具有视觉识别功能以用于监测依从性的口腔卫生系统的制作方法

文档序号:16526297发布日期:2019-01-05 10:22
具有视觉识别功能以用于监测依从性的口腔卫生系统的制作方法

本发明涉及用于监测口腔卫生活动的方法和装置。

背景

对适当的技术和口腔卫生活动(包括刷拭和用牙线清洁)的频率的依从性对于健康的牙齿至关重要。然而,儿童和青少年之中的依从性尤其差。比如,在养成不良习惯之后,经常会错过许多嘴部区域。因此,如果可监测刷拭量和技术,那么也许可以提高依从性。然而,由于各种技术限制,监测口腔卫生装置技术和每个区域中的时间量是相当困难的。

根据CDC,尽管是可预防的,但龋齿是6至11岁的儿童(25%)和12至19岁的青少年(59%)最常见的慢性疾病。另外28%的35至44岁的成年人有未得到治疗的龋齿。在牙齿上形成的称为斑块的细菌生物被膜导致龋齿和牙龈炎。然而,可通过每天至少一次刷拭两分钟并且优选地每天两次来除去菌斑,并因此防止或减轻龋齿。Atlin T和Horecker E.,“刷牙和口腔健康:应该以何种频率刷牙以及应该何时刷牙(Tooth Brushing and Oral Health:How Frequently and When Should Tooth Brushing be Performed)”,口腔健康与预防牙科学(Oral Health&Prevention Dentistry),2005 3(3):135-140。

另外,研究表明,儿童在刷拭过程中会不断错过相同区域,这导致某些牙齿上的孤立的菌斑聚积物。因此,比刷拭的时间长度更重要的是刷牙的效力。另外,牙齿健康教育仅被证实通常对斑块积聚仅具有小且暂时的影响。Atlin T和Horecker E.,“刷牙和口腔健康:应该以何种频率刷牙以及应该何时刷牙(Tooth Brushing and Oral Health:How Frequently and When Should Tooth Brushing be Performed)”,口腔健康与预防牙科学(Oral Health&Prevention Dentistry),2005 3(3):135-140。此外,许多牙膏含有氟化物,这促进牙釉质的再生长以防止形成牙洞。根据美国牙科协会,对刷牙的依从性非常低。比如,只有49%的男性和57%的女性每天刷拭他们的牙齿两次。

内容

因此,需要一种牙科系统,其可增强用户按照牙医推荐例对刷牙、用牙线清洁或其他口腔卫生活动的依从性,以便减少由于缺乏刷拭而导致的牙洞、牙龈疾病和其他牙科并发症。本公开提供用于监测口腔卫生装置使用并且以电子方式向用户提供反馈和其他鼓励以提高依从性的系统和方法。

所述系统允许记录刷牙活动(或其他口腔卫生活动)和分析那些活动。所述系统允许产生为口腔卫生系统的用户提供反馈和鼓励的服务。所述口腔卫生装置或相关联的系统部件(包括比如摄像机)在其使用期间通过传感器记录刷拭数据。在一些实施例中,分析数据并将其与参考数据进行比较。比如,公开跟踪牙刷相对于嘴部的移动的一个或多个光学传感器。可分析从所述一个或多个光学传感器输出的图像,以确定牙刷相对于嘴部的取向和运动,并且可确定每个区域中的刷拭(或者用洁碧冲牙器(water pik)进行牙线清洁)的量。

通过反馈输出装置,用户接收关于系统使用的建议以及设计用来提高对所推荐使用方案的依从性的鼓励和其他反馈。例如,所述系统可让用户知道嘴部的哪些区域被刷拭过或用牙线清洁过,并且向用户提供关于他们可更多地刷拭哪里或他们完全错过的位置的反馈。在另一个实例中,所述系统可实施游戏化过程以增强使用卫生装置的动机。

在一些实施例中,本发明涉及一种用于通过以通知用户关于他/她的刷拭习惯的新方式来使用口腔卫生装置的方法或新途径,所述通知例如通过与具有显示器的移动电信装置或其他装置无线集成来进行。电动牙刷还可无线地将数据传达到基站,所述基站然后可将所述数据发送到网络以用于在云服务器上进行分析,或者无线地发送到移动装置。所述移动电信构件可以是移动电话、具有电信构件的微型计算机、具有电信构件的平板电脑。在其他实施例中,所述数据可被无线地发送到基站,并且然后上传到服务器,以用于稍后由包括移动和非移动两种计算装置的计算装置访问。在一些实例中,所述口腔卫生系统将包括跟踪标准牙刷的移动的一个或多个光学传感器或摄像机,并且所述摄像机将与移动装置、基站、局域网或其他计算装置集成。在此实例中,可使用不包括电子器件或运动传感器的任何标准牙刷或冲牙器。

所述口腔卫生装置系统可包括具有传感器的口腔卫生装置以及基站,当用户未拿着所述口腔卫生装置时,所述基站物理地支撑所述口腔卫生装置。所述电子口腔卫生装置可包括:(a)信号处理电路;(b)存储器;(c)基站接口,其用于在所述口腔卫生装置与所述基站之间交换数据;(d)电源电路,其可包括可再充电电池或电容器;以及(e)控制器。

基站和/或摄像机可包括:(a)网络接口,其用于在互联网或其他网络与所述基站之间交换数据;以及(b)再充电电路,其用于给所述牙刷的可再充电电池进行再充电,所述可再充电电池任选地还可用作与所述牙刷中的磁力计传感器连接的磁发射器。在其他实施例中,所述系统可不包括基站,并且信号可直接地无线发送到移动电话或其他无线终端,或者分离的光学传感器/摄像机系统可记录光学数据并将其直接发送到移动装置、其他计算装置或网络以用于分析。在一些实施例中,所述基站可包括用于监测和标识所述口腔卫生装置上的代码的摄像机以视觉地跟踪移动。

所述口腔卫生装置系统可包括与所述口腔卫生装置分离定位的摄像机以在刷拭期间记录所述口腔卫生装置的图像。然后,图像处理软件可独立地或除了来自附接到所述牙刷的运动传感器的数据之外,分析所述口腔卫生装置的刷拭运动。比如,所述口腔卫生装置可不并入有任何电子器件,并且而是可以是标准牙刷。在此实例中,所述摄像机和所述图像处理系统可仅针对牙齿的每个区段确定刷拭位置和时间。

比如,所述一个或多个光学传感器可在整个刷拭过程(session)期间记录包括嘴部、口腔卫生装置和牙齿的图像。然后,所述图像处理软件可标识所述牙刷、所述牙刷的特征、所述嘴部、以及每一个的相对位置,或者使用如本文进一步讨论的其他方法,来确定刷拭的区段和时间。

在一些实例中,所述口腔卫生装置可包括用于增强识别和空间取向计算的图案。在一些实例中,用于口腔卫生装置的附件也可包含或包括图案。另外,所述系统可将从所述口腔卫生装置上的电子器件输出的传感器运动数据与图像数据结合以确定用户正在刷拭的牙齿的区段或部分。

电气配置

所述口腔卫生装置的一个或多个控制系统可被配置以协调所述口腔卫生装置、一个或多个光学传感器、基站、移动装置和/或其他联网装置之间的数据交换,以用于传送所处理的来自所述传感器和/或光学传感器的信号以用于进行到所述处理。在一些实施例中,口腔卫生装置系统100和相关联的控制系统可包括:信号调理电路,其用于处理来自传感器的信号;存储器,其用于存储所处理的来自所述传感器的信号;口腔卫生装置接口电路,其用于允许所述口腔卫生装置与所述基站和其他电子部件之间的信息交换;口腔卫生装置电源电路,其用于给传感器和所述牙刷的电路供电,所述口腔卫生装置电源电路包括电池和/或电容器类型的可再充电电源;以及控制器电路,其用于指导所述牙刷电子器件的操作。

所述基站、一个或多个光学传感器和/或其他相关联的摄像机装置可包括以下电路:数据交换电路,其用于与网络交换数据;接口电路,其被适配来与所述口腔卫生装置交换信息;基站电源电路,其用于给基站电路供电,并且用于在所述口腔卫生装置被接纳在所述基站中时给所述口腔卫生装置的所述可再充电电源再充电。所述基站还可包括磁场发射器,其可以是电源或再充电电路,或者可以是分离的磁场发射器。所述基站或其他电子装置还可包括摄像机和相关联的电子器件。所述控制电路可被配置以:在检测到用户使用牙刷时,将所处理的来自所述传感器的信号存储在存储器中,并且在所述口腔卫生装置被接纳在所述基站中时,命令所述基站或其他电子装置的所述数据交换电路通过网络、通过所述口腔卫生装置和所述基站或其他电子装置的所述接口电路来传送所存储的来自所述传感器的信号。在一些实施例中,来自所述传感器的原始数据可被存储并通过所述数据交换电路发送,以用于在所述基站进行处理或在别处进行处理。

物理设计

在一些实施例中,所述口腔卫生装置可包括电动机,用于在刷拭期间使所述口腔卫生装置头部振动。另外,所述口腔卫生装置的包括刷毛或冲牙器的头部能够可移除地连接到所述口腔卫生装置的主体或手柄,并且被配置用于多个头部的可互换性。所述口腔卫生装置可以是防水的。在一些实施例中,基站可被配置以物理地接收仅一个、两个、三个、四个或五个或另外数量的牙刷或其他口腔卫生头部。

在一些实施例中,所述口腔卫生装置可包括可由摄像机或基于视觉的检测器检测和跟踪的视觉代码或图案。比如,所述口腔卫生装置头部可包括图案,并且所述手柄可包括图案。在一些实施例中,所述手柄可包括位于端部上的附加球状物或突起,其包括用于由摄像机检测的更大图案。这种“球状物或突起”可能是夹在手柄上的专用附加件,它不一定是所述牙刷的一部分。

而且,此附加件也可以是用于牙刷的支架。比如,球状物可用水对口腔卫生装置进行压载。因此,附加件可以是底部有水或其他重物质的空半球体。这可允许获得让用户以许多角度放下口腔卫生装置、并且无论口腔卫生装置被放下的角度如何、口腔卫生装置都将竖立的新颖性。

传感器

一个或多个传感器可包括与口腔卫生装置分离的一个或多个光学传感器,所述一个或多个光学传感器可在口腔卫生装置被使用时记录其图像。如果使用两个或更多个光学传感器,则图像可用于立体地跟踪口腔卫生装置的移动和距离。

在口腔卫生装置包括电子器件的实施例中,口腔卫生装置的传感器可以是以下中的一者或多者:i)压力传感器(10)、运动传感器(11),或ii)能够测量牙刷的刷拭活动的任何其他一种或多种类型的传感器,诸如加速计或惯性传感器。这可包括加速计、磁力计、以及陀螺仪和/或回转仪。在一些实施例中,口腔卫生装置可包括至少一个压力传感器和至少一个加速度传感器。在一些实施例中,所处理的来自传感器的信号通过基站经由网络传送到服务器。另外,所处理的来自传感器的信号通过移动装置经由网络传送到服务器。

在其他实施例中,口腔卫生装置可具有图案,该图案用于由静止且远离牙刷的基于视觉的传感器识别,或者可以仅是标准牙刷。比如,移动电话摄像机或基站中的摄像机可用作光学传感器以监测牙刷的取向和位置。在这些实施例中,口腔卫生装置还可包括运动传感器,或者在其他实施例中可没有电子器件以节省制造成本。替代地,口腔卫生装置可仅具有用于由摄像机识别的图案,或者可没有图案并且图像处理系统可识别口腔卫生装置的形状、轴线和取向,如本文进一步公开的。

