BR112020022929A2 - cabeça de escova para uma escova de dentes elétrica, escova de dentes elétrica e método para operar uma escova de dentes elétrica - Google Patents

Abstract

  Uma cabeça de escova (12), uma escova de dentes elétrica (10), e um método para operação de uma escova de dentes elétrica. A escova de dentes elétrica (10) inclui cerdas que se estendem a partir de uma estrutura de base. Uma pluralidade de tufos (20) são formados como grupos separados das cerdas (23) agrupadas juntas. Um conjunto de sensor (28) é configurado para gerar, para cada um dos tufos, um sinal representativo de uma força aplicada a cada um dos tufos. Um controlador (18) é configurado para gerar uma assinatura de tufo que representa uma distribuição da força aplicada a cada um dos tufos. Essa assinatura de tufo pode então ser classificada por algoritmos adequados para determinar parâmetros de escovação, como pressão aplicada, ângulo, e a localização na boca do usuário.

Description

CABEÇA DE ESCOVA PARA UMA ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA, ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA E MÉTODO PARA OPERAR UMA ESCOVA DE

DENTES ELÉTRICA Campo da invenção

[001] A presente revelação é direcionada, de modo geral, a escovas de dentes elétricas, e mais especificamente a sistemas e métodos para determinar parâmetros de escovação quando uma escova de dentes elétrica é usada. Antecedentes da invenção

[002] A técnica e conformidade de escovação dos dentes é um indicador principal da saúde bucal. Os profissionais de odontologia fornecem instruções, mas comumente dependem do autorrelato ou autoavaliação do paciente para a avaliação da técnica de escovação de um paciente. De modo similar, os indivíduos são motivados a escova bem, mas muitas vezes apenas recebem retroinformação nos exames bianuais. Durante cada sessão de escovação, um usuário precisa aplicar uma quantidade adequada de pressão no ângulo correto e cobrir todas as superfícies dentais o suficiente para a remoção da placa dentária sem danificar os dentes ou as gengivas do usuário.

[003] Um desafio das escovas de dentes atuais é determinar a localização do atuador de extremidade (cerdas) na boca. Por exemplo, as unidades de movimento inercial (acelerômetro, giroscópio, magnetômetro, etc.) estão sujeitas a um desvio devido a erros da dupla integração da aceleração e da posição. Além disso, as mandíbulas superior e inferior de um usuário da escova de dentes podem estar em estreita proximidade e difíceis de distinguir entre si.

Adicionalmente, as escovas de dente sensíveis à pressão, embora úteis para identificar se um usuário está escovando muito forte, dependem de uma força aplicada total medida no cabo. Como resultado, a pressão pode não ser exatamente determinada em algumas situações, como quando os usuários apertam a cabeça da escova contra seus dentes com suas bochechas. Além disso, a determinação do ângulo da escova de dentes em relação aos dentes do usuário é um outro desafio uma vez que a escove de dente desconhece a orientação dos dentes do usuário uma vez que os usuários comumente movem a cabeça em relação à escova de dentes durante a escovação. Como resultado, os usuários podem ser obrigados a seguir uma rotina prescrita ou a escovar em frente de uma câmera para com mais precisão rastrear a localização da extremidade com cerdas da escova de dentes na boca do usuário.

[004] Consequentemente, existe uma necessidade contínua na técnica por um monitoramento mais preciso dos parâmetros de escovação, como a pressão aplicada aos dentes de um usuário, e a localização, o ângulo e/ou a orientação da extremidade com cerdas da escova de dentes em relação aos dentes do usuário.

[005] O documento US 6412137 revela uma escova que tem tufos de cerdas, cada tufo preso de forma deslizante em uma abertura. Quando é aplicada uma força de escovação maior que um valor crítico, uma micro chave é ativada e o usuário é alertado sobre a aplicação de uma força excessiva.

[006] O documento EP3076825 revela uma escova de dentes que emite luz visível quando a escova entra na boca do usuário mas a luz é apagada quando a escova é removida.

[007] O documento US 2018/103747 revela um dispositivo de limpeza oral com tufos de cerdas acoplados a um sensor que pode detectar a pressão aplicada aos tufos.

[008] O documento US 6425295 revela uma cabeça de escova de dentes que tem um sistema de detecção de força de três pontos. Sumário da invenção

[009] A presente revelação se refere a escovas de dentes elétricas da invenção, e mais especificamente a sistemas e métodos para determinar parâmetros de escovação como pressão, ângulo, e localização de uma cabeça de escova de uma escova de dentes elétrica durante a escovação. Uma escova de dentes compreende muitos tufos individuais de cerdas. As geometrias de cada dente podem variar por localização e de pessoa para pessoa. A geometria dos tufos individuais (por exemplo, tamanho, formato, comprimento, material, rigidez, etc.) é direcionada a uma função e/ou uma localização específicas na boca de um usuário. Em qualquer determinada localização na boca, apenas um subconjunto, por exemplo, 10 a 25%, do número total de tufos é projetado para suportar ou espera-se que suporte uma porção desproporcionada da pressão total aplicada pelo usuário. Como resultado, a distribuição de pressão aplicada em todo o conjunto de tufos, durante o uso, varia. Para um determinado usuário da escova de dentes, o padrão de tufos onde a pressão é concentrada pode ser distinto ou específico para uma determinada localização na boca, ângulo da cabeça da escova, e carga aplicada.

[010] Modalidades para escovas de dentes elétricas são reveladas nas quais a força nos tufos individuais pode ser monitorada. A distribuição da força através dos tufos individuais pode ser usada para desenvolver diferentes assinaturas de tufo, que são indicativas de parâmetros de escovação como a localização, o ângulo e/ou a pressão da extremidade com cerdas da escova de dentes durante a escovação. Em uma modalidade, cada tufo é disposto como parte de um conjunto de sensor para criar chaves normalmente abertas que exigem uma força axial prescrita para fechar. As assinaturas de tufo geradas a partir da coleta de dados do sensor podem ser analisadas por algoritmos e/ou fundidas com dados de outros sensores para acentuar a retroinformação que pode ser fornecida durante a escovação. Por exemplo, a determinação da localização da cabeça da escova na boca do usuário, do ângulo da cabeça da escova e da pressão aplicada pode ser aprimorada para todos esses parâmetros.

