本發(fā)明涉及通過緊固到口腔護理工具的可緊固裝置檢測該工具在使用期間的口腔位置。

背景技術：

保持良好的口腔衛(wèi)生對于口腔健康以及甚至總體健康是重要的。正確且規(guī)律的刷牙是口腔護理方案的一個基本的和重要的部分。已經開發(fā)了多種牙刷，包括手動牙刷和電動牙刷，用于促進有效的刷牙。研究人員已經繼續(xù)嘗試改善刷牙質量，例如通過優(yōu)化牙刷頭部、提高頭部旋轉頻率、設計新型清潔技術諸如利用超聲來改善刷牙質量。雖然這些嘗試中的一些已經在理論上獲得成功并且甚至得到了牙科醫(yī)生的贊賞，但許多消費者在實施過程中尚未實現(xiàn)高質量的刷牙。為此提出了幾種解釋。例如，至少一個研究報道成人刷牙平均為46秒，而推薦的刷牙時間公認為2分鐘。研究甚至顯示在這種短的刷牙時間內，消費者趨于不均勻的刷牙，忽略某些牙齒表面并過多得刷其它牙齒表面。這可能導致齲齒形成和/或牙斑積聚在這些未充分刷牙的表面，并且導致刷過多之處的牙齦萎縮。因此，重要的是消費者收到刷牙位置和時間的實時反饋，從而優(yōu)化他們的刷牙過程。此類反饋依賴精確并準確地檢測口腔中的牙刷位置的能力。

在約十年中已經努力開發(fā)出位置檢測技術。例如，AU 2013 101 537 A4(2013-12-19)公開了牙刷和外部連接到牙刷的可拆卸口腔內相機附接件。在另一個示例中，US 2012/266397 A1(2012-10-25)公開了通過阻抗測量單元測量兩個電極之間的阻抗，從而估計刷洗區(qū)域的電動牙刷。然而，迄今尚未廣泛地且高性價比地將這種技術商業(yè)化。持續(xù)需要以低成本提供非侵入的、精確的和/或準確的位置檢測。位置檢測技術將幫助使用者改善他們的刷牙過程以便減少牙斑和齲齒、以及牙齦萎縮的發(fā)生率。也需要提供能夠緊固到口腔護理工具的位置技術，使得該技術可提供用于不具有此類位置檢測有益效果的那些工具。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明試圖解決這些需求中的一個或多個。

本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供可釋放地緊固到口腔護理工具的緊固件裝置。緊固件裝置可總是被松脫并再緊固，例如，牙刷刷毛被更換或者甚至牙刷自身被更換。本發(fā)明為使用者的每次刷牙事件提供有價值的口腔區(qū)域位置檢測，但是同時通過無需使用者承擔每次更換刷毛和/或牙刷時的更換成本來節(jié)省使用者的費用。

該裝置的另一個優(yōu)點是將其緊固、松脫、和再緊固到口腔護理工具時的易用性和簡便性。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點是通過在電極對之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓而提高限定的口腔護理區(qū)域的檢測準確性(例如唾液區(qū)域、面頰區(qū)域或舌區(qū)域)。這是提高位置檢測準確性的相對簡單且高性價比的方式。描述了本發(fā)明的幾個方面。

本發(fā)明的另一方面提供可緊固裝置，其包括：由基座部分和相對的頭部部分以及位于基座部分和頭部部分之間的主體部分限定的外殼，其中基座部分包括與限定通孔的外殼一體的全環(huán)形式的第一緊固件，并且其中頭部部分還包括與限定可扣合凹槽的外殼一體的開環(huán)形式的第二緊固件；

其中可緊固裝置的特征在于還包括容納在外殼內并且電連接到設置在外殼上的電極對的頻率發(fā)生器，用于在電極對之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓。

另一方面提供將可緊固裝置緊固到牙刷頸部的方法，該方法包括以下步驟：(a)提供本發(fā)明的可緊固裝置；(b)提供包括柄部部分和相對的刷毛頭部、以及在它們之間的頸部部分的牙刷；(c)使牙刷刷毛頭部滑動通過第一緊固件的通孔并繼續(xù)滑動直至柄部部分鄰接第一緊固件；(d)將頭部部分或主體部分和牙刷頸部部分擠壓到一起直至可扣合凹槽圍繞牙刷頸部的至少一部分扣合，從而將可緊固裝置緊固到牙刷頸部。

本發(fā)明的另一方面提供可緊固裝置，其包括：由基座部分和相對的頭部部分以及由基座部分和頭部部分之間的主體部分限定的外殼，其中基座部分包括與限定第一可扣合凹槽的外殼一體的第一開環(huán)形式的第一緊固件，并且其中頭部部分還包括與限定第二可扣合凹槽的外殼一體的第二開環(huán)形式的第二緊固件；

其中可緊固裝置的特征在于還包括容納在外殼內并且電連接到設置在外殼上的電極對的頻率發(fā)生器，用于在電極對之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓。

本發(fā)明的另一方面提供將可緊固裝置緊固到牙刷頸部的方法，該方法包括以下步驟：(a)提供本發(fā)明的可緊固裝置；(b)提供包括柄部部分和相對的刷毛頭部、以及在它們之間的頸部部分的牙刷；(c)將：(i)基座部分或主體部分和牙刷頸部部分擠壓到一起直至第一可扣合凹槽圍繞牙刷頸部的至少一部分扣合；或(ii)頭部部分或主體部分和牙刷頸部部分擠壓到一起直至第二可扣合凹槽圍繞牙刷頸部的至少一部分扣合，從而將可緊固裝置緊固到牙刷頸部。

對于本領域的技術人員來說，通過下面的詳細描述，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點將變得顯而易見。

附圖說明

雖然在說明書之后提供了特別定義和清楚地要求保護本發(fā)明的權利要求書，但據(jù)信通過以下附圖說明可更好地理解本發(fā)明。

圖1(a)示出面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域在頻率范圍內的阻抗幅值變化。

圖1(b)示出面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域在頻率范圍內的阻抗相位角變化。

圖2是本發(fā)明用于口腔區(qū)域位置檢測的可緊固裝置的第一透視圖。

圖3是圖2的可緊固裝置的第二透視圖。

圖4是圖2和3的裝置的頂視圖。

圖5是圖2和3的裝置的側視圖。

圖6是圖2和3的裝置的前視圖。

圖7是圖2和3的緊固到牙刷頸部的可緊固裝置的第一透視圖。

圖8是圖2和3的緊固到牙刷頸部的可緊固裝置的第二透視圖。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案用于測定電極對的接觸信息的電路的框圖。

圖10A是示出根據(jù)圖2-6的實施方案包括用于測定接觸信息的電路的可緊固裝置的框圖。

圖10B是示出計算裝置和具有可緊固裝置的另選實施方案的系統(tǒng)的框圖。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的接觸信息測定方法，其涉及唾液區(qū)域、舌區(qū)域和面頰區(qū)域。

圖12是示出18個牙齒區(qū)域的圖。

圖13A和13B是示出刷牙期間牙刷的8個取向扇區(qū)的圖。

具體實施方式

如本文所用，包括“一個”、“一種”和“所述”在內的冠詞被理解為是指一種或多種受權利要求書保護的或描述的事物。

如本文所用，術語“包含”、“包括”、“含有”的含義是非限制性的，即可加入不影響最終結果的其它步驟和其它成分。以上術語涵蓋術語“由……組成”和“基本上由……組成”。

根據(jù)本發(fā)明，提供了被構造成緊固到口腔護理工具的可緊固裝置，其能夠進行口腔區(qū)域接觸檢測，甚至口腔位置檢測。本發(fā)明部分基于以下令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：當在不同的電壓頻率下評估并比較阻抗時，口腔的某些口腔區(qū)域具有獨特的阻抗特征。此外，這些阻抗特征(在不同的電壓頻率下)在一定頻率范圍內，在口腔區(qū)域之間甚至是更明顯的。不受理論的束縛，是每個口腔區(qū)域的獨特電導率/介電性提供在不同電壓頻率(頻率范圍)下的獨特阻抗特征。這個重要的發(fā)現(xiàn)致使可緊固裝置緊固到其上的口腔護理工具的口腔區(qū)域接觸檢測和口腔位置檢測具有更高的準確性和/或精確性。

