專利名稱：用于牙刷的三點(diǎn)壓力檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于牙刷的壓力檢測(cè)系統(tǒng)。更具體而言，涉及一種采用三個(gè)間隔開(kāi)的傳感器確定三維壓力的系統(tǒng)。
長(zhǎng)時(shí)間在刷牙時(shí)持續(xù)地抵著牙齒并使用過(guò)大的壓力(壓力＝壓強(qiáng)×面積)可能會(huì)導(dǎo)致牙齦組織損傷，并最終導(dǎo)致牙齒牙釉質(zhì)損傷的觀點(diǎn)已為人們普遍加以接受。人們已意識(shí)到過(guò)大的牙刷壓力所產(chǎn)生的問(wèn)題是十分普遍的。盡管手動(dòng)和電動(dòng)牙刷均可能施加過(guò)大的壓力，但通常電動(dòng)牙刷將會(huì)明顯增大過(guò)大壓力的影響。因此，人們希望當(dāng)過(guò)大的壓力施加于牙齒時(shí)，用戶能夠得到一個(gè)可靠的指示信息，以致于用戶能夠很快地減小這一壓力。
包括壓力指示器的商業(yè)牙刷，即使有的話也很少。由于各個(gè)用戶傾向于抵著牙齒施加過(guò)大的壓力，而且由于過(guò)大壓力的結(jié)果肯定是有害的，所以人們希望能夠開(kāi)發(fā)出一種可靠的、精確的壓力傳感器，即一種不僅使用簡(jiǎn)單而且能夠經(jīng)濟(jì)地裝入牙刷的壓力傳感器。
各種以不同方式測(cè)量刷牙的力的壓強(qiáng)和壓力傳感器，包括機(jī)械的和電氣的兩種類型的傳感器已經(jīng)為為人們所熟知。某些傳感器測(cè)量壓強(qiáng)，而其它的一些測(cè)量實(shí)際的壓力。通常，壓力傳感器可望優(yōu)于壓強(qiáng)傳感器，因?yàn)閴簭?qiáng)傳感器對(duì)于推抵傳感器的加載組件(牙刷頭)的大小與/或加載組件和傳感器的相對(duì)位置是敏感的。然而， 通過(guò)在傳感器上包括一個(gè)選定的區(qū)域的一個(gè)加工成形的突出部分(凸塊)，可以把壓強(qiáng)傳感器轉(zhuǎn)換成壓力傳感器，以致即使不能消除也可明顯減小檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)加載組件(事實(shí)上，加載組件可能是平的)的大小、形狀與/或位置的敏感性。
某些傳感器使用一個(gè)壓電設(shè)備測(cè)量傳感器的偏轉(zhuǎn)率，并提供關(guān)于組件移動(dòng)速度的信息，而不是壓力或壓強(qiáng)信息。另外，還有其它一些傳感器使用應(yīng)變儀，其中的某些結(jié)合了溫度補(bǔ)償元件。
另外，還存在著一些利用特殊材料的傳感器，這些特殊的材料具有某種特性，例如電阻等，這一特性隨某一給定范圍上的壓強(qiáng)或壓力而變化。然后把來(lái)自這些壓強(qiáng)或壓力元件的信息與一個(gè)極限進(jìn)行比較，以提供一個(gè)指示何時(shí)超過(guò)了一個(gè)過(guò)壓強(qiáng)或壓力的極限值的指示信息。
因此，本發(fā)明是一個(gè)用于牙刷的三點(diǎn)壓力檢測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)牙刷體；三個(gè)響應(yīng)其上壓力的間隔開(kāi)的傳感器組件，該組件定位在牙刷頭之下的牙刷體中，以這樣的方式加以安裝牙刷頭相對(duì)傳感器組件移動(dòng)來(lái)響應(yīng)其上抵著用戶牙齒的壓力，傳感器組件擁有一個(gè)所選定的特性，這一特性隨傳感器組件上所施加的壓力而變化；傳感器組件連接器，從三個(gè)傳感器組件延伸，并可連接于一個(gè)處理器，處理器響應(yīng)三個(gè)傳感器組件的上述特性方面的變化來(lái)計(jì)算牙刷頭上的力；以及三個(gè)在牙刷頭的底表面上的隆起的凸塊狀部分，它們接觸三個(gè)傳感器組件，以致于牙刷頭上的壓力的變化可通過(guò)這三個(gè)隆起的部分改變傳感器組件上的壓力，因此可在傳感器組件的選定的特性方面產(chǎn)生一個(gè)可識(shí)別的變化，以致于可以確定抵著用戶牙齒的牙刷頭的鬃毛/尖梢的壓力。