[011] Em geral, em um aspecto, uma cabeça da escova para uma escova de dentes elétrica inclui cerdas que se estendem a partir de uma estrutura de base; um conjunto de tufos, cada tufo formado como um grupo separado das cerdas agrupadas juntas; e um conjunto de sensor configurado para gerar, para cada um dos tufos, um sinal representativo de uma força aplicada a cada um dos tufos.

[012] Em uma modalidade, cada um dos tufos é móvel em relação à estrutura de base em resposta à força, e o conjunto de sensor é configurado para seletivamente formar uma conexão elétrica para gerar o sinal quando a força exceder um limite.

[013] Em uma modalidade, a estrutura de base inclui uma placa rígida à qual um elemento condutor é montado e uma camada flexível na qual os tufos são embutidos, e sendo que a resiliência da camada flexível permite que os tufos se movam em relação à estrutura de base. Em uma modalidade, cada um dos tufos é fornecido com uma superfície condutora que é movida para entrar em contato com o elemento condutor quando a força exceder o limite.

[014] Em uma modalidade, a cabeça de escova inclui adicionalmente uma camada condutora para um ou mais dos tufos que é empurrada por um tufo correspondente dentre os tufos para contato com o elemento condutor quando a força exceder o limite. Em uma modalidade, o elemento condutor é um elemento descontínuo e a conexão elétrica conecta eletricamente o elemento descontínuo. Em uma modalidade, o elemento descontínuo inclui duas metades planas ou dois blocos de elevados.

[015] Em geral, em um outro aspecto, uma escova de dentes elétrica inclui uma cabeça da escova de acordo com a reivindicação 1 e um controlador configurado para gerar uma assinatura de tufo que representa uma distribuição da força aplicada através do conjunto de tufos.

[016] Em uma modalidade, o controlador é configurado para classificar um ângulo da cabeça da escova relativamente aos dentes de um usuário dependendo da assinatura de tufo. Em uma modalidade, o controlador é configurado para classificar uma pressão exercida pela cabeça da escova sobre os dentes de um usuário dependendo da assinatura de tufo.

[017] Em uma modalidade, a assinatura de tufo inclui uma pluralidade de assinaturas de tufo de treinamento e uma assinatura de tufo atual, sendo que o controlador é configurado para criar, durante um processo de treinamento, um mapa de assinaturas associando cada uma das assinaturas de tufo de treinamento a localizações específicas na boca de um usuário, e sendo que o controlador é configurado para determinar, durante o uso, uma localização da cabeça da escova na boca do usuário mediante comparação da assinatura de tufo atual com o mapa de assinaturas.

[018] Em uma modalidade, o controlador é configurado para receber dados posicionais de um sensor de posição e para fundir os dados posicionais com a assinatura de tufo para recalibrar ou verificar uma determinada posição da cabeça da escova na boca de um usuário.

[019] Em geral, em um aspecto, um método para operar uma escova de dentes elétrica inclui receber uma força em cada uma dentre uma pluralidade de tufos de uma cabeça da escova da escova de dentes elétrica; gerar, para cada um dos tufos, um sinal representativo da força individualmente aplicada a cada um dos tufos; e gerar uma assinatura de tufo que representa uma distribuição da força aplicada aos tufos.

[020] Em uma modalidade, os tufos são dispostos como chaves normalmente abertas que são móveis em relação a uma estrutura de base da cabeça da escova em resposta à força, e a geração inclui formar uma conexão elétrica com um determinado tufo dentre os tufos para gerar o sinal quando a força exceder um limite para aquele determinado um dos tufos.

[021] Em uma modalidade, o método inclui adicionalmente determinar, a partir da assinatura de tufo, ao menos um dentre uma posição da cabeça da escova na boca de um usuário, um ângulo da cabeça da escova relativamente aos dentes do usuário, e uma força de escovação exercida pelo usuário.

[022] Deve-se notar que todas as combinações dos conceitos mencionados anteriormente e conceitos adicionais descritos em maiores detalhes abaixo (contanto que tais conceitos não sejam mutuamente inconsistentes) são contemplados como parte de uma matéria inventiva revelada no presente documento. Em particular, todas as combinações do assunto reivindicado que aparecem no final desta revelação são contempladas como parte do assunto inventivo revelado no presente documento. Deve-se, também, entender que a terminologia explicitamente empregada na presente invenção, que também pode aparecer em qualquer revelação incorporada por referência, deve ser de acordo com um significado de maior consistência com os conceitos particulares revelados no presente documento. Breve descrição dos desenhos

[023] Nas figuras, os caracteres de referência iguais se referem em geral às mesmas partes ao longo das diferentes vistas. Além disso, os desenhos não estão necessariamente em escala, em vez disso a ênfase é geralmente colocada sobre a ilustração dos princípios da invenção.

[024] A Figura 1 ilustra esquematicamente uma escova de dentes elétrica de acordo com uma modalidade aqui revelada.

[025] A Figura 2 ilustra uma cabeça da escova tendo uma pluralidade de tufos de cerdas de acordo com uma modalidade revelada na presente invenção.

[026] As Figuras 3A e 3B ilustram exemplos de tufos de cerdas para uma cabeça da escova de uma escova de dentes de acordo com as modalidades reveladas na presente invenção.

[027] A Figura 4 é uma vista em seção transversal de um tufo em uma base de uma cabeça da escova para formar um conjunto de sensor de acordo com uma modalidade aqui revelada.

[028] A Figura 5 é uma vista em seção transversal de um tufo em uma base de uma cabeça da escova que ilustra como o tufo pode ser disposto para formar uma chave normalmente aberta que é transicionável para um estado fechado, de acordo com uma modalidade aqui revelada.

