KR20190114120A - 스마트 칫솔 및 이동 단말기 - Google Patents

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KR20190114120A
KR20190114120A KR1020180036321A KR20180036321A KR20190114120A KR 20190114120 A KR20190114120 A KR 20190114120A KR 1020180036321 A KR1020180036321 A KR 1020180036321A KR 20180036321 A KR20180036321 A KR 20180036321A KR 20190114120 A KR20190114120 A KR 20190114120A
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이현진
김성혁
이윤재
최승주
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 스마트 칫솔은 이동 단말기와 근거리 무선 통신을 수행하는 무선 통신부와 상기 스마트 칫솔에 구비된 칫솔모를 진동시키기 위한 모터와 상기 진동에 대한 센싱 데이터를 감지하는 센싱부 및 상기 센싱 데이터에 기초하여, 상기 칫솔모가 복수의 양치 영역들 중 어느 양치 영역에 위치하는지를 나타내는 양치 영역 정보 및 상기 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 획득하고, 상기 양치 영역 정보 및 상기 치아 접촉 정보를 상기 무선 통신부를 통해 상기 이동 단말기에 전송하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

스마트 칫솔 및 이동 단말기{SMART TOOTHBRUSH AND MOBILE TERMINAL}
본 발명은 스마트 칫솔 및 이동 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양치 데이터를 통해 양치법 교정 가이드를 제공하기 위한 발명이다.
일반적으로 칫솔은 손잡이부와 양치모가 구비된 양치부를 포함하여 구성되고 주로 물리적 마찰방식에 의해 치아 및 잇몸 사이의 이물질을 제거하는 기능을 수행하고 있다.
그러나, 물리적 마찰을 통한 이물질 제거만으로는 구강 내에 생존하는 각종 세균에 대해 대처하기가 어려우므로, 보통 칫솔과 치약을 함께 이용하여 양치질을 수행하게 되며, 최근에는 양치질을 한 이후의 칫솔에 세균이 다수 잔존한다는 연구결과가 부각되면서 효과적으로 양치질을 수행할 수 있는 양치도구에 대한 필요성뿐만 아니라 양치 후 칫솔을 살균하여 보관할 수 있는 기술에 대한 관심이 증가하여 이와 관련된 기술들도 다양하게 개발되었다.
이에 맞추어, 최근에는 진동을 이용하여, 효과적인 양치질을 위한 칫솔들이 개발되고 있고, 양치질에 대한 결과를 피드백 해 주는 제품이 등장하고 있다.
그러나, 종래의 진동 칫솔의 경우, 바른 양치 법 판단에 있어, 현재까지는 양치 방향 및 양치 방법 외에, 치아에 칫솔이 닿아 있는 시간을 고려하지 않고 전체 양치 시간만을 고려하므로 정확한 양치 판단을 할 수 없다.
또한, 개인마다 치아의 개수 및 위치에 차이가 있으며, 특히 유아의 경우 유치가 아직 나지 않은 경우가 있다. 따라서, 개인마다 다른 양치 가이드가 필요하다.