如本文所用，術語“口腔區(qū)域”是指口腔內的不同部分或區(qū)域，包括但不限于面頰區(qū)域、舌區(qū)域、唾液區(qū)域、牙齒區(qū)域、牙齦區(qū)域、硬腭區(qū)域、軟腭區(qū)域、和唇區(qū)域。具體地，可緊固裝置可包括電極對、頻率發(fā)生器、阻抗測量單元和接觸測定單元。電極對優(yōu)選地設置在可緊固裝置的外殼上，可緊固裝置在其使用期間在口腔內接觸不同的口腔區(qū)域(同時緊固到口腔護理工具如牙刷上)。阻抗在通電時在電極對之間形成。通過電池(包含在該裝置內)供電。電池與該裝置的一個或多個電子部件電連通。頻率發(fā)生器與電極對電連接，用于在電極對之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓。頻率改變優(yōu)選地發(fā)生在約1s、500ms、50ms、10ms、5ms、或者甚至1ms內。阻抗測量單元電耦合至電極對，用于測量不同頻率下在電極對之間的阻抗值。本文使用的術語“阻抗值”具有最廣泛的含義，包括可來源于評估電極之間的電導率/介電性的任何值，包括但不限于阻抗幅值、阻抗相位、相對介電常數(shù)、以及它們的組合。

“限定的口腔區(qū)域”是預先確定的口腔區(qū)域，其阻抗值已經經評估并且可用作參考。在電極對接觸限定的口腔區(qū)域如唾液區(qū)域、面頰區(qū)域或舌區(qū)域的情況下，阻抗值可能在不同頻率下差異很大，這是由于口腔區(qū)域的特定電導率/介電性。因此，接觸測定單元用于基于這種特定電導率/介電性來測定電極對的接觸信息。接觸測定單元包括用于存儲函數(shù)的存儲器。函數(shù)關聯(lián)不同頻率下限定的口腔區(qū)域的阻抗值，其反映限定的口腔區(qū)域的特定電導率/介電性。繼而，接觸測定單元與阻抗測量單元通信。如本文所用，術語“與...通信”是指在由該術語連接的兩個元件之間存在數(shù)據(jù)傳輸。通信方法可為任何形式，包括無線通信或硬連線通信。通信方法的一些示例在例如US20130311278A，第39至第41段中討論。

接觸測定單元包括處理器，其用于將測得的阻抗值處理成一個或多個存儲函數(shù)以測定電極對與一個或多個限定的口腔區(qū)域的接觸信息。具體地，如果特定的測得的阻抗值匹配存儲函數(shù)代表的特定電導率/介電性，將確定電極對接觸限定的口腔區(qū)域(存儲函數(shù)對應的區(qū)域)。如果測得的阻抗值不匹配存儲函數(shù)代表的特定電導率/介電性，將確定電極對不接觸限定的口腔區(qū)域(存儲函數(shù)對應的區(qū)域)?？删o固裝置還可包括位置測定單元，它與接觸測定單元通信。位置測定單元被構造成基于至少測定的接觸信息測定該裝置的口腔位置(并且因此測定該裝置固定在其上的口腔護理工具的口腔位置)。

不受理論的束縛，本發(fā)明部分地通過使用頻率發(fā)生器產生至少兩個不同的電壓頻率并在不同頻率下進行測量來改善位置檢測的準確性和/或精確性。實際上，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)不同的口腔區(qū)域具有不同的阻抗特征(例如在兩個頻率之間)。此外，這一差異在某些頻率范圍內甚至更明顯。在不同頻率下的阻抗值測量允許在口腔內的不同口腔組織(例如舌和面頰)和唾液之間存在差異。這與單頻率裝置或那些不在不同頻率下進行測量的裝置形成對比，它們僅能夠測定是否發(fā)生“接觸”。

在不同口腔區(qū)域中，唾液區(qū)域基本上由水和/或牙膏漿液構成，并且因此具有大量離子，它們可使其具有電導率。包括口腔組織如面頰區(qū)域和舌區(qū)域的口腔區(qū)域也具有電導率，這是因為它們包含大量的水。然而，口腔組織除水之外還包括細胞。這些導致口腔組織具有介電性，并且引起唾液和口腔組織的阻抗對頻率圖表的可見差異?？谇唤M織阻抗隨頻率的變化的主要特征可分成三類：α分散、β分散、和γ分散。α分散導致在赫茲范圍內的低頻率下任何導體的阻抗變化。β分散存在于千赫茲至兆赫茲范圍內的活體組織中，并且由細胞膜引起。γ分散是千兆赫范圍內的高頻率現(xiàn)象，是由于水分子的偏振引起。因此，由于它們的組成不同，這些不同的口腔區(qū)域可顯示不同的電導率/介電性。例如，口腔區(qū)域內包含的水和/或細胞的量、細胞形狀、細胞排列均可引起某些口腔區(qū)域的電導率/介電性不同于其它口腔區(qū)域。

圖1(a)為示出面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域在不同頻率下的典型阻抗幅值變化的圖。該圖示出這些口腔區(qū)域基于它們的阻抗值可彼此不同(在不同的電壓頻率下)。圖1(a)的x軸表示在0.50至6.00的對數(shù)尺度上單位為赫茲(Hz)的頻率。圖1(a)的y軸表示在2.50至4.75的對數(shù)尺度上單位為歐姆(Ω)的阻抗幅值?？煽闯雒骖a區(qū)域、舌區(qū)域和唾液區(qū)域在不同頻率下具有差異很大的阻抗幅值。例如，唾液區(qū)域的阻抗幅值在從10Hz至1kHz的頻率之間急劇下降，并且隨后在高達幾乎1MHz的廣頻率范圍內穩(wěn)定。對于面頰區(qū)域和舌區(qū)域，阻抗幅值的急劇下降看起來發(fā)生在1kHz至1MHz的范圍內，具有不同的下降率。因此，在一個實施方案中，在不同頻率下關聯(lián)限定的口腔區(qū)域的阻抗值的函數(shù)可為線性函數(shù)，其反映在某一頻率范圍內的下降率。例如，可看到在10kHz至100kHz的頻率范圍內的阻抗幅值下降率在面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域之間變化很大。在一個另選的實施方案中，在不同頻率下關聯(lián)限定的口腔區(qū)域的阻抗值的函數(shù)可選自二次函數(shù)、三次函數(shù)、四次函數(shù)、五次函數(shù)、六次函數(shù)、和有理函數(shù)，前提條件是所選的函數(shù)可用于將限定的口腔區(qū)域與其它口腔區(qū)域在某一頻率范圍內區(qū)分開來。

圖1(b)為示出面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域在不同頻率下的典型阻抗相位角變化的圖。圖1(b)的x軸表示在1.00至6.00的對數(shù)尺度上單位為赫茲(Hz)的頻率。圖1(b)的y軸表示在0°至80°的角度(°)內的阻抗相位角。可看出面頰區(qū)域、舌區(qū)域和唾液區(qū)域在不同頻率下具有差異很大的阻抗相位角。例如，唾液區(qū)域的阻抗相位角在從100Hz至10kHz的頻率范圍內急劇下降，并且隨后在高達幾乎1MHz的廣頻率范圍內穩(wěn)定。面頰區(qū)域的阻抗相位角在10Hz至50Hz的低頻率下急劇下降，并且隨后在50Hz至幾乎10kHz下急劇增大，并且隨后在高達1MHz的高頻率下再次下降。舌區(qū)域的阻抗相位在10Hz至100Hz的低頻率下急劇下降，并且隨后在100Hz至1kHz下急劇增大，并且隨后在高達1MHz的高頻率下再次下降。在一個實施方案中，可選擇某一頻率范圍如100Hz至1kHz以通過阻抗相位角的下降率區(qū)分面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域。

