KR101774403B1

KR101774403B1 - 사물인터넷 기반 스마트 칫솔 장치 및 이를 이용한 치아 교육 서비스 방법

Info

Publication number: KR101774403B1
Application number: KR1020160026533A
Authority: KR
Inventors: 김형주
Original assignee: 김형주
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-05

Abstract

본 발명은, 칫솔; 상기 칫솔에 부착되는 밴드 형태로 부착되고 상기 칫솔의 위치 및 방향 등의 동작을 파악하는 스마트 칫솔 밴드 모듈; 및 상기 칫솔 사용자의 신체 부위에 액세서리 형태로 부착되고 상기 칫솔 사용자의 구강 방향 앵커로서 자석을 구비하며, 상기 자석을 이용하여 상기 구강의 악궁을 파악하는 자석 액세서리를 포함하는 스마트 칫솔 장치를 제공한다.

Description

사물인터넷 기반 스마트 칫솔 장치 및 이를 이용한 치아 교육 서비스 방법{smart toothband device based on Iot and tooth study seevice method using it}

본 발명은 칫솔을 포함하는 헬스케어 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 세정을 목적으로 하는 칫솔과 IoT를 접목시켜, 치과 질병을 예방하고 올바른 칫솔질을 유도하여, 궁극적으로 사용자의 구강 질환 감소와 고가의 치과 의료비 절감을 이룰 수 있는 헬스케어 기기에 관한 것입니다.

인생의 행복 중 오복이라는 말이 있듯이, 오복 중 음식을 섭취하는 행복은 매우 중요한 요소이고, 이러한 행복을 위해서 건강한 치아와 잇몸을 유지하는 것은 매우 중요하다. 이에 건강한 구강을 위해서는 올바른 칫솔 방법의 교육과 습관이 중요한데, 식후나 취침 전에 칫솔질이 되지 않으면, 과다한 세균으로 인해 충치, 잇몸 염증을 일으키게 된다. 또한, 충치 치료로 인한 보철비용 또는 치아 상실로 인한 임플란트 비용은 매우 큰 비용이 되며, 이는 국가적으로도 큰 재정이 소요된다. 더군다나 치과 치료는 보험이 되지 않는 부분이 대부분이기 때문에, 예방이 최선이며 이를 위한 첫 번째이자 각 개인이 직접적으로 할 수 있는 유일한 방법이 올바른 칫솔질이다.

일반적으로 칫솔질을 열심히 하는 사람도 치과에서 검진을 해보면, 치아에 충치가 있거나 잇몸이 쉽게 붓는 걸 알 수 있는데, 이는 적절한 칫솔질을 하지 않았기 때문이다. 즉, 자주 칫솔질을 하여도 칫솔의 접근이 편한 부위만 하고 어금니의 뒷부분이나 앞니의 안쪽부분이나 혀 부분은 닦지 않는 경우가 많다. 또한, 오른손잡이는 접근이 편한 왼쪽만 주로 잘 닦아 치아마모가 생길 정도이지만, 반대인 오른편 치아는 닦이지 않는 곳이 많은 경우도 많다.

이와 같이, 쉽게 닦이는 부위는 매우 열심히 닦지만, 접근이 어려워 잘 안 닦이는 부위는 몇 개월이 지나도록 한 번도 칫솔 브러쉬가 닿지 않게 되고, 이로 인해 치태 속에 있는 세균으로 인해 충치와 잇몸 염증으로 인해 뼈가 파괴되는 잇몸질환(치주염)이 생기게 된다. 그리고 닦는 횟수도 중요한데, 잘 닦아도, 식후 적절한 시간에 닦지 않는 경우와 충치에 가장 민감한 취침 전에 칫솔질을 안 하는 경우도 많기 때문이다.

이에 따라 좋은 칫솔질을 유도하는 다양한 형태의 칫솔이 시중에 유통되고 있고, 그 중 하나로서 전동 칫솔의 경우에는 단순 타이머 기능을 갖추고 있거나, 전동 칫솔과 블루투스를 이용한 스마트폰에서 각 부위를 몇십 초 닦도록 알려주는 칫솔이 개시되어 있다.

이러한 전동 칫솔들은 칫솔이 닦는 부위를 파악하거나 분석을 하지 못하며, 단순히 각 부위의 닦는 시간을 가이드 해주는 역할에 그치고 있는 실정이다.

또한, 한국등록특허 10-1560735호는 양치 패턴 분석을 위한 동작 추적 장치로서, 칫솔에 착탈가능하게 결합되는 동작추적제어유닛에 의해 사용자의 양치 패턴을 분석하고 치주질환 등의 치과질환을 예방할 수 있는 양치 패턴 분석을 위한 동작 추적 장치를 제시하고 있다.