圖1是描述牙刷中本發(fā)明的壓力感應(yīng)部件的基本零件的一個(gè)分解圖。
圖2是圖1的壓力感應(yīng)部件的一個(gè)分解圖。
圖3是圖2的壓力感應(yīng)部件的一個(gè)頂視圖。
圖4是圖1～3的壓力感應(yīng)部件的一部分的一個(gè)近視圖。
圖5是描述圖1～4的壓力感應(yīng)部件的操作的一個(gè)簡(jiǎn)化的邏輯圖。
圖6是一張表，描述了響應(yīng)不同壓力的圖1的壓力感應(yīng)部件的各傳感器的響應(yīng)情況。
圖1在10處大致示出了一個(gè)牙刷，牙刷1 0包括一個(gè)伸長(zhǎng)狀的牙刷體12、一個(gè)總體上以14加以表示的壓力感應(yīng)部件、以及一個(gè)牙刷頭組件16。圖1中的牙刷10是一個(gè)手動(dòng)的牙刷，它是用于本發(fā)明的一個(gè)典型的牙刷環(huán)境。在所描述的實(shí)施方案中，牙刷體12包括大體平直的手柄部分18、一個(gè)從平手柄部分18向前延伸的頸部分20、以及一個(gè)接納牙刷頭組件16的接納部分22。
在所描述的實(shí)施方案中，牙刷體12由塑料材料制造，例如由聚丙烯、尼龍、或propinate。牙刷體的整個(gè)長(zhǎng)度為7-1/2英寸，高度為0.3～0.5英寸。手柄部分18大約為1英寸寬，而頸部分在其與手柄部分18的結(jié)合點(diǎn)處大約為0.75英寸寬，然后微微地逐漸變細(xì)，直至與其接納部分22相結(jié)合的位置，在這一相結(jié)合的位置頸部分微微地逐漸變寬以容納牙刷頭組件16。
沿頸部分18從其與牙刷接納部分22相結(jié)合的位置縱向延伸，然后延伸至手柄部分18的后端23的是一個(gè)槽24，在所描述的這一實(shí)施方案中槽24大約為0.15英寸深，在其大部分長(zhǎng)度上，其寬度大約為0.20英寸，靠近手柄18的后端23處，槽24開(kāi)始變寬，直至后端23，槽24基本上跨越手柄18的寬度延伸。
以上對(duì)牙刷的手柄和頸部分的描述僅僅是說(shuō)明性的。這種牙刷的配置和大小可以是多種多樣的，例如，根據(jù)需要，手柄和頸的斷面可以是圓形的或隋圓形的，或?yàn)槠渌螤睢?br> 定位在槽24中并從牙刷體的前端25延伸至其后端13的是一個(gè)柔韌電路30，它形成了本發(fā)明的壓力感應(yīng)部件的一個(gè)主要部分。
柔韌電路30包括一個(gè)頭部分31(大約為0.357英寸寬)，安裝在牙刷體的接納部分22中；一個(gè)伸長(zhǎng)的中心部分32(大約為0.170英寸寬)；以及一個(gè)連接器部分34，處于手柄部分的最后端。中心部分32和連接器部分34沿牙刷體的長(zhǎng)度方向安裝在槽24中。圖2和圖3中更詳細(xì)地描述了柔韌電路30。柔韌電路30包括一個(gè)下層36，大約為0.003英寸厚的透明的或彩色的聚脂薄膜，例如Mylar，在其底側(cè)上具有一種對(duì)壓力敏感的膠，用于把柔韌電路30附接于牙刷體12，具體地說(shuō)，是附接于槽24的下表面和牙刷頭接納部分22的內(nèi)表面。
