CN104869895A - 使用流探针的菌斑检测 - Google Patents

Abstract

设备(100，100’)被配置成使得流体(30)的经过远侧探针顶部(112，112’)的开口端口(136，2604)的通过使能够基于与至少部分地阻碍流体(30)经过开口端口(136，2604)通过的物质相关联的信号的测量来进行可能存在于表面(31，33)例如牙齿表面上的物质(116)的检测。设备(100，100’)包括近侧泵部(124)和被配置成浸没在另一流体(11)例如牙膏泡沫中的水内的至少一个远侧探针部(110)。相应的系统(3000)包括一个或两个这样的设备(3100，3200)。检测表面上的物质的存在的方法包括探测对于流体(30)的经过远侧探针顶部(112，112’)的流动的至少部分阻塞的相互作用区(17)。远侧探针顶部(112，112’)可以具有用于防止开口端口(136，2604)的阻塞的结构性配置。远侧探针顶部(112，112’)也可以具有不均匀磨损轮廓。至少一个远侧探针部(110)可以包括两个或多个组成部件以提高性能和可靠性。

Description

使用流探针的菌斑检测

技术领域

本公开涉及用于检测牙齿表面的状态的设备。更特别地，本公开涉及用于检测表面的状态的流探针(stream probe)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月21日提交的题为“利用流探针的菌斑检测”的美国临时专利申请序列号No.61/740,904和2012年12月27日提交的题为“利用流探针的菌斑检测”的美国临时专利申请序列号No.61/746,361的权益和优先权，这两个申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

龋齿或牙周疾病被认为是由牙菌斑中存在的细菌引起的感染性疾病。牙菌斑的去除对于口腔的健康非常重要。然而，牙菌斑不容易由肉眼识别。已经生产出各种各样的菌斑检测设备以在牙菌斑和/或龋齿的检测上给予帮助。

大多数的牙菌斑检测设备被配置用于由经过培训的专业人员使用并且利用来自牙菌斑(和/或龋齿)与来自牙齿的非龋蚀区的可见发光光谱基本上不同的事实。一些牙菌斑检测设备被配置用于由消费者(这些人中的大多数典型地不是经过培训的牙科专业人员)在他们自己家中使用，帮助消费者获得良好的口腔卫生。

例如，一种已知类型的牙菌斑设备利用照射光(irradiated light)来照明牙齿材料和牙龈以识别出被生物膜(biofilm)感染的区域和牙菌斑的区域。该类型的菌斑检测设备可以利用单色激发光并且可以被配置成对处于440nm-470nm(例如，蓝光)和560nm-640nm(例如，红光)2波段的荧光的光进行检测；减去强度以显露出牙菌斑和/或龋齿区。

虽然前述牙菌斑设备适用于其预期的用途，但它们显示出一个或多个缺点。具体地，已知眼睛的各区域吸收不同波长的光，并且如果由眼睛吸收太多光则可能对眼睛造成损伤。如可以领会的，为避免可能的眼睛伤害，使用者不打开菌斑检测设备直到将菌斑检测设备适当地放置在口内是极为重要。然而，前述装置未配置成当菌斑检测设备被放置在口内时自动地检测。作为其结果，如果未遵循正确的处理预防措施、例如消费者误用，则结果可能是可以损伤眼睛或如果暴露于眼睛的话会引起不舒服的炫目的潜在地危害性照射。此外，该技术尤其适于检测旧菌斑；不能得出牙齿荧光与新的(1日龄)菌斑荧光之间的区别。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的表面(例如，牙齿表面)上的物质(例如，菌斑)的检测。

于是，本公开的方面包括用于检测表面上的物质的存在的设备。设备包括近侧主体部和被配置成浸没在第一流体中的至少一个远侧探针部，近侧主体部包括近侧泵部(例如，注射器)和近侧探针部。近侧泵部和远侧探针部相互流体连通。远侧探针部限定出具有开口端口以使得第二流体(例如，气体或液体)能够从中通过的远侧顶部。设备被配置成第二流体的经过远侧顶部的通过，使得能够基于对与至少部分地阻碍流体经过远侧顶部的开口端口通过的物质相关联的信号的测量，来进行可能存在于表面上的物质的检测。

在一个方面中，信号可以是压力信号并且检测设备进一步包括被配置并被布置成检测压力信号的压力传感器。近侧泵部可以包括压力传感器。

在一个方面中，设备可以进一步包括布置在近侧泵部与远侧探针部之间的压力感测部，其中压力传感器与压力感测部流体连通地布置以检测压力信号。近侧泵部、压力感测部和远侧探针部可以每个限定出总和为检测设备的总体积的内部体积，使得检测设备形成声学低通滤波器。

在另一方面中，近侧泵部可以包括布置在其内可动柱塞，并且被配置且布置成使得可动柱塞可往复地朝向近侧泵部的远侧端部移动、远离所述近侧泵部的近侧端部。柱塞的移动由此诱发远侧探针部中的体积或质量流动，或者其中近侧泵部包括可移动的隔膜，隔膜的移动由此诱发远侧探针部中的体积或质量流动上的改变。

设备可以进一步包括控制器。控制器可以对由压力传感器感测到的压力读数进行处理，并且确定压力读数是否指示出阻碍流体的经过远侧顶部的开口端口的通过的物质。物质可以是牙菌斑。

在设备的又一方面中，信号代表探针部的应变。检测设备可以进一步包括被配置且被布置在远侧探针部上的应变计以使得应变计能够检测并测量代表探针部的应变的信号。

在一个方面中，具有开口端口的远侧顶部可以被以如下角度斜切：使得当远侧顶部触到表面时能够进行第二流体的经过远侧顶部的通过。开口端口的斜切的角度可以使得：当远侧顶部触到表面并且物质至少部分地阻碍流体的经过远侧顶部的开口端口的通过时，第二流体的经过远侧顶部的通过至少被部分地阻碍。为了防止阻塞或阻碍流体的经过远侧顶部的开口端口的通过，在这里可预想到用于远侧探针部的远侧顶部的其他结构性配置。这些结构性配置还通过确保在平坦表面上流动从远侧顶部逸出而防止错误肯定(false positive)。

本公开的又一方面包括：近侧主体部，其具有泵部、近侧探针部，其中泵部和近侧探针部相互流体连通；和连接件，其中近侧探针部可以经由连接件被连接至检测设备的远侧探针部的远侧探针部以建立近侧探针部与远侧探针部之间的流体连通。检测设备包括被配置成浸没在第一流体中的远侧探针部。远侧探针部限定出具有开口端口以使得第二流体能够从中通过的远侧顶部。设备被配置成使得：第二流体的经过远侧顶部的通过使得能够基于对与至少部分地阻碍流体经过远侧顶部的开口端口通过的物质相关联的信号的测量，来进行可能存在于表面上的物质的检测。

本公开的又一方面包括用于检测表面上的物质的存在的系统。系统包括如上所述的第一检测设备和以与如上所述第一检测设备相同的方式配置的第二检测设备。

本公开的又一方面包括检测表面上的物质的存在的方法，方法包括：经由限定近侧端部和包括具有开口端口以使得流体介质能够从中通过的远侧探针顶部的内部通道的流探针管状构件或流探针，将探针顶部布置成接近表面并且使得流探针管状构件被浸没在第一流体介质中，引起第二流介质流动通过内部通道和远侧探针顶部并且引起远侧探针顶部触到在第一流体介质中出现的相互作用区中的表面，并且经由第二流体介质的经过内部通道或远侧探针顶部或者两者的组合的流动的至少部分阻碍的检测，来探测相互作用区的性质。

本公开的又一方面包括检测表面上的物质的存在的方法，方法包括：经由限定出近侧端部和包括具有开口端口以使得流体介质能够从中通过的远侧探针顶部的内部通道的至少两个流探针管状构件或流探针，将两个探针顶部布置成接近表面并且使得两个流探针管状构件或流探针被浸没在第一流体介质中，引起第二流体介质流动通过内部通道和远侧探针顶部并引起远侧探针顶部触到在第一流体介质中出现的相互作用区中的表面，并且经由第二流体介质的经过内部通道或远侧探针顶部或者两者组合的流动的至少部分阻碍的检测，来探测相互作用区的性质。

在一个方面中，第二流体介质的经过内部通道和远侧探针顶部的流动的至少部分阻碍的检测可以包括在两个流探针管状构件中的一个与两个流探针管状构件中的另一个中检测到的压力信号之间的差异的检测。

在另一方面中，第二流体介质的经过内部通道和远侧探针顶部的流动的至少部分阻碍的检测可以包括在两个流探针管状构件中的一个与两个流探针管状构件中的另一个中检测到的应变信号之间的差异的检测。

在又另一方面中，远侧顶部具有可以被以如下角度斜切的开口端口：使得在当远侧顶部触到表面并且第二流体介质能够流动通过被斜切的开口端口时能够进行引起第二流体介质的流动通过内部通道和远侧探针顶部的步骤。为了防止阻塞或阻碍流体的经过远侧顶部的开口端口的通过，在这里可预想到用于远侧探针部的远侧顶部的其他结构性配置。这些结构性配置还通过确保在平坦表面上流动从远侧顶部逸出而防止错误肯定。

在另外的方面中，经由开口端口的斜切角度，使得能够进行检测第二流体介质的经过内部通道和远侧探针顶部中的至少一个的流动的至少部分阻碍的步骤，所述开口端口的斜切角度使得当远侧顶部触到表面并且物质至少部分阻碍第二流体介质的经过远侧顶部的开口端口的通过时至少部分地阻碍第二流体介质的经过远侧顶部的通过。

在一个方面中，相互作用区的性质的探测可以包括测量源自相互作用区中的表面的牙菌斑的性质。

在再一方面中，引起第二流体介质流动通过内部通道和远侧探针部可以或者通过引起第二流体介质从至少两个流探针管状构件的近侧端部远侧地流动通过远侧探针顶部来进行，或者通过引起第二流体介质从远侧探针顶部通过内部通道近侧地朝向流探针管状构件的近侧端部流动来进行。

本公开描述通过记录流体介质的经过探针顶部的流出性质来探测牙齿表面的方法。从探针顶部流出的流体的性质可以例如通过记录作为时间的函数的流体介质的压力来测量。流体的从顶部表面区域释放释放性质(包括泡泡)可以以在探针顶部存在的牙齿表面和/或牙齿材料的粘性性质为特征。包括泡泡的流体还可以提高牙刷的菌斑去除率。

