ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОТОКОВОГО ЗОНДА Российский патент 2018 года по МПК A61B5/00 

[0001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее раскрытие сущности относится к устройствам, используемым для определения состояния дентальной поверхности. Более конкретно, настоящее раскрытие сущности относится к потоковому зонду, который используется для того, чтобы определять состояние дентальной поверхности.

[0003] ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0004] Данная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент (США) № 61/740904, поданной 21 декабря 2012 года, и предварительной заявки на патент (США) № 61/746361, поданной 27 декабря 2012 года, причем содержание обеих заявок входит в данное описание путем ссылки.

[0005] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0006] Считается, что кариес или пародонтозы являются инфекционными болезнями, вызываемыми посредством бактерий, присутствующих в зубном налете. Удаление зубного налета является очень важным для здоровья ротовых полостей. Тем не менее, зубной налет непросто идентифицировать невооруженным глазом. Создано множество устройств определения налета для того, чтобы помогать в определении зубного налета и/или кариеса.

[0007] Большинство устройств определения зубного налета выполнено с возможностью использования обученными специалистами и использует тот факт, что видимые спектры люминесценции из зубного налета (и/или кариеса) негнилых областей зуба существенно отличаются. Некоторые устройства определения зубного налета выполнены с возможностью использования потребителями (большинство из которых, типично, не являются обученными специалистами-стоматологами) в своих домах для помощи потребителям в том, чтобы добиваться хорошей гигиены полости рта.

[0008] Например, один известный тип устройства определения зубного налета использует излучаемый свет, чтобы освещать материал зубов и десны, чтобы идентифицировать области, зараженные биопленками, и области зубного налета. Этот тип устройства определения налета может использовать монохроматический свет возбуждения и может быть выполнен с возможностью определять флуоресцентный свет в 2 полосах частот 440-470 нм (например, синий свет) и 560-640 нм (например, красный свет); силы вычитаются, чтобы раскрывать области зубного налета и/или кариеса.

[0009] Хотя вышеуказанное устройство определения зубного налета является подходящим для предполагаемого назначения, оно демонстрирует один или более недостатков. В частности, известно, что каждая область глаза поглощает различные длины волн света, и если слишком много света поглощено посредством глаза, глаз может быть поврежден. Можно принимать во внимание, что для того, чтобы избегать возможных повреждений глаз, обязательно, чтобы пользователь не включал устройство определения налета до тех пор, пока устройство определения налета не будет надлежащим образом размещено во рту. Тем не менее, вышеуказанные устройства не могут автоматически определять то, когда устройство определения налета размещено во рту. В результате этого, может получаться потенциально вредное облучение, которое может повреждать глаза или вызывать некомфортные блики, если является видимым для глаз, если не предпринимаются надлежащие меры предосторожности при обращении, например, при некорректном использовании потребителем. Кроме того, эта технология является, в частности, подходящей для того, чтобы определять старый налет; различение между флуоресценцией зубов и флуоресценцией молодого (1-дневного) налета не проводится.

[0010] СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять улучшенное определение вещества (например, налета) на поверхности (например, на дентальной поверхности).

[0012] Соответственно, аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя устройство для определения наличия вещества на поверхности. Устройство включает в себя ближнюю корпусную часть, содержащую ближнюю насосную (например, шприцевую) часть и ближнюю часть зонда, и, по меньшей мере, одну дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в первую текучую среду. Ближняя насосная часть и дальняя часть зонда поддерживают обмен текучей средой между собой. Дальняя часть зонда задает дальний наконечник, имеющий открытый порт, чтобы обеспечивать прохождение второй текучей среды (например, газа или жидкости) через него. Устройство имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0013] В одном аспекте, сигнал может представлять собой сигнал давления, и устройство определения дополнительно включает в себя датчик давления, сконфигурированный и размещенный с возможностью определять сигнал давления. Ближняя насосная часть может включать в себя датчик давления.

[0014] В одном аспекте, устройство дополнительно может включать в себя часть считывания давления, расположенную между ближней насосной частью и дальней частью зонда, при этом датчик давления располагается с возможностью обмена текучей средой с частью считывания давления, чтобы определять сигнал давления. Ближняя насосная часть, часть считывания давления и дальняя часть зонда могут задавать внутренние объемы, суммируемые в общий объем устройства определения, так что устройство определения формирует акустический фильтр нижних частот.

[0015] В другом аспекте, ближняя насосная часть может включать в себя подвижный плунжер, расположенный внутри и сконфигурированный и размещенный таким образом, что подвижный плунжер является возвратно-поступательно подвижным в направлении от ближнего конца ближней насосной части к дальнему концу ближней насосной части. Перемещение плунжера в силу этого обуславливает объемный или массовый расход в дальней части зонда, при этом ближняя насосная часть содержит подвижную диафрагму, причем перемещение диафрагмы в силу этого обуславливает изменение объемного или массового расхода в дальней части зонда.

[0016] Устройство дополнительно может включать в себя контроллер. Контроллер может обрабатывать показания давления, считываемые посредством датчика давления, и определять то, служат или нет показания давления признаком вещества, затрудняющего прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника. Вещество может представлять собой зубной налет.

[0017] В еще одном другом аспекте устройства, сигнал представляет деформацию части зонда. Устройство определения дополнительно может включать в себя тензодатчик, сконфигурированный и размещенный на дальней части зонда с возможностью позволять тензодатчику определять и измерять сигнал, представляющий деформацию части зонда.

[0018] В одном аспекте, дальний наконечник, имеющий открытый порт, может быть скошен под таким углом, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивается, когда дальний наконечник касается поверхности. Угол скоса кромки открытого порта может быть таким, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник, по меньшей мере, частично затруднен, когда дальний наконечник касается поверхности, и вещество, по меньшей мере, частично затрудняет прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0019] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя ближнюю корпусную часть, которая включает в себя насосную часть, ближнюю часть зонда, при этом насосная часть и ближняя часть зонда поддерживают обмен текучей средой между собой, и разъем, при этом ближняя часть зонда может быть соединена через разъем с дальней частью зонда дальней части зонда устройства определения таким образом, чтобы устанавливать обмен текучей средой между ближней частью зонда и дальней частью зонда. Устройство определения включает в себя дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в первую текучую среду. Дальняя часть зонда задает дальний наконечник, имеющий открытый порт, чтобы обеспечивать прохождение второй текучей среды через него. Устройство имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0020] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя систему для определения наличия вещества на поверхности. Система включает в себя первое устройство определения, как описано выше, и, по меньшей мере, второе устройство определения, сконфигурированное способом, аналогичным первому устройству определения, как описано выше.

[0021] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя способ определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя, через трубчатый элемент потокового зонда или потоковый зонд, задающий ближний конец и внутренний канал, который включает в себя дальний наконечник зонда, имеющий открытый порт, обеспечивающий прохождение текучей среды через него, расположение наконечника зонда рядом с поверхностью и таким образом, что трубчатый элемент потокового зонда погружен в первую текучую среду, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренний канал и дальний наконечник зонда и обеспечение принудительного касания дальним наконечником зонда поверхности в зоне взаимодействия, возникающей в первой текучей среде, и зондирование свойств зоны взаимодействия через определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренний канал или дальний наконечник зонда либо комбинации означенного.

[0022] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя способ определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя, по меньшей мере, через два трубчатых элемента потокового зонда или потоковых зонда, задающих ближний конец и внутренний канал, который включает в себя дальний наконечник зонда, имеющий открытый порт, обеспечивающий прохождение текучей среды через него, расположение двух наконечников зонда рядом с поверхностью и таким образом, что два трубчатых элемента потокового зонда или потоковых зонда погружены в первую текучую среду, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда и обеспечение принудительного касания дальними наконечниками зонда поверхности в зоне взаимодействия, возникающей в первой текучей среде, и зондирование свойств зоны взаимодействия через определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы или дальние наконечники зонда либо комбинации означенного.

[0023] В одном аспекте, определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может включать в себя определение разности между сигналом давления, определенным в одном из двух трубчатых элементов потокового зонда и в другом из двух трубчатых элементов потокового зонда.

[0024] В другом аспекте, определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может включать в себя определение разности между сигналом деформации, определенным в одном из двух трубчатых элементов потокового зонда и в другом из двух трубчатых элементов потокового зонда.

[0025] В еще одном другом аспекте, дальний наконечник имеет открытый порт, который может быть скошен под таким углом, что этап обеспечения принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда обеспечивается, когда дальний наконечник касается поверхности, и второй текучей среде разрешается протекать через скошенный открытый порт.

[0026] В дополнительном аспекте, этап определения, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды, по меньшей мере, через один из внутренних каналов и дальних наконечников зонда обеспечивается через угол скоса кромки открытого порта, такой, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник, по меньшей мере, частично затруднено, когда дальний наконечник касается поверхности, и вещество, по меньшей мере, частично затрудняет прохождение второй текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0027] В одном аспекте, зондирование свойств зоны взаимодействия может включать в себя измерение свойства зубного налета, извлекаемого из поверхности в зоне взаимодействия.

[0028] В еще одном другом аспекте, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может выполняться либо посредством обеспечения принудительного протекания второй текучей среды удаленно от ближних концов, по меньшей мере, двух трубчатых элементов потокового зонда через дальние наконечники зонда, либо посредством обеспечения принудительного протекания второй текучей среды близко от дальних наконечников зонда через внутренние каналы к ближним концам трубчатых элементов потокового зонда.

[0029] Настоящее раскрытие сущности описывает способ зондирования дентальной поверхности посредством записи свойств вытекания текучей среды через наконечник зонда. Свойства текучей среды, вытекающей из наконечника зонда, например, могут измеряться посредством записи давления текучей среды в качестве функции от времени. Свойства выпуска текучей среды, включающей в себя пузырьки, из области поверхности наконечника могут отличать дентальную поверхность и/или вязкоупругие свойства материала зубов, присутствующего в наконечнике зонда. Текучая среда, включающая в себя пузырьки, также может повышать скорость удаления налета зубной щетки.

[0030] Новые признаки примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности следующие:

[0031] (a) текучая среда приводится в контакт с поверхностью в наконечнике зонда, формируя зону взаимодействия между наконечником и поверхностью; и

[0032] (b) форма и/или динамика среды в зоне взаимодействия зависят от свойств поверхности и/или от материалов, извлекаемых из поверхности; и

[0033] (c) определяются давление и/или форма и/или динамика среды в зоне взаимодействия.

[0034] Посредством контроллера выполняется определение в отношении того, определяется или нет уровень налета на конкретной дентальной поверхности зуба, который превышает предварительно определенный максимальный приемлемый или допустимый уровень налета.

[0035] Если выполнено отрицательное определение, пользователю электрической зубной щетки, имеющей систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, передается сигнал продвигать щетку к смежному зубу или другим зубам.

[0036] Альтернативно, если выполнено положительное определение, пользователю электрической зубной щетки, имеющей систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, передается сигнал продолжать чистку конкретного зуба.