柔韌電路30包括三個(gè)對(duì)壓力敏感的環(huán)形傳感器墊部件40、42以及44。傳感器墊部件40、42以及44由對(duì)壓力敏感的油墨制造，并能夠從各種渠道購(gòu)買到，包括可從Tekscan(固體盤形壓力傳感器，例如序號(hào)為5,989,700的美國(guó)專利中所描述的)以及Interlink和IMR公司(交指型壓力傳感器)那里購(gòu)買到。交指型壓力傳感器對(duì)加壓于傳感器表面的加載組件的形狀、大小、以及位置是敏感的。這種對(duì)加載組件的形狀、大小以及位置的敏感性可通過(guò)在傳感器上施加的一種加工形成一個(gè)選定大小的凸塊明顯得以減小或消除。每一個(gè)傳感器墊部件包括兩個(gè)對(duì)壓力敏感的盤部分(如圖所示)，銀或碳銀油墨的，其中每一個(gè)墊部件分別擁有印刷在兩個(gè)盤部分的外表面上的聚脂連接層47a～47b。
在所描述的實(shí)施方案中，墊部件40和42被定位于朝向柔韌電路頭部的后部，縱向距柔韌電路的前端45大約為0.81英寸，并間隔大約0.16英寸。第三墊部件44定位在距柔韌電路的前端45大約0.09英寸處，并沿橫向大體定位在墊部件40和42的中間位置。當(dāng)把墊部件40、42以及44的中心點(diǎn)連接起來(lái)時(shí)，它們形成一個(gè)窄三角形。
也可以采用這些墊部件的其它幾何關(guān)系獲得同樣的壓力信息。例如，可以把墊部件40和42向前定位在牙刷基部的尖梢附近，以及把墊44向后定位在手柄的附近。三個(gè)墊部件可望能夠適當(dāng)?shù)剡\(yùn)作，但也可以使用與間隔大約為一個(gè)傳感器墊部件的其它穩(wěn)定元件相結(jié)合的一個(gè)墊部件。
對(duì)壓力敏感的墊部件根據(jù)所施加的壓力改變整個(gè)電阻，并擁有一個(gè)來(lái)自20～1000克的所施加的壓力的線性的、或單調(diào)的輸出。分別連接于每一個(gè)墊部件40、42以及44，并延伸到牙刷后部的是兩個(gè)細(xì)的電軌跡，如圖4中十分清楚地加以描述的。通過(guò)兩個(gè)至每一傳感器墊的銀油墨連接層47a～47b把軌跡連接于傳感器墊部件。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，上和下Mylar層36和60的內(nèi)表面均擁有印刷在其上的一個(gè)銀油墨層和一個(gè)對(duì)壓強(qiáng)敏感的油墨墊盤。然后，把兩個(gè)Myla 層互相相對(duì)加以定位，其中兩個(gè)Mylar之間的對(duì)壓強(qiáng)敏感的膠造成它們之間的一個(gè)微小的間隔。兩個(gè)油墨墊盤之間不存在膠。連接于墊部件44的是軌跡46和48，而連接于墊部件40的是軌跡50和52，以及連接于墊部件42的是軌跡54和56。在所描述的實(shí)施方案中的軌跡是銀或碳銀油墨的。把軌跡以這樣的方式連接于傳感器墊部件墊部件的電阻，特別是兩個(gè)單個(gè)的盤元件的不斷變化電阻可通過(guò)軌跡加以測(cè)量。也可以僅使用四個(gè)軌跡，三墊部件中的每一個(gè)墊各配一個(gè)軌跡，另一個(gè)軌跡為共同的。
其它的柔韌電路方案也是可能的。這一電路可由一種聚酰亞胺(Kapton)薄膜制造，其中具有刻蝕的銅軌跡，或這一電路的下半部可以是一種玻璃纖維印刷電路板，而電路的上半部可以是一種聚脂薄膜。在任何一種情況下，柔韌電路的兩個(gè)半部(上/下)中的至少一個(gè)必須為柔韌的材料。另外，除柔韌電路外的其它方案也可用于把三個(gè)傳感器連接于一個(gè)處理裝置。
在所描述的實(shí)施方案中的每一對(duì)軌跡縱向地從它們?cè)诓?4中的相關(guān)的傳感器墊部件沿牙刷體的頸和手柄部分延伸，然后在手柄的后部扇出，并連接于各間隔開(kāi)的指狀的連接器元件56～56，如圖1中所示。一個(gè)柔韌電路連接器59接納連接器元件56～56。在連接器59的相反一側(cè)上的是金屬針連接器61～61。連接器59被固定于手柄部分的后端。
