CN1514695A - 刷牙技术监测 - Google Patents

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Abstract

提供一处监测刷牙技术的方法，例如，当牙刷使用者在刷牙时，该方法包括获取指示牙刷沿其纵轴运动的数据、并提供显示数据的信息。还提供了监测刷牙技术的装置和系统。

Description

刷牙技术监测
本发明涉及刷牙技术监测。
刷牙对于从牙表面去除斑点的有效性受到使用者的刷牙动作、刷牙持续时间以及使用者在刷牙过程中施加的力的影响。这些参数已经被牙科专家综合形成“推荐的刷牙技术”，在牙科病人造访牙科医生时教给他们。但一旦病人离开牙医诊所，这种技术经常被忘记，而代之以使用差的刷牙技术。另外，如果牙医让病人表演其刷牙技术，这种表演经常不代表病人的通常技术。
已经提出了多种牙刷，这些牙刷测量上述三个参数中的一个或多个，当这些参数不在预定范围中时发出信号(如声或光)。其它牙刷系统监测这些参数中的一个或多个，并提供一显示在监测过程中获取的原始数据的图表。
本发明向牙刷使用者和/或使用者的牙科医生提供一种在刷牙过程中对使用者刷牙技术的精确评定。本发明获取关于使用者刷牙运动的数据时间顺序，刷牙过程中的力和持续时间，储存数据，然后对其进行分析。使用者界面允许牙刷使用者和/或使用者的牙医观察对刷牙过程的模拟。可将来自多个刷牙过程的数据存储起来，从而可以编辑和研究病人刷牙技术和状况的历史。
一方面，本发明提供一种方法，包括在牙刷使用者刷牙的同时获取表示牙刷沿其纵轴线运动的数据，并提供关于显示数据的信息。
该方法的优选实施包括一个或多个下列特征。该方法还包括获取显示牙刷在至少两个自由度上，优选是至少4个自由度上，最优选是在6个自由度上运动的数据。该方法还包括获取沿硬毛轴所施加压力的数据。显示运动的数据独立于压力数据获取。显示运动的数据是从硬毛附近的一位置获取的，如从具有相对于至少某些上述硬毛轴以0至45度角设置的纵轴线的细长件获取的。数据是通过测量在刷牙过程中细长件弯曲时的应力而获取的。该方法还包括分析数据，从而确定每个刷牙行程的刷牙运动。信息被显示给牙医和/或牙刷使用者，或者将信息用于临床或市场研究。该信息包括关于在刷牙过程中使用的刷牙运动，关于牙刷磨损，和/或关于刷牙压力的细节。该信息用于根据这些数据对代表牙刷的图像元件的运动进行控制。信息包括关于有多少刷牙发生在左侧、右侧和前部牙齿上的细节。
另一方面，本发明提供一种用于监测使用者刷牙技术的系统，包括(a)一牙刷，该牙刷构造成获取数据的时间顺序，该时间顺序表示牙刷硬毛在一大致垂直于牙刷硬毛轴的平面中改变的二维位置，及(b)一构造成显示关于使用者刷牙运动的信息的使用者界面。
本发明这一方面的优选实施可包括一个或多个下列特征。该系统还包括一数据存储装置，该数据存储装置与牙刷相联，构造成用于存储由牙刷获取的数据。该使用者界面构造成用于在上述数据的基础上提供对使用者刷牙技术的评价。该牙刷包括该使用者界面，或者该使用者界面设置在一牙刷保持架上。该使用者界面包括一用于显示速度的显示屏。该牙刷包括一调制解调器，如一无线调制解调器，用于将上述数据传送到一远程计算机。该使用者界面包括一显示器，该显示器包括一代表牙刷并根据上述数据移动的第一图形元件。该显示器还包括一第二图形元件，该第二图形元件代表一系列齿，相对于上述第一图形元件静止。该第一图形元件在六个自由度中的任一个上移动。该牙刷包括一传感器和一微处理器。
另一方面，本发明提供一种牙刷，包括一手柄，一颈部，和一从上述颈部伸出的刷区域，该刷区域包括从一底座伸出的刷动元件，及一设置在上述刷区域中的运动传感器。