计算装置

在一些实施例中,移动电信构件是移动电话、具有电信构件的微型计算机、具有电信构件的平板电脑、或具有显示构件并具有电路的任何其他构件,所述显示构件用于显示与刷牙活动有关的信息,所述电路用于连接到全球网络并且用于与全球网络进行通信。例如,移动装置通常可以是移动电话,但也可包括其他便携式移动PDA装置类型(“PDA”)或其他具有无线电通信能力的类型,或者甚至是具有电信构件的微型计算机、膝上型电脑或台式机、具有电信构件的平板电脑。在其他实施例中,信号是在通过云服务器访问数据的静止可计算装置上可查看的。

信号处理

在牙刷中具有电子器件的一些实施例中,口腔卫生装置的控制系统被配置以将所处理的来自传感器的信号存储在存储器中。在一些实施例中,控制系统替代地可将来自传感器的原始数据存储在存储器中,以用于发送到所述系统的基站或其他部件,原始传感器数据可在那里进行处理。一旦控制系统和/或所述系统中的其他处理器确定用户开始刷拭,控制系统就协调对信号的获取、处理和存储。在其他实施例中,控制系统可协调对原始数据的存储和发送以用于在别处进行处理。接下来,控制系统可被配置以将所存储的信号无线发送到基站或计算装置,以用于进行进一步处理或初始处理、显示或分析。在一些实施例中,口腔卫生装置可不包含控制器或任何电子器件。

信号处理可包括滤波、放大、转换、从模拟到数字的信号转换、数字滤波、数字数据压缩、数字数据简化、数字数据计算和数字数据转换。这可在所述系统的若干不同方面处执行,所述若干不同方面包括口腔卫生装置、基站、相关联的移动电话、由网络链接到所述系统的服务器、或其他位置。

数据协议和传送

在一些实施例中,口腔卫生装置接口电路以及基站和/或摄像机装置接口电路是无线电路,例如:GSM/UMTS和派生物。在一些实施例中,基站的数据交换电路使用无线协议,例如:GSM或其他协议。在一些实施例中,口腔卫生装置可具有唯一标识符,以允许移动装置和牙刷的配对。

在其他实施例中,口腔卫生装置接口电路以及摄像机/基站接口电路可使用有线连接。例如,与网络的数据交换电路连接是有线的。标识数据可并入在数据包中,所述数据包包括所存储的通过网络发送的来自传感器的信号。标识可包括口腔卫生装置或头部的序列标识号、基站的序列标识号、或基站的网络地址。另外,在测量步骤期间获得的刷牙监测数据可使用来自口腔卫生装置内部时钟的数据加时间戳。

在其他实施例中,网络包括至少无线局域网(WLAN),并且在通信步骤期间,口腔卫生装置经由所述WLAN将数据传送到所述移动装置。WLAN可根据从Wi-Fi或蓝牙协议中选择的通信协议进行操作。移动装置、摄像机或其他计算装置也可与本地无线局域网通信,并且在通信步骤中,牙刷经由所述无线LAN将所述数据传送到移动装置。

LAN可包括与至少牙刷进行通信的服务器,并且在通信步骤中,口腔卫生装置可借助于服务器将所述数据传送到移动装置。电信网络还可包括分离的远程无线LAN的网络,所述服务器经由所述远程网络与至少一个服务器通信,所述移动装置也经由远程网络与所述服务器通信。

通过接口电路在口腔卫生装置、摄像机、光学传感器装置、移动装置和/或基站之间交换的信息可包括数据或命令,所述数据包括所存储的、所处理的来自传感器的信号,或者来自传感器的原始数据。信息可从口腔卫生装置传送到基站,并且相反地,可根据需要从基站传送到牙刷。数据也可以是程序或软件升级版以便由牙刷存储和/或执行。例如,升级版和新固件可无线下载并安装在牙刷上。

云服务器或本地网络数据处理

在一些实施例中,所述系统包括服务器,并且所存储的、所处理的来自传感器的信号或者来自传感器(包括光学传感器)的原始数据通过网络传送到所述服务器,所述服务器包括用于所传送的处理信号的存储构件并且包括在程序或软件指令的控制下的计算部件。所述程序具有指令,所述指令被配置以在传送结束时通过网络向口腔卫生装置发送擦除命令,以擦除已经传送到服务器的存储在口腔卫生装置上的信号。服务器还可使用远程网络和/或移动装置的地理定位能力来确定口腔卫生装置的位置。

服务器包括存储器,所述存储器用于存储连续地传送的所存储的和所处理的来自口腔卫生装置传感器的信号和/或来自传感器或相关联的一个或多个摄像机和其他装置的原始数据的历史。用于控制服务器的计算部件的程序包括用于分析和比较所存储的和所处理的信号以及用以提供来自所述分析和比较的计算结果的软件指令。用于控制服务器的计算部件的程序可包括用于通过借由互联网页面或其他各种方法访问服务器来使得分析结果可供用于各种计算装置(包括移动或静止装置)的指令。来自服务器的计算分析可经由网络链路35直接传送或下载到计算装置,所述网络链路35可通过通向基站的专用通信设备POA链路34来形成。因此,来自服务器的计算结果经由网络通过专用通信设备POA传送到移动装置,然后经由链路33、31和32传送到基站和/或口腔卫生装置。当口腔卫生装置在操作并与服务器通信时,所述服务器可更新在口腔卫生装置中运行和/或使用的软件和/或参数。类似地,服务器可更新与口腔卫生装置有关并且在移动装置上运行的应用程序或参数。

用户简档

所述系统可包括所存储的与刷牙(或其他口腔卫生)活动相关联的用户简档,并且所述用户简档的相关数据包括用户的年龄、大小和性别。在监测口腔卫生(例如,刷牙)活动的步骤期间或之后,口腔卫生装置、移动装置或服务器自动地试图根据用户简档和或过去的数据、使用至少一个预定规则来使用户与至少一个用户简档匹配。如果用户不是口腔卫生装置的普通用户,则所述用户在移动装置上将他/她标识为客人。

在用户标识的步骤中,可使特定用户与口腔卫生装置相关联并且将其假定为用户。如果使用给定口腔卫生装置的多个用户,则至少在口腔卫生装置中并且可能地在移动装置和/或服务器中使用户与刷拭活动相关联,以对这后两者来说用于参考目的。

在使用摄像机的实施例中,用户简档可具有上传的或与简档相关联的用户图片。这将允许基于视觉的识别系统自动地确定与简档相关联的特定用户。

数据输出

在一些实施例中,口腔卫生装置实时地向移动装置、摄像机、光学传感器装置或其他计算装置传送数据,并且在显示步骤中,计算装置在屏幕上实时地显示与所述数据有关的信息,例如,对于正在进行的刷拭事件的用户的即时进度。

校准/初始化

在一些实施例中,口腔卫生装置和/或摄像机可在工厂中校准、或由用户校准、或以这两种方式校准。如果用户执行校准步骤,那么在这个过程中可通过由例如移动装置的显示器给出的信息来引导用户。

特别地,用户可按照来自基站或相关联的电子装置(例如,移动和/或光学传感器)的提示来校准视觉跟踪系统。提示可以是音频或通过用户界面提供。校准程序可请求用户站在与口腔卫生装置相距某一距离处并且在刷拭位置中四处移动,直到指示某些光或可听到的音调。所述系统可校准具有或不具有图案、且具有或不具有运动感测电子器件的口腔卫生装置。

这个校准系统可检测口腔卫生装置的大小和形状以及用户的头部的大小和形状,包括用户远离摄像机站立的距离。在一些实施例中,用户可拿起标准口腔卫生装置大小的校准工具以允许摄像机(或其他光学传感器)适当地校准所述距离。在一些实施例中,可将运动数据与图像数据结合以同时校准所述系统。

在初始化的步骤中,所述系统可允许选择所希望的本地无线网络或移动装置。这可自动地或在用户的帮助下完成,并且这些操作对应于所述系统的在它们之间进行通信的元件之间的网络配对。

在一些实施例中,所述口腔卫生装置可包括:至少一个压力传感器;至少一个加速度传感器;信号调理电路,其用于处理来自传感器的信号;存储器电路,其用于存储所处理的来自传感器的信号;口腔卫生装置接口电路,其用于允许所述口腔卫生装置与基站之间的信息传送;口腔卫生装置电源电路,其用于给传感器和牙刷的电路供电,所述口腔卫生装置电源包括电池和/或电容器类型的可再充电电源;以及用于口腔卫生装置电路的操作的控制电路。优选地,所述控制电路被配置以:在检测到用户使用牙刷时,将所处理的来自所述传感器的信号存储在存储器中,并且在所述口腔卫生装置被接纳在基站中时,命令所述基站的数据交换电路通过网络、通过所述口腔卫生装置和所述基站的所述接口电路来传送所存储的、所处理的来自所述传感器的信号。

根据本发明,所述基站(和/或光学传感器装置)包括:具有网络的数据交换电路;基站接口电路,其被适配来与所述口腔卫生装置和/或所述移动装置或其他计算装置交换信息;电源电路,其用于给基站电路供电,并且用于在所述口腔卫生装置被接纳在所述基站中时给所述口腔卫生装置的所述可再充电电源进行再充电。

从这同一发明的另一个观点来看,本发明提供一种系统并且还提供一种使用所述系统用于监测口腔卫生(例如,刷拭)活动的方法,其允许与具有显示器和信息输入构件的移动通信装置通信,所述口腔卫生装置和所述移动装置两者通过无线电与电信网络通信,所述电信网络被适配来使至少所述移动装置与至少一个另外的电信装置通信,所述方法包括以下步骤:(a)至少一个刷牙或口腔卫生活动监测步骤,其中所述口腔卫生装置执行指示至少用户的刷拭或其他口腔卫生活动的至少一项测量;(b)至少一个双向通信阶段,在此期间:i)用户在所述移动装置中录入信息,并且所述移动装置通过所述电信网络将所述信息传送到所述口腔卫生装置,并且ii)所述口腔卫生装置通过所述电信网络向所述移动装置传送根据所述刷牙活动监测测量的数据;以及(c)至少一个显示或反馈步骤,其中所述移动装置在其屏幕上显示基于在所述通信步骤中传送的刷牙(或其他口腔卫生)活动监测数据的信息。所显示信息可表示对所传送的数据进行的计算的输出,所述计算在所述移动装置中或在服务器中进行。

本公开提供一种产品和服务,其改善了用户刷拭他们的牙齿或进行其他口腔卫生活动的用途和/或动机。反馈通过与所述系统链接的输出装置来提供。所述系统提供口腔卫生装置,其包括传感器,所述传感器监测用户的刷拭活动并向用户提供与刷拭相关的反馈。在一些实施例中,服务器可提供应用程序,所述应用程序使用并处理从传感器接收的数据,以提供与刷拭质量和其他分析有关的输出数据。最后,在服务器上运行的应用程序可处理此输出数据,以向用户提供反馈,从而提供好玩/有趣的尺寸,以增强刷拭或用牙线清洁用户牙齿的动机。

附图的简要描述

现在将结合示例性实施例和以下附图来描述本发明:

图1是本发明的系统的示意图,并且

图2是口腔卫生装置和所述系统的示例性基站的示意图。

图3A是根据本发明的一个实施例的口腔卫生装置和头部的透视图。

图3B是口腔卫生装置手柄和可附接到头部接口的可更换头部的透视图。

图4是示出在本公开中使用来记录刷拭或其他卫生数据并向用户提供反馈的过程的实施例的流程图。

图5是口腔卫生装置和基站的图解,其中基站或其他相关联装置中具有磁场发生器。

图6是根据本发明的一个实施例的具有视觉图案的口腔卫生装置和头部的透视图。

图7是标识在视觉上无图案的口腔卫生装置的位置的系统的透视图。

详细描述

现在将描述本发明的各种实例。以下描述提供具体细节以用于彻底理解并实现对这些实例的描述。然而,相关领域技术人员将理解,本发明可在没有这些细节的情况下实践。同样,相关领域技术人员还将理解,本发明可包括本文未详细描述的许多其他各种特征。另外,下文可能并未示出或详细描述一些众所周知的结构或功能,以便避免不必要地模糊相关描述。

