)實(shí)施方案中，顯示器6000包括示出如圖8所示的18個(gè)牙齒區(qū)的圖。可通過(guò)在 刷牙期間照亮已經(jīng)刷過(guò)和正在刷的牙齒區(qū)來(lái)提供實(shí)時(shí)反饋。另一個(gè)實(shí)時(shí)反饋可通過(guò)以下方 式提供：如果牙齒區(qū)已經(jīng)接受了足夠的刷洗顯示綠色，如果沒(méi)有足夠的刷洗顯示紅色。另 外，如果存在過(guò)多刷洗，牙齒區(qū)可閃爍?？赏ㄟ^(guò)顯示在刷牙期間和/或之后每個(gè)牙齒區(qū)所用 的時(shí)間來(lái)提供簡(jiǎn)要反饋?？赏ㄟ^(guò)顯示是否遺漏了任何牙齒區(qū)或是否已經(jīng)正確地刷洗了全部 牙齒區(qū)來(lái)提供總體刷牙結(jié)果。此類(lèi)反饋將激勵(lì)用戶重新刷洗被遺漏或沒(méi)有刷洗足夠時(shí)間的 牙齒區(qū)。作為一個(gè)另選的實(shí)施方案，牙刷1可以能夠與智能電話無(wú)線連接并且使用智能電話 的屏幕作為顯示器6000。
[0092] 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)用于一個(gè)牙齒區(qū)的時(shí)間長(zhǎng)于預(yù)定時(shí)間量時(shí)，指示器7000提 供視覺(jué)、音頻和/或物理信號(hào)以指示用戶改變刷洗牙齒區(qū)。信號(hào)可在牙刷1上實(shí)施或在顯示 器6000上實(shí)施。例如，物理信號(hào)可包括牙刷1的振動(dòng)。
[0093]在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一牙齒區(qū)時(shí)，指示器7000提供視覺(jué)、音頻和/或物理 信號(hào)以指示用戶在牙齒表面上遞送特定活性物質(zhì)，諸如美白活性物質(zhì)。
[0094] 用戶界面可提供與口腔位置相關(guān)聯(lián)的更多信息以有益于用戶，諸如在 W02008060482A2、W0201177282A1 的第 24 至 26 段、以及 US8479341B2 的第 15 至 16 欄中公開(kāi)的 那些。所有信息可同時(shí)或順序顯示或指示。用戶可控制待顯示或指示的信息。
[0095] 本文所公開(kāi)的量綱和值不應(yīng)理解為嚴(yán)格限于所引用的精確值。相反，除非另外指 明，否則每個(gè)這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開(kāi)為 "40mm"的量綱旨在表示"約40mm"。
[0096] 除非明確排除或以其它方式有所限制，本文中引用的每一篇文獻(xiàn)，包括任何交叉 引用或相關(guān)專(zhuān)利或申請(qǐng)以及本申請(qǐng)對(duì)其要求優(yōu)先權(quán)或其有益效果的任何專(zhuān)利申請(qǐng)或?qū)＠?均據(jù)此全文以引用方式并入本文。任何文獻(xiàn)的引用均不是對(duì)其作為本文所公開(kāi)的或受權(quán)利 要求書(shū)保護(hù)的任何發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，或其單獨(dú)地或與任何其它參考文獻(xiàn)的任何組合，或者 參考、提出、建議或公開(kāi)任何此類(lèi)發(fā)明的認(rèn)可。此外，當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義與 以引用方式并入的文件中相同術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明中賦予該 術(shù)語(yǔ)的含義或定義。
[0097]雖然已經(jīng)舉例說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可以做出多個(gè)其它改變和變型。因 此，本文旨在所附權(quán)利要求中涵蓋屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種口腔護(hù)理工具（1)，包括： 電極對(duì)（1200 )，所述電極對(duì)（1200)具有當(dāng)通電時(shí)形成于兩者間的阻抗； 頻率發(fā)生器（1300)，所述頻率發(fā)生器（1300)電連接到所述電極對(duì)（1200),?用于在所 述電極對(duì)(1200)之間施加具有至少兩個(gè)不同頻率的電壓； 阻抗測(cè)量單元（1100)，所述阻抗測(cè)量單元（1100)電聯(lián)接到所述電極對(duì)（1200),?