在所描述的實(shí)施方案中，柔韌電路的上層60也是透明的Mylar，為0.0005～0.003英寸厚。把上層60封閉于下層36，以致于墊部件和軌跡處于一個(gè)防水的環(huán)境中。在柔韌電路的上層60和下層36之間的膠是足夠厚的，從而導(dǎo)致每一墊部件的兩個(gè)對(duì)壓力敏感的油墨盤部分之間的一個(gè)微小的間隔。然而，對(duì)柔韌電路輕微地預(yù)加載，如以下所討論的，是為了在用戶施加任何壓強(qiáng)之前，使兩個(gè)柔韌電路輕微地接觸。在制造柔韌電路的過(guò)程中，有可能將連接器及其相關(guān)的電軌跡印刷于一個(gè)單一的雙寬度Mylar層的縱向的一半上，然后以這樣的方式縱向地折疊Mylar層使固定的那一連接器可與其相關(guān)的盤部分相接觸，該盤部分與墊部件中的其余部分位于Mylar層的另一半上。
連接器59中的金屬針61適合于接納一個(gè)導(dǎo)向于一個(gè)微處理器(未在圖中加以顯示)的配合的連接器，當(dāng)在刷牙動(dòng)作期間牙刷頭上的壓力變化時(shí)，微處理器根據(jù)傳感器墊部件40、42以及44的電阻的變化計(jì)算三個(gè)方向中的壓力。可以將微處理器最小化，并把供電的電池隨一個(gè)向用戶提供壓力信息的裝置一起安裝在牙刷手柄中。
圖1和4描述的是把牙刷頭附接于牙刷體的牙刷頭接納部分的情況。其中，柔韌電路的頭部分位于其間。圖1和4還描述了牙刷頭底表面上的三個(gè)接觸凸塊76、78以及80，它們接觸柔韌電路30中的三個(gè)傳感器墊部件40、42以及44，并針對(duì)這三個(gè)傳感器墊部件被預(yù)加載。在一種可選的方案中，可以把接觸凸塊附接于柔韌電路的表面。每一方案中的三個(gè)凸塊均為本發(fā)明的整個(gè)幾何壓力檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要的部分。以下將更詳細(xì)地對(duì)它們加以描述。
通過(guò)兩個(gè)機(jī)械螺釘64和66把牙刷頭附接于牙刷體。在所描述的實(shí)施方案中機(jī)械螺釘通過(guò)兩個(gè)間隔的開(kāi)口65和67在牙刷體12的牙刷頭接納部分22中延伸。開(kāi)口65和67足夠大，以允許牙刷頭沿相對(duì)于牙刷頭接納部分22的方向移動(dòng)。開(kāi)口的間隔為0.312英寸，并橫向地定位在牙刷頭接納部分的側(cè)邊緣之間的中點(diǎn)位置。兩個(gè)開(kāi)口65和67縱向地定位在一端上的兩個(gè)墊部件40和42與另一端上的墊部件44之間。
機(jī)械螺釘64和66還通過(guò)兩個(gè)類似間隔的開(kāi)口69和71在柔韌電路的頭部分中延伸(圖1)，其中，開(kāi)口69和71與牙刷頭接納部分22中的開(kāi)口65和67相對(duì)齊。把機(jī)械螺釘64、66擰入牙刷頭16的下表面中的兩個(gè)配對(duì)的開(kāi)口73、75(圖4)。也可以使用其它類型的固定裝置取代機(jī)械螺釘固定牙刷頭和牙刷頭接納部分。定位在機(jī)械螺釘64、66的頭和牙刷頭接納部分22下表面之間的是兩個(gè)彎曲的彈簧墊片70和72。
這一方案在定位于牙刷頭16的下表面76上的3個(gè)凸塊，即腿76、78以及80和柔韌電路中的傳感器墊部件40、42以及44之間維持一個(gè)彈簧接觸力。這一方案產(chǎn)生了以上所提到的使每一墊部件中的兩個(gè)對(duì)壓強(qiáng)敏感的盤互相接觸的“預(yù)加載”效果。彈簧力足夠大，以致于在正常的刷牙期間三個(gè)凸塊，即腿中無(wú)一抬離傳感器墊部件。要求彈簧力是測(cè)量Z方向上的負(fù)力。墊部件上的壓力必須始終為正。當(dāng)把牙刷頭附接于牙刷體的牙刷頭接納部分時(shí)，凸塊76、78以及80與傳感器墊部件40、42以及44的上表面相對(duì)齊，并緊抵傳感器墊部件40、42以及44的上表面承受。一旦抵著牙刷頭所施加的壓力變化，每一油墨墊部件(兩個(gè)盤)的電阻將發(fā)生變化，該變化取決于力的位置和方向。
