專利名稱：位置感知牙刷的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及牙刷，更具體地涉及牙刷刷毛在嘴中的位置的確定，包括牙刷進入嘴中多深以及使用者是在刷牙齒的內(nèi)側還是外側表面。
背景技術：
仔細地刷嘴中所有的牙齒對于實現(xiàn)牙齒健康是重要的。嘴中每個區(qū)域的牙齒都需要仔細和完整的照看。為了實現(xiàn)此目的，向使用者提供關于使用者花多長時間刷牙齒的每個區(qū)域的反饋是有幫助的。這鼓勵了使用者仔細地刷他們的牙齒，從而在每個區(qū)域花足夠的時間。用于確定花在每個區(qū)域的時間的已有布置已經(jīng)利用了傳感器來確定刷毛件的位置。然而，這種系統(tǒng)的缺點在于需要參考點或已知開始點來確定所述刷毛件在使用者嘴中的位置，即相對于牙齒的刷毛位置。因此，需要優(yōu)選使用便宜的系統(tǒng)向使用者提供關于刷毛件在嘴中的位置的可靠信息反饋。這將有助于克服不完善的刷牙習慣。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，所述牙刷能夠感知所述刷毛件部及其刷頭部相對于牙齒的位置，并包括牙刷，其包括把柄部和具有刷毛件在其一端用于清潔使用者的牙齒的刷頭部；至少一個傳感器，位于所述牙刷上使得當刷毛件位于要刷牙齒的位置上時它在嘴的外面，所述傳感器對于溫度敏感，其中定向所述傳感器，使得當所述刷毛件在鄰近所述牙齒的外側表面或內(nèi)側表面中的一個的位置時它探測肌膚的溫度，以及當所述刷毛件在鄰近所述牙齒的外側表面或內(nèi)表側面中的另一個的位置時，探測嘴外面的環(huán)境溫度；牙刷內(nèi)的處理器，響應于來自所述傳感器的溫度信息來確定所述刷毛件是否處在刷牙齒外側表面或內(nèi)側表面的位置；以及指示系統(tǒng)，響應于所述處理器來向使用者指示所述刷毛相對于牙齒的位置。在另一實施例中，所述牙刷能夠感知其刷毛件部相對于牙齒的位置，并包括牙刷，包括把柄部和具有刷毛件在其一端用于清潔使用者的牙齒的刷頭部；至少一個傳感器，位于刷毛件的背部元件上來提供所述傳感器相對于使用者臉頰的定向信息；處理器，響應于所述定向信息來提供指示所述刷毛件是否位于鄰近所述牙齒的外部表面或牙齒的內(nèi)部表面的輸出；以及指示系統(tǒng)，響應于所述處理器來向使用者指示所述刷毛件是否處在刷牙齒的外側表面或牙齒的內(nèi)側表面的位置。在另一實施例中，所述牙刷能夠感知牙刷插入到嘴中有多深，并且包括牙刷，其包括把柄部，頸部和在所述頸部的末端用于清潔使用者牙齒的刷毛件部；多個光源，沿著所述牙刷的頸部排成隊列，所述光源被定向使得在所述嘴內(nèi)和嘴外的光的相對數(shù)目指示在嘴 中的牙刷部分；以及接收器，用于從嘴外的未覆蓋的光源處接收光，其中所述光源通過所選的特性與另一個區(qū)分開，其中所述接收器包括用于向使用者指示所述牙刷已經(jīng)插入嘴中多深的系統(tǒng)。


圖I和圖2是具有一個和兩個IR傳感器的牙刷的第一實施例的簡單正視圖；圖3-6是示出了關于一組牙齒的刷牙覆蓋的簡化圖；圖7-9是牙刷在使用者嘴中和IR傳感器的方向的示例；圖10是位置傳感器的第二實施例的一個變型的正視圖；圖11和圖12是圖10的實施例的刷牙圖； 圖13和圖14是第二實施例的進一步變型的正視和頂視圖；圖15是第二實施例的另一變型的正視圖；圖16是第二實施例的仍然進一步變型的正視圖；圖17是第二實施例的又一變型的正視圖；圖18是確定所述牙刷延伸進嘴中多深的系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式圖1-9示出了這里描述的牙刷的第一實施例的結構和所述牙刷的刷毛件部在嘴中的可能位置。在所述牙刷的把柄上使用傳感器，該傳感器在刷牙期間位于嘴的外部，以確定特別當刷毛件位于嘴中時所述刷毛件相對于所述牙齒的定向，所述刷毛是否在刷牙齒的外側表面或牙齒的內(nèi)側表面的位置。