JP2018515248A - 磁力計を有する歯科衛生監視用歯ブラシシステム - Google Patents

Abstract

センサを有する歯ブラシとベースステーションとを含む歯ブラシ監視システムが開示される。センサは歯磨きの品質、量、及び位置に関するデータを記録し、システムはデータを分析して歯磨きの品質に関するフィードバックを提供し得る。当フィードバックは、ユーザが歯磨き習慣を向上させる動機を与え、歯垢、虫歯、及び歯肉炎の減少へと導く。【選択図】図１

Description

本発明は、歯磨き活動を監視する方法及びデバイスに関する。

ＣＤＣによれば、虫歯は、予防可能であるにもかかわらず、６〜１１歳の子供（２５％）及び１２〜１９歳（５９％）の青年の最も一般的な慢性疾患である。３５〜４４歳の大人の２８％にも、未治療の虫歯がある。歯の上に発達する歯垢と呼ばれる細菌性バイオフィルムは、虫歯及び歯肉炎の原因となる。しかしながら、歯垢は、１日に少なくとも１回２分間、望ましくは１日２回、歯を磨くことにより取り除くことが可能であり、よって虫歯を予防または軽減できる。Ａｔｌｉｎ Ｔ及びＨｏｒｅｃｋｅｒ Ｅ．、“Ｔｏｏｔｈ Ｂｒｕｓｈｉｎｇ ａｎｄ Ｏｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ： Ｈｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ａｎｄ Ｗｈｅｎ Ｓｈｏｕｌｄ Ｔｏｏｔｈ Ｂｒｕｓｈｉｎｇ ｂｅ Ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ” Ｏｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ ＆ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ、２００５ ３ （３）： １３５−１４０。加えて、子供は歯磨き中に継続的に同じ領域を磨き損ねるため、これが一定の歯に歯垢が孤立して蓄積することにつながると、研究は示す。従って、歯磨きの時間よりも重要なのは、歯磨きの有効性である。加えて、歯科保険教育は、一般的に歯垢蓄積に一時的にわずかな影響のみを与えることだけが示されている。Ａｔｌｉｎ Ｔ及びＨｏｒｅｃｋｅｒ Ｅ．、“Ｔｏｏｔｈ Ｂｒｕｓｈｉｎｇ ａｎｄ Ｏｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ： Ｈｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ａｎｄ Ｗｈｅｎ Ｓｈｏｕｌｄ Ｔｏｏｔｈ Ｂｒｕｓｈｉｎｇ ｂｅ Ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ” Ｏｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ ＆ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ、２００５ ３ （３）： １３５−１４０。さらに、数多くの歯磨剤が、虫歯の形成を防ぐために歯のエナメル質の再生を促進するフッ化物を包含する。Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｅｎｔａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによれば、歯磨きのコンプライアンスは非常に低い。例えば、男性の４９％及び女性の５７％のみが、１日に２回、歯磨きを行う。

従って、歯磨き不足から生じる虫歯、歯周病、及び他の歯性合併症を減らすために、歯科医の推奨療法に対するユーザの歯磨きコンプライアンスを向上可能な歯科システムが要望されている。本開示は、歯ブラシの使用法を監視し、コンプライアンスを向上させるためにユーザにフィードバック及び他の動機を電子的に与えるシステム及び方法を提供する。

システムにより、歯磨き活動の記録、及び当活動の分析が可能となる。これにより、歯磨きシステムのユーザにフィードバック及び動機を与えるサービスの創設が可能となる。歯ブラシは、使用されている間にセンサを通して、歯磨きデータを記録する。いくつかの実施形態において、データは分析され、参照データと比較される。ユーザは、フィードバック出力デバイスを通して、システムの使用に関するアドバイス、並びに推奨使用療法のコンプライアンスを向上させるように考案された動機及び他のフィードバックを受信する。例えば、システムは、衛生デバイスを使用する意欲を向上させるゲーミフィケーションプロセスを実施し得る。

いくつかの実施形態において、本発明は、例えば表示画面を別に有するモバイル通信デバイスとの無線一体化により、ユーザに自身の歯磨き行為に関して情報を与える新たな歯ブラシの使い方の方法に関する。電子歯ブラシはまた、ベースステーションに対し無線でデータを通信し、その後ベースステーションはデータを、クラウドサーバ上での分析のためにネットワークへ、または無線でモバイルデバイスへ送信し得る。モバイル通信デバイスは、モバイルフォン、通信手段を有するマイクロコンピュータ、通信手段を有するタブレットコンピュータであり得る。別の実施形態において、データは、無線でベースステーションへ送信され、その後、モバイル及び非モバイルコンピューティングデバイスの両方を含むコンピューティングデバイスにより後でアクセス可能なように、サーバへアップロードされ得る。

歯ブラシシステムは、センサを有する歯ブラシと、ベースステーションとを含み得、ユーザが歯ブラシを扱っていない時に、ベースステーションが歯ブラシを物理的に支える。電子歯ブラシは、（ａ）信号処理回路と、（ｂ）メモリと、（ｃ）歯ブラシとベースステーションとの間でデータ交換を行うベースステーションインタフェースと、（ｄ）充電式バッテリまたはコンデンサを含み得る電源回路と、（ｅ）コントローラとを含み得る。ベースステーションは、（ａ）インターネットまたは他のネットワークとベースステーションとの間でデータ交換を行うネットワークインタフェースと、（ｂ）歯ブラシの充電式バッテリを再充電し、任意で、歯ブラシ内の磁力計センサと接続した電磁トランスミッタとしても機能し得る再充電回路とを含み得る。別の実施形態において、システムはベースステーションを含み得ず、信号はモバイルフォンまたは他の無線端末へ直接無線で送信され得る。

電気構成
歯ブラシのコントローラは、処理済みのセンサ信号をベースステーションへ転送するために、歯ブラシとベースステーション及び／またはモバイルデバイスとの間のデータ交換を調整するように構成され得る。いくつかの実施形態において、歯ブラシシステム１００は、センサ信号を処理する信号調整回路と、処理済みのセンサ信号を記憶するメモリと、歯ブラシとベースステーションとの間の情報交換を可能にする歯ブラシインタフェース回路と、バッテリ及び／またはコンデンサ型の充電式電源を含む、センサ及び歯ブラシの回路に電力を供給する歯ブラシ電源回路と、歯ブラシ電子装置の動作を指示するコントローラ回路とを含み得る。

ベースステーションは、ネットワークとデータ交換を行うデータ交換回路と、歯ブラシと情報交換を行うように適応されたベースステーションインタフェース回路と、ベースステーション回路に電力を供給し、歯ブラシがベースステーションに収容された時に、歯ブラシの充電式電源を再充電するベースステーション電源回路、以上の回路を含み得る。ベースステーションはまた、電源もしくは再充電回路になり得る、または別個の磁場トランスミッタになり得る、磁場トランスミッタを含み得る。制御回路は、ユーザによる歯ブラシの使用を検出すると、処理済みのセンサ信号をメモリに記憶し、歯ブラシがベースステーションに収容されると、ベースステーションのデータ交換回路に命令して、記憶済みのセンサ信号を、歯ブラシのインタフェース回路及びベースステーションのインタフェース回路を通し、ネットワークを介して、転送させるように構成され得る。いくつかの実施形態において、センサの生データは、記憶され、ベースステーションでの処理または他の場所での処理のために、データ交換回路を介して送信され得る。

物理設計
いくつかの実施形態において、歯ブラシは、歯磨き中に歯ブラシのヘッドを振動させる電子モータを含み得る。加えて、毛を含む歯ブラシのヘッドは、歯ブラシの本体または持ち手に着脱自在に結合可能であり、そして多数のヘッドで交換可能なように構成され得る。歯ブラシは、耐水性であり得る。いくつかの実施形態において、ベースステーションは、１本のみ、２本、３本、４本、または５本、あるいは追加数の歯ブラシを、物理的に収容するように構成され得る。

センサ
歯ブラシのセンサは、ｉ）圧力センサ（１０）動きセンサ（１１）、またはｉｉ）加速度計もしくは慣性センサといった歯ブラシの歯磨き活動を測定可能なその他の種類（複数可）のセンサ、以上のうちの１つまたは複数であり得る。これは、加速度計、磁力計、及びジャイロスコープを含み得る。いくつかの実施形態において、歯ブラシは、少なくとも圧力センサと、少なくとも１つの加速度センサを含み得る。いくつかの実施形態において、処理済みのセンサ信号は、ベースステーションを通したネットワークを介して、サーバへ転送される。加えて、処理済みのセンサ信号は、モバイルデバイスを通したネットワークを介して、サーバへ転送される。

コンピューティングデバイス
いくつかの実施形態において、モバイル通信デバイスは、モバイルフォン、通信手段を有するマイクロコンピュータ、通信手段を有するタブレットコンピュータ、あるいは歯磨き活動に関連した情報を表示する表示手段を有し、かつグローバルネットワークに接続し、グローバルネットワークと通信する回路を有するその他の手段である。例えば、モバイルデバイスは、通常モバイルフォンであり得るが、他の携帯モバイルＰＤＡデバイスの類（「ＰＤＡ」）ないし無線通信能力を有するＰＤＡで、あるいは通信手段を有するマイクロコンピュータラップトップもしくはデスクトップ、通信手段を有するタブレットコンピュータでも、構成され得る。別の実施形態において、信号は、クラウドサーバを介してデータにアクセスする計算可能据え置きデバイス上で、視認可能である。

信号処理
歯ブラシのコントローラは、処理済みのセンサ信号をメモリに記憶するように構成される。いくつかの実施形態において、コントローラは代わりに、センサの生データをメモリに記憶して、生センサデータが処理され得るベースステーションまたはシステムの他のコンポーネントへ送信し得る。ユーザが歯磨きを開始したことがコントローラまたはシステム内の他のプロセッサにより一旦特定されると、コントローラは、信号の取得、処理、及び記憶を調整する。別の実施形態において、コントローラは、生データを記憶し、他の場所で処理するために送信することを調整し得る。次にコントローラは、記憶された信号を、さらなる処理もしくは初期処理、表示、または分析のために、ベースステーションまたはコンピューティングデバイスへ無線で送信するように構成され得る。

信号処理は、フィルタリング、増幅、変換、アナログからデジタルへの信号変換、デジタルフィルタリング、デジタルデータ圧縮、デジタルデータ削減、デジタルデータ計算、及びデジタルデータ変換を含み得る。これは、歯ブラシ、ベースステーション、対応モバイルフォン、システム及び他の場所へネットワークによりリンクされたサーバを含む、システムのいくつかの異なる態様において実行され得る。

データプロトコル及び転送
いくつかの実施形態において、歯ブラシインタフェース回路及びベースステーションインタフェース回路は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）／ＵＭＴＳ、及び派生物といった無線回路である。いくつかの実施形態において、ベースステーションのデータ交換回路は、例えばＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、またはその他といった無線プロトコルを使用する。いくつかの実施形態において、歯ブラシは一意的識別子を有し、これによりモバイルデバイスと歯ブラシとのペアリングが可能となる。

別の実施形態において、歯ブラシインタフェース回路及びベースステーションインタフェース回路は、有線接続を利用し得る。例えば、データ交換回路のネットワークへの接続は、有線である。識別データは、ネットワークを介して送信される記憶済みのセンサ信号を含むデータパケットに、組み込まれ得る。識別は、歯ブラシまたはヘッドの通し識別番号、ベースステーションの通し識別番号、またはベースステーションのネットワークアドレスを含み得る。加えて、測定ステップ中に取得される歯磨き監視データは、歯ブラシ内部クロックからのデータを使用してタイムスタンプが付加され得る。