本公开的示例性实施例的新颖性特征为：

(a)流体介质与探针顶部处的表面接触，在顶部与表面之间产生相互作用区；和

(b)相互作用区中的介质的形状和/或动态取决于表面和源自表面的材料的性质；和

(c)相互作用区中的介质的压力和/或形状和/或动态被检测。

通过控制器针对在牙齿的特定牙齿表面处是否检测到菌斑水平超过预定的最大可接受或可允许的菌斑水平来进行确定。

如果做出否定检测，则将信号传输至具有集成流探针菌斑检测系统的电动牙刷的使用者以使刷子前进至邻接的牙齿或其他牙齿。

可选地，如果做出肯定检测，则将信号传输至具有集成流探针菌斑检测系统的电动牙刷的使用者以继续该特定牙齿中的刷洗。

于是，本公开的实施例涉及一种如下设备，设备被配置成使得：流体的经过远侧顶部的开口端口的通过使得能够基于对与至少部分地阻碍流体经过开口端口通过的物质相关联的信号的测量，来进行可能存在于表面上的物质的检测。设备包括近侧泵部和被配置成浸没在另一流体中的至少一个远侧探针部。设备可以被包括在包括至少两个设备的相应的系统内。方法包括对于流体的至少部分阻塞对相互作用区进行探测。

在一个示例性实施例中，第一流体也可以例如在当远侧探针部内的压力低于环境压力时通过远侧探针部的远侧顶部的开口端口。

根据本公开的多个方面，远侧探针部的远侧顶部可以包括如下结构性配置，其具有围绕开口端口的周围不均匀磨损轮廓(wearprofile)。不均匀磨损轮廓确保使远侧顶部在很长一段时间内维持其形状至充分的程度。在本公开的一个方面中，远侧顶部的结构性配置包括在刷洗期间具有不同磨损特性的至少两个区域。具有不同磨损特性的区域交替地置于远侧探针部的周围上，例如使磨损特性交替地产生相对高的磨损、低磨损、高磨损和低磨损。

根据本公开的进一步方面，这里描述的各种实施例的流探针的远侧探针部具有包括两个或多个节段或组成部件以提高性能和可靠性的结构性配置。

本公开的这些以及其他方面将从下文描述的实施例中变得明显并且参照实施例来阐明。

附图说明

参照以下附图可以更好地理解本公开的多个方面。附图中的组成部件不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地图示出公开的原理上。此外，在附图中，类似的附图标记遍及数个图中都指定相应的部件。

在附图中：

图1图示根据本公开的撞击牙齿表面的流探针的一般原理；

图2图示对于根据本公开的一个示例性实施例的碰撞牙齿表面的流探针的在较少亲水性表面上和在更多亲水性表面上的表面张力的影响；

图3图示根据本公开的一个示例性实施例水触到左侧的菌斑表面和右侧的釉质表面时来自针的空气泡的左侧和右侧的图；

图4A图示流探针的本公开的一个示例性实施例，其具有在测量内部管子压力的情况下经由管子将气体的连续流供给至探针顶部的泵部；

图4B图示图4A的流探针的另一示例性实施例，其具有在测量内部泵压力的情况下经由管子将气体的连续流供给至探针顶部的泵部的一个示例性实施例；

图4C图示图4A和图4B的流探针的另一示例性实施例，其具有在测量内部泵压力的情况下经由管子将气体的大体连续流供给至探针顶部的泵部的另一示例性实施例；

图5图示图4A的流探针的作为时间的函数的采样压力测量；

图6图示作为图4A的探针顶部到各种牙齿表面的距离的函数的采样压力信号幅值；

图7图示根据本公开的一个示例性实施例的用于检测表面上的物质的存在的系统，其中在左侧图示具有来自诸如牙菌斑等的牙齿表面材料的部分地阻塞的流探针的一个实施例，而在右侧图示未被阻塞的流探针的一个实施例；

图8在左侧图示对于图7的未被阻塞的流探针的采样压力测量随时间而变化图，并且在右侧图示对于图7的被部分地阻塞的流探针的采样压力测量随时间的变化图；

图9图示对于根据本公开的一个示例性实施例的具有特氟龙(Teflon)顶部的流探针的压力信号随时间的变化图；

图10图示根据本公开的一个实施例的被合并到诸如电动牙刷等的牙科设备内的流探针系统；

图11图示沿着图10的线211-211截取的牙科设备的刷子的视图，其在刷子的刷毛内的位置处具有流探针顶部；

图12图示图11的刷子的视图的可选示例性实施例，其中流探针顶部从刷子的刷毛在远侧方向上延伸；

图13图示图4A的流探针的可选示例性实施例，其具有在测量第一流探针顶部的入口处的内部管子压力和第二流探针顶部的入口处的内部压力的情况下经由管子将气体的连续流供给至两个探针顶部的泵部；

图14图示图10的刷子的可选示例性实施例，其在包括诸如根据图13的流探针的实施例等的刷子的基部的刷子上包括多个流探针；

图15图示图14的刷子的另一视图；

图16图示图14的刷子的再一视图；

图17图示图10的刷子的另一可选示例性实施例，其在包括刷子的基部的刷子上包括多个流探针；

图18图示图17的刷子的另一视图；

图19图示图17的刷子的再一视图；

图20图示用于检测表面上的物质的存在的系统的本公开的一个示例性实施例，其中流探针操作设备包括第一流探针；

图21图示图20的系统，其中另一流探针操作设备包括第二流探针；

图22图示图20和图21的系统，其中马达被可操作地连接至操作图20和图21的流探针操作设备的共用轴；

图23是图示了压力对距离的图表且示出了错误肯定测量。

图24A和图24B图示了根据本公开的流探针顶部或远侧顶部的结构性配置的实施例，其中图24A图示了城堡形状(castle-shape)实施例，并且图24B图示了圆形形状实施例；

图25是图示了根据本公开的压力vs从成型的顶部探针到PMMA表面的距离的图表，其中负值意味着没有接触、零是恰好接触并且正值意味着流探针上的增加的接触力；

图26图示了根据本公开在从开口端口的近侧部位处包括多个孔的流探针顶部或远侧顶部的结构性配置的实施例；

图27A图示了根据本公开的作为喇叭形状的远侧顶部的另一结构性配置的实施例；

图27B图示了根据本公开的作为倒置喇叭形状的远侧顶部的再一结构性配置的实施例；

图28图示了根据本公开的包括圆形壁的远侧顶部的另一结构性配置的实施例；和

图29图示了根据本公开的包括从远侧顶部延伸的至少一个缓冲元件(bumper element)的远侧顶部的又一结构性配置的实施例；

图30图示了具有不均匀磨损轮廓的流探针顶部或远侧顶部；

图31图示了流探针的截面；其中第一材料被埋设在第二材料中以创建根据本公开的实施例的用于具有不均匀磨损轮廓的流探针的远侧顶部；

图32图示了由图31示出的实施例的配置，其中多层的材料被置于围绕另一材料的管子的策略位置处以创建不均匀磨损轮廓；

图33图示了由图31示出的实施例的另一配置，其中多层的材料被整个围绕另一材料的管子放置以创建不均匀磨损轮廓；

图34图示了根据本公开的另一实施例的流探针顶部或远侧顶部的截面，其中材料被围绕远侧顶部周围不同地排序或定向以提供用于远侧顶部的不均匀磨损轮廓；

图35图示了根据本公开的再一实施例的流探针顶部或远侧顶部的截面，其中围绕周围的不同壁厚尺寸提供不均匀磨损轮廓；

图36图示了根据本公开的示例性多组成部件管子系统的截面图；

图37图示了根据本公开的实施例的两个组成部件管子系统；

图38图示了根据本公开的具有多个组成部件的管子的另一示例性实施例的截面图；

图39图示了根据本公开的具有三个管路材料的探针的示例性实施例的截面图；

图40图示了根据本公开的探针的另一示例性实施例的截面图；和

图41图示了根据本公开的探针的再一示例性实施例的截面图。

具体实施方式

本公开描述与协助使用者清洁他们的牙齿、特别是如果他们确实将菌斑从他们的牙齿上去除或者如果他们将菌斑完全去除时通过告知使用者来协助清洁牙齿、提供保证和同时辅导他们养成良好的习惯有关的系统、装置和方法的各种实施例。在一个示例性实施例中，在刷洗期间实时地提供信息，因为否则的话消费者接受度很容易低。例如，如果牙刷给予使用者当使用者刷洗所在的位置是干净时的信号则是有用的，所以他们可以移至下一个牙齿。这可以减少他们的刷洗时间，但还将导致更好、更加自觉的刷洗程序。

本公开的示例性实施例的使用的特定目标是能够在用牙膏泡沫包围的振动刷系统、例如飞利浦声波牙刷(Philips Sonicare toothbrush)内检测菌斑。检测系统应该提供在具有较厚的可去除的菌斑层的表面与更干净的薄膜/结石/薄菌斑/牙齿表面之间的对比。

图1图示利用根据本公开的一个示例性实施例的流探针10来检测表面上的物质、例如在诸如牙釉质等的表面上的诸如牙菌斑等的物质的存在的方法。示例性地图示为筒状管子构件的流探针10限定出近侧端部16、内部通道15和远侧探针顶部12。内部通道15含有流体介质14、例如气体或液体。探针顶部12被置于表面13、例如牙齿表面附近。探针10被浸没在流体介质11、例如诸如牙齿清洁溶液等的水性溶液中。探针流体介质14流动经过探针通道15并且在相互作用区17中触到表面13。相互作用区17的性质经由探针介质14的流出来探测。

如在下面关于图10更加详细地描述的，用于检测表面上的物质的存在的设备或仪器(诸如包括具有集成流探针菌斑检测系统的电动牙刷的牙齿清洁仪器等)被配置成使得使流体介质14在探针顶部12处与表面13、例如牙齿表面接触，在远侧顶部12与表面13之间产生相互作用区17。

相互作用区17中的介质14的形状和/或动态取决于表面13的和/或源自表面13的材料上的性质，相互作用区17中的介质14的压力、和/或形状和/或动态被检测并且关于是否在特定牙齿表面13处检测到菌斑的预定最大可接受水平由控制器来进行确定，如在下面关于图10更加详细地描述的。

更特别地，当介质14是气体30时(参见图2)，那么气体弯月面将出现在顶部12处并且将变成与表面13接触。顶部处的气体的形状和动态将取决于探针顶部12的性质(例如，顶部材料、表面能、形状、直径、粗糙度)、溶液11的性质(例如，材料组成物)、介质14的性质(例如，压力、流动速度)以及表面13的性质(例如，粘弹性质、表面张力)和/或源自表面13的材料上的性质(粘弹性质、附着于表面的附着性、纹理等等)。

图2图示表面张力的影响。在具有高表面能的表面或强水合的表面、例如如左侧图中图示出的诸如菌斑的表面等的亲水性表面31的情况中，气体30将不易于使水性介质11从靠近相互作用区17的表面31移位。

在具有低表面能的表面或较少水合的表面(hydrated surface)、例如如右侧图中图示出的诸如牙齿的釉质表面等的较少亲水性表面33的情况中，气体30更加易于使水性介质11从表面33移位。泡泡32和34的性质(性质、压力、释放率等等)取决于牙齿表面31或33的表面张力。这被称作起泡方法。也就是，流探针或远侧探针部10被配置成使得：诸如气体30等的第二流体通过远侧顶部12使得能够基于与在第一流体(诸如水性介质11等)中由第二流体(诸如气体30等)产生的、接近于表面31或33的、一个或多个泡泡32或34相关联的信号的测量来检测可能存在于表面31或33上的物质。

