36。锁相放大器36利用该参考频率以将从光电检测器34接收到的信号中的不希望的部分、例如噪声过滤出来并且将信号中的用于处理所需的剩余部分通信至控制器20。在本质上，锁相放大器36起到相敏检测器(phasesensitive detector)的作用。如可以领会的，其他放大器和/或信号处理装置可以被用于这里描述的目的。
[0044]子系统22被配置成从通过与多个刷毛14布置所在位置邻接的牙刷组件16发射出的频率调制激发信号来照射牙齿材料(并且在一些实例中照射牙龈)。考虑到该目的，合适配置的光学窗口 24(图1A和图1B)设置于邻接多个刷毛14的牙刷组件16上并且被配置成允许光由此穿过用于其由子系统22进行的检测。具体地，当牙刷组件16被联接至轴18时，窗口 24与包括了 LED30、光电检测器34、放大器36、振荡器38、分束器40和光学组成部件38的子系统22对齐，使得由LED30产生的频率调制激发信号通过窗口 24被发射出并且反射光(例如，牙齿材料和/或牙菌斑的发射荧光)通过窗口 24被透射返回并且由光电检测器34检测。
[0045]再次参照图1A，牙科设备4包括与被配置成产生、发射和检测光、例如频率调制激发信号和与牙齿材料和牙菌斑相关联的发射荧光的子系统22 (如图2中最清楚地看出)通信的控制器20 (例如，微处理器)。控制器20可以是处理器、微控制器、片上系统(SOC)Jl场可编程门阵列(FPGA)等等。用于执行这里描述的各种功能和操作的、可以包括处理器、微控制器、SOC和/或FPGA的一个或多个组成部件全体地作为控制器20的部分，如例如权利要求中所述记载的。控制器20可以设置为可安装在单一印刷电路板(PCB)上的单一集成电路(IC)芯片。可选地，控制器20的包括了例如处理器、微控制器等等的各种电路组成部件被设置为一个或多个集成电路芯片。也就是，各种电路组成部件可以位于一个或多个集成电路芯片上。
[0046]控制器20与子系统22通信并且被配置成分析发射出的荧光光线的一个或多个性质。在图示实施例中，发射出的荧光光线的一个或多个性质可以是与发射出的荧光光线相关联的相移和/或发射出的荧光光线的幅值。
[0047]依照本公开，相移(和/或幅值)与发射出的荧光光线的衰减时间相互关联并且被用于检测牙菌斑的存在。具体地，通过经验性测试发现，在检测到的发射出的荧光光线的相移(和/或幅值)与荧光衰减时间之间有直接关联性。更具体地，已知:当与来自具有牙菌斑的牙齿的发射荧光相比时，来自没有牙菌斑的牙齿的表面上的牙齿的发射荧光衰减得更慢，即，具有牙菌斑的牙齿衰减较快。于是，当与没有牙菌斑的牙齿的检测到的荧光的相移相比时，具有牙菌斑的牙齿的检测到的发射荧光将在特定频率范围内具有较低的相移。在低频率时，例如，对于两种情况、即具有/没有牙菌斑的牙齿而言，相移将为零。在非常高的频率时，两种情形将示出90度的相移。在这两个极端之间的频率时，干净釉质/牙质的相移将大于覆盖有菌斑的釉质/牙质的相移。换言之，较快的衰减时间(时域)意味着频域中的较低相移。可以相对于幅值解调做出类似的关联性:干净釉质/牙质部位的荧光光线的解调在特定调制频率处与覆盖有牙菌斑的相同部位的荧光光线的解调相比将较大。如果我们在时域中对检测到的荧光响应进行分析(即，脉冲激发的情况中)，则激发之后在特定时间观察到的荧光强度对于干净釉质/牙质部位而言将比覆盖有菌斑的釉质/牙质的大。依照前面所述，控制器20包括被配置成利用时域和/或频域分析方法来分析发射出的荧光光线的相移(和/或幅值)的一个或多个控制算法。控制算法可以利用一个或多个变换来计算相移(和/或幅值)。例如，离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)和/或拉普拉斯变换可以被用于计算检测到的发射荧光的相移和/或幅值。
[0048]如已知的，在人的釉质的寿命衰减数据上存在有一定变化。尽管前述牙科设备4不依赖于实际衰减时间的确定，但是实际衰减时间的变化可以限制可由控制器20利用的有效信号范围；因此作为个体之间的牙釉质的变化性的结果限制了低水平的菌斑覆盖的检测。
