用于确定电动牙刷刷头在嘴中的幅度的系统的制作方法
【专利摘要】电动牙刷包括手柄(12)、刷头(14)以及包括用于以选定频率与幅度驱动刷头的处理器(22)的驱动组件(20)。微型陀螺仪(MEMS)(26)与加速率计(28)安装在刷头上或者在手柄内的驱动组件的一部分上以便在操作过程中检测刷头的旋转速率以及刷头在嘴中的定向。然后来自陀螺仪(旋转的)与加速率计的信息被提供到处理器以便确定刷头移动的幅度。幅度信息被提供到使用者，或者可以进一步被处理并且反馈回到(30)驱动组件以便控制刷头移动。
【专利说明】用于确定电动牙刷刷头在嘴中的幅度的系统
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及电动牙刷，并且更具体地说涉及当电动牙刷在嘴内操作时电动牙刷刷头的旋转幅度和/或其它运动的确定。
【背景技术】
[0002]在电动牙刷的操作中，重要的是确定牙刷的持续性能，即刷动动作的有效性。保持有效性的一种方式是保持牙刷的操作的期望的预设频率。这通过牙刷中存在的，尤其是在其手柄部分中存在的处理器动作而在电动牙刷，尤其是在谐振驱动电动牙刷中常规地进行。
[0003]用于确定操作有效性的另一种方式是确定刷头移动的幅度。这通常在牙刷的制造之后的测试期间通过体外处理/装置，即当牙刷位于嘴外时使用各种已知的系统以测量幅度与频率，来完成。然而，此体外系统中不能被用于体内(嘴中)确定。可以使用基于旋转编码器为基础的定位在刷头的手柄耦合端附近的测量系统。然而，此系统不考虑刷颈结构并且不确定或者测量位移。没有已知的有效的结构/方法用于在牙刷位于嘴中的实际/正常操作期间进行刷头的直接幅度确定。
[0004]因此，期望电动牙刷具有体内刷头幅度确定能力。
[0005]因此，此电动牙刷包括:手柄；刷头；驱动组件，其包括处理器，用于以选定的频率与幅度驱动刷头，驱动组件位于手柄内；微型陀螺仪，其安装在刷头上或者在手柄内的驱动组件的一部分上以用于当刷头在使用者的嘴中操作时检测刷头的旋转速率；并且其中处理器能够处理来自陀螺仪的旋转速率信息以提供刷头运动的幅度信息，其中所述幅度信息被提供给使用者或者用于控制刷头操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1示出了电动牙刷的简化示意图，其示出了体内幅度确定系统。
[0007]图2是图1的结构的一部分的特写视图。
[0008]图3是利用幅度信息的用于电动牙刷的简化的反馈/控制系统。
[0009]图4是刷头幅度确定系统的替代实施方式的简化示意图。
[0010]图5是其中刷头幅度信息提供到与电动牙刷分离的基部单元的系统的简化描述。
【具体实施方式】
[0011]图1与图2示出了这里公开的幅度确定系统的简化视图。图1示出了具有手柄部分12与在其远端具有刷毛区部分18的可移除刷头部分14的电动牙刷10。手柄的内部是用于刷头的驱动/电动 系统20以及用于控制驱动/电动系统的动作的处理器22。驱动/电动系统20与处理器22大体上是传统的并且在电动牙刷的【技术领域】中是众所周知的。通过通/断开关24控制牙刷10并且牙刷10可以包括其它传统的操作能力，包括通过处理器22控制的多种操作的模式。[0012]在图1和图2的实施方式中，诸如通过意法半导体公司制造的MEMS(微电子机械系统)陀螺仪26，以及加速率计28位于刷头14上的刷毛区域的后部。能量通过驱动/电动系统20提供到陀螺仪26与加速率计28。在牙刷的操作期间获得的速率数据通过导线或其它通信元件传回到控制处理器。尽管在图1和图2中陀螺仪26与加速率计28以及连接电源/数据线30是可见的，在商业化牙刷中它们通常地是被隐藏的。以选定形式的线连接件设置在刷头14与手柄12之间以允许方便将刷头移除与插入到那里。如上所述，陀螺仪26通常地是诸如通过意法半导体公司制造的MEMS陀螺仪。MEMS陀螺仪是众所周知的商业装置，其使用摆式振动元件以随着刷头移动测量刷头的旋转速率。当前可获得的MEMs陀螺仪具有必要的幅度测量能力，具有6K度每秒(dps)部件。更好dps值的部件将增加系统的性能。