[0037] Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия сущности связаны с устройством, которое имеет такую конфигурацию, в которой прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, например, поверхности зуба, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт. Устройство включает в себя ближнюю насосную часть и, по меньшей мере, одну дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в другую текучую среду. Устройство может быть включено в соответствующую систему, которая включает в себя, по меньшей мере, два устройства. Способ включает в себя зондирование зоны взаимодействия, по меньшей мере, на предмет частичного затруднения прохождения потока.

[0038] В одном примерном варианте осуществления, первая текучая среда также может проходить через открытый порт дальнего наконечника дальней части зонда, к примеру, когда давление в дальней части зонда ниже давления окружающей среды.

[0039] Эти и другие аспекты настоящего раскрытия должны становиться очевидными и истолковываться со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже в данном документе.

[0040] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0041] Аспекты настоящего раскрытия сущности могут лучше пониматься со ссылкой на нижеприведенные чертежи. Компоненты на чертежах не обязательно должны быть нарисованы в масштабе, вместо этого акцент делается на ясную иллюстрацию принципов раскрытия сущности. Более того, на чертежах аналогичные номера ссылок обозначают соответствующие части на нескольких видах.

[0042] НА ЧЕРТЕЖАХ:

[0043] Фиг. 1 иллюстрирует общий принцип потокового зонда, воздействующего на дентальную поверхность в соответствии с настоящим раскрытием сущности:

[0044] Фиг. 2 иллюстрирует эффект поверхностного натяжения на менее гидрофильной поверхности и на более гидрофильной поверхности для потокового зонда, воздействующего на дентальную поверхность в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0045] Фиг. 3 иллюстрирует левую и правую фотографии воздушных пузырьков из иглы в воде, касающейся поверхности налета слева и поверхности эмали справа в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0046] Фиг. 4A иллюстрирует один примерный вариант осуществления настоящего раскрытия сущности потокового зонда, имеющего насосную часть, подающую непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления трубки;

[0047] Фиг. 4B иллюстрирует другой примерный вариант осуществления потокового зонда по фиг. 4A, имеющего один примерный вариант осуществления насосной части, подающей непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления насоса;

[0048] Фиг. 4C иллюстрирует другой примерный вариант осуществления потокового зонда фиг. 4A и 4B, имеющего другой примерный вариант осуществления насосной части, подающей, в общем, непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления насоса;

[0049] Фиг. 5 иллюстрирует измерение давления проб потокового зонда по фиг. 4A в качестве функции от времени;

[0050] Фиг. 6 иллюстрирует амплитуду сигнала давления проб в качестве функции от расстояния наконечника зонда по фиг. 4A до различных дентальных поверхностей;

[0051] Фиг. 7 иллюстрирует систему для определения наличия вещества на поверхности согласно одному примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сущности, при этом слева проиллюстрирован один вариант осуществления потокового зонда, имеющего частичное блокирование от материала дентальной поверхности, к примеру, зубного налета, тогда как справа проиллюстрирован один вариант осуществления разблокированного потокового зонда;

[0052] Фиг. 8 иллюстрирует слева измерение давления проб в зависимости от времени для разблокированного потокового зонда по фиг. 7, и иллюстрирует справа измерение давления проб в зависимости от времени для частично заблокированного потокового зонда по фиг. 7;

[0053] Фиг. 9 иллюстрирует сигнал давления в зависимости от времени для потокового зонда, имеющего тефлоновый наконечник в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0054] Фиг. 10 иллюстрирует систему на основе потокового зонда, включенную в стоматологическое устройство, такое как электрическая зубная щетка в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0055] Фиг. 11 иллюстрирует вид щетки стоматологического устройства вдоль линии 211-211 по фиг. 10, имеющей наконечник потокового зонда в позиции внутри щетинок щетки;

[0056] Фиг. 12 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления вида щетки по фиг. 11, в которой наконечник потокового зонда идет удаленно от щетинок щетки;

[0057] Фиг. 13 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления потокового зонда по фиг. 4A, имеющего насосную часть, подающую непрерывный поток газа через трубку в два наконечника зонда при измерении внутреннего давления трубки во впускном отверстии в наконечник первого потокового зонда и внутреннего давления во впускном отверстии в наконечник второго потокового зонда;

[0058] Фиг. 14 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления щетки по фиг. 10, которая включает в себя несколько потоковых зондов на щетке, которая включает в себя основание щетки, к примеру, согласно варианту осуществления потокового зонда согласно фиг. 13;

[0059] Фиг. 15 иллюстрирует другой вид щетки по фиг. 14;

[0060] Фиг. 16 иллюстрирует еще один другой вид щетки по фиг. 14;

[0061] Фиг. 17 иллюстрирует другой альтернативный примерный вариант осуществления щетки по фиг. 10, которая включает в себя несколько потоковых зондов на щетке, которая включает в себя основание щетки;

[0062] Фиг. 18 иллюстрирует другой вид щетки по фиг. 17;

[0063] Фиг. 19 иллюстрирует еще один другой вид щетки по фиг. 17;

[0064] Фиг. 20 иллюстрирует один примерный вариант осуществления настоящего раскрытия сущности системы для определения наличия вещества на поверхности, в которой управляющее устройство потокового зонда включает в себя первый потоковый зонд;

[0065] Фиг. 21 иллюстрирует систему по фиг. 20, в которой другое управляющее устройство потокового зонда включает в себя второй потоковый зонд; и

[0066] Фиг. 22 иллюстрирует систему фиг. 20 и 21, в которой электромотор функционально соединяется с общим валом, который управляет управляющими устройствами потокового зонда фиг. 20 и 21.

[0067] ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0068] Настоящее раскрытие сущности описывает различные варианты осуществления систем, устройств и способов, связанных с помощью пользователям в чистке зубов, в частности, посредством информирования пользователей в отношении того, удаляют они фактически налет из своих зубов или нет, и того, удалили они полностью налет или нет, как обеспечивая их уверенность, так и обучая полезным привычкам. В одном примерном варианте осуществления, информация предоставляется в реальном времени в ходе чистки, поскольку в противном случае признание потребителями с большой вероятностью будет незначительным. Например, полезно, если зубная щетка выдает пользователю сигнал, когда позиция, в которой он выполняет чистку, является чистой, так что он может переходить к следующему зубу. Это позволяет уменьшать время чистки, а также приводит к лучшей и более осознанной процедуре чистки.

[0069] Конкретная цель использования примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности состоит в том, чтобы иметь возможность определять налет в системе вибрирующей щетки, окруженной пеной зубной пасты, например, зубной щетки Philips Sonicare. Система определения должна предоставлять контраст между поверхностью с более толстыми, удаляемыми слоями налета и более чистой поверхностью кожицы/конкремента/тонкого налета/зуба.

[0070] Как определено в данном документе, термин "соединен с" может также быть интерпретирован как "сконфигурирован с возможностью присоединения к". Термин "передавать" может также быть интерпретирован как "имеет возможность передачи". Термин "принимать" может также быть интерпретирован как "имеет возможность приема".

[0071] Фиг. 1 иллюстрирует способ определения наличия вещества на поверхности, например, такого вещества, как зубной налет, на такой поверхности, как зубная эмаль, с использованием потокового зонда 10 согласно одному примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сущности. Потоковый зонд 10, примерно проиллюстрированный в качестве цилиндрического трубчатого элемента, задает ближний конец 16, внутренний канал 15 и дальний наконечник 12 зонда. Внутренний канал 15 содержит текучую среду 14, например, газ или жидкость. Наконечник 12 зонда размещен в непосредственной близости от поверхности 13, например, дентальной поверхности. Зонд 10 погружен в текучую среду 11, например, в водный раствор, к примеру, очищающий раствор для зубов. Текучая среда 14 зонда протекает через канал 15 для прохождения зонда и касается поверхности 13 в зоне 17 взаимодействия. Свойства зоны 17 взаимодействия зондируются через вытекание среды 14 зонда.

[0072] Как подробнее описано ниже относительно фиг. 10, устройство или инструмент для определения наличия вещества на поверхности, к примеру, инструмент для чистки зубов, включающий в себя электрическую зубную щетку, имеющую систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, имеет такую конфигурацию, в которой текучая среда 14 приводится в контакт с поверхностью 13, например, с дентальной поверхностью, в наконечнике 12 зонда, формируя зону 17 взаимодействия между дальним наконечником 12 и поверхностью 13.

[0073] Форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия зависит от свойств поверхности 13 и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13, давление и/или форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия определяются, и посредством контроллера выполняется определение в отношении того, определяется или нет предварительно определенный максимальный допустимый уровень налета на конкретной дентальной поверхности 13, как подробнее описано ниже относительно фиг. 10.

[0074] Более конкретно, когда среда 14 представляет собой газ 30 (см. фиг. 2), то газовый мениск возникает в наконечнике 12 и контактирует с поверхностью 13. Форма и динамика газа в наконечнике зависит от свойств наконечника 12 зонда (например, материала наконечника, поверхностной энергии, формы, диаметра, шероховатости), свойств раствора 11 (например, состава материалов), свойств среды 14 (например, давления, скорости потока) и свойств поверхности 13 (например, вязкоупругих свойств, поверхностного натяжения) и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13 (вязкоупругих свойств, прилипания к поверхности, текстуры и т.д.).

[0075] Фиг. 2 иллюстрирует влияние поверхностного натяжения. В случае поверхности с высокой поверхностной энергией или сильно гидратированной поверхности, например, гидрофильной поверхности 31, такой как поверхность налета, как проиллюстрировано на левой фотографии, газ 30 не вытесняет легко водную среду 11 с поверхности 31 около зоны 17 взаимодействия.

[0076] В случае поверхности с низкой поверхностной энергией или менее гидратированной поверхности, например, менее гидрофильной поверхности 33, такой как поверхность эмали зуба, как проиллюстрировано на правой фотографии, газ 30 более легко вытесняет водную среду 11 с поверхности 33. Свойства (форма, давление, скорость выпуска и т.д.) пузырьков 32 и 34 зависят от поверхностного натяжения дентальной поверхности 31 или 33. Это упоминается как способ определения вязкости по скорости подъема пузырьков. Иными словами, потоковый зонд 10 или дальняя часть 10 зонда имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды, такой как газ 30 через дальний наконечник 12 обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности 31 или 33, на основе измерения сигнала, коррелированного (рядом с поверхностью 31 или 33) с одним или более пузырьков 32 или 34, сформированных посредством второй текучей среды, такой как газ 30 в первой текучей среде, такой как водная среда 11.

[0077] Фиг. 3 иллюстрирует фотографии таких типов воздушных пузырьков 32 и 34 из потокового зонда 10 под водным раствором 11, например, водой. Как проиллюстрировано на левой фотографии, воздушный пузырек 32 не прилипает к влажному слою 31 налета, при этом, как проиллюстрировано на правой фотографии, воздушный пузырек 34 прилипает к поверхности 33 эмали, что показывает то, что слой 31 налета является более гидрофильным по сравнению с поверхностью 33 эмали.