[029] A Figura 6 é uma vista em seção transversal de um tufo instalado em uma base de uma cabeça da escova de uma escova de dentes de acordo com uma outra modalidade aqui revelada.

[030] A Figura 7 é uma vista lateral em seção transversal e uma vista de topo que mostra componentes de um conjunto de sensor de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[031] A Figura 8 é uma vista lateral em seção transversal e uma vista de topo mostrando componentes de um conjunto de sensor de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[032] A Figura 9 é um diagrama de blocos que descreve um método e um sistema para operar uma escova de dentes elétrica para determinar uma pressão e/ou ângulo de uma cabeça da escova, de acordo com uma modalidade aqui revelada.

[033] As Figuras 10A a 10E ilustram várias assinaturas de tufo exemplificadoras que podem representar ou estão associadas a diferentes ângulos e/ou pressões de uma extremidade com cerdas de uma cabeça da escova durante a escovação.

[034] A Figura 11 ilustra várias assinaturas de tufo exemplificadoras que podem representar ou são associadas a diferentes localizações de uma extremidade com cerdas de uma cabeça da escova na boca de um usuário durante a escovação.

[035] A Figura 12 é um diagrama de blocos que descreve um método e um sistema para operar uma escova de dentes elétrica para determinar uma localização de uma cabeça da escova de acordo com uma modalidade aqui revelada. Descrição detalhada das modalidades

[036] A presente revelação descreve várias modalidades de escovas de dentes elétricas. O requerente reconheceu e entendeu que seria benéfico fornecer uma escova de dentes elétrica configurada com um conjunto de sensor para monitorar a força aplicada para cada tufo de cerdas da cabeça da escova da escova de dentes. Um objetivo específico da utilização de determinadas modalidades da presente revelação é determinar com maior precisão os parâmetros de escovação como a pressão, o ângulo e a localização de uma cabeça da escova de uma escova de dentes elétrica durante a escovação.

[037] Em vista do anteriormente revelado, várias modalidades e implementações são direcionadas a escovas de dentes elétricas, e mais especificamente a sistemas e métodos para determinar parâmetros de escovação como pressão, ângulo, e localização de uma cabeça de escova de uma escova de dentes elétrica durante a escovação. Uma escova de dentes compreende muitos tufos individuais de cerdas. As geometrias de cada dente podem variar por localização e de pessoa para pessoa. A geometria dos tufos individuais (por exemplo, tamanho, formato, comprimento, material, rigidez, etc.) é direcionada a uma função e/ou uma localização específicas na boca de um usuário. Em qualquer determinada localização na boca, apenas um subconjunto, por exemplo, 10 a 25%, do número total de tufos é projetado para suportar ou espera-se que suporte uma porção desproporcionada da pressão total aplicada pelo usuário. Como resultado, a distribuição de pressão aplicada em todo o conjunto de tufos, durante o uso, varia. Para um determinado usuário da escova de dentes, o padrão de tufos onde a pressão é concentrada pode ser distinto ou específico para uma determinada localização na boca, ângulo da cabeça da escova, e carga aplicada.

[038] Modalidades para escovas de dentes elétricas são reveladas nas quais a força nos tufos individuais pode ser monitorada. A distribuição de força através dos tufos individuais pode ser usada para desenvolver diferentes assinaturas de tufo, que são indicativas da localização, do ângulo e/ou da pressão da extremidade com cerdas da escova de dentes durante a escovação. Em uma modalidade, cada tufo é disposto como parte de um conjunto de sensor para criar chaves normalmente abertas que exigem uma força axial prescrita para fechar. As assinaturas de tufo geradas a partir da coleta de dados do sensor podem ser analisadas por algoritmos e/ou fundidas com dados de outros sensores para acentuar a retroinformação que pode ser fornecida durante a escovação. Por exemplo, a determinação da localização da cabeça da escova na boca do usuário, do ângulo da cabeça da escova e da pressão aplicada pode ser aprimorada para todos esses parâmetros.

[039] Com referência à Figura 1, uma escova de dentes elétrica 10, de acordo com uma modalidade, é ilustrada tendo uma cabeça de escova 12 e um conjunto de cabo 14. A cabeça da escova 12 inclui uma extremidade com cerdas 16 distal do conjunto de cabo 14, por exemplo, para engate contra os dentes de um usuário e escovação dos dentes de um usuário escovar os dentes de um usuário enquanto a escova de dentes 10 está em uso. Por exemplo, o conjunto de cabo 14 pode incluir um conjunto de acionamento (por exemplo, motor) configurado para causar vibrações, oscilações ou outro movimento da cabeça da escova 12 para auxiliar na escovação dos dentes do usuário com a extremidade com cerdas 16. A cabeça da escova 12 pode ser um componente separado que é fixável de modo removível ao conjunto de cabo 14 para permitir que os usuários alterem a cabeça da escova 12, por exemplo, para permitir uma funcionalidade diferente para a escova de dentes 10, ou periodicamente (por exemplo, a cada três meses) para substituir a cabeça da escova quando a extremidade com cerdas 16 se torne excessivamente usada ou gasta.

[040] A escova de dentes 10 pode incluir um controlador 18 configurado para controlar a operação da escova de dentes 10. Por exemplo, o controlador 18 pode incluir hardwares correspondentes (por exemplo, processador, memória, módulo de comunicação, sensor de posição, etc.) e softwares (por exemplo, aplicação, firmware, etc.) configurados para permitir um ou mais modos de operação diferentes da escova de dentes 10. Todo o controlador 18 ou uma porção do mesmo pode ser incluído ou embutido no conjunto de cabo 14 e/ou na cabeça de escova 12. O controlador 18 pode também permitir a comunicação de dados com um ou mais dispositivos externos ou remotos, como um smartphone ou um servidor baseado em nuvem. Por exemplo, uma aplicação de software no telefone inteligente pode ser associada com a escova de dentes 10 e configurada para receber e mostrar os dados coletados pelos sensores da escova de dentes 10, para permitir a interface de um usuário com a escova de dentes 10 através de uma interface gráfica de usuário, etc. É para ser entendido que o controlador 18 pode ser ao menos parcialmente formado por, ou de outro modo utiliza, este tipo de recursos de computação externos para auxiliar no fornecimento de sua funcionalidade conforme descrito na presente invenção. O uso do controlador 18 para armazenar e analisar os dados coletados a partir de um ou mais sensores embutidos na cabeça de escova 12 é discutido em mais detalhes abaixo.