그러나, 양치 패턴 분석을 위한 동작 추적 장치에 의할 경우에도 칫솔질을 하면서 칫솔 사용자의 머리가 고정되지 않고 움직이기 때문에 칫솔의 위치만을 파악해서는 사용자 양치 패턴 분석에서의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

한국등록특허 10-1560735호(2015년 10월 08일 등록)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 또한, 기존의 칫솔 장치에서 칫솔 위치 파악에 대한 정확도가 낮은 점을 개선하여 칫솔 사용자마다 다른 형태의 악궁도 파악하여 칫솔질 교정의 정확도를 높일 수 있게 하는 스마트 칫솔 장치 및 이를 이용한 치아 교육 서비스 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 칫솔; 상기 칫솔에 부착되는 밴드 형태로 부착되고 상기 칫솔의 위치 및 방향 등의 동작을 파악하는 스마트 칫솔 밴드 모듈; 및 상기 칫솔 사용자의 신체 부위에 액세서리 형태로 부착되고 상기 칫솔 사용자의 구강 방향 앵커로서 자석을 구비하며, 상기 자석을 이용하여 상기 구강의 악궁을 파악하는 자석 액세서리를 포함하는 스마트 칫솔 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 자석 액세서리는 팔찌, 반지, 목걸이, 귀걸이, 핀, 클립, 브럿지 형태 중의 어느 하나가 선택될 수 있다.

바람직하게, 상기 스마트 칫솔 밴드 모듈은, 회로 유닛; 개방부를 통해 상기 회로 유닛을 내장하는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징의 개방부를 커버하는 커버부; 및 탄력성 있는 소재로 구현되는 밴드 타입으로 상기 칫솔의 손잡이를 지지하는 손목 연결부와 상기 손목 연결부와 연결되고 상기 모듈 하우징을 내장하여 지지하는 지지판을 포함하는 밴드부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 회로 유닛은, 상기 칫솔의 움직이는 방향에 대한 가속도를 측정하는 가속도 센서; 상기 칫솔의 각속도를 측정하는 자이로 센서; 지구 자기의 세기와 방향을 통해 방위각을 검출하여 상기 칫솔의 회전각도를 측정하는 지자기 센서; 1차적으로 상기 가속도센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 칫솔의 동작 정보를 판단하고, 2차적으로 상기 지자기 센서 및 상기 자석 액세서리를 이용하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보를 판단하고, 상기 칫솔의 동작 정보와 상기 사용자의 악궁 정보를 비교하여 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 제어부; 상기 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 측정된 칫솔의 동작 정보 데이터와, 상기 제어부의 동작 정보, 악궁 정보 및 양치질 정보를 저장하는 메모리부; 상기 회로 유닛에 전원을 공급하는 전원부; 및 외부 장치와 각 데이터를 송수신하는 통신부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부를 상기 자석 액세서리를 통한 악궁 정보를 판단하지 않고, 상기 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 현재 칫솔의 상태가 세워진 상태인지를 파악하고 상기 칫솔이 세워진 상태에서 다음 칫솔 동작과 이전 칫솔 동작이 치아의 왼쪽인지 오른쪽인지를 판단하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보와 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 사용자의 양치질 정보를 소정 주기로 저장하고, 소정 주기별 통계정보를 생성할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부장치는 사용자 단말로서, 상기 사용자 단말은 별도의 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서의 3개의 센서가 부가적으로 더 포함하고, 상기 자석 액세서리를 이용하지 않고, 상기 제어부는 상기 사용자 단말의 위치를 이용하여 상기 칫솔 사용자 악궁 정보 및 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부장치로서 사용자 단말을 더 포함하고, 상기 사용자 단말에서 상기 제어부의 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 제1항의 스마트 칫솔 장치와, 상기 스마트 칫솔 장치와 근거리 무선통신으로 연결된 다수의 사용자 단말이 서버와 네트워크를 통해 연결된 시스템에서의 치아 교육 서비스 방법에 있어서, (a) 상기 스마트 칫솔 장치가 가속도센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 칫솔의 동작 정보를 판단하고, 상기 지자기 센서를 이용하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보를 판단하고, 상기 칫솔의 동작 정보와 상기 사용자의 악궁 정보를 비교하여 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 단계; (b) 상기 스마트 칫솔 장치가 (a) 단계에서 판단된 사용자의 양치질 정보를 주기적으로 저장하고 통계정보를 생성하여 상기 서버로 전송하는 단계; (c) 상기 사용자 단말이 상기 스마트 칫솔 장치로부터 상기 사용자의 양치질 정보를 수신받고 확인하거나 교정하는 단계; (d) 상기 서버는 상기 스마트 칫솔 장치 또는 사용자 단말로부터 수신받은 양치질 정보를 토대로 치아통계정보 및 상기 치아통계정보를 토대로 예방 및 관리를 위한 치아관리통계정보를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 서버는 상기 치아통계정보 및 치아관리통계정보를 토대로 상기 사용자 단말로 치아관리정보를 전송하는 단계를 포함하는 치아 교육 서비스 방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 스마트 칫솔 장치에서 상기 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서를 이용하여 상기 칫솔의 동작 데이터를 센싱하고, 센싱된 데이터를 토대로 상기 사용자 단말이 상기 (a) 내지 (c) 단계를 수행할 수 있다.