在圖1-9的實施例中，牙刷10(典型地為電動牙刷)包括把柄部12和刷頭部14，其包括靠近把柄12的上端18的至少一個傳感器16。在所述刷頭14的末端是固定于刷毛板或背部元件24的刷毛件20。在實施例中示出的傳感器16是IR傳感器，其對溫度敏感。圖I示出了具有單個IR傳感器的布置，而圖2示出了大約180°分隔的2個IR傳感器。盡管圖I和圖2顯示傳感器在牙刷把柄處，但它們可以在所述牙刷的頸上，只要所述傳感器保持留在所述嘴的外面即可。圖7示出了在使用者13的嘴中的牙刷10。圖8和圖9示出了具有2個傳感器25和27被定向成下述方式的牙刷10，即當刷毛26朝向所述牙齒的外側表面28(圖9)時，傳感器25被指向遠離使用者的肌膚而朝向環(huán)境(箭頭32)，從而測量周圍的溫度(72T)，而另一個傳感器27被指向使用者的肌膚時(箭頭36)并將測量身體的溫度(98. 6 T )。當定位所述牙刷10使得所述刷毛25朝向所述牙齒的內(nèi)側表面時(圖8)，傳感器25將指向所述肌膚的方向(箭頭37)以及傳感器27將指向環(huán)境(箭頭38)。應理解可以僅使用一個傳感器也能提供有效的結果，因為例如在牙刷的一個取向上，該傳感器將讀取98. 6 °F，而在另一個方向上，該傳感器將讀取環(huán)境溫度72 T。在使用2個傳感器或一個傳感器的任意一種情況下，所述傳感器獲得的溫度信息被應用至牙刷內(nèi)的微處理器44 (圖I)，其中已經(jīng)相對于所述傳感器測量的溫度和所述牙刷的位置而被編程的該微處理器將確定出所述刷毛的位置。然后它將該信息發(fā)送至顯示設備62，所述顯示設備62典型但不必需地與所述牙刷分離。所述顯示例如可以在所述牙刷的充電組件中。它可以是獨立的顯示或甚至就在牙刷上。所述系統(tǒng)還提供刷毛位置的可聽指示。在任何事件中，所述系統(tǒng)向使用者提供所述刷毛相對于所述牙齒的朝向的指示。圖3-6示出了能夠由上述討論和圖I或2所示的布置確定的嘴的區(qū)域(內(nèi)側牙齒表面或外側牙齒表面)。圖3示出了組合的外側表面37和內(nèi)側表面38。加速計或傾斜計45可以增加至所述牙刷10，其與所述傳感器一起提供區(qū)分嘴中四個區(qū)域的牙刷能力，特別是嘴的左和右側，以及內(nèi)側和外側牙齒表面。圖4和圖5示出了當刷區(qū)域39和40 (圖4)和區(qū)域41和42 (圖5)時刷毛在傾斜度(inclination)上的180°不同覆蓋。圖6 —起示出了四個區(qū)域。進一步，還可以借助與原始兩個溫度傳感器大約90°設置的兩個附加溫度傳感器來識別所述牙齒的咀嚼表面。所有的溫度和加速計/傾斜計信息被提供至所述微處理器44，所述微處理器確定所述刷毛直接面向或背對所述牙齒的哪個區(qū)域。盡管公開了 IR傳感器，但可以使用其他的傳感器和技術來探測相對環(huán)境所認可的面的存在。那些可能包括反射或三角的IR感知、電容感知、接近感知或甚至是聲納(聲距離感知)或激光感知。在圖10-18的特定的實施例及其變型中，其目的仍然是確定所述刷毛和所述牙刷是否朝向所述牙齒的外側或內(nèi)側表面。這些變型實現(xiàn)了相對于使用者臉頰的內(nèi)部表面的刷、毛位置確定。在每一個所述變型中，傳感器組件設置在所述刷毛背板。當刷所述牙齒內(nèi)側時，所述傳感器組件將面向所述嘴的內(nèi)側而背離所述臉頰，而當刷所述牙齒的外側表面時，所述傳感器組件將面向所述臉頰的內(nèi)部表面。處理這兩個位置之間的不同傳感器輸出來向使用者提供所述刷毛位置的指示。圖11和圖12示出位于使用者的嘴(通常示為52)中的具有把柄35和刷頭57的牙刷50。在圖11中，刷毛53放置抵靠所述牙齒的內(nèi)側表面，使得所述刷毛背板54上的傳感器56面向所述嘴的內(nèi)側。