CN107624045A - 带有处理力测量单元的个人卫生装置 - Google Patents

Abstract

一种个人卫生装置(100)，具体地为牙刷，所述个人卫生装置(100)具有柄部(140)；处理头部(120)，所述处理头部被安装成当沿至少一个方向向处理头部(120)上施加处理力时抵抗弹簧力来相对于柄部(140)进行相对移动；用于确定所施加的处理力的处理力测量单元，所述处理力测量单元包括电动线圈、线圈芯元件(180)、和用于确定表示线圈的电感的参数的控制电路(190)，其中线圈芯元件(180)被布置成当处理头部(120)被移动时相对于线圈(170)移动。

Description

带有处理力测量单元的个人卫生装置

技术领域

本发明涉及具有处理力测量单元的个人卫生装置，具体地其中处理力测量单元被布置成测量施加在处理头部处的处理力，所述处理头部被安装成在施加处理力的情况下相对于个人卫生装置的柄部而移动。

背景技术

已知的是牙刷可配备有处理力测量单元，当使牙刷头部推抵牙齿的处理力达到预先确定的处理力阈值时，所述处理力测量单元用于确定处理力。此类处理力测量单元可包括应变仪传感器。还已知能够可视地指示预先确定的处理力阈值的达到。DE 34 146 23 C1一般地讨论了这种牙刷。

本公开的目的是提供一种个人卫生装置，其带有相对于已知装置中的处理力测量单元而言至少是另选的处理力测量单元。

发明内容

根据一个方面，提供了一种个人卫生装置，具体地为牙刷，其具有柄部；处理头部，所述处理头部被安装成当沿至少一个方向向处理头部上施加处理力时抵抗弹簧力来相对于柄部进行相对移动；用于确定所施加的处理力的处理力测量单元，所述处理力测量单元包括电动线圈、线圈芯元件和用于确定表示线圈的电感的参数的控制电路，其中线圈芯元件被布置成当处理头部被移动时相对于线圈移动。

附图说明

将通过参考附图对示例性实施方案所作的详细说明来进一步阐明本公开。在附图中，

图1为描绘示例性个人卫生装置的示图，其在此处被实现为电动牙刷；

图2为根据本公开的个人卫生装置的一个示例性实施方案的示意图；

图3A-图3B示出了描绘线圈和线圈芯元件的紧凑组件的示意图；

图4为描绘电子子电路的一个示例性实施方案的示图，所述电子子电路用于通过确定峰值电压变化来测量当线圈芯元件被移进和移出线圈中空部时的线圈电感变化；并且

图5A-图5B为描绘由如图4所示的电子子电路所测量的峰值电压曲线的示图，其中峰值电压是针对线圈芯元件在各种条件下诸如针对线圈芯元件材料、直径、和长度的透入深度标绘的。

具体实施方式

在本公开中，个人卫生装置主要指的是电动牙刷。这不排除也设想到其它个人卫生装置，诸如手动牙刷、安全剃刀、电动刮刀、按摩装置、脱毛器等，这些装置可以各种方式得益于对施加在处理头部处的处理力的确定，具体地通过指示所施加的处理力的正确范围来实现良好的处理结果。

所提议的个人卫生装置配备有处理力测量单元，其依赖于线圈的变化的电感(“电感”在此处包括(复)阻抗)，这时由于所施加的处理力的缘故，线圈和线圈芯元件紧邻地相对于彼此移动(具体地其中线圈芯元件被相对地移进和移出线圈中空部)。控制电路测量表示线圈电感的参数(例如电压或电流)，并且因此可确定线圈电感的变化。随着在个人卫生装置的处理头部处施加的处理力导致处理头部(抵抗弹簧力)偏转，该偏转用来引发线圈和线圈芯元件的相对移动。这导致线圈电感的变化，该变化如所述的那样测量，并且可关联于处理力，例如通过校准来关联。在一些实施方案中，对控制电路进行校准，例如在制造商的工厂处校准，从而容易地将所测量的参数与所施加的处理力的精确绝对值关联起来。对所施加的处理力值的了解允许改善个人卫生装置的各种使用方面中的至少一个使用方面，这些方面的范围可为从仅仅指示当前施加的处理力(例如通过绿光发射元件来指示当前处理力，通过红光发射元件来指示过高的处理力，并且任选地通过另一种光发射元件例如橙色光发射元件来指示过低的处理力)至提供在处理时期过程中或在某个时间间隔例如两个星期内所施加的处理力的统计报告。除此之外或另选地，还可提供关于如何改变个人卫生装置的用法的小贴士以便理想地改善处理结果。