用于口腔區(qū)域位置檢測的可緊固裝置可緊固到口腔護理工具上。繼而，本發(fā)明的口腔護理工具可采用以下形式：牙刷(手動或電動)、電動牙線、沖牙器、刮舌器、牙間清潔器、口腔矯治器以及任何其它口腔或牙科裝置，它們中的至少一部分用于口腔。這些描述僅僅為了說明的目的給出并且并不意指是對本發(fā)明的限制，因為之后描述的實施方案的許多變型可以不超出本發(fā)明的實質和范圍。

圖2至6涉及本發(fā)明的可緊固裝置1，其被構造成可緊固到口腔護理工具(例如牙刷，未示出)上并且用于口腔區(qū)域位置檢測。圖2-6提供了相同裝置1的不同視圖，并且共同作為本文參考?？删o固裝置1包括容納各種電子部件的外殼3。外殼3由基座部分5和相對的頭部部分9以及在基座部分5和頭部部分9之間的主體部分6限定。外殼可由塑料諸如POM、或PMT、或PP、或它們的組合制成?；糠?包括第一緊固件7。第一緊固件7為全環(huán)形式，其與限定具有12mm內徑的通孔19的外殼3一體。通孔19被構造成沿牙刷頸部部分(在圖2-6中未示出)可滑動(其中頸部部分滑動通過通孔19)。頭部部分9包括第二緊固件15。第二緊固件15為開環(huán)形式，其與限定具有7mm內徑的可扣合凹槽21的外殼3一體。該可扣合凹槽21被構造成能夠可釋放地緊固到牙刷頸部部分35上?？v向軸線11橫貫通孔19的中心和可扣合凹槽21的內徑中點。緊固件裝置1沿縱向軸線11的長度為58mm，或者15mm至240mm?？删o固裝置1沿兩側對稱平面(未示出)兩側對稱，該平面與縱向軸線11相交。

通孔19和可扣合凹槽21的直徑沿與縱向軸線11正交的方向測量。與縱向軸線11正交的通孔19的橫截面面積為113mm²，或者55mm²至5541mm²。沿可緊固裝置1的縱向軸線11測得的最長尺寸為48mm至68mm，優(yōu)選地52mm至64mm，或者它們的組合?？煽酆习疾?1具有圍繞縱向軸線11的約1π弧度的圓弧。與縱向軸線11正交的可扣合凹槽21的打開部分被構造成至少部分地周向圍繞例如牙刷頸部(未在圖2-6中示出)可釋放地緊固(即，“扣合”)。當使用者準備從牙刷移除裝置1時，使用者能夠簡單地將該裝置從牙刷頸部上拔除以“解扣”可扣合凹槽21。

本發(fā)明的一個方面提供可緊固裝置1，其包括由基座部分5和相對的頭部部分9以及位于基座部分5和頭部部分9之間的主體部分6限定的外殼3，其中基座部分5包括與限定通孔19的外殼3一體的全環(huán)形式的第一緊固件7，并且其中頭部部分9還包括與限定可扣合凹槽21的外殼3一體的開環(huán)形式的第二緊固件15。

在本發(fā)明的另選方面，可緊固裝置具有至少兩個可扣合凹槽。換句話講，本發(fā)明提供可緊固裝置1，其包括由基座部分5和相對的頭部部分9以及位于基座部分5和頭部部分9之間的主體部分6限定的外殼3，其中基座部分5包括與限定第一可扣合凹槽(未示出)的外殼(未示出)一體的第一開環(huán)形式的第一緊固件7，并且其中頭部部分5還包括與限定第二可扣合凹槽21的外殼3一體的第二開環(huán)形式的第二緊固件15。

電極

在使用期間，將裝置1的頭部部分9的至少一部分放入使用者口腔，使得一個或多個電極13接觸使用者的牙齒或牙齦。電極13一般沿頭部部分9等間距分布并且環(huán)繞排列(相對于縱向軸線11)。第三電極13c沿兩側對稱平面分成兩部分，并且面朝牙刷31后方，即，與刷毛41側相反。第一電極13a和第二電極13b在頭部部分9一側，并且其中第四電極13d和第五電極13e在頭部部分9的相反一側。這些電極13可彼此形成電極對。例如，第一電極對可在第二電極13b和第四電極13d之間形成。第二電極對可在第四電極13d和第五電極13e之間形成。第三電極對可在第一電極13a和第二電極13b之間形成。第四電極對可在第三電極13c和第四電極13d之間形成。第五電極對可在第二電極13b和第三電極13c之間形成。顯然在那些實施方案中這可擴展為具有超過五個電極13。

這種周向設置的電極13排列當不能通過任何特定的第一電極對檢測到與限定的口腔區(qū)域的所有接觸時是尤其有利的。例如，在一些情況下，僅有一個電極(例如13b)接觸限定的口腔區(qū)域并且因此第一電極對(即，13b和13d)將不檢測到該接觸。第五電極對(即，13b和13c)將確保牙刷31背側與限定的口腔區(qū)域的接觸將能夠被檢測到。電極中的每一個可使用導電樹脂或金屬材料，并且可與可緊固裝置的外殼3一體成形。

當然，附加的電極可設置在頭部部分9或裝置的其它部位，從而可能提供與限定的口腔區(qū)域甚至更精確的接觸信息(取決的因素可包括成本限制、表面積范圍、以及所需的精確性)。電極中的每一個可使用導電樹脂或金屬材料，并且可與頭部部分9一體成形，或者可裝配到/連接到頭部部分9。

圖7和8示出緊固到牙刷31的可緊固裝置1。牙刷31是電動牙刷，具有手持部分(未示出)和相對的刷毛頭部39，以及在二者之間的頸部部分35。當然，可緊固裝置1可被可釋放地緊固到手動牙刷(即，非電動牙刷)。頸部部分35特別具有緊鄰刷毛頭部39的球狀頸部末端37。繼而，刷毛頭部39具有設置在其上的多根刷毛41，它們被構造成在操作期間清潔牙齒(例如通過旋轉、振蕩、振動、移動等等)。柄部部分是使用者將在操作期間抓握牙刷31的部分(即，被構造成被使用者抓握)。柄部部分也可容納牙刷31的電源和馬達(未示出)。馬達提供旋轉和/或振蕩運動，和/或以其它方式提供刷毛頭部39的運動。在一些執(zhí)行中，電動牙刷31將具有可替換的頸部部分35和刷毛頭部39。在一個實施方案中，本發(fā)明的可緊固裝置1僅被緊固到牙刷31的頸部部分35(如圖6和7所示)。牙刷頸部部分35的直徑優(yōu)選地遠小于牙刷柄部部分33的直徑。

參見圖7和8，電極13設置在可緊固裝置1的頭部部分9上。當可緊固裝置1附接到牙刷31時，電極13鄰近刷毛31。假定電極13和刷毛41之間非常接近，這為刷毛與待清潔的牙齒面對面之處提供較準確的位置檢測數(shù)據(jù)?！八⒚?1側”或“刷毛41側面”是指被構造成接觸牙齒的刷毛41的一側。這可能最好在圖7中觀察。通過類比，這同樣適用于任何其它口腔護理工具和工具的功能端部(例如噴水器的噴管)。

雖然五個電極13a，13b，13c，13d，13e顯示圍繞頭部部分9周向(圍繞縱向軸線11)且等距設置，但當然可能存在不同的實施方案。例如，在一個實施方案中，存在單個電極對(即，兩個電極)。在另一個實施方案中，存在3、4、5、6、7、8、9、10或更多個電極13，它們設置在頭部部分9上，但是也可能設置在裝置1的主體部分6和/或基座部分5上。在另一個實施方案中，在牙刷柄部部分33上或其鄰近之處無電極(此時裝置1緊固到牙刷31上)。在一個優(yōu)選的實施方案中，當可緊固裝置1緊固到牙刷頸部部分35上時，電極13(設置在外殼3上)緊鄰或靠近牙刷刷毛41，從而為刷毛41(即，刷毛41側)接觸限定的口腔區(qū)域處提供最準確的口腔區(qū)域位置檢測。