在圖12中，所述牙刷50被朝向為使得所述刷毛52放置抵靠所述牙齒的外部表面。在這個位置，所述傳感器面向所述使用者的臉頰。這里公開了與不同傳感器相關的若干實施例變型，其中所述不同傳感器適于區(qū)分所述刷毛是面向嘴區(qū)域或面向使用者的臉頰。圖10示出了其中牙刷50的刷毛背板54裝配有紅外溫度傳感器56的一個實施例變型。當在刷所述牙齒的外側表面時，傳感器56將測量臉頰的溫度。當刷所述牙齒的內(nèi)側表面時，傳感器56將測量嘴內(nèi)側的溫度。由于存在溫度差別，刷毛的這兩個位置可以被區(qū)分。所述傳感器確定的測量溫度值被提供至所述牙刷55內(nèi)的通常示為58的微處理器，該微處理器被編程經(jīng)由查詢表等來提供所述刷毛的位置的指示給顯示59,而所述顯示59如上面實施例所述可以是獨立的單元(諸如充電單元)的一部分。所述信息典型地通過IR(紅外)通信提供。所述顯示還可以在牙刷本身或與充電器分離的其他顯示設備上?？梢允强梢姷摹⒖陕牭幕蚱渌愋偷闹甘?。在圖13和圖14的變型中，刷毛背板60裝配有光纖62。所述光纖62從牙刷65的把柄64經(jīng)過所述刷毛件的背部然后返回所述把柄延伸成環(huán)。在所述光纖62的一端，安裝提供穿過光纖62的光的LED63。在光纖的另一端是光傳感器，其測量從光纖輸出光的強度。當刷牙齒的外側表面時，所述光纖62將碰觸臉頰。由于該臉頰碰觸，在所述光纖界面的折射率將會存在變化。此時將會一些光從光纖中逸出，而由光傳感器66感知的光強度相比于當刷毛僅在鄰近牙齒的內(nèi)側表面時會減少。所述傳感器根據(jù)是否在刷牙齒的內(nèi)側表面或外側表面，而提供不同的光強度值至所述牙刷微處理器。該微處理器通過上面討論的顯示或其它通信方式提供所述刷毛位置的指示給使用者。圖15示出了另一變型，其中金屬板70安裝在刷毛背板72上。板70使用薄的塑料層覆蓋。當金屬板碰觸臉頰時，該金屬板70的電容改變?？梢酝ㄟ^傳感器測量該板的電容。當刷所述牙齒的外側表面時，所述板的電容將由于接觸所述臉頰而較高。當刷所述牙齒的內(nèi)側表面是，所述電容將由于缺少肌膚接觸而較低。所述電容傳感器72向牙刷內(nèi)的微處理器提供所述電容值，而該微處理器繼而在例如上面公開的顯示上向用戶提供是否在刷牙齒的內(nèi)側或外側表面的指示。在圖16所示的仍然另一變型中，其中刷毛件背板80包含IR LED82和IR探測器84。所述探測器84探測從LED發(fā)射的光。當所述刷毛件的背板接觸所述臉頰時，所述IRLED82和IR探測器84將部分被臉頰的肌膚覆蓋。由所述探測器84測量的光強度將是低的。當在刷所述牙齒的內(nèi)側表面時，由所述探測器探測的光強將會較高。所述光強度信息被提供至牙刷內(nèi)的微處理器，該微處理器繼而向使用者提供所述刷毛是否鄰近牙齒的內(nèi)側或外側表面的指示。此外，可以在刷毛背板的側面裝配IR LED和探測器組合86，該組合將使得附加的牙刷取向探測成為可能。圖17示出了另一變型。刷毛背板90包含接觸開關94。當刷牙齒的外側表面時，刷毛背板將碰觸所述臉頰并且將觸發(fā)開關94，從而提供所述刷毛相對于牙齒的位置的指示。當在刷牙齒的內(nèi)側表面時，該開關94將不會被觸發(fā)。微處理器將處理來自開關94的信號(或缺少所述信號)以及向使用者提供所述刷毛在嘴中的位置的指示。圖18示出了確定牙刷插入到嘴中多深的實施例。示出的牙刷100具有把柄105、刷毛件107和沿著牙刷的頸部104布置的多個LED光源102-102。在該實施例中，提供至少一個但優(yōu)選兩個或更多個的LED。每個LED具有不同的發(fā)射特性，諸如不同的頻率。LED產(chǎn)生發(fā)送至接收器106的光。在操作中，當所述牙刷被插入到嘴中，一個或多個LED將被覆蓋，從而消除了被發(fā)送和被接收器接收到的那個特性。所述接收器確定其接收的光的頻率。