본 발명은 최근 각광받고 있는 웨어러블, 헬스케어, IOT, 빅데이터 기반의 스마트 칫솔 장치를 통해, 칫솔 밴드의 데이터가 스마트폰을 통해 빅 데이터화할 수 있다.

또한, 기존의 칫솔 장치에서 칫솔 위치 파악에 대한 정확도가 낮은 점을 개선하여 칫솔 사용자마다 다른 형태의 악궁도 파악하여 칫솔질 교정의 정확도를 높일 수 있게 한다.

이러한 구강 칫솔질과 습관을 관리해주는 IoT 헬스케어 기기와 응용 앱들을 개발하는 것이야 말로 각 가정의 의료비 절감과 각 개인의 행복을 증진시키는 매우 중요한 일임이 틀림없습니다.

또한, 전동 칫솔뿐만 아니라 일반 칫솔에 끼워서도 사용이 가능하며, 칫솔의 브랜드나 종류에 상관없이, 매우 높은 범용성을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 칫솔 장치(100)의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 스마트 칫솔 장치(100)에서 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)을 확대하여 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)에서 회로 유닛(23)의 구성을 나타낸 블럭도,
도 4는 도 3의 회로 유닛(23)에서 가속도 센서를 통한 칫솔의 기울기 측정을 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 회로 유닛(23)에서 자이로 센서 및 지자기 센서를 통한 칫솔의 회전 각속도 측정을 나타낸 도면,
도 6a 일반적인 사용자 악궁 구조를 나타낸 도면이고, 도 6b는 각 사람 마다 다양한 형태의 악궁 구조를 예시한 도면,
도 7은 도 1의 스마트 칫솔 장치(100)의 동작 과정을 설명하는 도면,
도 8은 도 1의 스마트 칫솔 장치(10))와 사용자 단말(200)이 무선 통신으로 연결된 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 9는 도 8의 스마트 칫솔 장치(100)와, 사용자 단말(200)이 근거리 무선통신으로 연결되고, 다수의 사용자 단말이 서버와 네트워크를 통해 연결된 시스템에서의 구강 안내 서비스 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 칫솔 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 스마트 칫솔 장치(100)에서 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)에서 회로 유닛(23)의 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 4는 도 3의 회로 유닛(23)에서 가속도 센서를 통한 칫솔의 기울기 측정을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 3의 회로 유닛(23)에서 자이로 센서 및 지자기 센서를 통한 칫솔의 회전 각속도 측정을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 칫솔 장치(100)은 헬스케어 기기로서, 칫솔(10)과, 상기 칫솔(10)에 부착되는 밴드형태로 구성되며 상기 칫솔(10)의 위치 및 방향 등의 동작을 파악하는 스마트 칫솔 밴드(Toothblush-Band) 모듈(20)과, 자석을 포함하고 상기 칫솔 사용자의 손목에 밴드 형태로 부착되고 상기 자석을 이용하여 상기 칫솔 사용자의 구강의 악궁을 파악하는 자석 손목 밴드(30)로 구성된다. 이때, 자석 손목 밴드(30)는 상기 칫솔 사용자의 신체 부위로서 특히 손목 부위에 부착되는 액세서리 형태를 예시한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, 자석 액세서리는 팔찌, 반지, 목걸이, 귀걸이, 핀, 클립, 브럿지 형태 등의 다양한 형태의 악세서리로서 사용자의 신체 부위, 가령, 손목 부위, 목, 귀, 가슴 등에 부착되는 자석을 구비한다. 여기서, 자석은 상기 칫솔 사용자의 구강 방향 앵커로서 역할을 수행하며, 상기 자석을 이용하여 칫솔 사용자의 구강의 악궁을 파악할 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 스마트 칫솔 장치(100)는 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)을 통해 칫솔(10)의 위치 및 방향 등의 동작을 파악하고, 자석 손목 밴드(30)에 구비된 자석의 방향으로 상기 칫솔 사용자의 구강 악궁의 위치 및 방향 등을 파악하여, 상기 칫솔이 악궁의 어느 부분에 위치하는지 정확히 판단할 수 있어 올바른 칫솔질이 수행되고 있는지 알 수 있게 한다.

