自動檢測刷牙角度的牙刷的制作方法

本發明關于牙刷，具體關于被結構化為檢測刷牙角度且基于以多個角度檢測的刷力向用戶提供反饋的牙刷，諸如電動牙刷。
背景技術：
：通常，眾所周知用于清潔牙齒(包括去除菌斑)的電動牙刷。通常，電動牙刷依賴附接到刷毛安裝板的刷毛組，刷毛安裝板轉而由驅動器機構移動來擦洗牙齒表面。依賴用于實際清潔的刷毛的擦洗動作的這種牙刷通常需要由用戶針對牙齒施加一定量的力，以適應牙齒的各種形狀和間隔的差異，并且有效清潔牙齒。牙刷的刷毛相對于牙齒的正確定位對于高效菌斑去除是必要的。為了從牙齒最佳地去除菌斑，經常有利的是用以完全垂直于牙齒的角度定位的刷毛來刷牙。試驗已經揭示用戶平常以遠非垂直的角度刷他們的牙齒。常見離垂直多達70度的角度，特別是在刷牙齒內部的時候。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。技術實現要素：在一個實施例中，提供了一種牙刷，該牙刷包括：刷頭；用于測量由刷頭以相對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量由刷頭以相對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。處理單元被結構化為：(i)接收指示如由第一力傳感器測量的第一力的第一信息，(ii)接收指示如由第二力傳感器測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確定關于刷頭的當前刷牙角度的信息。在另一個實施例中，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確定關于刷頭的當前刷牙角度的信息；以及基于所確定的關于當前刷牙角度的信息提供用戶可感知反饋。本發明的這些和其他目的、特征以及特性、以及操作方法和結構的有關元件的功能、以及部分組合和制造經濟性，將在參照附圖考慮以下描述和所附權利要求時變得更明顯，附圖中的所有形成本說明書的一部分，其中同樣的附圖標記指示各種附圖中對應的部分。然而，要清楚地理解，附圖僅用于圖示和描述的目的，且不旨在作為本發明限制的定義。附圖說明圖1是根據本發明的示例性實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的牙刷頭的兩個另選特定實施方式的示意圖；以及圖5是圖示了根據一個示例性實施例的、圖1和圖2的牙刷的操作的流程圖。具體實施方式如本文中所用的，單數形式“一”、“一個”和“該”包括復數引用，除非上下文另外清楚指示。如本文中所用的，兩個或更多個部分或組件“耦合”的陳述應意指部分直接或間接(即，借助一個或多個中間部分或組件，只要聯系存在)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”意指兩個組件被耦合為在相對于彼此維持恒定定向的同時作為整體移動。如本文中所用的，詞語“單一的”意指組件被創建為單件或單個單元。即，包括單獨創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，兩個或更多個部分或組件“嚙合”彼此的陳述應意指部分直接或借助一個或多個中間部分或組件針對彼此施加力。如本文中采用的，術語“數量”應意指一或大于一的整數(即，多個)。如本文中所用的，“大致垂直”應意指成90度±5度的角度。如本文中所用的，“大致平行”應意指成0度±5度的角度。本文中所用的方向短語(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，并且不對權利要求限制，除非本文中清楚記載。圖1是根據本發明的示例性實施例的電動牙刷10的分解示意圖，并且圖2是該電動牙刷的示意圖。如本文中詳細描述的，牙刷10被結構化為以多個角度檢測刷力，不像可以具有單個力傳感器的現有技術牙刷，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14。馬達14向刷頭18提供驅動動作，刷頭轉而可移動地安裝在馬達驅動軸22上。然而，應理解，各種另選驅動動作布置可以用于合并本文中所公開概念的電動牙刷中。示例性實施例中DC馬達的圖示僅是若干可能馬達系統中的一個。刷頭18包括安裝在刷毛背部構件25上的刷毛24的組，刷毛組和刷毛背部構件一起限定刷頭18的刷毛部分。刷毛24借助由馬達14提供給刷頭18的振蕩動作來完成清潔。馬達14的操作受處理單元26控制，處理單元是電動牙刷的常見組件。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備，并且可以包括用于存儲由處理單元26執行的例程的合適存儲器。如圖1和圖2中看到的，在示例性實施例中，手柄部12包括：第一力傳感器30A，該第一力傳感器用于測量在牙刷10的使用期間由刷頭18針對牙齒以相對于牙刷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量在牙刷10的使用期間由刷頭18針對牙齒以相對于牙刷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14相鄰，并且被結構化為測量驅動軸22上的力。由此，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B被結構化且定位為測量兩個不同角度下的刷力。