用于 測(cè)量至少在所述不同頻率下的所述電極對(duì)(1200)之間的阻抗值;和 接觸確定單元（1000)，所述接觸確定單元（1000)與所述阻抗測(cè)量單元（1100)通信，其 中所述接觸確定單元(1000)包括用于存儲(chǔ)函數(shù)的存儲(chǔ)器(1010)，其中所述函數(shù)與所限定的 口腔區(qū)域在所述不同頻率下的阻抗值相關(guān)，并且其中所述接觸確定單元（1000)包括用于將 所測(cè)量的阻抗值處理成所存儲(chǔ)的函數(shù)的處理器（1020),?便確定所述電極對(duì)（1200)與所限 定的口腔區(qū)域的接觸信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具（1)，還包括與所述接觸確定單元（1000)通信的位置確定 單元(5000)，其中所述位置確定單元(5000)被配置用于至少基于所述電極對(duì)（1200)與所限 定的口腔區(qū)域的所確定的接觸信息來(lái)確定所述工具(1)的口腔位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工具（1)，其中所述工具（1)為包括刷頭部分（10)的牙刷， 其中所述刷頭部分（10)包括具有被設(shè)置在其上的用于刷牙的刷毛（100)的刷毛側(cè)（102)，W 及與所述刷毛側(cè)（102)相背對(duì)的后側(cè)（104)，并且其中第一電極（110)和第二電極(112)被設(shè) 置在所述后側(cè)(104)上，W形成所述電極對(duì)(1200)的第一電極對(duì)(1200A)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的工具（1)，其中所述刷頭部分（10)還包括第一側(cè)（106)和與所 述第一側(cè)（106)相背對(duì)的第二側(cè)（108)，其中所述第一側(cè)（106)和所述第二側(cè)（108)各自分隔 所述刷毛側(cè)（102)和所述后側(cè)（104)，并且其中所述第一側(cè)（106)、所述后側(cè)（104)、所述第二 側(cè)(108)、W及所述刷毛側(cè)(102)周向限定所述刷頭部分(10); 其中第Ξ電極（114)被設(shè)置在所述第一側(cè)（106)上并且相比于所述第二電極（112)更加 靠近所述第一電極（110)，并且第四電極（116)被設(shè)置在所述第二側(cè)（108)上并且相比于所 述第一電極（110)更加靠近所述第二電極（112)，并且其中所述第一電極（110)和所述第Ξ 電極（114)形成所述電極對(duì)（1200)的第二電極對(duì)（1200B)，并且所述第二電極（112)和所述 第四電極(116)形成所述電極對(duì)(1200)的第Ξ電極對(duì)(1200C)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的工具（1)，其中第五電極被設(shè)置在所述后側(cè)（104)上并且與所 述第一電極(110)或所述第二電極(112)形成所述電極對(duì)(1200)的第四電極對(duì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的工具（1)，還包括與所述位置確定單元(5000)通 信的取向確定單元(2000)，其中所述取向確定單元(2000)被配置用于獲得所述工具（1)的 取向信息，并且優(yōu)選地選自巧由加速度計(jì)、3軸巧螺儀、地磁傳感器、W及它們的組合，并且其 中所述位置確定單元(5000)被配置用于進(jìn)一步基于所獲得的取向信息來(lái)確定所述工具（1) 的所述口腔位置。7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的工具（1 )，還包括： 用于感測(cè)刷毛的溫度的紅外傳感器(3100)，和 刷洗識(shí)別單元(3000)，所述刷洗識(shí)別單元(3000)與所述紅外傳感器(3100)通信，W用 于基于所感測(cè)到的刷毛溫度來(lái)識(shí)別所述刷毛(100)與牙齒或牙銀的接觸信息， 其中與所述刷洗識(shí)別單元(3000)通信的所述位置確定單元(5000)被配置用于進(jìn)一步 基于所述刷毛（100)與牙齒或牙銀的所識(shí)別的接觸信息來(lái)確定所述工具（1)的所述口腔位 置。8. -種檢測(cè)口腔護(hù)理工具的一側(cè)對(duì)所限定的口腔區(qū)域的接觸的方法，包括W下步驟： (a) 在所述口腔護(hù)理工具的所述一側(cè)上提供電極對(duì)； (b) 利用電壓來(lái)對(duì)所提供的電極對(duì)通電，W在所述電極對(duì)之間形成阻抗； (C)向所通電的電極對(duì)之間的所述電壓施加至少兩個(gè)不同的頻率； (d) 優(yōu)選地在小于50ms的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量在所施加的不同頻率下所述通電電極對(duì)之間 的所形成的阻抗的阻抗值，其中所述阻抗值優(yōu)選地選自由W下各項(xiàng)組成的組:阻抗量值、阻 抗相位、相對(duì)電容率、W及它們的組合，并且其中所施加的不同頻率優(yōu)選地各自獨(dú)立地選自 1 曲Z 至 IMHz; (e) 定義與所限定的口腔區(qū)域在所施加的不同頻率下的阻抗值相關(guān)的函數(shù)，其中所限 定的口腔區(qū)域優(yōu)選地選自頰區(qū)、舌區(qū)、唾區(qū)、W及它們的組合； (f) 將所測(cè)量的阻抗值處理成所定義的函數(shù)，W便檢測(cè)所述口腔護(hù)理工具的所述一側(cè) 是否正在接觸所限定的口腔區(qū)域。