도 2를 참조하면, 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)은, 고무줄 등과 같은 탄력성 있는 소재로 구현되는 밴드 타입으로 칫솔 손잡이를 지지하는 손목 연결부와 상기 손목 연결부와 연결되고 모듈 하우징(22)을 내장하여 지지하는 지지판을 포함하는 밴드부(21)와, 상기 밴드부(21)의 지지판에 내장되고 개방부를 통해 회로 유닛(23)을 내장하여 보호하는 모듈 하우징(22)과, 상기 모듈 하우징(22)의 개방부를 통해 내장되는 회로 유닛(23)과, 상기 회로 유닛(23)이 내장된 모듈 하우징(22)의 개방부를 커버하는 커버부(24)를 포함하여 구성된다.

이를 통해, 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)은 밴드부(21)를 통해 손목 팔찌와 같이 손쉽게 손목에 끼울 수 있고 손쉽게 손목 팔찌를 벗을 수 있어 사용자 편의를 도모할 수 있다. 또한, 밴드부(21)는 탄력성 소재이므로 손목에 끼워질 때 외부 힘을 가하여 탈착을 고려하지 않으면 쉽게 탈착되지 않고 회로 유닛(23)이 내장된 모듈 하우징(22)의 크기에 탄력성 있게 지지할 수 있으며 탄력성에 따른 부착으로 외부 힘을 가하지 않은 이상 손쉽게 탈착되지 않게 모듈 하우징(22)이 밴드부(21)에 지지될 수 있다. 또한, 칫솔질을 할 경우에 헹굼질 등과 관련하여 수분에 많이 노출되므로, 특히 반도체 칩 등으로 구성되는 회로 유닛(23)은 수분에 취약하므로 이를 보호하는 모듈 하우징(22)과 상기 모듈 하우징(22)의 커버부(24)는 밀봉 소재로 밀폐되고 오링 등의 링 구조로 완전 밀착구조를 형성하여 수분이 침투할 수 없도록 구성하여야 한다.

도 3을 참조하면, 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)에서 회로 유닛(23)의 구성을 살펴보면, 3축 가속도 센서(41), 자이로 센서(42), 지자기 센서(compass, 나침반)(43)을 구비하고, 이들 센서를 통해 칫솔의 위치 및 방향을 인식하게 된다.

먼저, 3축 가속도 센서(41)는, 속도의 변화에 해당되는 가속도를 측정하는 센서로서 물체의 움직이는 방항에 대한 가속도를 측정하게 되는데, X축, Y축, Z축 방향으로의 가속도를 측정한다.

도 4를 참조하면, 가속도 센서로 칫솔의 기울기를 알 수 있는데, 도 4a는 사각형이 바로 서 있을 때, 가속도 센서는 지구 중력가속도(빨강 화살표)를 기준으로 얼마만큼 힘을 받고 있는지 표시해 준다. 도 4b는 사각형을 기울이게 되어도 중력가속도는 같기 때문에 X+Y+Z의 벡터 값을 통해, 가속도 센서의 값에서 중력가속도와 차이가 나는 것을 측정하여 기울기를 측정할 수 있다.

또한, 자이로 센서(42)는, 회전축을 중심으로 회전하는 물체의 각속도를 측정하는 센서로서, X축, Y축, Z축 방향을 기준으로 하는 회전하는 물체에 대한 각속도를 측정한다.

또한, 지자기 센서(43)는 지구자기의 세기와 방향을 통해 방위각을 검출하여 물체의 회전각도를 측정하는 센서로서, X축, Y축, Z축 방향으로의 지자기를 측정한다.

도 5를 참조하면, 자이로 센서(42)를 통해서 회전하는 각속도를 측정할 수 있고, 이를 적분하여 물체가 회전하는 각도를 알 수 있다. 이때, 자이로 센서(42)를 통한 적분과정에서 오차로 인해 드리프트(drift)가 발생되는데, 이 발생 오차인 드리프트를 줄이기 위해서 필터 알고리즘을 적용하여 적분 오차를 줄이게 된다.

또한, 지자기 센서(43)을 이용하여 칫솔의 방향을 찾을 수 있는데, 3축 지자기 센서는 XYZ 방향으로 방위각을 알 수 있어, 가속도 센서와 자이로 센서에서 측정된 값과 비교하여 보정할 수 있다.

이처럼, 3축의 가속도 센서와, 3축의 자이로 센서와, 3축의 지자기센서, 즉, 총 9축의 센서가 상호 보완적으로 센싱하면서 칫솔(10)의 정확한 위치와 기울기를 감지할 수 있게 된다. 여기서, 반드시 총 9축의 센서를 모두 사용할 필요는 없으며, 필요에 따라 센서의 개수는 조절될 수 있다.

한편, 도 6a 일반적인 사용자 악궁 구조를 나타낸 도면이고, 도 6b는 각 사람 마다 다양한 형태의 악궁 구조를 예시한 도면이다.