例如，第一力傳感器30A可以被結構化并定位為測量大致垂直于牙刷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可以被結構化且定位為測量與縱軸線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，并且用于每個力傳感器30A和30B的另選角度在本文中所公開的概念的范圍內也是可能的。本文中在別處詳細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提供指示由其測量的力的信號。在另選實施例中，力傳感器30A和30B可以位于刷頭18內。然而，如將理解的，其中力傳感器30A和30B位于手柄部12內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題。第一力傳感器30A和第二力傳感器30B可以為若干已知或將來開發的、用于感測由刷頭18施加的力的合適感測設備中的任意一個。例如且不限制地，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B可以各為被結構化為直接測量刷力的應變儀、或通過測量刷頭18和/或馬達驅動軸22的位移來間接測量刷力的傳感器(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的反饋設備34。如本文中更詳細描述的，在牙刷10的使用期間，反饋設備34被結構化為提供關于用戶在任意特定時間采用的、相對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。由反饋設備34生成的用戶可感知反饋被設計為鼓勵用戶以有利的刷牙角度來刷牙。本文中詳細描述了可以確定和/或提供刷牙角度和/或反饋的若干方式。反饋設備34可以為被結構化為在處理單元26的控制下生成聽覺反饋信號的聽覺反饋設備(諸如揚聲器)。另選地，反饋設備34可以為被結構化為在處理單元26的控制下生成視覺反饋信號的視覺反饋設備(諸如一個或多個LED)。在又一個另選實施例中，反饋可以通過處理單元26修改馬達14的馬達驅動模式以給出用戶口中的不同感覺(諸如降低的幅度、馬達14的脈動或馬達振動的某一其他另選方案)來實現。用戶可以更容易地感知這種反饋機制。圖5是圖示了根據所公開概念的示例性實施例的、操作牙刷10的方法的流程圖，其中，基于以兩個或更多個不同角度測量的刷力進行/導出當前刷牙角度的確定，并且其中，響應于此，向牙刷10的用戶提供反饋，以便鼓勵優選的刷牙角度。方法在步驟40處開始，在步驟40中，由第一力傳感器30A以第一角度測量第一刷力(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量第二刷力(本文中被稱為F2)。步驟40和42處所測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處測量的第一和第二刷力關于當前刷牙角度進行確定。在示例性實施例中，在步驟44處進行的確定是關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和刷毛背部構件25)圍繞縱軸線32旋轉的程度)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，來確定刷牙角度在理想范圍內、非理想但仍可接受范圍內、或者不可接受范圍內。作為另一個更簡單的示例，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定閾值。其他示例仍然在所公開概念的范圍內。最后，在步驟46處，處理單元26使得基于步驟44中進行的確定借助反饋設備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備34一部分的特定顏色的一個或多個LED點亮，和/或可以使得反饋設備34生成特定性質的聽覺信號(比如，在其中確定刷牙角度在不可接受范圍內和/或低于合適預定閾值的情況下，可以生成嗡嗡的聲音)。現在將詳細描述圖5的方法的若干非限制性示例性實施方式。然而，將理解，下面描述的實施方式僅意指是示例性的，由此不被認為是限制。在第一示例性實施方式中，第一力傳感器30A被結構化為測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被結構化為測量與縱軸線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。在該示例性實施方式中，關于當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進行，其中，FT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確定用戶的當前刷牙落在情況3或情況4內、且由此確定刷牙角度不利和/或不可接受，那么處理單元26在示例性實施例中將使得反饋設備34向用戶提供校正信號(諸如警報聲音或特定顏色的光)，以便鼓勵用戶以更佳的角度刷牙。在上述情況分析中，所提出的品質因數是所測量力的比率F1/(F1+F2)。由此，上述情況分析在一個特定實施例中可以基于下面表2中提供的信息/公式來實現。F1/(F1+F2)比率關于當前刷牙角度的確定F1/(F1+F2)>Threshold1理想刷牙(綠色LED點亮)Threshold2≤F1/(F1+F2)≤Threshold1非理想刷牙(橙色LED點亮)F1/(F1+F2)<Threshold2不良刷牙(紅色LED點亮)表2在一個特定非限制性實施例中，Threshold1＝0.8，并且Threshold2＝0.5。