본 발명은 치아에 칫솔모가 닿는 시간을 고려하여, 올바른 양치법을 가이드 해 줄 수 있는 스마트 칫솔 및 이동 단말기의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 개인마다의 치아 상태를 고려해, 개인에게 최적화된 양치법을 가이드할 수 있는 스마트 칫솔 및 이동 단말기의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 칫솔은 이동 단말기와 근거리 무선 통신을 수행하는 무선 통신부와 상기 스마트 칫솔에 구비된 칫솔모를 진동시키기 위한 모터와 상기 진동에 대한 센싱 데이터를 감지하는 센싱부 및 상기 센싱 데이터에 기초하여, 상기 칫솔모가 복수의 양치 영역들 중 어느 양치 영역에 위치하는지를 나타내는 양치 영역 정보 및 상기 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 획득하고, 상기 양치 영역 정보 및 상기 치아 접촉 정보를 상기 무선 통신부를 통해 상기 이동 단말기에 전송하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 이동 단말기는 디스플레이와 스마트 칫솔과 근거리 통신을 수행하는 무선 통신부 및 상기 스마트 칫솔에 구비된 칫솔모가 복수의 양치 영역들 중 어느 양치 영역에 위치하는지를 나타내는 양치 영역 정보 및 상기 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 수신하고, 수신된 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보에 기초하여, 양치법 교정 가이드를 상기 디스플레이 상에 표시하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 치아와 칫솔모 간의 접촉 시간을 고려하여, 양치법을 가이드 하므로, 사용자에게 보다 정확한 양치법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 각 개인에 맞는 최적화된 양치법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔의 실제 구성을 개략적으로설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔 및 이동 단말기의 동작 방법을 설명하기 위한 래더 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제1 센싱 데이터를 이용하여, 스마트 칫솔의 복수의 양치 영역들을 획득하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 칫솔의 칫솔모의 위치 및 방향을 검출하는 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 양치 영역들의 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 판단하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 9a 내지 도 12c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 진동 주파수 신호에 대해 고속 퓨리에 변환을 수행한 결과를 보여주는 실험 데이터이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉하는지 여부에 따라 추출되는 피크 주파수의 변화를 설명하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 판단하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따라 각 양치 영역에 대한 양치 시간을 측정하는 예를 설명하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양치 시간 통계 정보를 설명하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따라 이동 단말기의 디스플레이 상에 표시된 양치법 교정 가이드를 설명하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따라 양치 영역 별, 롤 데이터 및 요 데이터의 예를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔(100)은 센싱부(110), 무선 통신부(130), 모터(150), 전원 공급부(170) 및 프로세서(190)를 포함한다.
센싱부(110)는 제1 센싱 데이터 또는 제2 센싱 데이터를 획득할 수 있다.
제1 센싱 데이터는 가속도 센서 또는 자이로 센서를 통해 얻어지거나, 가속도 센서와 자이로 센서에서 측정된 데이터의 조합에 의해 얻어진 센싱 값일 수 있다.
제1 센싱 데이터는 롤(Roll) 값, 피치(Pitch) 값, 요(Yaw) 값을 포함할 수 있다.
제2 센싱 데이터는 센싱부(110)에 구비된 진동 센서가 감지한 진동 주파수 신호 일 수 있다.
센싱부(110)는 관성 센서 또는 진동 센서로 명명될 수 있다.
무선 통신부(130)는 이동 단말기(200)의 무선 통신부(210)와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 무선 통신 규격은 저전력 블루투스 규격일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
모터(150)는 진동 신호를 출력할 수 있다. 진동 신호는 후술할 칫솔모(103)를 진동시키는 역할을 수행할 수 있다.
전원 공급부(170)는 스마트 칫솔(100)의 구성 요소에 전원을 공급할 수 있다.
프로세서(190)는 스마트 칫솔(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(190)는 제1 센싱 데이터에 기초하여, 복수의 양치 영역들을 획득할 수 있다.
프로세서(190)는 제2 센싱 데이터에 기초하여, 스마트 칫솔(100)의 칫솔모(103)가 치아에 접촉했는지 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(190)는 복수의 양치 영역들에 대한 정보를 포함하는 양치 영역 정보 및 치아의 접촉 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다.
프로세서(190)의 구체적인 동작은 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기(200)는 무선 통신부(210), 메모리(230), 음향 출력부(250), 디스플레이(270) 및 컨트롤러(290)를 포함한다.
무선 통신부(210)는 스마트 칫솔(100)의 무선 통신부(130)와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 근거리 무선 통신 규격은 저전력 블루투스 규격이 사용될 수 있다.
메모리(230)는 스마트 칫솔(100)로부터 전송된 양치 데이터를 저장할 수 있다. 양치 데이터는 후술할 양치 영역 정보 및 치아의 접촉 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 포함할 수 있다.
음향 출력부(250)는 양치법 교정을 위한 가이드를 음성으로 출력할 수 있다.