[0049]例如，图4示出来自不同试样的牙釉质、例如牛的牙釉质、人类的牙釉质和覆盖有牙菌斑的牛的釉质的极坐标曲线图。具体地，作为M sin(?)与M cos(?)相对照(例如，90°相移成分与响应的同相部分相对照)绘制出检测到的荧光的曲线。在图4中，将干净牙质描述为从在低频率时靠近[1:0]开始并且对于较高频率朝向原点进展的轨迹。依照本公开，作为X轴与处于给定频率和相距原点一定距离处的位置之间的角度的相位角度提供了响应的幅度。
[0050]如从图4明显看出的，在干净牙齿信号的位置中有散点图。如可以领会的，归因于个体之间的牙菌斑的变化的成分、例如归因于他们的不同饮食、口腔卫生习惯、遗传等等，料想牙菌斑信号的变化性。然而，对应于干净牙齿的信号与对应于覆盖有牙菌斑的牙齿的信号中的该变化是个体之间的变化，并且是可通过由控制器20执行的校准步骤检测到和/或去除的。
[0051]具体地，控制器20被配置成对于各个体使用者在干净牙齿材料片上发射校准激发信号。为此目的，校准模块44 (图1A)可以与控制器20可操作的通信并且被配置成校准牙科设备4 ;如可以领会的，这可以使可由控制器20利用的有效信号范围最大化。具体地，通过在干净牙齿上校准出所有相位延迟和频率相关增益，前述分析将提供所检测到的牙菌斑的量的更加精确的测量，并且因此使牙菌斑检测和/或去除最大化。
[0052]依照本公开，作为极坐标图绘制出了与对应于干净牙齿的信号(例如，第一参考信号)和对应于覆盖有牙菌斑的牙齿的信号(例如，第二参考信号)有关的数据的曲线图，以图示出在特定的频率时这些信号中的差异(图5)。极坐标图示出了具有完整菌斑覆盖的牙齿和不具有菌斑的牙齿(即具有干净表面的牙齿)，并且允许了具有部分菌斑覆盖的牙齿可以位于沿着菌斑矢量的线上的预测；其中低牙菌斑覆盖靠近干净牙齿位置。因此，如若矢量的端点是已知的，则牙菌斑覆盖的程度的测量是可能的。
[0053]牙科设备4被配置成在刷洗期间发射出频率调制激发校准信号。具体地，校准模块44执行如下校准步骤:利用来自图5的极坐标图的包括了来自干净牙齿的信号(例如，第一参考信号)和来自覆盖在菌斑中的牙齿的信号(例如，第二参考信号)的一个或多个数据查找表50，并且使用该信息用于初步反馈。数据查找表50可以呈非易失性的可更新的存储器的形式，以存储作为校准值的从上面提到的极坐标图得到的来自干净牙齿和覆盖有菌斑的牙齿的信号。如可以领会的，图5中的极坐标图和取自图4的测量可以随着所利用的牙齿的特定试样的结果而变化。
[0054]在刷洗期间，校准模块44将检测到的频率调制荧光信号与第一和第二参考值进行比较。具体地，如果检测到的频率调制荧光信号与第一和第二参考信号之间的差异(例如，朝向图4的右下部分的最极端的菌斑样的值)比第一参考值(例如，朝向图4的左上部分的最极端的牙齿样的值)与第二参考值之间的差异大，那么将第一参考值更新。在一个特别的实施例中，第一参考信号可以被更新至接近或等于检测到的频率调制荧光信号的值。该自动校准过程使得当与传统牙菌斑检测器比较时校准模块44能够检测较低水平的菌斑覆盖，并且能够维持有用的反馈信息。
[0055]依照本公开，原始数据、例如用于“η”个潜在使用者的校准值被存储在数据查找表50中并且可以以多个频率来测量，以使得干净牙齿能够与覆盖有牙菌斑的牙齿更好的分开。在该实例中，可以对于各频率分开地计算出校准，或者可以通过拟合对于各极端状态的衰减模型以联合的方式来计算。
[0056]如果牙科设备4由多个使用者利用或共享，则校准模块44可以被配置成检测不同的牙刷组件16。在该实例中，例如，一个或多个机械和/或电的装置可以设置于牙科设备4并且与校准模块44可操作的通信。倘若由校准模块44检测多个使用者，则可以对于各使用者存储干净牙齿和牙菌斑覆盖牙齿的校准值，并且每个使用者可以使用(并且如果适当的话可以进一步更新)所存储的值。当检测新的使用者时，校准模块44可以默认预定值或者已知使用者的平均值。
[0057]此外，校准值可以对于各使用而言以预定量沿着牙菌斑覆盖牙齿矢量朝向相反状态、例如干净牙齿矢量自动移位。如可以领会的，这将帮助校准模块44补偿干净牙齿和/或牙菌斑覆盖的牙齿性质上的逐渐改变。逐渐改变可以包括例如使用者的牙齿随年龄的逐渐着