別の実施形態において、ネットワークは、少なくとも無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を備え、通信ステップ中に歯ブラシは、当該ＷＬＡＮを介して当該モバイルデバイスへデータを送信する。ＷＬＡＮは、ＷｉＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルから選択された通信プロトコルに従って作動し得る。モバイルデバイスまたは他のコンピューティングデバイスはまた、ローカル無線ローカルエリアネットワークと通信し得、通信ステップにおいて歯ブラシは、当該無線ＬＡＮを介して当該データをモバイルデバイスへ送信する。

ＬＡＮは、少なくとも歯ブラシと通信するサーバを含み得、通信ステップにおいて歯ブラシは、サーバを用いて当該データをモバイルデバイスへ送信し得る。通信ネットワークはさらに、別個の遠隔無線ＬＡＮのネットワークを備え得、サーバは当該遠隔ネットワークを介して少なくとも１つのサーバと通信し、モバイルデバイスも遠隔ネットワークを介して当該サーバと通信する。

インタフェース回路を通して歯ブラシとベースステーションとの間で交換される情報は、データまたはコマンドを含み得、データは記憶済み、処理済みのセンサ信号またはセンサ生データを含む。情報は、歯ブラシからベースステーションへ、反対にベースステーションから歯ブラシへ、必要に応じて送信され得る。データはまた、歯ブラシにより記憶及び／または実行されるプログラムまたはソフトウェアアップデートであり得る。例えば、アップデート及び新たなファームウェアは、無線でダウンロードされ、歯ブラシにインストールされ得る。

クラウドサーバまたはローカルネットワークのデータ処理
いくつかの実施形態において、システムはサーバを含み、記憶済み、処理済みのセンサ信号またはセンサ生データは、ネットワークを介して当該サーバへ転送され、サーバは、転送された処理済みの信号の記憶手段を含み、プログラムまたはソフトウェア命令により制御される計算コンポーネントを含む。転送の最後に、サーバへ転送された歯ブラシに記憶される信号を消去する消去コマンドをネットワークを介して歯ブラシへ送信するように構成される命令を、プログラムは有する。サーバはまた、遠隔ネットワーク及び／またはモバイルデバイスの地理位置決定能力を使用して、歯ブラシの位置を特定し得る。

サーバは、転送された記憶済み及び処理済みの一連の歯ブラシセンサ信号及び／またはセンサ生データの履歴を記憶するメモリを含む。サーバの計算コンポーネントを制御するプログラムは、記憶済み及び処理済み信号を分析及び比較して、当該分析及び比較から計算結果を提供するソフトウェア命令を含む。サーバの計算コンポーネントを制御するプログラムは、分析結果を、モバイルデバイスまたは据え置きデバイスを含む様々なコンピューティングデバイスがインターネットページまたは他の様々な方法を通してサーバにアクセスすることで、利用可能にする命令を含み得る。サーバからの計算分析は、ネットワークリンク３５を介してコンピューティングデバイスへ直接転送またはダウンロードされ得、これは、ベースステーションへの専用通信機器ＰＯＡリンク３４を通しても行われ得る。従って、サーバからの計算結果は、専用通信機器ＰＯＡを通したネットワークを介してモバイルデバイスへ転送され、その後、リンク３３、３１、及び３２を介してベースステーション及び／または歯ブラシへ転送される。歯ブラシが作動し、サーバと通信している時、当該サーバは、歯ブラシにおいて作動する及び／または使用されるソフトウェア及び／またはパラメータを更新可能である。同様に、サーバは、歯ブラシに関連したアプリケーションまたはパラメータ、並びにモバイルデバイス上で作動するアプリケーションまたはパラメータを更新可能である。

ユーザプロファイル
システムは、歯磨き活動に対応付けられた記憶済みのユーザプロファイルを含み得、その関連データは、ユーザの年齢、大きさ、及び性別を含む。歯磨き活動の監視ステップ中または後、歯ブラシ、モバイルデバイス、またはサーバは自動的に、ユーザプロファイル及びその過去データに応じた少なくとも１つの所定規則を用いて、ユーザを少なくとも１つのユーザプロファイルに一致させようと試みる。ユーザが歯ブラシの正規ユーザではない場合、当該ユーザは、自分をゲストとしてモバイルデバイス上で身元特定を行う。

ユーザ識別のステップにおいて、特定ユーザは歯ブラシと対応付けられ得、そのユーザであることが仮定される。所定の歯ブラシを複数のユーザが利用する場合、ユーザを歯磨き活動と対応付けることは、少なくとも歯ブラシにおいて行われ、場合によりモバイルデバイス及び／またはサーバにおいても行われるが、これらの最後の２つに関しては少なくとも参照目的である。

データ出力
いくつかの実施形態において、歯ブラシは、モバイルまたは他のコンピューティングデバイスへリアルタイムでデータを送信し、表示ステップにおいて、コンピューティングデバイスは、当該データに関する情報、例えば進行中の今回の歯磨きに関してユーザの即時の進歩を、画面上にリアルタイムで表示する。

較正／初期化
いくつかの実施形態において、歯ブラシは、工場において、またはユーザにより、あるいは両方により、較正され得る。ユーザにより較正ステップが行われる場合、ユーザは当プロセスにおいて、例えばモバイルデバイスのディスプレイにより提供される情報に、ガイドされ得る。

初期化のステップにおいて、システムは、所望するローカル無線ネットワークまたはモバイルデバイスの選択を可能にし得る。これは、自動的に、またはユーザの助力を得て行われることが可能であり、これらの作業は、お互いに通信し合うシステムの構成要素間のネットワークペアリングに該当する。いくつかの実施形態において、歯ブラシは、少なくとも圧力センサと、少なくとも１つの加速度センサと、センサ信号を処理する信号調整回路と、処理済みのセンサ信号を記憶するメモリ回路と、歯ブラシとベースステーションとの間の情報転送を可能にする歯ブラシインタフェース回路と、センサ及び歯ブラシの回路に電力を供給する歯ブラシ電源回路と、バッテリ及び／またはコンデンサ型の充電式電源を含む当該歯ブラシ電源と、歯ブラシ回路の動作のための制御回路とを含み得る。望ましくは、制御回路は、ユーザによる歯ブラシの使用を検出すると、処理済みのセンサ信号をメモリに記憶し、歯ブラシがベースステーションに収容されると、ベースステーションのデータ交換回路に命令して、記憶済み、処理済みのセンサ信号を、歯ブラシインタフェース回路及びベースステーションのインタフェース回路を通し、ネットワークを介して、転送させるように構成される。

本発明によれば、ベースステーションは、ネットワークとのデータ交換回路と、本発明による歯ブラシと情報交換を行うように適応されたベースステーションインタフェース回路と、ベースステーション回路に電力を供給し、歯ブラシがベースステーションに収容された時に、歯ブラシの充電式電源を再充電するベースステーション電源回路とを含む。

この同じ発明を別の観点から見ると、本発明は、歯磨き活動を監視するシステムと、そのシステムを使用する方法も提供し、これによりディスプレイ及び情報入力手段を有するモバイル通信デバイスとの通信が可能になり、歯ブラシとモバイルデバイスの両者は通信ネットワークと無線で通信し、当該通信ネットワークは少なくともモバイルデバイスを少なくとも１つのさらなる通信デバイスと通信させるように適応され、方法は、（ａ）歯ブラシが、少なくともユーザの歯磨き活動を示す少なくとも１つの測定を行う、少なくとも１つの歯磨き活動監視ステップと、（ｂ）ｉ）ユーザがモバイルデバイスに情報を入力し、モバイルデバイスが当該情報を通信ネットワークを通して歯ブラシへ送信する、及びｉｉ）歯ブラシが当該歯磨き活動監視測定に依るデータを通信ネットワークを通してモバイルデバイスへ送信する、少なくとも１つの双方向通信ステップと、（ｃ）モバイルデバイスがその画面上に、通信ステップにおいて送信された歯磨き活動監視データに基づいた情報を表示する、少なくとも表示またはフィードバックステップとを含む。表示される情報は、送信されたデータに基づいて行われた計算の結果を表し得、当該計算はモバイルデバイスにおいて、またはサーバにおいて行われる。

本開示は、ユーザが自分の歯を磨く効用及び／または意欲を向上させる製品及びサービスを提供する。システムにリンクされた出力デバイスを通して、フィードバックが提供される。システムは、ユーザの歯磨き活動を監視するセンサを含む歯ブラシを提供し、歯磨きに関連したフィードバックをユーザに与える。いくつかの実施形態において、サーバは、センサから受信したデータを使用及び処理して、歯磨きの質及び他の分析に関する出力データを提供するアプリケーションを提供し得る。最後に、サーバ上で作動するアプリケーションは、ユーザの歯を磨く意欲を向上させる遊び心に満ちた／ゲーム的な面を提供するために、この出力データを処理してユーザへフィードバックを与え得る。

本発明はここで、例示的実施形態及び以下の図に関連して説明される。

本発明のシステムの概略図である。 歯ブラシの図解、及びシステムのベースステーションの図解である。 本発明の一実施形態による、歯ブラシ及びヘッドの全体図である。 歯ブラシの持ち手、及びヘッドインタフェースに取り付けられ得る交換可能ヘッドの斜視図である。 本開示において利用される、歯磨きデータを記録し、ユーザにフィードバックを提供するプロセスの実施形態を例示するフローチャートである。 システムにより生成及び検出される磁界の図解である。

本発明の様々な実施例がここで説明される。以下の説明は、これらの実施例の説明の完全な理解及び有効化のために、具体的な詳細を提供する。しかしながら、これらの詳細のうちの多数がなくとも、本発明は実践可能であることが、当業者には理解されよう。同様に、本発明は、本明細書において詳細に説明されていない他の多数の明らかな特徴を含み得ることも、当業者には理解されよう。加えて、関連説明を不必要に曖昧にすることを避けるために、いくつかの周知の構造または機能は、示され得ない、または下記に詳しく説明され得ない。

下記に使用される用語は、本発明の一定の具体的な実施例の詳細説明と共に使用されているが、最も広く合理的に解釈されるべきである。実に、一定の用語は下記において強調さえされ得る。しかしながら、任意の限局的なやり方で解釈されることを意図するいずれの用語も、この発明を実施するための形態の節において、明白かつ具体的にそのように定義される。

主題の特定の実施態様が説明されている。他の実施態様は、下記の特許請求の範囲内である。いくつかの事例において、請求項において列挙される行動は、異なる順序で行われても、尚望ましい結果を達成することが可能である。加えて、添付図において描かれるプロセスは、望ましい結果を達成するために、必ずしも示される特定の順序、または連続的順番を必要とはしない。

当明細書は多数の具体的な実施態様の詳細を含むが、これらはいずれの発明の範囲に対する制限、または請求され得るものの制限と解釈されるべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実施態様に固有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施態様の文脈において当明細書において説明される一定の特徴は、１つの実施態様において組み合わせて実施されることも可能である。反対に、１つの実施態様の文脈において説明される様々な特徴もまた、複数の実施態様において別個に、または任意の好適な部分的組み合わせで、実施されることが可能である。さらに、特徴は一定の組み合わせで作用するように上記で説明され、初めにそのように請求さえされ得るが、請求される組み合わせの１つまたは複数の特徴は、いくつかの事例において組み合わせから摘出可能であり、そして請求される組み合わせは、部分的組み合わせ、または部分的組み合わせの変形形態を対象とし得る。