下文所使用的术语意图以其最广泛的合理方式来解释,尽管它是结合对本发明的某些特定实例的详细描述使用的。事实上,下文甚至可强调某些术语;然而,意图以任何限制方式解释的任何术语将同样在这个详细描述部分中明显且具体地进行定义。

已经描述主题的特定实现方式。其他实现方式在以下权利要求的范围内。在一些情况下,权利要求中所述的动作可按不同的顺序执行并且仍然实现所期望的结果。此外,附图所示的过程不一定需要所示的特定次序或顺序次序,以实现所希望的结果。

尽管本说明书包含许多具体实施细节,但是这些细节不应当解释为对任何发明或可要求保护的内容的范围的限制,而应当解释为是对特定于特定发明的特定实现方式的特征的描述。在本说明书中在分离实现方式的背景下描述的某些特征还可在单个实现方式中组合地实施。相反,在单个实现方式的背景下描述的各种特征也可在多个实现方式中单独地或以任何合适的子组合的形式实施。此外,尽管上文可将特征描述为以某些组合的形式起作用,并且甚至初始地也是如这样要求保护的,但是在一些情况下,来自所要求保护的组合的一个或多个特征可从所述组合中去除,并且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变型。

类似地,虽然在附图中按特定次序描绘操作,但是这不应当被理解为要求按所示的特定次序或按顺序次序执行这类操作,或者要求执行所有示出的操作,以实现所希望的结果。在某些情况下,多任务和平行处理可以是有利的。此外,上述实现方式中的各种系统部件的分离不应当理解为在所有实现方式中都需要这样的分离,并且应当理解,所描述的程序部件和系统通常可一起集成在单个软件产品中或打包到多个软件产品中。

图1示出所公开的口腔卫生装置监测和反馈系统100的概览,所述系统100包括:口腔卫生装置1,其配备有传感器;基站2,其用于接收口腔卫生装置1和对其进行充电;移动装置30,其无线地接收/发送数据;专用无线链路POA 8;服务器4;以及网络3,其用于从服务器传送信息或在系统100的其他各种部件之间传送信息。

数据通信

口腔卫生装置1可具有天线5和收发器构件,其用于通过无线电链路31与基站2的兼容的互补天线5和收发器构件进行无线电通信。无线电通信链路31可以是例如WiFi或GSM或蓝牙或其派生物或其他专有协议。另外,一个或多个光学传感器9可与移动电话30、基站2、服务器4、或如本文所公开的其他相关联的计算装置通信。

在另一个实施例中,天线和收发器构件由有线连接或连接器替换或完成,以允许在口腔卫生装置1、光学传感器9和/或基站2之间交换信息。有线连接器还可提供从基站到口腔卫生装置1的电力供应,以用于对后者的可再充电电源进行再充电。在另一个实施例中,从基站到口腔卫生装置1或光学传感器装置9的电力供应是通过电磁感应电路来提供。

基站2可通过电源线供电。可替代地,基站2可由可再充电电池供电,所述可再充电电池不时地通过由电源电网供电的电池充电器充电。基站2具有收纳槽,以用于在用户不使用牙刷时物理地支撑并存储牙刷。

基站2和或分离的光学传感器装置9包括数据交换电路,以用于与网络3(例如,互联网)进行数据通信。在基站2的天线5以及专用通信设备8或POA的天线5连接到网络3的情况下,数据可使用无线电通信链路31来传送,如图1所示。在其他实施例中,基站2与网络3之间的数据传送通过有线链路(例如,ADSL)执行。

口腔卫生装置1的天线5和收发器构件和/或摄像机/光学传感装置9也可通过无线电链路31与移动装置30的无线电通信构件兼容。无线电通信链路31是例如WiFi或GSM或蓝牙或其派生物或其他合适的协议。在一些实施例中,无线电链路31是短程、本地、无线电通信链路或无线电链路35(诸如在蜂窝或其他移动电话系统中使用的无线电链路(例如,GSM和派生物))。

移动装置30还能够经由其无线电通信电路、在网络3上通过专用通信设备8或POA在无线电链路31上交换数据。另外地或可替代地,移动装置30能够直接在网络3上在无线电链路35上交换数据。

服务器4通过任何合适的手段连接到网络3。服务器4被广义地定义为包括能够例如在计算网络中的“云”上进行存储和计算操作的计算装置。服务器4可包括存储装置,比如存储器、硬盘驱动器、闪存或其他存储装置,并且包括在程序控制下的计算构件。为了传送数据,口腔卫生装置控制电路使用网络3的预定服务器4地址。这个预定地址可最初地存储在口腔卫生装置1中和/或稍后通过网络3更新。可a)在每次在批量配置中在基站2中更换口腔卫生装置1时;b)在用户或服务器4的指导下,例如通过使用移动装置30的接口或访问服务器4的网页发起传送的用户动作;或c)在检测到口腔卫生装置1活动时实时地;或d)在将口腔卫生装置1从基站2移除时;或e)以其他合适的间隔,执行口腔卫生装置1与服务器4之间的数据传送。

系统电路设计与网络架构

如图2所示,口腔卫生装置1可包括压力传感器10和至少一个运动传感器11。当用户将刷毛施加到他们的牙齿上时,压力传感器10检测施加在口腔卫生装置1的刷拭侧上的力。可提供运动传感器11,用于检测口腔卫生装置1在任何或所有三条正交轴上的运动,或者运动传感器可能够检测在所有三条轴上的加速度或其他运动特性。由传感器输出的信号由信号调理电路12处理。信号调理的实例包括:频率和噪声滤波、放大、转换、数字信号处理、以及优化所检测信号以用于分析的其他技术。

在其他实施例上,口腔卫生装置1可不包括任何电子器件并且可以是标准牙刷。在那些实施例中,分离的光学传感器9可执行跟踪口腔卫生装置1的运动的任务。

然后,如由控制系统13确定的,所处理的来自传感器的信号或原始数据被存储在存储器14中,所述控制系统13可以是数字信号处理器、微控制器或其他处理部件,并且其操作由程序15控制。存储器14可包括在口腔卫生装置1中或者服务器4或系统100的其他部件上。程序15可通过口腔卫生装置1接口电路16、用于无线电通信的调制解调器、以及其天线5(和/或在接触/有线接口的情况下的连接器)或口腔卫生装置1的其他接口来更新。更一般地,口腔卫生装置接口电路16允许在建立无线电链路31(和/或牙刷的连接器和基站的连接器配对在一起)时,在口腔卫生装置1、光学传感器装置9和基站2之间进行信息交换。口腔卫生装置1可包含用于给口腔卫生装置1的传感器和电路供电的电源电路,并且它可包括可再充电电源17。

基站2可包括基站接口电路20、用于无线电通信的调制解调器、所述调制解调器具有用于通过链路31交换信息的天线5(和/或连接器)。另外,基站接口电路20能够与专用通信设备8建立无线电链路31,以用于与网络3通信。基站2可使用电源转换器22,其被调节21来向基站电路提供适当的电压和电流。可提供用于从基站2向口腔卫生装置1提供充电电流的电连接(未示出)。在一些实施例中,基站2可包括再充电电路,用于通过感应充电或直接电连接来对牙刷的电池或电源进行再充电。

基站2、光学传感装置9或其他分离的电子装置还可包括磁场发射器110,其发射磁场,所述磁场可由相关联的磁力计或其他磁场传感器11感测到。磁场发射器110可通过使用基站2或其他电子装置中已经存在的充电电路或其他电路来提供。例如,基站2可具有再充电线圈,所述再充电线圈也可用作磁场发射器110。再充电线圈可以是固定的并且处于已知的取向,以便产生具有已知的强度和极性取向的磁场。在一些实施例中,基站2可包括产生极轴位于水平或竖直平面中的磁场的再充电线圈。在一些实施例中,这可以是单轴磁场发射器110,诸如在单轴再充电线圈的情况下。在其他实施例中,可将2轴或3轴磁场发射器110并入到基站2中。这将有利地允许获得具有已知取向的一个或多个固定磁场,使得口腔卫生装置1上的磁力计11可感测所述一个或多个磁场的强度和极性,以便提供关于口腔卫生装置1的位置和取向或者位置和方向上的相对变化的信息。

在一些实施例中,基站2或与口腔卫生装置1分开的其他电子装置还可包括可检测口腔卫生装置1上的视觉图案的摄像机9。摄像机9可以是可检测口腔卫生装置1上的视觉图案的任何合适的摄像机。比如,设置有移动电话的摄像机将是合适的。在其他实施例中,可使用独立的摄像机或光学传感装置9、用于移动电话的分离的摄像机架、连接的镜子、或其他摄像机或成像装置。

在一些实施例中,基站2是被动的,并且当基站2和口腔卫生装置1一起通信时,特别是当链路31是通过连接器实现的有线/接触型的时,基站2的电路处于口腔卫生装置1的控制器13的控制之下。在图2所呈现的实施例中,基站具有控制其操作的控制系统19。

专用通信设备8可包括无线电调制解调器电路27和用于与网络3通信的适当的电子器件。专用通信设备8能够与基站2建立无线电链路31和/或与移动装置建立无线电链路31。

移动装置30至少包括用于建立无线电链路31的无线电调制解调器26。移动装置30的操作处于控制系统25(比如,中央处理单元或μC)和程序15的控制之下。移动装置30包括输出构件(诸如显示屏)和输入构件(诸如虚拟或实际键盘)。优选地,移动装置30的输入构件和输出构件在所述系统中用于输入信息和显示信息,特别是由服务器执行的计算的结果。移动装置30还可包括摄像机9,其能够检测在口腔卫生装置上供应的视觉图案以用于检测移动。

服务器4的计算构件的程序允许存储从口腔卫生装置1接收的信号。另外,服务器4可分析来自传感器的数据以产生关于用户在刷拭他们的牙齿方面的表现的反馈和激励数据。这些结果可以是用户可在由服务器4托管的互联网页面上访问的,或者可被传送到用于托管的另一个网络服务器。在不同的实施例中,先前的操作和计算完全地或部分地在移动装置30中完成,而服务器4则用于一般监测。

首先应当理解,本文的公开可用任何类型的硬件和/或软件实现,并且可以是预编程的通用计算装置。例如,所述系统可使用服务器、个人计算机、便携式计算机、瘦客户端、或任何合适的一个或多个装置来实现。本公开和/或其部件可以是单个位置处的单个装置或者是单个或多个位置处的多个装置,所述多个装置通过任何通信介质(例如,电缆、光纤电缆)或以无线方式使用任何适当的通信协议连接在一起。

还应当注意,本公开在本文中被示出并讨论为具有执行特定功能的多个模块。应当理解,这些模块仅是为了清楚的目的而仅基于它们的功能示意性地示出的,并且不一定表示特定的硬件或软件。在这方面,这些模块可以是被实现以基本上执行所讨论的特定功能的硬件和/或软件。此外,模块可在本公开内组合在一起,或者基于所希望的特定功能划分到另外的模块中。因此,本公开不应当解释为限制本发明,而仅应当被理解为示出其一种示例性实现方式。

计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器总体上彼此远离,并且通常通过通信网络进行交互。客户端与服务器的关系由于在相应的计算机上运行且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。在一些实现方式中,服务器将数据(例如,HTML页面)传输到客户端装置(例如,为了向与客户端装置交互的用户显示数据以及接收来自所述用户的用户输入的目的)。可在服务器处从客户端装置接收在客户端装置处生成的数据(例如,用户交互的结果)。