[041] A extremidade com cerdas 16 da escova de dentes 10 compreende muitos filamentos ou cerdas individuais que são agrupados em uma pluralidade de tufos 20, estendendo- se a partir de uma base 22 da cabeça da escova 12. Por exemplo, a cabeça da escova 12 inclui vinte dos tufos 20 na modalidade da Figura 2 (cada um dos tufos 20 é esquematicamente ilustrado como um ponto). É para ser entendido que qualquer número de tufos 20 pode ser incluído e qualquer número de cerdas individuais pode ser incluído em cada tufo 20. Cada um dos tufos 20 pode ser de tamanho e formato uniformes (por exemplo, cada um tendo o mesmo número de cerdas dispostas no mesmo formato ou padrão), ou vários tufos dentre os tufos 20 pode incluir um número maior ou menor de cerdas agrupadas em formato iguais ou diferentes, e/ou as cerdas podem ser de diferentes comprimentos, materiais, espessuras, ou construção.

[042] Em uma modalidade, os tufos 20 são formados prendendo-se uma extremidade das cerdas juntas, como por meio de fusão, preensão, crimpagem, adesão, ou fixação. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3A, um tufo 20A é formado por um anel 24 preso ao redor de um grupo de cerdas 23 que mantêm o tufo 20A como uma unidade distinta ou individual. Na Figura 3B, um tufo 20B inclui um conglomerado de material 25 criado pela fusão de um grupo das cerdas 23 juntos (por exemplo, fusão, soldagem, etc.). É para ser entendido que os tufos 20A e 20B são exemplos específicos para o tufo 20 e que qualquer descrição com relação ao tufo 20 se aplica genericamente aos tufos 20A e aos tufos 20B. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, uma superfície dos tufos 20 oposta à extremidade livre das cerdas (por exemplo, uma superfície posterior ou de fundo) é fornecida como uma superfície condutora 26. O anel 24, conglomerado de material 25, etc., pode ajudar a manter os tufos 20, incluindo a superfície condutora 26, no formato desejado, por exemplo, um formato circular na Figura 3A, um formato losangular na Figura 3B, etc., embora qualquer outro formato possa ser usado. Como com as escovas de dentes convencionais, as cerdas opostas ao anel 24 e/ou conglomerado de material 25 podem ser livres ou não ligados para facilitar a escovação.

[043] A Figura 4 mostra uma seção transversal de um dos tufos 20 embutidos ou implantados na base 22 da cabeça da escova 12 para formar um conjunto de sensor 28. Nessa modalidade, a base 22 inclui uma camada flexível 30 (por exemplo, um plástico resiliente ou elasticamente deformável), que é fixada a uma placa rígida 32 (por exemplo, um plástico duro). O conjunto de sensor 28 inclui um elemento condutor 34 na placa 32 oposto à superfície condutora 26 de cada um dos tufos 20. A elasticidade do material que forma a camada flexível 30 pode ser usada para manter um vão de ar 36 entre a superfície condutora 26 e o elemento condutor 34.

[044] A superfície condutora 26 e o elemento condutor 34 podem ser formados por revestimento ou cobertura do tufo 20 e da placa 32 em metal ou outro modo de metalização ou por fornecimento de um elemento metálico para os respectivos componentes. Por exemplo, a metalização da placa 32 pode ser obtida mediante a padronização de uma placa de polímero existente através de uma máscara de contato (isto é, uma estrutura física na superfície para guiar a deposição do metal) ou uma foto- máscara (isto é, polímero sensível a luz que é dotado de um padrão por exposição à luz ultravioleta). Os tufos 20 podem também ser metalizados em uma variedade de diferentes formas. Por exemplo, tufos individuais podem ser metalizados antes do posicionamento em relação à placa 32 e a injeção da camada flexível 30 modelada para reter os tufos 20 no lugar. Em uma modalidade, os tufos são primeiro implantados em um polímero flexível formando a camada 30, então o metal é depositado através da superfície de fundo dos tufos 20. Este conjunto seria então alinhado e aderido à placa 32. Os contatos individuais podem ser mantidos por uma mudança de etapa entre o fundo da camada 30 ou o topo da placa 32 e início do tufo 20 (que define o vão de ar 36). Em uma modalidade a camada flexível 30 é pré-formada para ter uma camada de metal além de uma folha metálica. Quando os tufos 20 são inseridos, a camada de metal se move ao redor da circunferência do tufo 20 para atingir um bloco segmentado.

[045] O vão de ar 36 pode também ser ajustado em várias maneiras diferentes. Por exemplo, o vão de ar 36 pode ser pré-definido antes da adesão de um componente flexível formando a camada flexível 30 à placa 32. Em uma modalidade, o vão de ar 36 é formado por uma camada adicional de material entre a camada flexível 30 e a placa 32 que é dissolvida ou de outro modo removida. Em uma modalidade, o vão de ar 36 é ajustado mediante a adição de ar para dentro de um molde de parte na local correspondente. Em uma modalidade, o vão de ar 36 é mantido por um comportamento de tensão da superfície hidrofóbica de um material polimérico selecionado (por exemplo, para a camada flexível 30) em relação a um material metálico selecionado (por exemplo, para o elemento condutor 34), que forma uma bolha ou bolso em torno de cada componente condutor.