图1为描绘示例性个人卫生装置1的示图，其在此处被非限制地示出为电动牙刷。个人卫生装置1具有处理头部2，该处理头部安装在柄部3处使得沿至少一个方向作用于处理头部2上的处理力F导致处理头部2相对于柄部3移动(由用虚线示出的偏转的处理头部2A指示，其中为可视化起见所述偏转被放大了)。在一些实施方案中，沿各种方向施加的处理力导致处理头部偏转，例如由于处理头部通过球形结合部等方式耦接到了柄部。处理头部2相对于柄部3的移动可为围绕枢转点的移动，可为弹性偏转或任何其它类型的相对移动。抵抗所述移动或偏转的弹簧力可由弹性元件(例如弹簧)提供，该弹性元件被布置在处理头部和柄部之间，或者弹簧力可由于柄部3的一部分或处理头部2的弹性变形而产生。

图2为描绘包括处理头部120的个人卫生装置100的简化示意图，该处理头部能够以枢转的方式安装在柄部140处(此处为简单起见仅由壁元件指示)。具有x轴、y轴和z轴的坐标系被示出为参照系(y轴延伸到纸面中)。处理头部120被布置成能够围绕枢转轴线150(在此处沿y方向延伸)抵抗由弹性元件160提供的弹簧力S移动(该弹性元件可具有至少在如下力范围内的线性弹簧常数，所述力通常在处理时期中产生–即在介于约0.5牛顿和约7牛顿之间范围内的处理力)，所述弹性元件被布置在柄部140和处理头部120之间。枢转轴线的提供被认为是非限制性的，并且也考虑到位于处理头部和柄部之间的其它联接。施加在处理头部120处的处理力F将导致这种偏转(此处，处理力施加在处理头部120的前部部分110处)。为了围绕枢转轴线150移动处理头部120，所施加的处理力F需要具有至少一个用作围绕枢转轴线150的扭矩(即力矩)的分力。参考所述坐标系，处理力F必须初始地具有沿z方向的分量；一般来讲，处理力F必须具有位于枢转轴线150所与其正交的平面中的分量，并且该分量垂直于起始于枢转轴线且在所述平面中延伸的径向线。因此，本公开中的术语“处理力”是指具有这种分力的力，所述分力可使处理头部120围绕枢转轴线150转向，并且如果不是另外指明的话，本文所给定的所有力值均与该分力相关联。个人卫生装置100大致沿纵向方向(此处为x方向)在第一端部(处理头部120的前部部分110)和第二端部(柄部140的后端149)之间延伸。

处理头部120的前部部分110在此处被指示为用于电动牙刷的刷头。前部部分110在此处具有载体元件112(其可被安装成相对于处理头部120移动)，处理元件111(此处：清洁元件诸如由尼龙丝制成的簇或弹性体清洁指状物等)安装在所述载体元件上。

处理头部120可具有从枢转轴线150延伸至前部部分110的前臂121和从枢转轴线150朝柄部140的后端延伸的臂元件122。在所示的实施方案中，臂元件122朝其后端渐缩(这将被理解为仅是非限制性的设计选项)。弹性元件160(此处被指示为机械卷簧)被布置在柄部140和处理头部120之间，在此处被布置在柄部140和处理头部120的臂元件122之间。在一些实施方案中，相对于柄部140牢固地安装的第一止挡件141被布置成使得在不施加处理力F时限定处理头部120的静止位置。在静止位置中，处理头部120在邻接点123处邻接第一止挡件141。静止位置可用某种方式机械地校准，使得没有偏压弹簧力S_b作用于处理头部120。在一些实施方案中，可限定静止位置，使得不等于0牛顿(N)的偏压弹簧力S_b朝第一止挡件141作用于处理头部120，使得克服了该偏压弹簧力S_b的仅有的施加的处理力S_b(F>S_b)将远离第一止挡件141围绕枢转轴线150移动处理头部120。偏压弹簧力S_b可被设定成使得介于0.5N和2N之间的处理力F开始移动处理头部120。偏压弹簧力S_b可具体地被设定成使得至少0.5N、0.75N、1.0N、1.25N、1.5N、1.75N、或2.0N的处理力F开始移动处理头部120。