图3图示在水性溶液11(例如水)下来自流探针10的这样类型的空气泡32和34的图。如左侧图中所图示的，空气泡32没有粘在湿的菌斑层31上，而如右侧图中所图示的，空气泡34粘在釉质表面33上，示出与釉质表面33相比菌斑层31更加亲水。

图4A、图4B和图4C均图示根据本公开的示例性实施例的用于检测表面上的物质的存在的检测设备或仪器，其中通过包括参数传感器以通过参数感测和测量来证明菌斑检测的原理的流探针举例说明检测设备。如这里所限定的，参数传感器包括压力传感器、或应变传感器或流量传感器，或者它们的组合，传感器对由指示出流探针中的流动的阻塞、进而可以指示出阻塞流探针中的流动的菌斑或其他物质的信号所代表的物理测量进行感测。测量来自已经被加热高于环境温度的线材的热的差动压力或流量的流量传感器是流量传感器、或者用于压力、应变或流量或者包括化学或生物测量的其他测量的已知或将构想的其他部件被包括在对由指示出流探针中的流动的阻塞(其可以指示出菌斑或其他物质阻塞流探针中的流动)的信号所代表的物理测量进行感测的参数传感器的限定。为简单起见，为描述的目的，参数传感器或传感器用一个或多个压力传感器来举例说明。尽管附图中示出的用于参数传感器的定位旨在通用地应用于各不同类型的参数，但本领域技术人员应该认识到的是，取决于所采用的参数传感器或传感器的具体类型，参数传感器的定位可以根据需要从附图中示出的定位(或多个定位)调节。实施例不限于该上下文中的。

更特别地，在图4A中，流探针10包括诸如如所示出的管状注射器部等的近侧泵部124、示例性地具有如所示出的管状配置的中央参数感测部120以及也示例性地具有如所示出的管状配置的限定远侧探针顶部112的远侧探针部110。远侧管状探针部110限定出第一长度L1和第一横截面积A1，中央参数感测管状部120限定出第二长度L2和第二横截面积A2，而近侧管状注射器部124限定出第三长度L3和第三横截面积A3。近侧管状注射器部124包括例如在图4A的示例性实施例中的初始邻近近侧端部124’布置的可往复地移动的柱塞126。

当柱塞以恒定速率沿着长度L3在长度方向上移动并远离近侧端部124’时，空气的连续流体流130借助柱塞126经过中央参数感测部管状部120被供给至探针顶部112。当流体流130是气体时，气体的连续流130经过柱塞126(诸如经由柱塞126中的孔128)(参见图4B中的柱塞126’)或从连接至中央参数感测管状部120的支路连接122被供给至探针顶部112。在一个示例性实施例中，在从支路连接122上游的定位处，可以在中央参数感测管状部120中布置节流孔板140。

随着柱塞126沿着长度L3朝向近侧管状注射器部124的远侧端部124”移动，利用经由支路连接122与中央参数(压力)感测管状部120和远侧管状探针部110流体连通的压力表P测量出(当节流孔板140存在时、在节流孔板140的下游)中央参数(压力)感测管状部120内侧的压力。

当柱塞126移动时，在压力表P处的随时间而变化的压力以探针110的顶部112处的气体弯月面与表面(参见图1中的表面13以及图2和图2中的表面31和33)的相互作用为特征。节流孔板140的存在提高压力表P的响应时间，因为只有流探针100在节流孔板140下游的体积是相关的并且流探针100行为更加靠近或近似于流动源而不是压力源。节流孔板140下游的体积变得不太相关。

对于起泡方法，压力差是大体恒定的，这意味着气泡大小随着恒定的柱塞速率而变化并因此起泡率也随之变化，因为系统中的体积改变。可往复地移动的柱塞可以用于得到固定的起泡率。如上所述，在一个示例性实施例中，压力表P可以或者可选地或者附加地作为流量传感器、例如作为差动压力传感器起作用。本领域技术人员应该认识到的是，流体流或第二流体130经过远侧探针顶部112的流动可以通过除诸如压力传感器P等的压力传感器以外的部件来检测，例如声音地或热动地检测。实施例不限于该上下文中的。结果，柱塞126的移动会诱发经过远侧探针顶部112的压力、或者体积或质量流动的改变。

图5图示出利用图4A的流探针100的作为时间的函数(1分度与秒对应)的压力信号(以牛顿/平方米、N/m²测量的)的示例。信号的规则变化由探针顶部112处的气泡的规则释放引起。

压力读数的灵敏度可以通过仔细地选择组成部件的尺寸来提高。管子120、注射器124两者与探针110一起总的体积，V1(等于A1×L1)加体积V2(等于A2×L2)加体积V3(等于A3×L3)，形成声音上的低通滤波器。在图4A的示例性流探针100中，横截面积A3大于横截面积A2，该横截面积A2进而大于横截面积A1。系统中的气体流动阻力应该被设计成足够小到具有良好的系统响应时间。当记录由泡泡诱发的压力差时，那么泡泡体积与总的系统体积之间的比率应该足够大到具有归因于探针顶部112处的空气泡释放的充分的压力差信号。还有，与管子120的壁以及探针110的壁相互作用的压力波的热-粘性损失(thermo-viscous loss)必须被考虑在内，因为它们会导致信号的损失。

在图4A中图示出的流探针100中，三个体积作为示例相互不同。然而，三个体积可以相互相等，或者泵体积可以小于探针体积。

图4B图示根据本公开的流探针的可选示例性实施例。更特别地，在流探针100’中，图4A中的流探针100的中央参数感测部120被省略并且流探针100’只包括近侧泵部124和远侧探针部110。压力传感器P1现在被示例性地定位在柱塞126’处以经由柱塞126’中的孔128感测近侧泵部124中的压力。

可选地，压力传感器P2可以在机械连接230处被定位在远侧探针部110中。以与上面关于图4A和节流孔板140所描述的类似的方式，在一个示例性实施例中，节流孔板240可以在机械连接230的上游并且因此在压力传感器P2的下游布置在远侧探针部110中。再一次，节流孔板240的存在提高压力表P2的响应时间，因为只有流探针100’在节流孔板240下游的体积是相关的并且流探针100’的行为与流动源更加靠近或近似而不是压力源。节流孔板240上游的体积变得不太相关。

然而，应该注意的是，对于压力传感器P1的情况，节流孔板240是选择性的并且对于远侧探针部110中的压力的正确感测不是必需的。

在一个示例性实施例中，压力传感器P2可以或者可选地或者附加地作为流量传感器、例如作为差动压力传感器起作用。本领域技术人员应该认识到的是，第二流体经过远侧探针顶部112的流动可以通过除诸如压力传感器P2等的压力传感器以外的部件来检测，例如例如声音地或热动地检测。实施例不限于该上下文中的。结果，柱塞126的移动会诱发经过远侧探针顶部112的压力、或者体积或质量流动的改变。

以与关于图4A中的流探针110所描述的类似的方式，近侧泵部124的体积V3可以大于图4B中的流探针100’中的远侧探针部110的体积V1，如图所示。可选地，两个体积可以相互相等，或者体积V3可以小于体积V1。

应该注意的是，当在图4A中图示出的流探针100中存在节流孔板140时，与体积V2的在节流孔板140下游的部分中的体积和体积V1相比，体积V3和体积V2的在节流孔板140上游的部分变得与压力响应不太相关。

类似地，当在图4B中图示出的流探针100’中存在节流孔板240时，与体积V1的在节流孔板240下游的体积相比，体积V3和体积V1的在节流孔板240上游的体积变得与压力响应不太相关。

另外，本领域技术人员应该认识到的是，可以通过使中央参数感测管状部120或远侧探针部110起褶(crimp)代替安装节流孔板来实施经由孔板140和240的对流动的节流。如这里所限定的，节流孔板包括管路的起褶部。

可选地，由应变计132代表的参数传感器可以布置在远侧探针110的外表面上。应变计132也可以布置在近侧泵部124的外表面上(未示出)。由应变计132感测到的应变读数可以直接读取或者被转换成作为时间函数的压力读数以作为可选方法产生与图5类似的读出，以便确定探针顶部112处的气泡的释放。

图4C图示比图4A或图4B的更特别的流探针的另一示例性实施例，其具有在感测指示出流探针中的流动的阻塞、进而可以指示出阻塞流探针中的流动的菌斑或其他物质的参数的情况下经由管子将大体连续的气体流供给至探针顶部的泵部的另一示例性实施例。更特别地，流探针100”举例说明被设计成提供大体连续的流动的流体泵，这在操作时通常是有利的。流探针100”与图4A的流探针100大体类似并且包括远侧探针部110和远侧探针顶部112以及中央参数感测部120’，该中央参数感测部120’还包括由压力传感器代表的参数传感器P并且还可以在压力传感器P的上游包括节流孔板140。

流探针100”与流探针100的不同之处在于：近侧泵部124由近侧泵部142替换，其中，取代沿着近侧泵部124的中心轴线X1-X1’往复运动的往复柱塞126，隔膜泵150在横切于近侧泵部142的长度方向轴线X2-X2’的方向上往复运动，隔膜泵150的往复运动的方向用双箭头Y1-Y2指示出。隔膜泵150包括马达152(由轴代表)和偏心机构154，该偏心机构被可操作地连接至连接杆或轴156，该连接杆或轴进而被可操作地连接至柔性的或可压缩的隔膜158。

空气进入供给路径160与近侧泵部142流体连通以将空气从大气环境供给至近侧泵部142。空气进入供给路径160包括具有从环境空气吸气的吸进端口162a和通向近侧泵部142的下游连接162b的进气管道构件162，由此经由吸入端口162a提供近侧泵部142与环境空气之间的流体连通。吸入流动中断装置164、例如止回阀在吸入端口162a与下游连接162b之间布置在进气管道构件162中。吸进过滤器166、例如由诸如膨胀的特氟龙ePTFE(在由美国马里兰州埃尔克顿的戈尔公司，W.L.Gore&Associates，Inc.，拥有的商标名下销售的)等的多孔材料制成的隔膜可以被布置在空气进入供给路径160中、在进气管道构件162中位于吸入流动中断装置164的上游并且大体在吸进端口162a附近以有助于定期更换。

中央参数感测部120’还用作用于近侧泵部142的排出流体路径。近侧泵部排出流体路径流动中断装置168、例如止回阀在参数传感器P的上游(并且当存在节流孔板140时也在该节流孔板的上游)被布置在中央参数感测部120’中。

因此，远侧顶部112经由远侧探针部110、中央参数感测部120’和近侧泵部142与空气进入供给路径160的空气进入管道构件162的吸进端口162a流体连通。

在马达152的操作期间，马达152使偏心机构154在由箭头Z指示出的方向上转动，由此赋予连接杆或轴156往复运动。当连接杆或轴156在箭头Y1的方向上朝向马达152移动时，柔性的或可压缩的隔膜158也在箭头Y1的方向上朝向马达152移动，由此引起近侧泵部142的内部体积V’内的压力的降低。压力的降低引起泵部排出流动路径流动中断装置168关闭并引起吸入流动中断装置164打开，由此通过吸进端口162a抽吸空气。