緊固方法

本發(fā)明的一個方面提供安裝本發(fā)明的可緊固裝置1到口腔護理工具(例如牙刷)的方法。第一步驟涉及使用者將牙刷1的刷毛頭部39穿過可緊固裝置1的第一緊固件7的通孔19。通孔19以可滑動的方式接合牙刷頸部部分35?？删o固裝置1沿牙刷頸部35滑動直至它到達牙刷柄部部分33。一般來講，牙刷頸部35具有比牙刷柄部部分小得多的直徑，使得一旦直徑在牙刷頸部部分35和牙刷柄部部分33之間的過渡部分增大，可緊固裝置1不能進一步滑動。

方法的第二步驟需要使用者數(shù)字按壓可緊固裝置1的頭部部分9或者甚至主體部分6以使可緊固裝置1的可扣合凹槽21可釋放地緊固牙刷頸部部分35。可扣合凹槽21的任一側可彈性伸展以接合牙刷頸部部分35并施力于頸部部分35以產生摩擦，從而使可緊固裝置1在操作期間保持可釋放地緊固到牙刷31上。

參見圖7和8，可扣合凹槽21的表面區(qū)域接合牙刷頸部35表面。通孔19的表面接合牙刷頸部35表面。第一緊固件7摩擦接合最靠近牙刷刷毛頭部39的牙刷頸部部分35的表面。第二緊固件15摩擦接合最靠近牙刷柄部部分33的牙刷頸部部分35的表面(經由限定通孔19的表面和頸部部分35表面)。

本發(fā)明的一個方面提供將可緊固裝置1緊固到牙刷頸部35的方法，該方法包括以下步驟：(a)提供可緊固裝置1，其包括：由基座部分5和相對的頭部部分9以及位于基座部分5和頭部部分9之間的主體部分6限定的外殼3，其中基座部分5包括與限定通孔19的外殼3一體的全環(huán)形式的第一緊固件7，并且其中頭部部分9還包括與限定可扣合凹槽21的外殼3一體的開環(huán)形式的第二緊固件15；(b)提供牙刷31，其包括柄部部分33和相對的刷毛頭部39，以及在二者之間的頸部部分35；(c)使牙刷刷毛頭部39滑動通過第一緊固件7的通孔19并繼續(xù)滑動直至柄部部分33鄰接第一緊固件7；以及(d)將頭部部分9或主體部分6和牙刷頸部部分35擠壓到一起直至可扣合凹槽21圍繞牙刷頸部35的至少一部分扣合，從而將可緊固裝置1緊固到牙刷頸部35。

本發(fā)明的另一方面提供將可緊固裝置1緊固到牙刷頸部35的方法，該方法包括以下步驟：(a)提供可緊固裝置1，其包括由基座部分5和相對的頭部部分9以及位于基座部分5和頭部部分9之間的主體部分6限定的外殼3，其中基座部分5包括與限定第一可扣合凹槽(未示出)的外殼(未示出)一體的第一開環(huán)形式的第一緊固件7，并且其中頭部部分9還包括與限定第二可扣合凹槽21的外殼3一體的第二開環(huán)形式的第二緊固件15；(b)提供牙刷31，其包括柄部部分33和相對的刷毛頭部39，以及在二者之間的頸部部分35；(c)將：(i)基座部分5或主體部分6和牙刷頸部部分35擠壓到一起直至第一可扣合凹槽圍繞牙刷頸部35的至少一部分扣合(未示出)；或(ii)頭部部分9或主體部分6和牙刷頸部部分35擠壓到一起直至第二可扣合凹槽21圍繞牙刷頸部35的至少一部分扣合，從而將可緊固裝置1緊固到牙刷頸部35。當然，使用者可擠壓基部部分5和頭部部分9。為此，使用者可同時擠壓(例如使用雙手同時擠壓)或依序擠壓這兩部分5，9。使用者可單手或雙手進行擠壓。

具有能夠可釋放地緊固到口腔護理工具的可緊固裝置的一個優(yōu)點是使用者無需承擔與位置檢測電子器件相關聯(lián)的更換成本(例如每次需要更換刷毛時的成本)。換句話講，可緊固裝置可在每次更換刷毛或者甚至更換牙刷自身時被松脫并再緊固。本發(fā)明為使用者的每次刷牙事件提供有價值的口腔區(qū)域位置檢測，但是同時通過無需使用者承擔每次更換刷毛和/或牙刷時的更換成本來節(jié)省使用者的費用。實際上，刷毛往往在電子器件損壞前損壞。

另選地，可緊固裝置當然可具有單個緊固件，優(yōu)選第一緊固件和第二緊固件，更優(yōu)選其中第一緊固件和第二緊固件在裝置的相對端(例如頭部部分和基座部分)上。一個另選的實施方案可具有三個或四個或更多個緊固件。在一個實施方案中，可緊固裝置僅被可釋放地緊固到牙刷頸部。在一個實施方案中，第一緊固件和第二緊固件可均為全環(huán)形式，它們分別與限定可扣合凹槽的外殼一體；使得第一緊固件和第二緊固件均可圍繞牙刷頸部的至少一部分周向“扣合”。在另一個實施方案中，該裝置被可釋放地緊固到牙刷的柄部部分和頸部部分上。另選地，牙刷和/或裝置可配有凸/凹連接器作為緊固件。此類凸/凹連接器的示例是熟知的。參見例如US 2007/0264901 A1。另選地，一個或多個緊固件可采用鉤-環(huán)形式(例如)(例如鉤可位于裝置上，而環(huán)可位于牙刷上，反之亦然)。可設計可緊固裝置以改裝現(xiàn)有的口腔護理工具。另選地，可同時設計可緊固裝置和口腔護理工具以匹配彼此。為此，可緊固裝置的基座部分的通孔橫截面無需為圓形，而是依從或復制牙刷頸部的特有形狀(當然，這同樣也適用于第二緊固件和/或第三緊固件(如果存在的話))。

具有清潔頭部(即，帶有刷毛的刷毛頭部)、手持件(即，柄部部分)、和設置在清潔頭部和手持件之間的頸部部分的電動牙刷的非限制性示例在WO 2010/106524中有所描述。是一個電動牙刷品牌。雖然未在圖2-8中描述，裝置外殼容納多個電子部件。

由電極組成的電極對中的每一個在電路中電連通，并且在通電時在電極對中的每一個之間可形成阻抗。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案用于測定電極對與限定的口腔區(qū)域的接觸信息的電路的框圖。在圖9中，電極對1200適用于電極13的第一電極對至第五電極對中的任何一個，如圖7和8所示。參見圖9，頻率發(fā)生器1300與電極對1200電連接，用于在電極對1200之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓。在頻率發(fā)生器1300和電極對1200之間的電連接可通過線連接實現(xiàn)，例如經由柔性銅線或纜線連接。頻率發(fā)生器1300能夠操作以優(yōu)選地產生1kHz、10kHz、或50kHz至100kHz、500kHz、或1MHz范圍內的頻率，但是其它頻率范圍也是可能的。在一個實施方案中，頻率發(fā)生器1300可交替產生兩個頻率并且在兩個頻率之間交替。另選地，頻率發(fā)生器1300可交替產生3、4、5、6、7、8、9、10或更多個頻率并在這些頻率之間交替。另選地，頻率發(fā)生器1300可產生非固定頻譜，例如選自正弦波、方波、三角波、鋸齒波、以及它們的組合的波形。頻率值和波形的選擇可取決于限定的口腔區(qū)域的特定電導率/介電性。例如，可選擇頻率范圍，當頻率在該頻率范圍內變化時，如果限定的口腔區(qū)域的阻抗變化具有顯著不同于其它口腔區(qū)域的趨勢，從而容易地區(qū)分限定的口腔區(qū)域與其它口腔區(qū)域。頻率發(fā)生器1300可通過Harris Corporation(Melbourne，F(xiàn)lorida)或Hewlett Packard Corporation(Palo Alto，California)制造的那些來實施。