所示的实施方案不排除处理头部的至少前部部分被布置成能够从柄部重复拆卸的，并且臂元件122的至少一部分不可拆卸地与柄部连接。因而臂元件122一旦附接到柄部140就可与处理头部120连接，并且随后在所施加的处理力F偏转处理头部120时发生移动。

在一些实施方案中，第二止挡件142相对于柄部140牢固地安装，并且限定处理头部120的最大偏转位置。如虚线所示，最大偏转的处理头部120在邻接点124处邻接第二止挡件142。第一止挡件141和第二止挡件142限定围绕枢转轴线150偏离静止位置的最大偏转范围。可校准由第二止挡件142提供的最大偏转位置以关联于在介于3.5N至7.5N之间范围内的施加的处理力，并且可具体地被设定为3.5N、4.0N、4.5N、5.0N、5.5N、6.0N、6.5N、7.0N、或7.5N。

个人卫生装置100还包括线圈170，该线圈可由控制电路190供电，该控制电路190被布置成用于确定线圈160的电感。此处，线圈170为包括导电线材的绕线171的圆柱形线圈，该线材在此处围绕线轴172卷绕。线圈170围绕中空部173(一般来讲，中空部173可呈通孔形式或盲孔形式，并且可具有规则形状，例如圆柱形形状，或者可具有不规则形状)。在一些实施方案中，线圈可为自承的(例如，线圈可已被浸没在树脂中，使得线圈成为稳定的而无线轴)。在所示的实施方案中，线圈170相对于柄部140牢固地安装。当紧邻于中空部173移动线圈芯元件180或甚至移进或移出中空部173时，线圈170的电感发生变化。在所示的实施方案中，线圈芯元件180牢固地安装在处理头部120处，更精确地讲是牢固地安装在臂元件122处，该臂元件从枢转轴线150朝个人卫生装置100的后端149延伸。如图所示的线圈芯元件180的位置不得理解为是限制性的，并且也可选择任何其它合适的位置。线圈170的电感尤其取决于置于中空部173中的或靠近该中空部的材料的磁导率。由于线圈芯元件180是相对于处理头部120牢固地安装的，并且线圈170是相对于柄部140牢固地安装的，因此线圈电感的变化表示处理头部120的偏转角度并因此表示所施加的处理力F的偏转角度。一般来讲，线圈也可相对于处理头部牢固地安装，并且线圈芯元件可相对于柄部牢固地安装，使得发生相同的相对移动。

在一些实施方案中，线圈芯元件相对于例如柄部是弹簧安装式的，并且处理头部在被偏转时可作用于线圈芯元件上以抵抗弹簧力移动线圈芯原件，并且当处理头部(或相应的臂元件)释放其对线圈芯元件的影响时，弹簧力将线圈芯元件推回。

另外，图2指示，在一些实施方案中，可存在附加部件，例如，自动调节电路191、用户输入单元192、发射器单元193，或指示元件194，所述发射器单元用于建立与外部装置的至少单向无线连接以便将源自个人卫生装置的数据发送至外部装置，例如显示某些信息，所述指示元件用于例如以视觉方式、听觉方式或以触觉方式指示个人卫生装置100处的信息。指示元件可被实现为LED、扬声器、或振动器。这些方面将在以下段落“预先确定的处理力阈值的消费者调节”和“预先确定的阈值的自动调节”中进一步描述。

图3A示出了一个示例性实施方案，其将线圈加上线圈芯元件单元200实现为紧凑组件，并且图3B示出了切穿图3A的组件的横截面图。所示的线圈加上线圈芯元件单元200包括线圈210、线轴220、和线圈芯元件230，所述线圈芯元件由弹性元件231(其在此处被实现为机械卷簧)安装在线轴220的上部部分222处，使得线圈芯元件230可抵抗和经由弹性元件231所提供的弹簧力移进和移出中空部250。例如，当处理头部被偏转并因此将线圈芯元件230移出中空部250时，设置在处理头部处的突出部可作用于线圈芯元件230上。当施加在处理头部处的处理力减小并且处理头部的偏转减小时，弹性元件231将线圈芯元件230移回到中空部250中。显然，线圈芯元件的中性位置也可位于另一个位置处，即所示的相对于线圈的中心放置方式，例如在中性位置中，芯线圈元件可为偏心的或甚至完全置于中空部之外。