在簡化示例中，上述情況分析可以基于如下的單個反饋公式且使用該反饋公式來實現：如果F1/(F1+F2)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點亮和/或嗡嗡的聲音啟動)；否則刷牙角度可接受。在一個特定非限制性實施例中，Threshold3＝0.65。在圖3中示意性示出的牙刷10的第二示例性實施方式中，第一力傳感器30A被結構化為測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被結構化為測量大致垂直于刷毛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施方式中，應用關于α1的余弦的換算系數，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/公式來實現。表3在簡化示例中，該另選方案中的情況分析可以基于如下的單個反饋公式且使用該反饋公式來實現：如果F1/(F1+F2/cosα1)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點亮和/或嗡嗡的聲音啟動)；否則刷牙角度可接受。在圖4中示意性示出的牙刷10的第三示例性實施方式中，第一力傳感器30A被結構化為測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被結構化為測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施方式中，應用關于α2的正弦的換算系數，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/公式來實現。表4在簡化示例中，該另選方案中的情況分析可以基于如下的單個反饋公式且使用該反饋公式來實現：F1/(F1+F2/sinα2)<Threshold3：不良刷牙(紅色LED點亮和/或嗡嗡的聲音啟動)；否則刷牙角度可接受。在第四示例性實施方式中，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中的每一個測量的力將大致相等(即，規范化信號(F1-F2)/(F1+F2)～0)，同時隨著傳感器之間的規范化力差(F1-F2)/(F1+F2)的絕對值增大，刷牙角度將增大(即，變得不那么理想)。由此，在該實施例中，在力差(F1-F2)的絕對值超過某一預定閾值時，可以生成指示不良刷牙角度的反饋(例如，紅色LED點亮和/或嗡嗡的聲音啟動)。在另選實施例中，在力差(F1-F2)/(F1+F2)的絕對值小于或等于預定閾值時，可以提供指示良好刷牙角度的不同反饋信號(例如，綠色LED點亮和/或另選地正面的嗡嗡聲音啟動)。提及的是，在這種情況下，還可以使用多個閾值，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的特定閾值的絕對力等級下判斷相關品質因數。否則，反饋可以在刷頭18實際上未與牙齒接觸時給出。而且，當牙刷10的刷牙動作主要在牙齒上時，第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數如本文中所述的將提供當前刷牙角度的良好指示。然而盡管如此，當牙刷10的刷牙動作在牙齦線上時，因為牙刷10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)產生主要信號，來自第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數可以錯誤地指示理想的刷牙角度(例如，F1/F2>0.8)。根據一個示例性非限制性特定實施方式，該問題可以通過采用本文中所公開的概念結合由本發明的受讓人擁有的、標題為“PlaqueDetectionUsingAStreamProbe”的WO2014/097242(其公開內容通過引用并入本文)中所述的概念來克服。具體地，WO2014/097242描述了如下系統，其中來自流探頭的信號可以用于獲得指示刷頭處于牙齦上的信息。使用該信息，可以提供根據本文中所公開概念的刷頭定向的更優化的反饋。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：其中來自第一力傳感器30A和第二力傳感器30B的讀數指示理想刷牙角度，使得如果這種讀數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鼓勵用戶采用優選刷牙角度來提高刷牙有效性和效率的系統。在權利要求中，置于括號之間的任意附圖標記不應被解釋為限制權利要求。詞語“包括”或“包含”不排除除了權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備權利要求中，這些裝置中的若干可以由同一硬件項來體現。元件之前的詞語“一”或“一個”不排除多個這種元件的存在。在列舉了若干裝置的任意設備權利要求中，這些裝置中的若干可以由同一硬件項來體現。在彼此不同的從屬權利要求中記載特定元件的簡單事實，不指示這些元件不可以組合使用。雖然已經基于當前被認為是最為實用且優選的實施例、為了說明的目的詳細描述了本發明，但要理解，這種細節僅是用于該目的，并且本發明不限于所公開的實施例，相反，本發明旨在覆蓋在所附權利要求精神和范圍內的修改和等同布置。例如，要理解，本發明設想：在可能的范圍內，任意實施例的一個或多個特征可以與任意其他實施例的一個或多個特征組合。當前第1頁1 2 3