所描述的三墊方案能夠測(cè)量任何方向上的牙齒鬃毛/尖梢上的壓力， 即三個(gè)正交的軸X、Y以及Z中任何一個(gè)軸上的壓力，其中Z軸與鬃毛的方向平行，即朝牙刷頭基部的方向，X軸方向橫跨牙刷，Y軸與手柄軸同向，圖1中所示的三個(gè)軸的“箭頭”對(duì)此作了說(shuō)明。
沿Z軸的壓力基本上代表了刷牙期間牙齦和牙齒上的鬃毛的壓力，并將被維持在一個(gè)所選定的最大極限之下，以防止對(duì)組織和牙釉質(zhì)的損傷，或在一個(gè)用于有效清除的選定的操作范圍內(nèi)，或在一個(gè)針對(duì)有效清除的最小極限之上。X和Y方向(均平行于牙刷的基部)中的壓力代表了與牙刷的實(shí)際移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的壓力，即與上/下、前、后、或它們的組合相關(guān)聯(lián)的壓力。例如，通常牙科專業(yè)人員建議，當(dāng)牙刷圍繞嘴的內(nèi)側(cè)移動(dòng)時(shí)，應(yīng)為一個(gè)橢圓或圓形的移動(dòng)。
本發(fā)明允許對(duì)X、Y平面中的相對(duì)的壓力進(jìn)行分析，以觀察是否采用了適當(dāng)?shù)乃⒀绖?dòng)作，以及針對(duì)抵著牙齒的壓力獨(dú)立地監(jiān)視Z軸上的壓力。例如，施加于牙刷頭中心處的壓力的一個(gè)Z軸變化，將導(dǎo)致所有三個(gè)傳感器墊中的電阻發(fā)生變化，其中傳感器墊部件40和42的電阻變化是傳感器墊部件44的電阻變化的一半。然而，如以上簡(jiǎn)要加以描述的，應(yīng)該意識(shí)到，如果把牙刷頭相對(duì)單個(gè)的傳感器墊適當(dāng)?shù)丶右苑€(wěn)定，那么把一個(gè)單一的傳感器墊部件提供給Z軸壓力信息是可能的。
當(dāng)把牙刷沿X與/或Y軸方向移動(dòng)時(shí)，傳感器墊部件40和42的電阻將以互補(bǔ)的方式變化，如圖6中的表所示。沿X和Y兩個(gè)方向的牙刷頭上的壓力可分別加以確定，根據(jù)這一信息，能夠計(jì)算出X-Y平面中的刷牙的移動(dòng)。所以可把傳感器墊部件的壓力以及牙刷的幾何形狀與傳統(tǒng)的計(jì)算和邏輯技術(shù)一起用于監(jiān)視牙刷的移動(dòng)和用戶的刷牙方法。圖6的表提供了關(guān)于壓力傳感器的動(dòng)作的更多信息。在2、3以及4列中均提到了電阻的增加，然而，彈簧墊片預(yù)加載壓力和所施加的壓力合起來(lái)不能超過(guò)傳感器墊部件的加載容量。另外，還提到了壓力減小的情況，壓力的減小不能超過(guò)一個(gè)單一壓力傳感器墊部件上的彈簧墊片的預(yù)加載壓力，否則傳感器終止讀取。
在操作過(guò)程中，通過(guò)兩個(gè)機(jī)械螺釘64和66與彈簧墊片70和72的組合，把牙刷頭下側(cè)上的三個(gè)凸塊76、78以及80抵著三個(gè)傳感器墊部件40、42以及44加以固定，如圖中所描述的。如以上所解釋的，把三個(gè)墊部件通過(guò)導(dǎo)電的軌跡連接于手柄后端上的連接器59。連接器59把軌跡連接于一個(gè)微處理器(未示出)，如以上所述，微處理器可以由電池供電，并定位在牙刷的手柄中。微處理器將計(jì)算沿三個(gè)正交的軸的實(shí)際的壓力向量。一個(gè)指示抵著牙齒的牙刷頭的Z軸壓力以及X-Y相對(duì)壓力(并通過(guò)計(jì)算X-Y的牙刷移動(dòng))的指示信息可以通過(guò)根據(jù)三個(gè)軸方向中的壓力信息所進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算加以確定。
