DE102013016105A1 - Indicator for monitoring the toothbrushing process - Google Patents
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Abstract
Eine genaue Rückmeldung über beim Zähneputzen ausgelassene Zahnflächen, zu kurze Putzdauer pro Zahn, falschen Anpressdruck oder übriggebliebene Speisereste ist mit verfügbaren Überwachungssystemen nicht oder nur teilweise möglich. Im Rahmen der Unterweisung in die Anwendung einer gewählten Bürsttechnik ist es erforderlich, solange Korrekturanweisungen zu geben, bis zahnfleischschonendes und die Zähne vollständig reinigendes Bürsten erlernt wurde. Diese Aufgaben werden von dem erfindungsgemäßen Anzeigegerät wahrgenommen, das dem Nutzer während des Vorgangs der Zahnreinigung unmittelbar visuelle Rückmeldung über dessen Fortschritt gibt. Dies erfolgt in Form eines halbtransparenten Bild ähnlich einem Spiegelbild, in das Detailinformationen über ausgelassene Zahnflächen, falschen Anpressdruck, übriggebliebene Speiseresten, Reinigung der Zahnflächen auch am Gingivarand, Verweildauer pro Zahn und vieles mehr eingefügt werden. Das erfindungsgemäße Gerät ist ein Hygieneprodukt zur häuslichen Zahnpflege. In Zahnarztpraxen kann es eingesetzt werden, um unter Aufsicht richtiges Zähneputzen zu erlernen. Mit Hilfe der Aufzeichnungsfunktion lassen sich für Forschungszwecke Videosequenzen von Zahnputzvorgängen erstellen.Precise feedback on tooth surfaces omitted during tooth brushing, too short cleaning time per tooth, incorrect contact pressure or leftover food particles is not or only partially possible with available monitoring systems. As part of instructing in the use of a selected brushing technique, it is necessary to provide corrective instructions until tooth-brushing and tooth-brushing has been learned. These tasks are performed by the display device according to the invention, which gives the user during the process of tooth cleaning immediately visual feedback on its progress. This is done in the form of a semitransparent image similar to a mirror image, in which detailed information about missed tooth surfaces, wrong contact pressure, leftover food particles, cleaning of the tooth surfaces are also inserted at the gingival margin, retention time per tooth and much more. The device according to the invention is a hygiene product for domestic dental care. In dental surgeries it can be used to learn proper brushing under supervision. With the help of the recording function, video sequences of toothbrushing can be created for research purposes.
Description
Technisches GebietTechnical area
Zwar hat sich regelmäßiges Zähneputzen allgemein eingebürgert, jedoch bestehen gemäß der Studie [DeinzerR09] in der Bevölkerung hinsichtlich geeigneter Mundhygienetechniken erhebliche Wissensdefizite. Das gilt bspw. auch für Studierende, deren Fertigkeiten zur Zahnreinigung wenig ausgeprägt sind [Harnacke12]. Die häufigsten Fehlerursachen bei der Zahnreinigung liegen im Auslassen von Zahnflächen oder Zahnzwischenräumen, können aber auch an falschem Anpressdruck der Bürste an Zahnschmelz oder Zahnfleisch liegen. Fehlerhafte Zahnreinigungen verursachen erhebliche Kosten, die erst später in vielfältiger Form auftreten. Fehlerhaft sind Zahnreinigungen dann, wenn es durch sie in nicht ausreichendem Maße gelingt, Zahnbeläge zu entfernen und/oder wenn durch die Zahnreinigung Läsionen und Defekte induziert werden, bspw. durch zu hohen Anpressdruck der Zahnbürste. Fehlerfreie Zahnreinigung stellt eine Fähigkeit dar, die selbst durch persönliche Unterweisung nur schwer erlernt werden kann. Zum Erlernen gehört insbesondere die Analyse fehlerbehafteter Putzvorgänge. Auch die Rückmeldungen in halbjährlich stattfindenden