偏心机构154在箭头Z的方向上持续转动，直到连接杆或轴156在箭头Y2的方向上远离马达152并朝向柔性或可压缩的隔膜158移动使得柔性或可压缩的隔膜158也在箭头Y2的方向上朝向内部体积V’移动，由此引起近侧泵部142的内部体积V’内的压力的增加。压力的增加引起吸入流动中断装置164关闭并且泵部排出流动路径流动中断装置168打开，由此引起通过中央参数感测部120’和远侧探针部110的空气流动经过远侧顶部112。

当在如上面所指示出的还用作用于近侧泵部142的排出流动路径的中央参数感测部120’中部署且布置节流孔板140时，借助泵部排出流动路径流动中断装置168与节流孔板140之间的体积V”来执行低通滤波器功能。因此，当部署节流孔板140时，泵部排出流动路径流动中断装置168必须在节流孔板140的上游。作为结果，高频脉动被从通向远侧顶部112的空气流动中过滤出来。

图6示出从不同表面测得的作为探针顶部112与图1中的表面13或图2中的表面31和33之间的距离d1或d2的函数的压力幅值数据。使用具有0.42mm内径的塑料针。可在达到0.6mm的距离处看到明显差异，其中最疏水性表面(特氟龙)给出最大的压力信号，而最亲水性表面(菌斑)给出最低的信号。

应该注意的是，图5和图6中呈现出的数据是在没有包括节流孔板的情况下取得的。

图1至图6已经描述作为检测例如探针顶部112处的牙菌斑的方法的检测表面上的物质的存在的第一方法，包括从顶部释放的泡泡的测量(通过压力、和/或压力变化、和/或泡泡大小、和/或泡泡释放率)。如上面关于图1和图2以及图6所描述的，探针顶部112被定位在距诸如图1中的表面13或图2中的表面31和33等的表面距离d1或d2处。

应该注意的是，尽管已经关于作为诸如空气等的气体的第二流体描述泡泡产生和检测的方法，但是当第二流体是液体时，方法也可以是有效的，其中取代气泡，产生水滴。

另外，可以测量恒定压力和可变的流体流出来实施方法。设备可以记录第二流体的可变的压力和/或可变的流动。在一个示例性实施例中，压力被记录并且第二流体的流动被控制，例如流动被保持恒定。在另一示例性实施例中，流动被记录并且第二流体的压力被控制，例如压力被保持恒定。

在根据本公开的示例性实施例的检测表面上的物质的存在的第二方法中，图7图示图4A、图4B或图4C的探针110的探针顶部112的阻塞的影响。图7中图示出的探针或流探针管状构件或流探针110’包括近侧端部138和内部通道134。流探针或流探针管状构件110’与图4A、图4B或图4C和图6中的流探针110的不同之处在于：流探针110’包括被相对于水平表面31或33呈角度α被斜切的具有开口端口136的被斜切或切面的远侧顶部112’，使得当远侧顶部112’触到表面31或33时也使得能够实现经过远侧顶部112’的第二流体介质、现在由于已经离开远侧顶部112’所以被指定为第二流体介质30’的通过，并且还使得第二流体介质30’能够流动经过斜切的开口端口136。开口端口136的斜切的角度α使得：当远侧顶部112’触到表面31或33和诸如粘弹性材料116等的物质116时，第二流体介质30’的经过远侧顶部112’的通过被至少部分地阻碍，至少部分地阻碍流体的经过远侧顶部112’的开口端口136的通过。尽管只需要一个探针110’来检测流体的通过的阻碍，但在一个示例性实施例中，作为系统3000可以期望部署至少两个探针110’来检测流体的通过的阻碍(参见下面对于图13至图17和图19至图21进行的讨论)。

为了防止阻塞或阻碍流体的经过远侧顶部的开口端口的通过，在这里可预想到用于各种实施例的远侧探针部的远侧顶部的其他形状。这些形状还通过确保流动从远侧顶部逸出在平坦表面上来防止错误肯定。下面参照图23至图29来描述远侧顶部的各种形状及其优点。

可选地，图1、图2、图4A或图4B的探针顶部112是在没有斜切或切面的端部的情况下被使用的并且被简单地保持处于与表面31或33呈角度(诸如角度α)。在一个示例性实施例中，物质具有与水的非零接触角度。在一个示例性实施例中，具有与水的非零接触角度的物质是釉质。

如图7的左侧部分所图示的，当探针顶部112’被来自牙齿表面31的粘弹性材料116阻塞时，那么与如图7的右侧部分所图示的当探针顶部112’未被阻塞(第二流体介质30’)并且在顶部112’处或在牙齿表面33处没有牙齿材料时相比，诸如气体30等的流体将不太易于从顶部112’流出。

图8图示具有斜面的探针顶部(例如金属针)如左侧所图示的在没有菌斑的釉质上移动的压力信号和如右侧所图示的在具有菌斑层的样品上移动的压力信号。归于针开口被菌斑阻碍的、在右侧部分中看到的压力的增加可以被感测到以检测是否存在菌斑。

图9图示来自在水区1、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)区2、具有菌斑的PMMA区3以及水区4上面移动的特氟龙顶部的气流的压力信号。顶部(从左到右)在水区1、PMMA区2、具有菌斑的PMMA区3上面移动并再一次在水区4上移动。特氟龙顶部未示出。

当在这里对压力差进行参照时，应该将下面的情况考虑在内。在图8中，当压力在左侧面板上增加时，流体流30被阻碍。所以感兴趣的参数是平均压力、或者平均或短暂峰值的压力。

相比之下，图9图示对于较小探针顶部的相同的信号，在该情况中得到更加平滑的信号。

图8和图9中呈现出的数据是在没有包括节流孔板的情况下取得的。

在根据图2的初步实验中，我们已观察到下面的情况：

牙菌斑(在湿的状态下)比干净的釉质更加亲水，如图3所示。

空气泡的从顶部的释放可通过压力变化来测量。具有恒定移动速率的注射器给出作为时间的函数的锯齿状信号。这示出在图5中的示波器图中。

在顶部与表面之间紧密接近的情况中，在当被探测的表面更加亲水时比当表面较少亲水时，锯齿信号的幅值小。所以，较小的空气泡在更亲水性的表面上被释放。这也可以通过图6中的测量来证明，其中对于不同表面给出作为从顶部到表面的距离d1或d2(参见图1和图2)的函数的压力信号幅值。

在根据图7的初步实验中，我们已观察到以下情况：

当以恒定的位移速率来使用注射器时，未被阻塞的顶部给出空气泡的规则释放和随时间而变化的压力的锯齿状图案。参见图8的左侧面板。

在金属顶部移动通过菌斑材料的实验中，归因于由菌斑材料引起的顶部的阻塞和由空气产生的顶部的打开，观察到压力的增加和随时间而变化的压力的不规则的锯齿状图案。

在具有特氟龙顶部的实验中，在顶部开口处的对于不同材料看出明显的信号差异(从左到右：顶部在水中、顶部在PMMA上面、在具有菌斑的PMMA上面，以及顶部再一次在水中)。

这些初步实验指示出从顶部释放的泡泡的测量(通过压力、和/或压力变化、和/或泡泡大小和/或泡泡释放率)可以变成合适的方法以检测顶部处的牙菌斑。于是，鉴于前面所述，本公开的示例性实施的新颖性特征至少特征在于：

(a)流体介质14在探针顶部12处与表面13接触，在顶部12与表面13之间产生相互作用区17(参见图1)；和(b)相互作用区17中的介质14的形状和/或动态取决于表面13的性质和/或源自表面13的材料的性质；和(c)相互作用区17中的介质14的压力和/或形状和/或动态被检测。

鉴于前述检测表面上的物质的存在的两个不同方法的描述，图4A和图4B中的近侧泵部124有效地起到注射器的作用。在柱塞126或126’在远侧方向上的注射期间，图4A和图4B中的顶部112处的气体或空气流动或者液体流动可以被向外推动远离顶部(当柱塞被推动时)。

当柱塞126或126’的退回或反向行进期间，气体或空气流动或者液体流动可以在顶部112或112’处被向内并朝向探针管子110或110’吸入。在一个示例性实施例中，柱塞126或126’与电动牙刷的刷毛的振动一起自动地操作或者其中刷毛不振动(例如，利用与牙线装置同样的原理)。

于是，注射器或泵124可以被用于流方法，其中气体或空气的流动被注射远离顶部112并朝向釉质以产生泡泡32或34。泡泡和定位被用光学的方式检测并且取决于表面是否诸如菌斑等的更亲水或者诸如釉质等的较少亲水，泡泡的定位将确定是否存在菌斑。也就是，表面具有与待检测物质的亲水性不同的亲水性，例如釉质具有的亲水性小于菌斑具有的亲水性。使顶部112位于从釉质离开特定距离d2(参见图2)的位置处，而不管存在或不存在菌斑。

可选地，压力感测也可以被用于起泡方法。还是参见图2和图4A，起注射器作用的同样的泵部124可以被用于如下的压力测量方法。朝向釉质表面31或33注射流体。使探针顶部112初始位于诸如图2中的从釉质表面远离d2等的特定尺寸的位置处。如上面在图5和图6中所图示和所描述地，监测压力信号。如上通过压力和/或压力波动执行泡泡释放测量。

在根据本公开的示例性实施例的检测表面上的物质的存在的第二方法中，如图7所示，诸如气体30等的第二流体经过远侧顶部112的通过使得能够基于对与至少部分地阻碍流体经过远侧顶部112’的开口端口通过的物质相关联的信号的测量来进行可能存在于表面31上的物质116的检测。信号可以包括压力的增加或降低或者在如上所述的其他变量的改变。

由于在一个示例性实施例中，利用至少两个探针110’，所以图7图示用于检测表面上的物质的存在的系统300。在一个示例性实施例中，探针110’如上所述与表面31或33接触。如果在表面33处没有菌斑、即流动未被阻塞，那么压力信号如图8中左侧面板所示。如果在表面处有菌斑、例如粘弹性材料116，那么压力信号如图8中右侧面板所示。

为实际应用，可以预想到的是探针或多个探针110’具有非常小的直径、例如小于0.5毫米，使得通过它们的弹性功能，探针顶部112’将与牙齿表面33进行接触。所以当到达菌斑时，管子被压入该菌斑的层内。利用接触的单个探针得到图8中示出的压力信号。

再一次参见图7，在检测表面上的物质的存在的第二方法的可选示例性实施例中，在图4A和图4B中，流体通过柱塞126或126’的近侧地朝向近侧泵部124的近侧端部124’的反向行进而被抽吸远离釉质表面。流体或气体流入30现在变成由虚线箭头图示出的流体或气体流出35(为简单，在内部通道134的外侧示出)。如果存在有菌斑116，则菌斑或者足够大到阻塞探针顶部处的孔，或者足够小到被吸入到探针通道内。压力信号变成图8的倒过来的版本。在存在菌斑时将得到较低压力。