优选的实施例包括一个或多个下列特征。刷区域还包括一背部，上述传感器安装在上述背部上，上述底座可取下地安装在从上述背部伸出的上述传感器的一部分上。上述刷动元件和上述底座一起包括一可移动的模块单元。上述模块单元是可更换的。上述传感器永久安装在牙刷上，上述模块单元可取下地与上述传感器的一部分配合。传感器可替换地包括一在刷动元件之间延伸的细长件，如该细长件的一部分延伸穿过上述共用底座中的一狭缝，进入上述刷动元件。该刷动元件包括硬毛，上述细长部分批从轴线与至少某些硬毛的长轴成0到45角延伸。传感器包括一硬毛状元件。牙刷还还包括构造成用于测量牙刷旋转的旋转传感器，如一陀螺仪。上述运动传感器构造成用于测量在刷牙过程中当使用者向牙齿施加力时该细长元件的弯矩。该运动传感器在多个方向上测量弯矩。牙刷还包括一用于存储由该传感器传感的数据的数据存储装置。牙刷还包括一调制解调器，如一无线调制解调器，用于将由该传感器传感的数据传送到一远程计算机。牙刷还包括一构造成用于分析上述数据的数据评价装置。牙刷还包括一显示器，用于显示有关刷牙过程的信息。牙刷还包括一与上述传感器联接的微处理器。
另一方面，本发明还提供一种方法，包括显示一代表牙刷的第一图形元件；使该第一图形元件根据代表由使用者抓持的牙刷的实际运动的数据而移动。
在优选实施例中，上述显示还包括一保持静止的第二图形元件，该第二图形元件代表一系列牙齿，并相对于上述第一图形元件定位成使上述第一元件移动经过上述第二元件。
另一方面，本发明还提供一种用于评价牙刷使用者的刷牙技术的方法，包括：(a)在牙刷使用者刷牙的同时，获取与使用者刷牙相关的数据；(b)存储在刷牙步骤中获取的数据；(c)分析该数据，从而独立于施加在牙齿上的压力而获取刷牙运动的评价；及(d)提供关于上述评价的信息用于显示。
另一方面，本发明提供一种牙刷，包括一本体，及一传感器，该传感器构造成用于生成与牙刷在足够自由度上的定向相关的数据的时间顺序，从而能够独立于在刷牙过程中由使用者施加的力而确定牙刷的运动。
在又一方面，本发明提供一种装置，包括：(a)一输入，该输入构造成接收与刷牙过程中牙刷的定向相关的数据的时间顺序，及(b)一分析装置，该分析装置在上述数据数据的基础上确定运动的轮廓。
在另一方面，本发明提供一种机器基础上的使用者界面，包括一3维世界中的牙刷的显示器，及一装置，该装置根据有关在刷牙过程中推导出的真实牙刷定向的数据而对3维世界中的牙刷的明显运动进行控制。
另一方面，本发明提供一种牙刷，包括：(a)一用于刷牙的刷部分；(b)一刷牙评价装置；及(c)一位于上述本体上的显示器，用于显示由上述刷牙评价装置产生的显示信息。
在优选实施例中，信息包括有关刷牙过程中使用的刷牙运动、刷牙压力和牙刷磨损的细节。该显示器还指示何时刷部分应当更换。
又一方面，本发明提供一种牙刷，包括一可更换的刷部分和一数据获取装置，该数据获取装置用于获取和存储有关刷牙压力、持续时间和刷牙行程数量的数据，和一指示装置，该指示装置构造成用于评价上述数据并向牙刷使用者指示何时应当更换刷部分。
本发明还提供其它用于监测刷牙技术的方法和装置。
其它特征和优点将在下面的描述和权利要求中变得更加清楚。
附图简介
图1是根据本发明一实施例的牙刷的局部剖视透视图。
图1A是存放在一牙刷保持架中的图1中牙刷的示意性侧视图。
图2是从牙刷或牙刷座向一个或多个远方位置的数据流程的示意图。
图3是一牙刷的侧视图，示出一LCD或LED显示器，带有表示可显示给使用者的信息的盒。
图4示出一可看到的较大的显示器，如在牙刷保持架上或在个人电脑屏幕上的LCD或LED。
图5-5B是在分别大致水平、垂直和圆周运动过程中牙刷位置的x-y坐标图表。
图5C是一相似的图表，表示X最大，X最小，Y最大和Y最小的位置。
图6是微处理器采取的步骤流程图，用于在从图1中牙刷加速度计获得的数据的基础上确定使用者的刷牙运动。
图6A是一棋盘式对照表和图表，示出可能用在图6算法中的数据的例子。
图6B是一列被标识用于显示刷牙行程的棋盘式对照表数据。
图7是根据本发明一可替换实施例的牙刷头部的分解示意性侧视图。
图7A是图7中所示牙刷的分解透视图，示意性示出硬毛。
图7B是用于图7中牙刷的多轴力传感器。
图7C是图7B中所示力传感器的局部放大透视图。
图8是微处理器采取的步骤流程图，用于在从图7牙刷的多轴力传感器获取的数据的基础上确定使用者的刷牙运动。
图8A-8C是表示分别用于水平、垂直和圆周运动的图8中所示算法中使用的x-y坐标系统的图表。
图8D是一列用图8中所示算法产生的数据。
图9是一牙刷的示意侧视图，包括一陀螺测试仪和光传感器。
图10是根据本发明一可替换实施例的运动传感器的示意性径向剖视图。