디스플레이(270)는 양치 가이드를 위한 양치 가이드 어플리케이션의 실행 명령에 따라 양치 가이드 어플리케이션의 실행 화면을 표시할 수 있다.
디스플레이(270)는 양치법 교정을 위한 양치법 교정 가이드를 표시할 수 있다.
디스플레이(270)는 터치 스크린의 형태로 구성될 수 있다.
컨트롤러(290)는 이동 단말기(200)의 전반적인 구성을 제어할 수 있다.
컨트롤러(290)는 스마트 칫솔(100)로부터 수신된 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이용하여, 복수의 양치 영역들 각각에 대한 양치 시간을 측정할 수 있다.
컨트롤러(290)는 각 양치 영역에 대해 측정된 양치 시간에 기초하여, 양치 시간 통계 정보를 획득할 수 있다.
컨트롤러(290)는 획득된 양치 시간 통계 정보에 기반하여, 양치법 교정 가이드를 디스플레이(270) 상에 표시할 수 있다.
컨트롤러(290)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔의 실제 구성을 개략적으로설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 스마트 칫솔(100)은 본체(101), 칫솔모(103) 및 센싱부(110)를 포함할 수 있다.
본체(101)에는 도 1에서 설명된 무선 통신부(130), 모터(150), 프로세서(190)가 구비될 수 있다.
센싱부(110)는 진동 센서일 수 있다. 진동 센서는 스마트 칫솔(100)의 진동을 감지하는 센서로, 가속도 센서, 각속도 센서, 자이로 센서 중 하나 이상이 사용될 수 있다.
진동 센서는 x축(또는 롤 축), y축(또는 피치 축), z축(또는 요 축)의 회전 각도를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 칫솔 및 이동 단말기의 동작 방법을 설명하기 위한 래더 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 이동 단말기(200)는 양치 가이드 화면을 디스플레이(270) 상에 표시한다(S401).
일 실시 예에서, 이동 단말기(200)의 컨트롤러(290)는 양치 가이드 어플리케이션의 실행 명령을 수신하고, 수신된 실행 명령에 따라 양치 가이드 화면을 디스플레이(270) 상에 표시할 수 있다.
그 후, 스마트 칫솔(100)과 이동 단말기(200)는 무선으로 연결된다(S403).
일 실시 예에서, 스마트 칫솔(100)의 무선 통신부(130)와 이동 단말기(200)의 무선 통신부(210)는 저전력 블루투스 규격을 통해 서로 연결될 수 있다.
이를 위해, 스마트 칫솔(100)의 무선 통신부(130) 및 이동 단말기(200)의 무선 통신부(210) 각각은 저전력 블루투스 모듈을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 양치 가이드 어플리케이션이 실행된 경우, 스마트 칫솔(100)과 이동 단말기(200)는 자동으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 단계 S403은 단계 S401 이전에 수행될 수도 있다.
스마트 칫솔(100)은 제1 센싱 데이터에 기초하여, 복수의 양치 영역들을 획득한다(S405).
스마트 칫솔(100)의 센싱부(110)는 가속도 센서 또는 자이로 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 센싱 데이터는 가속도 센서 또는 자이로 센서를 통해 얻어지거나, 가속도 센서와 자이로 센서에서 측정된 데이터의 조합에 의해 얻어진 결과일 수 있다.
제1 센싱 데이터는 롤(Roll) 값, 피치(Pitch) 값, 요(Yaw) 값을 포함할 수 있다.
스마트 칫솔(100)의 프로세서(190)는 롤(Roll) 값, 피치(Pitch) 값, 요(Yaw) 값을 이용하여, 칫솔모(103)의 위치를 나타내는 복수의 양치 영역들을 획득할 수 있다.
복수의 양치 영역들은 5가지 영역으로 구분될 수 있으나, 이는 예시에 불과하고, 5가지보다 더 적거나 큰 개수로 구분될 수 있다.