如这里所限定的，不管第二流体的经过探针顶部的流动的方向如何，阻碍都可以意味着或者由物质至少部分地(包括全部地)阻塞顶部自身的直接阻碍，或者阻碍可以间接地意味着邻近探针顶部开口的物质的存在由此扰动第二流体的流动场。

除通过维持柱塞的恒定速率来执行第一和第二方法以外，方法也可以通过维持近侧泵部中的恒定压力和测量从探针顶部离开的第二流体的可变的流出来执行。读出和控制可以以不同方式配置。例如，设备可以记录第二流体的可变的压力和/或可变的流动。在一个示例性实施例中，压力被记录并且第二流体的流动被控制，例如流动被保持恒定。在另一示例性实施例中，流动被记录并且第二流体的压力被控制，例如压力被保持恒定。

另外，当为系统300部署两个或更多的探针110’时，探针110’中的一个可以包括第二流体的经过远侧探针顶部112’的流动的压力感测而探针110’中的另一个可以包括应变感测或流量感测。

另外，对于泡泡检测的第一方法或者阻碍的第二方法，尽管第二流体的流动通常是层流，但第二流体的湍流也在本公开的范围内。

图10图示出根据本公开的一个示例性实施例的用于检测表面上的物质的存在的检测设备或仪器，其中通过将流探针集成到诸如牙刷等的牙科设备内由此形成用于检测表面上的物质的存在的检测设备来举例说明检测设备。

传统上，诸如上面提到的飞利浦声波牙刷等的电动牙刷系统包括主体组成部件和刷子部件。通常，电子组成部件(马达、用户界面UI、显示器、电池等等)被容纳在主体中，而刷子组成部件不包括电子组成部件。为此原因，刷子组成部件可以易于以合理的成本互换和更换。

在一个示例性实施例中，检测设备或仪器200、例如诸如电动牙刷等的牙齿清洁仪器被配置有近侧主体部210和远侧口腔插入部250。近侧主体部210限定出近侧端部212和远侧端部214。远侧口腔插入部250限定出近侧端部260和远侧端部262。远侧端部262包括具有刷子基部256和刷毛254的振动刷子252以及诸如在上面相对于图4A描述的空气流探针100或相对于图4B描述的空气流探针100’等的空气流探针或液体流探针的远侧部分。结合图4A、图4B或图4C，检测设备200被配置成使得：有源组成部件(例如机械的、电气的或电子的组成部件)被合并到近侧主体部210内或者在外部布置于近侧主体部上，而诸如远侧探针部110等的无源组成部件被合并到用于举例说明但不限于远侧口腔插入部250的远侧部分内或者在外部布置于远侧部分上。更特别地，探针110的探针顶部112以与刷毛254掺和的方式被靠近刷毛254地合并或合并在刷毛内，而中央参数感测管状部120和近侧管状注射器部124被合并到近侧主体部120内或者在外部布置在近侧主体部上。因此，远侧探针部110与远侧口腔插入部250至少部分地接触。远侧探针顶部110的部分111布置在近侧主体部210上并因此是近侧探针部。

在一个示例性实施例中，包括刷子252的远侧口腔插入部250是可互换或可更换的，刷子252包括刷子基部256和刷毛254。也就是，近侧主体部210可以以可去除的方式附接至远侧口腔插入部250。

远侧口腔插入部250到具有有源部件的近侧主体部210的接触由在近侧主体部210上的机械连接230来提供，该机械连接被布置成使近侧主体部210的远侧顶部214与远侧口腔插入部250的近侧端部260交界，由此使远侧探针顶部110的部分111与布置在远侧口腔插入部250上的远侧探针顶部110交界使得产生空气流并且在诸如图4B中的参数传感器P2或图4A或图4C中的参数传感器P等位置处对压力进行感测。基于压力传感器信号，得出在探针顶部112的区域中是否存在菌斑的结论。因此，近侧主体部210经由机械连接230被以可去除的方式附接至在图10中图示为远侧口腔插入部250的远侧探针部。本领域技术人员应该认识到的是，尽管检测设备或仪器200在图10中被图示成使得远侧口腔插入部250与近侧主体部210以可去除的方式相互附接，并因此任何一个都是可更换的，但是检测设备或仪器200可以被配置或形成为其中远侧口腔插入部250与近侧主体部210相互不可容易地拆开的整体的、集成组合的设备或仪器。

另外，流探针100、100’或100”可以单独地使用而不包括刷子252、刷子基部256或刷毛254，诸如图4A、图4B和图4C中所示。检测设备或仪器200可以在或者具有或者不具有刷子252、刷子基部256或刷毛254的情况下都被应用于牙科的和非牙科的应用以检测表面上的物质的存在。

当检测设备或仪器200设计为牙齿清洁仪器时，探针110可以在尺寸上做成并且由所选择的材料制成为使得产生与刷毛254的转动刚性大体相当的转动刚性，使得探针110扫过在操作期间与刷毛操作的扫过区域和定时大体相当以便降低对使用者造成的任何潜在的不舒适。对刚性的设计有贡献的变量包括所选择的材料的尺寸、质量和弹性模量。

在一个示例性实施例中，有源组成部件包括如上所述的压力传感器P。结合图1，传感器P被用于感测相互作用区17中的介质14的形状和/或动态。这样的传感器具有坚固且使用简单的优点。传感器P与检测电子器件220电连通，该检测电子器件220包括与其电连通的控制器225。

在可选示例性实施例中，为感测相互作用区17中的介质14的形状和/或动态，有源组成部件可以包括光学的、电的或声音的传感器，诸如例如麦克风等。

控制器225可以是处理器、微处理器、片上系统(SOC)、现场可编程门阵列(FPGA)等等。用于执行这里描述的各种功能和操作的可以包括处理器、微处理器、SOC和/或FPGA的一个或多个组成部件共同地是控制器的一部分，如例如权利要求中所记载的。控制器225可以设置为可安装在单个印刷电路板(PCB)上的单个集成电路(IC)芯片。可选地，包括例如处理器、微处理器等等的控制器的各种电路组成部件被设置为一个或多个集成电路芯片。也就是，各种电路组成部件位于一个或多个集成电路芯片上。

此外，有源组成部件使得能够进行产生空气或液体流的方法。组合的空气与液体流也是可以的。方法可以包括电的或机械的泵吸方法，其中机械方法可以包括被以机械的方式启动的弹簧组成部件，例如其中图4中的柱塞126被以机械的方式启动。在一个示例性实施例中，产生空气流的方法是电泵吸原理，这也与上述压力感测组成部件组合良好。在其他示例性实施例中，可以用其他气体、例如氮气或二氧化碳替换空气。在这样的示例性实施例中，在近侧主体部210可以包括近侧泵部124和柱塞126或其他类型泵以产生流体的恒定压力或者恒定流动的情况下，近侧主体部210可以包括压缩气体的容器(未示出)，其大小可以做成装配在近侧主体部210内并且能够经由阀控制系统(未示出)提供恒定压力或者恒定流动。

在又一示例性实施例中，无源组成部件只包括在端部具有开口的诸如探针110和远侧顶部112等的管子(参见图10)。

在再一示例性实施例中，有源与无源组成部件的连接通过通向压力传感器的输出的管子的机械连接230来实现。这样的连接理想地基本上是压力密封。压力值相对低(<<1bar)。

在操作中，在刷牙期间以重复的方式进行感测。在优选的示例性实施例中，以大于1Hz、更优选地大于5Hz并且甚至更加优选地大于10Hz的频率进行感测。这样的高频率实施例有助于当牙刷从一个牙齿移至另一个牙齿时的菌斑去除的动态和实时测量，因为可以在单个的牙齿上进行多次测量(在给定的牙齿上的停留时间典型地是1-2秒的数量级)。

结合图1，如上所述，相互作用区17中的介质14的形状和/或动态取决于表面13的和/或源自表面13的材料上的性质，对相互作用区17中的介质14的压力和/或形状和/或动态进行检测，并且对于是否在特定牙齿表面13上检测出超过菌斑的预定最大允许水平的菌斑水平通过控制器225做出确定。

如果做出肯定检测，则没有进展或前进信号被传输至电动牙刷的使用者，直到通过在该特定牙齿的牙齿表面13处的持续清洁在特定牙齿表面13处获得预定的最大允许水平。

一旦菌斑的水平被降低至最大允许菌斑水平或低于最大允许菌斑水平、即做出否定检测时，进展信号或前进信号被传输至使用者以告知使用者通过使牙科设备的刷子和探针顶部移动而进展至邻接的牙齿或其他牙齿是可接受的。

可选地，如果做出肯定检测，则信号被传输至具有集成的流探针菌斑检测系统的电动牙刷的使用者以继续刷洗特定牙齿。

此外，刷子中的无源组成部件有多种优选的操作模式。

在第一模式操作中，管子被配置成使得管子的顶部声学地与刷子的振动(在飞利浦声波电动牙刷中刷子以约265Hz的频率振动)解耦。这可以通过只将管子微弱地耦合至刷子头来获得。

在另外的操作模式中，管子被配置成使得管子的顶部是静态的。这可以通过选取管子的机械性质(刚性、质量、长度)来获得以使得探针的顶部处于以驱动频率进行振动的静态节点。这样的状况可以通过将附加的重量添加至管子的靠近开口的端部得到帮助。

如作为图10中的远侧口腔插入部250的部分横截面图的图11所示，在另外的示例性实施例中，通过在刷毛被去除所在的位置处围绕管子合并间距258来降低牙刷的刷毛的运动对感测功能的影响。更特别地，图11中的探针110图示出包括基部256和从基部256大体正交地突出的刷毛254的刷子头252。利用围绕探针顶部1121被去除的刷毛线定位出间距258。探针顶部1121与探针顶部112和112’的不同之处在于探针顶部1121包括90度的弯头1122以便使得流体能够经过探针110朝向表面31或33流动。

在一个示例性实施例中，间距258应该是刷毛254的振动的幅值的数量级。在实际中，刷毛以约1-2mm的幅值振动。这使得感测更加鲁棒。

在另外的示例性实施例中，如图12所图示，探针顶部1121位于在远侧方向上超过由刷毛254拒绝的区域的位置。这使得能够检测到存在于超过刷子的当前位置的菌斑、例如不完整的刷洗动作错过的菌斑。

作为进一步的细节，理想的是，刷洗时刷子252相对于牙齿表面31或33的角度为45度。理想的是，探针顶部1121相对于牙齿表面31或33的角度为接近0度。至少两个探针110和相应的至少两个压力传感器以及具有顶端1121的两个泵相对于牙齿表面31或33为45度，使得总有一个探针以最佳的方式与表面31或33交界。