图10A是另一可替换传感器的示意性透视图。
图11是根据本发明一可替换实施例的牙刷头部的示意性侧视图。
图12是根据本发明另一可替换实施例的牙刷头部的示意性侧视图。
图1中示出监测刷牙技术的系统中使用的牙刷。牙刷10包括一手柄12和一刷头14，刷头14通常包括成束设置的硬毛40。
手柄12内部装有如图1中所示联接的一运动传感器16，一微处理器18，一数据存储装置20，如一存储卡，和一电源22，如一电池。刷牙过程中获取数据及之后评价的方式将在下面详细讨论。
如图1A中所示，系统还可包括一牙刷保持架24，不刷牙时可将牙刷放在其中。如果电源22包括一可充电电池，则牙刷保持架24包括一构造成用作电源充电站的充电器23，并包括一用于将其联接到一电插座上的插头(未示出)。保持架还包括一显示器27，如一LCD，用于提供显示信息的读出，该信息例如涉及对使用者刷牙技术的评价，如显示如何良好地完成刷牙的“级”。图3和4中示出可能的显示器的例子。保持器还包括一数据存储装置25，例如如果牙刷中的数据存储是有限的或暂时的，则数据可从牙刷下载到其中。
保持器和/或牙刷还可包括一无线调制解调器(未示出)，数据和/或评价值可通过它传递到一远程位置，如个人电脑或一互联网网站。
在本发明的某些实施例中通过刷牙技术监测完成的三个步骤是：(a)在刷牙过程中获取数据的时间顺序，例如与在足够的自由度上的牙刷运动相关的数据，以能够确定牙刷的运动以及与刷牙过程中使用者施加到牙齿上的力相关的数据；(b)对数据的时间顺序进行分析，从而作出决定并获取任何其它所需的信息，及(c)将步骤(a)和/或(b)的结果输出到牙刷使用者或另一人，如牙医或其它口腔护理专家。这些步骤将在下面详细讨论。
数据获取
可使用多种传感设置来获取有关牙刷运动及所施加力的数据的时间顺序。下面将讨论两个可替换实施例。
如图1中所示，牙刷10包括一运动传感器16，如一多轴加速度计和一应力计21。多轴加速度计可以是一两轴或三轴加速度计，用于测量在x和y方向上的加速度，即作为时间函数的牙刷头平面中牙刷的运动。当例如通过一5伏电池将一基本恒定电流输送到加速度计时，加速度计的电阻根据等式V＝IR随运动而变化，产生一变化的电压输出。适当的加速度计可从俄勒冈州波特兰的维尼尔软件公司获得。应力计21安装在牙刷的颈部，测量施加在牙刷硬毛上的力，即z方向上的力。加速度和力的数据由微处理器以约10至50样品/秒，例如20样品/秒的数据获取速度(取样速度)获取。加速度数据用于用下面讨论的算法推导出运动；并不转换成位置数据。
该实施例中，由于传感器应力计并不位于头部区域，可例如通过与手柄的螺纹配合(未示出)而取下或更换，使得在硬毛发生磨损后牙刷可继续使用。可使用任何所需类型的可取下头部或硬毛支架。
此外，如图7-7A中所示，牙刷10可包括一三维力传感器36，代替加速度计和应力计，该三维力传感器36与手提电脑键盘的键中埋入的指示装置中使用的传感器相似。适当的力传感器可从加利福尼亚州桑塔安娜的波卡姆公司获得，商标为Aurora/DX系列传感器，并在此处作为参考引入的美国专利No.5872320中描述。图7B和7C中详细示出的传感器36包括一基本上垂直于牙刷手柄纵轴线41(并基本上平行于硬毛40的轴-未示出)从牙刷头向上伸出的柱38。传感器35还包括一安装在该柱底部的传感元件42。
一优选的传感元件42包括五个应力计，其中两个测量x方向上的运动，两个测量y方向上的运动，其中第五个测量x方向上的压力。测量运动的四个应力计位于传感元件42的四个角下方(应力计34，35，36，37，图7C)。测量压力的第五个应力计直接安装在柱38下方，因而未示出。当柱38即使非常略微地弯曲时对应力进行测量，使传感元件42向一个或多个应力计施力。由于包括了第五应力计，传感器能够测量独立于x和y轴上压力(表示运动)的z轴压力(由硬毛施加在牙齿上的力)。因此，传感器提供了对独立于刷牙压力的刷牙运动的精确测量。因而传感器能够精确地和始终地区分牙刷在牙齿上的垂直(或水平)运动和不包含运动的牙刷在牙齿上的压力变化。
