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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein EDV-System mit Sensoren zur Verbesserung
der mittels Zahnbürste oder Interdentalbürste
durchgeführten Mundhygiene.
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Trotz
vielfältiger Maßnahmen bezüglich der Verbesserung
des allgemeinen Zahnputzverhaltens, wie zum Beispiel Anfärbung
von Zahnbelägen, ausführliche Instruktionen und Übungen
in Ausbildungseinrichtungen sowie technischen Verbesserungen der
Mundhygienehilfsmittel, insbesondere elektrischer Zahnbürsten,
ist es bisher nicht gelungen, die durchschnittliche Zahnputzfähigkeit
in der Bevölkerung entscheidend zu verbessern. Während
bei Kindern und älteren Menschen häufig Mängel
in den manuellen Fähigkeiten vorliegen, liegt jedoch ein
ungenügendes Mundhygieneergebnis häufig auch an
der schwierigen und mangelhaften Kontrollmöglichkeit des
Putzergebnisses. Daher werden in Zahnarztpraxen regelmäßige
professionelle Zahnreinigungen angeboten und durchgeführt,
die jedoch im Allgemeinen nicht täglich erfolgen können
und zudem kostspielig sind.
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Das
smart guide-System von oral B® zeigt auf
einem Display ein Zahnquadrantenschema und gibt Hinweissignale,
den entsprechenden Quadranten zu reinigen. Hierbei erfolgt allerdings
keinerlei Kontrolle der Putzwirkung.
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Aus
der
DE 100 45 067
A1 ist ein Zahnpflegesystem bekannt, bei dem mittels Positionssensoren
die Lage und mittels Drucksensoren der Andruck einer Zahnbürste
ermittelt wird. In Abhängigkeit der von den Sensoren an
einen Rechner übermittelten Daten, werden dem Benutzer
Informationen zur Durchführung der Zahnpflege durch entsprechende gegebenenfalls
grafisch dargestellte Pflegeanweisungen gegeben. Dabei werden die
zu reinigenden Dentalbereiche als perspektivisch veränderbare Zahnreihe
auf dem Bildschirm dargestellt, wobei die Lage des zu reinigenden
Bereichs und die durchzuführenden Maßnahmen wiedergegeben
werden. Außerdem kann der Benutzer darüber informiert
werden, dass vorherige Pflegeschritte insuffizient durchgeführt
wurden. Diese Information lässt sich durch Ermittlung der
Abweichung des Ist-Werts der erfassten Daten vom Sollwert herstellen.
Nachteilhaft bei diesem System ist, dass der Benutzer aufgrund der bereitgestellten
Informationen zur Zahnpflege kein einheitliches Bild über
die Putzwirkung während der Mundhygienemaßnahmen
erhält und durch die Erfordernis, Informationen zu filtern
und zu bewerten, nicht in intuitiver Weise zu einer Verbesserung
seines Zahnputzverhaltens geführt wird.
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Aus
der
DE 602 01 026
T2 ist ein Überwachungssystem für Zahnbürstenbewegungen
bekannt, bei dem die Positionen und Bahnen einer Zahnbürste
während des Putzvorgangs mittels Positionssensoren erfasst
und dann visualisiert werden. Dies bewirkt zwar eine bessere Analysemöglichkeit des
Zahnputzvorgangs als der alleinige Blick in den Spiegel, gibt aber
keine Auskunft über die Qualität der Zahnbelagsentfernung
beim Putzen.
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Nach
der Lehre der vorbekannten
DE
195 06 129 A1 werden die durch einen Zeitgeber und Drucksensoren
erfassten Daten auf einem Display angezeigt; bei Erreichen einer
definierten Putzwirkung, die sich aus Putzzeit und Andruck ergibt,
wird durch optische Signalisierung zum Wechsel des Kieferquadranten
beim Putzen aufgefordert. Hierbei erhält man nur eine quadrantenweise
Kontrolle der Zahnputzwirkung, was nachteilhaft ist, wenn zum Beispiel
einzelne erkrankte Zähne verstärkt überwacht
werden müssen.
