СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ В ПОЛОСТИ РТА
SYSTEM FOR DETERMINATION OF AMPLITUDE OF ELECTROMECHANICAL TOOTHBRUSH IN ORAL CAVITY

Настоящее изобретение в целом относится к электромеханическим зубным щеткам и более конкретно относится к определению амплитуды вращения и/или другого движения головки электромеханической зубной щетки, когда такая зубная щетка работает в полости рта.
При работе электромеханической зубной щетки важно определить текущие характеристики зубной щетки, то есть эффективность действия чистки. Одним из способов сохранения эффективности является поддержание желаемой предварительно установленной частоты работы зубной щетки. Это делается обычным способом в электромеханических зубных щетках, в частности резонансно возбуждаемых электромеханических зубных щетках, под действием процессора, присутствующего в зубной щетке, обычно на участке ее ручки.
Другим способом определения рабочей эффективности является определение амплитуды движения головки зубной щетки. Это часто делается во время тестирования, следующего за изготовлением зубной щетки посредством процесса/порядка, выполняемого in vitro (вне организма), то есть когда зубная щетка находится снаружи полости рта, используя различные известные системы для измерения амплитуды и частоты. Однако такая система тестирования снаружи организма не может использоваться для определения in vivo (внутри организма (в полости рта)). Может использоваться система измерения, основанная на вращающемся кодере, расположенном около конца соединения ручки с головкой зубной щетки. Однако такая система не учитывает конструкцию горловины щетки и не определяет или не измеряет перемещение. Эффективная конструкция/способ прямого определения амплитуды головки зубной щетки во время реальной/нормальной работы зубной щетки в ротовой полости не существует.
Соответственно, для электромеханической зубной щетки желательно иметь способность определения амплитуды головки зубной щетки in vivo (внутри организма).
Соответственно, такая электромеханическая зубная щетка содержит: ручку; головку зубной щетки; узел привода, содержащий процессор для привода головки зубной щетки с выбранными частотой и амплитудой, причем узел привода располагается внутри ручки; миниатюрный гироскоп, смонтированный на головке зубной щетки или на участке узла привода внутри ручки для обнаружения вращательной скорости головки зубной щетки, когда головка зубной щетки работает в ротовой полости пользователя; при этом процессор способен обрабатывать информацию о вращательной скорости, поступающую от гироскопа, чтобы обеспечивать информацию об амплитуде движения головки зубной щетки, и упомянутая информация об амплитуде предоставляется пользователю или используется для управления работой головки зубной щетки.
Изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - упрощенный схематический вид электромеханической зубной щетки, показывающий систему определения амплитуды внутри организма.
Фиг. 2 - вид крупным планом участка конструкции, показанной на фиг. 1.
Фиг. 3 - упрощенная система обратной связи/управления для электромеханической зубной щетки, используя информацию об амплитуде.
Фиг. 4 - упрощенный схематический вид альтернативного варианта осуществления системы определения амплитуды головки зубной щетки.
Фиг. 5 - упрощенное представление системы, в которой информация об амплитуде головки зубной щетки предоставляется базовому блоку, отдельному от электромеханической зубной щетки.
На фиг. 1 и 2 показан упрощенный вид раскрытой здесь системы определения амплитуды. На фиг. 1 представлена электромеханическая зубная щетка 10, имеющая участок 12 ручки и съемный участок 14 головки зубной щетки с участком 18 щетинистой области на дистальном конце. Внутри ручки находится система 20 привода/электропитания для головки зубной щетки и процессор 22 для управления действием системы привода/электропитания. Система 20 привода/электропитания и процессор 22 обычно являются традиционными и хорошо известны в области техники электромеханических зубных щеток. Зубная щетка 10 управляется переключателем 24 включения/выключения и может содержать другую традиционную операционную способность, содержащую различные режимы работы, управляемые процессором 22.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, гироскоп 26 MEMS (micro-electro-mechanical-system, микроэлектромеханическая система), такой, как изготавливается компанией ST Microelectronics, и акселерометр 28 располагаются на головке зубной щетки сзади щетинистой области. Электропитание подается на гироскоп 26 и акселерометр 28 системой 20 привода/электропитания.
Данные о скорости, полученные во время работы зубной щетки, передаются обратно по проводам или через другие элементы связи на управляющий процессор. Хотя на фиг. 1 и 2 видны гироскоп 26 и акселерометр 28 и соединительные линии 30 электропитания/привода, в коммерческой зубной щетке они обычно будут скрыты. Подключения линий в выбранной форме обеспечиваются между головкой 14 зубной щетки и ручкой 12, чтобы позволить традиционное снятие и установку в нее головок зубной щетки. Как указано выше, гироскоп обычно является гироскопом MEMS, таким, который изготавливается компанией ST Microelectronics. Гироскопы MEMS являются хорошо известными коммерческими устройствами, которые используют маятниковый вибрационный элемент для измерения вращательной скорости головки зубной щетки по мере ее движения. Доступные в настоящее время гироскопы MEMS имеют необходимую способность измерения амплитуды с помощью компонент, имеющих характеристику 6 килоградусов/секунду (dps). Более высокие значения dps компонент могут улучшать характеристики системы.