如图7和7A中所示，该实施例中硬毛41安装在一模块50上，该模块50具有一按压或紧锁装配到柱38上(图7中的箭头)的部分52，使得模块可更换。传感元件42设置在一空腔54中，该空腔54由模块50和手柄12的头部区域56限定，以保护传感元件。由于空腔54的内周边与模块外周边之间的一缝隙，模块可相对于头部区域运动。这种运动由在头部区域绕模块周边延伸的垫圈51和绕空腔周边延伸的垫圈53缓冲。由于传感器测量的是模块在三维方向上相对于头部区域的运动，而不是手柄的运动和/或颈部的弯曲运动，所获取的数据精确地代表了刷牙运动。例如，非刷牙运动/压力，如头部上的静压力，或手柄通过空间的运动(没有刷牙)，不会错误地作为运动报告给使用者。该实施例中，以约25-75样品/秒，如50样品/秒的数据获取速度来获取数据。
在上述两个实施例中，刷牙持续时间是在何时用一开/关型开关(未示出)手动打开或关闭装置的基础上确定的。如果需要，装置在不使用时可以在“睡眠”状态下继续打开。在这种情况下，装置可构造成通过刷牙压力或者通过手动打开装置而激活(转换到“叫醒”状态)。在前面的情况下，装置可构造成当首次测量到刷牙压力时开始获取数据，当在一预定时间段内，如30秒内没有检测到刷牙压力时结算数据。
在图1和图7-7A中所示牙刷中，可包括如图9所示的陀螺仪，用于检测牙刷绕x、y和z轴的旋转运动。由该陀螺仪获取的数据可用于确定使用者何时将牙刷从嘴的一侧移动到另一侧(从一侧向另一侧的移动不可避免地伴随着牙刷的倒转)。如上所述，这些数据可用于确定要嘴每一侧的持续时间。陀螺仪数据还可用于确定齿龈何时被刷，因为在刷齿龈过程中多数使用者以与正常刷牙位置(硬毛大致水平)成45度角抓持牙刷头部。这个刷齿龈数据还可用于通过齿龈在一特定时间段内被刷时角度是否是45度或者大约45度，而确定在该时间段内上齿和下齿是否被刷。
牙刷还可以有选择地包括一传感器，用于确定前齿(而不是左侧或右侧齿)何时被刷。该传感器例如可以是一安装在牙刷头部背面的光传感器(图9)(因而当位于嘴中时将被使用者的面颊盖住，而当前面的齿被刷时向光线暴露)，或者类似地安装的压力传感器，当牙刷位于嘴中但前面齿没有被刷时，该压力传感器将接触面颊。
由上述传感器获取的数据可通过一数据获取书(DAQ书)传送。该DAQ书没有单独在附图中示出，可埋入微处理器中的芯片中，或者可以是固定到牙刷上的一单独部件。适当的固定的DAQ书可从维尼尔软件公司购买。DAQ书可以在购买时的状态下使用，除校正外不进行任何修改或编程。DAQ书将数字数据转换成表格形式，使其可以扫描成常规数据获取软件程序的表格中，如可从微软公司购买的商标为Excel的棋盘式对照表软件。图6A中示出棋盘式对照表的一个例子，一图表示出该棋盘式对照表中的数据坐标。数据以编年顺序存储并编成表格，一直保持在刷牙过程中获取数据的时间顺序。如下面将在“数据分析”部分讨论的，制成表格的数据而后被用于产生表示在刷牙过程中用于每个刷牙行程的刷牙运动的数据时间顺序。
数据分析
如下面将讨论的，对由加速度计或多轴力传感器获取的数据进行分析，从而确定在刷牙过程中每个刷牙行程的运动(即水平，垂直或圆周)。有关刷牙持续时间和刷牙力的数据，除了如果需要与一预定推荐的刷牙持续时间和力进行比较，从而确定该持续时间和/或力是否应当增加或减小之外，通常不需要任何分析。硬毛磨损量也可以通过结合表示压力、持续时间和行程总量的数据而推导出来。将这个参数报告给使用者可告诉使用者何时应当更换牙刷头。
当使用图1中所示的传感器结构时，必须用x和y坐标完成一系列计算，以确定在刷牙过程中使用的刷牙运动的顺序。为了在下面的讨论中进行参照，图5-5B中示出表示用于水平、垂直和圆周行程的典型x、y坐标的图表。数据获取速度足够快，因而在图5-5B的弧线上有许多数据点。为清楚起见，所述数据点是图中表示出的仅有的点。为清楚起见，图示的所述数据点绕x和y轴对称，但这不总是实际数据的情况。
在实验数据的基础上对传感器进行校正。一个周期的水平运动将大致有1、-1或更大的最大和最小x值(因而X最大与X最小之间的距离大于2)，而最大和最小y值明显小于1、-1。垂直运动将呈现相反的趋势，而圆周运动则不落入任一种类。
图6中示出用于确定刷牙运动的算法的流程图。下面参照图5-5C和6-6B对该算法进行讨论。