在再一另外的示例性实施例中，在刷子中合并多个探针。这些探针可以可选地被至少如下地布置或利用：

(a)被定位在围绕刷子的多个位置处，以更加有效地感测用于(错过的)菌斑，或者

(b)用于差动测量以确定菌斑去除的程度和有效性。

在一个示例性实施例中，多个探针可以用单个有源感测组成部件和附接至单个压力传感器的诸如管子等的多重性来实现。可选地，可以使用多个有源和无源的感测组成部件。

如上所述，管子的端部可以具有很多尺寸。在可选的示例性实施例中，管子的顶部将利用机械间隔件从牙齿的表面间隔开。在一些示例性实施例中，开口可以与管子成角度地制作。

图13至图22图示采用前述用于经由多个流探针来检测表面上的物质的存在的原理的用于检测在表面上的物质的存在的检测系统3000的实施例。更特别地，在本公开的一个示例性实施例中，系统3000包括用于检测表面上的物质的存在的检测设备1100，诸如如关于图4A和图10所描述的具有近侧泵部124和柱塞126的空气流探针等。然而，应该注意的是，取代近侧泵部124和柱塞126，也可以部署如上面关于图4C所描述的近侧泵部142和隔膜泵150以与在下面关于近侧泵部124和柱塞126所描述的方式类似的方式来提供用于检测表面上的物质的存在的大体连续的流动1100。

近侧泵部124包括配置有限定第一腿1011和第二腿1012的远侧三通连接(tee connection)101的中央参数感测管状部120’。具有远侧探针顶部3112的第一流探针301被以流体流动的方式耦合至第一腿1011并且具有远侧探针部3122的第二流探针302被以流体流动的方式耦合至第二腿1012。

压力传感器P3经由邻近第一流探针301的支路连接312被连接至第一腿1011，并且压力传感器P4经由邻近第二流探针302的支路连接322被连接至第二腿1012。以与关于在上面相对于图4A描述的流探针100、在上面相对于图4B描述的流探针100’和在上面相对于图4C描述的流探针100”类似的方式，流探针1100可以包括节流孔板3114，其在中央参数感测管状部120’与第一腿1011之间的结点314的下游并且在第一流探针301和压力传感器P3的上游布置在第一腿1011中。类似地，节流孔板3124可以在中央参数感测管状部120’与第二腿1012之间的结点324的下游并且在第二流探针302和压力传感器P4的上游布置在第二腿1012中。再一次，节流孔板3114和3124的存在提高压力表P3和P4的响应时间，因为只有流探针1100在节流孔板3114和3124的下游的体积是相关的。进入各压力传感器P3和P4内的空气流动变得近似独立，因为压力下降主要跨越节流孔板3114和3124发生并且流探针1100的行为与流动源更加靠近或近似而不是压力源。节流孔板240上游的体积变得不太相关。压力传感器P3和P4在由单个柱塞126驱动的情况下每个可以通常独立地感测压力上升。

另外，本领域技术人员应该认识到的是，可以通过使邻近结点314和324的远侧三通连接101起褶以代替安装节流孔板来影响经由孔板3114和3124的流动的限制。再一次，如这里所限定的，节流孔板包括管路的起褶部。

以与在上面相对于图10中图示出的检测设备200所描述的类似的方式，传感器P3和P4与检测电子器件220和控制器电连通(参见图10)，检测电子器件220诸如包括与其电连通的控制器225。

在由检测电子器件220检测到菌斑时，控制器225产生信号或行动步骤。参见图10，在一个示例性实施例中，控制器225与如诸如蜂鸣器等的间歇的声音、和/或恒定或间歇的光等的听觉或视觉的警报器226电连通，警报器旨在通知使用者继续刷洗在该特定部位处的他或她的牙齿或者受试者的牙齿。

在一个示例性实施例中，基于由检测电子器件220检测到的信号，控制器225可以记录产生对存在于牙齿上的菌斑的量的估计的数据。数据可以是以与检测电子器件220和控制器225电连通的出现在屏幕125上的数字量的形式。屏幕125可以位于如图10中图示出的近侧主体部210上或从近侧主体部延伸。本领域技术人员应该认识到的是，屏幕125可以位于适于使用者检测呈现在屏幕上的数据的其他位置处。

向使用者发信号可以包括控制器225：其被另外地配置为将无线信号228’传输至基站228或从基站228接收无线信号228’的收发器，在基站上具有各种指示器，基站产生信号用以触发听觉或视觉警报器226或用以在屏幕125上记录数字量或诸如动画等的其他显示消息。

可选地，控制器225可以被另外地配置为将无线信号229’传输至智能手机229或从智能手机接收无线信号229’的收发器，该智能手机229运行应用软件以在屏幕231上产生动画，动画发出已经识别出菌斑并且指令使用者继续在该部位进行刷洗的信号。可选地，应用软件可以呈现关于被检测到的菌斑的量的定量数据。

图14至图16图示出可选的远侧口腔插入部350，其包括刷子352，刷毛354安装在刷子基部356上，并且如在朝向刷子基部356和刷毛354的上侧顶部观察时图14中所示的。如在图15和图16中最清楚地图示出的，通常从刷子基部356的水平上侧表面356’正交地延伸的是使得多个流体流动能够被指向诸如图2和图7中的表面31和33等的感兴趣的表面的远侧探针顶部3112和3122。在图14中用邻近刷子基部356的近侧端部的虚线来图示出用于远侧探针顶部3112和3122的可选或附加的位置。

以类似的方式，图17至图19图示出用于检测表面上的物质的存在的系统3010，其与系统3000的不同点在于该系统3010包括另一可选口腔插入部360，口腔插入部360包括具有安装在刷子基部356上的刷毛354的刷子352，并且如朝向刷子基部356和刷毛354的上侧顶部观察到时的图17中所示的。如在图19中最清楚地图示出的，各相对于刷子基部356的水平上侧表面356’以角度β延伸的是使得多个流体流动能够以角度β被指向诸如图2和图7中的表面31和33等的感兴趣的表面的远侧探针顶部3212和3222。以类似的方式，在图17中用邻近刷子基部356的近侧端部的虚线来图示出用于远侧探针顶部3212和3222的可选或附加的位置。

图14至图16和图17至图19中图示出的远侧口腔插入部350和360可以或者被用于：(a)检测在表面上的物质的存在的第一方法，包括(通过压力、和/或压力变化、和/或泡泡大小和/或泡泡释放率进行)从顶部的泡泡释放的测量；或者(b)检测在表面上的物质的存在的第二方法，包括基于与阻碍流体经过远侧顶部的开口端口通过的物质相关联的信号的测量使第二流体(诸如气体或液体等)经过远侧顶部的通过。

图20至图22图示出包括多个流探针和可由共用的转动轴和马达操作的相应的近侧泵部的系统3000或系统3010的示例性实施例。更特别地，图20图示出包括第一流探针3100’的第一流探针操作设备3100。第一流探针3100’与在上面相对于图4B描述的流探针100’相同并且可以包括近侧泵部124和柱塞126，以及远侧探针顶部3112(参见图14至图16)或者远侧探针顶部3212(参见图17至图19)。对于可以是如所图示出的凸轮机构的直线运动操作构件3102的转动器(rotary)经由往复的轴3106和布置在轴3106的近侧端部的辊机构3108而与柱塞126可操作的连通。

辊机构3108接合在限定凸轮机构3102的外周上的路径的通道3110中。通道3110沿着包括凸轮峰3102a和凸轮槽3102b的路径延伸。凸轮机构3102被安装在共用轴3104上并且通过共用轴3104而在诸如用箭头3120图示出的逆时针方向等的方向上转动。当凸轮机构3102转动时，随着辊机构3108间歇地被峰3102a推动或被拉入槽3102b内而赋予轴3106往复直线运动。由此，赋予柱塞126往复直线运动、在流探针3100’中产生压力并且流体流动通过远侧顶部3112或3212。本领域技术人员应该理解的是，由通道3110限定的路径可以被设计成赋予柱塞126通常恒定的速率。可选地，由通道3110限定的路径可以被设计成赋予在近侧泵部124中的通常恒定的压力。柱塞126由于辊机构3108处于峰3102a处而处于从近侧柱塞部124的近侧端部124’在远侧方向上远离的位置。

图21图示出包括第二流探针3200’的第二流探针操作设备3200。第二流探针3200’也与在上面相对于图4B描述的流探针100’相同并且可以包括近侧泵部124和柱塞126，以及远侧探针顶部3122(参见图14至图16)或者远侧探针顶部3222(参见图17至图19)。再一次，对于可以是如所图示出的凸轮机构的直线运动操作构件3202的转动器经由往复的轴3206和布置在轴3206的近侧端部的辊机构3208而与柱塞126可操作的连通。

类似地，辊机构3208接合在限定凸轮机构3202的外周上的路径的通道3210中。通道3210沿着包括凸轮峰3202a和凸轮槽3202b的路径延伸。凸轮机构3202被安装在共用轴3204上并且通过共用轴3204在诸如用箭头3220图示出的逆时针方向等的方向上转动。当凸轮机构3202转动时，随着辊机构3208间歇地被峰3202a推动或被拉入槽3202b内而赋予轴3206往复直线运动。由此，赋予柱塞126往复直线运动、在流探针3200’中产生压力并且流体流动通过远侧顶部3122或3222。再一次，本领域技术人员应该理解的是，由通道3210限定的路径可以被设计成赋予柱塞126通常恒定的速率。再一次，可选地，由通道3110限定的路径可以被设计成赋予在近侧泵部124中的通常恒定的压力。与第一流探针操作设备3100对比，柱塞126由于辊机构3208处于槽3202b处而处于从近侧柱塞部124的近侧端部124’的位置处。

图22图示出被可操作地连接至共用轴3104的马达3300，使得：对于流探针操作设备3100的直线运动操作构件3102的第一转动器相对于马达3300被近侧地安装在共用轴3104上，而对于流探针操作设备3200的直线运动操作构件3202的第二转动器相对于马达3300被远侧地安装在共用轴3104上。本领域技术人员应该认识到的是，由马达3300产生的共用轴3104的转动引起如在上面相对于图20和图21所描述的多个流探针操作。马达3300由诸如电池或超级电容器等安装在近侧主体部210上的功率供给270(参见图10)，或者可选地由与外部功率源或其他适用部件(未示出)的连接来供给电功率。

本领域技术人员应该认识到的是，流探针操作设备3100或者流探针操作设备3200都可以操作具有在上面相对于图13描述的多个远侧探针顶部3112和3122或在上面相对于图17至图19描述的多个远侧探针顶部3212和3222的单个空气流探针1100。

本领域技术人员应该认识到的是，在上面相对于图20至图22描述的流探针操作设备3100和3200仅是可以用于影响期望的操作的设备的示例。例如，本领域技术人员应该认识到的是，流探针100”及其相关联的组成部件可以替换柱塞126以及对于直线运动操作构件3102的转动器或者对于直线运动操作构件3202的转动器或者两者，并且马达3300可以用如在上面相对于图4C所描述的包括柔性或可压缩的隔膜158的隔膜泵150来替换。