이에 대해서는 다음의 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제1 센싱 데이터를 이용하여, 스마트 칫솔의 복수의 양치 영역들을 획득하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
한편, 도 5에서, 칫솔모(103)가 사용자의 구강 내에서, 위치할 수 있는 영역을 나타내는 양치 영역은 5개임을 가정하여 설명한다.
스마트 칫솔(100)의 센싱부(110)는 제1 센싱 데이터를 획득하고(S501), 프로세서(190)는 획득된 제1 센싱 데이터로부터 롤 값, 피치 값 및 요 값을 추출한다(S503).
이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 칫솔의 칫솔모의 위치 및 방향을 검출하는 예를 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 칫솔모(103)는 롤 축을 기준으로, 하늘을 향할 때 롤 값은 0도가 된다. 롤 값은 0도를 기준으로, 회전한 각도에 따라 그 값이 얻어질 수 있다.
피치 값은 피치 축을 기준으로, 바닥을 향할 때 0도이고, 하늘을 향할 때 180도가 된다.
요 값 또한, 요 축을 기준으로, 회전한 각도에 따라 얻어질 수 있다.
다시 도 5를 설명한다.
프로세서(190)는 추출된 롤 값이 90도 내지 270도 사이에 있는지를 판단한다(S505).
프로세서(190)는 추출된 롤 값이 90도 내지 270도 사이에 있는 경우, 아랫니에 칫솔모(103)가 위치한 것으로 판단한다(S507).
그 후, 프로세서(190)는 요 값이 90도 인지를 판단하고(S509), 요 값이 90도 인 경우, 칫솔모(103)가 앞니 영역에 위치한 것으로 판단한다(S511).
만약, 요 값이 180도 이상인 경우(S513), 프로세서(190)는 칫솔모(103)가 오른쪽 아랫니 영역에 위치한 것으로 판단한다(515).
요 값이 180도 이하이고, 90도가 아닌 경우, 프로세서(190)는 칫솔모(103)가 왼쪽 아랫니 영역에 위치한 것으로 판단한다(S517).
한편, 롤 값이 90도 내지 270를 벗어난 범위에 있는 경우(S505), 프로세서(190)는 칫솔모(103)가 윗니에 위치한 것으로 판단한다(S519).
그 후, 프로세서(190)는 요 값이 90도 인 경우, 칫솔모(103)가 앞니 영역에 위치한 것으로 판단한다(S511).
프로세서(190)는 요 값이 180도 이상인 경우(S523), 칫솔모(103)가 오른쪽 윗니 영역에 위치한 것으로 판단한다(S525).
프로세서(190)는 요 값이 180도 미만이고, 90도가 아닌 경우, 칫솔모(103)가 왼쪽 윗니 영역에 위치한 것으로 판단한다(S527).
이와 같이, 프로세서(190)는 제1 센싱 데이터로부터 추출된 롤 값, 피치 값 및 요 값을 이용하여, 칫솔모(103)의 위치 및 방향을 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 양치 영역들의 예를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 구강 영역(700)은 5개의 영역(710 내지 750)을 포함할 수 있다.
제1 양치 영역(710)은 좌측 윗니 영역일 수 있다. 프로세서(190)는 롤 값이 90도 내지 270도를 벗어나 있고, 요 값이, 180도 이상인 경우, 칫솔모(103)가 제1 양치 영역(710)에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
제2 양치 영역(720)은 좌측 아랫니 영역일 수 있다. 프로세서(190)는 롤 값이 90도 내지 270도 사이에 있고, 요 값이, 90도가 아니며, 180도 미만 경우, 칫솔모(103)가 제2 양치 영역(720)에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
제3 양치 영역(730)은 우측 윗니 영역일 수 있다. 프로세서(190)는 롤 값이 90도 내지 270도를 벗어나 있고, 요 값이, 180도 이상인 경우, 칫솔모(103)가 제3 양치 영역(730)에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
제4 양치 영역(740)은 우측 아랫니 영역일 수 있다. 프로세서(190)는 롤 값이 90도 내지 270도 사이에 있고, 요 값이, 180도 이상인 경우, 칫솔모(103)가 제4 양치 영역(740)에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
제5 양치 영역(710)은 앞니 영역일 수 있다. 프로세서(190)는 요 값이, 90도인 경우, 칫솔모(103)가 제5 양치 영역(750)에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
다시, 도 4를 설명한다.