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Aus
der
EP1698252 ist eine
Vorrichtung zur Kontrolle der Zahnputztechnik bekannt, bei der Daten
von Bewegungs- und Drucksensoren sowie die Putzzeit erfasst werden.
Nach Analyse der Bewegungssensordaten werden Werte zur Putztechnik
auf einem Display zur akkuraten Bewertung der Zahnputztechnik angezeigt.
Hierbei kann auch in einer grafischen Animation mit Darstellung
der Zähne bei Überschreiten eines festgelegten
Wertes für den Bürstenandruck ein Alarm, z. B.
als Ton oder Farbwechsel, erfolgen. Auch bei dieser Anordnung wird jedoch
die aktuelle Putzwirkung in Form eines klaren Bildes über
das Ausmaß der Belagsentfernung auf einzelnen Zahnflächen
nicht angezeigt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung der mittels
Zahn- und Interdentalbürste durchgeführten Mundhygiene
dadurch zu erreichen, dass dem Benutzer das aktuelle Putzergebnis
während des Zähneputzens in anschaulicher Weise
und bezogen auf die einzelnen Zahnflächen angezeigt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Zahnputznavigationssystem bestehend aus Zahn-
und/oder Interdentalbürste, Rechnereinheit, optischer Wiedergabeeinheit
sowie mindestens einem Positionssensor zur Erfassung der Lage, Position
und/oder Orientierung der Bürste, mindestens einem Drucksensor
zur Erfassung der beim Zähneputzen erzeugten Druckkräfte
und mindestens einem Zeitmesser zur Erfassung der Dauer der Druckkraft
gelöst, bei dem eine oder mehrere einzelne Zahnflächen
optisch dargestellt werden, auf denen Änderungen der Helligkeit und/oder
der Sättigung und/oder des Farbtons mindestens einer Farbe
und/oder Änderungen der Dichte von grafischen Zeichen bzw.
Mustern vorgenommen werden, wobei das Ausmaß der jeweiligen Änderungen
von der Stärke des Bürstenandrucks und/oder von
der Zeitdauer des Bürstenandrucks abhängt, und
die Lokalisation der dargestellten Zahnflächen, auf denen
die vorgenannten Änderungen vorgenommen werden, jeweils
von der erfassten Position der Bürste abhängt.
Hierbei ist es möglich, dass entweder die Farb- bzw. Dichtewerte
je Zahnfläche einheitlich oder bei entsprechender Genauigkeit
des Positionssensors innerhalb einer Zahnfläche mehr oder
weniger ausgedehnt heterogen verändert werden. Die Veränderungen
der Farb- bzw. Dichtewerte können außerdem entweder
in kontinuierlicher oder in diskreter Weise erfolgen. Grundlage
für die Bestimmungen und Änderungen von Farbwerten
kann zum Beispiel der HSV- bzw. HSL-Farbraum (hue: Farbton, saturation:
Sättigung, value: Dunkelstufe bzw. lightness: Helligkeit)
sein. Hierbei können die Farbwerte mittels Computerprogramm über
einen Farbwähler, wie aus Bildbearbeitungsprogrammen bekannt,
sensordatenabhängig eingestellt werden.
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Das
Zahnputznavigationssystem, das neben den Zahnpflegehilfsmitteln,
wie z. B. elektrische Zahnbürste, konventionelle Handzahnbürste,
elektrische oder manuelle Interdentalbürste, Munddusche etc.,
die dem Stand der Technik entsprechenden Komponenten eines rechnergesteuerten
Zahnpflegesystems, wie Rechnereinheit (z. B. Mikroprozessor etc.),
optische Wiedergabeeinheit (z. B. Display, Monitor etc.), Speichereinrichtung, Übertragungseinheit zur Übermittlung
der Sensordaten zum Rechner, sowie Positions- und Drucksensoren
und einen Zeitmesser aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Daten
der Sensoren gemeinsam und bezüglich der Drucksensordaten
zeitabhängig zur optischen Darstellung des Putzergebnisses
auf der Wiedergabeeinheit ausgewertet werden können.