[0013]旋转速率信息提供到控制处理器22，其通过日常计算将速率信息转换到幅度数。这在本【技术领域】中是公知的，利用刷头振荡的已知频率。用于谐振电动牙刷的通常频率是230-290HZ，但是这可以改变。
[0014]处理器22滤出用户给予的运动与其它不期望的信号并且确定运动的幅度，其峰值或峰值到峰值。通过此电动牙刷，为具有有效的刷动，峰值到峰值幅度通常地在9-11°的范围内，10°是最佳的，尽管再次此值可以根据特定的牙刷改变。
[0015]然后通过处理器确定的幅度信息在31处可以与期望的幅度范围以及提供的输出比较，指示此幅度在期望范围内或者其外部。可替代地，或者另外地，幅度信息可以通过听觉表示或视觉表示提供给使用者，大体上以34表示，提供在牙刷自身上或者通过通信链接33提供到基部单元36 (图5)。还可以提供关于刷头相对于牙齿的选定区域的位置的信息。到基部的通信通常地是射频通信。使用者可以利用此信息来改变他/她的刷的习惯，诸如使抵靠牙齿的刷毛的压力减小，这能影响刷头的幅度。通过此种方式，使用者获得关于刷的可能的有效性(或非有效性)以及他/她的牙刷的使用的直接信息。
[0016]另选地，参照图3，可以使用来自处理器的信息通过反馈线30到驱动组件来改变诸如驱动信号的频率或者驱动信号的占空比的驱动信号的方面，以使幅度改变回到期望值。当使用者大体上正确地刷动时此布置时是有用的，但是由于诸如电池能量的减小的其它因素，刷子的有效性在期望值以下。
[0017]本系统的目的是在实际刷动操作期间将体内刷头幅度信息用作有效刷动的测量。幅度信息可以由系统自身使用以通过将刷头幅度保持在已知的期望范围内来保持/提高刷动的有效性。
[0018]如上所述，MEMS陀螺仪被用于获得旋转速率，这可以用于确定旋转幅度。尽管存在限制，还可以通过加速率计获得旋转速率。陀螺仪不受非旋转力的影响。
[0019]此系统还能包括具有陀螺仪的加速率计28 (图2)。加速率计可以用于确定刷头在嘴中的位置的变化(除了旋转运动以外)，以使幅度可以与嘴部的选定区域相关。MEMS陀螺仪与加速率计的结合使得系统能够确定旋转与平移运动。加速率计信息与MEMS陀螺仪信息的结合(在处理以后)提供了关于跨越整个口腔区域的刷动的有效性的信息。然而，应该理解的是，单独的MEMS陀螺仪提供了关于幅度确定的期望信息(在处理以后)。单独对于加速率计来说同样是这样，但具有一些限制。
[0020]图1和图2示出了定位在刷头上通常在刷毛区域的基部处的陀螺仪与加速率计。然而，陀螺仪和/或加速率计可以定位在刷头的其它位置上并且还可以定位在手柄内。图4示出了其中陀螺仪与加速率计定位在驱动系统的“轮毂”部分上的布置，即诸如与刷头连接的在手柄42中的驱动轴40的基部部分的驱动系统的一部分。在此实施方式中，由于全部元件都在手柄内，因此不要求在刷头与手柄部分之间的数据或电源线。可替代地，一个元件，例如陀螺仪，可以在刷头上，并且其它部分例如加速率计在手柄中，或者反之亦然。
[0021]因此，公开了使用微型陀螺仪(MEMS)来测量电动牙刷刷头的角速率的系统，通过其可以确定刷头移动的幅度。还可以使用加速率计，尽管由于其受到非旋转力而具有局限性。当此牙刷操作时系统能够测量体内，即在嘴内的角速率。幅度信息相对于刷动的有效性是重要的。
[0022]还可以存储获得的信息以便后面分析。在图3中大体上以36表示的存储件可以在手柄、刷头或基部单元中。
[0023]尽管为了描述的目的公开了本发明的优选实施方式，但是应该理解的是在不偏离通过下面的权利要 求限定的本发明的精神的情况下多种改变、修改与替换可以包括在此实施方式中。
【权利要求】