首先，从存储器中将表格形式的x和y加速度数据扫描到一列中(如上面讨论并在图6A中图示的棋盘式对照表)。该列以一种有利于下面计算的形式存储来自存储器(如PC中的RAM存储器或存储卡)的每个单元的数字数据。接下来，通过以编年顺序扫描数据确定每个刷牙行程的起点和终点(103)，得到最大和最小x值(见图6B)。在扫描过程中发现的第一个最小值标记为第一个X最小，并认为是第一刷牙行程的起点。在第一个最小x值之后的第一个最大x值被定位和构造成第一刷牙行程的中点(刷牙行程从一个方向变向另一个方向的位置)。下一个X最小表示第一刷牙行程的终点和下一个刷牙行程的起点。计算机为每个刷牙行程记录数据，并通过这些数据继续寻找下一个刷牙行程，在存储器中记录每个连续的刷牙行程。
参照图6和5C，对于第一个刷牙行程，确定x坐标的最大和最小值(X最大和X最小)(105)。然后确定刚好位于每个X最大和X最小之前和之后的数据点之间的Y方向长度Ly1和Ly2(107，109)。X最大与X最小之间沿x轴的长度Lx同样被确定(111)。
获取这些数据后，以如下方式用它们确定刷牙行程的运动(113)：
如果Lx小于2，而Ly1和Ly2中之一大于1(如图5A中所示的情况)，则该运动解释为垂直的。
如果Ly1和Ly2都小于1(如图5中的情况)，则该运动解释为水平的。
否则，该运动解释为圆周的。
然后以时间顺序将推断的这种刷牙行程的运动类型存储在存储器中(115)，计算机检查是否全部刷牙行程都已经分析(117)，如果没有，以相同方式对下一个刷牙行程进行分析(119)，直到每个刷牙行程(或者刷牙过程中一所需部分的每个行程)的运动都分析完。然后将结果显示出来，例如以时间顺序列出的表，并记录每个行程的类型。
当使用图7-7A中所示的传感器结构时，用图8中所示算法对力数据进行分析，再次确定在刷牙过程中所使用的刷牙运动的顺序。与加速度计不同，图7-7A中所示力传感器在每个刷牙行程中一般必须通过一“零”位置(x＝0，y＝0)，因为柱是带有一倾向于返回其中心位置的偏置力安装的。因而经过一段时间后，柱可能还没有距中心位置的平均位移。因此所需的分析比上面参照图6进行分析略为简单，因为Ly1和Ly2的值可直接确定，不必从几何关系上导出。
如前面描述的算法中那样，首先将数据扫描到一列中(101)，并确定每个刷牙行程的起点和终点(103)。接下来，对单个行程确定X最大、X最小、Y最大和Y最小(104)，并确定Ly和Lx(Ly＝Y最大-Y最小，Lx＝X最大-X最小)然后产生两行新列(见“列A”和“列B”，图8D)，以保持数字1至4的顺序(如图8A-8C所示，这些数字代表x、y坐标)。根据下列标准以时间顺序，即以数据被取样的顺序将数字放置在行中(108，110)。
对于给定的刷牙行程，如果Lx大于0.8(选择用来过滤掉沿X方向的小移动的任意临界值)，则将数字1、3输入第一行新列中(“列A”)，与达到X最大和X最小的时间相联系，表示刷牙的水平运动。对于同样的刷牙行程，如果Ly大于0.4(同样是一个任意的“过滤”值)，则以相同方式将数字2、4加到第二行新列中(“列B”)，以表示垂直运动。接下来，将两行合并(112)，保留时间顺序，以形成一包含数字时间顺序的新行(“C列”，图8D)。
然后检查“列C”行中的数字顺序，并以如下方式确定每个刷牙行程的行程运动(113′)：
如果数字顺序是1、3、1、3，则行程是大致水平的(见图8A中的箭头)。
如果数字顺序是2、4、2、4，则行程是大致垂直的(见图8B中的箭头)。
如果数字顺序是1、2、3、4，则行程是大致圆周的(见图8C中的箭头)。
其余算法以与上面针对图6中所示算法讨论的相同方式继续进行。
由陀螺仪获取的数据，如果使用的话，通常不需要复杂的分析。为了确定在一特定时间嘴的哪一侧正在被刷，对陀螺仪数据进行扫描，确定旋转定向何时大于180度，表示左侧；何时小于180度，表示右侧。如上所述，还可以不用任何计算，简单地通过检查数据就可获取上部和下部及齿龈的刷牙信息。
数据输出
在刷牙过程中获取并进行了如上分析的数据的时间顺序，可以以多种方式使用。