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Die
Farben, deren Helligkeits- bzw. Sättigungswerte sensordatenabhängig
verändert werden, bzw. die grafischen Muster, deren Dichte
verändert wird, werden für die Anschaulichkeit
und Signalwirkung im Rahmen der Rechnerprogrammierung zweckmäßig
ausgewählt. Hierbei kann auch die Änderung der
Farbintensität oder des Farbtons als Maß für
das Putzergebnis dienen.
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Zur
entsprechenden Datenauswertung dient ein Computerprogramm, das auf
der Rechnereinheit installiert ist. Die Positionssensoren können
zweckmäßige Ultraschall-, Schall-, optische, elektro-magnetische,
mechanische oder andere Sensoren sein, die dem aktuellen Stand der
Technik entsprechen.
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Als
Drucksensoren werden ebenfalls zweckmäßige Sensoren
nach dem aktuellen Stand der Technik verwendet. Sowohl Positions-
als auch Drucksensor können am Bürstenkopf, am
Bürstengriff oder an einer anderen zweckmäßigen
Stelle, der Zeitmesser für die Drucksensordatenauswertung ebenfalls
an einer zweckmäßigen Stelle des Zahnputznavigationssystems
angebracht sein. Die grafische Anzeige des Putzergebnisses erfolgt
zum Beispiel auf einem Display, das zum Beispiel am Badezimmerspiegel
mittels Saugnapftechnik befestigt wird oder mittels Standfuß auf
einer Ablage neben einem Waschbecken aufgestellt werden kann. Die
Datenübertragung kann zum Beispiel drahtlos, über
Funk oder über Verkabelungen erfolgen.
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Gemäß Anspruch
2 werden die Daten der Stärke des Bürstenandrucks
und die Zeitdauer des Bürstenandrucks im umgekehrten Verhältnis
zueinander ausgewertet. Hierbei wird die Zeitmessung sinnvollerweise
zum Beispiel dann gestartet, wenn ein erfassbarer Bürstenandruck
vorliegt, und dann beendet, sobald kein Andruck mehr vom Drucksensor
erfasst wird. Das bedeutet, dass je höher der eine Wert
ist, desto kleiner der andere Wert sein muss, um das gleiche Putzergebnis
zu erreichen. Zum Beispiel: je höher der Bürstenandruck
ist, desto kürzer muss gebürstet werden, um die
gleiche Wirkung zu erzielen.
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Laut
Anspruch 3 werden z. B. auf einem Display buccale und/oder orale
und/oder okklusale und/oder inzisale Zahnflächen und/oder
Interdentalräume optisch dargestellt. Dies kann bevorzugterweise
schematisiert oder mittels eines Zahnschemas erfolgen, wobei das
Schema gemäß Anspruch 10 individualsiert werden
kann, und zum Beispiel mit über eine Eingabevorrichtung
eingegebenen Lücken, Zahnersatz etc. angezeigt wird.
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Dem
Anspruch 4 zufolge werden die Daten mindestens eines Positionssensors
in der Weise ausgewertet werden, dass in der op tischen Darstellung der
Bereich, in dem die Einstellung der Änderung der Helligkeit
und/oder der Sättigung und/oder des Tons der Farbe und/oder
der Änderung der Dichte von grafischen Zeichen bzw. Mustern
aktiviert ist, dem tatsächlich mit der Bürste
bearbeiteten Gebissbereich entspricht. Hierbei können die
Zahnflächen des Zahnschemas zunächst in einer
beliebigen Farbe, zum Beispiel Rot, angezeigt werden. Die Farbe
Rot symbolisiert dabei die auf den Zahnflächen haftenden
Zahnbeläge.