同様に、図面において動作が特定の順序で描かれ得るが、これは、望ましい結果を達成するために、このような動作が示される特定の順序または連続的順番で行われる必要がある、または例示される全ての動作が行われる必要があると、理解されるべきではない。一定の状況において、多重タスク処理及び並列処理は、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施態様における様々なシステムコンポーネントの分離は、全ての実施態様においてこのような分離が必要であると理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネント及びシステムは一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に一体化可能、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化可能であることを理解されたい。

図１は、開示される歯ブラシ監視及びフィードバックシステム１００の全体概要を例示し、当該システム１００は、センサを備えた歯ブラシ１と、歯ブラシ１を収容し充電するベースステーション２と、データを無線で受信／送信するモバイルデバイス３０と、専用無線リンクＰＯＡ８と、サーバ４と、サーバから、またはシステム１００の他の様々なコンポーネント間で、情報を転送するネットワーク３とを含む。

データ通信
歯ブラシ１は、無線リンク３１を通してベースステーション２の互換性のある相補アンテナ５及び送受信手段への無線通信を行うアンテナ５及び送受信手段を有する。無線通信リンク３１は、例えばＷｉＦｉ、またはＧＳＭ（登録商標）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはこれらの派生物、または他のプロプライエタリプロトコルであり得る。

別の実施形態において、歯ブラシ１とベースステーション２との間の情報交換を可能にするために、アンテナ及び送受信手段は、有線接続またはコネクタにより置き換えられる、または完成される。有線コネクタはまた、歯ブラシの充電式電源を再充電するために、ベースステーションから歯ブラシへ電力供給を提供し得る。別の実施形態において、ベースステーションから歯ブラシへの電力供給は、電磁誘導回路により提供される。

ベースステーション２は、電源コードを通して電力供給され得る。あるいはベースステーション２は、送電網により電力供給される充電器により時々充電される充電式バッテリにより、電力供給され得る。ベースステーション２は、歯ブラシがユーザにより使用されていない時に、歯ブラシを物理的に支えて格納する収容スロットを有する。

ベースステーション２は、例えばインターネットといったネットワーク３とデータを通信するデータ交換回路を含む。データは、図１に例示されるように、無線通信リンク３１を使用して、ベースステーション２のアンテナ５、並びにネットワーク３に接続された専用通信機器８またはＰＯＡのアンテナ５により、転送され得る。別の実施形態において、ベースステーション２とネットワーク３との間のデータ転送は、例えばＡＤＳＬといった有線リンクを通して行われる。

歯ブラシ１のアンテナ５及び送受信手段はまた、無線リンク３１を介して、モバイルデバイス３０の無線通信手段にも対応する。無線通信リンク３１は、例えばＷｉＦｉ、またはＧＳＭ（登録商標）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはこれらの派生物、または他の好適プロトコルである。いくつかの実施形態において、無線リンク３１は、近距離、ローカル、無線通信リンクまたは無線リンク３５、例えばセルラーまたは他のモバイルフォンシステムにおいて使用されるもの（例えばＧＳＭ（登録商標）及び派生物）等である。

モバイルデバイス３０はまた、その無線通信回路を介して、ネットワーク３上の専用通信機器８またはＰＯＡを通して、無線リンク３１上のデータを交換可能である。加えて、またはあるいは、モバイルデバイス３０は、直接ネットワーク３上で、無線リンク３５上のデータを交換可能である。

サーバ４は、任意の好適な手段により、ネットワーク３に接続される。サーバ４は、例えばコンピューティングネットワーク内の「クラウド」上で、記憶及び計算動作が可能なコンピューティングデバイスを含むように、広く定義される。サーバ４は、記憶デバイス、例えばメモリ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、または他の記憶デバイスを含み得、プログラムにより制御される計算手段を含み得る。歯ブラシ制御回路は、データ転送に、ネットワーク３の所定のサーバ４のアドレスを使用する。この所定のアドレスは、歯ブラシ１に最初から記憶され、及び／またはネットワーク３を通して後で更新され得る。歯ブラシ１とサーバ４との間のデータ転送は、ａ）毎回歯ブラシ１がベースステーション２に戻された時に、バッチ構成で、ｂ）ユーザまたはサーバ４の指示で、例えばモバイルデバイス３０のインタフェースまたはサーバ４にアクセスするウェブページを使用して転送を開始するユーザ行動により、またはｃ）歯ブラシ１の活動が検出された時に、リアルタイムで、またはｄ）歯ブラシ１がベースステーション２から取り外された時に、またはｅ）他の好適な間隔で、行われ得る。

システム回路設計及びネットワークアーキテクチャ
図２において例示されるように、歯ブラシ１は、圧力センサ１０と、少なくとも１つの動きセンサ１１を含み得る。圧力センサ１０は、ユーザが歯ブラシの毛を自分の歯に当てる時に、歯ブラシ１の磨く側に加えられる力を検出する。動きセンサ１１は、歯ブラシ１の直交軸のうちのいずれかまたは全て３つの軸上の動きを検出するために提供され得る、あるいは動きセンサは、全３軸における加速または他の動き特徴を検出可能であり得る。センサにより出力される信号は、信号調整回路１２により処理される。信号調整の実施例には、周波数及び雑音フィルタリング、増幅、変換、デジタル信号処理、並びに分析のために検出信号を最適化する他の技術が含まれる。

処理済みのセンサ信号またはセンサ生データはそれから、コントローラ１３により特定されたように、メモリ１４に記憶される。コントローラ１３は、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、または他の処理コンポーネントであり得、その動作はプログラム１５により制御される。メモリ１４は、歯ブラシ１内に、またはサーバ４もしくはシステム１００の他のコンポーネント上に含まれ得る。プログラム１５は、歯ブラシ１インタフェース回路１６、無線通信のモデム、及びそのアンテナ５（及び／または接触／有線インタフェースの場合はコネクタ）、あるいは歯ブラシ１の他のインタフェースを通して、更新され得る。より一般的に、無線リンク３１が確立されると（及び／または歯ブラシのコネクタとベースステーションのコネクタとが接続されると）、歯ブラシインタフェース回路１６により、歯ブラシ１とベースステーション２との間で情報交換が可能となる。歯ブラシ１は、センサ及び歯ブラシ１の回路に電力を供給する電源回路を含み得、これには充電式電源１７が含まれ得る。

ベースステーション２は、リンク３１を介して情報交換を行うために、ベースステーションインタフェース回路２０、無線通信のモデムと共に、アンテナ５（及び／またはコネクタ）を含み得る。加えて、ベースステーションインタフェース回路２０は、ネットワーク３と通信するために、専用通信機器８との無線リンク３１を確立可能である。ベースステーション２は、ベースステーション回路に好適な電圧及び電流を提供するために制御される（２１）電源変換器２２を利用し得る。ベースステーション２から歯ブラシ１へ充電電流を提供する電気接続が提供され得る（図示せず）。いくつかの実施形態において、ベースステーション２は、電磁誘導充電または直接電気接続を通して歯ブラシのバッテリまたは電源を再充電する再充電回路を含み得る。

ベースステーション２はまた、対応付けられた磁力計または他の磁場センサ１１により感知され得る磁場を発する磁場トランスミッタ１１０を含み得る。磁場トランスミッタ１１０は、充電回路またはベースステーション２に既に存在する他の回路を利用して提供され得る。例えば、ベースステーション２は、磁場トランスミッタ１１０としても機能し得る再充電コイルを有し得る。再充電コイルは、既知の強度及び極性配向の磁場を作るために、既知の配向に固定され得る。いくつかの実施形態において、ベースステーション２は、水平または垂直面に位置する極軸を有する磁場を生成する再充電コイルを含み得る。いくつかの実施形態において、これは、単一軸再充電コイルの事例のように、単一軸磁場トランスミッタ１１０であり得る。別の実施形態においては、２軸または３軸磁場トランスミッタ１１０が、ベースステーション２に組み込まれ得る。これにより、既知の配向の固定磁場（複数可）が好都合にも可能となり、よって、歯ブラシ１上の磁力計１１は、歯ブラシ１の位置及び配向、または位置及び配向の相対変化に関する情報を提供するため、磁場（複数可）の強度及び極性を感知し得る。

いくつかの実施形態において、ベースステーション２は受動的であり、その回路は、歯ブラシ１のコントローラ１３と共に通信中である時、特にリンク３１がコネクタを伴う有線／接触型から成る時、歯ブラシ１のコントローラ１３により制御される。図２上で表される実施形態において、ベースステーションは、その動作を制御するコントローラ１９を有する。

専用通信機器８は、無線モデム回路２７と、ネットワーク３と通信するために好適な電子機器とを含み得る。専用通信機器８は、ベースステーション２との無線リンク３１、及び／またはモバイルデバイスとの無線リンク３１を確立可能である。

モバイルデバイス３０は、無線リンク３１を確立する無線モデム２６を少なくとも含む。モバイルデバイス３０の動作は、コントローラ２５、すなわち中央処理装置またはμＣ、及びプログラム１５により制御される。モバイルデバイス３０は、表示画面等の出力手段と、仮想または有形キーボード等の入力手段とを含む。望ましくは、モバイルデバイス３０の入力及び出力手段は、情報を入力するため、及び情報、特にサーバにより行われる計算の結果を表示するために、システムにおいて使用される。

サーバ４の計算手段のプログラムにより、歯ブラシ１から受信される信号の記憶が可能になる。加えて、サーバ４は、センサからのデータを分析して、ユーザの歯磨きパフォーマンスに関するフィードバック及び意欲を向上させるデータを生成し得る。これらの結果は、サーバ４がホストするインターネットページ上でユーザによりアクセス可能であり得る、あるいは別のウェブサーバへホストされるよう転送され得る。別の実施形態において、前の動作及び計算は、全体的または部分的にモバイルデバイス３０において行われ、サーバ４は全般監視に使用される。

本明細書における開示は、任意の種類のハードウェア及び／またはソフトウェアで実施可能であり、予めプログラムされた汎用コンピューティングデバイスであり得ることを、最初に理解されたい。例えば、システムは、サーバ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、シンクライアント、または任意の好適なデバイス（複数可）を使用して実施され得る。本開示及び／またはその構成要素は、１つの場所の単一デバイス、あるいは、任意の好適な通信プロトコルを用いて、電気ケーブル、光ファイバケーブル等の任意の通信媒体を介して、または無線により、共に接続された１つまたは複数の場所の複数デバイスであり得る。

本開示は、特定の機能を実行する複数のモジュールを有するように、本明細書において例示及び論述されることにも留意されたい。これらのモジュールは、その機能に基づいて明瞭化のためだけにただ概略的に例示され、特定のハードウェアまたはソフトウェアを表す必要はないことを理解されたい。この点に関して、これらのモジュールは、論述される特定の機能を実質的に実行するように実装されるハードウェア及び／またはソフトウェアであり得る。さらに、モジュールは、本開示内で一緒に組み合わされ得る、あるいは所望の特定機能に基づいて追加モジュールに分割され得る。従って、本開示は、本発明を制限するものと解釈されるべきではなく、単に、本発明の一例示的実施態様を示すものと理解されるべきである。