线圈的实现

参考图3B讨论了线圈的以下方面，但请注意以下基本的几何因素独立于图3B所示的特定实施例。虽然此类线圈210似乎是熟知的部件，但需要详细地了解用于本发明的线圈210的精确规格。首先，向具有优选尺寸的个人卫生装置添加宏观电子部件诸如线圈210需要找到符合应用需求和可用构造体积需求的最佳几何结构。例如，可能要求线圈210不延伸超过PCB上的通常的部件，使得在介于1mm至4mm之间的范围内高度h_b或h_c(取决于线圈是安装在线轴上的还是自承的)可为可感测的第一几何结构参数(具体地，该高度值h_b或h_c可被设定成在约2.6mm±1.0mm范围内)。具体地圆柱形线圈210的(外)直径d_o也可被设定为在介于6mm和9mm之间范围内的值以作为第二几何结构值(具体地，该值可被设定为7mm±0.5mm)。线圈自由内径d_f可被选择成在介于约3mm至约5mm之间的范围内(具体地，该值可被设定为4mm±0.5mm)。由于线圈线材可围绕线轴221卷绕，因此线圈200的自由内径d_f可为线轴221的自由内径。由于当前的应用要求当线圈芯元件230被移进和移出具体地圆柱形线圈210的中空部250时，能够可靠地测量线圈210处的电压变化，因此至少约1000微亨(μH)的电感值可为线圈210的可感测电参数。在该上下文中，低于约100欧姆(Ω)的电阻也可被认为是可感测电参数。为了实现高电感，应当实现高线圈匝数。在给定体积的情况下，匝数可仅通过改变线圈线材的直径d_w来改变。已发现线圈线材的直径d_w可被选择成在介于约0.03mm和约0.1mm之间的范围内(具体地，该值可在介于0.03mm和0.08mm之间的范围内，更具体地该值可被设定为0.06mm±0.02mm)。直径低于0.03mm的线材在自动处理过程中易于断裂。直径高于0.1mm的线材在给定的线圈体积中导致过低的线材匝数，如本段落中所述。可选择铜作为线圈线材的材料。

表1汇总了最小值和最大值，该最小值和最大值被考虑用于具体适用于手持式个人卫生装置诸如电动牙刷的圆柱形线圈的几何结构并被考虑用于线圈的相应的电参数，其中应当理解，最小几何结构值不一定导致最小电参数。如已知的那样，圆柱形线圈的电感与线圈匝数的平方和线圈的横截面积成比例。最后一行示出了一个实施例，其中选择了更多中值，并且所得电感高于1000μH，并且电阻低于100Ω。如所提及的那样，可通过将线材直径从实施例中所选择的0.05mm减小至例如0.03mm来实现甚至更高的电感，但这种减小旨在与线材的无故障自动处理保持平衡。

表1：

¹在实施例中，线圈卷绕到线轴上，并且线轴的线圈自由内径为2.6mm。

²包括线圈线轴在内的线圈组件的高度h_b为2.6mm。

线圈芯元件的实现

与线圈相似地，线圈芯元件旨在以如下方式实现，所述方式支持几何结构要求和应用需求。因此，除了低制造成本之外，线圈芯元件还应当提供电压变化(即导致此类电压变化的电感变化)，所述电压变化允许可靠地测量施加在个人卫生装置的处理头部处的处理力。希望不仅允许确定处理力是高于还是低于某个阈值，而且希望允许确定处理力是否介于至少两个此类阈值之间。阈值可具体地为预先确定的。下文说明所述预先确定的阈值可自动调节或者可由用户调节。

线圈芯元件的直径d_c(在与线圈自由内径d_f相同的平面中测量或在平行于该线圈自由内径的平面中测量)显然取决于可用线圈自由内径，使得线圈芯元件能够被可靠地移进和移出由线圈所围绕的中空部，并且使得能够相对于线圈(具体地自动)安装线圈芯元件。一般来讲，已发现介于线圈芯元件和线圈(或线轴)内边缘之间的在介于0.3mm至1.0mm之间范围内的距离是用于可靠组件的可感测值。至少部分地构成线圈芯元件的材料选自提供可感测地高相对磁导率μ/μ0的材料组，其中所述材料将具有至少10，具体地至少100且更具体地至少1000的相对磁导率。合适的材料可选自以下材料组：镍、碳钢、铁氧体(例如镍-锌铁氧体：Ni_aZn_(1-a)Fe₂O₄或锰-锌铁氧体：Mn_aZn_(1-a)Fe₂O₄)、退火铁氧体或马氏体不锈钢、铁、坡莫合金、高导磁合金。这些材料的组合也是可能的。该列表不是完备的，并且也可选择其它材料，例如钴-铁、在H中退火的99.95％纯度的Fe、 等。铁和基于铁的铁氧体相对较廉价，可制造成任意形状(例如，可在线圈芯元件中提供至少一个底切以用于与保持结构进行连接，例如设置在处理头部的臂元件处)，并且提供高至10.000的良好的相对磁导率μ/μ0。在一些实施方案中，线圈芯元件由烧结材料制成。