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Beim
Fortschreiten des Zähneputzens wird die Farbe der Zahnflächen
bei Erreichen definierter Werte der Sensordaten auf dem Display
zunächst rosa, was dem Benutzer eine Abnahme des Zahnbelags
signalisiert, und schließlich weiß, was dem Benutzer
Belagsfreiheit und somit ein sehr gutes Putzergebnis anzeigt. Außerdem
können auch Änderungen von grafischen Zeichen,
wie zum Beispiel Abschwächung der Dichte einer Schraffur
oder eines Karomusters, zur Anzeige des Putzergebnisses dienen.
Möglich ist zum Beispiel auch ein abrupter oder kontinuierlicher
Wechsel des Farbtons zum Beispiel von Rot nach Grün bei
Erreichen definierter Werte der Sensordaten zur Anzeige des Putzergebnisses.
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Laut
Anspruch 5 werden die Daten von mindestens einem Positionssensor
in der Weise ausgewertet, dass der durch den Positionssensor erfasste Gebissbereich
durch ein Symbol angezeigt wird.
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Gemäß Anspruch
6 weist das System auch mindestens einen Bewegungssensor auf, bei
dem gemäß Anspruch 7 die Änderungen der
Farbwerte und/oder grafischen Zeichen nach Anspruch 1 von der erfassten
Bewegung der Bürste abhängen. Zum Beispiel kann
eine erfasste richtige Bürsttechnik mit kreiselnden Bewegungen
eine stärkere Zunahme der Farbhelligkeit bewirken als eine
falsche Bürsttechnik mit horizontalen, schrubbenden Bewegungen.
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Mit
Zunahme des Bürstenandrucks und der Putzzeit nehmen laut
Anspruch 8 die Farbsättigung und die Dichte von grafischen
Zeichen ab, und laut Anspruch 9 die Farbhelligkeit zu. Die Farbsättigungs- und
Dichteabnahme bzw. Farbhelligkeitszunahme erfolgt selbstverständlich
auch bei Zunahme des Ausmaßes der richtigen Bürsttechnik.
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Gemäß Anspruch
11 befindet sich am System ein Schaft, der zum Beispiel ein biegbarer
Stiel sein kann, an dem ein Positions- und/oder Druck- und/oder
Bewegungssensor angebracht ist, wobei laut Anspruch 12 der Schaft
in einer Aussparung der Bürsteneinheit, zum Beispiel einer
aufsteckbaren Zahnbürste, liegt. Somit kann ein Zahnputznavigationssystem
mehreren Benutzern ohne hygienische Probleme zur Verfügung
gestellt werden, indem jeder Benutzer bei Gebrauch seine eigene
Zahnbürste aufsteckt.
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Der
Vorteil des Zahnputznavigationssystems besteht darin, dass ein Benutzer
zum Zeitpunkt der Zahnpflege mittels Bürste ein deutliches
und anschauliches Bild über sein aktuelles Putzergebnis
erhält und bei als nicht ausreichend angezeigtem Putzergebnis
sofort zur Erzielung einer guten Mundhygiene dagegensteuern kann.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das System in Zahnarztpraxen
bzw. Zahnprophylaxezentren als Trainingshilfsmittel für
Kinder und Jugendliche zur Verbesserung der Mundhygiene eingesetzt werden
kann, wobei ein Benutzer durch die anschauliche und einheitliche
bildliche Darstellung intuitiv geführt wird, was die Motivation
verstärkt.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Zahnflächen
bzw. das Zahnschema in der optischen Anzeige spiegelbildlich dargestellt.