本说明书中描述的主题的实现方式可在计算系统中实现,所述计算系统包括后端部件(例如,作为数据服务器),或包括中间件部件(例如,应用程序服务器),或包括前端部件(例如,具有图形用户界面或Web浏览器的客户端计算机,用户可通过所述图形用户界面或Web浏览器来与本说明书描述的主题的实现方式进行交互),或包括一个或多个这样的后端部件、中间件部件或前端部件的任何组合。所述系统的部件可通过任何形式或介质的数字数据通信(例如,通信网络)来互连。通信网络的实例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、跨网(例如,互联网)、以及对等网络(例如,自组织对等网络)。

本说明书中所描述的主题的实现方式和操作可在数字电子电路中、或在计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中所公开的结构和它们的结构等效物)中、或它们中的一者或多者的组合中实现。本说明书中所描述的主题的实现方式可被实现为一个或多个计算机程序,即,编码在计算机存储介质上以用于由数据处理设备执行或用于控制所述数据处理设备的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。可替代地或另外地,程序指令可编码在人工生成的传播信号上,所述传播信号例如为被生成以编码信息以用于传输至合适的接收器设备以便由数据处理设备执行的机器生成的电信号、光信号或电磁信号。计算机存储介质可以是计算机可读存储装置、计算机可读存储基底、随机或串行存取存储器阵列或装置、或它们中的一者或多者的组合,或者可包括在其中。另外,虽然计算机存储介质并非传播信号,但是计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是一个或多个分离的物理部件或介质(例如,多个CD、磁盘或其他存储装置),或者可包括在其中。

本说明书中所描述的操作可被实现为由“数据处理设备”对存储在一个或多个计算机可读存储装置上的或从其他源接收的数据执行的操作。

术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器,包括(通过举例)可编程处理器、计算机、片上系统,或前述各项中的多个,或前述各项的组合。所述设备可包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外,所述设备还可包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码,例如,构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机、或它们中的一者或多者的组合的代码。所述设备和执行环境可实现各种不同的计算模型基础设施,诸如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序、脚本、或代码)可以任何形式的编程语言(其包括编译或解释语言、声明或过程性语言)来书写,并且可以任何形式来部署,包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、对象或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可存储在保存其他程序或数据(例如,存储在标记语言文档中的一或多个脚本)的文件的一部分中、专用于所讨论的程序的单个文件中、或多个协调文件(例如,存储一或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可被部署成在一个计算机上或在多个计算机上执行,所述计算机位于一个位点处或者跨多个位点分布并通过通信网络互连。

本说明书中所描述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器实行,所述一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。所述过程和逻辑流程也可由特殊用途逻辑电路(例如,FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行,并且所述设备也可被实现为所述特殊用途逻辑电路。

适用于执行计算机程序的处理器包括(通过举例)通用和特殊用途两种微处理器、以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。总体上,处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根据指令执行动作的处理器、以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。总体上,计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如,磁盘、磁光盘、或光盘),或被可操作地联接以从其接收数据、或向其传送数据、或进行两者。然而,计算机不必须具有此类装置。此外,计算机可嵌入在另一个装置中,例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台、全球定位系统(GPS)接收器、或便携式存储装置(例如,通用串行总线(USB)闪存驱动器),仅举出数个而言。适用于存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置,包括(通过举例)半导体存储器装置(例如,EPROM、EEPROM和闪存装置);磁盘(例如,内部硬盘或可移动磁盘);磁光盘;以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由特殊用途逻辑电路补充或并入在其中。

口腔卫生装置口腔卫生装置设计

如图3所示,口腔卫生装置口腔卫生装置1可包括手柄40和头部42,所述头部42能够可移除地连接到手柄40。手柄40可包含电机,所述电机机械地连接到头部42,并且当被激活时,使头部42以在放置在口腔内时刷拭用户的牙齿的方式振动或移动。手柄40包括头部接口46,其将各种头部42可移除地连接到手柄40。头部接口40包含引线48,以用于向各种头部42传送数据和功率两者。例如,某些头部42可包括需要功率和数据传送的传感器,并且因此可通过在头部接口46处与头部42形成连接的引线48,将功率从手柄40的电源路由到头部42。可存在在头部接口46上形成连接的各种数量的引线48,比如,可存在两根用于功率的引线48,以及两根用于数据的引线48,三根用于功率的引线48,三根用于数据的引线48,以及其他各种数量的引线。在一些实施例中,头部接口46将与头部42形成不透水密封,以防止水进入接口并干扰电引线48的功率和数据传送。

在一些实施例中,大部分电路和昂贵的部件可包含在手柄40内而不是头部42内,头部42可以是在一定次数的使用之后可丢弃的。这将使更换头部42的成本最小化。例如,在一些实施例中,电池、控制器13可包含在手柄40中,并且任何传感器探针和用于连接传感器探针的电路可包含在头部42中。在其他实施例中,头部42可不包含电路或电气部件,并且将仅通过支撑刷毛来提供机械刷拭功能。

在一些实施例中,口腔卫生装置1可仅是标准牙刷,或是可商购并且可不具有电子器件、或者可仅具有用于使头部移动以便于刷拭的电子器件的其他标准口腔卫生装置1。在一些实施例中,口腔卫生装置1可仅包括图案120或具有图案120的附件130,并且可不包括任何运动感测电子器件,或者根本不包括任何电子器件。因此,在这些实施例中,可使用视觉跟踪软件来确定口腔卫生装置1的位置和取向。

口腔卫生装置1还可包括扬声器50和各种视觉指示器52,以向用户提供音频和视觉反馈。例如,手柄40可包含扬声器50,以用于播放音乐、实质性反馈、激励短语、经过的剩余时间、关于刷拭压力的建议、关于某些象限是否尚未得到充分刷拭的建议、用于完成刷拭的通知等。另外,口腔卫生装置1可包含任何数量的视觉指示器52,用于提供关于刷拭(包括经过时间)的实质性反馈,用于在刷拭完成时指示的LED指示器,用于不适当地刷拭的警告指示器,包括用于关于每个象限是否已经得到解决的指示器。在其他实施例中,口腔卫生装置1还可使用骨传导来向用户传达音频消息。

如图6所示,口腔卫生装置1可包含手柄40和头部42,其中的任一者或两者可包括图案120,以用于由相关联的摄像机9对运动和取向进行视觉检测。比如,在一些实施例中,头部42的后部可包含图案(即,如图所示的具有圆圈和线的“AB”)。在其他实施例中,图案120可被包含在可能够附接到头部或附接在颈部上的附件130上、涂刷在刷毛中或其他位置。

手柄40也可包括图案120,或者在一些实施例中,可以是唯一包括图案120的部件。手柄40上的图案120可直接施加到手柄40,或者可位于夹住手柄40的端部或连接到其上的附件130中。图案120可定位在附件130上或手柄40上的方便位置处,使得可在正常刷拭活动的所有角度中检测到图案120。在一些实施例中,手柄40可包括具有不同大小的多个图案120,以用于检测不同取向。例如,在一些实施例中,附件130可以是正方形或圆形的,并且在每一侧上具有不同的图案120,以便于所述系统检测口腔卫生装置相对于摄像机的取向。

附件130可以是加重的,使得口腔卫生装置1在设置在平坦表面上时自行站立。比如,可向附件130的底部施加足够重以保持口腔卫生装置1竖立的重量130。在一些实施例中,如果附件130在底部是球形的,这可以是特别有用的。这将使口腔卫生装置具有娱乐性,这对儿童甚至成人都很有吸引力。

图案120可使用涂刷、其他标记工艺来施加,或者它可使用反射涂层、镜子或荧光涂层。在一些实施例中,图案120可使用颜色,或者它可以是灰度级。

无图案或电子器件的口腔卫生装置

可使用不具有任何电子器件或图案的标准口腔卫生装置1或口腔卫生装置。如所指示的,在一些实施例中,将检测口腔卫生装置1的位置和运动

传感器

口腔卫生装置1或分离的电子装置(例如,光学传感器)可并入有检测刷拭的某些属性的各种传感器,所述属性可被分析以向用户提供各种反馈和其他激励信息。比如,也可在分离的电子装置上使用一个或多个光学传感器9来检测口腔卫生装置1的取向和移动。比如,可使用光学传感器9来捕获口腔卫生装置1的图像,并且图像可发送以用于处理来(例如,通过标识其刷毛)标识其边界、形状、纵向轴线和取向在一些实施例中,可使用一个或多个光学传感器9来检测口腔卫生装置1上的图案而不是口腔卫生装置1本身。用于图案检测的一个或多个光学传感器9可定向在用于提供到口腔卫生装置1上的图案120的视觉视线的方向上,所述图案120可在头部42、手柄40或附件130上。

作为另一个实例,口腔卫生装置1可并入有各种运动传感器11,以确定相对于嘴部的某些象限或甚至单独牙齿的刷拭质量。运动传感器11可包括陀螺仪、加速计、磁力计、回转仪、以及能够检测位置、移动和加速度的其他各种传感器。这些各种运动传感器11可并入在手柄40或头部42中。然而,在头部42并且因此任何加速度或其他运动传感器将经历可能干扰对位置进行检测的许多另外的运动的实施例中,将运动传感器11放置在手柄40中可以是有利的。在一些实施例中,磁力计将感测地磁场的一个或多个矢量。在一些实施例中,将使用三轴磁力计,并且在其他实施例中,将使用两轴或单轴磁力计。

还可使用磁场发生器110来产生具有已知极性的已知磁场,所述磁场可由并入到口腔卫生装置1中的磁力计感测到。磁场发射器110可放置在基站2内部,所述基站2可已经具有可使用来产生可检测磁场的再充电线圈和/或接口电路20。在其他实施例中,磁场发射器110可以是基站2中的分离的电子部件或完全地处于分离的物理部件中。在一些实施例中,磁场发射器110将在具有已知取向的静止单元中。

口腔卫生装置1还可包括各种接近度传感器,其检测口腔卫生装置1与用户的嘴部的接近度。这些可并入在头部42处或手柄40中。可使用接近度传感器来获取与确定用户的刷拭质量相关的另外的位置信息。

另外,口腔卫生装置1可包含压力传感器10,以确定用户在刷拭他们的牙齿时是否正施加适当的压力。压力传感器10可并入到头部42中,头部42可以是更容易弯曲的或者可使用简单的压力变换器或能够测量压力的其他部件。

在一些实施例中,各种头部42可并入摄像机56,所述摄像机56将检测可以与或可以不与刷拭质量有关的牙齿质量的各种方面。例如,可能够在口腔卫生装置1上使用摄像机56(包括近红外摄像机56)来收集指示脱矿质或蛀牙或龋齿的数据。例如,口腔卫生装置1可使用特别适合于检测这些异常、比如在1300nm-1400nm的范围内的某些波长。在一些实施例中,口腔卫生装置1还可包含光源58,所述光源58在刷拭期间将朝向牙齿聚焦并且可由摄像机使用来检测某些异常。

还可实现某些摄像机56和可能的光源58以检测牙齿上的菌斑水平和刷拭期间的菌斑水平变化。在某些实施例中,红外或近红外光源58以及检测并记录这个波长范围内的光的适当摄像机56可潜在地允许检测菌斑。

用于刷拭分析和反馈的程序

所述系统的各种传感器和光学传感器可收集与由用户进行的刷拭的质量或用户的牙齿的整体牙齿健康相关的数据。然后可使用安装在口腔卫生装置监测系统100的各个部分中的程序或应用程序来处理此数据。因此,如上所述,来自传感器和光学传感器的数据可由口腔卫生装置1的控制系统13执行的程序处理,或者可替代地,由移动装置30上的处理器、另一相关联的计算装置、或服务器4处理。系统100对数据的处理和分析将产生表示与用户的刷拭质量相关的反馈的输出数据。此反馈可通过通过口腔卫生装置1扬声器50的音频反馈,在口腔卫生装置1指示器52上视觉地传达,或者在相关联的移动装置30上或者在由服务器4托管或与其通信的网站上进行访问时以这两种方式来传达。