Prophylaxe-Behandlungen liefern keine exakten Fehleranalysen. Die Studie [Harnacke2012] zeigt jedoch, dass computer-basiertes Training, das u. a. lehrt, die Zähne systematisch zu putzen, hier zu Verbesserungen führen kann.Although regular brushing has become common practice, there is a significant lack of knowledge regarding appropriate oral hygiene techniques, according to the study [DeinzerR09]. This also applies, for example, to students whose dental cleaning skills are poorly developed [Harnacke12]. The most common causes of faults in the cleaning of teeth lie in the omission of tooth surfaces or interdental spaces, but may also be due to incorrect contact pressure of the brush to enamel or gums. Faulty teeth cleaning cause considerable costs, which occur later in a variety of forms. Dental cleanings are defective if they do not succeed in removing dental plaque and / or if lesions and defects are induced by tooth cleaning, for example due to excessive contact pressure of the toothbrush. Flawless tooth cleaning is a skill that is difficult to learn even through personal instruction. In particular, the analysis includes the analysis of faulty cleaning operations. Even the feedback in semi-annual prophylactic treatments do not provide accurate error analyzes. However, the study [Harnacke2012] shows that computer-based training, the u. a. teaches you to clean your teeth systematically, which can lead to improvements here.
Vor diesem Hintergrund zielt die Erfindung auf die Darstellung der Fortschritte bei der häuslichen Zahnreinigung ab. Es geht um ein Hygienegerät, das sowohl zur häuslichen Zahnpflege als auch in Zahnarztpraxen eingesetzt werden soll, um dort unter Aufsicht richtiges Zähneputzen zu erlernen. Durch Bereitstellung einer Aufzeichnungsfunktion soll es auch für Forschungszwecke anwendbar sein.Against this background, the invention aims at illustrating the progress in domestic dental cleaning. It is about a hygiene device, which should be used both for domestic dental care as well as in dental surgeries to learn there under supervision proper brushing teeth. By providing a recording function, it should also be applicable for research purposes.
Stand der Technik Moderne elektrische Zahnbürsten unterstützen mit einer Vielzahl von Innovationen gründliche Zahnreinigungen. So melden sie u. a. automatisch den Anpressdruck zurück oder lösen via Ultraschall Verunreinigungen auf den Zahnoberflächen ab, um die Zähne nicht nur gründlich, sondern auch schonend zu reinigen. Trotzdem werden die Anwender mit der Benutzung der Bürsten allein gelassen. Bei Prophylaxe-Behandlungen lernen Patienten deshalb, pro Zahn 21...22...23 hochzuzählen und damit die Verweildauer zu bestimmen. Einige Geräte lassen ein Signal ertönen, um anzuzeigen, wenn von einem Kieferquadranten zum nächsten gewechselt werden soll, differenzieren aber nicht zwischen den unterschiedlichen Zahnflächen (Außen-, Innen-, Kauflächen), die von der Zahnbürste erreicht werden sollen.PRIOR ART Modern electric toothbrushes support thorough tooth cleaning with a large number of innovations. How to report u. a. automatically reset the contact pressure or dissolve via ultrasound impurities on the tooth surfaces, not only to clean the teeth thoroughly, but also gently. Nevertheless, users are left alone with the use of the brushes. In prophylactic treatment, patients therefore learn to count up to 21 ... 22 ... 23 per tooth and thus determine the length of stay. Some devices will sound a signal to indicate when to move from one jaw quadrant to the next, but do not differentiate between the different tooth surfaces (outside, inside, chewing surfaces) that are to be reached by the toothbrush.