可以在位于牙刷或牙刷保持架上的读出上以缩略形式将数据呈现给使用者，以向使用者提供关于刷牙完成情况的即时反馈。例如，可如图3和4中所示呈现数据。图3中，牙刷显示器26是具有LCD或LED显示器的小的矩形窗口。使用者可通过按压牙刷手柄上的开/关/选择按钮而滚动观察可能的显示信息(示于图3右手侧的条框中)。因此使用者可通过连续按压按钮60而观察到刷牙过程的等级，过程持续时间，平均刷牙压力，以及水平、垂直和圆周刷牙行程的数量和百分比。如果在牙刷、牙刷保持架或手提电脑屏幕上设有较大的显示屏，则可以以单屏形式显示信息，且如图4中所示，可以按嘴的区域将数据分解。图3和4中所示的显示仅是可以显示数据的多种可能形式中的例子。
使用加载到使用者PC上的软件，可以用表格和/或图表的形式呈现数据。所呈现的数据例如可包括：(a)使用不同刷牙运动，如水平、垂直和圆周运动所花费时间的百分比；(b)用于刷齿的每一侧和前部所花费时间的百分比；(c)过程的总持续时间；(d)这些参数与预定的推荐值之间的对比。用于多个刷牙过程的数据还可以与以图表或其它适当方式显示的，如作为表示提高和改进的历史图表的可比数据进行比较。
数据还可用于生成对刷牙过程的动画图形显示，其中代表牙刷的一图形元件根据在刷牙过程中获取的数据，移动经过一代表牙齿的图形元件。该移动是由软件提供的，将牙刷的图形代表位置顺序移到在获取过程中获取的x、y坐标上。如果需要图形元件的三维移动，则在来自陀螺仪和光传感器的已经分析过的读数的基础上对嘴的区域进行确定，以确定在刷牙过程中刷牙的左-右转换何时进行。动画还可包括对刷牙压力变化的图形指示，及警报，如当超过一预定刷牙压力时的声音或颜色变化。
这些表格、图表和动画可以由例如牙刷使用者，如果使用者是小孩，则由使用者的父母，牙科专家，和/或牙刷制造商如ORAL B观看和研究。牙刷使用者可访问牙刷制造商的网站，将来自一个或多个刷牙过程的数据发送出去，然后从制造商那里接收定制的信息，该信息涉及针对使用者的特定刷牙技术的适合的牙刷结构。由使用者提供的数据还可由制造商在设计新牙刷时使用，新牙刷对于在临床和/或市场调查中特别普遍的刷牙技术进行了优化。
数据还可以输入游戏中，该游戏设计用来促发儿童刷他们的牙，可借助于网站或加载到使用者PC上的软件提供。
来自多个刷牙过程的数据可收集用于编辑一个在较长时间内使用者刷牙习惯的历史，使得使用者的牙医能够更好地理解病人的可塑性问题。牙医可在门诊中与使用者一起观察数据并观看使用者刷牙过程的动画，使牙医能够更好地用正确的刷牙技术指导使用者。牙医还可以浏览病人在一段时间中的刷牙历史，以确定病人的刷牙技术是否正在提高。如果提供了关于牙刷磨损的数据(如上所述)，牙医可与病人讨论更换牙刷的必要性，和/或在门诊中进行更换。
其它实施例都落入权利要求范围内。
例如，牙刷保持架可包括一微处理器，电源和数据分析系统，牙刷可通过一绳附接到保持架上，这样牙刷只需包含一传感器和一用于将传感的数据通过该绳传送到保持架上的装置。
另外，可以使用其它类型的传感器来获取关于刷牙运动的数据。例如，分别如图10和10A所示，加速度计可以用一个中空的平圆柱管或一个中空的球代替，该球中容纳有一小物体并在管的外侧包括接近传感器。当牙刷在使用中且接近传感器检测到其运动时，该物体在管或球中来回跳动。如图10所示，如果使用管(管100)，则该物体是一金属冰球(形状大致如缩小的冰球)环绕管的圆周相互以45度角安装8个接近传感器102，以测量冰球104的二维运动。如果如图10A所示，使用一球，则该物体是一滚珠(未示出)，在球100′的表面上以平均间距安装18个接近传感器102′，以测量滚珠的三维运动。
此外，可使用上述传感器来获取其它类型的数据。例如，用于测量牙刷大规模旋转运动的陀螺仪(表示从嘴的一侧向另一侧的转换)还可用于检测表示在刷牙过程中牙刷在牙齿上的旋转的小规模旋转运动。该附加数据可包括在对病人刷牙技术的评价中，以及刷牙过程的视觉显示中。
附加地，可设置一上述类型的多轴力传感器，其中柱38由一硬毛状元件138，如一涂覆橡胶的线代替。如图11所示，该传感器安装在牙刷硬毛41之间，因而硬毛状元件的弯曲是相邻硬毛弯曲的代表。这种类型的传感器可以以上述方式使用，以确定刷牙运动和压力。为使牙刷头部具有互换性，硬毛可安装在一模块上(如上面参照图7讨论的)，硬毛状传感器可延伸穿过模块中的一狭缝进行硬毛区域。