도 6a를 참조하면, 일반적으로 사람의 구강 내에는 상악(사랑니 포함 16개 치아)와 하악(16개 치아)치아로 나뉘어지고, 전치(앞니)와 구치(어금니)로 크게 구분되어진다. 주로 충치는 어금니 부위가 호발 부위이며, 하악 전치부는 치석이 매우 많이 생기는데, 이러한 각 부위가 적절히 닦이고 있는지 파악하기 위해서, 정확한 칫솔모의 위치를 알아야 할 필요가 있다. 즉, 3축 가속도 센서(41)로 기본적인 칫솔의 기울기를 파악할 수 있는데, 칫솔모가 위를 향하고 있는지 아래를 향하고 있는지 여부와, 칫솔모가 좌측을 향하고 있는지 우측을 향하고 있는지를 알 수 있다.

또한, 자이로 센서(41)를 이용하여 3축(x, y, z)의 각속도를 측정할 수 있고, 이를 적분하여 회전 각을 알 수 있는데, 칫솔모가 얼마나 회전하여 움직였는지 여부를 알 수 있다.

또한, 지자기 센서(43)를 이용하여 칫솔의 방향을 보정할 수 있다.

이와 같이, 3가지 센서를 이용하여도 칫솔 위치 파악에 대한 정확도가 낮은데, 그 이유를 분석해보니 도 6b에 도시된 바와 같이, 각 사람마다, 즉 칫솔 사용자 마다 다른 형태의 악궁(Dental Arch)을 가지고 있어 치아의 형태를 파악할 필요가 있고, 칫솔질을 하면서 사용자 본인도 머리가 고정되지 않고 여러 방향으로 움직인다는 점에서 칫솔의 위치 파악만으로는 한계를 가진다. 게다가, 어떤 사람들은 일부의 치아는 이미 상실되어 존재하지 않는 경우도 있고, 교정 환자나 틀니를 사용하고 있는 사람의 칫솔질 방법은 일반적인 경우와 다른 점도 고려할 필요가 있게 된다.

이에 따라, 먼저, 본 발명에서 제어부(44)는 가속도 센서(41), 자이로 센서(42) 및 지자기 센서(43)로부터 감지된 칫솔의 위치 및 방향 데이터를 수신받아 칫솔(10)의 칫솔질 횟수, 칫솔(10)의 현재 위치, 칫솔(10)의 운동 방향, 칫솔(10)의 회전 속도 및 칫솔(10)의 기울기를 계산하여, 칫솔(10) 사용자의 양치질에 대한 정보를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(44)는 칫솔질을 할때, 상하악 전치의 설측(혀쪽 부위)를 닦을 때는 칫솔을 세우게 되므로, 상기 가속도 센서(41), 자이로 센서(42) 및 지자기 센서(43)를 통해 현재 칫속의 상태가 세워진 상태인지를 파악하고 이 경우에는 칫솔을 세우는 행동을 기준으로 계속적인 칫솔질의 경우를 고려하여 다음 동작과 이전 동작이 치아의 왼쪽인지 오른쪽인지를 판단하여 사용자의 악궁과 관련된 양치질에 대한 정보를 산출할 수 있다.

게다가, 도 7에 도시된 바와 같이, 자석 손목 밴드(30)와 지자기 센서(43)를 이용하여 칫솔(10) 사용자의 머리와 악궁의 방향을 파악하는데, 지자기 센서(43)는 주변에 있는 자력에 민감하기 때문에 자석 손목 밴드(30)에서 손목 부위에 위치한 자석의 방향을 인지할 수 있다. 또한, 칫솔질을 할 때 손목은 손과 달리, 악궁을 기준으로 위치와 방향이 거의 일정하기 때문에 손목의 위치를 파악하면 칫솔 사용자의 악궁의 위치를 인지할 수 있다. 여기서, 손목 밴드(30)에서의 자석 방향 및 사용자의 악궁의 위치를 인지하였으나, 디자인과 편의성에ㅔ 따라 밴드, 클립, 핀 등으로 손목 이외에도 자석을 목걸이 형태로 걸거나 상체에 고정하는 방법으로도 구현할 수 있으며, 이에 따라 목걸이 및 상체에 위치한 자석의 방향 및 사용자의 악궁의 위치를 인지할 수도 있다.