圖5的邏輯圖描述了對(duì)三個(gè)軸壓力進(jìn)行計(jì)算的最初的步驟。沿X軸方向的壓力通過(guò)一個(gè)減法電路90，根據(jù)墊部件40和42上的壓力之差得以形成。沿Y方向的壓力通過(guò)把墊部件40和42上的壓力相加，然后使用加法器92和減法器84把那一值從墊部件44上的壓力減去而形成。沿Z方向的壓力是利用加法器86把三個(gè)墊部件上的壓力相加得以確定的。
然后可以把最終的壓力與/或牙刷移動(dòng)信息以某種警報(bào)形式提供于用戶，例如包括聽(tīng)覺(jué)的、視覺(jué)的、或觸覺(jué)的形式。向用戶發(fā)布Z軸方向中的壓力超過(guò)所設(shè)最大極限的警報(bào)信號(hào)，并提供刷牙移動(dòng)(X和Y方向)擁有所希望的(或所不希望的)特性的信息。也可以提供一個(gè)指示對(duì)于有效的清除來(lái)說(shuō)壓力大于一個(gè)最小極限值以及對(duì)于有效的清除來(lái)說(shuō)處于一個(gè)恰當(dāng)范圍的信號(hào)?？梢允褂貌煌伾臒?或其它視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、或觸覺(jué)信號(hào))指示壓力(1)在一個(gè)最小壓力極限之上，(2)對(duì)于有效的清除來(lái)說(shuō)處于一個(gè)恰當(dāng)?shù)姆秶?3)在一個(gè)最大壓力極限之上或(4)是否相應(yīng)于適當(dāng)?shù)乃⒀婪椒?。另外，在每次刷牙之后，?duì)用戶的刷牙方法/有效性的分析可以顯示在一個(gè)LCD或其它類型的讀出裝置上。
以上僅說(shuō)明性地公開(kāi)了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，然而，應(yīng)該意識(shí)到，可以很容易地對(duì)這一優(yōu)選的實(shí)施方案加以修改。就牙刷體的配置與方案而言，無(wú)論是縱向的還是剖面的，均可以對(duì)其加以變更。另外，還可以沿牙刷體的長(zhǎng)度把柔韌電路封閉在牙刷體中。另外，也可以對(duì)用于把牙刷頭附接于牙刷體的裝置加以改變。本發(fā)明由以下的權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于牙刷的三點(diǎn)壓力檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)牙刷體；三個(gè)間隔開(kāi)的并響應(yīng)其上壓力的傳感器組件，這些組件定位在牙刷頭之下的牙刷體中，并按這樣的一種方式被安裝牙刷頭響應(yīng)抵著用戶牙齒的牙刷頭上的壓力相對(duì)傳感器組件移動(dòng)，傳感器組件擁有一個(gè)選定的特性，這一特性根據(jù)施加在傳感器組件上的壓力而變化；傳感器組件的連接從三個(gè)傳感器組件延伸，并可連接于一個(gè)處理器，處理器響應(yīng)三個(gè)傳感器組件的上述特性方面的變化來(lái)計(jì)算牙刷頭上的力；以及牙刷頭的底表面上的三個(gè)隆起的部分，它們與三個(gè)傳感器組件相接觸，以致于牙刷頭上的壓力的變化可通過(guò)這三個(gè)隆起的部分改變傳感器組件上的壓力，因而，在傳感器組件的所選定的特性方面可產(chǎn)生一個(gè)可識(shí)別的變化，以致于在抵著用戶牙齒的沿牙刷頭上鬃毛方向的力能夠得以確定。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中，把兩個(gè)傳感器組件定位在牙刷頭近端附近的同一橫向平面中，并把第三傳感器組件定位在牙刷頭遠(yuǎn)端附近，大約橫向地位于第一和第二傳感器組件的中間位置。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中，連接是導(dǎo)電的軌跡連接器，它們?cè)诿恳粋鞲衅鹘M件和一個(gè)定位在牙刷體后端附近的連接器部件之間延伸。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中，連接是導(dǎo)電的軌跡連接器，它們?cè)诿恳粋€(gè)傳感器組件和一個(gè)定位在牙刷體上的處理電路之間延伸。