图4示出口腔卫生装置1评估特定用户的刷拭质量所使用的过程的实例。在特定实施例中可能不需要每个步骤,但是可在口腔卫生装置监测系统100中实施这些步骤的各种组合。首先,用户可向口腔卫生装置监测系统100中输入用户简档70,以允许用户校准口腔卫生装置72。在一些实施例中,口腔卫生装置1可在工厂处校准、由用户校准、或以这两种方式校准。在校准之后,用户可拿起口腔卫生装置1并开始刷拭她的牙齿。然后,口腔卫生装置或相关联的监测装置(例如,摄像机)将确定已开始刷拭74,并在刷拭期间开始记录传感器数据76。然后,口腔卫生装置监测系统100可分析传感器数据78以向用户输出刷拭质量反馈80。用户简档

因此,可针对某一口腔卫生装置1的每个特定用户或者与存储在服务器4上、口腔卫生装置、基站或其他计算装置内的特定账户相关联的每个特定用户录入70用户简档60。在对新的口腔卫生装置或服务器4上的新帐户进行初始化时,用户可录入他们的可用于确定最佳刷拭时间和特性的信息。例如,程序15可首先请求用户的姓名、性别、身高、体重、年龄、以及关于他们的牙科病史的某些问题。然后,可使用户简档60与在用户使用口腔卫生装置期间记录的某些数据相关联,所述数据包括校准数据,所述校准数据特定于某些口腔卫生装置1、相关联的光学传感器9,或者是通用的并且可应用于连接到系统100的任何口腔卫生装置1或光学传感器9。在一些实施例中,用户可上传他们自己的图片,或者可启动使用一个或多个光学传感器9来从一定距离处捕获用户的图片的程序,用户通常将从所述距离处刷拭他们的牙齿。

检测使用

刷牙监测系统100还可确定是否已经进行使用以及每天的使用次数。在一些实施例中,口腔卫生装置1和/或光学传感器检测系统通过运动传感器11和/或光学传感器9检测运动数据,并分析所述数据以确定是否已经发生使用,或者确定牙刷是否已经被移动或是否是假装在使用。

当检测到指示使用的运动时,口腔卫生装置1或光学传感器装置9可将位置和运动数据存储在其存储器14中以供以后分析。例如,这将防止记录误报(例如当用户在药柜中移动牙刷时),或者防止儿童通过短暂地摇动牙刷来欺骗所述系统。

例如,指示使用的移动可与特定用户所特有的一定加速度水平和/或频率相关联。在其他实施例中,用户可推动口腔卫生装置1、基站2或具有光学传感器9的装置上的按钮或开关以唤醒装置上的传感器,所述传感器然后将开始记录数据。因此,所述系统将确定开始刷拭74的时间。在一些实施例中,这将例如在检测到某些加速度和频率时自动地执行。因此,一旦用户拿起牙刷,运动传感器11就可开始记录数据76,并将其发送到系统100中的各种控制系统13中的任一个,以针对与刷拭相关联的特性对所述数据进行分析78。

比如,口腔卫生装置1在使用之前总体上将朝向上方地停留在其基座2上,处于不适合由拿着口腔卫生装置1的用户刷拭的取向。因此,一旦用户拿起口腔卫生装置1,口腔卫生装置1总体上就将旋转大约45度以便在刷拭期间主要保持水平。因此,用于确定刷拭开始74的一个阈值标准将是口腔卫生装置1是否已经在指示口腔卫生装置1水平或接近水平的一定角度范围内倾斜。这可以是20度、5度、10度的角度范围或其他合适的范围。另外,一系列校准过程可指示合适的范围。当然,这可由光学传感器9和/或运动传感器11进行检测。

在一些实施例中,用户可打开所述装置,并且光学传感器9可开始记录。然后,所述系统可查看以确定图案120何时处于指示它靠近用户的嘴部的一定高度处。这可与由一个或多个光学传感器9检测到的加速度信息结合,并且如上文针对运动传感器11那样进行分析。

在其他实施例中,对刷拭是否已经开始74的确定以及对刷拭是否已经停止的确定可由系统100使用对来自运动传感器11和/或光学传感器9的运动数据的统计分析来执行。此统计分析可通过使来自运动传感器11和/或光学传感器9的数据与先前的刷牙或校准数据、或所存储的来自其他用户的数据关联来执行。例如,在执行所述分析之后,可确定运动数据跟与使用相关联的先前记录的校准数据的关联性的一定阈值,所述一定阈值指示刷拭已经开始74或正在进行中。因此,一旦用户开始刷拭,系统100就可记录使用已经开始74并将所述数据作为刷拭数据记录76在存储器14中,直到使用停止,比如在关联性下降到低于一定阈值之后。

比如,使用光学传感器9系统设置,光学传感器9可输出包括口腔卫生装置(例如,牙刷或冲牙器)和用户的图像的数据。数据可发送到各种控制系统以进行处理并针对运动进行分析。比如,图像处理算法可首先确定边界条件以标识用户的嘴唇/嘴部、牙齿、头部、口腔卫生装置、手柄、头部、刷毛、冲牙器等的边界。

标识人类特征的边界可使用标准边界标识算法来使用,所述算法总体上可使用某些颜色(光频率)中的阈值变化。一旦标识出口腔卫生装置1的边界,就可标识纵向轴线,并且潜在地标识刷毛(如果口腔卫生装置1是牙刷)的取向,以确定围绕纵向轴线的角度取向。这将允许所述系统使用加时间戳的来自成像装置的帧来确定牙刷的一般取向和运动。

然后,通过分析牙刷的相对位置和嘴部的特征,可将牙刷标识为在嘴部的某一侧上。此外,牙刷相对于其所处于的嘴部的一侧的取向可用于确定正在刷拭或用水线清洁用户牙齿的哪个区段或部分。比如,如果正在右侧上刷拭上磨牙的底部,那么视觉系统将确定牙刷位于嘴部的右侧上,其中刷毛朝上。

此外,一旦在每个帧中确定牙刷1的外形和取向,就可使用每个帧的时间戳来确定牙刷的运动。比如,位置(时间和距离)的变化可计算变化的速度和加速度。因此,与运动传感器11一样,可使用图像数据来确定口腔卫生装置的运动。因此,所述运动可用于确定对刷拭或如本文进一步公开的其他口腔卫生标准的依从性。

对运动数据(所处理的来自运动传感器11或来自光学传感器9的图像数据)的分析可使用仅比较相对运动的指纹或特征类型的分析。因为刷牙运动通常在相对快速的运动中执行,这不是口腔卫生装置1的任何其他偶然移动(例如,将其放回到柜子中)所特有的,所以可基于在某些轴线上的加速度(如由运动传感器11检测的,时间戳图像数据,或其他方法)来确定特征。另外,因为刷拭通常是快速周期性运动,所述可监测刷拭的频率,并且因此可使用各种带通频率、低通和卡尔曼滤波器或其他技术来标识所感兴趣的某些频率以及那些频率中指示刷拭的振幅。

这些频率中的振幅可以是达到阈值振幅的某些频率,所述频率被关联或确定为指示用户正在刷拭。例如,系统100可能需要在水平轴或竖直轴上的某些频率来确定刷拭开始74,或者所述系统可能需要达到一定阈值的一定周期性加速度来确定刷拭已经开始74。在一些实施例中,这可以是1Hz-5Hz的频率。一旦控制器13分析的数据下降到低于指示使用的一定阈值,系统100就可停止记录数据或确定刷拭已经停止。

除了统计分析之外,所述系统可通过使用滤波和阈值分析来检测指示使用或实际刷拭的移动。例如,系统100可首先对来自运动传感器11的数据进行滤波以仅使一定频带中的频率通过(因为刷拭是周期性的),并且监测那些频率以检测其中之一中的信号何时达到阈值达至少一定数量的循环或持续时间,以确定用户正在刷拭。例如,如果用户平均以1Hz-5Hz(或者在电动牙刷的情况下可能更低)进行刷拭,那么可实现1Hz-5Hz的带通滤波器。

因此,当系统100在1Hz-5Hz范围的频带内检测到达到指示使用的阈值的振幅时,控制器13可开始将来自传感器的数据记录在存储器14中,持续运动数据指示正在使用口腔卫生装置1的持续时间。另外,在某些轴线上的周期性加速或者达到某些阈值振幅的角加速度(对于圆周刷拭)也可用于指示刷拭已经开始。对数据的分析还可受到口腔卫生装置1是否包括电动机以使头部振动来帮助刷拭的影响。在那些实施例中,可对数据进行滤波以消除由电动机产生的高频加速和其他噪声。

在一些实施例中,可基于用户使用口腔卫生装置1执行的移动的类型来确定刷拭质量。牙医指出某些移动更有利于刷拭,这些移动包括在顺时针和逆时针两种方向上的运动、从尖部到根部的运动、以及从左侧到右侧的运动中进行的圆周移动。

系统100可通过对来自运动传感器11或光学传感器9的在指示每个运动的某些轴线上的数据进行滤波来确定这些运动是否正在执行这些运动的相对量。例如,可对来自运动传感器11或光学传感器9的在与重力水平的轴线上的数据进行滤波,并且控制系统13或其他系统100处理器可处理所述数据以确定加速度、频率或其他运动数据是否在一定方向上达到足以指示执行特定运动的振幅。

在图像数据的情况下,除了检测指示刷拭的加速度或速度的阈值之外,光学系统还可检测口腔卫生装置1何时在与用户的嘴部的一定接近度内或者在用户的嘴内以确定刷拭开始。例如,如果每当头部位于被限定为在用户的嘴内的区域内时就可标识头部,那么所述系统可确定用户正在非常可靠地刷拭他或她的牙齿。

在其他实例中,可单独地使用加速度来确定正在使用来回运动还是圆周运动。在其他实施例中,可整合来自运动传感器11的加速度数据以确定口腔卫生装置1的实际运动,以便评估所使用的刷子擦拭的类型。对数据的分析还可受到口腔卫生装置1是否包括电动机以使头部振动来帮助刷拭的影响。在那些实施例中,可对数据进行滤波以消除由电动机产生的高频加速和其他噪声。

在一些实施例中,口腔卫生装置1中可包括用于使头部42振动的电动机。在那些实施例中,由传感器记录的与刷拭移动有关的运动数据将具有比手动刷1更小的振幅。这是因为在没有电动机和活动头部42的帮助下,手动牙刷的用户将以更加有力的运动来刷拭他们的牙齿。因此,用于分析运动数据以检测口腔卫生装置的使用、运动和位置的算法将被修改,以将较低振幅和/或不同的运动考虑在内,并包括对来自电机的高频噪声进行的滤波。因此,在一些实施例中,针对检测或指示刷子擦拭所需的振幅设定的阈值将更少,因为使用电子口腔卫生装置的用户通常以更慢的节奏移动刷子并且进行更多的直线移动。

此外,压力传感器10(或者结合来自以上的运动数据)也可用于确定实际上是否正在执行刷拭。比如,用户可能正在牙齿周围移动口腔卫生装置1而不是将其按压在牙齿上。因此,相应地,要求运动有一定的频率、振幅或特征和一定的压力两者将消除由不是在刷拭期间发生的牙刷的偶然移动或压力造成的许多误报。因此,压力传感器10可输出信号,所述信号由控制器28分析78,以确定正施加到牙齿的压力。如果压力高于一定阈值,那么系统100可指示或确定用户很可能正在刷拭。此分析可通过统计分析、阈值分析或其他合适的计算方法来执行,以用于基于由压力传感器10记录的压力的量和/或持续性来确定刷拭的可能性。对可更换头部的使用监测

