位置感知牙刷制作方法

C·布林克霍夫, E·A·赫尔弗里希, J·H·B·德弗里斯, P·J·巴克斯, S·戈尔迪杰恩, T·A·M·瑞杰尔

2012年9月12日

2010年11月22日

2009年12月23日

皇家飞利浦电子股份有限公司

A61C17/22GK102665484SQ201080058977

牙刷 感知 位置

1.一种能够感知其刷毛件部相对于牙齿的位置的牙刷，包括 牙刷(10)，其包括把柄部(12)和具有在其一端用于清洁使用者牙齿的刷毛件(20)的刷头部(14)； 至少一个传感器(16)，位于牙刷上这样的位置，即该位置为当刷毛件在刷所述牙齿的位置时位于嘴外侧的位置，所述传感器响应于温度或其它肌肤特性，其中定向所述传感器使得当所述刷毛件位于邻近牙齿的外侧或内侧表面的任意一个的位置时，它探测所述肌肤的温度，以及当所述刷毛件位于邻近牙齿的外侧或内侧表面的另一个的位置时，探测嘴外面的环境温度或所述其它肌肤特性的缺失在所述牙刷内的处理器(44)，其响应于来自所述传感器的温度信息或其它肌肤特性信息来确定所述刷毛件是否位于刷牙齿的外侧表面或内侧表面的位置；以及 指示系统(42)，响应于所述处理器来向用户指示所述刷毛件相对于牙齿的位置2.根据权利要求I所述的牙刷，包括在把柄上大约180°分离的两个传感器，每一个响应于温度并且定向成使得当一个传感器在测量所述肌肤温度时，另一个在测量所述嘴外侧的温度，以及反之亦然3.根据权利要求I所述的牙刷，包括加速计或倾斜计(45)，其中将来自所述加速计或倾斜计的信息提供至所述处理器，该处理器确定所述刷毛件位于嘴的哪一侧4.根据权利要求I所述的牙刷，其中所述传感器是IR(红外)传感器5.根据权利要求I所述的牙刷，其中所述传感器位于所述牙刷的把柄上6.根据权利要求I所述的牙刷，包括用于探测正相对于上颚或下颚的牙齿存在的牙刷的两个附加传感器7.根据权利要求I所述的牙刷，其中所述牙刷是电动牙刷8.根据权利要求I所述的牙刷，其中所述指示系统是与所述牙刷分离的可见显示9.一种能够感知其刷毛件部相对于牙齿的位置的牙刷，包括 牙刷(50)，其包括把柄部(55)和具有在其一端用于清洁使用者牙齿的刷毛件(53)的刷头部(57)； 至少一个传感器(56)，位于刷毛件的背部元件(54)上，用于提供所述传感器相对于使用者的脸颊的定向信息； 处理器(58)，响应于所述定向信息从而提供指示所述刷毛件是否位于邻近所述牙齿的外侧表面或所述牙齿的内侧表面的输出；以及 指示系统(59)，响应于所述处理器来向使用者指示所述刷毛件是否在刷所述牙齿的外侧表面或所述牙齿的内侧表面的位置10.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器位于所述刷毛件的背部表面11.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器是IR温度传感器以区分所述脸颊和所述嘴的内部12.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器是光纤组件(62)，其通过来自其发送端的LED光源的、在所述光纤的接收端￠6)呈现的光强度来区分所述嘴的内部和所述脸频13.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器包括电容元件(70)和用于感知其电容的系统(72)，其中当所述刷毛件与远离所述使用者的脸颊相对的靠近所述脸颊时，所述电容元件的电容增加14.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器是红外LED(82)和红外探测器(84)，其中由所述探测器探测的光强度随着所述刷毛件的背部元件接触所述脸颊而降低15.根据权利要求14所述的牙刷，包括位于所述背部元件上的附加的红外LED和红外探测器(86)，用于确定相对于所述使用者的牙齿的附加的刷毛件位置16.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述传感器是开关(94)，其当所述刷毛件背部元件接触所述使用者的脸颊时被激励17.一种能够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)、颈部(104)和在所述颈部的末端的用于清洁使用者牙齿的刷毛件部(107)； 多个传感器元件(102)，沿着所述牙刷的颈部排成队列，所述传感器元件定向成使得所述传感器元件在所述嘴内和嘴外的相对数目指示在嘴中的牙刷部分；以及 接收器(106，)，用于从在所述嘴外的未覆盖的传感器元件接收信息，其中所述接收器包括用于根据所述传感器信息向使用者指示所述牙刷已经插入到所述嘴中多深的系统(108)18.根据权利要求17所述的牙刷，其中所述传感器元件是光源，以及所述接收器适于接收来自未覆盖的光源的光，其中通过所选择的特性彼此区分所述光源19.根据权利要求17所述的牙刷，其中所选择的特性是频率，从而所述光源发射不同颜色的光20.根据权利要求19所述的牙刷，其中所述光源是红外LED，每个具有不同的发射频率21.根据权利要求17所述的牙刷，其中所述传感器元件是温度传感器