5.權(quán)利要求3的裝置，其中，傳感器組件和軌跡連接器形成防水的柔韌電路部分。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中，傳感器組件包括壓力敏感油墨的墊部件。
7.權(quán)利要求6的裝置，其中，每一個(gè)傳感器組件包括兩個(gè)壓力敏感油墨的墊，基本上互相對(duì)齊；并包括兩個(gè)導(dǎo)電的連接器組件，它們位于這兩個(gè)墊的相反的外表面上，軌跡連接器從連接器組件沿伸。
8.權(quán)利要求7的裝置，包括用于對(duì)傳感器組件進(jìn)行預(yù)加載的裝置，對(duì)傳感器組件進(jìn)行預(yù)加載可使每一傳感器部件中的兩個(gè)墊在無(wú)用戶所施加的任何壓強(qiáng)的情況下互相接觸，以致于傳感器組件上的預(yù)加載壓力在常規(guī)的壓強(qiáng)力中保持為正。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中，傳感器組件的所選定的特性為其電阻，其電阻以一種已知的方式在施加于那里的壓力的一個(gè)選定的范圍變化。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中，所選定的范圍為20～1000克的壓力。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中，隆起的部分是牙刷頭基部的一個(gè)完整的部分。
12.權(quán)利要求8的裝置，其中，在預(yù)加載的條件下，兩個(gè)間隔的彈簧部件把其中具有傳感器組件的柔韌電路固定在牙刷頭體和牙刷頭的隆起的部分之間，兩個(gè)間隔的彈簧部件允許牙刷頭響應(yīng)牙刷頭上的壓力相對(duì)牙刷輕微地移動(dòng)，包括朝向牙刷體和離開(kāi)牙刷體的移動(dòng)。
13.權(quán)利要求9的條款，其中，三個(gè)傳感器組件的電阻的變化，允許確定抵著牙齒的鬃毛方向的壓力以及與牙刷頭的基部相平行的平面中的相對(duì)的移動(dòng)。
14.一個(gè)用于牙刷的壓力檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)牙刷體；至少一個(gè)響應(yīng)其上力的傳感器組件，該組件定位在牙刷頭之下的牙刷體中，并按這樣的一種方式被安裝牙刷頭響應(yīng)其上抵著用戶牙齒的壓力相對(duì)傳感器組件移動(dòng)，傳感器組件擁有一個(gè)選定的特性，這一特性根據(jù)施加在傳感器組件上的壓力而變化；傳感器組件的連接從傳感器組件延伸，并可連接于一個(gè)處理器，處理器響應(yīng)傳感器組件的上述特性方面的變化來(lái)計(jì)算牙刷頭上的力；以及牙刷頭底表面上的至少一個(gè)隆起的部分，它與傳感器組件相接觸，以致于牙刷頭上的壓力的變化可通過(guò)這一隆起的部分改變傳感器組件上的壓力，因而，在傳感器組件的所選定的特性方面可產(chǎn)生一個(gè)可識(shí)別的變化，以致于在抵著用戶牙齒的牙刷頭上鬃毛方向的壓力能夠得以確定。
15.權(quán)利要求14的裝置，其中，連接是導(dǎo)電的軌跡連接器，它們?cè)趥鞲衅鹘M件和一個(gè)定位在牙刷體后端附近的連接器部件之間延伸。
16.權(quán)利要求14的裝置，其中，處理器定位在牙刷體中。
17.權(quán)利要求14的裝置，其中傳感器組件包括兩個(gè)對(duì)力敏感油墨的墊，基本上互相對(duì)齊；并包括兩個(gè)導(dǎo)電的連接器組件，在兩個(gè)墊的相反的外表面上，軌跡連接器從連接器組件延伸。