그 후, 스마트 칫솔(100)은 제2 센싱 데이터에 기초하여, 스마트 칫솔(100)의 칫솔모(103)가 치아에 접촉했는지 여부를 판단한다(S407).
스마트 칫솔(100)의 프로세서(190)는 칫솔모(103)가 복수의 양치 영역들 중 어느 영역에 위치했는지를 판단한 후, 해당 영역 내에서, 칫솔모(103)가 치아에 접촉했는지를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(190)는 센싱부(110)가 감지한 제2 센싱 데이터를 이용하여, 칫솔모(103)가 치아에 접촉했는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서 제2 센싱 데이터는 진동 주파수 일 수 있다. 이를 위해, 센싱부(110)는 진동 센서를 구비할 수 있다.
이하에서는, 진동 주파수를 이용하여, 칫솔모(103)가 치아에 접촉했는지 여부를 판단하는 과정을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 판단하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
스마트 칫솔(100)의 센싱부(110)는 진동 주파수 신호를 포함하는 제2 센싱 데이터를 획득한다(S801).
일 실시 예에서, 제2 센싱 데이터는 센싱부(110)에 구비된 진동 센서가 감지한 진동 주파수 신호 일 수 있다.
프로세서(190)는 진동 주파수 신호에 대해 fast 퓨리에 변환을 수행한다(S803).
고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FTT)은 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)의 역변환을 빠르게 수행하는 효율적인 알고리즘일 수 있다. 고속 퓨리에 변환은 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략한다.
프로세서(190)는 fast 퓨리에 변환 수행 결과를 이용하여, 피크 주파수를 추출한다(S805).
프로세서(190)는 진동 주파수 신호에 대해 고속 퓨리에 변환을 수행하여, 진동 주파수 신호로부터 피크 주파수를 추출할 수 있다.
이에 대해서는 이하의 도면을 참조하여 설명한다.
도 9a 내지 도 12c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 진동 주파수 신호에 대해 고속 퓨리에 변환을 수행한 결과를 보여주는 실험 데이터이다.
도 9a 내지 도 12c에서 가로축은 진동 주파수 축이고, 세로축은 진동 주파수 의 크기(Amplitude)를 나타낸다.
먼저, 도 9a 내지 도 9c를 설명한다.
도 9a 내지 도 9c는 사용자가 스마트 칫솔(100)의 모터(150)를 동작시키지 않고, 허공에 양치를 한 경우, 롤 축, 피치 축, 요 축 각각에서 측정된 진동 주파수를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 롤 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 0.094Hz이고, 도 9b를 참조하면, 피치 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 1.7382Hz이고, 도 9c를 참조하면, 요 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 0.4228Hz이다.
다음으로, 도 10a 내지 도 10c를 설명한다.
도 10a 내지 도 10c는 사용자가 스마트 칫솔(100)의 모터(150)를 동작시키고, 허공에 양치를 한 경우, 롤 축, 피치 축, 요 축 각각에서 측정된 진동 주파수를 나타낸다.
도 10a를 참조하면, 롤 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 240.7866Hz이고, 도 10b를 참조하면, 피치 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 80.1591Hz이고, 도 10c를 참조하면, 요 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 240.6540Hz이다.
도 10a 내지 도 10c에서 추출된 피크 주파수는 모터(150)의 기본 진동 주파수로 설정될 수 있다.
다음으로, 도 11a 내지 도 11c를 설명한다.
도 11a 내지 도 11c는 사용자가 스마트 칫솔(100)의 모터(150)를 동작시키고, 칫솔모(103)를 치아에 대고, 양치를 한 경우, 롤 축, 피치 축, 요 축 각각에서 측정된 진동 주파수를 나타낸다.