马达3300与基于由检测电子器件220接收的信号来控制马达操作的控制器225电连通。除在上面相对于图10所描述的警报器226、屏幕125、基站228和智能手机229以外，结合图10，向使用者发出菌斑已经被检测到的信号可以包括如下的控制器225：其被编程为当检测到菌斑时，通过使马达3300的操作变化来改变牙刷驱动模式以增加或者在频率或者在幅值方面或者两者的刷洗强度。幅值和/或频率上的增加都向使用者发出继续在该区域中的刷洗的信号，并提高去除的有效性。可选地，控制器225可以被编程为例如通过调制驱动系以发出菌斑已经被定位的信号来创建出使用者能够与规则刷洗区分开的不同的感觉。

现在将参照图23至图29进行关于为了防止阻塞或阻碍流体经过诸如远侧顶部112、112’等的远侧顶部的开口端口的通过而为本文中在上面所描述的各种实施例的远侧探针部的流探针顶部或远侧顶部提供结构性配置的讨论。各种结构性配置还通过确保流动在平坦表面上从远侧顶部逸出而防止错误肯定。

错误肯定可能在几种情形下发生。例如，当利用根据本公开的流探针接近牙齿表面时，以及在使其与表面接触之后，力被施加在流探针上，引起发生压力增加、尤其是在相对于干净表面的探针的垂直定位处引起发生压力增加。该压力增加可以解释为存在于该部位处的菌斑，即使表面是干净的。这意味着产生了错误肯定。

这样的错误肯定测量的示例示出在图23中，其中流探针的垂直于牙齿表面的距离是变化的。图23中的负距离意味着流探针不与PMMA表面接触。正距离意味着距离被进一步减小，并且因此通过管路中的柔性，使流探针上的力增加。当探针与PMMA表面接触时明显地观察到压力增加。该压力增加可以与来自牙菌斑层的压力增加的幅值的级别相同或大于该压力增加。因此，会产生错误肯定。减小距离更加进一步导致流探针的弯曲，并且结果是空气再次更加自由地逸出。

根据本公开，结构性配置包括向流探针的远侧顶部提供克服错误肯定和/或防止阻塞开口端口的预限定形状。错误肯定是通过确保流动总是在平坦表面上从远侧顶部逸出来防止。根据本文中在下面所讨论的实施例，归因于远侧顶部的各种形状，流体总是从远侧顶部逸出并且不依赖于远侧顶部在表面上的角度定向。这是有利的，因为使用者在刷牙时显著地改变远侧顶部的定向。

如上所述，远侧顶部的形状还防止阻塞或阻碍流体经过远侧顶部的开口端部的通过。远侧顶部的形状使得卡住或阻碍远侧顶部的开口端口的颗粒能够容易释放，使得不会发生永久性的阻塞。本公开的这些以及其他优点通过改变流探针的远侧顶部的轮廓或形状来实现。

参见图24A和图24B，示出了根据本公开的第一实施例的具有城堡形状2404和圆形形状2406的远侧顶部(即，用于远侧顶部的这些形状是结构性配置)以防止错误肯定信号的探针2400、2402的示例。虽然这些顶部形状适用于防止错误肯定，但风险在于来自菌斑层的信号水平也降低。因此，限制开口区域的尺寸是有利的。在一个优选实施例中，开口的高度应该低于100微米以便获得来自PMMA表面上的菌斑层的充分大的信号。使用由图24B示出的顶部形状，并且测量压力vs到PMMA表面的距离，图25中示出了成型的顶部探针2400、相对于未成型的顶部在压力相对于距离的变化上的明显提高(负值意味着与PMMA表面不接触、零意味着与PMMA表面恰好接触并且负值意味着流探针上的增加的接触力)。

参见图26，根据本公开的第二实施例，通过向流探针2600提供在探针2600的远侧顶部附近或在从开口端口2604的近侧部位处包括孔2602的结构性配置。孔2602优选地在探针2600的远侧顶部的100微米内。该实施例的优点在于导致较强的探针顶部，这可以在磨损问题的情况下是有益的。

参见由图27A所示的截面图，根据本公开的第三实施例，探针2700的远侧顶部具有喇叭形状2702(即，结构性配置)。也就是，与进一步远离端部的位置相比，探针2700的内径在管子端部(在远侧顶部)处较大。管子似乎在远侧顶部处发散。该形状防止探针2700的远侧顶部被牙菌斑或牙膏阻塞。

为了在相对于牙齿表面的不垂直管子定向的情况中得到大信号，具有小的管径是有益的。因此，相对于由图27A示出的实施例，只在管子内侧施用喇叭状形状，而在管子的外侧在探针的整个长度上具有恒定直径，是有利的。

另一实施例可以是具有倒置喇叭形状2710(即，结构性配置)的管子，其中探针2706的远侧顶部会聚而不是发散。在该实施例中，探针2706具有如图27B的截面图中所示进一步远离远侧顶部的较大的直径。倒置喇叭形状2710引起压力下降并且与低的压力下降/大的直径管子组合获得了小的顶部尺寸。各种实施例的远侧顶部可以例如通过对进行加热并将其局部拉伸来制成，导致例如喇叭形状或倒置喇叭形状等的期望的顶部形状。

参见图28，示出了在探针管子2800的远侧顶部或端部处包括圆形壁2802(即，结构性配置)的本公开的第四实施例的截面。

参见图29，示出了本公开的第五实施例的截面，其中探针管子2900包含有向外延伸并由此防止了当远侧顶部可能垂直地触到牙齿表面时流体出口或远侧端口的完全阻塞的一个或多个缓冲元件2902(即，结构性配置)。缓冲元件2902可以如图29所示处于探针管子2900的中央。

在这里可以预想到结构性配置的其他实施例，包括将本文中在上面所讨论的五个实施例中的两个或多个组合。例如，可以进行第一、第二实施例与第三、第四实施例的顶部形状的组合。新组合的实施例将适用于防止错误肯定和远侧顶部的阻塞两者。

现在将参照图30进行关于为了防止诸如远侧顶部112、112’等的远侧顶部的磨损而为本文中在上面所描述的各种实施例的远侧探针部的远侧顶部提供结构性配置的讨论。各种结构性配置也通过确保流动在平坦表面上从远侧顶部逸出而防止错误肯定。

根据本公开，诸如远侧探针部(110)等的远侧探针部的流探针顶部或远侧顶部可以包括具有围绕开口端口的周围不均匀的磨损轮廓的结构性配置。不均匀磨损轮廓确保了远侧顶部使其形状在很长一段时间内都维持充分的程度。

如图30所示，根据本公开，流探针3002的远侧顶部3000包括不均匀磨损轮廓3004，其具有在刷洗期间具有不同磨损特性的至少两个区域3006、3008。差异磨损确保了对于管子3010的较长的使用期限。还有，由于顶部轮廓使其形状维持充分的程度，所以其差异磨损设计克服了在具有探针3002的刷子头的正常使用期间菌斑检测探针3002在干净牙齿上的错误肯定阻塞。

根据本公开，具有不同磨损特性的区域3006、3008被交替地置于管子3010的周围上，例如产生高磨损、低磨损、高磨损和低磨损。根据该设计，像图30所示形状一样的顶部形状可以在管子3010的整个使用期限内被维持。

不均匀磨损轮廓3004以几种方式获得。在根据本公开的第一实施例中，至少两个区域3006、3008中的每一个包括与另一区域不同的材料，其中这两个材料具有不同的磨损特性。在根据本公开的第二实施例中，至少两个区域3006、3008具有相同的材料，但是以磨损性质围绕远侧顶部周围不均匀的方式对材料进行处理。还有，根据本公开的第三实施例，至少两个区域3006、3008由相同材料制成，但是该材料如图34所示围绕远侧顶部周围被不同地排序或定向。这引起了材料具有由于与刷洗期间管子3010的直线运动有关的材料的排序而引起的围绕顶部周围的不对称磨损。第四实施例包括使用如图35所示围绕所述周围具有不同壁厚尺寸的管子。

现在将进一步描述根据本公开的上述四个实施例。在第一实施例中，围绕远侧顶部3000的周围的不均匀磨损轮廓3004是通过在与牙齿接触的远侧顶部3000处设置具有不同磨损特性的至少两个不同材料来实现。

作为示例，具有如图30所示合适的顶部轮廓的远侧顶部3000是通过在围绕顶部周围的顶部轮廓最高所在的两个位置处使用较慢磨损材料并且在围绕顶部周围的顶部轮廓最低所在的两个位置处使用较快磨损材料来实现。以该方式，在顶部轮廓的升高部分处的过度磨损(由局部较高接触压力诱发的)将由顶部轮廓的较低部分处的较快磨损率(而不管局部较低接触压力)来抵消。结果，期望的顶部轮廓将-至少一定程度上-在管子3010的使用期限期间被维持。

磨损上的差异可以通过选择两种材料的硬度上的差异来获得。还有，脆性上的差异将导致磨损上的差异。差异磨损可以牵涉到例如具有不同结晶度、分子量、分子组成和交联(cross-linking)的材料的使用。

此外，差异磨损可以通过不同添加剂、例如纤维材料、纳米颗粒或微颗粒来产生。如图31所示，差异磨损可以通过在远侧顶部3012中将第一材料3014埋设到第二材料3016内来产生。例如，第一材料可以是在管子材料或第二材料的基体内线性排序的丝状材料。

本领域技术人员可以认识到的是，可以是相对于第一实施例的其他实施例来创建用于流探针顶部或远侧顶部的不均匀磨损轮廓，如围绕顶部周围具有不同磨损特性的两个以上区域；具有不同磨损性质的两个以上不同材料；在围绕单一材料3021的管子3020的至少一个策略位置处添加至少一层的第二材料3018(第二材料3018置于单个材料3021的一部分上)(参见图32)；添加整个围绕单一材料3025的管子3024设置的一层第二材料3022(第二材料3022整个置于单一材料3025上)(参见图33)；等等。

在根据本公开的第二实施例中，由图30示出的至少两个区域3006、3008具有相同材料，但是以磨损性质或特性围绕远侧顶部周围不均匀或不同的方式对材料进行处理。

例如，图30的区域3006可以使用以磨损特性比区域3008中的慢的方式对第一材料进行处理来实现。第一材料可以用已知的另一材料掺杂以引起第一材料磨损比没有进行掺杂时的磨损慢。区域3008可以使用以磨损特性较快的方式进行处理的第二材料来实现。第二材料可以用已知的另一材料掺杂以引起第二材料的磨损比没有掺杂时的快。还可以预想的是，第一和第二材料是相同材料，但是用不同材料/物质进行掺杂以影响它们的强度或硬度。

导致当刷牙时具有较慢磨损特性的材料的另一合适的处理方法是通过离子注入来增加材料的表面硬度。差异磨损也可以通过以非转动对称的方式改变远侧顶部和管路材料的辐射处理来产生，例如使用辐射引起对材料的光物理和光化学影响，以使其比没有进行辐射处理时的磨损快。差异磨损也可以通过如参照图32和图33所述将另一材料的一个或多个附加层添加至围绕管子的策略位置来产生。根据本公开的第二实施例，顶部轮廓的升高部分或高点处(图30中的区域3006)(由局部较高接触压力诱发)的过度磨损将由顶部轮廓的较低部分或低点处(图30中的区域3008)(尽管局部较低接触压力)的较快磨损率来抵消。结果，期望的顶部轮廓将-至少一定程度上-被维持很长一段时间。