Hieraus resultiert der Vorteil, dass dem Benutzer aufgrund des gewohnheitsmäßigen
Anblicks eines Spiegelbildes die räumliche Orientierung
in Bezug auf die verwendete Zahnbürste erleichtert wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
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1 eine
schematische Darstellung eines Zahnschemas auf einem Bildschirm,
und
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2 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Zahnputznavigationssystems.
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Die
in den Figuren gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich
wirkende Elemente.
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1 zeigt
die Darstellung eines Zahnschemas 1 auf einem Bildschirm 5.
Hierbei werden buccale 2, Kau- bzw. Schneide- 3 und
linguale 4 Zahnflächen angezeigt. Die aktuelle
Position der Zahnbürste im Arbeitsbereich wird durch ein
grafisches Symbol 6, z. B. eine stilisierte Zahnbürste,
am Zahnschema markiert. Die dunklen, stärker schraffierten
Flächen 8 (Kreuzschraffur) stellen hierbei ein
schlechtes, ungenügendes bzw. noch nicht erzieltes, die
teilweise aufgehellten, schwächer schraffierten Flächen 9 (Grundschraffur)
ein noch nicht gutes und die hellen Flächen 7 (ohne
Schraffur) ein gutes Putzergebnis dar. Bevorzugterweise wird anstelle
einer Schraffur mindestens ein bestimmter Farbton vorgeschlagen,
dessen Helligkeitswert analog zur oben beschriebenen Abnahme der
Schraffur steigt und/oder dessen Sättigungswert analog
zur Abnahme der Schraffur sinkt. Hierbei kann die Bestimmung und Änderung
der Farbwerte zum Beispiel auf der Basis des HSV- bzw. HSL-Farbraums
durchgeführt werden, wobei die Farbwerteinstellungen sensordatenabhängig
in analoger Weise wie bei einem Farbwäh ler, wie sie aus üblichen
Bildbearbeitungsprogrammen bekannt sind, erfolgen kann.
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Das
grafische Symbol 6 wandert analog zur vom Positionssensor 10a (2)
gemeldeten Position der Zahnbürste 21 (2)
die Zahnreihe entlang. Mit Fortschreiten des Bürstens der
Zahnflächen mit einem vom Drucksensor 11 (2)
gemeldeten bestimmten Bürstenandruck und mit einer vom
Bewegungssensor 10b (2) gemeldeten
Grad der richtigen Bürsttechnik über eine vom
Zeitmesser 12 gemeldeten Zeitdauer hinweg werden die Zahnflächen auf
dem Bildschirm 5 aufgrund der Auswertung des Rechners 18 (2)
kontinuierlich heller, im Beispiel schwächer schraffiert,
dargestellt. Bei Steigerung des Bürstenandrucks und/oder
des Grads der richtigen Bürsttechnik werden aufgrund entsprechender
Programmierung des Rechners 18 (2) die grafisch angezeigten
Zahnflächen beschleunigt bzw. schneller aufgehellt. Bei
konstanten Werten für den Bürstenandruck und für
den Grad der richtigen Zahnputztechnik erfolgt die Aufhellung der
grafischen Zahnflächen proportional zur Zunahme der Zeitdauer. Über einen
Anschluss 17 und einen Anschluss 16 (2) sind
der Bildschirm 5 als Systemteil 3 und die Rechnereinheit 18 (2)
zur Datenübertragung miteinander verbunden. In einer weiteren
Ausführung (in 1 und 2 nicht
dargestellt) kann sich die Rechnereinheit in bzw. an der Zahnbürste
befinden und/oder können die Sensoren mit Mikroprozessoren verbunden
sein (intelligente „smart” Sensoren).
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In
2 sind
Systemteil
1 und Systemteil
2 des Zahnputznavigationssystems
dargestellt. Hierbei sind das Systemteil
1 das mobile,
in die Hand zu nehmende Teil und das Systemteil
2 das stationäre
Basisteil. Beim mobilen Systemteil
1 wird eine Zahnbürste
21 über
eine Kupplung
26 auf ein Haltegriffgehäuse
25 aufgesteckt.