另外,可检测可更换口腔卫生装置1头部42的总使用次数,并将其存储在口腔卫生装置1的或与服务器4相关联的存储器13中,以监测单个口腔卫生装置1头部42的使用寿命。因此,一旦特定口腔卫生装置1头部42已经使用了一定次数或持续时间,系统100就可例如在用户的移动装置30上或通过通向服务器4的网页界面来向用户提供通知。一旦头部42已经耗尽,用户就将断开并重新连接新的头部42,这可由系统100解释或记录为附接新的口腔卫生装置1。另外,每个头部42可包括唯一的标识模块62,其存储该特定头部42的标识符,这样,当重新附接相同的头部42时,例如为了清洁或其他目的,系统100将不会假定已经附接了新的头部42。

刷拭时间和位置

接下来,可分析78以上记录的刷拭数据,以提供关于刷拭的位置和时间、质量的反馈80。这可在刷拭完成之后呈现,或实时地呈现以向用户提供即时反馈。例如,运动传感器11和/或光学传感器9可检测口腔卫生装置1的位置信息。使用加速计和回转仪数据、来自光学传感器9或其他运动传感器11的视觉地检测的数据、以及图案120,可确定口腔卫生装置1的位置、取向和移动,并对其进行外推以计算头部42的相对位置移动。比如,如果已知运动传感器11相对于头部42的刷毛部分的距离、取向和方向,那么系统11将能够基于运动传感器11的相对运动确定头部42的位置及其相对运动、取向和覆盖区域。

这可通过以下方式来计算:初始地计算口腔卫生装置1检测到运动时的参考坐标,并记录相对于初始坐标的相对移动,以确定刷拭的特征。这可通过以下方式来执行:通过计算由于由回转仪或加速计记录的加速度引起的或者由光学传感器9视觉地检测到的牙刷的取向和移动的变化来计算头部42的移动。这些计算可由控制系统13或系统100中所使用的其他处理器执行,这些处理器包括在移动电话上执行应用程序的移动电话处理器,或者在服务器上运行用于分析数据的软件的一个或多个处理器。

刷拭时间和位置-磁力计

在一些实施例中,磁力计传感器11可通过检测地磁场或由磁场发射器110产生的磁场的极性、方向矢量和强度来提供另外的位置信息。在一些实施例中,这可以是位于基站2中的磁场发射器110,因为基站2是静止的并且磁场发射器110将具有已知的极性和方向(例如,水平或竖直的并且在某个方向上)。这可由位于口腔卫生装置1中的磁力计11来检测。因此,由磁力计传感器11检测到的磁场的强度将给出口腔卫生装置1沿着球形或椭圆形曲线或蛋形曲线与基站2相距的距离的估计,所述球形或椭圆形曲线或蛋形曲线表示围绕基站2或其他相关联装置的磁场线。

另外,磁力计将能够感测磁场沿着磁场线的矢量方向。在其他实施例中,口腔卫生装置1与基站2的距离可使用由磁力计传感器11检测到的由磁场发射器110发射的磁场的取向以及加速计和回转仪的空间方位信息来计算。使用磁场在与发射器的特定距离处的形状及其矢量、以及其极性的知识,这是可能的。例如,磁场相对于重力的倾斜度在例如与磁场发射器相距的不同距离处将可预测地改变。另外,通过将重力矢量与磁场矢量进行比较,可使用所述角度来计算沿着壳或磁场线的高度。这是因为由于蛋壳在每个高度处相对于重力将指向不同的角度,场相对于重力的角度在每个高度处将是不同的。当北极和南极定向在竖直方向上以使得磁场线具有从靠近蛋壳的底部和顶部的水平变化到在发射器的高度附近的竖直的分量时尤其如此。

因此,可使用磁力计数据结合加速计数据和/或光学数据来确定口腔卫生装置1在位于水平平面中的环内的位置,所述水平平面在发射器110周围具有相等的磁场强度。例如,图5示出基座2的实施例,其具有单线圈磁场发射器110,单线圈磁场发射器110产生具有B(磁)场矢量的切片的壳,所述B(磁)场矢量在竖直平面中改变方向。口腔卫生装置1上的传感器11可包括用于检测由磁场发射器110产生的磁场的磁场传感器11,以及用于检测重力加速度ag等加速度的加速计11。因此,口腔卫生装置1上的磁力计11可定位在由发射器110产生的B场内。因此,磁力计11可确定磁场强度和方向(Bt)。同时,加速计11可将来自重力的加速度作为矢量ag来检测。系统100可分析那个数据,并确定重力矢量ag与磁场矢量Bt之间的Q°。

然后,可能够使用角度Q°来确定环R,其中已知口腔卫生装置1位置是在沿着环R的某个点处。比如,首先,可使用由磁力计11检测到的磁场B的强度来确定口腔卫生装置在哪个磁场蛋形或环圈形壳(例如,B1、B2或B3)上。这会将口腔卫生装置1的位置缩小到围绕发射器110的空心壳或环圈。接下来,可使用Q°计算在壳或环圈上的竖直位置,并因此将位置缩小到围绕发射器110的环R。因此,如果系统100检测到去往新环R的移动,那么所述系统将具有关于可能的所行进的方向和距离的信息。提供关于行进方向的更多信息的加速计数据将增强此信息。例如,这可提供口腔卫生装置1所行进的方向和/或距离的一定的上限或下限。因此,此系统100和数据处理技术可用于提供口腔卫生装置1的相对位置和移动信息,并应用于确定在嘴部中的刷牙位置,如本文所描述。

在一些实施例中,磁力计传感器11可感测由磁场发射器110发射的磁场。为了做到这一点,必须将此磁场数据从外来噪声并且尤其是从地磁场中滤出。地磁场在牙刷移动范围内的给定位置处具有相对恒定的强度和方向。此外,地磁场相当大,并且大多数磁力计都根据地磁场的尺度进行校准。因此,为了使用针对地磁场校准的磁力计,比如在检测地球的磁场和发射器110的磁场两者以计算取向和位置变化的实施例中,必须使用某些滤波算法来对这两者进行区分。在一些实施例中,可用于对这两者进行滤波的关键数据是:与所检测到的由磁场发射器110发射的磁场的变化相比,地磁场的强度在口腔卫生装置移动范围内保持相对恒定。因此,可应用时间滤波器来对这两个磁场进行区分。在一些实施例中,由发射器110发射的磁场可以一定的频率或振幅脉动,以便容易使用信号处理和数据分析滤出。

在一些实施例中,还可使用从磁力计11输出的矢量数据的磁场方向分量来计算相对位置变化和/或取向。例如,在一些实施例中,发射器110可发射具有图5所示的矢量取向的磁场。由磁力计从由发射器110产生的磁场B检测到的方向或矢量信息可用于提供取向和或相对位置信息。然后,可将此数据与来自从地磁场检测到的方向矢量信息的数据组合起来,所述方向矢量信息很可能具有与地磁场的取向不同的取向。因此,磁力计11可检测指示地磁场的方向和发射器110的磁场的矢量,以为空间取向和位置变化提供参考。

在一个实例中,感测地磁场的磁力计可像指南针一样感测口腔卫生装置1在水平平面中或围绕图5所示的Z轴的取向。在一些实施例中,这可包括不仅处于水平方向上而且处于竖直方向上的矢量,所述矢量将是恒定的并且基于地磁场在特定地理位置处的倾斜度。在其他实施例中,发射器110可放置在对角线、水平、竖直或其他已知取向中,所述取向用作计算磁力计11的取向以及磁力计11和口腔卫生装置1的位置变化的参考点。

此外,可必须基于在由用户使用时的口腔卫生装置1和基站的磁场发射器110的相对取向进行校准。因为磁场线的形状和取向基于相对于磁场发生器的位置而改变,所以可能需要执行不同的公式、校准或调整。例如,在磁场发生器的侧面附近,磁通线可定位在第一方向上;然而,在发射器110的任一极性端附近(例如,上方或下方,或者右侧或左侧),通量线可垂直于在发射器110的侧面或中间附近的第一方向定向。另外,可能要求用户在与发射器110相距一定距离处刷拭她的牙齿,以确保在该位置中产生适用于测量的磁场。线圈物理上定向在竖直方向上的有益方面是:假设相对相同的高度,所产生的磁场在发射器110(并且替代地,基站2)的所有侧面上是相对相同的,并且因此校准可需要更简单的算法和/或过程。然而,如果线圈位于水平平面中,那么根据基站2的取向,磁通线可在不同方向上行进。在该实施例中,可指导用户旋转基站2以使其在用户通常刷拭他们的牙齿的地方相对于用户指向特定方向。在其他实施例中,校准可能够使用或适应由发射器110发射的磁场的矢量方向的变化。

来自磁力计11的数据可与从加速计11输出的数据或来自回转仪11和加速计11或光学传感器9的数据结合以确定取向和/或位置。例如,可首先在加速度相对小、使得三轴加速计或图像分析将检测到重力加速度的时间段期间使用加速计11和/或光学传感器9的数据来确定口腔卫生装置1相对于重力的取向,这样,可确定口腔卫生装置1是否围绕在水平平面中的侧向轴线倾斜,或者可确定口腔卫生装置1是如何围绕其纵向轴线(纵长地延伸穿过牙刷的纵向轴线)相对于向下指向地球的重力旋转的。

如果加速计数据指示口腔卫生装置1正在经历相对于正常刷牙移动来说相对少量的加速度,那么控制系统可确定口腔卫生装置1是相对静止的,并且加速计数据可用于确定定向在重力方向上的矢量。

如果加速计数据与回转仪数据结合,则可确定牙刷相对于重力的空间方位偏差以计算牙刷的空间方位。例如,然后可将重力矢量的初始记录用作参考矢量以确定空间方位。然后,可通过基于回转仪数据根据初始参考矢量计算取向变化来确定与由加速计和回转仪确定的此初始位置或空间方位的偏差。因此,加速计数据或者加速计和数据可用于确定刷毛面向哪个方向。回转仪例如,在一些实施例中,可分析加速计和回转仪数据以确定刷毛是面向上还是向下、向前、向左侧和向右侧,从而潜在地缩小到嘴部的特定象限或其他分区。例如,当口腔卫生装置1刷毛面向下时,刷毛只能刷拭下牙的顶部。如果口腔卫生装置1刷毛面向上,则刷毛只能刷拭上牙的牙冠或尖部。作为另一个实例,当口腔卫生装置1面向右时,它只能刷拭磨牙的左侧等。另外,在一些实施例中,相对于重力的取向将是确定性的,因为表示重力的矢量总是指向朝向地板或地球的方向,并且刷拭将很可能竖立地进行。

因此,可在一些方位或取向平面中确定刷毛相对于牙齿的取向。在某些实施例中,这些计算可确定性地进行,或者可使用统计学和/或嘴部的改进模型来估计。例如,如果加速计感测到牙刷的刷毛在一定误差界限内或在统计学上显著的界限内面向下,那么所述系统可确定:正在刷拭的表面很可能是下齿的顶部(或例如舌头)。在其他实施例中,如本文所公开的,可将刷拭取向相对于彼此进行计算,这样,每次用户刷拭他们的牙齿时,都可适合嘴部的模型。

为了确定垂直于重力的水平平面中的取向,可使用例如地磁场或由基站2发射器110产生的磁场。在一些实施例中,磁场发射器110将产生具有方向矢量的磁场,所述方向矢量在垂直于重力的水平平面中改变方向。因此,即使不知道绝对方向,也可在水平平面中确定口腔卫生装置1相对于由磁力计11检测到并由发射器110发射的磁场的相对取向。因此,可确定此取向在水平平面中的相对变化,并且可确定沿着参考坐标系的移动路径。在一些实施例中,参考坐标系可以是基于初始数据点或在刷拭期间记录的任何其他数据点中的一者。如本文所公开的,这些相对变化可用于计算位置,或者在用户完成刷拭之后通过使用相对位置来重建形状。