在一些实施方案中，线圈芯元件包括至少一个底切或突出部，例如用于将线圈芯元件与弹性元件或保持结构连接起来。

控制电路的实现

处理力测量单元包括(电子)控制电路，所述控制电路用于(直接或具体地间接地)确定表示线圈电感(或电感变化)的参数(例如，通过确定作为参数的线圈上的电压或电压变化来进行)。控制电路因此可包括电子子电路，所述电子子电路用于在线圈处施加交变电压，并且用于确定线圈上产生的平均电压。图4示出了这种电子子电路500的一个示例性实施方案。控制电路还可包括微控制器和/或模数转换器(ADC)。微控制器可用来生成脉冲宽度调制信号。ADC可用来数字化电压信号。在一些实施方案中，微控制器包括ADC。适用于提供PWM输出和ADC输入的芯片的一个实施例为出自美国德克萨斯州的德州仪器(TexasInstruments，Texas，USA)的片上系统CC2541。

电子子电路500以给定频率和给定占空比接收方波信号PWM(PWM信号可由微控制器或专用电子电路提供)。在一些实施方案中，占空比可被设定为50％，并且频率可被设定为30kHz。但也可选择其它合适的值。为了避免可听到的共振，可将频率选择为高于20kHz。也可根据线圈芯元件的材料来设定频率。例如对于由铁制成的线圈芯元件，可选择在介于25kHz和35kHz之间的范围，但对于铁氧体和允许相对快速地反向磁化方向的其它材料，高至100kHz或甚至更高的频率可为可行的。电子子电路500包括滤波器电路510，在此处为第三级低通滤波器，其包括电阻器R1、两个电容器C1和C2和电感L1，所述滤波器电路510将方波信号PWM变换为逼近正弦波的交变电压信号。在此处包括两个电阻器R2和R3以及两个晶体管元件T1A和T1B的电流反射镜电路520放大相应的正弦波电流，并且因此在通过将线圈芯元件移进和移出线圈中空部使其电感改变之前驱动限定的正弦波电流穿过线圈L2(其代表所讨论的线圈)(电感变化导致线圈的阻抗变化，所述阻抗影响线圈处的电压，根据是“复欧姆定律”U＝I·Z，其中U为电压，I为电流，并且Z为复阻抗，其取决于线圈L2的电感)。由于电流反射镜电路520驱动电流(其因此不受线圈L2的特性的影响)，因此线圈L2的可变阻抗导致线圈L2上的相应变化的电压，所述电压被馈送到包括电阻器R4和晶体管T2A的放大电路530中。包括二极管D1、两个电阻器R5和R6以及电容器C3的整流和峰值电压检测电路540接收在线圈L2上产生的电压。交变线圈电压被整流，并且峰值电压值最终被提供为整个电子子电路500的输出。峰值电压值表示线圈L2的阻抗，并且因此表示施加在处理头部处的处理力，因为处理力被转换成线圈芯元件相对于线圈中空部的移动，如前所述。该峰值电压值可例如被输入到控制电路的ADC中以便生成数字信号，但也设想到使用模拟峰值电压信号并且例如将其馈送到一个或若干个比较器中。

控制电路可被布置成当所施加的处理力达到预先确定的第一阈值力值时提供信号，或者当所施加的处理力达到(即跨越)若干个预先确定的处理力阈值之一时提供特定信号。所述预先确定的处理力阈值可为可调节的，如下文将讨论的那样。基于出自控制电路的信号，可向用户指示(例如，经由指示元件)是否施加了在某个范围内的处理力，例如通过使用不同颜色的光发射元件或经由听觉信号或触觉信号来指示。此外，控制电路还可记录时间序列的施加的处理力值，并且控制电路可被布置成执行对时间序列的处理力值的分析，例如以便在处理时期中向用户指示当前处理力已施加了多长时间，任选地过高的处理力施加了多长时间，并且还任选地过低的处理力施加了多长时间。个人卫生装置可包括作为指示元件的用于提供这种信息的显示器，或者个人卫生装置可包括用于与外部装置(例如计算机、平板电脑、或智能手机)进行无线通信的发射器单元，所述外部装置然后可显示所述信息和/或存储时间序列的处理力值并且进行所述分析。