이에 따라, 제어부(44)는 지자기 센서(43)로 파악된 자석 손목 밴드(30) 상의 자석의 방향으로 칫솔 사용자의 구강 악궁의 위치를 파악한다. 또한, 제어부(44)는 1차적으로 각 센서를 통해 칫솔의 방향과 2차적으로 지자기 센서(43) 및 자석 손목 밴드(30)를 통해 파악한 사용자 악궁의 방향을 비교하고, 비교결과 칫솔이 사용자 악궁의 어느 부분에 위치해 있는지 판단한다. 또한, 제어부(44)는 사용자 악궁의 각 치아의 위치에서 칫솔의 움직인 각속도와 각도(자이로 센서를 통해 계산됨)하여 칫솔의 움직임을 판단하여 사용자 악궁의 모든 부위별 잘 닦였는지, 빠진 부위가 없는지 여부를 판단한다. 또한, 제어부(44)는 칫솔질의 회수를 통해 각 치아가 충분 시간 닦였는지 여부도 판단할 수 있다.

이때, 제어부(44)는 CPU(Central Processing Unit) 또는 MCU(Micro Controller Unit)로 구현될 수 있다.

또한, 메모리부(45)는 가속도 센서(41), 자이로 센서(42) 및 지자기 센서(43)를 통해 측정된 센싱 데이터와, 제어부(44)의 데이터 처리결과정보로서 사용자의 양치질 정보를 저장할 수 있다. 이때, 제어부(44)는 사용자의 양치질 정보를 소정 주기(하루, 일주, 한달)로 메모리부(45)에 저장할 수 있고, 이에 따라 소정 주기별 통계정보를 생성할 수 있다.

또한, 전원부(46)는 회로 유닛(23)에 전원을 공급하는데, 충전가능한 배터리로 구현될 수 있고, 배터리는 유선 또는 전자기 유도 방식 등에 의해 무선으로 충전될 수 있다.

또한, 통신부(47)는 각 센서(41)(42)(43)의 감지결과에 의한 데이터와, 제어부의 데이터처리결과정보를 외부 장치로 전송할 수 있다.

이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 통신부(47)는 유무선 통신으로 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있고, 통신 방식으로는 블루투스, 와이파이 등 근거리 무선 통신 방식이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 칫솔 장치(100)는 블루투스(Bluetooth) 등의 근거리 무선통신으로 사용자 단말(200)과 연동될 수 있다. 이때, 스마트 칫솔 장치(100)의 각 센서의 측정 데이터와, 제어부의 데이터처리결과정보는 통신부(47)에 의해 외부의 사용자 단말(100)로 전송될 수 있는데, 사용자 단말(100)에서 디스플레이되는 사용자의 양치질에 대한 정보를 확인하여 자신의 양치 패턴의 잘못된 점을 인식하고, 또한 올바른 양치방법의 영상을 제시하여 비교하면서 잘못된 양치방법을 올바른 양치방법으로 교정할 수 있다.

또한, 사용자 단말(200)에도 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서의 3개의 센서가 부가적으로 더 설치될 수 있다. 이때, 손목 자석 밴드(30)를 사용하지 않고, 사용자 단말의 위치를 이용하여 사용자 악궁의 위치를 파악할 수 있다. 즉, 사용자 단말(200)을 사용자 신체에 지니고 있는 경우 사용자가 몸을 움직이거나 회전하면 사용자의 구강내 악궁도 따라서 움직이므로 사용자 단말(200)의 3개의 센서를 이용하여 사용자 악궁의 방향을 파악할 수 있다. 또한, 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)의 지자기 센서(43)와 사용자 단말(200)의 지자기 센서(미도시)의 차이를 분석하여 스마트 칫솔 장치(100) 및 사용자 단말(200)의 사용자 의 구강내 악궁의 방향을 알 수 있다.

여기서, 사용자 단말(200)은 통신 기능을 구비한 스마트 폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 노트북 컴퓨터, 슬레이트 PC(Slate PC), 태블릿 PC(Tablet PC), 웨어러블 디바이스(Wearable Device, 예를 들어, 워치형 단말기(Smartwatch) 등과 같은 다양한 단말기를 포함할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 스마트 폰 등의 고용량 데이터 처리를 가지는 사용자 단말(200)과 상기 스마트 칫솔 장치(100)가 블루투스 등의 근거리 무선통신으로 연동하는 경우에는, 사용자 단말(200)에서 제어부의 마이크로프로세서 설계 또는 소프트웨어적으로 어플리케이션 프로그램(앱)을 이용하여 데이터 처리가 가능하므로, 스마트 칫솔 장치(100)의 구성을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 스마트 칫솔 장치(100)의 회로 유닛(23)에서 가속도 센서(41), 자이로 센서(42) 및 지자기 센서(43)와 센서 모듈과, 메모리(45), 통신부(47) 및 전원부(46)를 구비하고, 제어부(44)의 CPU 기능을 최소화하여, 제어부(44)의 기능을 사용자 단말(200)에서 처리할 수 있다. 이를 통해, 스마트 칫솔 장치(100)는 연속 재생과 대기 시간을 늘리면서 스마트 칫솔 밴드 모듈(20)의 단가를 최소화할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 스마트 칫솔 장치(100)와, 사용자 단말(200)이 근거리 무선통신으로 연결되고, 다수의 사용자 단말이 서버와 네트워크를 통해 연결된 시스템에서의 구강 안내 서비스 방법을 도 9를 통해 제공할 수 있다.