在一些实施例中,来自回转仪、磁力计、光学传感器和加速计的数据可用于确定相对于重力、以及地球的磁场和发射器110的磁场中的任一者或两者的取向。在一些实施例中,可由不同的传感器11或光学传感器9确定和确认或验证取向。例如,可对来自回转仪的角速度进行积分以确定在某些方向上的取向变化,但是可使用磁力计读数和/或光学传感器9数据来校正来自积分的误差。在其他实施例中,可以各种组合方式使用磁力计、回转仪和磁力计中的任一者或两者来确定取向。

在一些实施例中,可单独地使用取向来使用统计分析确定口腔卫生装置1的位置,如本文所公开。在其他实施例中,回转仪和/或加速计检测到的惯性变化可与磁力计11读数结合或分开使用来提供移动或距离的进一步指示,以计算口腔卫生装置1刷毛的估计位置。在一些实施例中,取向信息可与从传感器11或光学传感器9输出的数据结合以指示平移惯性或位置变化。根据惯性传感器的位置,取向信息可与惯性移动数据结合以指示刷毛的位置。比如,如果运动传感器11位于口腔卫生装置1内部,但是在牙刷的纵向轴线的中间(用户将在那里握住口腔卫生装置1),那么取向的变化将移动头部而不移动运动传感器11的位置(尽管它可在适当位置中旋转)。因此,取向信息还可用于计算刷毛相对于传感器11的位置的空间位置。

还可根据由磁力计11输出的数据计算移动或位置变化。在一些实施例中,磁力计11可检测由基站2中的磁场发射器110或与口腔卫生装置1分离的另一静止部件产生的磁场。在此实施例中,由单轴、双轴或三轴磁力计11感测到的磁场的强度和取向可提供关于口腔卫生装置1相对于固定且静止的基站2中的磁场发射器110的位置移动的另外数据。因此,磁场的增大或减小将指示:口腔卫生装置1正在朝向或远离基站2移动。另外,由磁力计11输出的磁场及其极性的取向或倾斜度的变化可用于确定平移和位置。此信息可用于基于校准或实验数据来基于移动方向(因为穿过磁场的不同方向将具有更高或更低的变化速率)确定磁场强度与距离的每单位变化有多对等。在其他实施例中,也可以使磁场的倾斜度或形状的每单位变化与位置的变化关联。每次设置如本文所公开的口腔卫生装置系统(包括在基站2中并入磁力计的这种系统)时,水平磁场的相应取向可不同。这是因为每个用户在他们刷拭他们的牙齿时如何站立、和/或基站2在台面上如何定向可因每个用户而改变,甚至在每次清洁台面以及清洁台面之后都有所改变,等等。因此,可使用自适应统计分析来确定口腔卫生装置1的刷毛的相对位置。

根据从磁力计11输出的磁场数据计算的位置数据可与惯性数据结合以计算口腔卫生装置1的位置变化。在一些实施例中,惯性数据可用于计算行进距离,并且磁力计数据还可用于基于惯性数据消除位置变化的计算结果的误差和/或对所述计算结果提供界限。例如,假设行程在磁力线最受压缩的位置处直接垂直于磁力线,磁场强度的变化可具有一定的最小下限限值。给定磁场强度的一定的变化,可确定:磁力计至少已经在空间中行进了一定的欧几里德距离(或改变了一定的角度取向)。倾斜度和场强的这些变化可用于在可根据加速计或回转仪数据补充或微调的一定误差范围内确定距离变化。此数据可与取向和惯性数据结合以确定更精确的行进距离和口腔卫生装置1的相对定向行程。

刷拭时间和位置-视觉图案识别

在一些实施例中,可使用光学传感器9和图案120识别系统来跟踪口腔卫生装置1的移动。比如,如上所述,口腔卫生装置1可在手柄40或头部42上包含可由视觉跟踪系统识别的图案120。视觉跟踪系统可能够识别位于口腔卫生装置1上的图案120的取向、距离和位置。例如,在一些实施例中,图案120可在头部42上并且分离的图案120可在手柄40上,以允许所述系统确定口腔卫生装置1的手柄40和头部42两者的位置,从而有助于确定取向和移动。已经使用视觉图案识别来检测标记的移动和取向,例如像Bernhard L.Ecklbauer的“通过视觉标记进行定位(Towards Positioning through Visual Markers)”中所描述的系统,其公开内容通过引用整体并入。比如,图像处理软件可通过标准边界图像标识符标识口腔卫生装置的边界,标识对象、牙刷的适当尺寸和大小,然后尝试确定口腔卫生装置的取向(或分别确定图案120和口腔卫生装置的取向)。

在一些实施例中,视觉图案识别系统还可用于确定人面部的位置和取向。这将有助于比较面部和/或嘴部与口腔卫生装置1的相对位置和取向,以便确定口腔卫生装置相对于嘴部的位置。在一些实施例中,所述系统可首先在口腔卫生装置1和人面部与光学传感器9相距相同距离的情况下获取图像。另外,可使用使用面部的取向和大小的初始校准来校准从摄像机9到口腔卫生装置1的距离,这样可估计出大小和移动。在一些实施例中,由于口腔卫生装置1的大小是已知的,因此可确定使用口腔卫生装置1的面部的相对大小,以校准或估计颌形状和大小并修改用于确定正在刷拭哪个区的算法。

比如,如果所述系统可用于确定面部的位置和取向,那么所述系统可确定口腔卫生装置1是否在嘴中或附近。这将有助于所述系统验证并确认使用何时开始和停止,因为口腔卫生装置1将仅在用户实际正在使用它时才在用户的嘴部附近。用户很少会在他们不是实际正在刷拭他们的牙齿时将牙刷举在嘴部附近。相反,用户通常在他们完成刷拭之后立即将口腔卫生装置洗干净/放下。

因此,可评估由摄像机检测到的数据以确定口腔卫生装置1的位置、移动和取向。例如,口腔卫生装置1可具有如图6所示的具有圆圈和线条的代码“AB”,其位于头部42的背面上,或者位于手柄40上,或者位于两者上。在一些实施例中,图案120可以是如本文所述的具有不同取向的任何其他图案120。摄像机9可检测图案,并且数据可被检索以进行处理和分析。例如,由摄像机检测到的视觉数据可被输出,并且处理器可评估所述数据以确定图案120的取向和大小以及图案120的某些部分的相对大小。

比如,如果图案是AB并如口腔卫生装置1的头部42的背面上所描绘那样定向,并且数据分析确定AB是竖立定向的,那么用户很可能没有正在刷拭他们的牙齿。这是因为这将意味着口腔卫生装置1本身是竖立的(如图6所描绘),这对于用户来说是非常不可能拿着口腔卫生装置1进行刷拭的位置。相反,在刷牙期间,口腔卫生装置1的纵向轴线通常将保持在水平平面中。然而,如果摄像机9检测到指示口腔卫生装置1的头部上的AB偏向一侧的数据,那么很可能意味着两件事:(1)口腔卫生装置1被定位成使得口腔卫生装置1的头部42的背面面向用户,因为AB对于摄像机9是实际上可见的;以及(2)口腔卫生装置1是水平的,因为AB在其侧面上定向。这将(比如)提供口腔卫生装置1正在刷拭前门牙的高可能性。这是因为摄像机9通常被定位成使得用户在他们刷拭他们的牙齿时面向摄像机9。因此,如果AB对于摄像机9是可见的并且是侧倒的,那么口腔卫生装置1必须被定向成使得刷毛面向嘴部(以刷拭前表面)并刷拭前牙(而不是侧面),因为AB对于面向前的摄像机9仍然是可见的。

然而,在许多口腔卫生装置1位置中,口腔卫生装置1的头部42和任何相关联图案120对于摄像机9可能是不可见的。比如,当刷拭磨牙、舌头、牙齿的顶部或底部表面时,头部42的背面上的图案120将是不可见的。因此,在一些实施例中,位于口腔卫生装置1的端部上的附件130上可包括一个或多个另外的图案120。这将允许摄像机9在口腔卫生装置1插入用户的嘴内时检测到附件130和/或手柄40上的图案120的取向。比如,在一些实施例中,附件130可以是口腔卫生装置1的手柄40的底部上的球形球状物,并且将在球体周围的不同位置中包括若干不同图案。

这将允许摄像机检测到若干不同图案的位置和取向。在视觉地检测到图案时,所述系统可确定:(1)正检测到哪个图案120;(2)图案120的大小;(3)图案120的取向;(4)图案120的不同分量的相对大小;(5)图案120的其他特性。此信息可被下载并与关于放置在附件130(口腔卫生装置1的和/或手柄40或头部42)上的图案120的类型和取向的现有数据进行比较。例如,所述系统可包括数据库,所述数据库存储不同图案120中的每一个的不同大小,以及关于图案120相对于口腔卫生装置1的取向和与摄像机9的距离的信息。例如,每个图案120可包括关于以下事项的信息:如果图案120处于竖立取向,那么口腔卫生装置位于其侧面上、指向嘴部等。在其他实施例中,假定设定距离,检测到的图案120的大小可等同于口腔卫生装置1与离摄像机9的距离。在一些实施例中,可进一步添加校准信息以增强所述系统针对特定个人和/或特定盥洗室对刷拭数据的分析。因此,每个图案120可具有与每个分量相关联的像素数(例如,某些特征的高度/宽度),所述分量可与距离摄像机9的特定距离相关联。这可以是近似值或平均值,或使用统计学来找到具有最高概率的距离/取向。

然后,一旦确定此图案信息,就可将其与例如表示附件130上所包括的图案120的相应取向的校准信息或其他数据进行比较。如果例如,如图6所示,AB图案120包括在附件130上、具有竖立取向并且在与刷毛相同的方向上面向前方,那么如果检测到此图案是竖立的,则用户不太可能正在刷拭他们的牙齿。然而,再次地,如果检测到此图案120具有侧向一侧的取向,则用户很可能正在刷拭他们的前磨牙。在另一个实例中,如果另一个图案BC放置在牙刷的底部上,那么当所述系统检测到该图案时,很可能正在使用口腔卫生装置来清洁磨牙。因此,BC的取向然后可用于确定用户很可能正在清洁磨牙的顶部、底部还是侧面。在一些实施例中,这可与加速计和回转仪数据结合以确定正在刷拭嘴部的哪一侧。

在又一个实施例中,所述系统可能够确定口腔卫生装置(无图案)相对于面部的位置,包括其纵向轴线的矢量方向。因此,所述系统然后可确定口腔卫生装置很可能在嘴部的左侧还是右侧。这可使用如本文所公开的视觉识别系统来进行。在其他实施例中,所述系统可确定嘴部和口腔卫生装置相对于彼此的位置和取向。比如,可使用嘴部识别算法来粗略估计嘴部的每个角或侧的位置。另外,口腔卫生装置1的颈部上可存在视觉标记,以在用户将口腔卫生装置放在嘴部内时,帮助所述系统确定正在刷拭嘴部的哪一侧。

牙刷上无图案

如图7所示并且在一些实施例中,所述系统可仅检测口腔卫生装置1手柄的轮廓以确定纵向轴线相对于重力的取向,而无需使用图案120或标记。在其他实施例中,所述系统可具有另外的图像处理软件,以通过使用分类算法对图像的某些部分进行分类来标识口腔卫生装置(包括头部)的特定特征(刷毛等)。在一些实施例中,图像处理软件表示纵向轴线、头部、基部以及可能地刷毛。根据此信息,可确定口腔卫生装置的取向和位置。在一些实施例中,可使用类似的边界检测/形状分类软件来标识用户和用户的嘴部。因此,可确定口腔卫生装置相对于嘴部的相对位置,如本文进一步所解释。

发明人可使用此系统,使得不需要定制的口腔卫生装置,而是将仅需要在口腔卫生装置内部提供包括运动传感器11的芯片。因此,所述装置可通过使用现有的口腔卫生装置设计并且仅实现包括运动传感器11、天线5或其他无线连接性以及存储器的芯片或控制器13系统来制造。然后,所述装置可将所有数据发送到所连接的智能电话或其他所连接的装置30(例如,智能镜等)。