Alles in allem gibt es offensichtlich noch keine ausreichende Rückmeldung über Reinigungsfortschritte. Die Studie [Micheelis06] belegt diesen Umstand. Sie stellt fest, dass die Prävalenz paradontaler Erkrankungen, die auch Folge mangelnder Mundhygiene sein können, im Vergleich zu früheren mundgesundheitsbezogenen Bestandsaufnahmen signifikant zugenommen hat. Es ist auch anzunehmen, dass selbst gute mundhygienische Fertigkeiten über die Jahre hinweg bei fehlender Rückmeldung degenerieren können.All in all, there is obviously not enough feedback on cleaning progress. The study [Micheelis06] confirms this fact. It notes that the prevalence of paradontal diseases, which may also be the result of poor oral hygiene, has increased significantly compared to previous oral health assessments. It can also be assumed that even good oral hygiene skills can degenerate over the years in the absence of feedback.
Die in [
Technische Probleme oder Nachteile Genaue Rückmeldungen über beim Putzen vergessene Zahnflächen, zu kurze Putzdauer pro Zahn, falschen Anpressdruck oder sogar übriggebliebene Speisereste sind mit den Geräten nach dem Stand der Technik nicht oder nur unzureichend möglich. Auch für die Unterweisung in Bürsttechniken wie Fones, Kai oder Bass gibt es noch keine elektronische Unterstützung, die den Anwender während eines Putzvorgangs gezielt auf Bewegungsänderungen hinweist. Noch fehlt es an geeigneten Visualisierungen und Darstellungsgeräten, die erfasste Sensordaten und klinische Daten in beliebiger Art aufnehmen, kombinieren und in anschauliche Darstellungen übersetzen. Solche Daten werden zur Unterweisung in die Anwendung von Bürsttechniken gebraucht. Nur durch Befolgen während des Putzvorgangs laufend erteilter Korrekturanweisungen wird das Zahnfleisch geschont und werden die Zähne vollständig gereinigt.Technical Problems or Disadvantages Accurate feedback on tooth surfaces forgotten during brushing, too short cleaning time per tooth, incorrect contact pressure or even leftover food particles are not or only insufficiently possible with the devices according to the prior art. There is also no electronic support for instruction in brushing techniques such as Fones, Kai or Bass, which specifically points out the user to changes in movement during a brushing procedure. There is still a lack of appropriate visualization and display devices that record captured sensor data and clinical data in any way, combine and translate into vivid representations. Such data is needed for instruction in the application of brushing techniques. Only issued by following during the cleaning process on an ongoing basis Correction instructions will spare the gums and will completely clean the teeth.
Aufgabe war es deshalb, ein Gerät zu entwickeln, das dem Nutzer während des Vorgangs einer Zahnreinigung direkt durch ein halbtransparentes Bild ähnlich einem Spiegelbild sofort Rückmeldung über den Fortschritt des Reinigungsvorgangs gibt. Ergänzend dazu sollten Detailinformationen über beim Putzen vergessene Zahnflächen, falschen Anpressdruck, übriggebliebene Speisereste, Reinigungszustand der Zahnflächen auch am Gingivarand, richtige Verweildauer pro Zahn u. v. a. m. angezeigt und der Nutzer hinsichtlich der korrekten Anwendung einer gewählten Bürsttechnik geleitet werden, um sich darin kontinuierlich zu verbessern.Task was therefore to develop a device that gives the user during the process of a tooth cleaning directly by a semi-transparent image similar to a mirror image immediately feedback on the progress of the cleaning process. In addition, detailed information on tooth surfaces forgotten during brushing, false contact pressure, leftover food particles, cleaning condition of the tooth surfaces on the gingival margin, correct dwell time per tooth, etc. v. a. m. displayed and the user directed to the correct application of a selected brushing technique in order to improve it continuously.