阻抗測量單元1100電耦合至電極對1200，用于測量不同頻率下在電極對之間的阻抗值。在一個實施方案中，阻抗測量單元1100可通過線連接與電極對1200物理連接，例如，經由柔性銅線或纜線連接。在另一個實施方案中，阻抗測量單元1100可無線耦合到電極對1200，例如使用激光和壓電換能器無線耦合(參見例如Hyun-Jun Park，Hoon Sohn，Chung-Bang Yun，Joseph Chung和II-Bum Kwon.A wireless guided wave excitation technique based on laser and optoelectronics.Smart Structures and Systems，第6卷，第5-6期，2010，749-765)。阻抗測量單元1100可遵循選自橋接方法(諸如Wheatstone Bridge方法)、諧振方法、I-V(電流-電壓)方法、RF(射頻)I-V方法、網絡分析方法、自動平衡橋接方法、以及它們的組合的測量方法。阻抗測量方法的選擇可取決于一些因素如頻率范圍、測量范圍、測量準確性和操作簡便性。例如，自動平衡橋接方法可確保1MHz至110MHz的廣頻范圍的高準確性測量，RF I-V方法可對100MHz至3GHz的頻率范圍具有最佳測量能力，并且網絡分析可為當頻率范圍為3GHz至更高時的推薦技術。阻抗測量單元1100可通過Agilent Technologies(Santa Clara，California)制造的那些來實施。

接觸測定單元1000與阻抗測量單元1100通信以測定接觸信息。當電極對1200通電并接觸限定的口腔區(qū)域時，形成閉合電路，電流通過限定的口腔區(qū)域。將限定的口腔區(qū)域的阻抗測量為對電流的反應并表示為限定的口腔區(qū)域的電導率/介電性。由于不同的組成和結構，不同的口腔區(qū)域可具有不同的電導率/介電性測量結果。例如，特定口腔區(qū)域包含的水越多，它的導電性越強，并且因此它的阻抗在廣頻頻范圍內越恒定(與具有較少水的那些區(qū)域相比)。本發(fā)明基于各種口腔區(qū)域在不同電頻率下不同的電導率/介電性。因此，接觸測定單元1000可包括用于存儲函數(shù)的存儲器1010，其中函數(shù)關聯(lián)限定的口腔區(qū)域在不同頻率下的阻抗值。函數(shù)可涉及一個或多個口腔區(qū)域，其選自如上文所述的面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域，參見圖1(a)和1(b)。接觸測定單元1000還可包括處理器1020，其用于將測得的阻抗值處理成存儲函數(shù)以測定電極對1200與限定的口腔區(qū)域的接觸信息。存儲器1010和處理器1020可各自獨立地以任何形式體現(xiàn)，并且可以任何形式彼此相關聯(lián)。存儲器1010和處理器1020以及它們的關聯(lián)的一些示例可見于例如US2013/0176750A1，第426至431段。

在一個實施方案中，存儲器1010還存儲用于測定測得的阻抗值是否高于預先確定的閾值的受控程序，該閾值指示裝置1靠近使用者的口腔或在使用者的口腔內，并且隨后實施裝置1的口腔護理位置檢測，優(yōu)選地裝置1的特征在于缺少機械通/斷開關。參見例如US 2012/0246846A1。

頻率發(fā)生器1300、阻抗測量單元1100和接觸測定單元1000可整合成印刷電路板(PCB，未示出)。PCB可容納在裝置的外殼3內，如圖2–6所示。電極13可通過導體和/或線路(未示出)連接至PCB。外殼3具有外表面和相反的內表面(未示出)，其中外殼的內表面限定內部體積以容納這些導體和/或線路。這些導體和/或線路可附接到外殼3的內表面上。設置在外殼3的內表面上的導體數(shù)量通常等于電極13的數(shù)量。電極13及其相應的線路和/或導體可一體成形，或者可裝配/連接到一起。

參見圖10A，裝置1還包括位置測定單元5000。位置測定單元5000可與接觸測定單元1000通信，用于基于至少測定的接觸信息測定例如裝置1緊固到其上的牙刷31的口腔位置。如本文所用，術語“接觸信息”涉及給定的側(例如刷毛側、相反的背側、第一側(在刷毛側和背側之間)、和相對的第二側)是否接觸限定的口腔區(qū)域。基于這一信息，可估計口腔位置(在給定的時間點)。例如，如果牙刷的背側(即，與刷毛相反的側)在刷牙期間接觸面頰，可估計刷毛頭部39的口腔位置介于面頰和牙齒之間，且刷毛41面向牙齒。

參見圖10A，為了檢測口腔位置(即，提供比接觸信息更多的位置信息)，可緊固裝置1還可包括取向測定單元2000，它與位置測定單元5000通信。取向測定單元2000可被構造成獲取可緊固裝置1的取向數(shù)據(jù)，并且位置測定單元5000可被構造成進一步基于獲取的取向信息測定口腔位置。取向測定單元2000可選自3-軸加速度計、3-軸陀螺儀、地磁傳感器、以及它們的組合。在一個實施方案中，參見圖7，3-軸(x、y、和z軸)加速度計(未示出)設置在裝置外殼3內，例如，附接到PCB(未示出)上?？砂惭b加速度計(并且最終使得可緊固裝置1緊固到牙刷31上)使得x軸平行于刷毛41側且正交于牙刷31的縱向伸長軸L，y軸重合牙刷31的縱向伸長軸L，并且z軸正交于刷毛41側。重力加速度矢量可用于指示牙刷31的取向。例如，當牙刷31(帶有緊固到其上的裝置1)豎直立在水平桌面上時，牙刷31的縱向伸長軸L正交于水平桌面，重力加速度矢量平行于y軸。當牙刷31水平放置時，牙刷31的縱向伸長軸L平行于水平面，并且刷毛41側指向上，重力加速度矢量平行于z軸。當牙刷31水平放置時，牙刷31的縱向伸長軸L平行于水平面，并且刷毛41側指向側面，重力加速度矢量平行于x軸。

在一個實施方案中，3-軸加速度計包括微電子機械系統(tǒng)(MEMS)。在另一個實施方案中，加速度計包括MEMS傳感器，其選自壓電電阻型MEMS、靜電電容型MEMS、熱探測型MEMS、以及它們的組合。MEMS傳感器極小并且因此能夠容易地置于本文的可緊固裝置1中。雖然未專門示出，提供校正電路是有益的，其用于校正相應軸中的加速度計的靈敏度平衡、靈敏度溫度特性、溫度漂移等等。此外，可提供帶通濾波器(低通濾波器)用于去除動態(tài)加速部件、噪音等等。此外，可通過來自加速度計的平滑濾波輸出來降噪。可使用的其它類型的加速度計可包括電動傳感器、應變儀傳感器、壓電傳感器等等。

參見圖10A，可緊固裝置1還可包括用于感測刷毛41或限定的口腔區(qū)域溫度的紅外傳感器3100、以及與紅外傳感器3100通信的刷洗識別單元3000，該刷洗識別單元基于感測到的刷毛溫度識別刷毛與牙齒或牙齦的接觸信息。紅外傳感器3100能夠感測每根刷毛的溫度。另選地，紅外傳感器3100可設置在外殼3上，如此來感測面向刷毛41側的對象的溫度。在刷牙期間面向刷毛41側的對象可為牙齒或牙齦。刷洗識別單元3000可被構造成基于感測溫度識別刷毛41側是否面向牙齒或牙齦。位置測定單元5000可與刷洗識別單元3000通信，并且被構造成進一步基于識別的刷毛與牙齒或牙齦的接觸信息來測定口腔位置。紅外傳感器3100可為，但不限于，熱電偶或熱電堆。