另外，尽管在上述实施例中以及附图中硬毛40基本上垂直于牙刷手柄，可以使用其它硬毛几何形状和牙刷结构。例如，如图12所示，硬毛可以与牙刷手柄头部区域成一角度。不考虑硬毛的角度，图7-7C中所示传感器的柱将定位成在刷牙过程中大致垂直于牙齿表面(对于多数牙刷结构来讲，该位置将垂直于牙刷手柄的纵轴线)。因此，如果硬毛与安装它们的底座成一角度，则传感器将与硬毛轴的纵轴线成一对应的角度定位。参照图12，硬毛的纵轴线(A1)与传感器柱38的纵轴线(A2)限定了一个角度B。角度B通常约为0到45度。

Claims (64)

1.一种方法，包括：
当牙刷使用者正在刷牙时，获取表示牙刷沿其纵轴线的运动的数据，及
提供关于用于显示的上述数据的信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
获取表示牙刷在至少两个自由度上的运动的数据。
3.如权利要求1所述的方法，还包括获取沿硬毛轴所施加压力的数据。
4.如权利要求3所述的方法，其中表示运动的数据是独立于压力数据获取的。
5.如权利要求1所述的方法，其中数据是从靠近硬毛的位置获取的。
6.如权利要求5所述的方法，其中数据是从一细长件获取的，该细长件与至少一些上述硬毛的轴成0到45度角设置。
7.如权利要求5所述的方法，其中数据是通过当该细长件在刷牙过程中弯曲时测量应力而获取的。
8.如权利要求1所述的方法，还包括分析上述数据，以确定每个刷牙行程的刷牙运动。
9.如权利要求1所述的方法，其中上述信息显示给牙科医生。
10.如权利要求1所述的方法，其中上述信息显示给牙刷使用者。
11.如权利要求1所述的方法，其中上述信息用于临床或市场研究。
12.如权利要求1所述的方法，其中上述信息包括有关刷牙过程中使用的刷牙运动的细节。
13.如权利要求1所述的方法，其中该信息涉及牙刷磨损。
14.如权利要求1所述的方法，其中该信息涉及刷牙压力。
15.如权利要求1所述的方法，其中该信息涉及刷牙持续时间。
16.如权利要求1所述的方法，其中该信息用于控制一图形元件的运动，该图形元件根据上述数据代表一牙刷。
17.如权利要求1所述的方法，其中上述信息包括有关在左侧、右侧和前部牙齿上刷多少次的细节。
18.一种用于监测使用者刷牙技术的系统，包括：
一构造成用于获取数据时间顺序的牙刷，该时间顺序表示牙刷的硬毛在一大致垂直于牙刷硬毛轴的平面中二维位置的变化，及
一构造成用于显示有关使用者刷牙运动的信息的使用者界面。
19.如权利要求18所述的系统，还包括一数据存储装置，该数据存储装置与牙刷相联，构造成用于存储由牙刷获取的数据。
20.如权利要求19所述的系统，其中上述使用者界面构造成用于在上述数据的基础上提供对使用者刷牙技术的评价。
21.如权利要求19所述的系统，其中上述牙刷包括上述使用者界面。
22.如权利要求19所述的系统，其中上述使用者界面设置在一牙刷保持架上。
23.如权利要求21或22所述的系统，其中上述使用者界面包括一用于显示速度的显示屏。
24.如权利要求19所述的系统，其中上述牙刷包括一用于将上述数据传送到一远程计算机的调制解调器。
25.如权利要求24所述的系统，其中上述调制解调器包括一无线调制解调器。
26.如权利要求18所述的系统，其中上述使用者界面包括一显示器，该显示器包括一代表牙刷并根据上述数据移动的第一图形元件。
27.如权利要求26所述的系统，其中上述显示器还包括一第二图形元件，该第二图形元件代表一系列齿，相对于上述第一图形元件静止。
28.如权利要求26所述的系统，其中上述第一图形元件在六个自由度中的任一个上移动。
29.如权利要求18所述的系统，其中上述牙刷包括一传感器和一微处理器。
30.一种牙刷，包括：
一手柄，一颈部，和
一从上述颈部伸出的刷区域，该刷区域包括从一底座伸出的刷动元件，及
一设置在上述刷区域中的运动传感器。
31.如权利要求30所述的牙刷，其中上述刷区域还包括一背部，上述传感器安装在上述背部上，上述底座可取下地安装在从上述背部伸出的上述传感器的一部分上。