도 9는 도 8의 스마트 칫솔 장치(100)와, 사용자 단말(200)이 근거리 무선통신으로 연결되고, 다수의 사용자 단말이 서버와 네트워크를 통해 연결된 시스템에서의 구강 안내 서비스 과정을 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 스마트 칫솔 장치(100) 사용자는 사용자 단말(200)을 통해 서비스 서버(300)가 제공하는 홈페이지를 통해 서비스 서버(300)로 접속하여 스마트 칫솔질 교육 프로그램을 다운로드 받아 설치할 수 있다. 이때, 사용자 단말(200)은 설치된 어플리케이션(이하, '앱'이라 한다.)을 통해 상기 서버(300)로 접속하여 회원 가입 등의 로그인 정보를 입력하면, 서비스 서버(300)는 개인 식별정보를 DB에 저장된 회원정보와 비교하여 사용자 인증을 행한다. 이때, 서비스 서버(300)는 칫솔질 교육 서비스를 이용하는 회원 정보로서, 사용자 단말(200)로부터 사용자 회원 정보를 수신하여 서비스 회원정보를 생성한 후 DB에 저장할 수 있다. 또한, 사용자 회원 정보에는 사용자 단말(200)에 대응되는 개인 식별정보가 해당될 수 있다. 또한, 상기 개인 식별정보는 사용자의 성명, 주소, 휴대폰 번호 등에 대한 신상정보가 포할될 수 있다.

이에 따라, 서비스 서버(300)는 사용자 단말(200)을 식별하고, 식별된 사용자 단말(100)로 서비스 이용을 위해 칫솔질 교육 프로그램을 통신망을 통해 제공할 수 있다.

먼저, 스마트 칫솔 장치(100)는, 가속도센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 칫솔의 동작 정보를 판단한다(S110)

이어, 상기 지자기 센서 및 상기 자석 액세서리를 이용하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보를 판단하고(S120), 상기 칫솔의 동작 정보와 상기 사용자의 악궁 정보를 비교하여 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단한다(S130). 이때, 사용자 단말의 스마트 폰의 어플리케이션을 토아ㅎ여 사용자의 특정을 설정할 수 있는데, 일반 칫솔 또는 전동 칫솔을 사용하는지 여부, 교정을 하고 있는지 여부, 상실된 치아가 있는지 여부, 오른손 잡이 또는 왼손 잡이 여부, 유치열을 갖고 있는 소아인지 혼합치열기인 초등학생인지 영구치를 갖는 성인인지 여부의 연령 등을 설정하여 칫솔 사용자의 양치질 정보 판단시 추가적으로 고려할 수 있다.

이어, 판단된 사용자의 양치질 정보를 주기적으로 저장하고 통계정보를 생성하여 서버(300)로 전송한다(S140).

상기 스마트 칫솔 장치(100)와 근거리 무선통신으로 연결된 사용자 단말(200)은 사용자의 양치질 정보를 수신받고 디스플레이로 이를 확인하거나 양치질 교정 정보를 제공받아 교정할 수 있다(S150).

이때, 스마트 칫솔 장치(100)에서는 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서를 이용하여 칫솔의 동작 데이터 센싱만 하고, 센싱된 정보를 사용자 단말(200)이 수신받아 S110 내지 S150의 단계를 수행할 수도 있다.

이어, 서버(300)는 스마트 칫솔 장치(100) 또는 사용자 단말(200)로부터 수신받은 각 사용자의 칫솔질 방법과 횟수, 싸이클 들 여러 데이터를 수집하여 치아통계정보 및 상기 치아통계정보를 토대로 예방 및 관리를 위한 치아관리통계정보를 생성할 수 있다(S160).

이어, 서버(300)는 치아통계정보 및 치아관리통계정보를 토대로 사용자 단말(200)로 칫솔질 방법, 습관 데이터, 교정 데이터 등의 치아관리정보를 전송한다(S170).

이에 따라 수집 표본이 몇 백명 수준이 아닌 몇 만명 수준의 빅 데이터로 수준으로 매우 정확한 데이터 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 사용자의 동의를 바탕으로 각 연령, 성별, 국가간, 소득 수준간 유병률 관계 파악 등 다양한 빅데이터 정보를 생성하여 활용할 수 있다.