[0078] Фиг. 4A, 4B и 4C иллюстрируют устройство или инструмент определения для определения наличия вещества на поверхности согласно примерным вариантам осуществления настоящего раскрытия сущности, при этом устройство определения иллюстрируется посредством потокового зонда, который включает в себя датчик параметров, чтобы продемонстрировать принцип определения налета посредством считывания и измерения параметров. Как задано в данном документе, датчик параметров включает в себя датчик давления или датчик деформации, или датчик расхода, или комбинации означенного, которые считывают физическое измерение, представленное посредством сигнала, который служит признаком блокирования потока в потоковом зонде, которое может, в свою очередь, служить признаком налета или другого вещества, блокирующего поток в потоковом зонде. Датчик расхода, который измеряет дифференциальное давление или поток тепла из провода, который нагрет выше температуры окружающей среды, представляет собой датчики расхода или другие средства, известные или задуманные для измерения давления, деформации или потока либо другого измерения, включающего в себя химические или биологические измерения, включены в формулировку датчика параметров, которые считывают физическое измерение, представленное посредством сигнала, который служит признаком блокирования потока в потоковом зонде, которое может служить признаком налета или другого вещества, блокирующего поток в потоковом зонде. Для простоты, в целях описания, датчик или датчики параметров иллюстрируются посредством одного или более датчиков давления. Хотя местоположения для датчиков параметров, проиллюстрированных на чертежах, предназначены для применения обобщенно к каждому различному типу параметра, специалисты в данной области техники должны признавать, что местоположение датчика параметров может регулироваться, при необходимости, относительно местоположения или местоположений, показанных на чертежах, в зависимости от конкретного типа используемого датчика или датчиков параметров. Варианты осуществления не ограничены этим контекстом.

[0079] Более конкретно, на фиг. 4A, потоковый зонд 100 включает в себя ближнюю насосную часть 124, к примеру, трубчатую шприцевую часть, как показано, центральную часть 120 считывания параметров, примерно имеющую трубчатую конфигурацию, как показано, и дальнюю часть 110 зонда, также примерно имеющую трубчатую конфигурацию, как показано, задающую дальний наконечник 112 зонда. Дальняя трубчатая часть 110 зонда задает первую длину L1 и первую площадь A1 поперечного сечения, центральная трубчатая часть 120 считывания параметров задает вторую длину L2 и вторую площадь A2 поперечного сечения, тогда как ближняя трубчатая шприцевая часть 124 задает третью длину L3 и третью площадь A3 поперечного сечения. Ближняя трубчатая шприцевая часть 124 включает в себя, например, в примерном варианте осуществления по фиг. 4A, возвратно-поступательно подвижный плунжер 126, первоначально расположенный около ближнего конца 124'.

[0080] Непрерывный пар 130 текучей среды из воздуха подается посредством плунжера 126 через центральную трубчатую часть 120 считывания параметров в наконечник 112 зонда, когда плунжер перемещается продольно по длине L3 на постоянной скорости и в направлении от ближнего конца 124'. Когда поток 130 текучей среды представляет собой газ, непрерывный поток 130 газа подается через плунжер 126 (к примеру, через апертуру 128 в плунжере 126 (см. плунжер 126' на фиг. 4B) или из ответвляющегося соединения 122, соединяющего центральную трубчатую часть 120 считывания параметров с наконечником 112 зонда. В одном примерном варианте осуществления, в местоположении выше ответвляющегося соединения 122, ограничительное диафрагменное отверстие 140 может располагаться в центральной трубчатой части 120 считывания параметров.

[0081] По мере того, как плунжер 126 перемещается вдоль длины L3 к дальнему концу 124'' ближней трубчатой шприцевой части 124, давление в центральной трубчатой части 120 считывания параметра измеряется (ниже ограничительного диафрагменного отверстия 140, когда ограничительное диафрагменное отверстие 140 присутствует) с использованием измерителя P давления, который поддерживает обмен текучей средой с центральной трубчатой частью 120 считывания параметра и дальней трубчатой частью 110 зонда через ответвляющееся соединение 122.

[0082] Когда плунжер 126 перемещается, давление в измерителе P давления в зависимости от времени отличает взаимодействие газового мениска в наконечнике 112 зонда 110 с поверхностью (см. фиг. 1, поверхность 13, и фиг. 2 и 3, поверхности 31 и 33). Наличие ограничительного диафрагменного отверстия 140 сокращает время реакции измерителя P давления, поскольку только объем потокового зонда 100 ниже ограничительного диафрагменного отверстия 140 является релевантным, и потоковый зонд 100 ведет себя более похоже или приблизительно как источник потока, а не источник давления. Объем выше ограничительного диафрагменного отверстия 140 становится менее релевантным.

[0083] Для способа определения вязкости по скорости подъема пузырьков разность давлений является, в общем, постоянной, что означает то, что размер пузырьков варьируется, и в силу этого частота образования пузырьков меняется в зависимости от постоянной скорости плунжера, поскольку объем в системе изменяется. Возвратно-поступательно подвижный плунжер может использоваться для того, чтобы получать в общем фиксированную частоту образования пузырьков. Как описано выше, в одном примерном варианте осуществления, датчик P давления может функционировать альтернативно или дополнительно в качестве датчика расхода, например, в качестве датчика дифференциального давления. Специалисты в данной области техники должны признавать, что поток потока 130 текучей среды или второй текучей среды через дальний наконечник 112 зонда может определяться посредством средств, отличных от датчиков давления, таких как датчик P давления, например, акустически или термически. Варианты осуществления не ограничены этим контекстом. Следовательно, перемещение плунжера 126 обуславливает изменение давления либо объемного или массового расхода через дальний наконечник 112 зонда.

[0084] Фиг. 5 иллюстрирует пример сигнала давления (измеренного в ньютонах/кв. метр, Н/м²) в качестве функции от времени (1 деление соответствует секунде) с использованием потокового зонда 100 по фиг. 4A. Регулярное варьирование сигнала вызывается посредством регулярного выпуска газовых пузырьков в наконечнике 112 зонда.

[0085] Чувствительность показаний давления может увеличиваться посредством тщательного выбора размеров компонентов. Общий объем V1 (равный A1×L1) плюс объем V2 (равный A2×L2) плюс объем V3 (равный A3×L3) как из трубки 120, так и из шприца 124 вместе с зондом 110 формируют акустический фильтр нижних частот. В примерном потоковом зонде 100 по фиг. 4A, площадь A3 поперечного сечения превышает площадь A2 поперечного сечения, которая, в свою очередь, превышает площадь A1 поперечного сечения. Сопротивление потока газа в системе должно быть по расчетам достаточно небольшим для того, чтобы иметь хорошее время отклика системы. Когда записываются обусловленные пузырьками разности давлений, то соотношение между объемом пузырьков и общим объемом системы должно быть достаточно большим для того, чтобы иметь достаточный сигнал разности давлений вследствие выпуска воздушных пузырьков в наконечнике 112 зонда. Кроме того, термовязкостные потери волны давления, взаимодействующей со стенками трубки 120, а также зонда 110, должны учитываться, поскольку они могут приводить к потерям сигнала.

[0086] В потоковом зонде 100, проиллюстрированном на фиг. 4A, три объема отличаются друг от друга в качестве примера. Тем не менее, три объема могут быть равны друг другу, или объем насоса может быть меньше объема зонда.

[0087] Фиг. 4B иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления потокового зонда согласно настоящему раскрытию сущности. Более конкретно, в потоковом зонде 100', центральная часть 120 считывания параметров потокового зонда 100 на фиг. 4A опускается, и потоковый зонд 100' включает в себя только ближнюю насосную часть 124 и дальнюю часть 110 зонда. Датчик P1 давления теперь примерно позиционируется в плунжере 126', чтобы считывать давление в ближней насосной части 124 через апертуру 128 в плунжере 126'.

[0088] Альтернативно, датчик P2 давления может позиционироваться в дальней части 110 зонда в механическом соединении 230. Аналогично описанному выше относительно фиг. 4A и ограничительного диафрагменного отверстия 140, в одном примерном варианте осуществления, ограничительное диафрагменное отверстие 240 может располагаться в дальней части 110 зонда выше механического соединения 230 и в силу этого выше датчика P2 давления. С другой стороны, наличие ограничительного диафрагменного отверстия 240 сокращает время реакции измерителя P2 давления, поскольку только объем потокового зонда 100' ниже ограничительного диафрагменного отверстия 240 является релевантным, и потоковый зонд 100' ведет себя более похоже или приблизительно как источник потока, а не источник давления. Объем выше ограничительного диафрагменного отверстия 240 становится менее релевантным.

[0089] Тем не менее, следует отметить, что для случая датчика P1 давления, ограничительное диафрагменное отверстие 240 является необязательным и не требуется для надлежащего считывания давления в дальней части 110 зонда.

[0090] В одном примерном варианте осуществления, датчик P2 давления может функционировать альтернативно или дополнительно в качестве датчика расхода, например, в качестве датчика дифференциального давления. Специалисты в данной области техники должны признавать, что поток второй текучей среды через дальний наконечник 112 зонда может определяться посредством средств, отличных от датчиков давления, таких как датчик P2 давления, например, акустически или термически. Варианты осуществления не ограничены этим контекстом. Следовательно, перемещение плунжера 126 обуславливает изменение давления либо объемного или массового расхода через дальний наконечник 112 зонда.

[0091] Аналогично описанному относительно потокового зонда 100 на фиг. 4A, объем V3 ближней насосной части 124 может превышать объем V1 дальней части 110 зонда в потоковом зонде 100' на фиг. 4B, как проиллюстрировано. Альтернативно, два объема могут быть равны друг другу, или объем V3 может быть меньше объема V1.

[0092] Следует отметить, что когда ограничительное диафрагменное отверстие 140 присутствует в потоковом зонде 100, проиллюстрированном на фиг. 4A, объем V3 и часть объема V2 выше ограничительного диафрагменного отверстия 140 становятся менее релевантными для реакции по давлению по сравнению с объемом в части объема V2 ниже ограничительного диафрагменного отверстия 140 и объема V1.

[0093] Аналогично, когда ограничительное диафрагменное отверстие 240 присутствует в потоковом зонде 100', проиллюстрированном на фиг. 4B, объем V3 и объем V1 выше ограничительного диафрагменного отверстия 240 становятся менее релевантными для реакции по давлению по сравнению с объемом V1 ниже ограничительного диафрагменного отверстия 240.

[0094] Дополнительно, специалисты в данной области техники должны признавать, что ограничение потока через диафрагменные отверстия 140 и 240 может осуществляться посредством изгибания центральной трубчатой части 120 считывания параметров или дальней части 110 зонда вместо установки ограничительного диафрагменного отверстия. Как задано в данном документе, ограничительное диафрагменное отверстие включает в себя изогнутую секцию трубок.

[0095] Альтернативно, датчик параметров, представленный посредством тензодатчика 132, может располагаться на наружной поверхности дальнего зонда 110. Тензодатчик 132 также может располагаться на наружной поверхности ближней насосной части 124 (не показана). Показания деформации, считываемые посредством тензодатчика 132, могут считываться непосредственно или преобразовываться в показания давления в качестве функции от времени, чтобы приводить к считыванию, аналогичному фиг. 5, в качестве альтернативного способа для того, чтобы определять выпуск газовых пузырьков в наконечнике 112 зонда.