裝置1還可包括定時器4000。定時器4000可被構造成測定在口腔位置處的持續(xù)時間?？商峁╋@示器6000，它與裝置1通信，或者甚至位于使用者可見的外殼3的外表面上(當該裝置緊固到口腔護理工具時)。顯示器6000可被構造成顯示在每個口腔位置處的持續(xù)時間。顯示器6000可整合進裝置1中，或者物理上與裝置1分離。也可提供指示器7000，它與裝置1進行數(shù)據(jù)通信。指示器7000可被構造成指示持續(xù)時間比預定時間段更短或更長。指示器7000可整合進裝置1(例如外殼3)，或者物理上與裝置1分離，或者甚至成為顯示器6000的一部分。

還參見圖10A，裝置1可包括在外殼3中容納的電池(未示出)，它與電極存儲器、處理器、或存儲器、或任何需要通電的其它電子部件電連通，優(yōu)選地其中電池為可再充電的，更優(yōu)選地其中電池為可無線再充電的。裝置1可包括其它傳感器8000a，包括但不限于生物傳感器(例如評估細菌類型和含量)、牙齒美白、pH、溫度、診斷傳感器(評估口腔病癥或疾病)等等。來自這些其它傳感器的數(shù)據(jù)可發(fā)送到位置測定單元5000并與其它接收到的數(shù)據(jù)整合。

圖10B描述本發(fā)明的另一個實施方案，其中提供系統(tǒng)9999，其包括可緊固裝置1b和計算裝置9000。計算裝置9000的非限制性示例包括智能電話或膝上型計算機或平板電腦等等。具有如本文所述的系統(tǒng)9999帶來若干優(yōu)點。第一個優(yōu)點是成本。與可緊固裝置1b相比，計算裝置9000使用一個或多個處理或存儲功能。例如，來自阻抗測量單元1100b(或接觸測定單元(未示出))的數(shù)據(jù)、或者來自取向測定單元2000b、定時器4000b、刷洗識別單元(未示出)、紅外傳感器(未示出)、或其它傳感器8000b的數(shù)據(jù)可直接發(fā)送到計算裝置9000，用于數(shù)據(jù)處理或計算或存儲。數(shù)據(jù)從可緊固裝置1b到計算裝置9000的發(fā)送可存在若干方法。一個方法是直接通過諸如USB端口或IEEE 1394(火線)端口等的有線方法。另一個方法是通過近場通信(如Bluetooth^TM，IEEE 802.15.1)或Wi-FI或WiMAX等的無線方法。優(yōu)選地，無線通信的有效范圍為±2-5米。通信可通過可見光、超聲波、紅外線、射頻、以及其它通信技術。當然，可使用其它線取代通信硬件和軟件，優(yōu)選地它們具有低耗電量。系統(tǒng)9999的第二個優(yōu)點是更理想的用戶界面，包括網站和便利的軟件更新以及計算裝置9000將通常具有的更大的顯示器。計算裝置9000能夠追蹤歷史結果或者與標準或使用者口腔衛(wèi)生目標的其它個人目的等等進行比較。

還參見圖10B，可緊固裝置1b可具有第一中央處理單元或第一CPU8200。第一CPU8200優(yōu)選地為低成本CPU，具有相對低的計算能力和耗電量。在本發(fā)明另選的實施方案中，第一CPU8200簡單地從一個或多個傳感器或測量單元(例如1200b，1100b，2000b，4000b，8000b)中接收數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)至發(fā)射器8100，用于將數(shù)據(jù)傳輸至計算裝置9000。頻率發(fā)生器1300b、電極對1200b、和阻抗測量單元1100b均與彼此電連通，并且最終與第一CPU8200電連通。頻率發(fā)生器1300b與一個或多個電極對1200b電連接，用于在一個或多個電極對1200b之間施加具有至少兩個不同頻率的電壓。阻抗測量單元1100b電耦合至電極對1200b，用于測量不同頻率下在電極對之間的阻抗值。測得的阻抗值作為數(shù)據(jù)從阻抗測量單元1100b發(fā)送到第一CPU8200。取向測定單元2000b、定時器4000b、和其它傳感器8000b收集數(shù)據(jù)并且也與第一CPU8200電連通。

如圖10B所示，計算裝置9000經由接收器9400接收來自可緊固裝置1b的數(shù)據(jù)傳輸。如前文所述，接收器9400可與發(fā)射器8100通過有線或無線方式通信。信息或數(shù)據(jù)如軟件更新等等也可從計算裝置9000發(fā)送到可緊固裝置1b。第二CPU9200比前述第一CPU8200強大得多。第二CPU9200被構造成具有足夠的計算能力，用于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)傳輸提供口腔區(qū)域位置檢測?？谇粎^(qū)域位置檢測信息可存儲在第二存儲器9300中成為計算機可讀的存儲。第二CPU9200與第二存儲器9300通信。第二CPU9200與第二顯示器9100電連通，顯示口腔區(qū)域位置檢測信息。優(yōu)選地，計算裝置9000包括網絡接口(未示出)，其被構造成上載存儲數(shù)據(jù)或信息到遠程服務器(例如網站)上和從遠程服務器(例如網站)下載存儲數(shù)據(jù)或信息。當然，本文所述的各種部件均電耦合至電源(例如電池或墻壁插座)(未示出)。第一CPU8200和第二CPU9200可具有提供處理指令的軟件和算法。

在一個方面，系統(tǒng)9999包括可緊固裝置1b和計算裝置9000。可緊固裝置1b包括電極對1200b，它與提供阻抗測量數(shù)據(jù)的阻抗測量單元1100b電連通。優(yōu)選地，可緊固裝置1b還包括用于提供取向數(shù)據(jù)的取向測定單元2000b，其中更優(yōu)選地，取向測定單元2000b為被構造成提供加速度計數(shù)據(jù)的加速度計(未示出)。最后，可緊固裝置1b還包括發(fā)射器8100，優(yōu)選無線發(fā)射器8100，其被構造成發(fā)送阻抗測量數(shù)據(jù)和任選的加速度計數(shù)據(jù)。

計算裝置9000，優(yōu)選便攜式計算裝置9000，包括接收器9400，優(yōu)選無線接收器9400，其被構造成接收傳輸?shù)淖杩箿y量數(shù)據(jù)和任選的加速度計數(shù)據(jù)(以及任選的定時器數(shù)據(jù)和任選的其它傳感器數(shù)據(jù)(如前文所述)。第二CPU9200被構造成處理接收到的數(shù)據(jù)。第二存儲器9300被構造成存儲處理數(shù)據(jù)。第二顯示器9100被構造成顯示存儲數(shù)據(jù)或處理數(shù)據(jù)。最后，計算裝置9000可包括網絡接口(未示出)，其尤其被構造成上載存儲數(shù)據(jù)或處理數(shù)據(jù)到遠程服務器(未示出)上。

接觸信息測定

在刷牙期間，牙刷刷毛頭部39的側(即，第一側和相對的第二側)可能接觸的口腔區(qū)域主要包括面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域，而設置在刷毛頭部39上的刷毛41(即，刷毛41側)接觸牙齒和/或牙齦。

重新參照圖7和8，五個電極13a，13b，13c，13d，13e設置在裝置1的頭部部分9上。這五個電極基本上覆蓋周向圍繞L軸的四個側面中的三個。這些電極13構成多個電極對1200，它們用于測定牙刷31的第一側、背側和第二側中的每個是否接觸限定的口腔區(qū)域。

在操作期間，由電極13構成的電極對1200中的每一個(下文統(tǒng)稱為“電極對1200”)通電帶有電壓，從而在它們之間形成阻抗。優(yōu)選地，電壓可由AC(交流電)提供(出于下文所解釋的原因)。重新參照圖9，隨后通過頻率發(fā)生器1300施加至少兩個不同的頻率，在通電電極對1200之間形成電壓。通過阻抗測量單元1100測量在施加的不同頻率下，在通電電極對1200之間形成的阻抗的阻抗值?？赏瑫r或依序測量每個電極對1200。定義函數(shù)使其關聯(lián)限定的口腔區(qū)域在施加的不同頻率下的阻抗值，并且存儲在接觸測定單元1000的存儲器1010中。測得的阻抗值隨后在接觸測定單元1000的處理器1020中處理成存儲函數(shù)。如果測得的阻抗值匹配存儲函數(shù)，將確定與限定的口腔區(qū)域發(fā)生接觸。