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所限定的口腔區(qū)域包括唾區(qū)，所施加的不同頻率包 括各自獨(dú)立地選自lOkHz至100曲Z的第一頻率和第二頻率，所述第二頻率大于所述第一頻 率，并且所述函數(shù)包括下式：其中A1為在所述第一頻率下測(cè)量的第一阻抗量值，A2為在所述第二頻率下測(cè)量的第二 阻抗量值，a為闊值常數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所限定的口腔區(qū)域包括舌區(qū)，所施加的不同頻 率包括各自獨(dú)立地選自lOkHz至100曲Z的第一頻率和第二頻率，所述第二頻率大于所述第 一頻率，并且所述函數(shù)包括下式：其中A1為在所述第一頻率下測(cè)量的第一阻抗量值，A2為在所述第二頻率下測(cè)量的第二 阻抗量值，a和b各自為闊值常數(shù)。11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所限定的口腔區(qū)域包括頰區(qū)，所施 加的不同頻率包括各自獨(dú)立地選自lOkHz至100曲Z的第一頻率和第二頻率，所述第二頻率 大于所述第一頻率，并且所述函數(shù)包括下式：其中A1為在所述第一頻率下測(cè)量的第一阻抗量值，A2為在所述第二頻率下測(cè)量的第二 阻抗量值，并且b為闊值常數(shù)。12. -種確定口腔護(hù)理工具的口腔位置的方法，包括W下步驟： (a) 通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法來(lái)檢測(cè)所述口腔護(hù)理工具的接觸信息，其中所 述接觸信息包括所述口腔護(hù)理工具的一側(cè)是否正在接觸所限定的口腔區(qū)域； (b) 檢測(cè)所述口腔護(hù)理工具的取向信息；W及 (c)至少基于所檢測(cè)的接觸信息和所檢測(cè)的取向信息來(lái)確定所述口腔護(hù)理工具的所述 口腔位置。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述口腔護(hù)理工具為包括刷頭部分的牙刷，其中 所述刷頭部分包括具有被設(shè)置在其上的用于刷牙的刷毛的刷毛側(cè)和與所述刷毛側(cè)相背對(duì) 的后側(cè)，并且其中所述刷頭部分還包括第一側(cè)和與所述第一側(cè)相背對(duì)的第二側(cè)，其中所述 第一側(cè)和所述第二側(cè)各自分隔所述刷毛側(cè)和所述后側(cè)，并且其中所述第一側(cè)、所述后側(cè)、所 述第二側(cè)、W及所述刷毛側(cè)周向限定所述刷頭部分，并且其中所述接觸信息包括所述后側(cè)、 所述第一側(cè)、W及所述第二側(cè)中的一者或多者是否正在接觸所限定的口腔區(qū)域，其中所限 定的口腔區(qū)域選自由W下各項(xiàng)組成的組:頰區(qū)、舌區(qū)、W及唾區(qū)。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述取向信息包括在所述刷毛側(cè)和水平面之間 形成的取向角。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述口腔位置由所述刷頭部分的面向牙齒區(qū)的 所述刷毛側(cè)限定，其中所述牙齒區(qū)選自由W下各項(xiàng)組成的組:上左后牙的頰側(cè)、上左后牙的 咬合側(cè)、上左后牙的舌側(cè)、上前牙的前側(cè)、上前牙的咬合側(cè)、上前牙的舌側(cè)、上右后牙的頰 偵U、上右后牙的咬合側(cè)、上右后牙的舌側(cè)、下左后牙的頰側(cè)、下左后牙的咬合側(cè)、下左后牙的 舌側(cè)、下前牙的前側(cè)、下前牙的咬合側(cè)、下前牙的舌側(cè)、下右后牙的頰側(cè)、下右后牙的咬合 偵及下右后牙的舌側(cè)。
【文檔編號(hào)】A61C17/22GK105848523SQ201480070865
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日
【發(fā)明人】A·F·多爾, A·哈爾巴赫
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