전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 칫솔
20: 스마트 칫솔 밴드 모듈
30: 자석 손목 밴드
100: 스마트 칫솔 장치
200: 사용자 단말
300: 서버

Claims

칫솔;
상기 칫솔에 부착되는 밴드 형태로 부착되고 상기 칫솔의 위치 및 방향 등의 동작을 파악하는 스마트 칫솔 밴드 모듈; 및
상기 칫솔 사용자의 신체 부위에 액세서리 형태로 부착되고 상기 칫솔 사용자의 구강 방향 앵커로서 자석을 구비하며, 상기 자석을 이용하여 상기 구강의 악궁을 파악하는 자석 액세서리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제1항에 있어서,
상기 자석 액세서리는 팔찌, 반지, 목걸이, 귀걸이, 핀, 클립, 브럿지 형태 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제1항에 있어서,
상기 스마트 칫솔 밴드 모듈은,
회로 유닛;
개방부를 통해 상기 회로 유닛을 내장하는 모듈 하우징;
상기 모듈 하우징의 개방부를 커버하는 커버부; 및
탄력성 있는 소재로 구현되는 밴드 타입으로 상기 칫솔의 손잡이를 지지하는 손목 연결부와 상기 손목 연결부와 연결되고 상기 모듈 하우징을 내장하여 지지하는 지지판을 포함하는 밴드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제3항에 있어서,
상기 회로 유닛은,
상기 칫솔의 움직이는 방향에 대한 가속도를 측정하는 가속도 센서;
상기 칫솔의 각속도를 측정하는 자이로 센서;
지구 자기의 세기와 방향을 통해 방위각을 검출하여 상기 칫솔의 회전각도를 측정하는 지자기 센서;
1차적으로 상기 가속도센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 칫솔의 동작 정보를 판단하고, 2차적으로 상기 지자기 센서 및 상기 자석 액세서리를 이용하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보를 판단하고, 상기 칫솔의 동작 정보와 상기 사용자의 악궁 정보를 비교하여 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 제어부;
상기 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 측정된 칫솔의 동작 정보 데이터와, 상기 제어부의 동작 정보, 악궁 정보 및 양치질 정보를 저장하는 메모리부;
상기 회로 유닛에 전원을 공급하는 전원부; 및
외부 장치와 각 데이터를 송수신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부를 상기 자석 액세서리를 통한 악궁 정보를 판단하지 않고, 상기 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 현재 칫솔의 상태가 세워진 상태인지를 파악하고 상기 칫솔이 세워진 상태에서 다음 칫솔 동작과 이전 칫솔 동작이 치아의 왼쪽인지 오른쪽인지를 판단하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보와 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제4항에 있어서,
상기 사용자의 양치질 정보를 소정 주기로 저장하고, 소정 주기별 통계정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제4항에 있어서,
상기 외부장치는 사용자 단말로서, 상기 사용자 단말은 별도의 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서의 3개의 센서가 부가적으로 더 포함하고,
상기 자석 액세서리를 이용하지 않고, 상기 제어부는 상기 사용자 단말의 위치를 이용하여 상기 칫솔 사용자 악궁 정보 및 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
제4항에 있어서,
상기 외부장치로서 사용자 단말을 더 포함하고,
상기 사용자 단말에서 상기 제어부의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 칫솔 장치.
다수의 제1항의 스마트 칫솔 장치와, 상기 스마트 칫솔 장치와 근거리 무선통신으로 연결된 다수의 사용자 단말이 서버와 네트워크를 통해 연결된 시스템에서의 치아 교육 서비스 방법에 있어서,
(a) 상기 스마트 칫솔 장치가 가속도센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 통해 칫솔의 동작 정보를 판단하고, 상기 지자기 센서를 이용하여 상기 칫솔 사용자의 악궁 정보를 판단하고, 상기 칫솔의 동작 정보와 상기 사용자의 악궁 정보를 비교하여 상기 칫솔 사용자의 양치질 정보를 판단하는 단계;
(b) 상기 스마트 칫솔 장치가 (a) 단계에서 판단된 사용자의 양치질 정보를 주기적으로 저장하고 통계정보를 생성하여 상기 서버로 전송하는 단계;
(c) 상기 사용자 단말이 상기 스마트 칫솔 장치로부터 상기 사용자의 양치질 정보를 수신받고 확인하거나 교정하는 단계;
(d) 상기 서버는 상기 스마트 칫솔 장치 또는 사용자 단말로부터 수신받은 양치질 정보를 토대로 치아통계정보 및 상기 치아통계정보를 토대로 예방 및 관리를 위한 치아관리통계정보를 생성하는 단계; 및
(e) 상기 서버는 상기 치아통계정보 및 치아관리통계정보를 토대로 상기 사용자 단말로 치아관리정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교육 서비스 방법.
제9항에 있어서,
상기 스마트 칫솔 장치에서 상기 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서를 이용하여 상기 칫솔의 동작 데이터를 센싱하고, 센싱된 데이터를 토대로
상기 사용자 단말이 상기 (a) 내지 (c) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 치아 교육 서비스 방법.