[046] Conforme mostrado na Figura 5, a camada flexível 30 também pode permitir que cada tufo 20 seja deslocado em resposta a uma força aplicada 38 (por exemplo, uma força aplicada aos tufos 20 por um usuário que engata a extremidade com cerdas 16 da cabeça da escova 12 contra os dentes do usuário). Se a força aplicada 38 for suficientemente alta (isto é, sobrepujando a resiliência natural da camada flexível 30) a superfície condutora 26 pode entrar em contato com o elemento condutor 34, estabelecendo assim uma conexão elétrica. Por exemplo, conforme ilustrado, o vão de ar 36 pode ter uma largura “x”, de modo que a aplicação da força aplicada 38 possa deformar resilientemente a camada flexível 30 para deslocar o tufo 20 em uma quantidade ∆x, colocando assim em contato a superfície condutora 26 e o elemento condutor 34.

[047] Conforme observado acima, a resiliência da camada flexível 30 pode ser usada para propender os tufos 20 na direção contrária do elemento condutor 34. Como resultado, cada tufo 20, com sua superfície condutora 26 e o elemento condutor 34 respectivo na base 22, é configurado para agir como uma chave normalmente aberta (para facilidade de discussão na presente invenção, o termo “chave de tufo” pode ser usado). Dessa maneira, o conjunto de sensor 28 pode ser formada como um conjunto de chaves de tufo, cada uma disposta dessa maneira. A conexão elétrica entre as superfícies condutoras 26 e os elementos condutores 34 pode ser identificada, por exemplo, pelo controlador 18, como uma alteração em um parâmetro elétrico resultante da conexão elétrica, como potenciais (∆V), corrente, resistência, capacitância, impedância, etc. Por exemplo, cada tufo 20, disposto como uma chave, pode ser atribuído ou associado a um endereço único conhecido pelo controlador 18. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, as localizações ou endereços conhecidos podem ser usados, por exemplo, pelo controlador 18, para mapear a distribuição de forças aplicadas à extremidade com cerdas 16 durante um evento de escovação na boca do usuário.

[048] Em uma modalidade, o valor que a força aplicada 38 precisa ser para deslocar cada um dos tufos 20 à distância x pode ser ajustado selecionando-se as propriedades e dimensões do material da camada flexível 30. Em outras palavras, as propriedades e dimensões dos tufos 20 podem ser selecionadas para definir uma força-limite, Ffechar, de modo que cada chave de tufo é apenas transicionada para a configuração fechada quando a força aplicada 38 exceder a força-limite Ffechar para aquele tufo 20. Por exemplo, tal força-limite pode ser definida como uma força que é aproximadamente igual a ou derivada de uma força ou pressão de escovação recomendada (por exemplo, que irá limpar suficientemente os dentes de um usuário sem danificar o esmalte dos dentes e/ou as gengivas). Dessa maneira, o conjunto de sensor 28 é configurado para produzir um sinal para cada um dos tufos 20, dependendo da presença ou ausência de sinais elétricos que indicam qual dos tufos 20 estão sujeitos à força aplicada 38 sobre a força-limite Ffechar.

[049] É para ser entendido que a força exercida sobre cada tufo 20 pode ser determinada em uma variedade de maneiras, por exemplo, uma modalidade alternativa de um tufo 20C é mostrada na Figura 6 na qual a superfície de fundo do tufo 20C não é condutora (isto é, o tufo 20C não inclui a superfície condutora 26). Em vez disso, uma camada metalizada ou condutora 40 é fornecida sobre, dentro ou através da camada flexível 30, e o vão de ar 36 é criado entre a camada condutora 40 e o elemento condutor 34. Como um outro exemplo, qualquer um ou todos dos componentes condutores podem ser removidos e substituídos por um sensor de força configurado para determinar a força aplicada. Por exemplo, um ou mais elementos piezoelétricos que geram uma tensão em resposta à força aplicada pode estar incluído. Em uma outra modalidade, componentes magnéticos podem ser incluídos nos tufos 20 e/ou na base 22 e sensores de efeito Hall usados para detectar quando os tufos 20 estão deslocados devido a forças suficientemente altas. Em uma modalidade, um elemento de propensão separado, por exemplo, uma mola, pode ser incluído em vez de ou além da camada flexível 30, o que permite que a força-limite de fechamento (Ffechar) seja mais particularmente definida. As pessoas versadas na técnica irão apreciar outros conjuntos de sensores que podem ser usados para medir ou de outro modo determinar a força.

[050] Em uma modalidade, o elemento condutor 34 é um elemento descontínuo, por exemplo, inclui duas metades 42a e 42b, conforme mostrado na Figura 7. Desta forma, quando a superfície condutora 26 entra em contato com o elemento condutor 34, a superfície condutora 26 completa uma conexão elétrica entre as metades, 42a e 42b, para criar o sinal elétrico mencionado acima. Conforme mostrado na Figura 8, o elemento condutor 34 pode incluir blocos elevados separados 44a e 44b em vez da construção plana da Figura 7. Os versados na técnica reconhecerão que esses são apenas dois exemplos e que outras construções para o elemento condutor 34 são possíveis. Por exemplo, o elemento condutor 34 pode ser um elemento contínuo, com uma metade de um circuito elétrico conectado a cada dentre o elemento condutor 34 e a superfície condutora 26, de modo que o circuito é completado quando o contato elétrico é feito entre o elemento condutor 34 e a superfície condutora 26.

[051] Independentemente da construção do conjunto de sensor 28, o controlador 18 pode ser configurado para monitorar o estado de cada tufo 20. Por exemplo, com relação às modalidades em que cada um dos tufos 20 ao menos parcialmente forma uma chave normalmente aberta, o controlador 18 pode ser configurado para monitorar quais dos tufos estão abertos em comparação com os tufos 20 que estão no estado fechado. Ou seja, o controlador 18 pode registrar um ‘1’ se a pressão aplicada fechou a chave e um ‘0’ de outro modo. Em modalidades que utilizam um material piezoelétrico ou outro sensor de força, então o controlador 18 pode ser disposto para detectar a força aplicada em cada um dos tufos.