Im Bereich der Kupplung
26 ist ein biegbarer Schaft
24 am
Gehäuse
25 befestigt, der am gehäusefernen
Ende zwei Sensoren
10a,
10b (
10a: Positionssensor
zur Ortserfas sung,
10b: Bewegungssensor zur Bewegungserfassung)
und am gehäusenahen Ende einen Drucksensor
11 trägt.
Als Bewegungssensoren werden bevorzugterweise Mehrachsenbeschleunigungssensoren
und Gyroskope vorgeschlagen, wie sie in der Patentanmeldung
EP1698252 ausführlich
beschrieben sind. Ebenso werden dort Drucksensoren eingehend dargestellt. Positionssensoren,
die zum Einsatz kommen können, werden detailliert in der
Patentanmeldung
DE 602
01 026 T2 beschrieben. Hierbei wird mindestens ein zusätzlicher
Positionssensor als Referenz im Bereich des Gebisses befestigt.
Zur leichteren Handhabung wird in vorliegender Erfindung vorgeschlagen, den
oder die zusätzlichen Referenzsensoren (in
1 und
2 nicht
dargestellt) zur Positionsbestimmung mittels Stirnband, Haube, Brille
oder ähnlicher Haltevorrichtung am Kopf zu befestigen.
Bei Weiterentwicklung der Technik kann in vorliegender Ausführung
auch nur ein Positionssensor ohne Referenzsensor zum Einsatz kommen,
wobei ähnlich wie bei einer Lasercomputermaus aufgenommene
optische Bilder oder reflektierte Ultraschallwellenbilder als Basis
für die Ortsbestimmung dienen. Die Sensoren sind zur Datenübertragung
mit einem Zeitmesser
12, einer Übertragungseinheit
13 für
die Sensordaten und einem Sender
14 zum Funken der Daten
an das Systemteil
2 verbunden. Der Schaft
24 liegt
seinerseits in einer Aussparung
23 des Bürstenschafts
22. Als
Energieversorgung für das Systemteil
1 dient eine
aufladbare Akkueinheit
19. Über eine Eingabeeinheit
31 können
Daten zum Rechner
18 geschickt werden, wodurch zum Beispiel
eine Individualisierung des Zahnschemas mit entsprechender Anzeige z.
B. von Zahnlücken oder Zahnersatz etc. bewirkt wird. Mittels
der Eingabeeinheit
31 können außerdem
andere zweckmäßige Befehle, wie zum Beispiel für
Kalibrierungen, Farbtonauswahl, Alarmsignale bzw. Einstellungen
für Bürstzeiten oder Bürstandrucke etc. übermittelt
werden. Das stationäre Systemteil
2 weist eine
Aufnahmevorrichtung
27 für das Systemteil
1 auf.
Am Boden der Aufnahmevorrichtung
27 befindet sich eine
Ladestation
20 für den Akku
19 des Systemteils
1.
Die vom Sender
14 gesende ten Daten werden über
den Empfänger
15 empfangen und an die Rechnereinheit
18 weitergeleitet.
Im Rechner erfolgt über ein zweckmäßiges
Programm die Auswertung der von den Sensoren erfassten Daten. Hierbei werden
in Abhängigkeit von der Auswertung Informationen zur grafischen
Darstellung auf dem Bildschirm
5 erzeugt, die wie oben
bezüglich der
1 beschrieben das aktuelle Putzergebnis
anzeigt. Die Energieversorgung des Systemteils
2 erfolgt
mittels eines Stromnetzanschlusses
28. Das Display
5 kann mittels
eines Saugnapfes
29 an einem Spiegel befestigt oder über
einen Standfuß
30 aufgestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10045067
A1 [0004]
- - DE 60201026 T2 [0005, 0031]
- - DE 19506129 A1 [0006]
- - EP 1698252 [0007, 0031]