以下討論基于面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域的阻抗幅值變化以進一步解釋接觸信息測定。如本文上文對圖1(a)的討論，可看到在10kHz至100kHz的頻率范圍內的阻抗幅值下降率在面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域之間變化很大。甚至更有利的是當頻率在10kHz至100kHz的范圍內提高時，所有這三個區(qū)域的阻抗幅值幾乎均線性下降。這使得使用非常簡單的線性函數(shù)以區(qū)分這三個限定的口腔區(qū)域是可能的，這需要僅在兩個不同頻率下的阻抗幅值，并且因此消耗非常低的計算能力。然而，本領域的技術人員能夠容易地理解超過三個或更多個頻率的反映阻抗幅值變化的其它頻率范圍和其它函數(shù)也可另選地用于實施本發(fā)明。本領域的技術人員也能夠容易地理解其它阻抗值例如如圖1(b)所示的阻抗相位也可另選地用于或者附加地用于測定接觸信息。

參見圖1(a)，可用于在10kHz至100kHz的頻率范圍內區(qū)分面頰區(qū)域、舌區(qū)域和唾液區(qū)域的線性函數(shù)可包括A1/A2比率，其中A1是在第一頻率下測得的第一阻抗幅值，并且A2是在第二頻率下測得的第二阻抗幅值。兩個閾值常數(shù)可用于設定識別面頰區(qū)域、舌區(qū)域、和唾液區(qū)域的限度。例如，在當?shù)诙l率大于第一頻率的情況下，當A1/A2小于第一閾值常數(shù)a時，可將其識別為唾液區(qū)域。當A1/A2不小于第二閾值常數(shù)b時，可將其識別為面頰區(qū)域。當A1/A2小于第二閾值常數(shù)b，但是不小于第一閾值常數(shù)a時，可將其識別為舌區(qū)域。

閾值常數(shù)值可通過實驗測定。例如，第一閾值常數(shù)a可為1.2至1.4，因為這個值通過接觸唾液區(qū)域一般不能達到，而接觸舌區(qū)域能夠容易地超過這個值。第二閾值常數(shù)b可為1.7至2.1，用于區(qū)分與舌區(qū)域的接觸和與唾液區(qū)域的接觸。

一個或多個函數(shù)可被限定并存儲在存儲器1010中。一個或多個函數(shù)中的每一個關聯(lián)一個限定的口腔區(qū)域在施加的不同頻率下的阻抗值。處理器1020可將測得的阻抗值逐個處理成一個或多個函數(shù)中的每一個，用于發(fā)現(xiàn)測得的阻抗值匹配的函數(shù)(如果有的話)。

圖11示出示例性的接觸測定方法，該方法用于測定是否刷毛41側接觸選自唾液區(qū)域、舌區(qū)域、和面頰區(qū)域的限定的口腔區(qū)域。側面(例如刷毛側、相反的背側；和第一側(在刷毛側和背側之間)、以及相對的第二側)具有電極對，其帶有電壓以在它們之間形成阻抗。施加于電極對的不同頻率包括第一頻率(例如10kHz)和第二頻率(例如100kHz)。A1第一阻抗值(例如阻抗幅值)是在第一頻率下在電極對之間測得的阻抗值S10。A2第二阻抗值(例如阻抗幅值)是在第二頻率下在電極對之間測得的阻抗值S20。如果A1和A2中的任一個小于阻抗幅值閾值(例如，100kΩ)(在S30中為“是”)，認為該側不與唾液區(qū)域、舌區(qū)域或面頰區(qū)域接觸S40。阻抗幅值閾值可為等于或大于在第一頻率和第二頻率下唾液區(qū)域、舌區(qū)域或面頰區(qū)域可獲得的最大阻抗幅值的值。如果A1和A2均不高于阻抗幅值閾值100kΩ(在S30中為“否”)，該側接觸唾液區(qū)域、舌區(qū)域、或面頰區(qū)域；并且因此該方法進行到S50。如果A1/A2的比率小于1.4(在S50中為是)，該側接觸唾液區(qū)域S60。如果對S50的回答為“否，”該方法進行到S70。如果A1/A2的比率等于或大于1.4但小于1.8(在S70中為是)，該側接觸舌區(qū)域S80。如果對S70的回答為否，該方法進行到S90。如果A1/A2的比率等于或大于1.8(在S90中為是)，該側接觸面頰區(qū)域S100。如果對S90的回答為否，返回錯誤信息S110。錯誤可能是由于A1和A2中的任一個或二者均等于0，這指示可能存在短路或其它故障。需注意，可重復S10至S90的方法直至識別接觸信息(包括未接觸和接觸唾液區(qū)域、舌區(qū)域、或面頰區(qū)域)，而非提供如在S110中的錯誤信息。還需注意，在這個示例性接觸測定方法中顯示的所有值包括頻率值、阻抗幅值閾值、和比率值，它們可經調節(jié)或改變以適配一個或多個特定使用者。

整個接觸測定方法可發(fā)生在1s、500ms、50ms、10ms、或5ms內。在刷牙動作(或類似的口腔護理操作)期間整個接觸測定方法可每1s、2s、3s、5s、或8s自動重復。在施加的不同頻率下的阻抗值優(yōu)選地在小于500ms、300ms、100ms、50ms、10ms、5ms、或者甚至1ms的時間間隔內測量。這有助于確認阻抗值的變化是由于頻率變化而非牙刷移動引起。

在實施過程中，一旦牙刷的刷毛頭部39插入口腔且使用者開始刷牙，唾液層將包圍可緊固裝置的頭部部分9和相關聯(lián)的電極13。當頭部部分9接觸面頰或舌時，形成接觸壓力以使唾液層變得非常薄。在直流電(DC)電路中這個非常薄的唾液層可顯著影響電極對之間的阻抗，使得與面頰或舌的接觸不能被檢測。然而，在具有改變頻率的電壓的AC電路中，通過選擇其中面頰和/或舌的阻抗變化遠大于唾液的阻抗變化的合適頻率范圍，在檢測與面頰或舌的接觸時可忽略這個非常薄的唾液層。本發(fā)明優(yōu)選地利用這個發(fā)現(xiàn)，并且提供準確的接觸信息測定。

口腔位置測定

牙刷(帶有緊固到其上的可緊固裝置)的口腔位置可由面向牙齒區(qū)域的刷毛側限定。牙齒區(qū)域是指在一個或多個牙齒上的區(qū)域。牙齒區(qū)域的數(shù)量和位置可能基于特定目的而變化。在一個示例中，圍繞使用者的牙齒分成18個牙齒區(qū)域，如圖12所示。這18個牙齒區(qū)域通過每個牙齒在口腔內的獨有位置進行區(qū)分。這些牙齒區(qū)域包括：左上后牙齒的面頰側(區(qū)域a)、左上后牙齒的咬合側(區(qū)域b)、左上后牙齒的舌側(區(qū)域c)、前上牙齒的前側(區(qū)域d)、前上牙齒的咬合側(區(qū)域e)、前上牙齒的舌側(區(qū)域f)、右上后牙齒的舌側(區(qū)域g)、右上后牙齒的咬合側(區(qū)域h)、右上后牙齒的面頰側(區(qū)域i)、左下后牙齒的面頰側(區(qū)域j)、左下后牙齒的咬合側(區(qū)域k)、左下后牙齒的舌側(區(qū)域l)、前下牙齒的舌側(區(qū)域m)、前下牙齒的咬合側(區(qū)域n)、前下牙齒的前側(區(qū)域o)、右下后牙齒的舌側(區(qū)域p)、右下后牙齒的咬合側(區(qū)域q)、和右下后牙齒的面頰側(區(qū)域r)。