[0096] Фиг. 4C подробнее иллюстрирует другой примерный вариант осуществления потокового зонда по фиг. 4A и по фиг. 4B, имеющего другой примерный вариант осуществления насосной части, подающей, в общем, непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при считывании параметра, указывающего блокирование потока в потоковом зонде, которое может, в свою очередь, служить признаком налета или другого вещества, блокирующего поток в потоковом зонде. Более конкретно, потоковый зонд 100'' иллюстрирует жидкостный насос, сконструированный с возможностью предоставлять, в общем, непрерывный поток, который является, в общем, преимущественным в работе. Потоковый зонд 100'', в общем, является аналогичным потоковому зонду 100 по фиг. 4A и включает в себя дальнюю часть 110 зонда и дальний наконечник 112 зонда и центральную часть 120' считывания параметров, которая также включает в себя датчик P параметров, представленный посредством датчика давления, а также может включать в себя ограничительное диафрагменное отверстие 140 выше датчика P давления.

[0097] Потоковый зонд 100'' отличается от потокового зонда 100 тем, что ближняя насосная часть 124 заменена посредством ближней насосной части 14, при этом вместо плунжера 126 с возвратно-поступательным движением, который совершает возвратно-поступательное движение вдоль центральной оси X1-X1' ближней насосной части 124, диафрагменный насос 150 совершает возвратно-поступательное движение в направлении, поперечном продольной оси X2-X2' ближней насосной части 124, причем направление возвратно-поступательного движения диафрагменного насоса 150, указывается посредством двойной стрелки Y1-Y2. Диафрагменный насос 150 включает в себя электромотор 152 (представленный посредством вала) и эксцентриковый механизм 154, который функционально соединяется с соединительным стержнем или валом 156, который, в свою очередь, функционально соединяется с гибкой или сжимаемой диафрагмой 158.

[0098] Впускной тракт 160 подачи воздуха поддерживает обмен текучей средой с ближней насосной частью 142 для того, чтобы подавать воздух из окружающей среды в ближнюю насосную часть 142. Впускной тракт 160 подачи воздуха включает в себя элемент 162 подводящего трубопровода, имеющий впускной всасывающий порт 162a из окружающего воздуха и нижерасположенное соединение 162b с ближней насосной частью 142, за счет этого предоставляя обмен текучей средой между ближней насосной частью 142 и окружающим воздухом через впускной порт 162a. Устройство 164 прерывания всасывающего потока, например контрольный клапан, располагается в элементе 162 подводящего трубопровода между впускным портом 162a и нижерасположенным соединением 162b. Впускной всасывающий фильтр 166, например, мембрана, изготовленная из пористого материала, такого как расширенный политетрафторэтилен ePTFE (реализуемый под торговой маркой Gore-Tex® компанией W. L. Gore and Associates, Inc., Элктон, Мэриленд, США) может располагаться во впускном тракте 160 подачи воздуха в элементе 162 подводящего трубопровода выше устройства 164 прерывания всасывающего потока и, в общем, рядом с впускным всасывающим портом 162a, чтобы упрощать периодическую замену.

[0099] Центральная часть 120' считывания параметров также служит в качестве тракта для нагнетаемого потока для ближней насосной части 142. Устройство прерывания потока в тракте для нагнетаемого потока ближней насосной части 168, например, контрольный клапан, располагается в восходящем потоке центральной части 120' считывания параметров датчика P параметров и, если присутствует, ограничительного диафрагменного отверстия 140.

[00100] Таким образом, дальний наконечник 112 поддерживает обмен текучей средой с впускным всасывающим портом 162a элемента 162 трубопровода подачи воздуха впускного тракта 160 подачи воздуха через дальнюю часть 110 зонда, центральную часть 120' считывания параметров и ближнюю насосную часть 142.

[00101] В ходе работы электромотора 152, электромотор 152 вращает, в направлении, указываемом посредством стрелки Z, эксцентриковый механизм 154, за счет этого передавая возвратно-поступательное движение соединительному стержню или валу 156. Когда соединительный стержень или вал 156 перемещается в направлении стрелки Y1 к электромотору 152, гибкая или сжимаемая диафрагма 158 также перемещается в направлении стрелки Y1 к электромотору 152, за счет этого вызывая уменьшение давления во внутреннем объеме V' ближней насосной части 142. Уменьшение давления заставляет устройство 168 прерывания потока в тракте для нагнетаемого потока насосной части закрываться и заставляет устройство 164 прерывания всасывающего потока открываться, за счет этого производя забор воздуха через впускной всасывающий порт 162a.

[00102] Эксцентриковый механизм 154 продолжает вращаться в направлении стрелки Z до тех пор, пока соединительный стержень или вал 156 не переместится в направлении стрелки Y2 в направлении от электромотора 152 и к гибкой или сжимаемой диафрагме 158, так что гибкая или сжимаемая диафрагма 158 также переместится в направлении стрелки Y2 к внутреннему объему V', за счет этого вызывая увеличение давления во внутреннем объеме V' ближней насосной части 142. Увеличение давления заставляет устройство 164 прерывания всасывающего потока закрываться, а устройство 168 прерывания потока в тракте для нагнетаемого потока насосной части открываться, в силу этого обеспечивая принудительное протекание воздуха через центральную часть 120' считывания параметров и дальнюю часть 110 зонда через дальний наконечник 112.

[00103] Когда ограничительное диафрагменное отверстие 140 развертывается и располагается в центральной части 120' считывания параметров, которая, как указано выше, также служит в качестве тракта для нагнетаемого потока для ближней насосной части 142, функция фильтра нижних частот выполняется посредством объема V'' между устройством 168 прерывания потока в тракте для нагнетаемого потока насосной части и ограничительным диафрагменным отверстием 140. Таким образом, когда ограничительное диафрагменное отверстие 140 развертывается, устройство 168 прерывания потока в тракте для нагнетаемого потока насосной части должно быть расположено выше ограничительного диафрагменного отверстия 140. Как результат, высокочастотные пульсации отфильтровываются из воздушного потока в дальний наконечник 112.

[00104] Поршень или плунжер 126, 126' насосной части 124 фиг. 4A и 4B и жидкостный диафрагменный насос 150 по фиг. 4C представляют собой примеры нагнетательных вытеснительных насосов или компрессоров, которые могут использоваться для того, чтобы вызывать требуемые изменения давления в дальнем наконечнике 112 или дальней части 110 зонда. Другие типы нагнетательных вытеснительных насосов или компрессоров, а также центробежные насосы или другие типы насосов, известные в данной области техники, могут использоваться для того, чтобы вызывать требуемые изменения давления или потока в дальнем наконечнике 112.

[00105] Фиг. 6 показывает данные амплитуды давления в качестве функции от расстояния d1 или d2 между наконечником 112 зонда и поверхностью 13 на фиг. 1 или поверхностью 31 и 33 на фиг. 2, измеренного для различных поверхностей. Использована пластиковая игла с 0,42-миллиметровым внутренним диаметром. Четкие различия являются видимыми на расстояниях до 0,6 мм, при этом наиболее гидрофобная поверхность (тефлон) предоставляет наибольший сигнал давления, тогда как наиболее гидрофильная поверхность (налет) предоставляет наименьший сигнал.

[00106] Следует отметить, что данные, представленные на фиг. 5 и 6, рассматриваются без включения ограничительных диафрагменных отверстий.

[00107] Фиг. 1-6 описывают первый способ определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя измерение выпуска пузырьков из наконечника (посредством давления и/или варьирования давления, и/или размера пузырьков, и/или скорости выпуска пузырьков) в качестве способа определения, например, зубного налета в наконечнике 112 зонда. Как описано выше относительно фиг. 1 и 2 и 6, наконечник 112 зонда позиционируется на расстоянии d1 или d2 от поверхности, к примеру, от поверхности 13 на фиг. 1 или поверхности 31 и 33 на фиг. 2.

[00108] Следует отметить, что хотя способ образования и определения пузырьков описан относительно второй текучей среды, представляющей собой газ, к примеру, воздух, способ также может быть эффективным, когда вторая текучая среда представляет собой жидкость, в которой создаются капли воды вместо газовых пузырьков.

[00109] Дополнительно, на способ может оказываться влияние с постоянным давлением и измерением переменного вытекания текучей среды. Устройство может записывать переменное давление и/или переменный расход второй текучей среды. В одном примерном варианте осуществления, давление записывается, а поток второй текучей среды управляется, например, поток сохраняется постоянным. В другом примерном варианте осуществления, поток записывается, а давление второй текучей среды управляется, например, давление сохраняется постоянным.

[00110] Во втором способе определения наличия вещества на поверхности согласно примерным вариантам осуществления настоящего раскрытия сущности, фиг. 7 иллюстрирует влияние блокирования наконечника 112 зонда для зонда 110 фиг. 4A, 4B или 4C. Зонд 110' или трубчатый элемент потокового зонда или потоковый зонд, проиллюстрированный на фиг. 7, включает в себя ближний конец 138 и внутренний канал 134. Потоковый зонд 110' или трубчатый элемент потокового зонда отличается от потокового зонда 110 на фиг. 4A, 4B или 4C тем, что потоковый зонд 110' включает в себя дальний наконечник 112' со скошенной или снятой кромкой, имеющий открытый порт 136, который скошен под таким углом α относительно горизонтальной поверхности 31 или 33, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник 112, теперь обозначенной в качестве второй текучей среды 30', поскольку она выходит из дальнего наконечника 112', обеспечивается, когда дальний наконечник 112' касается поверхности 31 или 33, и второй текучей среде 30' также разрешается протекать через скошенный открытый порт 136. Угол α скоса кромки открытого порта 136 является таким, что прохождение второй текучей среды 30' через дальний наконечник 112', по меньшей мере, частично затруднено, когда дальний наконечник 112' касается поверхности 31 или 33, и такое вещество 116, как вязкоупругий материал 116, по меньшей мере, частично затрудняет прохождение текучей среды через открытый порт 136 дальнего наконечника 112'. Хотя только один зонд 110' требуется для того, чтобы определять затруднение прохождения текучей среды, в одном примерном варианте осуществления, может требоваться развертывать, по меньшей мере, два зонда 110' в качестве системы 3000, чтобы определять затруднение прохождения текучей среды (см. пояснение ниже для фиг. 13-17 и фиг. 19-21).

[00111] Альтернативно, наконечники 112 зонда фиг. 1, 2, 4A или 4B используются без концов со скошенной или снятой кромкой и просто удерживаются под углом (к примеру, под углом α) к поверхности 31 или 33. В одном примерном варианте осуществления, вещество имеет ненулевой контактный угол с водой. В одном примерном варианте осуществления, вещество с ненулевым контактным углом с водой представляет собой эмаль.

[00112] Как проиллюстрировано в левой части по фиг. 7, когда наконечник 112' зонда становится заблокированным посредством вязкоупругого материала 116 из дентальной поверхности 31, то текучая среда, такая как газ 30 должна менее легко вытекать из наконечника 112', по сравнению со случаем, когда наконечник 112' зонда не блокируется (вторая текучая среда 30') и не имеет материала зубов в наконечнике 112' или на дентальной поверхности 33, как проиллюстрировано в правой части по фиг. 7.

[00113] Фиг. 8 иллюстрирует сигналы давления наконечника зонда, например, металлической иглы со снятой кромкой, движущейся по эмали без налета, как проиллюстрировано слева, и по пробе со слоем налета, как проиллюстрировано справа. Увеличение давления, наблюдаемое в правой части, обусловленное затруднением прохождения отверстия иглы посредством налета, может считываться, чтобы определять то, присутствует или нет налет.