該信息被提供至微處理器(典型在接收器中)，該微處理器計算所述牙刷放置在嘴中有多深。然后該信息被提供作為顯示108 (典型的在接收器上)。在所述牙刷的頸上的元件還可以是溫度傳感器。在這一布置中，不需要另外的光接收器。作為圖18的實施例的變型，除了在牙刷的頸上的LED(或溫度傳感器)以外，可以提供至少4個紅外溫度傳感器。然后可以由微處理器處理來自各種傳感器的信息來確定正在刷嘴中的具體區(qū)域。因此，已經(jīng)公開了向使用者提供關于刷毛在嘴中相對于牙齒的位置的信息的若干實施例。這讓使用者確保了恰當?shù)厮⒀例X的所有區(qū)域。盡管出于示例的目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應理解在不脫離本發(fā)明 精神的前提下，可以在實施例中包含各種變化、修改和替換，如在所附權利要求中所述。
權利要求
1.一種能夠感知其刷毛件部相對于牙齒的位置的牙刷，包括 牙刷(10)，其包括把柄部(12)和具有在其一端用于清潔使用者牙齒的刷毛件(20)的刷頭部(14)； 至少一個傳感器(16)，位于牙刷上這樣的位置，即該位置為當刷毛件在刷所述牙齒的位置時位于嘴外側的位置，所述傳感器響應于溫度或其它肌膚特性，其中定向所述傳感器使得當所述刷毛件位于鄰近牙齒的外側或內(nèi)側表面的任意一個的位置時，它探測所述肌膚的溫度，以及當所述刷毛件位于鄰近牙齒的外側或內(nèi)側表面的另一個的位置時，探測嘴外面的環(huán)境溫度或所述其它肌膚特性的缺失。
在所述牙刷內(nèi)的處理器(44)，其響應于來自所述傳感器的溫度信息或其它肌膚特性信息來確定所述刷毛件是否位于刷牙齒的外側表面或內(nèi)側表面的位置；以及 指示系統(tǒng)(42)，響應于所述處理器來向用戶指示所述刷毛件相對于牙齒的位置。
2.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，包括在把柄上大約180°分離的兩個傳感器，每一個響應于溫度并且定向成使得當一個傳感器在測量所述肌膚溫度時，另一個在測量所述嘴外側的溫度，以及反之亦然。
3.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，包括加速計或傾斜計(45)，其中將來自所述加速計或傾斜計的信息提供至所述處理器，該處理器確定所述刷毛件位于嘴的哪一側。
4.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，其中所述傳感器是IR(紅外)傳感器。
5.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，其中所述傳感器位于所述牙刷的把柄上。
6.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，包括用于探測正相對于上顎或下顎的牙齒存在的牙刷的兩個附加傳感器。
7.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，其中所述牙刷是電動牙刷。
8.根據(jù)權利要求I所述的牙刷，其中所述指示系統(tǒng)是與所述牙刷分離的可見顯示。
9.一種能夠感知其刷毛件部相對于牙齒的位置的牙刷，包括 牙刷(50)，其包括把柄部(55)和具有在其一端用于清潔使用者牙齒的刷毛件(53)的刷頭部(57)； 至少一個傳感器(56)，位于刷毛件的背部元件(54)上，用于提供所述傳感器相對于使用者的臉頰的定向信息； 處理器(58)，響應于所述定向信息從而提供指示所述刷毛件是否位于鄰近所述牙齒的外側表面或所述牙齒的內(nèi)側表面的輸出；以及 指示系統(tǒng)(59)，響應于所述處理器來向使用者指示所述刷毛件是否在刷所述牙齒的外側表面或所述牙齒的內(nèi)側表面的位置。