测量结果实施例

在下文中，参考图5A和图5B讨论了一些示例性测量结果。在这些图中，针对线圈芯元件进入到由线圈所围绕的中空部中的浸没深度标绘出了峰值电压曲线，其中用于所述测量的线圈具有3.7mm的自由内径(线轴的自由内径：2.7mm)，高度为1.6mm(高度连同线轴为2.6mm)，并且500匝绕线由0.05mm直径的铜线制成(这些值与上表1中所给出的值相同)。使用了如图4所示的电子子电路，并且以29.4kHz的频率和50％的占空比将交变电流信号施加在线圈处。在图中，以毫米计的浸没深度d_i在x轴上给出，并且以伏特计的峰值电压V_p在y轴上给出。浸没深度d_i起始于0mm处，这时线圈芯元件开始浸没到由顶部线轴壁所限定的线圈中空部中(参见图3B)，使得第一0.5mm浸没深度只是进入到线轴中的浸没量，而不是进入到线圈自身中的浸没量–参见图5B中的曲线C10，其中峰值电压的最大值对应地在d_i＝2.3mm处(即2mm线圈芯元件必须浸没到中空部中2.3mm以相对于线圈对称地放置)。负浸没深度是指线圈芯元件具有至线圈中空部的距离。

线圈芯元件相对于线圈中空部的移动长度显然取决于所选择的几何结构和所存在的力(并且取决于止挡件，如果使用它们的话，并且取决于偏压弹簧力，处理头部抵抗所述偏压弹簧力被移动)，但对于个人卫生装置，这种装置的外壳中的可用空间是有限的，并且可选择在介于0.25mm至5mm之间范围内的典型移动长度，具体地介于0.5mm和2mm之间的范围。在一些实施方案中，移动长度为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm，1.4mm、1.5mm等。已发现线圈芯元件的移动长度上的至少约50mV的峰值电压差值将是可取的以便允许对处理力进行相当好的分析。峰值电压差值可具体地被选择为至少75mV、100mV、125mV、150mV、175mV、200mV、225mV、250mV或甚至更高。

在图5A中，探索了材料(即相对磁导率)和线圈芯元件的直径的影响(曲线C1，C3，C4和C5)，并且还探索了线圈芯元件向线圈中空部中的非同心浸没的影响(曲线C2)。此处，曲线C1与具有2.0mm直径的铁氧体棒相关联，曲线C3与1.5mm直径的铁氧体棒相关联，曲线C4与2mm直径的铁棒相关联，并且曲线C5与1.5mm直径的铁棒相关联。曲线C2与曲线C3的棒相关联，但所述棒是以偏心方式浸没的(施加了0.4mm的偏移)。此外，还使用了直径大于线圈内径的铁盘(曲线C6和C7，所述曲线结束于d_i＝0.0mm的浸没深度处，因为这些大盘可能不浸没到线圈中空部中)。曲线C6与8mm直径且厚度为0.7mm的盘相关联。曲线C7与具有9mm直径且厚度为0.3mm的盘相关联。这些测试中所用的线圈芯元件的长度(曲线C1至C5)比线圈高度长得多，使得甚至对于最高浸没深度来讲电压也不下降。在图5A中大致可见，在线圈芯元件开始以0.0mm的浸没深度浸没到线圈中空部中之前电压变化相对较低。对于所讨论的线圈几何结构，电压曲线在1.0mm的浸没深度处开始变成几乎线性的。可见到对于线圈芯元件曲线C1至C5，当选择了曲线的几乎线性部分中的起始浸没深度并且随后以1mm的移动长度将棒进一步移进线圈中空部中时，可用1.5mm直径的铁棒实现约70mV的峰值电压差值。利用2mm的铁氧体棒，可实现高至约210mV的高得多的峰值电压差值。还断定不浸没到线圈中空部中的线圈芯元件对于1mm的移动长度(例如-1mm至0mm)仅生成低于50mV的峰值电压差值。但期望在利用铁氧体盘或其它高相对磁导率材料并且对电子子电路进行一些改造的情况下，带有非浸没线圈芯元件的实施方案也可达到50mV的峰值电压差值。在带有自承线圈(即没有线轴)的实施方案中，更高的峰值电压差值在不浸没到线圈中空部中的情况下也是可能的。带有以处在峰值电压曲线的几乎线性部分中的起始浸没深度部分地浸没的线圈芯元件的实施方案也容许制造变型，即起始浸没深度差值，因为在处于独立于精确的起始浸没深度的几乎线性部分中时，近似线性的行为导致几乎相同的峰值电压差值。因此，在一些实施方案中，静止位置中的线圈芯元件的浸没深度被选择成处在峰值电压曲线的几乎线性部分中，并且其可被布置成处理头部的偏转以如下方式移动线圈芯元件，所述方式从而使得所得峰值电压保持在峰值电压曲线的几乎线性部分中。