[00114] Фиг. 9 иллюстрирует сигналы давления воздушного потока из тефлонового наконечника, перемещающегося по водяной области 1, области 2 PMMA (полиметилметилакрилата), области 3 PMMA с налетом и водяной области 4. Наконечник перемещается (слева направо) по водяной области 1, PMMA-области 2, области 3 PMMA с налетом и снова по водяной области 4. Тефлоновый наконечник не показан.

[00115] Если обратиться к разности давлений в данном документе, необходимо учитывать следующее. На фиг. 8, поток 30 текучей среды затруднен, когда давление увеличивается на левой панели. Таким образом, интересующий параметр является средним давлением либо средним или мгновенным пиковым давлением.

[00116] Напротив, фиг. 9 иллюстрирует идентичные сигналы для меньшего наконечника зонда, при этом получается намного более сглаженный сигнал.

[00117] Данные, представленные на фиг. 8 и 9, рассматриваются без включения ограничительных диафрагменных отверстий.

[00118] В предварительных экспериментах согласно фиг. 2 наблюдается следующее:

[00119] Зубной налет (во влажном состоянии) является более гидрофильным, чем чистая эмаль, как показано на фиг. 3.

[00120] Выпуск воздушных пузырьков из наконечника является измеримым посредством варьирований давления. Шприц с постоянной вытеснительной скоростью выдает пилообразный сигнал давления в качестве функции от времени. Это показано на осциллоскопической фотографии на фиг. 5.

[00121] В случае близкого приближения между наконечником и поверхностью, амплитуда пилообразного сигнала меньше, когда зондируемая поверхность является более гидрофильной, чем тогда, когда поверхность является менее гидрофильной. Таким образом, меньшие воздушные пузырьки выпускаются на более гидрофильной поверхности. Это также продемонстрировано посредством измерений на фиг. 6, на котором амплитуда сигнала давления в качестве функции от расстояния d1 или d2 от наконечника до поверхности (см. фиг. 1 и 2) приведена для различных поверхностей.

[00122] В предварительных экспериментах согласно фиг. 7 наблюдается следующее:

[00123] Разблокированный наконечник обеспечивает регулярный выпуск воздушных пузырьков и пилообразный шаблон давления в зависимости от времени, когда шприц используется с постоянной вытеснительной скоростью. См. левую панель по фиг. 8.

[00124] В эксперименте с металлическим контактом, перемещающимся через материал налета, увеличение давления и нерегулярный пилообразный шаблон давления в зависимости от времени наблюдаются вследствие блокирования наконечника посредством материала налета и отверстия наконечника посредством воздуха. См. правую панель по фиг. 8.

[00125] В эксперименте с тефлоновым наконечником разности сигнала очистки наблюдаются для различных материалов в отверстии наконечника (слева направо: наконечник в воде, наконечник выше PMMA выше PMMA с налетом и снова наконечник в воде).

[00126] Эти предварительные эксперименты указывают то, что измерение выпуска пузырьков из наконечника (посредством давления и/или варьирования давления, и/или размера пузырьков, и/или скорости выпуска пузырьков) может становиться подходящим способом для того, чтобы определять зубной налет в наконечнике. Соответственно, в связи с вышеизложенным, как минимум, новые признаки примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности отличаются тем, что:

[00127] (a) текучая среда 14 приводится в контакт с поверхностью 13 в наконечнике 12 зонда, формируя зону 17 взаимодействия между наконечником 12 и поверхностью 13 (см. фиг. 1); и (b) форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия зависят от свойств поверхности 13 и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13; и (c) определяются давление и/или форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия.

[00128] С учетом вышеприведенного описания двух отличающихся способов определения наличия вещества на поверхности, ближняя насосная часть 124 на фиг. 4A и 4B фактически выступает в качестве шприца. Во время удаленного введения плунжера 126 или 126', потока газа или воздуха либо поток жидкости в наконечнике 112 на фиг. 4A и 4B или в наконечнике 112' на фиг. 7 может выталкиваться наружу в направлении от наконечника (когда плунжер надавливается).

[00129] Во время втягивания или обратного хода плунжера 126 или 126', поток газа или воздуха либо поток жидкости могут всасываться внутри в наконечнике 112 или 112' и в направлении к трубке зонда 110 или 110'. В одном примерном варианте осуществления, плунжер 126 или 126' работает автоматически вместе с вибрацией щетинок электрической зубной щетки, либо когда щетинки не вибрируют (например, с использованием идентичного принципа в устройстве зубной нити).

[00130] Соответственно, шприц или насос 124 может использоваться для потокового способа, в котором поток газа или воздуха впрыскивается в направлении от наконечника 112 и к эмали, чтобы формировать пузырьки 32 или 34. Пузырьки и местоположения определяются оптически, и в зависимости от того, является поверхность более гидрофильной, такой как налет, или менее гидрофильной, такой как эмаль, местоположение пузырька должно определять то, присутствует или нет налет. Иными словами, поверхность имеет гидрофильность, которая отличается от гидрофильности вещества, которое должно определяться, например, эмаль имеет гидрофильность, которая меньше гидрофильности налета. Наконечник 112 расположен на конкретном расстоянии d2 (см. фиг. 2) от эмали независимо от того, присутствует налет или нет.

[00131] Альтернативно, считывание давления также может использоваться для способа определения вязкости по скорости подъема пузырьков. Также ссылаясь на фиг. 2 и фиг. 4A, идентичная насосная часть 124, выступающая в качестве шприца, может использоваться для способа считывания давления следующим образом. Текучая среда впрыскивается в направлении поверхности эмали 31 или 33. Наконечник 112 зонда первоначально расположен на конкретном расстоянии от поверхности эмали, к примеру, d2 на фиг. 2. Сигнал давления отслеживается, как проиллюстрировано и описано выше на фиг. 5 и 6. Измерения выпуска пузырьков выполняются посредством давления и/или варьирования давления, как описано выше.

[00132] Во втором способе определения наличия вещества на поверхности согласно примерным вариантам осуществления настоящего раскрытия сущности, как проиллюстрировано на фиг. 7, прохождение второй текучей среды, такой как газ 30 через дальний наконечник 112 обеспечивает определение вещества 116, которое может присутствовать на поверхности 31, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника 112'. Сигнал может включать в себя увеличение или снижение давления или изменение других переменных, как описано выше.

[00133] Поскольку в одном примерном варианте осуществления, по меньшей мере, два зонда 110' используются, фиг. 7 иллюстрирует систему 300 для определения наличия вещества на поверхности. В одном примерном варианте осуществления, зонды 110' находятся в контакте с поверхностью 31 или 33, как описано выше. Если нет налета на поверхности 33, т.е. поток разблокируется, то сигнал давления является таким, как показано на фиг. 8, левая панель. Если имеется налет на поверхности, например, вязкоупругий материал 116, то сигнал давления является таким, как показано на фиг. 8, правая панель.

[00134] Для практических вариантов применения предполагается, что зонд или зонды 110' имеют очень небольшой диаметр, например, меньше 0,5 миллиметра, так что за счет своей пружинной функции, наконечники 112' зонда вступают в контакт с поверхностью 33 зуба. Таким образом, при достижении налета трубка прижимается к этому слою налета. Сигналы давления, проиллюстрированные на фиг. 8, получены с помощью одного зонда в контакте.

[00135] Снова ссылаясь на фиг. 7, в альтернативном примерном варианте осуществления второго способа определения наличия вещества на поверхности, текучая среда всасывается в направлении от поверхности эмали посредством обратного хода плунжера 126 или 126' близко к ближнему концу 124' ближней насосной части 124' на фиг. 4A и 4B. Втекание 30 текучей среды или газа теперь становится вытеканием 35 текучей среды или газа, как проиллюстрировано посредством пунктирных стрелок (показаны за пределами внутреннего канала 134 для простоты). Если присутствует налет 116, налет либо является достаточно большим для того, чтобы блокировать апертуру в наконечнике зонда, либо является достаточно небольшим для того, чтобы всасываться в канале для прохождения зонда. Сигнал давления становится инвертированной версией по фиг. 8. Более низкое давление получается при наличии налета.

[00136] Как задано в данном документе, независимо от направления потока второй текучей среды через наконечник зонда, затруднение прохождения может означать либо прямое затруднение прохождения посредством вещества, по меньшей мере, частично (в том числе и полностью) блокирующего сам наконечник, либо затруднение прохождения может означать косвенно посредством наличия вещества около отверстия наконечника зонда, в силу этого нарушая поле обтекания второй текучей среды.

[00137] В дополнение к осуществлению первого и второго способов посредством поддержания постоянной скорости плунжера, способы могут осуществляться посредством поддержания постоянного давления в ближней насосной части и измерения переменного вытекания второй текучей среды из наконечника зонда. Считывание и управление могут быть сконфигурированы по-разному. Например, устройство может записывать переменное давление и/или переменный расход второй текучей среды. В одном примерном варианте осуществления, давление записывается, а поток второй текучей среды управляется, например, поток сохраняется постоянным. В другом примерном варианте осуществления, поток записывается, а давление второй текучей среды управляется, например, давление сохраняется постоянным.

[00138] Дополнительно, когда два или более зондов 110' развертываются для системы 300, один из зондов 110' может включать в себя считывание давления потока второй текучей среды через дальний наконечник 112' зонда, тогда как другой из зондов 110' может включать в себя считывание деформации или считывание потока.

[00139] Дополнительно, для первого способа определения пузырьков либо для второго способа затруднения прохождения, хотя поток второй текучей среды является, в общем, ламинарным, турбулентный поток второй текучей среды также находится в пределах объема настоящего раскрытия сущности.

[00140] Фиг. 10 иллюстрирует устройство или инструмент определения для определения наличия вещества на поверхности согласно одному примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сущности, при этом устройство определения иллюстрируется посредством интеграции потокового зонда в стоматологическое устройство, такое как зубная щетка, в силу этого формируя устройство определения для определения наличия вещества на поверхности.

[00141] Традиционно, система электрической зубной щетки, такая как вышеуказанная зубная щетка Philips Sonicare, содержит компонент корпуса и компонент щетки. Обычно, электронные компоненты (электромотор, пользовательский интерфейс UI, дисплей, аккумулятор и т.д.) размещены в корпусе, хотя компонент щетки не содержит электронные компоненты. По этой причине, компонент щетки может легко заменяться и сменяться при приемлемых затратах.