1.一种电动牙刷,包括: 手柄(22)； 刷头(14)； 驱动组件(20)，包括处理器(22)，用于以选定的频率与幅度驱动所述刷头，所述驱动组件位于所述手柄内； 微型陀螺仪(26)，其安装在所述刷头上或者在所述手柄内的所述驱动组件的一部分上以用于当所述刷头在使用者的嘴中操作时检测所述刷头的旋转速率；并且 其中所述处理器能够处理来自所述陀螺仪的旋转速率信息以提供刷头运动的幅度信息，其中所述幅度信息被提供给使用者或者用于控制刷头操作。
2.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息被提供给使用者并且用以控制刷头操作。
3.根据权利要求1所述的牙刷，其中提供给使用者的所述信息对于使用者来说是可听到的或可见的。
4.根据权利要求1所述的牙刷，其包括用于存储所述信息以便后续分析的存储系统(36)。
5.根据权利要求1所述的牙刷，其包括用于比较所述幅度信息与值的预设定范围的比较电路(31)，并且如果所述幅度信息在所述范围外部，那么反馈控制信号(30)就提供到所述驱动组件以改变所述驱动信号的特征以便改变所述幅度至所选定的范围。
6.根据权利要求5所述的牙刷，其中所述特征是所述驱动信号的频率或所述驱动信号的占空比。
7.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息是峰值到峰值的幅度。
8.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述幅度信息是峰值幅度。
9.根据权利要求1所述的牙刷，其包括与所述牙刷分离的用于显示所述幅度信息的基部显示单元(36)以及在所述牙刷与所述基部显示器之间的通信能力(33)。
10.根据权利要求1所述的牙刷，还包括提供关于所述刷头在使用者的嘴中的定向的信息的加速率计(28)。
11.根据权利要求10所述的牙刷，其中所述加速率计与所述陀螺仪都在所述刷头上。
12.根据权利要求10所述的牙刷，其中所述加速率计与所述陀螺仪都在所述手柄中。
13.根据权利要求10所述的牙刷，其中所述陀螺仪与所述加速率计中的一个位于所述刷头中并且另一个位于所述手柄中。
14.一种电动牙刷,包括: 手柄(22)； 刷头(14)； 驱动组件(20)，包括处理器(22)，用于以选定的频率与幅度驱动所述刷头，所述驱动组件位于所述手柄内； 加速率计(28)，其安 装在所述刷头上或者在所述手柄内的所述驱动组件的一部分上以便当所述刷头在使用者的嘴中操作时检测由于所述刷头的运动，包括所述刷头的旋转速率，而存在于所述加速率计上的力；并且 其中所述处理器能够处理来自所述加速率计的旋转速率信息以提供刷头运动的幅度信息，其中所述幅度信息被提供到使用者或者用于控制刷头操作。
15.根据权利要求14所述的牙刷，其中所述幅度信息被提供到使用者并且用以控制刷头操作。
16.根据权利要求14所述的牙刷，包括用于比较所述幅度信息与值的预设定范围的比较电路(31)，并且如果所述幅度信息在所述范围外部，那么反馈控制信号(30)就提供到所述驱动组件以改变所述驱动信号的特征以便改变所述幅度至所选定的范围。
17.—种电动牙刷，其包 括手柄(22)、刷头(14)、用于以选定频率和幅度驱动所述刷头的驱动组件(20)，所述驱动组件位于所述手柄内以及安装在所述刷头上或者在所述手柄内的所述驱动组件的一部分上以便当所述刷头在使用者的嘴中操作时检测所述刷头的旋转速率的微型陀螺仪(26)； 处理器(22)，其位于所述驱动组件中，能够处理来自所述陀螺仪的所述旋转速率信息以提供刷头运动的幅度信息，其中在所述电动牙刷的操作中，所述幅度信息被提供给使用者，或者被提供给所述驱动组件以控制刷头操作。
【文档编号】A61C17/22GK103906480SQ201280052171
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2011年10月24日
【发明者】M·D·博文坎普, S·E·霍尔, J·M·亚历山大 申请人:皇家飞利浦有限公司