[052] A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos que mostra um método a partir do qual o status das chaves de tufo pode ser analisado, por exemplo, pelo controlador 18 para determinar ou verificar o ângulo, a pressão e a localização estimada da extremidade com cerdas 16 na boca do usuário. Na etapa 46, o controlador 18 adquire o status de cada tufo 20 a partir do conjunto de sensor 28 conforme descrito acima (por exemplo, ‘0’ para abrir as chaves e ‘1’ para chaves fechadas). Nesta etapa, os dados do domínio de tempo de todos os tufos podem ser adquiridos da cabeça da escova. Conforme mencionado acima, a modalidade do sensor pode ser um número de diferentes parâmetros elétricos (por exemplo, tensão, corrente, resistência, impedância, capacitância). Nesta etapa, a frequência de amostragem (por exemplo, quantas vezes o status da chave de tufo é verificado)

e a duração do pacote de amostra pode ser ajustada (isto é, analisar um ciclo de amostragem em um momento ou ‘n’ ciclos juntos).

[053] O ângulo da extremidade com cerdas 16 em relação aos dentes do usuário pode ser adquirido ou estimado na etapa 48 se for desejado. Por exemplo, o ângulo das cerdas em relação aos dentes do usuário pode afetar a distribuição da força sobre os tufos 20 e, portanto, esta entrada pode ser útil para identificar e/ou distinguir entre diferentes estados de rotação. Uma medição poderia ser direta (por exemplo, um codificador) ou indireta (por exemplo, parâmetros de motor como drenagem de corrente).

[054] Os dados adquiridos ou gerados nas etapas 46 e/ou 48 podem ser alimentados em um módulo de filtro 50. Por exemplo, os dados adquiridos em bruto são susceptíveis a serem ruidosos e dessa forma o sinal a partir de cada uma dentre as chaves de tufo poderia ser filtrado. Em uma modalidade, apenas os sinais que correspondem às forças aplicadas acima de um limite de duração determinado de contato mínimo são considerados. Por exemplo, qualquer contato detectado para menos que cerca de 1 a 10 ms, ou alguma outra duração de contato, pode ser descartado. O módulo de filtro 50 pode ser configurado com uma série de filtros para segmentar e remover determinadas porções de dados que correspondem a diferentes faixas para o ângulo da cabeça da escova 12 com base nos dados coletados na etapa 48.

[055] Na etapa 52, uma assinatura de tufo para cada tufo pode ser gerada. O termo “assinatura” de tufo significa os dados correspondentes a partir do conjunto de sensor 28 direcionados para indicar o estado de cada tufo 20 em qualquer dado momento ou ciclo de amostragem. Por exemplo, a identificação específica de quais chaves de tufo estão “abertas” e “fechadas” em qualquer dado momento pode ser analisada como uma assinatura de tufo. É importante notar que a assinatura de tufo é diferente dependendo do ângulo de rotação e da pressão aplicada, e pode ser estimada ou determinada a partir dos dados filtrados. Por exemplo, as Figuras 10A a 10E mostram uma variedade de assinaturas de tufo diferentes, com base no padrão das chaves abertas (pontos brancos) e fechadas (pontos pretos). Ou seja, a Figura 10A mostra nenhuma carga (todas as chaves estão abertas), a Figura 10B mostra carga apenas no lado “esquerdo” (em relação à orientação da Figura 10B), a Figura 10C mostra uma carga nominal (por exemplo, algumas das chaves de tufo estão fechadas), a Figura 10D mostra carga no lado “direito” (em relação à orientação da Figura 10D), e a Figura 10E mostra uma carga excessiva (por exemplo, a maioria das chaves estão fechadas, indicando uma alta pressão).

[056] Em uma modalidade, a determinação da rotação é agrupada em ao menos três estados que definem uma posição neutra (as cerdas se estendem substancialmente perpendiculares à superfície dos dentes do usuário), girada “para cima” e girada “para baixo” em relação à superfície dos dentes do usuário. Estados adicionais podem ser incluídos se a resolução é suficiente e/ou desejada para cada situação. O estado de cada chave de tufo pode ser estimado como uma função de um dos grupos de rotação mencionados anteriormente.

[057] Após as assinaturas para os tufos serem geradas, as assinaturas podem ser passadas para um módulo de classificação 54, conforme mostrado na Figura 9. A assinatura de tufo a partir de um determinado grupo de rotação, ou combinação de grupos, é analisada e classificada. Com base nos padrões de contato, a carga atualmente aplicada pode ser classificada, por exemplo, o ângulo ou a rotação da cabeça da escova pode ser determinado(a) conforme ela gira para cima, gira para baixo, ou está no centro. Se a carga é concentrada em um lado específico para todo um ciclo, pode ser determinado que a escova é girada nessa direção. Por exemplo, dependendo de que lado da boca do usuário a cabeça da escova 12 é posicionada, as assinaturas das Figuras 10B e 10D poderiam ser determinadas como giradas “para cima” ou giradas “para baixo”, uma vez que a carga em apenas um lado indica que aquele lado é girada em direção aos dentes do usuário. Essa determinação poderia ser usada para suplementar os dados de ângulo gerados na etapa 48. As classificações realizadas pelo módulo de classificação 54 podem ser determinadas com o uso de qualquer tecnologia, técnica, método, ou maneira conhecida ou desenvolvida na técnica, como, mas não se limitando a, modelos heurísticos, árvores de decisão, classificadores bayesianos naive, máquina de vetor de suporte, aprendizado de máquina, e/ou a inteligência artificial (redes neurais, conjuntos, etc.).

[058] Como exemplos adicionais, a pressão exercida pode ser determinada com base na assinatura de tufo na etapa 56 (por exemplo, com o uso do módulo de classificação 54 ou outro algoritmo). Por exemplo, pressões baixas, nominais, e excessivas podem ser determinadas respectivamente a partir da Figura 10A (todas as chaves estão abertas), Figura 10C (apenas um pequeno número de chaves estão fechadas), e Figura 10E (a maioria das chaves estão fechadas). Se o número de tufos fechados exceder um limite específico (por exemplo, entre cerca de 25 a

40% das chaves de tufo estão fechadas), o controlador 18 pode determinar que aquela força aplicada 38 é suficiente, enquanto que menos que isso pode indicar que o usuário não está escovando com força suficiente, e mais do que isso pode indicar que o usuário está escovando com muita força. Adicionalmente, se um determinado tufo ou tufos permanecer fechado por toda uma faixa de rotação, evento de escovação, comprimento predeterminado de tempo etc., isso pode também indicar pressão excessiva porque às cerdas podem estar “presas” em vez de estar “varrendo” (isto é, o usuário está “esfregando” em vez de “escovando”).