[00142] В одном примерном варианте осуществления, устройство 200 или инструмент определения, например, инструмент для чистки зубов, такой как электрическая зубная щетка, сконфигурирован с ближней корпусной частью 210 и дальней частью 250 для вставки в полость рта. Ближняя корпусная часть 210 задает ближний конец 212 и дальний конец 214. Дальняя часть 250 для вставки в полость рта задает ближний конец 260 и дальний конец 262. Дальний конец 262 включает в себя вибрирующую щетку 252 с основанием 256 щетки и щетинками 254 и дальней частью воздушного потокового зонда или жидкостного потокового зонда, такого как воздушный потоковый зонд 100, описанный выше относительно фиг. 4A или 100' относительно фиг. 4B. В связи с фиг. 4A, 4B или 4C, устройство 200 определения имеет такую конфигурацию, в которой активные компоненты, например, механические, электрические или электронные компоненты, включены или расположены внешне на ближней корпусной части 210, тогда как пассивные компоненты, такие как дальняя часть 110 зонда, включены или расположены внешне на дальней части, проиллюстрированной посредством, но не только, дальней части 250 для вставки в полость рта. Более конкретно, наконечник 112 зонда для зонда 110 включен рядом или внутри щетинок 254 таким образом, что он переплетается со щетинками 254, тогда как центральная трубчатая часть 120 считывания параметров и ближняя трубчатая шприцевая часть 124 включены или расположены внешне на ближней корпусной части 210. Таким образом, дальняя часть 110 зонда находится, по меньшей мере, частично в контакте с дальней частью 250 для вставки в полость рта. Часть 111 дальнего наконечника 110 зонда располагается на ближней корпусной части 210 и в силу этого представляет собой ближнюю часть зонда.

[00143] В одном примерном варианте осуществления, дальняя часть 250 для вставки в полость рта, включающая в себя щетку 252, которая включает в себя основание 256 щетки и щетинки 254, может легко заменяться и сменяться. Иными словами, ближняя корпусная часть 210 является съемно присоединяемой к дальней части 250 для вставки в полость рта.

[00144] Контакт с ближней корпусной частью 210 с помощью активных частей посредством дальней части 250 для вставки в полость рта предоставляется посредством механического соединения 230 на ближней корпусной части 210, которая располагается таким образом, что она образует границу раздела дальнего конца 214 ближней корпусной части 210 и ближнего конца 260 дальней части 250 для вставки в полость рта, за счет этого образуя границу раздела части 111 дальнего наконечника 110 зонда с дальним наконечником 110 зонда, расположенным на дальней части 250 для вставки в полость рта таким образом, что воздушный поток формируется, и давление считывается, к примеру, в местоположении датчика P2 параметров на фиг. 4B или датчиков P параметров на фиг. 4A или 4C. На основе сигнала датчика давления, делается заключение в отношении того, присутствует или нет налет в области наконечника 112 зонда. Таким образом, ближняя корпусная часть 210 является съемно присоединяемой к дальней части зонда, проиллюстрированной на фиг. 10 в качестве дальней части 250 для вставки в полость рта через механическое соединение 230. Специалисты в данной области техники должны признавать, что хотя устройство 200 или инструмент определения проиллюстрировано на фиг. 10 таким образом, что дальняя часть 250 для вставки в полость рта и ближняя корпусная часть 210 являются съемно присоединяемыми друг к другу, и за счет этого любая из них может легко сменяться, устройство 200 или инструмент определения может быть сконфигурировано или сформировано в качестве единого, интегрированного комбинированного устройства или инструмента, в котором дальняя часть 250 для вставки в полость рта и ближняя корпусная часть 210 не могут легко отсоединяться друг от друга.

[00145] Помимо этого, потоковые зонды 100, 100' или 100'' могут быть использованы независимо без включения щетки 252, основания 256 щетки или щетинок 254, к примеру, проиллюстрированных на фиг. 4A, 4B и 4C. Устройство 200 или инструмент определения может применяться с/без щетки 252, основания 256 щетки или щетинок 254 как для стоматологических, так для нестоматалогических вариантов применения, с тем чтобы определять наличие вещества на поверхности.

[00146] Когда устройство 200 или инструмент определения сконструирован в качестве инструмента для чистки зубов, зонд 110 может иметь такие размеры и быть изготовлен из материалов, выбранных таким образом, чтобы приводить к вращательной жесткости, которая является, в общем, эквивалентной вращательной жесткости щетинок 254, так что зонд 110 подметает область в ходе работы, в общем, эквивалентную области подметания и времени работы щетинок, с тем чтобы уменьшать потенциальный дискомфорт для пользователя. Переменные, способствующие конструкции жесткости, включают в себя размеры, массу и модуль упругости выбранного материала.

[00147] В одном примерном варианте осуществления, активные компоненты содержат датчик P давления, как описано выше. В связи с фиг. 1, датчик P используется для того, чтобы считывать форму и/или динамику среды 14 в зоне 17 взаимодействия. Такой датчик имеет преимущество в том, что он является надежным и простым в использовании. Датчик P поддерживает электрическую связь с электронным оборудованием 220 для определения, которое включает в себя контроллер 225, который поддерживает электрическую связь с ним.

[00148] В альтернативном примерном варианте осуществления, активный компонент может содержать оптический, электрический или акустический датчик, такой как, например, микрофон, чтобы считывать форму и/или динамику среды 14 в зоне 17 взаимодействия.

[00149] Контроллер 225 может представлять собой процессор, микроконтроллер, внутрикристальную систему (SoC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA) и т.д. Совместно один или более компонентов, которые могут включать в себя процессор, микроконтроллер, SOC и/или FPGA, для выполнения различных функций и операций, описанных в данном документе, являются частью контроллера, как изложено, например, в формуле изобретения. Контроллер 225 может предоставляться в качестве одного кристалла интегральной схемы (IC), который может монтироваться на одной печатной плате (PCB). Альтернативно, различные схемные компоненты контроллера, включающие в себя, например, процессор, микроконтроллер и т.д., предоставляются в качестве одного или более кристаллов интегральной схемы. Иными словами, различные схемные компоненты расположены на одном или более кристаллов интегральной схемы.

[00150] Кроме того, активные компоненты предоставляют способ формирования потока воздуха или жидкости. Также возможен комбинированный поток воздуха с жидкостью. Способ может содержать способ электрической или механической накачки, в силу чего механический способ может содержать пружинный компонент, который механически активируется, например, в котором плунжер 126 на фиг. 4 механически активируется. В одном примерном варианте осуществления, способ формирования воздушного потока представляет собой принцип электрической накачки, поскольку он хорошо комбинируется с компонентом считывания давления, описанным выше. В других примерных вариантах осуществления, воздух может быть заменен посредством других газов, например, азота или углекислого газа. В таких примерных вариантах осуществления, тогда как ближняя корпусная часть 210 может включать в себя ближнюю насосную часть 124 и плунжер 126 либо другие типы насосов, чтобы формировать постоянное давление или постоянный поток текучей среды, ближняя корпусная часть 210 может включать в себя контейнер сжатого газа (не показан), который имеет такой размер, чтобы входить в ближнюю корпусную часть 210, и допускает предоставление постоянного давления или постоянного потока через систему управления клапанами (не показана).

[00151] В еще одном другом примерном варианте осуществления, пассивные компоненты содержат только трубку с отверстием на конце, к примеру, зонд 110 и дальний наконечник 112 (см. фиг. 10).

[00152] В еще одном другом примерном варианте осуществления, соединение активных и пассивных компонентов реализовано посредством механического связывания 230 трубки с выводом датчика давления. Такое связывание в идеале является практически герметизированным. Значения давления являются относительно низкими (<<1 бара).

[00153] При работе, считывание выполняется повторяющимся способом во время процесса чистки зубов. В предпочтительном примерном варианте осуществления, считывание выполняется на частоте >1 Гц, более предпочтительно, >5 Гц, и еще более предпочтительно, >10 Гц. Такой высокочастотный вариант осуществления упрощает динамическое измерение в реальном времени удаления налета по мере того, как зубная щетка перемещается от зуба к зубу, поскольку несколько измерений могут проводиться на отдельном зубе (время выдержки на данном зубе типично составляет порядка 1-2 секунд).

[00154] В связи с фиг. 1, как описано выше, форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия зависит от свойств поверхности 13 и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13, определяются давление и/или форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия, и посредством контроллера 225 выполняется определение в отношении того, определяется или нет уровень налета, превышающий предварительно определенный максимальный допустимый уровень налета, на конкретной дентальной поверхности 13.

[00155] Если выполнено положительное определение, сигнал перехода дальше или продвижения не передается пользователю электрической зубной щетки до тех пор, пока предварительно определенный максимальный допустимый уровень налета не будет достигнут на конкретной дентальной поверхности 13 посредством длительной очистки на дентальной поверхности 13 этого конкретного зуба.

[00156] После уменьшения уровня налета до/ниже максимального допустимого уровня налета, т.е. после отрицательного определения, сигнал перехода дальше или сигнал продвижения передается пользователю, чтобы информировать пользователя в отношении того, что допустимо переходить дальше к смежному зубу или к другим зубам посредством перемещения вибрирующей щетки и наконечника зонда стоматологического устройства.

[00157] Альтернативно, если выполнено положительное определение, пользователю электрической зубной щетки, имеющей систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, передается сигнал продолжать чистку конкретного зуба.

[00158] Кроме того, предусмотрено несколько предпочтительных режимов работы пассивного компонента в щетке.

[00159] В первом режиме работы, трубка имеет такую конфигурацию, в которой наконечник трубки акустически развязывается от вибрации щетки (которая вибрирует приблизительно на 265 Гц в зубной щетке Philips Sonicare). Это может достигаться посредством только слабого связывания трубки с головкой щетки.

[00160] В дополнительном режиме работы, трубка имеет такую конфигурацию, в которой наконечник трубки является статическим. Это может достигаться посредством выбора механических свойств трубки (жесткости, массы, длины) таким образом, что наконечник зонда находится в статическом узле вибрации на частоте приведения в действие. В этой ситуации можно помогать посредством добавления дополнительного веса к концу трубки около отверстия.

[00161] Как проиллюстрировано на фиг. 11, который является видом в частичном поперечном сечении дальней части 250 для вставки в полость рта на фиг. 10, в дополнительном примерном варианте осуществления, влияние движения щетинок зубной щетки на функцию считывания уменьшается посредством включения разнесения 258 вокруг трубки, в котором щетинки удаляются. Более конкретно, зонд 110 на фиг. 11 иллюстрирует головку 252 щетки, которая включает в себя основание 256 и щетинки 254, которые выступают, в общем, ортогонально от основания 256. Разнесение 258 позиционируется с удаленными волосками щетинок вокруг наконечника 1121 зонда. Наконечник 1121 зонда отличается от наконечников 112 и 112' зонда тем, что наконечнике 1121 зонда, включает в себя колено 1122, образующее угол в 90 градусов, с тем чтобы обеспечивать поток текучей среды через зонд 110 к поверхности 31 или 33.

[00162] В одном примерном варианте осуществления, разнесение 258 должно иметь порядок амплитуды вибрации щетинок 254. На практике, щетинки вибрируют с амплитудой приблизительно 1-2 мм. Это обеспечивает большую надежность считывания.

[00163] В дополнительном примерном варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 12, наконечник 1121 зонда расположен удаленно за пределами области, охваченной посредством щетинок 254. Это позволяет определять налет, который присутствует за пределами текущей позиции щетки, например, налет, который пропущен посредством неполного действия чистки.

[00164] В качестве более подробной информации, в идеале угол щетки 252 в ходе чистки составляет 45 относительно поверхности 31 или 33 зуба. В идеале угол наконечника 1121 зонда имеет значение около 0 градусов относительно поверхности 31 или 33 зуба. По меньшей мере, два зонда 110 и, соответственно, по меньшей мере, два датчика давления и два насоса с концом 1121 наконечника 45 градусов относительно поверхности 31 или 33 зуба, так что всегда один зонд образует оптимальную границу раздела с поверхностью 31 или 33.