18.權(quán)利要求14的裝置，其中，傳感器組件的所選定的特性為其電阻，其電阻以一種已知的方式在施加于那里的壓力的一個(gè)選定的范圍上變化。
19.權(quán)利要求18的裝置，其中，所選定的范圍為20～1000克的壓力。
20.一個(gè)用于牙刷的壓力檢測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)牙刷體；至少一個(gè)傳感器組件，響應(yīng)其上的力，定位在牙刷頭之下的牙刷體中，按這樣的一種方式對(duì)其加以安裝牙刷頭響應(yīng)其上抵著用戶的牙齒的壓力相對(duì)傳感器組件移動(dòng)，傳感器組件擁有一個(gè)選定的特性，這一特性根據(jù)施加在傳感器組件上的壓力而變化；傳感器組件的連接從傳感器組件延伸，并可連接于一個(gè)處理器，處理器用于響應(yīng)傳感器組件的上述特性方面的變化計(jì)算牙刷頭上的壓力；以及傳感器組件上的至少一個(gè)隆起的部分，采用這樣一個(gè)隆起的部分，可使牙刷頭響應(yīng)牙刷頭上足夠大的壓力與隆起的部分相接觸，其中牙刷頭上的壓力的變化可通過(guò)這一隆起的部分來(lái)改變傳感器組件上的壓力，因而，在傳感器組件的所選定的特性方面可產(chǎn)生一個(gè)可識(shí)別的變化，以致于在抵著用戶牙齒的牙刷頭上鬃毛方向的壓力能夠得以確定。
21.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，連接是導(dǎo)電的軌跡連接器，它們?cè)趥鞲衅鹘M件和一個(gè)定位在牙刷體手柄的后端附近的連接器部件之間延伸。
22.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，傳感器組件包括兩個(gè)力敏感油墨的墊，基本上互相對(duì)齊；并包括在兩個(gè)墊的相反外表面的兩個(gè)導(dǎo)電的連接器組件，軌跡連接器從連接器組件延伸。
23.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，傳感器組件的所選定的特性為其電阻，其電阻在施加于那里的壓力的一個(gè)選定的范圍上線性地變化。
24.權(quán)利要求16的裝置，其中，所選定的范圍為20～1000克的壓力。
25.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，包括多個(gè)間隔開(kāi)的傳感器組件和其上隆起的部分，該隆起的部分是用于接納一個(gè)來(lái)自牙刷頭的觸點(diǎn)。
全文摘要
三點(diǎn)力檢測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)間隔的傳感器組件，其電阻在施加于那里的壓力的一個(gè)選定的范圍線性地或單調(diào)地變。把傳感器組件裝配在柔韌電路的一個(gè)三角形配置中，柔韌電路定位在牙刷頭和牙刷頭體之間，牙刷頭在其下表面上有一個(gè)以類似彈簧關(guān)系的緊抵傳感器組件的三個(gè)隆起的部分。導(dǎo)電的軌跡沿牙刷的長(zhǎng)度方向從傳感器組件延伸到其后端的一個(gè)連接器。當(dāng)?shù)种浪㈩^施加壓力時(shí)，一個(gè)微處理器用于估算電阻的變化，以確定抵著牙齒的Z方向上的壓力以及與牙刷頭的基部平行的平面中的X和Y方向的移動(dòng)。
文檔編號(hào)G01L5/16GK1394119SQ01803234
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月21日
發(fā)明者S·M·梅金尼斯三世 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司