结合视觉和运动数据以用于确定位置

视觉数据还可用于确定口腔卫生装置1在其刷拭牙齿时的运动的加速度和矢量或方向。视觉数据可捕获不同的位置并对所述数据加时间戳,以确定所记录的从第一点行进到第二点的时间量,并因此确定合成速度(方向和速率)和加速度。如本文所述,位置数据可用于计算刷拭位置。这与取向数据相结合将能够提供足够的位置和取向数据,以确定正在刷拭的用户的嘴部中的位置以及嘴部的区段,如本文所描述。

例如,在一些实施例中,可使用来自图案识别或刷子外形的视觉信息来重新校准来自加速计/磁力计/回转仪位置确定的位置输出。在这些实施例中,可使用视觉数据来重新校准位置传感器所经历的漂移,以使它们回到参考坐标系。在其他实施例中,可使用视觉数据来重新校准用于确定位置的整个统计模型。

在一些实施例中,可独立于运动/加速度/位置传感器来确定位置,并且可独立于视觉识别数据来确定位置。然后可使用这两个确定结果来确定相对于嘴部的最终位置。在其他实施例中,可仅单独地使用视觉识别数据来计算相对于嘴部的位置。

比如,第一实例是无视觉图案120添加到口腔卫生装置1的设置。在一些情况下,当口腔卫生装置1定向在相同方向上但可能正在刷拭牙齿的不同区段时,仅使用从一个或多个运动传感器11输出的数据来辨别口腔卫生装置位于嘴部的哪一侧上可能具有挑战性。比如,口腔卫生装置1围绕轴线的取向相同或几乎相同,但其在面部的一侧上的位置是在嘴部的左侧或右侧。

例如,模糊的确定结果可能是:用户正在刷拭嘴部左侧的牙齿的外面,还是用户正在刷拭嘴部右侧的牙齿的内面?即使没有另外的视觉图案120,只要有口腔卫生装置和用户的面部的视觉信息,所述系统就可区分左右。所以,在这种情况下,算法的组合是有益的,因为已知惯性数据不足以在头部周围的坐标系上建立相对空间位置。因此,可使用视觉信息来对刷子位于头部的哪一侧上进行二次确定,并且因此,可将视觉信息和取向信息(关于轴线或点或相对于重力)组合起来以确定刷子1位于头部的哪一侧上以及是否(例如,正在刷拭牙齿的内面或外面)。

另一个实例可包括具有附接到口腔卫生装置1的图案120的实施例。比如,图案120可添加到口腔卫生装置1的底部和刷子1头部的背面。然而,在具有图案120的情况下,口腔卫生装置1可能存在以下位置,其中单独的视觉信息不足以足够准确地确定口腔卫生装置1的位置和取向。例如,当视觉标签被部分地隐藏、或者图像分辨率太小以致无法准确地检测到大小和取向时。

例如,如果用户正在刷拭磨牙,并且唯一的可见图案120位于口腔卫生装置1底部上,并且分辨率是低的(例如,因为用户离摄像机装置有点太远,或者因为用户正在使用分辨率不足的摄像机),那么所述系统可能无法足够准确地确定刷子1在牙齿上所处的角度。因此,所述系统无法确定用户正在刷拭上颌的磨牙的外侧还是下颌的磨牙的外侧。

在这种情况下,这两个刷拭位置之间的角度差(例如,口腔卫生装置的纵向轴线相对于重力的角度,因为在刷拭顶部或底部磨牙时以稍微不同的角度拿着口腔卫生装置)可能相当难以察觉。然而,运动数据(尤其是加速度和竖直取向)可能能够消除由视觉数据缩小的两个潜在位置的模糊性,并因此提供必要的信息以确定口腔卫生装置1正在刷拭上颌还是下颌。因此,单独的视觉数据可用运动数据来补充以确定所刷拭的牙齿的位置或区段。

刷拭时间和位置-运动数据分析

为了使用来自传感器的数据来估计在嘴部的每个区段、象限或其他逻辑分区中花费的时间量,用户可能需要校准口腔卫生装置1。在一些实施例中,校准可在工厂处进行、由用户进行、或以这两种方式进行。因此,可使用校准来校准特制的单元,并且适应于特定用户的地理、解剖结构(即,高度)和/或盥洗室环境,其例如可包括独特的磁干扰、独特的高度和取向(桌面可能不是平的,等等)。例如,在一些实施例中,用户可将有色凝胶涂覆到他们的牙齿上。然后,一旦口腔卫生装置1在牙齿附近处于适当位置并且刷拭掉所有有色凝胶,用户就可将口腔卫生装置1转到校准模式,同时运动传感器11、一个或多个光学传感器9和其他传感器记录数据。

此时,用户可关闭校准以停止获取校准数据。在其他实施例中,一旦用户打开校准功能,口腔卫生装置1就将检测用户已经开始和停止刷拭的时间点,包括刷拭中的任何暂停。此校准规程提供参考位置、取向和运动校准数据,然后可使用统计分析78或其他分析方法将所述数据与随后的刷拭进行比较,以确定随后的刷拭是否刷拭嘴部的所有区域达足够的时间。

一旦校准了所述装置,或者使用来自先前刷拭或和其他模型用户刷拭的参考数据,可将来自每次使用的刷拭数据与参考数据进行比较以评估其质量78并确定新获取的数据中的口腔卫生装置1的位置。比如,校准数据可用于准备特定用户嘴部的形状和尺寸的统计模型,并用于形成用于确定口腔卫生装置1何时正在刷拭用户嘴部的任何特定区段的某些统计边界。然后,一旦用户第二次开始刷拭,然后就可使新记录的数据与跟该用户的简档60相关联的校准刷拭数据重叠或关联,以确定刷拭中是否存在任何缺陷以及何处存在缺陷。例如,系统100可确定刷拭每个象限花费多少时间、多少次擦拭,或者执行对刷拭的其他评估。另外,分析可指示:用户在某些区域中刷拭太多,或者总体上或者在用户嘴部的特定区段中未使用正确的擦拭模式。

可通过统计分析来执行关联,例如,可通过测量3xz空间中的欧几里德距离来简单地进行对这类差异的定量比较。然后,可通过使用统计分析来处理这类矢量,所述统计分析包括主成分分析(PCA)、分层聚类分析(HCA)、回归分析和线性判别分析。可使用适用于高维数据的统计方法。作为一个实例,HCA系统地检查表示每种类型的运动的数据或置数据之间的距离。然后可生成非常像祖先树的树状图,其显示根据数据矢量之间和之中的欧几里德距离对数据进行的聚类。

每个统计数据聚类可表示对应于用户嘴部的每个区段、象限或其他逻辑分区的传感器数据。例如,嘴部可被分成顶部和底部,其中顶部和底部各自具有右侧部分、前侧部分和左侧部分,并且右侧部分、前侧部分和左侧部分中的每一者具有内面、顶面和外面。因此,嘴部可具有36个不同的区段、10个区段、8个区段、12个区段或4个区段(象限)、仅顶部分区和底部分区、仅外侧分区和内侧分区、以及其他逻辑分区。因此,使用参考数据,控制器13或系统100中的其他处理器(例如,移动电话或服务器中的处理器)可计算指示口腔卫生装置正在刷拭用户嘴部的特定区段的可能性的置信区间或其他值,而不是确定擦拭与这些区段中的校准数据关联或有关的可能性。为了获取参考位置,可指导用户在嘴部的相同位置处开始刷拭。这样,数据从已知位置处开始,并且可使用该数据作为参考点,以使用统计分析来使其余数据相关。比如,来自由运动传感器11和/或光学传感器9检测到的口腔卫生装置1的参考位置的角度、取向、计算距离和其他特征可基于校准数据指示每个新位置与嘴部的某一位置关联的可能性。

在其他实施例中,控制系统13或其他系统处理器(例如,智能电话、服务器或其他部件中的处理器)可处理统计数据,并且如果统计分析以大于95%、85%、80%或其他合适的确定性显示出刷子在嘴部的某一区段内,那么确定刷子正在刷拭嘴部的这个区段。在一些实施例中,可修改刷拭静态分析的特异性或敏感性以匹配特定用户的变异。

此分析可包括输出80,其允许控制系统13或其他处理器确定哪些刷子擦拭是在嘴部或牙具的每个区段中,并因此确定用户刷拭嘴部的每个象限、半部或牙齿、或其他逻辑分区花费多少时间,以及如何将这些时间与推荐例进行比较。在其他实施例中,可记录进入某一区域的开始和结束的时间,或者使用其他合适的方法来确定刷拭嘴部的每个区段花费多少时间。

在一些实施例中,不是检测牙刷的位置,系统100可指导用户一次一个地刷拭嘴部的某些区段,并仅确定用户是否实际正在刷拭,并仅对检测到指示刷拭的运动时对刷拭时间进行计数或记录。然后,一旦已经记录在所指导区段中进行的刷拭达规定时间,系统100就将向用户指示是时候移动到嘴部的下一区段,以及用户实际正在刷拭时的经过时间。这防止用户中断并由此使刷拭的持续时间少于每个区段中的最佳时间量。因此,控制系统13或其他处理器可分析来自传感器11(或压力传感器10)的数据以记录用户正在每个区段中进行刷拭、同时在系统100指示用户应当在该特定区段中进行刷拭的时间量。

在其他实施例中,还可通过并入到口腔卫生装置1中的压力传感器10来检测由刷拭施加在头部42上的压力。例如,压力传感器10可并入到42中,并检测与使用相关联的压力。另外,可将压力映射到各种位置数据,并且因此系统100的控制器13或其他处理器可计算用于刷拭嘴部的每个区域的压力量。

反馈的呈现

一旦系统100的一个或多个控制器13或者智能电话、服务器或系统100的其他部件中所包含的其他处理器已经分析了使用数据78,就可通过口腔卫生装置1上的扬声器50、视觉指示器52或通过相关联的移动装置30或与系统100进行数据通信的其他计算装置向用户呈现反馈80。此反馈可即时地呈现,或者可供用于访问以检查进度。

比如,可在刷拭期间向用户提供即时反馈80,所述即时反馈包括由音频或视觉器件提供的指示,所述指示指明剩余多少时间、更用力还是更轻柔地刷拭、某些象限是否已经得到充分刷拭、以及刷拭何时完成。例如,可通过扬声器50产生红光或停止声音以指示刷拭完成。

另外,可可使用图形、图表、百分比和其他指标来在移动装置或其他计算装置上向用户呈现历史和平均刷拭时间和位置数据80。比如,可向用户呈现每象限每天花费的平均时间,以及用户刷拭一次、两次或其他次数的平均天数。另外,可计算刷拭每个牙齿花费的平均时间,并且在移动装置30或其他计算装置上将其呈现给用户。在移动装置上运行的程序15可使用移动装置30控制器13来控制数据的呈现。

用于牙医整合的API

还可开发出用于将刷拭和使用数据传输给牙医以进行专业评估和对刷拭习惯和技术进行反馈的API。此外,可评估此数据以确定导致更多牙齿问题(包括牙洞和牙龈疾病)的刷拭技术。比如,可使擦拭的宽度或高度与刷子沿着牙龈线到达的高度关联,从而指示牙龈是否得到适当刷拭。可对此进行分析以确定适当高度的短擦拭是否导致更频繁的牙龈疾病。

游戏化

使用数据还可用于为儿童或家庭成员创建游戏以单独地玩耍或彼此对抗,以达到一定的使用阈值。这可为用户定期刷拭他们的牙齿提供独特的激励工具。因此,由于延迟的反馈在例如牙龈疾病或牙洞的情况下通常在心理上打折扣,所以本公开的更即时且持续、更具体且更定量的反馈将使依从推荐刷拭方案具有更强动机。

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