在一個實施方案中，牙刷頭部部分的口腔位置基于該裝置頭部部分(和電極)的每個側與面頰區(qū)域、舌區(qū)域或唾液區(qū)域的接觸信息進行測定。表1示出裝置1頭部部分9和設置電極13(參見例如圖7和8)的背側(與刷毛側相反)、第一側(在背側和刷毛側之間)、和與第一側相對的第二側的假定的接觸信息，其中刷毛41側(尤其是圖7)面向每個牙齒區(qū)域。

表1：每個牙齒區(qū)域的假定接觸信息

基于如表1所示的假定接觸信息，存在具有相同接觸信息的一些牙齒區(qū)域，例如區(qū)域a和區(qū)域r，它們因此基于接觸信息不能被彼此區(qū)分。此外，區(qū)域d、e、f、m、n、和o不能被彼此區(qū)分，因為它們不接觸面頰或舌。

因此，在另一個實施方案中，刷毛側的口腔位置通過結合可緊固裝置的接觸信息與取向信息來測定。取向信息可包括在刷毛側和水平面之間形成的取向角度。對于安裝在裝置1內的3-軸(x、y、和z軸)加速度計，加速度計的x軸平行于刷毛側并正交于牙刷的縱向伸長軸L，因此可取在加速度計的x軸和水平面之間形成的角度作為取向角度。參見例如圖7。

為方便起見，由取向角度定義的牙刷取向可分解成8個取向扇區(qū)A至H，如圖12所示。扇區(qū)A至F中的每個大小為60度。扇區(qū)G是扇區(qū)A和B的組合。扇區(qū)H是扇區(qū)D和E的組合。當如圖12所示的18個牙齒區(qū)域在一個刷牙事件期間被刷時，這8個取向扇區(qū)對應于8個典型的牙刷取向。例如，扇區(qū)A對應于當刷左上后牙齒的舌側(區(qū)域c)時的牙刷取向，而扇區(qū)B對應于當刷左下后牙齒的舌側(區(qū)域l)時的牙刷取向。在扇區(qū)A處的取向角度為約60°。在扇區(qū)B處的取向角度為約120°。表2示出可能在每個取向扇區(qū)被刷的牙刷和牙齒區(qū)域的取向角度。

表2：在每個取向扇區(qū)的取向角度和牙齒區(qū)域

表3示出如圖12所示的18個牙齒區(qū)域中的每個如何通過結合接觸信息和取向信息進行識別。對先前刷過的牙齒區(qū)域予以考慮以識別涉及前牙的牙齒區(qū)域，在該區(qū)域未獲取到與面頰或舌的接觸信息。這基于一個假設：使用者一般刷牙是從一個區(qū)域刷到另一個相鄰區(qū)域?？蓪⒈?所示的一個算法編程到位置測定單元5000中(圖10)以區(qū)分所有18個牙齒區(qū)域。

表3：通過結合接觸信息和取向信息識別牙齒區(qū)域。

因此，所有18個牙齒區(qū)域通過本發(fā)明以低成本的非侵入的、精確的和準確的方式得到區(qū)分。根據(jù)本發(fā)明，使用者無需佩戴可認為是侵入性的任何設備。刷牙時的頭部移動和走動不干擾本發(fā)明的位置檢測，因為它是一種僅使用加速度計的系統(tǒng)，能夠提供良好的精確性和準確性。在批量生產中接觸測定依賴可容易插入作為牙刷中的導電膏的電極對，它是高性價比的。當刷毛需要更換等等時，該裝置也提供可從牙刷上移除的便利，并且因此節(jié)省電子器件的成本。

在另一個實施方案中，刷毛側的口腔位置還通過刷牙齒/牙齦識別方法進行測定。在牙齒和牙齦之間存在溫度差異。有血液的牙齦溫度比無血液的牙齒溫度更高。重新參照圖10，在刷牙期間可通過紅外傳感器3100獲得溫度。溫度可為刷毛溫度或目標(例如口腔護理組織)溫度。如果溫度大于或等于第一閾值(例如，34.5℃)，確定牙齦被刷到。如果刷毛溫度小于第一閾值但是大于或等于第二閾值(例如，31℃)，確定牙齒被刷到。當將每個牙齒區(qū)域的刷牙時間記錄為反饋時，這種刷牙齒/牙齦識別信息是尤其有利的。通過這一刷牙識別方法，可分別記錄刷牙齦時間和刷牙齒時間，使得使用者能夠獲得更精確和更準確的刷牙反饋。

如圖10所示，可提供顯示器6000和指示器7000作為用戶界面，用于顯示和指示與口腔位置相關聯(lián)的信息，使得使用者可通過基于這種信息優(yōu)化他們的刷牙方法來改善刷牙質量。顯示器和/或指示器可與裝置成一體(即，在裝置上可見)或者可位于裝置外部。

在一個實施方案中，顯示器6000包括示出18個牙齒區(qū)域的圖表，如圖12所示。通過提亮在刷牙期間已經刷過或正在被刷的牙齒區(qū)域可提供實時反饋。可通過如果牙齒區(qū)域已經刷牙足夠，顯示綠色，否則顯示紅色來提供另一種實時反饋。另外，如果刷牙過度，牙齒區(qū)域可閃爍。可通過顯示在刷牙期間和/或刷牙后每個牙齒區(qū)域使用了多少時間來提供一種綜合反饋?？赏ㄟ^示出是否遺漏了任何牙齒區(qū)域或者是否已經正確地刷了所有牙齒區(qū)域來提供一種總體刷牙結果。此類反饋將促使使用者重刷已經遺漏的或刷牙時間不足的牙齒區(qū)域。顯示器可為在裝置外殼上可見的LED顯示器。另選地，顯示器可在計算裝置9000上，如圖10B所示。

在一個實施方案中，當用于一個牙齒區(qū)域的時間長于預定時間時，指示器7000提供視覺、聲音和/或物理信號以指示使用者改變刷牙區(qū)域。信號可體現(xiàn)在裝置或顯示器6000上。例如，物理信號可包括裝置振動(并且因此包括牙刷振動)。

在一個實施方案中，當觸及某個牙齒區(qū)域時，指示器7000提供視覺、聲音和/或物理信號以指示使用者遞送特定活性物質如美白活性物質到牙齒表面上。

與口腔位置相關聯(lián)的更多信息可通過用戶界面提供以有益于使用者，諸如在WO2008060482A2、WO201177282A1的第24至26段，和US8479341B2的第15至16列中公開的那些?？赏瑫r或依序展示或指示所有信息。使用者可控制待顯示或待指示的信息。顯示器6000或指示器7000可與處理器1020電連通。

本文所公開的量綱和值不應理解為嚴格限于所引用的精確數(shù)值。相反，除非另外指明，否則每個這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開為“40mm”的量綱旨在表示“約40mm”。

除非明確地排除或以其它方式限制，否則本文所引用的每個文檔，包括該申請要求其優(yōu)先權或權益的任何交叉引用或相關的專利或申請和任何專利申請或專利，均全文以引用的方式并入本文。任何文獻的引用不是對其相對于任何本發(fā)明所公開的或本文受權利要求書保護的現(xiàn)有技術的認可，或不是對其單獨地或以與任何其它參考文獻或多個參考文獻的組合提出、建議或公開了任何此類發(fā)明的認可。此外，如果此文獻中術語的任何含義或定義與以引用方式并入本文的文獻中相同術語的任何含義或定義相沖突，將以此文獻中賦予該術語的含義或定義為準。

雖然已經舉例說明和描述了本發(fā)明的具體實施方案，但對于本領域的技術人員來講顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的實質和范圍的情況下可作出各種其它改變和變型。因此，本文旨在于所附權利要求中涵蓋屬于本發(fā)明范圍內的所有這些改變和變型。