32.如权利要求30所述的牙刷，其中上述刷动元件和上述底座一起包括一可移动的模块单元。
33.如权利要求32所述的牙刷，其中上述模块单元是可更换的。
34.如权利要求33所述的牙刷，其中上述传感器永久安装在牙刷上，上述模块单元可取下地与上述传感器的一部分配合。
35.如权利要求33所述的牙刷，其中上述传感器的一细长部分延伸穿过上述共用底座中的一狭缝，进入上述刷动元件。
36.如权利要求35所述的牙刷，其中该刷动元件包括硬毛，上述细长部分批从轴线与至少某些硬毛的长轴成0到45角延伸。
37.如权利要求35所述的牙刷，其中上述细长部分包括一硬毛状元件。
38.如权利要求29所述的牙刷，还包括构造成用于测量牙刷旋转的旋转传感器。
39.如权利要求38所述的牙刷，其中上述旋转传感器包括一陀螺仪。
40.如权利要求29所述的牙刷，其中上述传感器构造成用于测量在刷牙过程中当使用者向牙齿施加力时该细长元件的弯矩。
41.如权利要求40所述的牙刷，其中该传感器在多个方向上测量弯矩。
42.如权利要求29所述的牙刷，还包括一用于存储由该传感器传感的数据的数据存储装置。
43.如权利要求29所述的牙刷，还包括一调制解调器，用于将由该传感器传感的数据传送到一远程计算机。
44.如权利要求43所述的牙刷，其中该调制解调器包括一无线调制解调器。
45.如权利要求42所述的牙刷，还包括一构造成用于分析上述数据的数据评价装置。
46.如权利要求29所述的牙刷，还包括一显示器，用于显示有关刷牙过程的信息。
47.如权利要求29所述的牙刷，还包括一与上述传感器联接的微处理器。
48.一种方法，包括：
显示一代表牙刷的第一图形元件；及
使该第一图形元件根据代表由使用者抓持的牙刷的实际运动的数据而移动。
49.如权利要求48所述的方法，其中上述显示还包括一保持静止的第二图形元件，该第二图形元件代表一系列牙齿，并相对于上述第一图形元件定位成使上述第一元件移动经过上述第二元件。
50.如权利要求48所述的方法，其中上述第一图形元件在六个自由度中的任一个上移动。
51.一种用于评价牙刷使用者的刷牙技术的方法，包括：
在牙刷使用者刷牙的同时，获取与使用者刷牙相关的数据；
存储在刷牙步骤中获取的数据；
分析该数据，从而独立于施加在牙齿上的压力而获取刷牙运动的评价；及
提供关于上述评价的信息用于显示。
52.一种牙刷，包括：
一本体，及
一传感器，该传感器构造成用于生成与牙刷在足够自由度上的定向相关的数据的时间顺序，从而能够独立于在刷牙过程中由使用者施加的力而确定牙刷的运动。
53.一种装置，包括：
一输入，该输入构造成接收与刷牙过程中牙刷的定向相关的数据的时间顺序，及
一分析装置，该分析装置在上述数据数据的基础上确定运动的轮廓。
54.一种机器基础上的使用者界面，包括：
一3维世界中的牙刷的显示器，及
一装置，该装置根据有关在刷牙过程中推导出的真实牙刷定向的数据而对3维世界中的牙刷的明显运动进行控制。
55.一种牙刷，包括：
一用于刷牙的刷部分；
一刷牙评价装置；及
一位于上述本体上的显示器，用于显示由上述刷牙评价装置产生的显示信息。
56.如权利要求55所述的牙刷，其中上述信息包括有关刷牙过程中使用的刷牙运动的细节。
57.如权利要求55所述的牙刷，其中上述信息包括有关刷牙压力的数据。
58.如权利要求55所述的牙刷，其中上述信息包括对牙刷磨损的显示。
59.如权利要求55所述的牙刷，其中上述信息包括有关刷牙持续时间的数据。
60.如权利要求55所述的牙刷，其中该刷部分可取下并可更换。
61.如权利要求60所述的牙刷，其中该显示器提供刷部分应当更换的指示。
62.一种牙刷，包括一可更换的刷部分和一数据获取装置，该数据获取装置用于获取和存储有关刷牙压力、持续时间和刷牙行程数量的数据，和一指示装置，该指示装置构造成用于评价上述数据并向牙刷使用者指示何时应当更换刷部分。
63.如权利要求2所述的方法，还包括获取表示牙刷在至少四个自由度上的运动的数据。
64.如权利要求2所述的方法，还包括：
获取表示牙刷在六个自由度上的运动的数据。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication