КОНТРОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЧИСТКИ ЗУБОВ Российский патент 2016 года по МПК A46B15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству, предназначенному для контроля использования зубной щетки, чтобы обеспечить пользователю обратную связь о процессе чистки зубов.

Уровень техники

До последнего времени были известны зубные щетки с контролирующими устройствами, которые обеспечивают пользователям обратную связь о результате процесса чистки зубов. В таких устройствах могут применяться датчики ускорения, таймеры и датчики давления, например, для того, чтобы получить данные измерений в процессе чистки зубов.

Однако, определение результата процесса чистки зубов, иными словами, насколько качественно пользователь выполнил чистку зубов, оказалось непростой задачей. Кроме того, стоимость используемого для этого устройства необходимо удерживать в разумных пределах.

Таким образом, до сих пор имеется необходимость в усовершенствованиях, касающихся точности и стоимости известных контролирующих устройств.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является создание усовершенствованного контролирующего устройства, предназначенного для определения результата процесса чистки зубов. Эта задача решена за счет применения контролирующего устройства, выполненного согласно независимому п. 1 формулы изобретения.

В этом контролирующем устройстве используется возможность определения поверхности зубов, которая очищается в зоне зубов, на основании наклона зубной щетки относительно направления притяжения земли во время выполнения циклов чистки зубов. Путем регистрации числа циклов чистки с помощью специальных регистраторов поверхности зубов получают информацию о числе циклов чистки каждой поверхности зуба внутри данной зоны зубов. Зарегистрированное число циклов чистки может затем сравниваться с конкретными опорными значениями для поверхности зубов, для того чтобы оценить, насколько хорошо был выполнен процесс чистки зубов. В результате этого получается контролирующее устройство, которое обеспечивает недорогое, компактное и экономящее энергию решение для надежного контроля процесса чистки зубов.

Краткое описание чертежей

В последующем техническом описании данное изобретение будет описано более подробно с помощью примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 изображен один вариант зоны зубов;

на фиг. 2 - вариант реализации выходного устройства, выполненного согласно данному изобретению;

на фиг. 3 - вариант реализации зубной щетки с контролирующим устройством, выполненной согласно данному изобретению;

на фиг. 4 - система координат;

на фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая вариант реализации контролирующего устройства согласно данному изобретению;

на фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая работу контролирующего устройства.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показаны зоны зубов, а на фиг. 2 показан вариант реализации выходного устройства 27 согласно данному изобретению.

В варианте осуществления данного изобретения, показанном на фиг. 1, зубы с помощью примера были разделены на четыре зоны зубов: R-U, L-U, R-D и L-D. Зоны зубов, каждая из которых в данном случае представляет собой четверть, могут быть обозначены как левая верхняя L-U, левая нижняя L-D, правая верхняя R-U и правая нижняя R-D зоны. Во многих случаях достаточная обратная связь может быть обеспечена пользователю зубной щетки путем указания того, что одна (или несколько) из этих четырех зон зубов была (были) вычищена недостаточно тщательно.

В одном варианте осуществления данного изобретения каждая из четырех зон R-U, L-U, R-D и L-D зубов содержит три заранее заданных поверхности зубов, которые необходимо чистить. На фиг. 1 каждая зона соответственно содержит наружную поверхность 1-4, внутреннюю поверхность 5-8 и жевательную поверхность 9-12.

В приведенных ниже примерах пользователь чистит зубы путем чистки четырех зон RU, L-U, R-D и L-D зубов в заранее определенном порядке, или альтернативно путем указания контролирующему устройству, какая из зон в настоящее время чистится. Контролирующее устройство, таким образом, знает зону зубов, которая чистится в данный момент. Однако пользователь может чистить поверхности 1, 5, 9; 2, 6, 10; 3, 1, 11 или 4, 8, 12 зубов внутри одной зоны RU, L-U, R-D и L-D зубов в любом желаемом порядке, даже путем перехода несколько раз между внутренней, наружной и жевательной поверхностями в процессе чистки конкретной зоны зубов.

Выходное устройство, используемое в контролирующем устройстве, может указывать результат чистки пользователю любым традиционным способом, что позволяет пользователю определить, была ли признана приемлемой или нет очистка зоны RU, L-U, R-D и L-D зубов. Такое выходное устройство может включать в себя по меньшей мере один из следующих элементов: светоизлучающий диод, генератор звуковых сигналов для генерации звуковых сигналов или музыки и генератор речи. Выходное устройство может физически размещаться в модуле, перемещающемся вместе с зубной щеткой, или альтернативно такой модуль может включать в себя проводной или беспроводной интерфейс передачи данных для передачи данных во внешнее выходное устройство, которое указывает на результат очистки пользователю.

В примере, изображенном на фиг. 2, с помощью примера предполагается, что выходное устройство 27 может включать в себя светоизлучающие диоды или дисплей на светоизлучающих диодах с одним сектором 13-16 для каждой зоны зубов, показанной на фиг. 1. Если сектор 13 освещается красным цветом на выходном устройстве фиг. 2 после чистки зубов, пользователь понимает, что, к примеру, зона R-U зубов на фиг. 1 требует более тщательной очистки. Аналогично этому, если другой сектор 14 освещается красным цветом на выходном устройстве фиг. 2 после чистки, пользователь понимает, что, например, зона L-U зубов фиг. 1 требует более тщательной очистки. Приемлемая очистка может быть указана путем освещения другим цветом, таким как, например, зеленый. В альтернативном варианте могут использоваться другие цвета или способы освещения индикатора, чтобы обеспечить пользователю обратную связь, такие как мигание по сравнению с постоянным освещением, освещенный блок по сравнению с неосвещенным и т.п.

Если в выходном устройстве 27 используются светоизлучающие диоды, выходное устройство может включать в себя одну пару светоизлучающих диодов для каждой зоны зубов. В таком случае каждая пара светоизлучающих диодов включает в себя светодиод первого цвета для указания успешной очистки этой зоны из четырех зубов и светодиод второго цвета для указания неуспешной очистки этой зоны из четырех зубов.

На фиг. 3 показан вариант реализации зубной щетки 17 согласно данному изобретению с контролирующим устройством 18, а на фиг. 4 показана система координат XYZ для головки 19 щетки такой зубной щетки.

В варианте осуществления данного изобретения, изображенном на фиг. 3, контролирующее устройство 18 было выполнено как отдельный модуль, содержащий необходимые электронные компоненты и аккумуляторную батарейку, которая была встроена в шток ручной зубной щетки 17. Таким образом, щетина 20 головки 19 щетки перемещается с головкой 19 щетки, и контролирующее устройство 18 перемещается при каждом перемещении головки щетки. Однако это только один пример того, как контролирующее устройство 18 может быть расположено в зубной щетке. В альтернативном варианте контролирующее устройство может быть выполнено как продолжение ручки или присоединяться к зубной щетке каким-либо иным образом. Головка 19 щетки может быть съемной с ручки зубной щетки 17, с тем чтобы разные люди со своей собственной головкой щетки могли использовать одну и ту же рукоятку зубной щетки 17.

Для ясности на фиг. 4 направление оси X по существу то же самое, что и направление щетины 20 в щетке, направление оси Y перпендикулярно оси X и по существу то же самое, что и продольное направление головки 19 щетки, которое в показанном примере представляет собой направление центральной осевой линии трубчатого корпуса зубной щетки 17, а ось Z по существу направлена в боковые стороны от головки щетки, образуя тем самым угол 90°с осями X и Y. Следует, однако, отметить, что точные направления осей не важны для самого контролирующего устройства, но они определены единственно с целью понимания приведенных ниже примеров.

На фиг. 5 приведена блок-схема, иллюстрирующая пример реализации контролирующего устройства 18. Контролирующее устройство может быть встроено в зубную щетку, как показано на фиг. 3, или в альтернативном варианте оно состоит из отдельного компонента, который крепится к зубной щетке. В качестве отдельного компонента контролирующее устройство можно снимать с первой зубной щетки и прикреплять к другой зубной щетке. В таком случае контролирующее устройство может являться составной частью взаимозаменяемой рукоятки зубной щетки.

В этом примере контролирующее устройство содержит формирователь сигналов 23, управляющий работой контролирующего устройства 18. Формирователь сигналов 23 и компаратор 24 могут быть выполнены в виде электронной схемы, компьютерной программы или комбинации компьютерной программы и электронной схемы. В последних двух случаях процессор, работающий на компьютере, может выполнять задачи формирователя сигналов 23 и/или компаратора 24 под управлением программных средств. Компьютер может представлять собой автономный процессор, например, встроенный в базовое устройство, или компьютер общего назначения. Формирователь сигналов и компаратор могут, таким образом, физически состоять из одной отдельной части.

Формирователь сигналов 23 осуществляет низкочастотную и высокочастотную фильтрацию с помощью, например, одного или нескольких цифровых фильтров. По меньшей мере один из фильтров может быть типа: y(t)=y(t-1)*(1-1/k)+x(t)/k, где y(t) - величина выходного сигнала в момент времени t, x(t) - величина входного сигнала в момент времени t, а k - это коэффициент фильтрации, соответственно. По меньшей мере один из фильтров может быть также типа: z(t)=x(t)-y(t), где z(t) - величина выходного сигнала в момент времени t, x(t) - величина входного сигнала в момент времени t, a y(t) -сигнал, отфильтрованный низкочастотной фильтрацией, соответственно.

Датчик 25 величины ускорения присоединен к устройству для измерения последовательностей процесса чистки зубов. Трехмерный датчик 25 ускорения может использоваться для измерения величины наклона зубной щетки во время использования, такой как углы, под которыми зубная щетка и контролирующее устройство, прикрепленное к зубной щетке, пользователь держит относительно направления земного притяжения. В другом примере трехмерный датчик 25 ускорения измеряет циклическое и/или нециклическое перемещение зубной щетки. Датчик ускорения может представлять собой, например, датчик модели СМА3000, выпускаемый фирмой "VTI Technologies Оу" (P.O. Box 27, FI-01621, Вантаа, Финляндия). Выходной сигнал трехмерного датчика ускорения может быть описан следующей формулой:

где измеренный вектор выходного сигнала (a_measured, трехкомпонентный) соответствует сумме величины ускорения (а) объекта, вектора гравитации (g) и вектора величины погрешности (a_g), все из которых расположены в локальной системе координат контролирующего устройства процесса чистки.

Как следует из уравнения (1), датчик ускорения может использоваться для измерения как угла наклона (когда известна величина изменения скорости а), так и величины ускорения (когда известна величина гравитационного ускорения каркаса щетки). Никакие дополнительные компоненты датчика, увеличивающие стоимость и занимающие пространство, не являются необходимыми для отслеживания перемещения или положения зубной щетки, следовательно, контролирующее устройство может включать в себя трехмерный датчик 25 ускорения в качестве единственного датчика. Одно преимущество устройства, использующего только датчик ускорения, заключается в том, что затраты на производство устройства снижаются. Другое преимущество заключается в том, что использование датчика ускорения без других датчиков направления смещения или положения обеспечивает экономию пространства. По сравнению с некоторыми другими способами, третьим преимуществом является сверхнизкое потребление электроэнергии.

В измерениях, выполняемых с помощью контролирующего устройства 18, предполагается, что величина ускорения представляет собой помехи, отрицательно влияющие на измерение величины наклона или угла наклона. В процессе чистки зубов датчик 25 ускорения может измерять последовательности чистки зубов, которые могут регистрироваться или подаваться в качестве данных в компаратор 24. Компаратор может также получать опорные данные процесса чистки зубов, иными словами, данные заданных значений, из запоминающего устройства 26. Запоминающее устройство 26 может представлять собой регистрирующее устройство, которое соединено с датчиком 25 ускорения и/или формирователем сигналов 23 для хранения опорных данных о последовательностях чистки зубов. Формирователь сигналов 23 может выполнять функции низкочастотной и высокочастотной фильтрации, а также функции синхронизации уровней на основании данных ускорения с целью получения соответствующих данных о последовательностях и параметрах чистки зубов.

К примеру, опорные данные или заданные значения последовательности чистки зубов, хранимые в запоминающем устройстве 26, могут сравниваться с данными, генерируемыми во время нормального, повседневного использования зубной щетки, после того как использование зубной щетки было завершено. В одном примере опорных данных последовательности чистки зубов опорные данные последовательности чистки зубов могут также указывать время (например, секунды), использованное для чистки каждой зоны зубов, число циклов чистки каждой зоны зубов и порядок чистки (переход от одного положения к другому). Сравнение между данными последовательности чистки зубов во время использования с опорными данными последовательности чистки зубов или базовыми значениями используется для обеспечения обратной связи пользователю с помощью выходного устройства 27. Контролирующее устройство 18 может быть предназначено для автоматического информирования пользователя о результатах чистки зубов с помощью светоизлучающего диода, множества светоизлучающих диодов или дисплея путем указания результата для заранее заданного периода времени после завершения чистки зубов, определяемой, например, истечением срока ожидания, возвращением на базу или переключателем.

Вместо визуального индикатора выходное устройство 27 может состоять из индикатора, который формирует звуковой сигнал, такой как зуммер, генерирующий заранее заданный прерывистый звуковой сигнал, или генератор речи, генерирующий инструкции после чистки зубов. Такой зуммер или генератор речи может использоваться для указания либо успешной, либо неприемлемой чистки зубов. Таким образом, пользователю может быть обеспечена мгновенная обратная связь о процессе чистки зубов.

В некоторых вариантах осуществления данного изобретения контролирующее устройство, изображенное на фиг. 5, может включать в себя таймер 28 для измерения длительности чистки конкретной зоны зубов. Это позволяет выполнять сравнение с опорным значением, представляющим заданную длительность, или того, достаточно ли долго пользователь чистил данную зону зубов.

Контролирующее устройство 18, изображенное на фиг. 5, может также включать в себя интерфейс 22 для передачи результата сравнения в удаленное устройство, где расположено выходное устройство 27 и/или отдельный блок хранения данных о чистке зубов. Таким образом, пользователю может быть обеспечена обратная связь с помощью выходного устройства, расположенного локально и связанного с формирователем сигналов и компаратором, или в альтернативном варианте с помощью выходного устройства, расположенного дистанционно, или с помощью как локального, так и дистанционно расположенного выходных устройств.

В случае проводного интерфейса с дистанционным устройством интерфейс 22 может включать в себя электрические контакты, которые используются контролирующим устройством 18 для связи с удаленным устройством. В альтернативном варианте, в случае беспроводного интерфейса, интерфейс 22 может включать в себя радиопередатчик для передачи измеренного результата с помощью радиоканала в удаленное устройство.

Контролирующее устройство 18 также включает в себя вводное устройство 21, предназначенное для приема данных, вводимых пользователем, такое как кнопка для ввода данных пользователем, например для выбора режима (например, обучения, чистки, прокрутки памяти) или указания событий запуска или останова. Такие входные сигналы могут использоваться для установки контролирующего устройства 18 в режим обучения, который может использоваться для сбора данных о собственной предпочтительной последовательности чистки зубов пользователя. Первый режим может быть непрерывным, что означает, что данные записываются в память в качестве опорных значений непрерывно, включая измеренные последовательности чистки зубов, или он может использоваться для сохранения данных в памяти выборочно. Выбранные данные могут использоваться, например, под наблюдением специалиста по гигиене полости рта, дантиста или родителей для обеспечения достаточной очистки зубов. После активации входного устройства 21 датчик 25 ускорения предназначен для измерения и передачи данных последовательности чистки зубов (например, данных, касающихся угла наклона зубной щетки) в формирователь сигналов 23, который может обрабатывать их и помещать в запоминающее устройство 26 для их последующего использования во время использования зубной щетки.

Датчик 25 ускорения измеряет последовательности чистки зубов для сравнения с опорными данными, когда контролирующее устройство 18 находится во втором режиме. Режим обучения позволяет пользователю сохранять опорные данные индивидуальной последовательности чистки зубов в запоминающем устройстве 26 в качестве опорных значений. К примеру, после нажатия кнопки на входном устройстве 21 пользователь использует зубную щетку для чистки его или ее зубов настолько тщательно, насколько это желательно. Вторая активация входного устройства 21 может привести к окончанию первого режима. В результате этого опорные данные о последовательности чистки зубов, указывающие углы, пол которыми конкретный пользователь держит зубную щетку во время использования, сохраняются в запоминающем устройстве 26 в качестве опорных данных или опорных значений предпочтительной последовательности чистки зубов. Кроме того, опорные данные могут также указывать использованное время, число циклов чистки и порядок чистки зубов (переход из одного положения в другое). Эти опорные данные о предпочтительной последовательности чистки зубов могут использоваться для анализа того, насколько тщательно этот конкретный пользователь будет чистить его или ее зубы в будущем во время повседневного использования. Первый режим, таким образом, позволяет пользователю учесть индивидуальное поведение (например, зубную щетку или головку щетки пользователь держит под определенными углами) в процессе чистки зубов.

Выше на основании примера предполагалось, что контролирующее устройство генерирует и сохраняет в запоминающем устройстве опорные данные последовательности чистки зубов после того, как контролирующее устройство 18 было установлено в режим обучения и зубная щетка используется для чистки. Однако альтернативой этому является то, что опорные данные заранее заданной последовательности чистки зубов генерируются во внешнем устройстве и копируются в запоминающее устройство 26 контролирующего устройства 18 для последующего использования в качестве опорных данных или опорных значений, в то время когда контролирующее устройство используется в процессе повседневной чистки зубов.

Когда контролирующее устройство 18 для контроля процесса чистки зубов используется в повседневном использовании, может выполняться сравнение с опорными данными, хранящимися в запоминающем устройстве 26 контролирующего устройства 18. Дополнительные опорные данные могут записываться для замены первых опорных данных или объединения с первыми опорными данными. Такие последовательности чистки зубов могут запоминаться либо по отдельности, либо совместно в качестве опорных данных последовательностей чистки зубов в регистрирующем устройстве. К примеру, пользователь во время одного конкретного сеанса чистки зубов может сохранять сгенерированные последовательности чистки зубов в регистрирующем устройстве в качестве опорных данных. В альтернативном варианте пользователь может добавить такие опорные данные к общим опорным данным последовательностей чистки зубов.

Опорные данные индивидуальной последовательности чистки зубов могут сохраняться для множества людей в запоминающем устройстве 26 контролирующего устройства 18. В одном примере идентификатор человека, который использовал зубную щетку во время режима обучения, сохраняется в памяти вместе с опорными данными последовательности чистки зубов. В одном примере этот идентификатор связан с головкой 19 щетки конкретного человека на устройстве, имеющем одну съемную головку щетки для каждого индивидуального пользователя. Это обеспечивает преимущество, когда несколько человек используют одну и ту же зубную щетку или фактически ту же самую рукоятку зубной щетки (с их собственными персональными съемными частями щетки, такими как головка щетки). В таком случае контролирующее устройство 18 может быть способно автоматически идентифицировать человека, использующего зубную щетку, путем выбора из запоминающего устройства 26 опорных данных последовательности чистки зубов, которые наилучшим образом соответствуют данным, генерируемым во время использования зубной щетки. В альтернативном варианте зубная щетка может включать в себя интерфейс, который дает пользователю возможность ввести его или ее идентификатор, или идентификатор закодирован в интерфейсе головки щетки, чтобы контролирующее устройство 18 было способно выбрать правильные опорные данные последовательности чистки зубов из запоминающего устройства 26. Вводное устройство 21 может использоваться в качестве такого интерфейса.

Контролирующее устройство 18 может быть предназначено для автоматической калибровки на основании суммы вектора ускорения низкочастотной фильтрации - sum a=√(axlp²+aylp²+azlp²)=lg, где axlp, aylp и azlp - это компоненты ускорения низкочастотной фильтрации соответственно в ортогональных направлениях х, у и z в системе координат щетки.

Все части контролирующего устройства 18 могут быть объединены друг с другом и/или встроены в корпус или прикреплены к корпусу электрической или ручной зубной щетки. В альтернативном варианте радиопередатчик может быть предусмотрен отдельно от других частей, например, в зарядном устройстве для аккумулятора, в подставке или базе электрической зубной щетки. В таком примере интерфейс может включать в себя клеммы в зубной щетке, которые присоединены к соответствующим клеммам в зарядном устройстве для аккумулятора для передачи результата сравнения с помощью проводного соединения в передатчик в зарядном устройстве для аккумулятора или путем индуцирования сигналов беспроводной связи в узком диапазоне частот .Радиопередатчик в устройстве зарядки аккумулятора затем передает этот результат сравнения дальше с помощью беспроводного радиоканала в удаленное устройство.

На фиг. 6 показана блок-схема, иллюстрирующая работу контролирующего устройства.

На этапе 30 пользователь начинает чистить заранее определенную зону зубов или зону зубов, указанную пользователем. Альтернативой этому является то, что зоны зубов всегда чистят в одном и том же порядке, так что контролирующее устройство для каждой новой зоны зубов указывает с помощью выходного устройства 27, какую зону зубов следует чистить, или что пользователь с помощью вводного устройства 21 указывает зону R-U, L-U, R-D или L-D зубов, которую он будет чистить. В любом случае контролирующее устройство 18 знает зону зубов, которая чистится в данный момент, причем предполагается, что в этом примере это зона L-U зубов.

В этом примере предполагается, что таймер 28 используется для измерения продолжительности чистки зоны зубов, например, сколько секунд пользователь тратит на чистку данной конкретной зоны, хотя таймер не является необходимым во всех вариантах осуществления данного изобретения. Если таймер используется, альтернативой является использование трех таймеров, по одному для каждой поверхности зоны зубов. Соответственно на этапе 31 таймер 28 включается и запускается, и запускаются конкретные счетчики поверхности зубов (такие, как устанавливаемые в нулевое значение). В приведенном ниже объяснении с помощью примера предполагается, что обеспечены три конкретных счетчика поверхностей зубов: один для наружной поверхности 2 зубов, один для внутренней поверхности 6 зубов и один для жевательной поверхности 10.

На этапе 32 датчик 25 ускорения генерирует сигналы, которые формирователь сигналов 23 принимает и обрабатывает. Формирователь сигналов 23 выполняет низкочастотную фильтрацию сигналов (ах, ay, az) для устранения помех и погрешностей ускорения. Кроме того, сигнал ускорения подвергается сильной низкочастотной фильтрации, что обеспечивает сигнал без ускорения, но только с величиной силы земного притяжения и погрешностью смещения и коэффициента усиления датчика. Максимальное и минимальное значения этого сигнала используются для автоматической калибровки параметров датчика по трем осям X, Y и Z (lg = 9,81 м/с² = ускорению свободного падения в поле притяжения земли), описываемой следующими выражениями:

ах0 (=offset)=(axmax+axmin)/2 калибруется в 0g, (offset - смещение)

axgain=(axmax - axmin)/2 калибруется в lg, (gain - коэффициент усиления)

ay0 (=offset)=(aymax+aymin)/2 калибруется в 0g,

aygain=(aymax-aymin)/2 калибруется lg,

az0 (=offset)=(azmax+azmin)/2 калибруется в 0g, и

azgain=(azmax-azmin)/2 калибруется lg (gain - коэффициент усиления).

Теперь во время чистки зубов компоненты X и Z сигнала, подвергнутого сильной низкочастотной фильтрации, непосредственно дают угол наклона щетки в поле земного тяготения. Ускорение Y затем подвергается высокочастотной фильтрации путем вычитания сигнала, подвергнутого сильной низкочастотной фильтрации, из исходного сигнала (ayhp=ay-aylp). Для этого сигнала устанавливаются пороговые уровни. После того, как был превышен положительный пороговый уровень и перейден отрицательный пороговый уровень в пределах заранее определенного предельного интервала времени, цикл чистки зубов определяется на этапе 32. В этом примере конкретная величина ускорения, пересечение двух пороговых уровней, иными словами, две величины ускорения вдоль оси Y в противоположных направлениях направлении в пределах конкретного промежутка времени, указывает на цикл чистки зубов. На этой стадии мы входим в этап 33, на котором анализируются текущие компоненты X и Z сигнала, прошедшего сильную низкочастотную фильтрацию. Эти компоненты используются на этапе 33 для определения того, какая из поверхностей 2, 6 или 10 зубов чистилась с помощью идентифицированного цикла чистки. В памяти контролирующего устройства содержится образец пары компонентов X и Z для каждой поверхности 2, 6 и 10 зубов зоны L-U зубов (и также для всех других зон зубов). Таким образом, очищаемая поверхность зубов определяется как поверхность, чья пара образцов X и Z наилучшим образом соответствует компонентам X и Z, подвергнутым сильной низкочастотной фильтрации. Конкретный счетчик поверхности зубов идентифицированной поверхности зубов используется для регистрации цикла чистки для идентифицированной поверхности 2, 6 или 10 зубов на этапе 34, например, путем инкрементирования счетчика на единицу. Физически конкретные счетчики поверхности зубов могут быть реализованы как заранее определенные ячейки памяти в запоминающем устройстве 26.

На этапе 35 осуществляется проверка того, что продолжается чистка той же самой зоны L-U зубов, или того, что следует закончить чистку этой зоны зубов (например, путем индикации на выходном дисплее того, что очистка зоны L-U зубов признана приемлемой), или того, что пользователь использовал вводное устройство 21 для указания, что чистка этой зоны зубов была завершена.

Как только, в конце концов, определено на этапе 35, что чистка текущей зоны зубов была завершена, инициируется этап 36. На этапе 36 компаратор 24 сравнивает зарегистрированное число циклов чистки для каждого конкретного счетчика поверхности зубов с соответствующими опорными значениями, хранящимися в запоминающем устройстве 26. Кроме того, хотя это не является необходимым во всех вариантах осуществления данного изобретения, в этом примере таймер 28 проверяется для определения того, что длительность чистки зоны L-U зубов соответствует опорному значению, хранимому в запоминающем устройстве 26. Если все конкретные счетчики поверхности зубов зарегистрировали число циклов чистки, которое с достаточной точностью соответствует опорным значениям, и в этом примере также длительность чистки с достаточной точностью соответствует опорному значению, хранимому в запоминающем устройстве 26, выходным устройством 27 на этапе 37 указывается, что чистка зоны L-U зубов была признана приемлемой. В противном случае выходным устройством 27 на этапе 37 указывается, что чистка зоны L-U зубов была признана неприемлемой.

Достаточная точность, требуемая при сравнении, чтобы признать результат чистки приемлемым, зависит от реализации. Один вариант заключается в том, когда все конкретные счетчики поверхности зубов регистрируют число циклов чистки, которое составляет по меньшей мере от 60% до 80% опорного значения для данной поверхности зубов, и аналогично длительность (если используется) чистки, измеренная таймером, составляет по меньшей мере от 60% до 80% соответствующего опорного значения, то чистка данной зоны зубов может быть признана приемлемой.

И наконец, на этапе 38 определяется тот факт, осталась ли еще зона зубов, которую необходимо чистить. Если нет, то процесс может быть завершен. В противном случае этапы 30-38 повторяют для следующей зоны зубов.

В дополнение к ранее описанным характерным особенностям, контролирующее устройство может также использовать выходное устройство 27 для указания пользователю, когда зубная щетка была изношена и соответственно достигла окончания срока службы. Таким образом, пользователь может быть проинформирован о том, когда следует купить новую зубную щетку или головку зубной щетки. Один вариант получения такой информации заключается в том, что контролирующее устройство предназначено для подсчета числа полных накопленных циклов чистки зубов и для указания с помощью выходного устройства 27 того факта, что был достигнут конец срока службы зубной щетки, после того как конкретное заранее установленное опорное число циклов чистки зубов было достигнуто. В случае варианта осуществления данного изобретения, в котором одно и то же контролирующее устройство может быть использовано с другой зубной щеткой или другой головкой зубной щетки, пользователю может быть в этом случае предоставлена возможность сброса (обнуления) числа накопленных циклов чистки зубов, после того как зубная щетка или головка зубной щетки была заменена на новую.

В альтернативном варианте контролирующее устройство может быть предназначено для сравнения имеющегося спектрального распределения ускорения чистки с конкретным заранее установленным опорным распределением чистки и для указания с помощью выходного устройства 27 окончания срока службы зубной щетки на основании вышеупомянутого сравнения.

Следует понимать, что приведенное выше техническое описание и прилагаемые чертежи предназначены только для иллюстрации данного изобретения. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что данное изобретение может быть изменено и модифицировано без выхода за рамки объема данного изобретения.

Изобретение относится к устройству (18) для контроля процесса чистки зубов. Контролирующее устройство содержит вводное устройство (21), датчик ускорения, формирователь сигналов, запоминающее устройство, компаратор, который сравнивает число циклов чистки зубов, зарегистрированных конкретным счетчиком каждой поверхности зубов во время чистки, с соответствующими опорными значениями, хранящимися в запоминающем устройстве, и выходное устройство (27), которое указывает, что чистка данной зоны (L-U) зубов была признана приемлемой. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Контролирующее устройство (18) для контроля процесса чистки зубов, предназначенное для использования с зубной щеткой (17) во время чистки зубов, отличающееся тем, что содержит:
- вводное устройство (21), предназначенное для приема данных, вводимых пользователем;
- датчик (25) ускорения, предназначенный для генерации сигналов во время чистки зубов;
- формирователь сигналов (23), принимающий и обрабатывающий сигналы от датчика (25) ускорения, причем, когда зубная щетка (17) и контролирующее устройство (18) используются для чистки заранее определенной или указанной пользователем зоны (R-U, L-U, R-D, L-D) зубов, содержащих множество заранее определенных поверхностей (1-12) зубов, формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью идентификации цикла чистки зубов на основании конкретной величины ускорения головки (19) зубной щетки в продольном направлении (Y) головки щетки, при этом в ответ на идентифицированный цикл чистки формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью идентификации заранее определенной поверхности (1-12) зубов, которая была очищена с помощью идентифицированного цикла чистки, на основании угла наклона контролирующего устройства (18) в поле земного притяжения во время цикла чистки и регистрации идентифицированного цикла чистки идентифицированной поверхности (1-12) зубов с помощью соответствующего заданного счетчика (26) поверхности зубов;
- запоминающее устройство (26), предназначенное для хранения по меньшей мере одного заданного опорного значения поверхности зубов для каждой заранее определенной поверхности (2, 6, 10) зубов каждой зоны (L-U) зубов;
- компаратор (24), выполненный с возможностью сравнения числа циклов чистки, зарегистрированных заданными счетчиками каждой из поверхностей (2, 6, 10) зубов во время чистки зоны зубов с соответствующей поверхностью (2, 6, 10) зубов, с заданными опорными значениями, хранящимися в запоминающем устройстве (26); и
- выходное устройство (27), выполненное с возможностью указания на приемлемость чистки данной зоны (L-U) зубов, если компаратор (24) указывает, что число циклов чистки, зарегистрированное заданным счетчиком каждой поверхности (2, 6, 10) зубов во время чистки данной зоны (L-U) зубов, соответствует с заранее заданной точностью соответствующим опорным значениям для данной зоны (L-U) зубов, при этом
- продольное направление головки (19) щетки определяет ось Y (Y), направление щетин (20) головки щетки определяет ось X (X), которая расположена перпендикулярно оси Y, при этом ось Z (Z) расположена перпендикулярно относительно осей X и Y;
- формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью подвергания сигналов от датчика (25) ускорения сильной низкочастотной фильтрации;
- формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью определения угла наклона контролирующего устройства в поле земного тяготения на основании измеренного ускорения в направлениях X и Z, указываемого с помощью сигналов, подвергшихся сильной низкочастотной фильтрации;
- формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью подвергания сигналов от датчика ускорения высокочастотной фильтрации для идентификации цикла чистки как ускорения вдоль оси Y, указанного сигналом, подвергшимся высокочастотной фильтрации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что:
- контролирующее устройство (18) дополнительно содержит таймер (28), который во время чистки заранее определенной или указанной пользователем зоны (L-U) зубов выполнен с возможностью измерения длительности чистки данной зоны зубов;
- запоминающее устройство (26) дополнительно выполнено с возможностью хранения опорного значения длительности чистки для каждой зоны (R-U, L-U, R-D, L-D) зубов;
- компаратор (24) дополнительно выполнен с возможностью сравнения длительности, измеренной таймером (28) во время чистки зоны (L-U) зубов, с соответствующим опорным значением длительности, хранящимся в запоминающем устройстве (26); и
- выходное устройство (27) выполнено с возможностью указания на приемлемость чистки данной зоны (L-U) зубов только в том случае, если также длительность, измеренная таймером во время чистки зоны (L-U) зубов, с заранее заданной точностью соответствует соответствующему опорному значению длительности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство (18) выполнено с возможностью реагирования на заранее заданный ввод данных пользователя, осуществляемый с помощью вводного устройства (21), для ввода режима обучения, причем формирователь сигналов (23) во время чистки зубов выполнен с возможностью сохранения по меньшей мере опорных значений для поверхности зубов для зон зубов в запоминающем устройстве (26) для использования компаратором (24) при сравнении во время последующей чистки зубов.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство (18) предназначено для ввода режима калибровки, в котором формирователь сигналов (23) выполнен с возможностью установки максимального и минимального значения сигнала, подвергшегося низкочастотной фильтрации, от датчика (25) ускорения следующим образом:
ах0=(axmax+axmin)/2 калибруется в 0 g,
axgain=(axmax-axmin)/2 калибруется в 1 g, (gain - коэффициент усиления) ay0=(aymax+aymin)/2 калибруется в 0 g,
aygain=(aymax - aymin)/2 калибруется в 1 g, (gain - коэффициент усиления)
az0=(azmax+azmin)/2 калибруется в 0 g, и
azgain=(azmax-azmin)/2 калибруется в 1 g, (gain - коэффициент усиления),
где g - это ускорение свободного падения.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь сигналов (23) предназначен для идентификации ускорения головки (19) щетки в продольном направлении (Y) как цикла чистки только в том случае, если два ускорения в противоположных направлениях идентифицированы внутри заранее заданного интервала времени.

6. Устройство п. 1, отличающееся тем, что формирователь сигналов (23) содержит по меньшей мере один фильтр типа: y(t)=y(t-1)*(1-1/k)+x(t)/k, где y(t) - выходной сигнал в момент времени t, x(t) - входной сигнал в момент времени t, и k - коэффициент фильтрации, соответственно.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь сигналов (23) содержит по меньшей мере один фильтр типа: z(t)=x(t)-y(t), где z(t) - выходной сигнал в момент времени t, x(t) - входной сигнал в момент времени t, и y(t) - сигнал, подвергнутый низкочастотной фильтрации, соответственно.

8. Устройство по любому из пп. 6 или 7, отличающееся тем, что по меньшей мере один фильтр представляет собой цифровой фильтр.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство (18) предназначено для автоматической калибровки, основанной на сумме вектора ускорения, подвергнутого низкочастотной фильтрации: sum a=√(axlp²+aylp²+azlp²) =lg, где axlp, aylp и azlp - компоненты вектора ускорения, подвергнутого низкочастотной фильтрации, в ортогональных направлениях x, y и z соответственно.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство (18) содержит беспроводной или проводной интерфейс (22) передачи данных, предназначенный для приема данных, вводимых пользователем, из вводного устройства (21) с помощью интерфейса и/или для передачи информации о результате сравнения в выходное устройство (27) через интерфейс.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходное устройство (27) включает в себя по меньшей мере один из следующих элементов: светоизлучающий диод, дисплей, генератор звуковых сигналов или генератор речи.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство предназначено для подсчета числа полных накопленных циклов чистки зубов и для указания с помощью выходного устройства (27) факта окончания срока службы зубной щетки после того, как было достигнуто конкретное заранее установленное опорное число циклов чистки зубов.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контролирующее устройство предназначено для сравнения имеющегося спектрального распределения ускорения чистки зубов с конкретным заранее установленным опорным распределением чистки зубов и для указания с помощью выходного устройства (27) факта окончания срока службы зубной щетки на основании вышеуказанного сравнения.