在图5B中，探索了在恒定直径和恒定材料情况下的线圈芯元件长度的影响。这些曲线与具有1.5mm的直径且长度分别为4mm(曲线C8)、3mm(曲线C9)、和2mm(曲线C10)的铁氧体棒相关联。如所期望的那样，得到了高斯型曲线，当线圈芯元件对称地浸没到线圈中空部中时(对于曲线C8，是以d_i＝3.3mm浸没的；对于曲线C9，是以d_i＝2.8mm浸没的；并且对于曲线C10，是以d_i＝2.3mm浸没的)，这些曲线具有它们的最大峰值电压。可见到线圈芯元件的长度对所得峰值电压曲线具有强烈影响。但在已经带有2mm长的铁氧体棒的情况下，介于1mm和2mm的浸没深度之间的约90mV的峰值电压差值能够以所选择的配置实现。更长的铁氧体棒提供更高的峰值电压差值，并且也提供制造公差可容许的更宽范围的近似线性行为。

校准

预期可校准如本文所公开的个人卫生装置，例如在制造商的工厂处校准。一系列至少两个或更精确地受控负载值可施加在处理头部处，使得处理力测量单元可校准表示线圈电感的参数值(例如线圈上的峰值电压值)，所述参数值由控制电路针对所施加的力值进行测量。个人卫生装置可设置有特定校准模式，其中要在校准期间施加的相应的力值被预编程，并且在校准规程期间测量的参数值随后被用于相应的校准。在一个另选实施方案或附加实施方案中，个人卫生装置可与外部装置通信(可使用有线连接或无线连接)，经由所述通信，将所施加的负载值从外部装置传送至个人卫生装置以便在校准中使用这些值。另选地或除此之外，还可将所测量的峰值电压值从牙刷传送至外部装置，所述外部装置随后执行校准并且传送回要应用的校准参数。在后一个实施方案中，复校准电路在个人卫生装置中不是必需的。

预先确定的处理力阈值的消费者调节

个人卫生装置可配备有用户输入单元，所述用户输入单元用于调节预先确定的处理力阈值的至少之一个预先确定的处理力阈值(或者如果仅设定了一个此类值，则用于调节预先确定的处理力阈值)。这种用户输入单元可被实现为单个开关或被实现为触敏垫。在一些实施方案中，用户输入单元被实现为能够无线连接的接收器或收发器，接收器或收发器用于在外部装置(例如智能手机，其上负载有合适的应用)和个人卫生装置之间接收(和任选地发送)数据。在后一个实施方案中，可实现舒适的且多方面的设定可能性，而无需在个人卫生装置中实现相应的复用户输入单元。

预先确定的阈值的自动调节

讨论了对至少一个预先确定的处理力阈值进行自动调节的两个不同的可能的实施例。在第一个实施例中，个人卫生装置被布置成用于当个人卫生装置的处理模式被改变时进行自动调节。例如就牙刷而言，已知的是提供不同的刷洗模式，诸如“标准清洁模式”、“轻柔清洁模式”、或“齿龈护理模式”。虽然用于所施加的处理力的预先确定的处理力阈值对于“标准清洁模式”来讲可被设定为3N，但预先确定的处理力阈值在选择“轻柔清洁模式”的情况下可被改变至2.5N，或者例如如果选择“齿龈护理模式”的话，则被改变至2.0N。取决于所选择的处理模式，所述装置随后可指示专用过高的处理力。在第二个实施例中，个人卫生装置(具体地处理力测量单元)被布置成测量时间序列的施加的处理力值，并且基于用户的习惯自动调节所述预先确定的处理力阈值。可提供自动调节单元以用于执行所提及的自动调节。

本文所公开的量纲和数值不应被理解为严格限于所述确切数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

Claims (15)