在根据本公开的第三实施例中，图30所示出的至少两个区域3006、3008由相同材料制成，但是材料如图34所示围绕管子3036的开口3034的远侧顶部周围被不同地排序或定向以创建不均匀磨损轮廓。排序引起材料具有与刷洗期间管子3010的直线运动有关的围绕顶部周围的不对称磨损。图34图示了使材料由于通过哈希线(hashline)的两个不同定向而围绕管子3036的开口3034的远侧顶部周围不同的排序。第一组哈希线3030在与第二组哈希线3032不同的方向上定向。

材料可以是由于与刷洗期间管子3036的直线运动有关的材料的排序引起的围绕开口3034的顶部周围具有不对称磨损的晶态陶瓷、经过排序或拉伸的聚合物等等。

作为示例，具有如图34所示合适的顶部轮廓的顶部是利用如下经过排序的材料来实现：归因于其刷洗的定向和方向而如图30所示在顶部轮廓最高所在的围绕顶部周围的两个位置处具有较慢磨损特性，并且归因于其刷洗的定向和方向而如图30所示在顶部轮廓最低所在的围绕顶部周围的两个位置处展现出较快磨损特性。

以该方式，在顶部轮廓的升高部分或高点处(图30中的区域3006)(由局部较高接触压力诱发)的过度磨损将通过顶部轮廓的较低部分或低点处(图30中的区域3008)(尽管局部较低接触压力)的较快磨损率来抵消。结果，期望的顶部轮廓将-至少在一定程度上-被维持很长一段时间。

可以预想的是，对于第三实施例，两个或更多的不同材料可以被使用并且围绕远侧顶部周围被不同地排序或定向以创建不均匀磨损轮廓。

根据本公开的第四实施例包括使用如图35所示在管子3042的开口3040的周围上具有不同壁厚尺寸(即，不均匀壁厚)以创建不均匀磨损轮廓的管子3042。在薄壁位置或区域3044处，顶部将比厚壁位置或区域3046处更加容易磨损，并且结果是远侧顶部和管子3042的形状在很长一段时间内被大体位置。

厚度轮廓可以例如通过注射成型、机械变形、材料的机械去除以产生薄壁区域3044，和/或材料的添加以产生后壁区域3046，来产生。

根据本公开的另外方面，这里描述的各种实施例的流探针的远侧探针部(110)具有包括两个或多个组成部件或节段以提高性能和可靠性的结构性配置。以下表1示出了对于诸如流探针10等的流探针的要求而言的用于硬度、竖直刚度(vertical stiffness)、弯曲刚度和直径的最优化的方向。

表1

	硬度	竖直刚度	弯曲刚度	直径
					菌斑检测	硬	充分高	充分高	小
磨损	硬	低	低	大
					不适性(Pokiness)	软	低	低	大
受损牙质/牙龈	软	低	低	大
					错误阻塞	硬	低	低	大
压力下降	NA	NA	NA	大
					颗粒的阻塞防止	硬	低	低	大

从表1可以清楚地看出，对于流探针10的各种要求，存在着硬度、竖直刚度、弯曲刚度和直径的不同的最优化。于是，单一管路系统可能对于流探针10的所有要求而言不是最优化的。

根据本公开，通过使菌斑检测流探针10的顶部处的具有相对小尺寸的硬的耐磨性材料与菌斑探针流探针10的底部处或与菌斑检测流探针10相距一定距离处的较大直径的更加柔性的管子组合，使菌斑检测系统和设备的性能最优化。

图36是由附图标记3050总体指定的根据本公开的示例性多个组成部件管子系统的截面图。图36示出的管子系统3050包含有在用于管路3052的各层的轴线方向(轴线或“A”方向)上组合有1...m数量的管子或组成部件3054的远侧探针部的2...n个层3052的不同管路材料(在径向或“R”方向)。还是在该轴线方向上，材料可以是关于不同特性而彼此不同。也可以是如图36所示在邻接的管子3054之间有一定的分离距离以使对于整体管路系统3050的柔性而言最优化。

用于使具有如图36所示的多个组成部件管子的探针最优化的第一实施例由图37示出。图37图示了具有顶部3058和具有较大直径的第二管子3060的两个组成部件的管子系统3056。顶部材料应该是具有良好的用于磨损的性质的硬材料(但不比牙质硬)。例如，可以使用PEEK材料。尺寸对于外经而言在500微米以下并且优选地对于外经而言在350微米以下。顶部长度的示例是4mm，其中例如2.5mm被卡到较大管路内。

在顶部3058以下的管路材料应该是柔性的并且与顶部相比具有较大内径以确保低的压力下降。用于顶部3058以下的管路材料的合适材料为例如聚氨酯和管子的长度可以例如是7mm。因此，根据本公开，通过调整管路的直径、壁厚和材料性质，能够调节期望的刚度(竖直和水平两者)。以该方式，可以做出定制的解决方案以得到可靠、用户友好且耐磨的菌斑检测探针/组件。

图38是具有用于调整柔性的多个组成部件的管子的另一示例性实施例的截面图。在图38示出的实施例中，存在着解决探针磨损、菌斑检测和构造的刚度的要求的硬且耐磨的管路材料R1。材料R2可以比材料R1更加柔性以解决用于例如表1中示出的其他要求所需的柔性。

图39是具有三个管路材料的探针3060的另一示例性实施例的截面图。探针3060包括硬材料的顶部3062、具有较大直径的柔性管子3064和具有甚至较大直径且是非刚性材料的另一管子3066。通过控制管子3064、3066的长度，可以将探针3060的刚度调节至期望值。

图40是探针3068的另一示例性实施例的截面图，其中后继的节段或组成部件3070、3072的外径和内径可以调制或改变。图40示出沿着管子节段3072的外径的调制。

图41是探针3074的另一示例性实施例的截面图。管子的节段或组成部件3076、3078、3080以非同轴的布置组装。如图41所示，具有类似直径的两个管子3076、3078被插入到具有较大直径的管子3080内。

在这里讨论的多个组成部件的实施例中，组成部件可以具有非圆形截面，例如椭圆形截面或矩形截面。可以根据本公开的教示预想到具有除了这里描述的这些配置以外的不同配置的其他多个组成部件。

根据本公开，空气泡至牙刷的供给也可以提高刷洗的菌斑去除率。

一个可能的机制是：(i)空气泡将粘在干净的釉质的点上，(ii)刷洗使泡泡运动，并由此也使空气/水与泡泡交界，和(iii)当泡泡边缘接触菌斑材料时，边缘将趋向于使菌斑材料从釉质上剥离，因为菌斑材料非常亲水性并因此较喜欢留在水溶液中。另一可能的机制是：泡泡的存在可以提高流体中的局部混合与剪切力，由此增加菌斑去除率。应该注意的是，如这里所描述的表面上的物质的检测方法的其他示例性实施例可以包括监测信号的一阶导数、AC(交流电流)调制和用于牙龈的传感器的利用。

虽然图中示出了公开的数个实施例，但并不旨在将公开限制于此，因为旨在该公开像技术允许的那样范围宽度并且同样旨在说明书容易阅读。所以，以上描述不应该被解释为限制性的，而仅解释为特定实施例的范例。本领域技术人员将设想到在随附权利要求的范围内的其他变型。

在权利要求中，置于圆括号之间的任何附图标记都不应该被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。发明可以借助于包括数个不同元件的硬件来实施，和/或借助于适当编程的处理器来实施。在列举了数个部件的装置权利要求中，这些部件中的几个可以用一个或相同项的硬件来体现。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的存粹的事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (27)

1.一种用于检测表面(31、33)上的物质(116)的存在的设备(100，100’)，所述设备(100，100’)包括：

远侧探针部(110)，被配置成浸没在第一流体(11)内，

所述远侧探针部(110)限定出具有开口端口(136，2604)以使得第二流体(30)能够从中通过的远侧顶部(112，112’)，

所述设备(100，100’)被配置成使得：所述第二流体(30)的经过所述远侧顶部(112，112’)的通过使得能够基于与至少部分地阻碍流体(30)经过所述远侧顶部(112，112’)的所述开口端口(136，2604)通过的物质(116)相关联的信号的测量来进行可能存在于所述表面(31，33)上的物质(116)的检测，其中所述远侧顶部(112，112’)具有用于防止所述开口端口(136，2604)的阻塞的结构性配置。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是城堡形状(2404)。

3.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是圆形形状(2406)。

4.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括在从所述开口端口(136，2604)的近侧部位处的多个孔(2602)。

5.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是喇叭形状(2702)。

6.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是倒置喇叭形状(2710)。

7.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括圆形壁(2802)。

8.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括从所述远侧顶部(112，112’)延伸的至少一个缓冲元件(2902)。

9.根据权利要求1所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置被斜切。

10.一种用于检测表面(31，33)上的物质(116)的存在的方法，所述方法包括：

将远侧探针部(110)浸入第一流体(11)内，所述远侧探针部(110)限定出具有开口端口(136，2604)以使得第二流体(30)能够从中通过的远侧顶部(112，112’)，和

归因于所述第二流体(30)的经过所述远侧顶部(112，112’)的通过，基于与至少部分地阻碍流体(30)经过所述远侧顶部(112，112’)的所述开口端口(136，2604)通过的物质(116)相关联的信号的测量来检测可能存在于所述表面(31，33)上的物质(116)，其中所述远侧顶部(112，112’)具有用于防止所述开口端口(136，2604)的阻塞的结构性配置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是城堡形状(2404)。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是圆形形状(2406)。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括在从所述开口端口(136，2604)的近侧部位处的多个孔(2602)。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是喇叭形状(2702)。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是倒置喇叭形状(2710)。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是圆形壁(2802)。

17.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括从所述远侧顶部(112，112’)延伸的至少一个缓冲元件(2902)。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置被斜切。

19.一种用于检测表面(31、33)上的物质(116)的存在的设备(100，100’)，所述设备(100，100’)包括：

远侧探针部(110)，被配置成浸没在第一流体(11)内，

所述远侧探针部(110)限定出具有开口端口(136，2604)以使得第二流体(30)能够从中通过的远侧顶部(112，112’)，其中所述远侧顶部(112，112’)具有用于防止所述开口端口(136，2604)的阻塞的结构性配置。

20.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是城堡形状(2404)。

21.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是圆形形状(2406)。

22.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括在从所述开口端口(136，2604)的近侧部位处的多个孔(2602)。

23.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是喇叭形状(2702)。

24.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置是倒置喇叭形状(2710)。

25.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括圆形壁(2802)。

26.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置包括从所述远侧顶部(112，112’)延伸的至少一个缓冲元件(2902)。

27.根据权利要求19所述的检测设备，其中所述远侧顶部(112，112’)的所述结构性配置被斜切。