本发明通常涉及牙刷，更具体地涉及牙刷刷毛在嘴中的位置的确定，包括牙刷进入嘴中多深以及使用者是在刷牙齿的内侧还是外侧表面

图1-9示出了这里描述的牙刷的第一实施例的结构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传感器，该传感器在刷牙期间位于嘴的外部，以确定特别当刷毛件位于嘴中时所述刷毛件相对于所述牙齿的定向，所述刷毛是否在刷牙齿的外侧表面或牙齿的内侧表面的位置在图1-9的实施例中，牙刷10(典型地为电动牙刷)包括把柄部12和刷头部14，其包括靠近把柄12的上端18的至少一个传感器16在所述刷头14的末端是固定于刷毛板或背部元件24的刷毛件20在实施例中示出的传感器16是IR传感器，其对温度敏感图I示出了具有单个IR传感器的布置，而图2示出了大约180°分隔的2个IR传感器尽管图I和图2显示传感器在牙刷把柄处，但它们可以在所述牙刷的颈上，只要所述传感器保持留在所述嘴的外面即可图7示出了在使用者13的嘴中的牙刷10图8和图9示出了具有2个传感器25和27被定向成下述方式的牙刷10，即当刷毛26朝向所述牙齿的外侧表面28(图9)时，传感器25被指向远离使用者的肌肤而朝向环境(箭头32)，从而测量周围的温度(72T)，而另一个传感器27被指向使用者的肌肤时(箭头36)并将测量身体的温度(98. 6 T )当定位所述牙刷10使得所述刷毛25朝向所述牙齿的内侧表面时(图8)，传感器25将指向所述肌肤的方向(箭头37)以及传感器27将指向环境(箭头38)应理解可以仅使用一个传感器也能提供有效的结果，因为例如在牙刷的一个取向上，该传感器将读取98. 6 °F，而在另一个方向上，该传感器将读取环境温度72 T在使用2个传感器或一个传感器的任意一种情况下，所述传感器获得的温度信息被应用至牙刷内的微处理器44 (图I)，其中已经相对于所述传感器测量的温度和所述牙刷的位置而被编程的该微处理器将确定出所述刷毛的位置然后它将该信息发送至显示设备62，所述显示设备62典型但不必需地与所述牙刷分离所述显示例如可以在所述牙刷的充电组件中它可以是独立的显示或甚至就在牙刷上所述系统还提供刷毛位置的可听指示在任何事件中，所述系统向使用者提供所述刷毛相对于所述牙齿的朝向的指示图3-6示出了能够由上述讨论和图I或2所示的布置确定的嘴的区域(内侧牙齿表面或外侧牙齿表面)图3示出了组合的外侧表面37和内侧表面38加速计或倾斜计45可以增加至所述牙刷10，其与所述传感器一起提供区分嘴中四个区域的牙刷能力，特别是嘴的左和右侧，以及内侧和外侧牙齿表面图4和图5示出了当刷区域39和40 (图4)和区域41和42 (图5)时刷毛在倾斜度(inclination)上的180°不同覆盖图6 —起示出了四个区域进一步，还可以借助与原始两个温度传感器大约90°设置的两个附加温度传感器来识别所述牙齿的咀嚼表面所有的温度和加速计/倾斜计信息被提供至所述微处理器44，所述微处理器确定所述刷毛直接面向或背对所述牙齿的哪个区域尽管公开了 IR传感器，但可以使用其他的传感器和技术来探测相对环境所认可的面的存在那些可能包括反射或三角的IR感知、电容感知、接近感知或甚至是声纳(声距离感知)或激光感知在图10-18的特定的实施例及其变型中，其目的仍然是确定所述刷毛和所述牙刷是否朝向所述牙齿的外侧或内侧表面这些变型实现了相对于使用者脸颊的内部表面的刷、毛位置确定在每一个所述变型中，传感器组件设置在所述刷毛背板当刷所述牙齿内侧时，所述传感器组件将面向所述嘴的内侧而背离所述脸颊，而当刷所述牙齿的外侧表面时，所述传感器组件将面向所述脸颊的内部表面处理这两个位置之间的不同传感器输出来向使用者提供所述刷毛位置的指示图11和图12示出位于使用者的嘴(通常示为52)中的具有把柄35和刷头57的牙刷50在图11中，刷毛53放置抵靠所述牙齿的内侧表面，使得所述刷毛背板54上的传感器56面向所述嘴的内侧在图12中，所述牙刷50被朝向为使得所述刷毛52放置抵靠所述牙齿的外部表面在这个位置，所述传感器面向所述使用者的脸颊这里公开了与不同传感器相关的若干