[059] Além de classificar de maneira mais genérica a pressão exercida (por exemplo, como “baixa”, “nominal”, e “excessiva” conforme descrito acima, as assinaturas de tufo podem também ser usadas para estimar mais quantitativamente a pressão aplicada. Ou seja, uma vez que a pressão para fechar uma determinada chave de tufo pode ser controlada pelos processos de design e de fabricação, conforme descrito acima, a pressão aplicada pode ser estimada. Em um estado de carga nominal, para uma determinada assinatura de tufo, a pressão aplicada pode simplesmente ser estimada a partir de uma soma do número de tufos no estado fechado com o conhecimento da força de fechamento necessária para cada tufo (por exemplo, a força-limite Ffechar) e/ou área da superfície dos tufos. Se a pressão aplicada não pode ser estimada, por exemplo, devido a uma porcentagem inaceitavelmente ampla (por exemplo, todos) ou pequena (por exemplo, nenhum) dos tufos estar indicando um estado fechado, uma “pressão excessiva” ou uma “pressão insuficiente” poderia ser passada como saída em vez de um valor quantificado.

[060] Em uma modalidade, a localização relativa da extremidade com cerdas 16 também é fornecida, por exemplo,

pelo controlador 18, como uma fusão de dados com o uso das assinatura de tufo e da saída de um sensor de posição, como uma UMI, sensor de proximidade óptico, etc., e/ou embutidos no e/ou incluído pela escova de dentes elétrica 10. Por exemplo, as assinaturas de tufo podem ser usadas como uma medição de referência para corrigir erros de composição de uma UMI embutidos na escova de dentes elétrica 10. Isso pode ser feito tanto através da construção de um mapa de assinaturas dos dentes do usuário ao longo do tempo (por exemplo, conforme o usuário escova normalmente), ou inicialmente “varrer” os dentes de um usuário com a cabeça da escova. No último caso, o usuário pode ser guiado (por exemplo, instruído por meio de instruções impressas, um aplicativo instalado em um smartphone, etc.), a pressionar e girar a cabeça da escova de dentes 12 contra dentes específicos, com o motor desligado e/ou seguir um trajeto ou rotina específico durante uma ou mais sessões de escovação. Isso iria formar um mapa das assinaturas de tufo como uma função do ângulo e da posição na boca.

[061] Por exemplo, a Figura 11 ilustra esquematicamente um mapa de assinaturas que mostra que diferentes localizações na boca do usuário podem produzir diferentes padrões de contato (assinaturas) devido à geometria dos dentes. O controlador 18 pode ser treinado para construir um mapa de assinaturas de tufo conforme observado acima. Dessa forma, o controlador 18 será capaz de estimar a localização da cabeça da escova 12 mediante a correlação entre a assinatura de tufo atual detectada pelo conjunto de sensor 28 em qualquer dado momento e as diferentes localizações na boca do usuário sob condições típicas de escovação.

[062] Um método para determinar a localização pode ser conhecido em vista do diagrama de blocos da Figura 12. A etapa 58 inclui determinar as assinaturas de tufo a partir do conjunto de sensor 28 conforme descrito acima, por exemplo, conforme mostrado na Figura 11. A assinatura de tufo atual pode ser comparada ao mapa de assinaturas para aquela pessoa para estimar a localização, ou possíveis localizações, na boca do usuário. A etapa 60 inclui adquirir dados posicionais, como de uma UMI ou outro sensor de posição em comunicação com o controlador 18. É importante notar que assinaturas similares podem ser desenvolvidas no mapa de assinaturas para várias localizações diferentes, mas a confiança quanto à localização específica em qualquer dado momento pode ser aumentada considerando-se adicionalmente os dados da UMI da etapa 60. Para esta finalidade, a etapa 62 inclui a fusão das etapas 58 e 60 dados juntas, o que leva a um cálculo, na etapa 64, da localização atual da extremidade com cerdas 16 da cabeça da escova 12. Por exemplo, o desvio em uma UMI pode ser compensado mediante recalibragem periódica do sensor para a posição estimada fornecida na etapa 58, ou a posição determinada na etapa 58 pode ser verificada usando-se os dados da UMI da etapa

60.

[063] Como uma entrada adicional para a etapa 64, informações generalizadas (por exemplo, coletadas em um ambiente clínico ou laboratorial, por agregação das medições de outros usuários, etc.), podem ser fornecidas na etapa 66 para ajudar na análise dos dados de UMI fundidos e os dados de assinaturas de tufo. A localização determinada para cada ciclo atual pode ser usada para informar a determinação para o próximo ciclo. A saída do controlador 18 pode incluir uma representação gráfica (por exemplo, através de uma monitor ou tela de um smartphone em comunicação com o controlador 18) da boca de um usuário indicando áreas nas quais o usuário escovou com muita força, escovou em um ângulo inadequado, perdeu ou gastou muito pouco tempo, etc.

[064] Vantajosamente, a recalibragem dessa maneira permite que o usuário colete corretamente informações de escovação sem exigir que o usuário siga uma rotina ou trajetória de escovação predefinida ou instruída. Por exemplo, o controlador 18 pode identificar corretamente a localização da extremidade com cerdas 16 mesmo se o usuário transicionar rapidamente abruptamente ou rapidamente entre diferentes localizações na boca do usuário, iniciar a sessão de escovação em qualquer localização desejada, mover sua cabeça ou corpo ao redor durante a escovação, etc.