[00165] В еще одном дополнительном примерном варианте осуществления, множество зондов включено в щетку. Эти зонды альтернативно могут располагаться или использоваться, по меньшей мере, следующим образом:

[00166] (a) позиционироваться в нескольких позициях вокруг щетки, чтобы эффективнее выполнять считывание на предмет (пропущенного) налета, или

[00167] (b) использоваться для дифференциальных измерений, чтобы определять степень и эффективность удаления налета.

[00168] В одном примерном варианте осуществления, множество зондов может быть реализовано с одним активным считывающим компонентом и большим числом пассивных компонентов, таких как трубки, присоединенных к одному датчику давления. Альтернативно, может использоваться множество активных и пассивных считывающих компонентов.

[00169] Конец трубки может иметь множество размеров, как описано выше. В альтернативных примерных вариантах осуществления, наконечник трубки разнесен от поверхности зуба с использованием механической прокладки. В некоторых примерных вариантах осуществления, отверстие может создаваться под углом к трубке.

[00170] Фиг. 13-22 иллюстрируют примеры системы 3000 определения для определения наличия вещества на поверхности, которая использует вышеприведенные принципы для определения наличия вещества на поверхности через несколько потоковых зондов. Более конкретно, в одном примерном варианте осуществления настоящего раскрытия сущности, система 3000 включает в себя устройство 1100 определения для определения наличия вещества на поверхности, такое как воздушный потоковый зонд, имеющий ближнюю насосную часть 124 и плунжер 126, как описано выше относительно фиг. 4A и фиг. 10. Тем не менее, следует отметить, что вместо ближней насосной части 124 и плунжера 126, ближняя насосная часть 142 и диафрагменный насос 150, как описано выше относительно фиг. 4C, также могут развертываться, чтобы предоставлять, в общем, непрерывный поток 1100 для определения наличия вещества на поверхности, аналогично описанному ниже относительно ближней насосной части 124 и плунжера 126.

[00171] Ближняя насосная часть 124 включает в себя центральную трубчатую часть 120' считывания параметров, сконфигурированную с дальним тройниковым соединением 101, задающим первую ветвь 1011 и вторую ветвь 1012. Первый потоковый зонд 301, имеющий дальний наконечник 3112 зонда, поддерживает связывание для обмена текучей средой с первой ветвью 1011, и второй потоковый зонд 302, имеющий дальний наконечник 3122 зонда, поддерживает связывание для обмена текучей средой со второй ветвью 1012.

[00172] Датчик P3 давления соединяется с первой ветвью 1011 через ответвляющееся соединение 312 около первого потокового зонда 301, и датчик P4 давления соединяется через ответвляющееся соединение 322 около второго потокового зонда 302 со второй ветвью 1012. Аналогично том, как для потокового зонда 100, описанного выше относительно фиг. 4A, потокового зонда 100', описанного выше относительно фиг. 4B, и потокового зонда 100'', описанного выше относительно фиг. 4C, потоковый зонд 1100 может включать в себя ограничительное диафрагменное отверстие 3114, расположенное в первой ветви 1011 ниже сочленения 314 между центральной трубчатой частью 120' считывания параметров и первой ветвью 1011 и выше первого потокового зонда 301 и датчика P3 давления. Аналогично, ограничительное диафрагменное отверстие 3124 может располагаться во второй ветви 1012 ниже сочленения 324 между центральной трубчатой частью 120' считывания параметров и второй ветвью 1012 и выше второго потокового зонда 302 и датчика P4 давления. С другой стороны, наличие ограничительных диафрагменных отверстий 3114 и 3124 сокращает время реакции измерителей P3 и P4 давления, поскольку только объем потокового зонда 1100 ниже ограничительных диафрагменных отверстий 3114 и 3124 является релевантным. Воздушный поток в каждый датчик P3 и P4 давления становится приблизительно независимым, поскольку падения давления возникают преимущественно через ограничительные диафрагменные отверстия 3114 и 3124, и потоковый зонд 1100 ведет себя более похоже или приблизительно как источник потока, а не источник давления. Объем выше ограничительного диафрагменного отверстия 240 становится менее релевантным. Датчики P3 и P4 давления могут, в общем, считывать повышение давления по отдельности при приведении в действие посредством одного плунжера 126.

[00173] Дополнительно, специалисты в данной области техники должны признавать, что ограничение потока через диафрагменные отверстия 3114 и 3124 может осуществляться посредством изгибания дальнего тройникового соединения 101 около сочленений 314 и 324 вместо установки ограничительного диафрагменного отверстия. С другой стороны, как задано в данном документе, ограничительное диафрагменное отверстие включает в себя изогнутую секцию трубок.

[00174] Аналогично описанному выше относительно устройства 200 определения, проиллюстрированного на фиг. 10, датчики P3 и P4 поддерживают электрическую связь с электронным оборудованием для определения и контроллером, таким как электронное оборудование 220 для определения, которое включает в себя контроллер 225, который поддерживает электрическую связь с ним (см. фиг. 10).

[00175] При определении налета посредством электронного оборудования 220 для определения контроллер 225 формирует сигнал или пункт действия. Ссылаясь на фиг. 10, в одном примерном варианте осуществления, контроллер 225 поддерживает электрическую связь со звуковым или визуальным сигнальным устройством 226, расположенным на нем, к примеру, для постоянного или прерывистого звука, таким как зуммер, и/или для постоянного или прерывистого света, которое имеет намерение сообщать пользователю необходимость продолжать чистку своих зубов или зубов пациента в этом конкретном местоположении.

[00176] В одном примерном варианте осуществления, на основе сигналов, определенных посредством электронного оборудования 220 детектора, контроллер 225 может записывать данные, чтобы формировать оценку количества налета, который присутствует на зубах. Данные могут иметь форму численной величины, отображаемой на экране 125, поддерживающем электрическую связь с электронным оборудованием 220 детектора и контроллером 225. Экран 125 может быть расположен на/идти из ближней корпусной части 210, как проиллюстрировано на фиг. 10. Специалисты в данной области техники должны признавать, что экран 125 может быть расположен в других позициях, подходящих для пользователя, чтобы отслеживать данные, представленные на экране.

[00177] Сигнализация пользователю может включать в себя контроллер 225, сконфигурированный дополнительно в качестве приемо-передающего устройства, чтобы передавать и принимать беспроводной сигнал 228' в/из базовой станции 228 с различными индикаторами на базовой станции, которые формируют сигнал, чтобы инициировать звуковое или визуальное сигнальное устройство 226 либо записывать численную величину или другое отображаемое сообщение, такое как анимация, на экране 125.

[00178] Альтернативно, контроллер 225 может быть дополнительно сконфигурирован в качестве приемо-передающего устройства, чтобы передавать и принимать беспроводной сигнал 229' в смартфон 229, который выполняет прикладное программное обеспечение, чтобы формировать анимации на экране 231, который сигнализирует то, что идентифицирован налет, и инструктирует пользователю продолжать чистку в этом местоположении. Альтернативно, прикладное программное обеспечение может представлять количественные данные по определенному количеству налета.

[00179] Фиг. 14-16 иллюстрирует альтернативную дальнюю часть 350 для вставки в полость рта, которая включает в себя щетку 352 со щетинками 354, смонтированными на основе 356 щетки, и как проиллюстрировано на фиг. 14 при просмотре в направлении к основанию 356 щетки и верхним наконечникам щетинок 354. Как лучше всего проиллюстрировано на фиг. 15 и 16, в общем, ортогонально от горизонтальной верхней поверхности 356' основания 356 щетки идут дальние наконечники 3112 и 3122 зонда, которые обеспечивают направление нескольких потоков текучей среды к интересующей поверхности, к примеру, поверхности 31 и 33 на фиг. 2 и 7. Альтернативные или дополнительные позиции для дальних наконечников 3112 и 3122 зонда проиллюстрированы посредством пунктирных линий около ближнего конца основания 356 щетки на фиг. 14.

[00180] Аналогичным образом, фиг. 17-19 иллюстрирует систему 3010 для определения наличия вещества на поверхности, которая отличается от системы 3000 тем, что система 3010 включает в себя другую альтернативную дальнюю часть 360 для вставки в полость рта, которая включает в себя щетку 352 с 352 с щетинками 354, смонтированными на основе 356 щетки, и как проиллюстрировано на фиг. 17 при просмотре в направлении к основанию 356 щетки и верхним наконечникам щетинок 354. Как лучше всего проиллюстрировано на фиг. 19, под углом β относительно горизонтальной верхней поверхности 356' основания 356 щетки идут дальние наконечники 3212 и 3222 зонда, которые обеспечивают направление нескольких потоков текучей среды под углом β к интересующей поверхности, к примеру, к поверхностям 31 и 33 на фиг. 2 и 7. Аналогичным образом, альтернативные или дополнительные позиции для дальних наконечников 3212 и 3222 зонда проиллюстрированы посредством пунктирных линий около ближнего конца основания 356 щетки на фиг. 17.

[00181] Дальние части 350 и 360 для вставки в полость рта, проиллюстрированные на фиг. 14-16 и фиг. 17-19, могут быть использованы: (a) для первого способа определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя измерение выпуска пузырьков из наконечника (посредством давления и/или варьирования давления, и/или размера пузырьков, и/или скорости выпуска пузырьков), либо (b) для второго способа определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя прохождение второй текучей среды, такой как газ или жидкость через дальний наконечник на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[00182] Фиг. 20-22 иллюстрируют примерные варианты осуществления системы 3000 или системы 3010, которая включает в себя несколько потоковых зондов и соответствующие ближние насосные части, которые могут работать посредством общего вращательного вала и электромотора. Более конкретно, фиг. 20 иллюстрирует первое управляющее устройство 3100 потокового зонда, которое включает в себя первый потоковый зонд 3100'. Первый потоковый зонд 3100' является идентичным потоковому зонду 100', описанному выше относительно фиг. 4B, и может включать в себя ближнюю насосную часть 124 и плунжер 126 и либо дальний наконечник 3112 зонда (см. фиг. 14-16), либо дальний наконечник 3212 зонда (см. фиг. 17-19). Рабочий элемент 3102 для преобразования вращательного движения в прямолинейное, который может представлять собой кулачковый механизм, как проиллюстрировано, поддерживает функциональную связь с плунжером 126 через вал 3106 с возвратно-поступательным движением и роликовый механизм 3108, расположенный на ближнем конце вала 3106.

[00183] Роликовый механизм 3108 зацепляется в канале 3110, задающем тракт на периферии кулачкового механизма 3102. Канал 3110 идет вдоль тракта таким образом, что он включает в себя выступы 3102a кулачка и углубления 3102b кулачка. Кулачковый механизм 3102 монтируется и вращается посредством общего вала 3104 в таком направлении, как направление против часовой стрелки, проиллюстрированное посредством стрелки 3120. По мере того, как вращается кулачковый механизм 3102 прямолинейное возвратно-поступательное движение передано валу 3106, когда роликовый механизм 3108 прерывисто надавливается посредством выступов 3102a или втягивается в углубления 3102b. В силу этого, прямолинейное возвратно-поступательное движение передано плунжеру 126, давление формируется в потоковом зонде 3100', и поток текучей среды проходит через дальние наконечники 3112 или 3212. Специалисты в данной области техники должны понимать, что тракт, заданный посредством канала 3110, может быть сконструирован с возможностью передавать, в общем, постоянную скорость плунжеру 126. Альтернативно, тракт, заданный посредством канала 3110, может быть сконструирован с возможностью передавать, в общем, постоянное давление в ближней насосной части 124. Плунжер 126 находится в дальней позиции на большом расстоянии от ближнего конца 124' ближней части плунжера 124, поскольку роликовый механизм 3108 находится на выступе 3102a.