Technische LösungTechnical solution
In dem erfindungsgemäßen, informationstechnischen Gerät werden von einer mit Sensoren ausgestatteten Zahnbürste wie in [
Das Gerät verfügt über einen hochauflösenden Flachbildschirm mit hoher Farbtiefe, der mit einer an seinem oberen Rand angebrachten Kamera kombiniert ist, um dem Anwender die sich ergebende Spiegelsicht auf seinen Kiefer zu ermöglichen und um die Position seines Kopfes zu erfassen. Zur entsprechenden Darstellung wird nicht wie in [Sicat13] eine Röntgen-Aufnahmen ähnliche Form gewählt, sondern in einer transparenten Weise werden das Gesicht und nur der dahinterliegende Kiefer abgebildet, da eine solche Darstellung bei durchschnittlichen Nutzern höhere Akzeptanz findet. Damit der Nutzer Details seiner Zähne genau betrachten kann, stellt das Gerät eine perspektivische Zoom-Funktion bereit. Diese wird über Abstandsmessungen oder mittels Bilderkennungsalgorithmen aktiviert und stellt auf dem Flachbildschirm den interessierenden Gesichtsteil vergrößert dar.The device features a high-resolution, high-color flat-panel display combined with a camera attached to its top edge to allow the user to see the resulting mirror image on his jaw and to capture the position of his head. For the corresponding representation, an X-ray-like shape is not selected as in [Sicat13], but in a transparent manner the face and only the underlying jaw are depicted, since such a representation is more widely accepted by average users. To allow the user to accurately view details of his teeth, the device provides a perspective zoom feature. This is activated by distance measurements or by means of image recognition algorithms and displays on the flat screen the area of interest of interest enlarged.
Das informationstechnische Gerät ist in seinen Details beliebig ausbaubar. Seine Funktionalität hängt von der benutzten Zahnbürste und deren Ausstattung mit Sensoren ab. Sollten sich darunter Beschleunigungssensoren befinden, so lassen sich je nach Anzahl der Freiheitsgrade die Schwingbewegung der Zahnbürste genau erfassen und damit der Putzort und die eingesetzte Bürsttechnik identifizieren. Auf der Grundlage dieser Informationen kann das Gerät den Anwender laufend dahingehend unterweisen, seine Zähne zahnfleischschonend und vollständig zu putzen.The information technology device is freely expandable in its details. Its functionality depends on the toothbrush used and its equipment with sensors. If there are acceleration sensors underneath, depending on the number of degrees of freedom, the oscillating motion of the toothbrush can be precisely detected and thus the cleaning location and the brushing technique used can be identified. Based on this information, the device can continuously instruct the user to brush his teeth gently and completely.
Um den Nutzer nicht mit komplexen Bedienungsbefehlen während des Reinigungsvorgangs zu belasten, bedient sich die Erfindung eines Verhaltens, das jedem Nutzer vertraut ist, nämlich des Zähneputzens vor einem Spiegel. Der Anwender dreht dabei seinen Kopf nach Belieben, um auf gewünschte Details zu fokussieren. Ebenso nähert er sich dem Spiegel, um Details beliebig zu vergrößern. Jede Veränderung der Nutzerposition wird in Echtzeit in die Darstellung auf dem Flachbildschirm umgesetzt, sodass der Nutzer der Illusion erliegt, tatsächlich in einen Spiegel zu blicken. Um Details über die Zahnoberflächen und des Zahnfleisches anzuzeigen, bedient sich die Darstellung der halbtransparenten Visualisierung. Somit kann eine Vielzahl von Details eingeblendet werden, wie bspw. farbliche Markierungen noch zu reinigender Zahnflächen, besonders hartnäckige oder übriggebliebene Speisereste zwischen den Zähnen, korrekte Massage des Zahnfleisches, falscher Anpressdruck oder momentaner Ort der Zahnbürste. Angereichert werden kann die Darstellung mit klinischen Daten wie Röntgen-Bildern oder zahnärztlichen Befunden und anderen zahnmedizinischen Informationen, um damit Kiefer, Zähne und Zahnfleisch realistisch abzubilden. Solche Daten können auch bei zu erzeugenden Instruktionen wie speziellen Reinigungsanweisungen für Zahnbrücken hilfreich sein.In order not to burden the user with complex operation commands during the cleaning operation, the invention makes use of a behavior that is familiar to any user, namely, brushing one's teeth in front of a mirror. The user turns his head at will to focus on desired details. He also approaches the mirror to enlarge details arbitrarily. Any change in user position is translated in real-time to the display on the flat screen, leaving the user with the illusion of actually looking in a mirror. To display details about the tooth surfaces and the gums, the representation of the semitransparent visualization is used. Thus, a variety of details can be displayed, such as color markings to be cleaned tooth surfaces, particularly stubborn or leftover food particles between the teeth, correct massage of the gums, wrong contact pressure or current location of the toothbrush. The presentation can be enriched with clinical data such as X-ray images or dental findings and other dental information in order to realistically depict the jaws, teeth and gums. Such data may also be helpful in instructions to be generated, such as special toothbrush cleaning instructions.