10.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器位于所述刷毛件的背部表面。
11.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器是IR溫度傳感器以區(qū)分所述臉頰和所述嘴的內(nèi)部。
12.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器是光纖組件(62)，其通過來自其發(fā)送端的LED光源的、在所述光纖的接收端￠6)呈現(xiàn)的光強度來區(qū)分所述嘴的內(nèi)部和所述臉頻。
13.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器包括電容元件(70)和用于感知其電容的系統(tǒng)(72)，其中當所述刷毛件與遠離所述使用者的臉頰相對的靠近所述臉頰時，所述電容元件的電容增加。
14.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器是紅外LED(82)和紅外探測器(84)，其中由所述探測器探測的光強度隨著所述刷毛件的背部元件接觸所述臉頰而降低。
15.根據(jù)權利要求14所述的牙刷，包括位于所述背部元件上的附加的紅外LED和紅外探測器(86)，用于確定相對于所述使用者的牙齒的附加的刷毛件位置。
16.根據(jù)權利要求9所述的牙刷，其中所述傳感器是開關(94)，其當所述刷毛件背部元件接觸所述使用者的臉頰時被激勵。
17.一種能夠感知牙刷插入到嘴中多深的牙刷，包括 牙刷(100)，其包括把柄部(106)、頸部(104)和在所述頸部的末端的用于清潔使用者牙齒的刷毛件部(107)； 多個傳感器元件(102)，沿著所述牙刷的頸部排成隊列，所述傳感器元件定向成使得所述傳感器元件在所述嘴內(nèi)和嘴外的相對數(shù)目指示在嘴中的牙刷部分；以及 接收器(106，)，用于從在所述嘴外的未覆蓋的傳感器元件接收信息，其中所述接收器包括用于根據(jù)所述傳感器信息向使用者指示所述牙刷已經(jīng)插入到所述嘴中多深的系統(tǒng)(108)。
18.根據(jù)權利要求17所述的牙刷，其中所述傳感器元件是光源，以及所述接收器適于接收來自未覆蓋的光源的光，其中通過所選擇的特性彼此區(qū)分所述光源。
19.根據(jù)權利要求17所述的牙刷，其中所選擇的特性是頻率，從而所述光源發(fā)射不同顏色的光。
20.根據(jù)權利要求19所述的牙刷，其中所述光源是紅外LED，每個具有不同的發(fā)射頻率。
21.根據(jù)權利要求17所述的牙刷，其中所述傳感器元件是溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種位置感知牙刷。所述牙刷包括把柄部(12或55)和具有刷毛件(20或53)在刷頭一端的刷頭部(14或57)。至少一個傳感器(16或56)位于所述牙刷的把柄或所述牙刷的刷毛件的背板(54)上。當所述傳感器位于所述牙刷的把柄上時，由處理器(44或58)基于所述傳感器探測的溫度(外部環(huán)境的溫度或所述使用者的肌膚溫度)確定所述刷頭相對于所述牙齒的內(nèi)側或外側表面的位置。當所述傳感器位于所述刷毛件的背板上時，基于所述刷毛件相對于所述使用者的臉頰的位置作出所述確定。
文檔編號A61C17/22GK102665484SQ201080058977
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權日2009年12月23日
發(fā)明者C·布林克霍夫, E·A·赫爾弗里希, J·H·B·德弗里斯, P·J·巴克斯, S·戈爾迪杰恩, T·A·M·瑞杰爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司