[00184] Фиг. 21 иллюстрирует второе управляющее устройство 3200 потокового зонда, которое включает в себя второй потоковый зонд 3200'. Второй потоковый зонд 3200' также является идентичным потоковому зонду 100', описанному выше относительно фиг. 4B, и может включать в себя ближнюю насосную часть 124 и плунжер 126 и либо дальний наконечник 3122 зонда (см. фиг. 14-16), либо дальний наконечник 3222 зонда (см. фиг. 17-19). С другой стороны, рабочий элемент 3202 для преобразования вращательного движения в прямолинейное, который может представлять собой кулачковый механизм, как проиллюстрировано, поддерживает функциональную связь с плунжером 126 через вал 3206 с возвратно-поступательным движением и роликовый механизм 3208, расположенный на ближнем конце вала 3206.

[00185] Аналогично, роликовый механизм 3208 зацепляется в канале 3210, задающем тракт в периферии кулачкового механизма 3202. Канал 3210 идет вдоль тракта таким образом, что он включает в себя выступы 3202a кулачка и углубления 3202b кулачка. Кулачковый механизм 3202 монтируется и вращается посредством общего вала 3204 в таком направлении, как направление против часовой стрелки, проиллюстрированное посредством стрелки 3220. По мере того, как вращается кулачковый механизм 3202 прямолинейное возвратно-поступательное движение передано валу 3206, когда роликовый механизм 3208 прерывисто надавливается посредством выступов 3202a или втягивается в углубления 3202b. В силу этого, прямолинейное возвратно-поступательное движение также передано плунжеру 126, давление формируется в потоковом зонде 3200', и поток текучей среды проходит через дальние наконечники 3122 или 3222. С другой стороны, специалисты в данной области техники должны понимать, что тракт, заданный посредством канала 3210, может быть сконструирован с возможностью передавать, в общем, постоянную скорость плунжеру 126. С другой стороны, альтернативно, тракт, заданный посредством канала 3110, может быть сконструирован с возможностью передавать, в общем, постоянное давление в ближней насосной части 124. В отличие от первого управляющего устройства 3100 потокового зонда, плунжер 126 находится в позиции на ближнем конце 124' ближней части плунжера 124, поскольку роликовый механизм 3208 теперь находится в углублении 3202b.

[00186] Фиг. 22 иллюстрирует электромотор 3300, который функционально соединяется с общему валом 3104 таким образом, что первый рабочий элемент 3102 для преобразования вращательного движения в прямолинейное управляющего устройства 3100 потокового зонда монтируется близко на общем валу 3104 относительно электромотора 3300, тогда как второй рабочий элемент 3202 для преобразования вращательного движения в прямолинейное управляющего устройства 3200 потокового зонда монтируется удаленно на общем валу 3104 относительно электромотора 3300. Специалисты в данной области техники должны признавать, что вращение общего вала 3104 посредством электромотора 3300 приводит к работе в режиме с несколькими потоковыми зондами, как описано выше относительно фиг. 20 и 21. В электромотор 3300 подается электроэнергия посредством источника 270 питания, смонтированного на ближней корпусной части 210 (см. фиг. 10), такого как аккумулятор или ультраконденсатор, или альтернативно посредством соединения с внешним источником питания или другим подходящим средством (не показано).

[00187] Специалисты в данной области техники должны признавать, что либо управляющее устройство 3100 потокового зонда, либо управляющее устройство 3200 потокового зонда могут управлять одним воздушным потоковым зондом 1100 с несколькими дальними наконечниками 3112 и 3122 зонда, описанными выше относительно фиг. 13, или несколькими дальними наконечниками 3212 и 3222 зонда, описанными выше относительно фиг. 17-19.

[00188] Специалисты в данной области техники должны признавать, что потоковые управляющие устройства 3100 и 3200, описанные относительно фиг. 20-22, являются просто примерами устройств, которые могут использоваться для того, чтобы осуществлять требуемую операцию. Например, специалисты в данной области техники должны признавать, что потоковый зонд 100'' и его ассоциированные компоненты могут заменять плунжер 126 и или рабочий элемент 3102 для преобразования вращательного движения в прямолинейное или рабочий элемент 3202 для преобразования вращательного движения в прямолинейное, либо и то, и другое, и электромотор 3300 может быть заменен посредством диафрагменного насоса 150, который включает в себя гибкую или сжимаемую диафрагму 158, как описано выше относительно фиг. 4C.

[00189] Электромотор 3300 поддерживает электрическую связь с контроллером 225, который управляет работой электромотора на основе сигналов, принимаемых посредством электронного оборудования 220 детектора. В дополнение к сигнальному устройству 226, экрану 125, базовой станции 228 и смартфону 229, описанным выше относительно фиг. 10, в связи с фиг. 10, сигнализация пользователю того, что определен налет, может включать в себя контроллер 225, запрограммированный с возможностью изменять режим приведения в действие зубной щетки посредством варьирования работы электромотора 3300 таким образом, чтобы повышать интенсивность чистки по частоте или по амплитуде либо по обоим аспектам, когда определяется налет. Увеличение амплитуды и/или частоты служит как для того, чтобы сигнализировать пользователю продолжать чистку в этой области, так для того, чтобы повышать эффективность удаления налета. Альтернативно, контроллер 225 может программироваться с возможностью создавать другое ощущение во рту, которое пользователь может отличать от регулярной чистки, например, посредством модуляции приводного механизма таким образом, чтобы сигнализировать то, что местоположение налета обнаружено.

[00190] Подача воздушных пузырьков в зубную щетку также может повышать скорость удаления налета при чистке.

[00191] Один возможный механизм заключается в том, что (i) воздушные пузырьки прилипают к участкам чистой эмали, (ii) чистка приводит в движение пузырек и в силу этого также поверхность раздела "воздух-вода" пузырька, и (iii) когда край пузырьков контактирует с материалом налета, край имеет тенденцию снимать материал налета с эмали, поскольку материал налета является очень гидрофильным и, следовательно, стремится оставаться в водном растворе. Другой возможный механизм заключается в том, что наличие пузырьков позволяет повышать локальные смешивающие и сдвигающие силы в текучей среде, за счет этого увеличивая скорость удаления налета. Следует отметить, что другие примерные варианты осуществления способов определения вещества на поверхности, как описано в данном документе, могут включать в себя мониторинг первой производной сигналов, модуляцию переменным током и использование датчика для определения состояния десен.

[00192] Хотя несколько вариантов осуществления раскрытия сущности показаны на чертежах, это не подразумевает то, что раскрытие сущности ограничено ими, поскольку подразумевается, что раскрытие сущности имеет настолько широкий объем, насколько позволяет область техники, и что описание должно изучаться с учетом этого. Следовательно, вышеприведенное описание должно истолковываться не в качестве ограничения, а просто в качестве пояснений примером конкретных вариантов осуществления. Специалисты в данной области техники должны представлять собой себе другие модификации в пределах объема формулы изобретения, прилагаемой к настоящему документу.

[00193] В формуле изобретения все ссылки с номерами, помещенные в круглые скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие формулу изобретения. Слово "содержащий" не исключает наличия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения. Слово "a" или "an" перед элементом не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и/или" посредством надлежащим образом запрограммированного процессора. В пункте формулы изобретения на устройство, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть осуществлены посредством идентичного элемента аппаратных средств. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.

Предложено устройство (100, 100'), которое выполнено таким образом, что прохождение текучей среды (30) через открытый порт дальнего кончика (112, 112') обеспечивает определение вещества (116), которое может присутствовать на поверхности (31, 33), например поверхности зуба, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды (30) через открытый порт. Устройство (100, 100') включает в себя ближнюю насосную часть (124) и, по меньшей мере, одну дальнюю часть (110) зонда, выполненную с возможностью погружения в другую текучую среду (11), например воду в пене зубной пасты. Соответствующая система (3000) включает в себя одно или два таких устройства (3100, 3200). Способ определения наличия вещества на поверхности включает в себя зондирование зоны (17) взаимодействия, по меньшей мере, на предмет частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды (30) через дальний наконечник зонда. 7 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Электрическая зубная щетка, содержащая:

- часть для вставки в полость рта;

- корпусную часть, содержащую насосную часть, имеющую плунжер на ближнем ее конце, ближнюю часть зонда в сообщении по текучей среде с насосной частью и электронное оборудование для определения;

- первый датчик параметров, установленный на плунжере и сообщающийся электрически с электронным оборудованием для определения для измерения изменения параметра в ближней насосной части;

- устройство определения в виде потокового зонда для определения наличия вещества на дентальной поверхности, причем устройство содержит:

- дальнюю часть зонда в части для вставки в полость рта, выполненную с возможностью погружения в первую текучую среду,

- причем дальняя часть зонда образует дальний кончик, имеющий открытый порт, чтобы обеспечивать прохождение второй текучей среды через него,

- датчик параметров, выполненный таким образом, что увеличение сигнала давления, определенное посредством датчика параметров, передается в электронное оборудование для определения, которое определяет затрудняет ли вещество на дентальной поверхности, по меньшей мере, частично прохождение текучей среды через открытый порт дальнего кончика.

2. Электрическая зубная щетка по п. 1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, второй датчик параметров, расположенный между дальним концом ближней насосной части и дальней частью зонда, при этом второй датчик параметров расположен в сообщении по текучей среде с дальним кончиком, причем электронное оборудование для определения выполнено с возможностью определения изменения сигнала, определенного вторым датчиком параметров.

3. Электрическая зубная щетка по п. 2, дополнительно содержащая ограничительное отверстие, расположенное в части считывания давления по потоку до второго датчика параметров.

4. Электрическая зубная щетка по п. 1, в которой насосная часть дополнительно содержит плунжер, возвратно-поступательно перемещаемый от ближнего конца к дальнему концу насосной части, причем перемещение плунжера вызывает изменение давления в дальней части зонда.

5. Электрическая зубная щетка по п. 1, в которой вещество представляет собой зубной налет.

6. Электрическая зубная щетка по п. 2, в которой второй датчик параметров представляет собой тензодатчик, сконфигурированный и размещенный на дальней части зонда с возможностью определения и измерения натяжения части зонда.

7. Электрическая зубная щетка по п. 2, в которой второй датчик параметров представляет собой датчик расхода, сконфигурированный и размещенный с возможностью определения потока второй текучей среды через открытый порт дальнего кончика.

8. Электрическая зубная щетка по п. 1, в которой часть для вставки в полость рта включает в себя головку щетки и щетинки, закрепленные на головке щетки, и при этом дальний кончик зонда смешивается со щетинками.