[065] Embora várias modalidades inventivas tenham sido descritas e ilustradas no presente documento, os versados na técnica verão imediatamente uma variedade de outros meios e/ou estruturas para realizar a função e/ou obter os resultados e/ou uma ou mais dentre as vantagens descritas no presente documento, e cada uma de tais variações e/ou modificações é considerada como inserida no escopo das modalidades inventivas descritas no presente documento. De modo mais genérico, os versados na técnica compreenderão prontamente que todos os parâmetros, dimensões, materiais e configurações descritos no presente documento são exemplificativos e que os parâmetros, dimensões, materiais e/ou configurações reais dependerão da aplicação ou aplicações específicas para as quais os ensinamentos inventivos são/serão usados. Os versados na técnica reconhecerão ou terão a capacidade de apurar, com o uso apenas de experimentação comum, muitos equivalentes às modalidades inventivas específicas aqui descritas. Deve-se, portanto, compreender que as modalidades anteriormente mencionadas são apresentadas somente a título de exemplo e que, no escopo das reivindicações anexas e equivalentes às mesmas, as modalidades inventivas podem ser praticadas de modo diferente do descrito e reivindicado especificamente. As modalidades inventivas da presente revelação se referem a cada característica, sistema, artigo, material, kit e/ou método individual descrito no presente documento. Além disso, qualquer combinação de dois ou mais de tais características, recursos, sistemas, artigos, materiais, kits e/ou métodos, se tais características, sistemas, artigos, materiais, kits e/ou métodos não forem mutualmente inconsistentes, é incluída dentro do escopo inventivo da presente revelação.

[066] A frase “e/ou”, conforme usada no presente documento no relatório descritivo e nas reivindicações, deve ser compreendida por significar “um ou outro ou ambos” dos elementos coligados, isto é, os elementos que estão presentes conjuntivamente em alguns casos e disjuntivamente presentes em outros casos. Os múltiplos elementos listados com “e/ou” devem ser interpretados na mesma maneira, isto é, “um ou mais” dos elementos coligados. Outros elementos podem opcionalmente estar presentes além dos elementos identificados especificamente pela cláusula “e/ou”, relacionados ou não relacionados àqueles elementos identificados especificamente. Conforme usado no presente documento no relatório descritivo e nas reivindicações, a palavra “ou” deve ser compreendida com o mesmo significado que “e/ou” conforme definido acima.

[067] Deve-se compreender também que, a menos que indicado o contrário, em quaisquer métodos reivindicados no presente documento que incluem mais de uma etapa ou ação, a ordem das etapas ou das ações do método não são limitadas necessariamente à ordem na qual as etapas ou ações do método são mencionadas.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. CABEÇA DE ESCOVA (12) PARA UMA ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA (10), caracterizada por compreender: cerdas (23) se estendem a partir de uma estrutura de base (22); um conjunto de tufos (20), sendo cada tufo formado como um grupo separado das cerdas agrupadas juntas; e uma unidade de sensor (28) configurada para gerar, para cada um dos tufos, um sinal representativo de uma força (38) aplicada a cada um dos tufos.

2. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada um dos tufos ser móvel em relação à estrutura de base em resposta à força, e o conjunto de sensor ser configurado para seletivamente formar uma conexão elétrica para gerar o sinal quando a força exceder um limite.

3. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a estrutura de base incluir uma placa rígida à qual um elemento condutor é montado e uma camada flexível na qual os tufos são embutidos, e sendo que a resiliência da camada flexível permite que os tufos se movam em relação à estrutura de base.

4. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por cada um dos tufos ser fornecido com uma superfície condutora que é movida para entrar em contato com o elemento condutor quando a força exceder o limite.

5. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por compreender adicionalmente uma camada condutora para um ou mais dentre os tufos que é empurrada por um tufo correspondente dentre os tufos para contato com o elemento condutor quando a força exceder o limite.

6. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o elemento condutor ser um elemento descontínuo e a conexão elétrica conectar eletricamente o elemento descontínuo.

7. CABEÇA DA ESCOVA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o elemento descontínuo incluir duas metades planas ou dois blocos elevados.

8. ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA (10), caracterizada por compreender uma cabeça da escova conforme definida na reivindicação 1 e um controlador (18) configurado para gerar uma assinatura de tufo representando uma distribuição da força aplicada através do conjunto de tufos.

9. ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o controlador ser configurado para classificar um ângulo da cabeça da escova relativamente aos dentes de um usuário dependendo da assinatura de tufo.

10. ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o controlador ser configurado para classificar uma pressão exercida pela cabeça da escova sobre os dentes de um usuário dependendo da assinatura de tufo.

11. ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a assinatura de tufo incluir uma pluralidade de assinaturas de tufo de treinamento e uma assinatura de tufo atual, sendo que o controlador é configurado para criar, durante um processo de treinamento, um mapa de assinaturas associando cada uma das assinaturas de tufo de treinamento a localizações específicas na boca de um usuário, e sendo que o controlador é configurado para determinar, durante o uso, uma localização da cabeça da escova na boca do usuário mediante comparação da assinatura de tufo atual com o mapa de assinaturas.

12. ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o controlador ser configurado para receber dados posicionais de um sensor de posição e para fundir os dados posicionais com a assinatura de tufo para recalibrar ou verificar uma determinada posição da cabeça da escova na boca de um usuário.

13. MÉTODO PARA OPERAR UMA ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA (10), caracterizado por compreender: receber uma força (38) em cada uma dentre uma pluralidade de tufos (20) de uma cabeça da escova (12) da escova de dentes elétrica; gerar, para cada um dos tufos, um sinal representativo da força individualmente aplicada a cada um dos tufos; e gerar uma assinatura de tufo que representa uma distribuição da força aplicada aos tufos.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por os tufos serem dispostos como chaves normalmente abertas que são móveis em relação a uma estrutura de base da cabeça da escova em resposta à força, e a geração incluir formar uma conexão elétrica com um determinado tufo dentre os tufos para gerar o sinal quando a força exceder um limite para aquele determinado um dos tufos.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender adicionalmente determinar, a partir da assinatura de tufo, ao menos um dentre uma posição da cabeça da escova na boca de um usuário, um ângulo da cabeça da escova relativamente aos dentes do usuário, e uma força de exercida pelo usuário.