实施例变型，其中所述不同传感器适于区分所述刷毛是面向嘴区域或面向使用者的脸颊图10示出了其中牙刷50的刷毛背板54装配有红外温度传感器56的一个实施例变型当在刷所述牙齿的外侧表面时，传感器56将测量脸颊的温度当刷所述牙齿的内侧表面时，传感器56将测量嘴内侧的温度由于存在温度差别，刷毛的这两个位置可以被区分所述传感器确定的测量温度值被提供至所述牙刷55内的通常示为58的微处理器，该微处理器被编程经由查询表等来提供所述刷毛的位置的指示给显示59,而所述显示59如上面实施例所述可以是独立的单元(诸如充电单元)的一部分所述信息典型地通过IR(红外)通信提供所述显示还可以在牙刷本身或与充电器分离的其他显示设备上可以是可见的、可听的或其他类型的指示在图13和图14的变型中，刷毛背板60装配有光纤62所述光纤62从牙刷65的把柄64经过所述刷毛件的背部然后返回所述把柄延伸成环在所述光纤62的一端，安装提供穿过光纤62的光的LED63在光纤的另一端是光传感器，其测量从光纤输出光的强度当刷牙齿的外侧表面时，所述光纤62将碰触脸颊由于该脸颊碰触，在所述光纤界面的折射率将会存在变化此时将会一些光从光纤中逸出，而由光传感器66感知的光强度相比于当刷毛仅在邻近牙齿的内侧表面时会减少所述传感器根据是否在刷牙齿的内侧表面或外侧表面，而提供不同的光强度值至所述牙刷微处理器该微处理器通过上面讨论的显示或其它通信方式提供所述刷毛位置的指示给使用者图15示出了另一变型，其中金属板70安装在刷毛背板72上板70使用薄的塑料层覆盖当金属板碰触脸颊时，该金属板70的电容改变可以通过传感器测量该板的电容当刷所述牙齿的外侧表面时，所述板的电容将由于接触所述脸颊而较高当刷所述牙齿的内侧表面是，所述电容将由于缺少肌肤接触而较低所述电容传感器72向牙刷内的微处理器提供所述电容值，而该微处理器继而在例如上面公开的显示上向用户提供是否在刷牙齿的内侧或外侧表面的指示在图16所示的仍然另一变型中，其中刷毛件背板80包含IR LED82和IR探测器84所述探测器84探测从LED发射的光当所述刷毛件的背板接触所述脸颊时，所述IRLED82和IR探测器84将部分被脸颊的肌肤覆盖由所述探测器84测量的光强度将是低的当在刷所述牙齿的内侧表面时，由所述探测器探测的光强将会较高所述光强度信息被提供至牙刷内的微处理器，该微处理器继而向使用者提供所述刷毛是否邻近牙齿的内侧或外侧表面的指示此外，可以在刷毛背板的侧面装配IR LED和探测器组合86，该组合将使得附加的牙刷取向探测成为可能图17示出了另一变型刷毛背板90包含接触开关94当刷牙齿的外侧表面时，刷毛背板将碰触所述脸颊并且将触发开关94，从而提供所述刷毛相对于牙齿的位置的指示当在刷牙齿的内侧表面时，该开关94将不会被触发微处理器将处理来自开关94的信号(或缺少所述信号)以及向使用者提供所述刷毛在嘴中的位置的指示图18示出了确定牙刷插入到嘴中多深的实施例示出的牙刷100具有把柄105、刷毛件107和沿着牙刷的颈部104布置的多个LED光源102-102在该实施例中，提供至少一个但优选两个或更多个的LED每个LED具有不同的发射特性，诸如不同的频率LED产生发送至接收器106的光在操作中，当所述牙刷被插入到嘴中，一个或多个LED将被覆盖，从而消除了被发送和被接收器接收到的那个特性所述接收器确定其接收的光的频率该信息被提供至微处理器(典型在接收器中)，该微处理器计算所述牙刷放置在嘴中有多深然后该信息被提供作为显示108 (典型的在接收器上)在所述牙刷的颈上的元件还可以是温度传感器在这一布置中，不需要另外的光接收器作为图18的实施例的变型，除了在牙刷的颈上的LED(或温度传感器)以外，可以提供至少4个红外温度传感器然后可以由微处理器处理来自各种传感器的信息来确定正在刷嘴中的具体区域因此，已经公开了向使用者提供关于刷毛在嘴中相对于牙齿的位置的信息的若干实施例这让使用者确保了恰当地刷牙齿的所有区域尽管出于示例的目的，已经公开了本发明的优选实施例，应理解在不脱离本发明 精神的前提下，可以在实施例中包含各种变化、修改和替换，如在所附权利要求中所述