コンピューティングシステムは、クライアントとサーバとを含み得る。クライアント及びサーバは、一般にお互いに離れており、通常通信ネットワークを通して対話する。クライアントとサーバとの関係は、それぞれのコンピュータ上で作動し、お互いにクライアント−サーバ関係を有するコンピュータプログラムの力で起こる。いくつかの実施態様において、サーバは、クライアントデバイスへデータ（例えばＨＴＭＬページ）を送信する（例えばクライアントデバイスと対話するユーザに対しデータを表示するため、及び当該ユーザからユーザ入力を受信するために）。クライアントデバイスにおいて生成されたデータ（例えばユーザ対話の結果）は、サーバにてクライアントデバイスから受信され得る。

当明細書において説明される内容の実施態様は、例えばデータサーバのようなバックエンドコンポーネントを含む、または例えばアプリケーションサーバ等のミドルウェアコンポーネントを含む、または例えば当明細書において説明される内容の実施態様とユーザが対話可能なグラフィカルユーザインタフェースもしくはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ等のフロントエンドコンポーネントを含む、または１つまたは複数のこのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンドコンポーネントのうちの任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステムにおいて実施され得る。システムのコンポーネントは、任意の形態またはデジタルデータ通信の媒体、例えば通信ネットワークにより、相互接続され得る。通信ネットワークの実施例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及び広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネットワーク（例えばインターネット）、並びにピアツーピアネットワーク（例えばアドホックピアツーピアネットワーク）が含まれる。

当明細書において説明される内容の実施態様及び動作は、デジタル電子回路において、または当明細書において説明される構造及びその構造的均等物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェアにおいて、またはこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせにおいて、実施され得る。当明細書において説明される内容の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわちデータ処理装置により実行される、もしくはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上で符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。あるいは、または加えて、プログラム命令は、人工的に生成される伝搬信号、例えばデータ処理装置による実行用に好適な受信装置へ送信される情報を符号化するために生成されるマシン生成の電気、光、もしくは電磁信号上で、符号化され得る。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶デバイス、コンピュータ可読記憶基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリアレイもしくはデバイス、またはこれらのうちの１つもしくは複数の組み合わせであり得る、あるいはこれらに含まれ得る。さらに、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成される伝搬信号において符号化されるコンピュータプログラム命令の発信元または発信先であり得る。コンピュータ記憶媒体はまた、１つまたは複数の別個の物理コンポーネントまたは媒体（例えば多数のＣＤ、ディスク、または他の記憶デバイス）であり得る、あるいはこれらに含まれ得る。

当明細書において説明される動作は、「データ処理装置」により実行される動作として、１つまたは複数のコンピュータ可読記憶デバイス上に記憶されたデータ、または他の発信元から受信したデータに対し、実施され得る。

用語「データ処理装置」は、データを処理する全ての種類の装置、デバイス、及びマシンを包含し、例としてプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、チップ上のシステム、前述のうちの複数、または前述の組み合わせが含まれる。装置は、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含み得る。装置はまた、ハードウェアに加えて、論議されているコンピュータプログラムの実行環境を作るコード、例えばプロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想マシン、またはこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせを構築するコードを、含み得る。装置及び実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティング、及びグリッドコンピューティングインフラストラクチャ等、様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現し得る。

コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる）は、コンパイラ型またはインタプリタ型言語、宣言型またはプロシージャ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書かれることが可能であり、そしてコンピュータプログラムは、独立型プログラム、あるいはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、オブジェクト、またはコンピューティング環境における使用に好適な他のユニットを含む任意の形態で、展開可能である。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応し得るが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータ（例えばマークアップ言語文書に記憶される１つまたは複数のスクリプト）を保持するファイルの一部に、論議されているプログラム専用の単一ファイルに、または複数の調整ファイル（例えば１つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶するファイル）に、記憶され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、あるいは１つの場所に配置された、または複数の場所にわたって分散され、通信ネットワークにより相互接続された複数のコンピュータ上で、実行されるように展開され得る。

当明細書において説明されるプロセス及び論理フローは、１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行して入力データで作動し出力を生成する行動を行う１つまたは複数のプログラマブルプロセッサにより、実行され得る。プロセス及び論理フローはまた、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により実行され、そして装置も当該専用論理回路として実施され得る。

コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサには、例として、汎用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロセッサの両者、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリもしくはランダムアクセスメモリ、またはその両者から、命令及びデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令に従って行動を行うプロセッサと、命令及びデータを記憶する１つまたは複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータはまた、例えば磁気、光磁気ディスク、または光ディスク等、データを記憶する１つまたは複数の大量記憶デバイスを含む、あるいは１つまたは複数の大量記憶デバイスからのデータ受信、または１つまたは複数の大量記憶デバイスへのデータ転送、またはその両方を行うように動作可能に接続される。しかしながら、コンピュータは、そのようなデバイスを有する必要はない。さらに、コンピュータは、別のデバイス、いくつか名前を挙げると例えばモバイフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、モバイルオーディオもしくはビデオプレーヤ、ゲーム機、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器、または携帯記憶デバイス（例えばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）に、組み込まれ得る。コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに好適なデバイスには、非揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスの全ての形態が含まれる。これらには、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイスといった半導体メモリデバイス、例えば内部ハードディスクまたはリムーバブルディスクといった磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭディスクが例として含まれる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路により補完され得る、あるいは専用論理回路内に組み込まれ得る。

歯ブラシ設計
図３において例示されるように、歯ブラシ１は、持ち手４０と、持ち手４０に着脱自在に結合可能であり得るヘッド４２とを含む。持ち手４０は、ヘッド４２に機械的に接続され、起動されるとヘッド４２を、口の中に配置された時にユーザの歯を磨くように振動または動かすモータを含み得る。持ち手４０は、持ち手４０に様々なヘッド４２を着脱自在に取り付けるヘッドインタフェース４６を含む。ヘッドインタフェース４０は、様々なヘッド４２へデータ転送及び電力転送の両方を行う導線４８を含む。例えば、一定のヘッド４２は、電力転送及びデータ転送を必要とするセンサを含み、よって電力が、ヘッドインタフェース４６にてヘッド４２と接続を成す導線４８を通して、持ち手４０の電源からヘッド４２へ送られ得る。ヘッドインタフェース４６上で接続を成す様々な数の導線４８が存在し、例えば電力用に２本の導線４８、及びデータ用に２本の導線４８、電力用に３本の導線４８、データ用に３本の導線４８、並びに他の様々な数の導線が存在し得る。いくつかの実施形態において、ヘッドインタフェース４６は、水がインタフェースに入り込んで電気導線４８の電力及びデータ転送を妨害することを防ぐために、ヘッド４２との水密シールを形成する。

いくつかの実施形態において、回路の大部分及び高価なコンポーネントは、一定の使用回数後に使い捨てられ得るヘッド４２と向かい合う持ち手４０の内部に含まれ得る。これにより、ヘッド４２の取り換え費用は最小化される。例えば、いくつかの実施形態において、バッテリ、コントローラ１３は、持ち手４０に含まれ、任意のセンサプローブ及びセンサプローブに接続する回路は、ヘッド４２に含まれ得る。別の実施形態において、ヘッド４２は、回路または電気コンポーネントを全く含まず、歯ブラシの毛を支えることで機構的歯磨き機能のみを提供する。

歯ブラシ１はまた、音声及び視覚的フィードバックをユーザに提供するために、スピーカ５０と、様々な視覚指示器５２とを含み得る。例えば、持ち手４０は、音楽、実質的フィードバック、意欲を向上させるセリフ、残り時間、歯磨きの圧力に関する助言、一定の四半部が適切に磨かれているか否かに関する助言、歯磨き完了の告知等を再生するスピーカ５０を含み得る。加えて、歯ブラシ１は、経過時間を含む歯磨きに関する実質的フィードバックを提供する任意の数の視覚指示器５２、歯磨きが完了した時のＬＥＤ指示器、各四半部が対処されたか否かに関する指示器を含む不適切な歯磨きの警告指示器を含み得る。別の実施形態において、歯ブラシ１はまた、音声メッセージをユーザに伝達するために、骨電動も利用し得る。

センサ
歯ブラシ１は、様々なフィードバック及び他の意欲を向上させる情報をユーザに提供するために分析され得る一定の歯磨き属性を検出する様々なセンサを組み込み得る。例えば、歯ブラシ１は、様々な動きセンサ１１を組み込み、口内の一定の四半部に関して、または個々の歯に関してさえも、歯磨きの品質を特定し得る。動きセンサ１１は、ジャイロスコープ、加速度計、磁力計、及び位置、移動、及び加速を検出可能な他の様々なセンサを含み得る。これらの様々な動きセンサ１１は、持ち手４０またはヘッド４２に組み込まれ得る。しかしながら、ヘッド４２ひいては任意の加速または他の動きセンサが、位置検出をインタフェースし得るたくさんの追加の動きを体験する実施形態において、動きセンサ１１を持ち手４０に入れることは有利であり得る。いくつかの実施形態において、磁力計は、地球磁場のベクトル（複数可）を感知する。いくつかの実施形態において、３軸磁力計が使用され、別の実施形態において、２軸または１軸磁力計が利用される。

歯ブラシ１に組み込まれた磁力計により感知され得る既知の極性を有する既知の磁場を生成するために、磁場発生器も利用され得る。検出可能な磁場を生成するために利用され得る再充電コイル及び／またはインタフェース回路２０を既に有するベースステーション２の中に、磁場トランスミッタ１１０が配置され得る。別の実施形態において、磁場トランスミッタ１１０は、ベースステーション２内の別個の電子コンポーネント、または別個の物理コンポーネント全体であり得る。いくつかの実施形態において、磁場トランスミッタ１１０は、既知の配向の据え置きユニットであり得る。

歯ブラシ１はまた、ユーザの口への歯ブラシ１の近接度を検出する様々な近接度センサを組み込み得る。これらは、ヘッド４２に、または持ち手４０に、組み込まれ得る。近接度センサは、ユーザの歯磨き品質の特定に関連する追加位置情報を取得するために利用され得る。

加えて、歯ブラシ１は、ユーザが自身の歯を磨く際に適切な圧力を加えているか否かを判定する圧力センサ１０を含み得る。ヘッド４２に圧力センサ１０は組み込まれ、これは、より容易に屈曲可能であり得る、あるいは単純な圧力変換器または圧力測定可能な他のコンポーネントを利用し得る。

いくつかの実施形態において、様々なヘッド４２は、歯磨きの品質に関係し得る、またはし得ない歯の品質の様々な態様を検出するカメラ５６を組み込み得る。例えば、脱灰、または虫歯、または齲歯を示すデータを収集するために、近赤外線カメラ５６を含むカメラ５６が、歯ブラシ１上で利用されることが可能であり得る。例えば、歯ブラシ１は、これらの異常を検出するのに特に適した一定の波長、例えば１３００〜１４００ｎｍ範囲の波長を利用し得る。いくつかの実施形態において、歯ブラシ１はまた、歯磨き中に歯に向けて当てられる光源５８を含み、一定の異常を検出するためにカメラにより利用され得る。

一定のカメラ５６及び潜在的光源５８はまた、歯の上の歯垢レベル、及び歯磨き中の歯垢レベルの変化を検出するように、実施され得る。一定の実施形態において、赤外線もしくは近赤外線光源５８、並びに当波長範囲の光を検出及び記録する好適なカメラ５６により、歯垢の検出が潜在的に可能となり得る。

歯磨き分析及びフィードバックのプログラム
歯ブラシ１の様々なセンサは、ユーザによる歯磨きの品質、またはユーザの歯の全体的歯科保健に関連するデータを集め得る。当データはそれから、歯ブラシ監視システム１００の様々な部分にインストールされたプログラムまたはアプリケーションを使用して処理され得る。従って、前述のように、センサからのデータは、歯ブラシ１のコントローラ１３あるいはモバイルデバイス３０またはサーバ４上のプロセッサが実行するプログラムにより、処理され得る。システム１００によるデータ処理及びデータ分析は、ユーザの歯磨きの品質に関連するフィードバックを表す出力データをもたらす。当フィードバックは、歯ブラシ１のスピーカ５０を通して音声フィードバックにより通信され得る、または歯ブラシ１の指示器５２で視覚的に通信され得る、あるいは、対応付けられたモバイルデバイス３０上で、またはホストされるウェブサイト上でアクセスされた時に、またはサーバ４と通信した時に、聴覚及び視覚の両方で通信され得る。

図４は、歯ブラシ１が特定ユーザの歯磨きの品質を評価するプロセスの実施例を示す。それぞれのステップは、特定の実施形態において必須ではないが、これらのステップの様々な組み合わせが、歯ブラシ監視システム１００において実施され得る。初めに、ユーザによる歯ブラシ７２の較正を可能にするために、ユーザは、ユーザプロファイル７０を歯ブラシ監視システム１００へ入力し得る。いくつかの実施形態において、歯ブラシ１は、工場にて、またはユーザにより、あるいは両方により、較正され得る。較正後、ユーザは、歯ブラシ１を手に取り、自身の歯を磨き始め得る。そして歯ブラシは、歯磨きが開始されたことを特定し（７４）、歯磨き中にセンサデータを記録し始める（７６）。それから歯ブラシ監視システム１００は、センサデータを分析し（７８）、ユーザへ歯磨き品質フィードバックを出力し得る（８０）。

ユーザプロファイル
従って、初めに、一定の歯ブラシ１の特定ユーザごとに、またはサーバ４上に記憶された特定アカウントに対応付けられた特定ユーザごとに、ユーザプロファイル６０が入力され得る（７０）。新たな歯ブラシまたはサーバ４上の新たなアカウントの初期設定の際、ユーザは、最適な歯磨き時間及び特徴を特定するために利用され得る自身の情報を入力し得る。例えば、プログラム１５は最初に、ユーザの名前、性別、背丈、体重、年齢、及びユーザの歯科履歴に関する一定の質問を要求し得る。ユーザプロファイル６０はそれから、ユーザによる歯ブラシの使用中に記録された一定のデータに対応付けられ、当該一定のデータには、一定の歯ブラシ１に特有の較正データ、またはシステム１００に接続されるいずれの歯ブラシ１にも適用可能な一般的較正データが含まれる。

使用検出
歯磨き監視システム１００はまた、使用が行われたか否か、及び１日当たりの使用回数を特定し得る。いくつかの実施形態において、歯ブラシは、動きセンサ１１を通して動きデータを検出し、データを分析して、使用が起こったか否か、あるいは、歯ブラシが動かされたか、または使用は偽りかを判定する。使用を示す動きが検出されると、歯ブラシ１は、位置及び動きデータを後の分析のために、自身のメモリ１４に記憶し得る。例えば、これは、例えばユーザが薬棚内の歯ブラシを移動させた時の誤検知を記録することを防ぐ、または子供が歯ブラシを一時的に振り動かすことによりシステムが騙されることを防ぐ。

例えば、使用を示す動作は、特定のユーザに特徴的である一定の加速度レベル及び／または周波数に対応付けられ得る。別の実施形態において、ユーザは、歯ブラシ１のボタンまたはスイッチを押して、デバイス上のセンサを起動させ、これによりデータ記録が開始する。従って、歯ブラシ１は、歯磨きが開始された時を特定する（７４）。いくつかの実施形態において、これは、例えば一定の加速度及び周波数の検出により、自動的に行われる。従って、ユーザが一旦歯ブラシを手に取ると、動きセンサ１１は、データの記録し（７６）、歯磨きに対応付けられる特徴に関してデータを分析するために（７８）、データをシステム１００内の様々なコントローラ１３のうちのいずれかに送信し始める。例えば、歯ブラシ１は一般に、使用前は上向きに、歯ブラシ１を持つユーザが歯を磨くのに適さない配向で、そのベース２上に置かれている。従って、ユーザが歯ブラシ１を一旦手に取ると、歯ブラシ１は一般に、歯磨きの間、主に水平に保持されるように、大体４５度回転される。従って、歯磨きが開始されたことを特定する（７４）１つの閾値基準は、歯ブラシ１が水平または略水平であることを示す一定の角度範囲内に歯ブラシ１が傾けられたか否かである。これは、２０度、５度、１０度の角度範囲、または他の好適な範囲であり得る。加えて、一連の較正セッションにより、好適な範囲が示され得る。

別の実施形態において、歯磨きが開始されたか否かの特定（７４）、及び歯磨きが終わったか否かの特定は、システム１００により、動きセンサ１１からの動きデータの統計分析を使用して行われ得る。当統計分析は、以前の歯磨きデータもしくは較正データ、または他のユーザから記憶されたデータと、動きセンサ１１からのデータとの相関関係を特定することにより行われ得る。例えば、分析を行った後に、前に記録された較正データと動きデータとの相関関係の一定閾値、すなわち歯磨きが開始されたこと（７４）または歯磨きが進行中であることを示す、利用に対応付けられた一定閾値が特定され得る。従って、ユーザが歯磨きを一旦開始すると、システム１００は、歯ブラシの使用が開始されたことを記録し（７４）、使用が終了するまで、例えば相関関係が一定閾値を下回った後に、データを歯磨きデータとしてメモリ１４に記録し得る（７６）。分析には、相対移動のみを比較するフィンガープリント型またはシグネチャ型分析が利用され得る。歯を磨く動きは一般に比較的早い動きで行われるが、歯ブラシ１のその他の付随的動作、例えば棚に歯ブラシを戻す動作にはこのような特徴はないことから、一定軸における加速度に基づいてシグネチャは特定され得る。加えて、歯磨きは一般に早い周期運動であるため、歯磨きの周波数が監視され得る。そのため、様々なバンドパス周波数、低域通過、及びカルマンフィルタが使用され得る、あるいは歯磨きが行われていることを示す注目一定周波数及びこれらの周波数における振幅を特定するその他の技術が使用され得る。周波数におけるこれらの振幅は、ユーザが歯磨きをしていることを示すよう対応付けられるもしくは特定される閾値振幅に達する一定の周波数であり得る。例えば、歯磨きが開始されたことをシステム１００が特定する（７４）ためには、水平または垂直軸の一定周波数が必要であり得る、あるいは歯磨きが開始されたことをシステムが特定する（７４）ためには、一定閾値に達する一定周期加速度が必要であり得る。いくつかの実施形態において、これは１〜５Ｈｚの周波数であり得る。コントローラ１３により分析されたデータが、使用を示す一定閾値を一旦下回ると、システム１００は、データの記録を停止し、歯磨きが終わったと判断し得る。

システムは、統計分析に加えて、フィルタリング及び閾値分析を用いて、利用すなわち実際の歯磨きを示す動作を検出し得る。例えば、システム１００は、初めに動きセンサ１１からのデータをフィルタリングし、一定帯域の周波数のみを通し（歯磨きは周期的であるため）、これらの周波数を監視して、その周波数の信号の１つが少なくとも一定数の周期または持続期間で閾値に達する時を検出し、ユーザが歯磨きしていることを特定し得る。例えば、ユーザが自身の歯を平均１〜５Ｈｚで磨く場合（または電動式歯ブラシの場合はこれより低くあり得る）、１〜５Ｈｚのバンドパスフィルタが実施され得る。従って、１〜５Ｈｚ範囲の周波数帯域の振幅が、使用を示す閾値に達することをシステム１００が検出した時、コントローラ１３は、歯ブラシ１が使用されていることを動きデータが示す時間の間、センサからのデータをメモリ１４に記録し始め得る。加えて、一定閾値振幅に達する一定軸の周期加速度または角加速度（環状歯磨きの場合）もまた、歯磨きが開始されたことを示すのに利用され得る。データの分析はまた、歯ブラシ１が歯磨きを支援するためにヘッドを振動させる電子モータを含むか否かにも影響され得る。これらの実施形態において、電子モータにより生成される高周波数加速度及び他の雑音を取り除くために、データはフィルタリングされ得る。

いくつかの実施形態において、歯ブラシ１を使用してユーザが行う動作の種類に基づいて、歯磨きの品質が特定され得る。環状動作、時計回り及び反時計回りの両動き、歯の先端から根本までの動き、及び左から右への動きを含む一定の動作が、歯磨きにはより有益であることが、歯科医により指摘されている。システム１００は、各動きを示す一定の軸で動きセンサ１１からのデータをフィルタリングすることにより、これらの動きが、これらの動きの相対量分行われたかどうかを判断し得る。例えば、動きセンサ１１からのデータは、重力に対し水平な軸でフィルタリングされ、コントローラ１３または他のシステム１００のプロセッサは、データを処理して、加速度、周波数、または他の動きデータが、特定の動きが行われたことを示す十分に顕著な一定方向の振幅に達したか否かを判定し得る。例えば、前後の動きが使用されているのか、環状の動きが使用されているのかを判定するために、加速度が単独で利用され得る。別の実施形態において、歯ブラシ１の実際の動作を特定して、利用されている歯ブラシのストロークの種類を評定するために、動きセンサ１１からの加速度データが統合され得る。データの分析はまた、歯ブラシ１が歯磨きを支援するためにヘッドを振動させる電子モータを含むか否かにも影響され得る。これらの実施形態において、電子モータにより生成される高周波数加速度及び他の雑音を取り除くために、データはフィルタリングされ得る。

いくつかの実施形態において、ヘッド４２を振動させる電子モータが、歯ブラシ１に含まれ得る。これらの実施形態において、センサが記録する歯磨き動作に関連する動きデータは、手動歯ブラシ１と比べて、より小さい振幅を有し得る。これは、電子モータ及び可動ヘッド４２による支援のない手動歯ブラシのユーザは、自身の歯をより強い勢いの動きで磨くためである。従って、動きデータを分析して歯ブラシの使用、動き、及び位置を検出するために利用されるアルゴリズムは、より低い振幅及び／または異なる動きを把握し、モータからの高周波雑音のフィルタリングを含むように修正される。従って、いくつかの実施形態において、電子歯ブラシを使用するユーザは一般に、よりゆっくりとした速さで歯ブラシを動かし、よりまっすぐな線運動を行うため、歯ブラシのストロークを検出または指摘するために必要となる振幅設定閾値は、より小さいものとなる。

さらに、歯磨きが実際に行われたか否かを判定するために、圧力センサ１０も利用され得る、あるいは圧力センサ１０も上記の動きデータと組み合わせて利用され得る。例えば、ユーザは、歯ブラシ１をあちこち動かしているが、歯に当てていないこともあり得る。このため、従って、一定の周波数、振幅、または特徴の動き、並びに一定の圧力の両方を要求することにより、付随的動作による多数の誤検知、または歯磨き中に起こっていない歯ブラシの圧力が除外される。従って、圧力センサ１０は、歯に当てられている圧力を特定するためにコントローラ２８により分析される（７８）信号を出力し得る。圧力が一定の閾値を超える場合、システム１００は、ユーザが歯磨きをしている可能性が高いと、指摘または特定し得る。当分析は、統計分析、閾値分析、または圧力センサ１０により記録される圧力の量及び／または持続特性に基づいて歯磨きの可能性を特定する他の好適な計算方法により、行われ得る。

交換可能ヘッドの利用モニタ
加えて、歯ブラシ１の１つのヘッド４２の有用寿命を監視するために、歯ブラシ１の交換可能ヘッド４２の使用総回数が検出され、歯ブラシ１のメモリ１３に記憶され得る、あるいはサーバ４に対応付けられ得る。従って、システム１００は、一旦歯ブラシ１の特定ヘッド４２が一定回数または持続期間使用されると、例えばユーザのモバイルデバイス３０上に、またはサーバ４へのウェブページインタフェースを通して、ユーザに通知を提供し得る。一旦ヘッド４２が消耗されると、ユーザはこれを取り外し、新たなヘッド４２を再結合し、システム１００はこれを、新たな歯ブラシ１の取り付けとして解釈または記録し得る。加えて、各ヘッド４２は、その特定のヘッド４２の識別子を記憶する一意的識別モジュール６２を組み込み得るため、例えば洗浄または他の目的で同じヘッド４２が再度取り付けられると、システム１００は新たなヘッド４２が取り付けられたとは見なさない。

歯磨きの時間及び位置
次に、歯磨きの位置及び時間品質８０に関するフィードバックを提供するために、上記の記録された歯磨きデータは分析され得る（７８）。これは、ユーザに即時のフィードバックを提供するために、歯磨きが完了した後に、またはリアルタイムに提示され得る。例えば、動きセンサ１１は、歯ブラシ１の位置情報を検出し得る。加速度計及びジャイロスコープのデータ、または他の動きセンサ１１を使用して、歯ブラシ１の位置、配向、及び移動が特定及び推定され、ヘッド４２の相対位置移動が計算され得る。例えば、ヘッド４２のブラシ毛部分に対する動きセンサ１１の距離、配向、及び方向が分かる場合、システム１１は、動きセンサ１１の相対的動きに基づいて、ヘッド４２の位置、並びにその相対的動き、配向、及び有効範囲を特定することが可能である。これは、歯磨きのシグネチャを特定するために、歯ブラシ１が動きを検出した１つの基準座標を最初に計算し、初期座標（複数可）に関する相対移動を記録することにより、計算され得る。これは、ジャイロスコープまたは加速度計により記録された加速度により歯ブラシの配向変化及び移動を計算して、ヘッド４２の移動を計算することにより、行われ得る。これらの計算は、コントローラ１３、またはモバイルフォン上でアプリケーションを実行するモバイルフォンプロセッサ、もしくはデータを分析するソフトウェアを作動させるサーバ上のプロセッサ（複数可）を含むシステム１００内で利用される他のプロセッサにより、行われ得る。

いくつかの実施形態において、磁力計センサ１１は、極性、方向ベクトル、及び地球磁場及び／または磁場トランスミッタ１１０により生成される磁場の強度を検出することにより、追加位置情報を提供し得る。いくつかの実施形態において、ベースステーション２は据え置きであることから、これはベースステーション２に配置された磁場トランスミッタ１１０であり得、磁場トランスミッタ１１０は、既知の極性及び方向（例えば水平または垂直及び一定の方向）を有する。これは、歯ブラシ１内に配置された磁力計１１により検出され得る。従って、磁場センサ１１により検出される磁場強度により、ベースステーション２を囲む磁力線を表す球体もしくは楕円曲線または卵形曲線に沿ったベースステーション２から歯ブラシ１までの距離が推定される。加えて、磁力計は、磁力線に沿った磁場のベクトル方向を感知することが可能である。別の実施形態において、ベースステーション２からの歯ブラシ１の距離は、加速度計及びジャイロスコープの姿勢情報と共に、磁場トランスミッタ１１０から発せられ、磁力計１１により検出される磁場配向を使用して、計算され得る。これは、磁場の形、及びトランスミッタから一定距離におけるそのベクトル、及びその極性の知識を利用することで可能となる。例えば、重力に関する磁場の勾配は、例として磁場トランスミッタからの様々な距離において、予測通りに変化する。加えて、重力ベクトルを磁場ベクトルと比較することにより、角度を利用して、卵殻または磁力線に沿った高さが計算され得る。これは、それぞれの高さにおいて重量に関する卵殻は異なる角度に配向されることから、それぞれの高さにおいて重力に関する磁場角度は異なるためである。これは、Ｎ極及びＳ極が垂直方向に配向される時に特に当てはまるため、磁力線は、卵殻の下部及び上部近くの水平状態から、トランスミッタの高さ辺りの垂直状態に変わる構成要素を有する。

従って、トランスミッタ１１０の周りの等磁場強度から成る水平面に配置された輪の中で歯ブラシ１の位置を特定するために、加速度計データと組み合わされた磁力計データが利用され得る。例えば、図５は、垂直面で方向を変えるＢ（磁力）場ベクトルの分層を有する卵殻を生成する単一コイル磁場トランスミッタ１１０を伴うベース２の実施形態を例示する。歯ブラシ１上のセンサ１１には、磁場トランスミッタ１１０により生成される磁場を検出する磁場センサ１１、及び数ある加速度の中でも重力の加速度ａ_ｇを検出する加速度計１１が含まれ得る。従って、歯ブラシ１上の磁力計１１は、トランスミッタ１１０により生成されるＢ場に配置され得る。従って、磁場強度及び方向（Ｂ_ｔ）は、磁力計１１により特定され得る。同時に、加速度計１１は、重力の加速度を、ベクトルａ_ｇとして検出し得る。システム１００は、データを分析し、重力ベクトルａ_ｇと磁場ベクトルＢ_ｔとの間のＱ°を特定し得る。

角度Ｑ°はそれから、輪Ｒを特定するために使用されることが可能であり、歯ブラシ１の位置は輪Ｒに沿ったある点に存在することが分かっている。例えば、初めに、磁力計１１により検出される磁場Ｂの強度は、どの磁場卵形殻または磁場ドーナツ形殻上に歯ブラシが存在するか（例えばＢ_１、Ｂ_２、またはＢ_３）を特定するために、利用可能である。これにより、歯ブラシ１の位置は、トランスミッタ１１０の周りの中の空いた卵殻またはドーナツに絞り込まれる。次に、Ｑ°は、卵殻またはドーナツ上の垂直位置を計算するために統合され、よって歯ブラシの位置は、トランスミッタ１１０の周りの輪Ｒに絞り込まれ得る。従って、システム１００が新たな輪Ｒへの移動を検出すると、システムは、移動した可能性のある方向及び距離に関する情報を有する。当情報は、移動した方向に関してさらなる情報を提供する加速度計データにより、向上される。例えば、これは、歯ブラシ１が移動した方向及び／または距離の一定上限または一定下限を提供し得る。従って、当システム１００及びデータ処理技術は、歯ブラシ１の相対位置及び移動情報を提供するために利用され、本明細書において説明されるように、口内の歯磨き位置を特定するために適用され得る。

いくつかの実施形態において、磁力計センサ１１は、磁場トランスミッタ１１０により発信される磁場を感知し得る。これを行うために、当磁場データは、無関係な雑音から、特に地球磁場から、フィルタリングされなければならない。地球磁場は、歯ブラシの移動規模上の所定位置において比較的定常な強度及び方向から成る。加えて、地球磁場はかなり大きく、大半の磁力計は、地球磁場の規模に較正される。従って、例えば配向及び位置変化を計算するために地球及びトランスミッタ１１０の両磁場を検出する実施形態において、地球磁場に較正された磁力計を使用するには、その２つを区別するために一定のフィルタリングアルゴリズムが使用されなければならない。いくつかの実施形態において、この２つをフィルタリングするために利用され得る決定的データは、磁場トランスミッタ１１０により発信された検出磁場の変化と比べて、歯ブラシ移動規模上の地球磁場は、比較的定常であり続けることである。よって、この２つの磁場を区別するために、時間的フィルタが適用され得る。いくつかの実施形態において、トランスミッタ１１０により発信される磁場は、信号処理及びデータ分析を使用して簡単にフィルタリングされるように、一定周波数または振幅で発生され得る。

いくつかの実施形態において、磁力計１１から出力されるベクトルデータの磁場方向構成要素も、相対位置変化及び／または配向を計算するために利用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、トランスミッタ１１０は、図５において例示されるベクトル配向で磁場を発信し得る。トランスミッタ１１０により生成される磁場Ｂから磁力計により検出される方向またはベクトル情報は、配向及び／または相対位置情報を提供するために、有用であり得る。地球磁場の配向とは異なる配向を有する可能性の高い当データはそれから、地球磁場から検出された方向ベクトル情報のデータと組み合わされ得る。従って、磁力計１１は、空間内の配向及び位置変化に関する基準を提供するために、地球磁場の方向を示すベクトル、及びトランスミッタ１１０の磁場のベクトルを検出し得る。

一実施例において、地球磁場を感知する磁力計は、方位磁石のように、または図５において例示されるＺ軸を中心に、水平面における歯ブラシ１の配向を感知し得る。いくつかの実施形態において、これは、特定の地理的位置における地球磁場の勾配に基づく水平方向だけでなく垂直方向の定常なベクトルも含み得る。別の実施形態において、トランスミッタ１１０は、斜め、水平、垂直、または他の既知の配向に配置され、当配向は、磁力計１１の配向、並びに磁力計１１及び歯ブラシ１の位置変化を計算するための基準点として使用される。

さらに、ユーザにより使用されている時の歯ブラシ１とベースステーションの磁場トランスミッタ１１０との相対的配向に基づいて、較正が必要であり得る。磁力線の形状及び配向は、磁場生成器に関する位置に基づいて変化するため、異なる式、較正、または調整が行われる必要があり得る。例えば、磁場生成器の側近くでは、磁束線は第１方向に配向され得る。しかしながら、トランスミッタ１１０の両極端近くでは（例えば上部または下部、あるいは右側または左側では）、磁束線はトランスミッタ１１０の側または中央近くの第１方向に対し垂直に配向され得る。加えて、ユーザが歯を磨く位置で測定に適切な磁場が確実に生成されるように、ユーザは、トランスミッタ１１０から一定距離にて自身の歯を磨くように要求され得る。垂直方向に物理的に配向されているコイルの有益な態様は、生成される磁場が、トランスミッタ１１０（及び代理でベースステーション２）の全側面で比較的同じであることであり、比較的同じ高さであると想定され、よって較正にはより単純なアルゴリズム及び／またはプロセスが求められ得る。しかしながら、コイルが水平面に横たわる場合、ベースステーション２の配向に応じて、磁束線は異なる方向に進み得る。この実施形態において、通常自身の歯を磨く場所にいるユーザに関して一定方向にベースステーション２を向けるように、ユーザはベースステーション２を旋回させるように指示され得る。別の実施形態において、較正は、トランスミッタ１１０により発信される磁場のベクトル方向の変化を利用可能であり得る、あるいは当磁場のベクトル方向の変化に適応可能であり得る。

磁力計１１からのデータは、配向及び／または位置を特定するために、加速度計１１から出力されるデータ、またはジャイロスコープ１１及び加速度計１１からのデータと組み合わされ得る。例えば、加速度計１１のデータは初めに、比較的小さい加速度の期間中に重力に関する歯ブラシ１の配向を特定するために利用されるため、重力の加速度は３軸加速度計により検出され、これにより歯ブラシ１が水平面にある横軸を中心に傾けられたか否か、またはどのように歯ブラシ１が地球に向かう下向きの重力に関してその長手方向軸（歯ブラシを通して縦に走る長手方向軸）を中心に回転されたかが、特定され得る。加速度計データにより、歯ブラシ１が通常の歯磨き動作と比べて比較的小さい量の加速度を体験していると示される場合、コントローラは歯ブラシ１が比較的静止状態にあると特定し、加速度計データは重力方向に配向されるベクトルを特定するために利用可能である。加速度計データがジャイロスコープデータと組み合わされる場合、歯ブラシの姿勢を計算するために、重力に関する歯ブラシの姿勢の偏向が特定可能である。例えば、重力ベクトルの初期記録は、その後、姿勢を特定するために基準ベクトルとして使用され得る。それから当初期位置からの偏向、または加速度計及びジャイロスコープにより特定される姿勢は、ジャイロスコープのデータに基づいて初期基準ベクトルからの配向変化を計算することにより特定され得る。従って、加速度計のデータ、または加速度計及びジャイロスコープのデータは、歯ブラシの毛の向いている方向を特定するために利用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、加速度計及びジャイロスコープのデータは、歯ブラシの毛が前方上向きもしくは下向き、前、左及び右側を向いているか否かを特定するために分析され、これにより潜在的に口内の特定四半部または他の区域が絞り込まれる。例えば、歯ブラシ１の毛が下を向いている時、歯ブラシは下の歯の上部を磨くことしかできない。歯ブラシ１の毛が上を向いている時、歯ブラシは上の歯の歯冠または先端を磨くことしかできない。さらなる例として、歯ブラシ１が右を向いている時、歯ブラシは臼歯等の左側を磨くことしかできない。加えて、いくつかの実施形態において、重力を表すベクトルは常に床または地球に向かう方向を指し、歯磨きはまっすぐに立った状態で行われる可能性が非常に高いため、重力に関する配向は確定的である。従って、いくつかの配向態様または配向面において、歯に関する歯ブラシの毛の配向を特定することは可能である。一定の実施形態において、これらの計算は、統計及び／または口内の改造モデルを使用して、決定的に行われ得る、あるいは推定され得る。例えば、一定許容誤差内または統計的有意限度内で歯ブラシの毛が下を向いていると加速度計が感知する場合には、システムは、磨かれている表面は下の歯（または例えば舌）の上部である可能性が高いと特定できる。別の実施形態において、本明細書において説明されるように、歯磨きの配向は、お互いに相対的に計算され得るため、ユーザが自身の歯を磨くたびに口内のモデルは適合され得る。

重力に垂直な水平面における配向を特定するために、例えば地球磁場またはベースステーション２のトランスミッタ１１０により生成される磁場が利用され得る。いくつかの実施形態において、磁場トランスミッタ１１０は、重力に垂直な水平面において方向を変える方向ベクトルを有する磁場を生成する。従って、絶対方向が分かっていなくとも、磁力計１１により検出されトランスミッタ１１０により発信される磁場に関する歯ブラシ１の相対的配向が、水平面において特定され得る。従って、水平面における当配向の相対変化が特定可能であり、基準座標系に沿った移動経路が特定され得る。いくつかの実施形態において、基準座標系は、歯磨きセッション中に記録された初期またはその他のデータポイントのうちの１つに基づき得る。本明細書において開示されるように、これらの相対変化は、ユーザが歯磨きを終えた後に相対位置を用いて、位置の計算または形の再構築を行うために、利用され得る。

いくつかの実施形態において、ジャイロスコープ、磁力計、及び加速度計の全てから出力されるデータは、重力並びに地球磁場及びトランスミッタ１１０の磁場のどちらかまたは両者に関する配向を特定するために利用され得る。いくつかの実施形態において、配向は、異なるセンサ１１により特定され、確定または有効化され得る。例えば、ジャイロスコープからの角速度は、一定方向における配向変化を特定するために統合され得るが、統合による誤差は、磁力計の測定値を使用して訂正され得る。別の実施形態において、磁力計、及びジャイロスコープと磁力計のいずれかまたは両者が、配向を特定するために様々な組み合わせで利用され得る。

いくつかの実施形態において、本明細書において開示されるように統計分析を用いて歯ブラシ１の位置を特定するために、配向のみが利用され得る。別の実施形態において、移動または距離に関するさらなる指示を提供して、歯ブラシ１の毛の推定位置を計算するために、ジャイロスコープ及び／または加速度計により検出される慣性変化は、磁力計１１の測定値と合わせて、または磁力計１１の測定値とは別個に、使用され得る。いくつかの実施形態において、配向情報は、センサ１１から出力される、並進慣性または位置変化を示すデータと組み合わせられ得る。慣性センサの場所に応じて、配向情報は、歯ブラシの毛の位置を示す慣性移動データと組み合わされ得る。例えば、動きセンサ１１が歯ブラシ１の中でもユーザが歯ブラシ１を保持する歯ブラシの長手方向軸の真ん中に配置されている場合、配向における変化は、動きセンサ１１の位置を動かすことなく（動きセンサ１１はその位置で回転し得るが）、ヘッドを動かす。従って、配向情報は、センサ１１の位置に対する歯ブラシの毛の空間的位置を計算するのにも使用可能である。

移動または位置変化はまた、磁力計１１により出力されるデータから計算され得る。いくつかの実施形態において、磁力計１１は、ベースステーション２内の磁場トランスミッタ１１０、または歯ブラシ１から分離した別の据え置きコンポーネントにより生成される磁場を検出し得る。当実施形態において、１軸、２軸、または３軸磁力計１１により感知される磁場の強度及び配向は、ベースステーション２内の固定された据え置きの磁場トランスミッタ１１０に関する歯ブラシ１の位置移動の追加データを提供できる。従って、磁場の増大または減少は、歯ブラシ１がベースステーション２に向かって、またはベースステーション２から離れて移動していることを示す。加えて、磁力計１１により出力される磁場及びその極性の配向または勾配における変化は、並進及び位置を特定するために利用可能である。当情報は、磁場強度の単位変化が、移動方向に基づいたどれだけの距離に等しいかを（磁場を通る様々な方向がより高いまたはより低い変化率を有し得るため）、較正または実験データに基づいて特定するのに利用され得る。別の実施形態において、磁場の勾配または形の単位変化も、位置変化に相関付けられ得る。磁力計をベースステーション２内に組み込むようなシステムを含む本明細書において開示される歯ブラシシステムは、配置される度に、各自の水平磁場配向が異なり得る。これは、各ユーザが自身の歯を磨く時の立ち方、及び／または洗面台上部でのベースステーション２の配向のされ方が、ユーザごとに変わり、毎回洗面台を掃除した後等でも若干変わり得るからである。従って、適応した統計分析が、歯ブラシ１の毛の相対位置を特定するために利用され得る。

磁力計１１から出力される磁場データから計算される位置データは、歯ブラシ１の位置変化を計算するために、慣性データと組み合わされ得る。いくつかの実施形態において、慣性データは、移動距離を計算するために利用され、磁力計データも、誤差を取り除き、及び／または慣性データに基づいた位置変化の計算に限界を提供するために、利用され得る。例えば、磁場強度の変化は、最も圧縮された磁力線に対し直接垂直に進行すると想定される一定の最小下界限度を有し得る。磁場強度の一定の変化を考えると、磁力計は空間内を一定のユークリッド距離分少なくとも移動したこと（または一定の角度分配向を少なくとも変化したこと）が特定され得る。勾配及び磁場強度におけるこれらの変化は、磁力計またはジャイロスコープのデータに従って補完または微調整され得る一定許容誤差内の距離変化を特定するために利用され得る。当データは、歯ブラシ１のより正確な移動距離及び相対的方向移動を特定するために、配向及び慣性データと組み合わされ得る。

センサからのデータを利用して口内の各区域、四半部、または他の論理区分において費やされた時間を推定するために、ユーザは歯ブラシ１を較正する必要があり得る。いくつかの実施形態において、較正は、工場にて、またはユーザにより、あるいは両方により、行われ得る。従って、較正は、特別製造ユニットを較正するため、並びに、例えば固有の磁気干渉、固有の背丈、及び配向（卓上が水平でないかもしれない等）を含み得る特定ユーザの地理状況、解剖学的構造（すなわち背丈）、及び／または風呂場環境に適応するために、利用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、ユーザは色の付いたジェルを自身の歯に塗布し得る。それからユーザは、歯ブラシ１が歯の側に一旦置かれると、歯ブラシ１を較正モードにし、色の付いたジェルの全てを磨き取り、その間に動きセンサ１１及び他のセンサはデータを記録する。この時点で、ユーザは、較正データの取得を終わらせるために、較正のスイッチを切り得る。別の実施形態において、ユーザが較正機能を一旦稼働させると、歯ブラシ１は、歯磨き中の任意の中断を含む、ユーザが歯磨きを始めた時点及び終えた時点を検出する。当較正手順は、基準位置、配向、及び動き較正データを提供し、これらは、後続の歯磨きが口内の全領域を十分な時間磨いたか否かを特定するために、統計分析（７８）または他の分析方法を用いて、後続の歯磨きと比較され得る。

デバイスが前の歯磨き及び／または他のモデルユーザの歯磨きからの参照データを使用して一旦較正されると、各利用に基づく歯磨きデータは、その品質を評価するために参照データと比較され（７８）、新たに取得されたデータにおいて歯ブラシ１の位置を特定し得る。例えば、較正データは、特定ユーザの口内の形及び寸法の統計モデルを準備するために利用され、かつ歯ブラシ１がユーザの口内の任意の一定区域を磨いている時を特定するために一定の統計境界線を作るために使用され得る。その後、ユーザが２回目の歯磨きを一旦開始すると、歯磨きにおいて任意の欠陥があったか否か、及び任意の欠陥があった場所を特定するために、新たに記録されたデータは、当ユーザのプロファイル６０に対応付けられた較正歯磨きデータに重ね合わせられ得る、あるいは相関付けられ得る。例えば、システム１００は、各四半部を磨くのに費やされた時間、ストロークの回数の特定、または歯磨きの他の評価を行い得る。加えて、分析は、ユーザが一定領域を磨きすぎている、または全体的に、またはユーザの口内の特定区域において、正しいストロークパターンを使用していないことを示し得る。

相関関係の特定は、統計分析により行われ、例えば、このような違いの定量比較は、単純に３ｘｚ空間内のユークリッド距離を測定することにより行うことができる。このようなベクトルはそれから、主要分分析（ＰＣＡ）、階層的クラスタ分析（ＨＣＡ）、回帰分析、及び線形判別分析を含む統計分析を使用して、処理され得る。高次元データに好適な統計方法が利用され得る。例として、ＨＣＡは、各種類の動きを表すデータまたは位置データの間の距離を、系統的に調査する。データベクトルの間のユークリッド距離からデータのクラスタ化を示す、系統樹のようなデンドログラムが、その後生成され得る。

各統計データクラスタは、ユーザの口内の各区域、四半部、または他の論理区分のセンサデータを表し得る。例えば、口内は、上部及び下部に分けられ、上部及び下部はそれぞれ右部分、前部分、及び左部分を備え、それぞれの右部分、前部分、及び左部分は内面、上面、及び外面を有し得る。従って、口内は、３６の異なる区域、１０区域、８区域、１２区域、もしくは４区域（四半部）、上部及び下部のみ、外側及び内側のみ、及び他の論理区分を有し得る。従って、参照データを使用して、コントローラ１３、またはシステム１００内の他のプロセッサ（例えばモバイルフォンまたはサーバ内のプロセッサ）は、歯ブラシがユーザの口内の特定区域を磨いている尤度を示す信頼区間または他の値を計算し得るが、ストロークがこれらの区域における較正データに相関または関連する尤度を特定し得る。基準位置を取得するために、ユーザは、口内の同じ位置から歯磨きを開始するように指示され得る。このように、データは、既知の位置から始まり、当既知の位置を、統計分析を用いて残りのデータを関連付けるための基準点として使用できる。例えば、動きセンサ１１により検出される、歯ブラシ１の基準位置からの角度、配向、計算距離、及び他の特徴は、較正データに基づいて、新たな各位置が口内の一定位置に相関する尤度を示し得る。

別の実施形態において、コントローラ１３または他のシステムプロセッサ（例えばスマートフォン、サーバ、または他のコンポーネント内のプロセッサ）は、統計データを処理し、歯ブラシが口内の一定区域内に存在する確率が９５％、８５％、８０％、または他の好適な確実度であることを統計分析が示す場合、歯ブラシが口内の当一定区域を磨いていることを特定し得る。いくつかの実施形態において、歯磨きの統計分析の特異性または感度は、特定ユーザの相違に合うように修正され得る。

当分析は出力８０を含み、当出力８０により、コントローラ１３または他のプロセッサは、口内または歯の各区域においてどの歯ブラシストロークが設定されているか、よってユーザが口内の各四半部、各半部、もしくは各歯、または他の論理区分を磨くのに費やす時間、及びこれらの時間が推奨療法と比較してどのようであるかを、特定することが可能となる。別の実施形態において、一定領域に入っている開始時間及び終了時間が記録され得る、あるいは口内の各区域を磨くのに費やされる時間を特定する他の好適な方法が記録され得る。

いくつかの実施形態において、システム１００は、歯ブラシの位置を検出するのではなく、ユーザに口内の一定区域を１つずつ磨くように指示し、ユーザが実際に歯磨きをしているか否かのみを特定し、歯磨きを示す動きが検出されている間のみ歯磨き時間を計測または記録し得る。それから、指示された区域において所定の時間歯磨きが一旦記録されると、システム１００は、口内の次の区域に移る時間になったことをユーザに示し、ユーザが実際に歯磨きをしている時間を計測する。これは、ユーザが休憩することで各区域における最適時間より短い時間歯磨きを行うことを防ぐ。従って、システム１００がユーザに特定区域内を磨かなければならないと指示する一方、コントローラ１３または他のプロセッサは、センサ１１（または圧力センサ１０）からのデータを分析し、各区域においてユーザが磨いた時間を記録し得る。

別の実施形態において、歯磨きによりヘッド４２上にかかる圧力はまた、歯ブラシ１に組み込まれた圧力センサ１０により検出され得る。例えば、圧力センサ１０は、４２に組み込まれ、利用に伴う圧力を検出し得る。加えて、圧力は様々な位置データにマッピングされ、よってコントローラ１３またはシステム１００の他のプロセッサは、口内の各領域を磨くのに使われた圧力の総量を計算し得る。

フィードバックの提示
システム１００のコントローラ（複数可）１３、またはスマートフォン、サーバ、もしくはシステム１００の他のコンポーネント内に含まれる他のプロセッサが一旦利用データの分析（７８）を完了すると、フィードバックが、歯ブラシ１上のスピーカ５０、視覚指示器５２を通して、または対応モバイルデバイス３０もしくはシステム１００とデータ通信する他のコンピューティングデバイスを通して、ユーザ８０に提示され得る。当フィードバックは、即時に提示され得る、あるいは進行を確認するためにアクセス可能であり得る。

例えば、残り時間、より強く磨くべきか弱く磨くべきか、一定の四半部が十分に磨かれたか否か、及び歯磨きが完了した時を示す、音声または視覚手段による指示を含む即時フィードバックが、歯磨き中にユーザ８０に提供され得る。例えば、歯磨きが完了したことを示すために、スピーカ５０を通して赤い光または停止音が生成され得る。

加えて、モバイルデバイスまたは他のコンピューティングデバイス上で、グラフ、チャート、百分率、及び他のメトリクスを用いて、歯磨き時間及び位置データの履歴及び平均が、ユーザ８０に提示され得る。例えば、一日あたり、四半部あたりに費やされる平均時間、及びユーザが１回、２回、または他の回数歯を磨く平均日数が、ユーザに対し提示可能である。加えて、歯ごとの歯磨きに費やされる平均時間が計算され、モバイルデバイス３０または他のコンピューティングデバイス上でユーザに提示され得る。モバイルデバイス上で作動するプログラム１５は、モバイルデバイス３０のコントローラ１３を使用して、データの提示を制御し得る。

歯科医統合ＡＰＩ
歯磨きの習慣及び技法に関する専門家による評価及びフィードバックのために、歯科医へ歯磨き及び利用データを転送するＡＰＩも開発され得る。さらに、虫歯及び歯周病を含むより多くの歯の問題をもたらす歯磨き技法を特定するために、当データは評価され得る。例えば、ストロークの幅または高さは、歯ブラシが歯肉線に沿ってどれだけの高さで達したかに関連付けられ、これは歯肉が適切に磨かれるか否かを示す。これは、高さにおいて短いストロークがより頻繁な歯周病の事例につながるか否かを特定するために、分析され得る。

ゲーミフィケーション
利用データはまた、一定の利用閾値に達するように、１人でまたはお互いに対戦で遊ぶ、子供または家族の一員のためのゲームを作るために使用され得る。これにより、ユーザが自身の歯を定期的に磨くための独自の意欲向上ツールが提供され得る。従って、例えば歯周病または虫歯の事例における遅発フィードバックは一般に心理的に価値が低いことから、本開示のより即時的かつ継続的で具体的、及び定量的なフィードバックは、推奨される歯磨き療法を順守するためのより良い動機を提供する。

Claims (17)

1. 歯磨き及び歯磨き療法のコンプライアンスを監視する電子歯ブラシシステムであって、
   持ち手及びヘッドを含む歯ブラシと、
   磁場を発信する磁気トランスミッタを含むベースステーションと、
   前記歯ブラシに組み込まれ、重力による前記加速度方向を表すデータを出力するように構成される加速度計と、
   前記歯ブラシに組み込まれ、前記磁場の前記強度及び方向に関するデータを出力するように構成される磁力計と、
   前記加速度計及び磁力計により出力される前記データを記憶し、前記コントローラとデータ通信するメモリと、
   前記磁力計及び前記加速度計により出力される前記データに少なくとも基づいて、重力及び前記磁場に関する空間内の歯ブラシの配向を特定するコントローラと
   を備える前記電子歯ブラシシステム。
2. 前記歯ブラシはさらに、前記歯ブラシの配向変化に関するデータを出力するジャイロスコープを含み、前記コントローラは前記ジャイロスコープから出力される前記データにさらに基づいて空間内の前記歯ブラシの配向を特定し、コントローラはまた、前記加速度計及び磁力計から出力されるデータを使用して前記歯ブラシの相対的位置変化を特定する、請求項１に記載の歯ブラシシステム。
3. 前記コントローラは、前記磁力計から出力される前記データを利用して、前記歯ブラシが位置を変えた推定距離窓を特定する、請求項１に記載の歯ブラシシステム。
4. 前記コントローラは、統計分析を利用して、配向を特定する、請求項１に記載の歯ブラシシステム。
5. 前記コントローラは、統計分析を利用して、位置変化を特定する、請求項１に記載の歯ブラシシステム。
6. 前記統計分析は、歯磨きの各セッション中に特定される基準座標系に基づいた相対的位置変化を使用して行われる、請求項５に記載の歯ブラシシステム。
7. 前記統計分析は、前記プロセッサが歯磨きセッションの完了を特定した後に、前記磁力計及び前記加速度計からの前記データを較正データと合わせることにより行われる、請求項６に記載の歯ブラシシステム。
8. 前記コントローラはさらに、前記地球磁場の前記強度及び方向を表す前記磁力計からのデータを分析することにより、前記歯ブラシの前記配向を特定する、請求項１に記載の歯ブラシシステム。
9. 歯磨き及び歯磨き療法のコンプライアンスを監視する電子歯ブラシシステムであって、
   持ち手及びヘッドを含む歯ブラシと、
   磁場を発信する磁気トランスミッタを含むベースステーションと、
   前記歯ブラシに組み込まれ、前記歯ブラシの加速度に関するデータを出力するように構成される加速度計と、
   前記歯ブラシに組み込まれ、検出された前記磁場の前記強度に関するデータを出力するように構成される磁力計と、
   前記動き加速度計及び磁力計センサにより出力される前記データを記憶し、前記コントローラとデータ通信するメモリと、
   前記磁力計及び前記加速度計により出力される前記データに少なくとも基づいて、前記歯ブラシの相対距離、並びに重力及び前記磁場に関する位置移動の方向を特定するコントローラと
   を備える前記電子歯ブラシシステム。
10. 前記コントローラは、前記磁力計から出力される前記データを利用して、前記歯ブラシが位置を変えた推定距離窓を特定する、請求項９に記載の歯ブラシシステム。
11. 前記歯ブラシはさらに前記歯ブラシの配向変化に関するデータを出力するジャイロスコープを含み、前記コントローラは前記ジャイロスコープから出力される前記データにさらに基づいて空間内の歯ブラシの配向を計算する、請求項９に記載の歯ブラシシステム。
12. 前記磁場トランスミッタは、前記磁場の極性軸が略水平面に伸びるように、前記ベースステーション内で配向される、請求項９に記載の歯ブラシシステム。
13. 前記磁場トランスミッタは、前記磁場の極性軸が略垂直面に伸びるように、前記ベースステーション内で配向される、請求項９に記載の歯ブラシシステム。
14. 重力及び磁場に関する歯ブラシの前記配向を特定する方法であって、
    歯ブラシベースステーション内の磁場トランスミッタにより磁場を生成することと、
    較正セッションの間、歯ブラシに組み込まれた加速度センサから前記歯ブラシの前記加速度を表す較正データと、前記歯ブラシに組み込まれた磁力計から前記磁力計が検出した前記磁場の強度を表す較正データとを、記録することと、
    前記較正データをメモリに記憶することと、
    歯磨きセッションの間に、前記加速度センサ及び前記磁力計からの利用データを記録することと、
    前記利用データ及び前記較正データに対し統計分析を行い、重力及び前記磁場に関する前記歯ブラシの少なくとも１つの配向を特定することと
    を含む前記方法。
15. 前記統計分析は、回帰分析を用いて行われる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記統計分析は、前記歯磨きセッション中に記録された前記ユーザの口内における基準開始位置を使用して行われる、請求項１４に記載の方法。
17. 前記利用データ及び前記較正データに対する前記統計分析の前記実行は、前記歯ブラシの相対位置移動を特定することも含む、請求項１４に記載の方法。

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