1.一种个人卫生装置，具体地为牙刷，所述个人卫生装置包括：

柄部；

处理头部，所述处理头部被安装成当沿至少一个方向向所述处理头部上施加处理力时抵抗弹簧力来相对于所述柄部进行相对移动；

处理力测量单元，所述处理力测量单元用于确定所施加的处理力，所述处理力测量单元包括电动线圈、线圈芯元件、和用于确定表示所述线圈的电感的参数的控制电路；

其中所述线圈芯元件被布置成当所述处理头部被移动时相对于所述线圈移动。

2.根据权利要求1所述的个人卫生装置，其中

所述处理力测量单元包括相对于所述处理头部牢固地固定或与所述处理头部成一整体的臂元件；

所述线圈相对于所述臂元件或所述柄部牢固地固定；

所述线圈芯元件至少部分地被定位在由所述线圈围绕的中空部中或靠近所述中空部定位；并且

所述臂元件被布置成移动所述线圈或所述线圈芯元件中的一者，使得当施加所述处理力时，所述线圈芯元件被移进或被移出所述中空部。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的个人卫生装置，其中所述线圈芯元件相对于所述柄部是弹簧安装式的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的个人卫生装置，其中线圈高度在介于约1mm和约3mm之间的范围内，具体地约2.6mm±1.0mm，任选地其中所述线圈的外径不大于约10mm，具体地小于约9mm，更具体地7.0mm±0.5mm，并且还任选地其中所述线圈的自由内径介于约3.0mm和约5.0mm之间，具体地约4.0mm±0.5mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的个人卫生装置，其中线圈匝数介于约400和约600之间，任选地其中线材直径介于约0.03mm和约0.1mm之间，具体地介于约0.03mm和约0.07mm之间，更具体地约0.05mm±0.01mm，并且还任选地其中所述线圈线材由铜制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的个人卫生装置，其中所述线圈芯元件具有沿与所述中空部的直径相同的方向测量的直径，所述直径比所述中空部的所述直径小介于约0.3mm至约1.0mm之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的个人卫生装置，其中第一止挡件相对于所述柄部牢固地设置，当在所述处理头部处没有施加处理力时，所述处理头部邻接所述第一止挡件。

8.根据前述权利要求所述的个人卫生装置，其中所述处理头部为弹簧偏压的，并被布置成当在所述处理头部处施加高于第一处理力阈值的处理力时远离所述第一止挡件移动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的个人卫生装置，其中第二止挡件相对于所述柄部牢固地设置，当在所述处理头部处施加具有第二处理力阈值的处理力时，所述处理头部邻接所述第二止挡件。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的个人卫生装置，其中所述控制电路被布置成当线圈电感指示达到了预先确定的处理力阈值时提供信号，任选地其中所述控制电路被布置成当所述线圈电感指示达到了多个预先确定的处理力阈值中的一个预先确定的处理力阈值时提供多个专用信号中的一个专用信号。

11.根据前述权利要求所述的个人卫生装置，所述个人卫生装置包括用于调节所述预先确定的处理力阈值或所述预先确定的处理力阈值中的至少一个预先确定的处理力阈值的用户输入单元，或者包括用于自动调节所述预先确定的处理力阈值或所述预先确定的处理力阈值中的至少一个预先确定的处理力阈值的自动调节单元。

12.根据前述两项权利要求所述的个人卫生装置，其中所述控制电路被布置成记录所施加的处理力的值，并且任选地被布置成基于所记录的施加的处理力值的历史来调节所述预先确定的值中的至少一个预先确定的值。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的个人卫生装置，其中所述控制电路被布置成提供用于显示的关于刷洗时间的信息，所述刷洗时间与低于所述预先确定的处理力阈值和任选地高于相应的预先确定的值的施加的处理力相关，任选地其中所述控制电路被布置成提供用于显示的关于介于所述预先确定的处理力阈值中的至少一个预先确定的处理力阈值和所述预先确定的处理力值中的另一个预先确定的处理力值之间的刷洗时间的信息。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的个人卫生装置，其中所述线圈芯元件至少部分地由线圈芯材料制成，所述线圈芯材料具有至少10、具体地至少100、更具体地至少1000的相对磁导率μ/μ₀，其中任选地所述线圈芯材料为以下材料中的至少一者：镍、碳钢、铁氧体(例如镍-锌铁氧体)、退火铁氧体或马氏体不锈钢、铁、坡莫合金、高导磁合金、或它们的组合。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的个人卫生装置，还包括用于建立无线连接的发射器单元。