Ausführungsbeispieleembodiments
In der häuslichen Zahnpflege lässt sich das Gerät in einem Modus betreiben, in dem es den Anwender bei seiner gewählten Putztechnik unterstützt und über ein wachsendes Benutzerprofil ständig seine individuellen Bewegungsabläufe kennenlernt, um die Genauigkeit der Darstellung kontinuierlich zu steigern und ggf. gezielte Korrekturen vorgeben zu können. Ebenso kann aber auch von Anfang an eine Bürsttechnik wie Bass oder Fones gewählt werden, woraufhin das Gerät dem Anwender jeweils den Putzort anweist und seine Bewegungen anhand der Sensordaten in Echtzeit mit Korrekturanweisungen bedient.In domestic dental care, the device can be operated in a mode in which it supports the user in his chosen brushing technique and constantly acquires his personal movement sequences via a growing user profile, in order to continuously increase the accuracy of the display and, if necessary, to make targeted corrections , But you can also choose a brushing technique like bass or fones right from the start whereupon the device instructs the user in each case the cleaning location and operates his movements based on the sensor data in real time with correction instructions.
Als Anzeigeeinheit mit eingebauter Kamera kann auch ein handelsüblicher Tablet-PC, Notebook-PC oder ein Smartphone dienen. Je nach verfügbaren Sensordaten werden die anvisierten Objekte darauf in halbtransparenter Darstellungsweise optisch dezent verändert, um dem Nutzer auf natürliche Weise eine Zustandsanalyse zu über- oder die vor ihm liegenden Aufgaben näherzubringen.As a display unit with built-in camera can also serve a standard tablet PC, notebook PC or smartphone. Depending on the available sensor data, the targeted objects are optically discreetly changed in semitransparent display mode in order to naturally over-ride the user with a state analysis or to familiarize them with the tasks ahead.
Erreichte VorteileAchieved benefits
Die Erfindung bietet dem Anwender Rückmeldungen mit maximalem Informationsgehalt über den augenblicklichen Zustand einer Zahnreinigung und vor allem über den aktuellen Verschmutzungsgrad der Zahnflächen. Im Rahmen zahnärztlicher Prophylaxe-Behandlungen unterstützt das Gerät bei schneller und effizienter Einweisung von Patienten in die Anwendung von Bürsttechniken. Für die Forschung eröffnet die Aufzeichnungsfunktion des Gerätes eine Fülle neuer Möglichkeiten, Studien mit hohen Probandenzahlen durchzuführen. Da die genauen Auswertungen erst später rechnergestützt vorgenommen zu werden brauchen, erübrigen sich Aufsichten und Videoanalysen durch technisch-wissenschaftliches Personal.The invention provides the user feedback with maximum information content about the current state of a tooth cleaning and especially on the current degree of contamination of the tooth surfaces. In the context of dental prophylaxis treatments, the device supports in faster and more efficient instruction of patients in the application of brushing techniques. For research, the recording function of the device opens up a wealth of new opportunities to conduct studies with high sample numbers. Since the exact evaluations need to be made later computer-aided, superiors and video analysis by technical-scientific personnel are unnecessary.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 22384720 A2 [0005] EP 22384720 A2 [0005]
- DE 102010053688 A1 [0008] DE 102010053688 A1 [0008]
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