Информация о скорости вращения подается на управляющий процессор 22, который путем обычных вычислений преобразует информацию о скорости в значение амплитуды. Эта процедура хорошо известна в технике, использующей известную частоту колебаний головки зубной щетки. Типичная частота резонансной электромеханической зубной щетки составляет 230-290 Гц, хотя она может варьироваться.
Процессор 22 отфильтровывает оказываемое пользователем движение и другие нежелательные сигналы и определяет амплитуду движения, его каждый пик или полный размах от максимума до минимума. Для такой электромеханической зубной щетки, чтобы проводить эффективную чистку, амплитуда размаха обычно находится в пределах 9-11°, где 10° - оптимальны, хотя, опять же, это значение может варьироваться в зависимости от конкретной зубной щетки.
Информация об амплитуде, определенная процессором, может сравниваться на этапе 31 с желаемым диапазоном амплитуд и обеспечиваемым выходом, указывая, что амплитуда находится в желаемом диапазоне или за его пределами. Альтернативно или дополнительно информация об амплитуде может предоставляться пользователю посредством звукового или визуального сигнала, предоставляемого на этапе 34, в целом либо на самой зубной щетке, либо через линию связи на базовый блок 36 (фиг. 5). Также может предоставляться информация, касающаяся положения головки зубной щетки относительно выбранных областей зубов. Связь с базовым блоком обычно бывает радиосвязью. Пользователь может использовать эту информацию для изменения своих предпочтений при чистке зубов, таких как уменьшение давления щетинок на зубы, что может влиять на амплитуду головки зубной щетки. Таким образом, пользователь получает прямую информацию в отношении возможной эффективности (или неэффективности) чистки зубов и своего использования зубной щетки.
Альтернативно, как показано на фиг. 3, информация от процессора может использоваться через линию 30 обратной связи на узел привода, чтобы изменять аспект сигнала привода, такой как частота сигнала привода или рабочий цикл сигнала привода, для изменения амплитуды обратно к желаемому значению. Такая схема удобна, когда пользователь обычно чистит зубы правильно, но из-за других факторов, таких как снижение мощности батареи, эффективность щетки становится ниже желаемого значения.
Задача настоящей системы состоит в использовании полученной in vivo информации об амплитуде головки зубной щетки во время фактической операции чистки зубов в качестве меры эффективной чистки. Информация об амплитуде может использоваться самой системой для поддержания/улучшения эффективности чистки зубов, поддерживая амплитуду движения головки зубной щетки в пределах известного желательного диапазона.
Как указано выше, гироскоп MEMS используется для получения скорости вращения, которая может использоваться для определения амплитуды вращения. Скорость вращения также может быть получена акселерометром, хотя при этом существуют ограничения. Гироскоп невосприимчив к невращательным силам.
Система может также вместе с гироскопом содержать акселерометр 28 (фиг. 2). Акселерометр может использоваться для определения изменения положения головки зубной щетки в ротовой полости (помимо вращательных движений), так что амплитуда может коррелироваться с конкретными областями ротовой полости. Объединение гироскопа MEMS с акселерометром позволяет системе определять как вращательное, так и поступательное движение. Объединение информации акселерометра и информации гироскопа MEMS (после обработки) обеспечивает информацию, касающуюся эффективности чистки зубов во всей области полости рта. Следует, однако, понимать, что гироскоп MEMS в одиночку обеспечивает желаемую информацию в отношении определения амплитуды (после обработки). То же самое справедливо для одного акселерометра с некоторыми ограничениями.
На фиг. 1 и 2 показаны гироскоп и акселерометр, расположенные на головке зубной щетки, обычно в основании области щетины. Однако гироскоп и/или акселерометр могут располагаться и в других местах на головке зубной щетки, а также могут располагаться внутри ручки. На фиг. 4 показана схема, в которой гироскоп и акселерометр располагаются на участке "стыка" системы привода, то есть на участке системы привода, таком как участок основания приводного вала 40 в ручке 42, которая соединяется с головкой зубной щетки. В этой схеме нет требования к линиям передачи данных или к линиям электропитания между участками головки зубной щетки и ручки, поскольку все эти элементы находятся в ручке. Альтернативно один элемент, например гироскоп, может находиться на головке зубной щетки, а другой, например, акселерометр, может находиться в ручке или наоборот.
Соответственно, раскрыта система, которая использует миниатюрный гироскоп (MEMS), чтобы измерять угловую скорость головки электромеханической зубной щетки, по которой может быть определена амплитуда движения головки зубной щетки. Также может использоваться акселерометр, хотя и с ограничениями, поскольку он подвергается невращательным силам. При работе зубной щетки система способна измерять угловую скорость внутри тела, то есть внутри ротовой полости. Информация об амплитуде важна в отношении эффективности чистки зубов.
Полученная информация может также храниться для последующего анализа. Элемент хранения, представленный в общем виде как позиция 36 на фиг. 3, может находиться в ручке, головке зубной щетки или в базовом блоке.
Хотя предпочтительный вариант осуществления изобретения был раскрыт для целей иллюстрации, следует понимать, что в вариант осуществления могут быть внесены различные изменения, модификации и замены, не отступающие от сущности изобретения, которая определяется формулой изобретения, приведенной ниже.