도 11a를 참조하면, 롤 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 65.1992Hz이고, 도 11b를 참조하면, 피치 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 73.0930Hz이고, 도 11c를 참조하면, 요 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 74.3454Hz이다.
도 11a 내지 도 11c에서 추출된 피크 주파수는 추후, 모터(150)의 기본 진동 주파수와 비교를 위해 사용될 수 있다.
다음으로, 도 12a 내지 도 12c를 설명한다.
도 12a 내지 도 12c는 사용자가 스마트 칫솔(100)의 모터(150)를 동작시키고, 칫솔모(103)를 치아에 대지 않고, 입으로 물고 있는 경우, 롤 축, 피치 축, 요 축 각각에서 측정된 진동 주파수를 나타낸다.
도 12a를 참조하면, 롤 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 239.0840Hz이고, 도 12b를 참조하면, 피치 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 239.0840Hz이고, 도 12c를 참조하면, 요 축에서, 진동 주파수의 크기가 가장 큰 피크 주파수는 239.0840Hz이다.
도 12a 내지 도 12c에서는 칫솔모(103)가 고정된 상태로, 각 축에서 피크 주파수는 동일하다.
다시 도 8을 설명한다.
프로세서(190)는 추출된 피크 주파수가 모터(150)의 기본 진동 주파수보다 작은지를 판단한다(S807).
일 실시 예에서, 프로세서(190)는 3개의 축에서 추출된 피크 주파수들 각각과 도 10a 내지 도 10c에서 추출된 모터(150)의 모터 주파수들 각각을 비교할 수 있다.
프로세서(190)는 피크 주파수가 기본 진동 주파수보다 작은 경우, 칫솔모(103)가 치아에 접촉한 것으로 판단한다(S809).
칫솔모(103)가 치아에 닿게 되면, 마찰로 인해, 기본 진동 주파수가 작아질 수 있기 때문이다.
예를 들어, 프로세서(190)는 도 11a 내지 도 11c에서와 같은 피크 주파수가 검출된 경우, 칫솔모(103)가 치아에 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
이에 대해, 조금 더 구체적으로 설명한다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉하는지 여부에 따라 추출되는 피크 주파수의 변화를 설명하는 도면이다.
도 13a는 칫솔모(103)가 치아(1300)에 닿는 경우, 추출되는 피크 주파수의 일반적인 형태를 보여주고, 도 13b는 칫솔모(103)가 치아(1300)에 닿지 않는 경우, 추출되는 피크 주파수의 일반적인 형태를 보여준다.
칫솔모(103)가 치아(1300)에 닿는 경우, 프로세서(190)는 모터(150)의 진동만을 센싱할 수 있고, 모터(150)의 고유 주파수(기본 진동 주파수)를 피크 주파수로 추출할 수 있다.
칫솔모(103)가 치아(1300)에 닿지 않는 경우, 치아(1300)로 인해, 모터(150)의 진동이 감쇠되기 때문에, 프로세서(190)는 피크 주파수가 고유 주파수보다 작은 피크 주파수를 추출할 수 있다.
다시 도 8을 설명한다.
만약, 피크 주파수가 기본 진동 주파수에 근접한 경우, 프로세서(190)는 칫솔모(103)가 치아에 미 접촉한 것으로 판단한다(S811).
일 실시 예에서, 프로세서(190)는 피크 주파수가 기본 진동 주파수와 일정 범위 내의 차이 내에 존재하는 경우, 칫솔모(103)가 치아에 미 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(190)는 도 12a 내지 도 12c에서와 같은 피크 주파수가 검출된 경우, 칫솔모(103)가 치아에 접촉한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 모터(150)의 주파수 대역을 필터링하여, 칫솔모(103)의 치아 접촉 여부가 판단될 수 있다.
이에 대해서는 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 판단하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
스마트 칫솔(100)의 센싱부(110)는 진동 주파수 신호를 포함하는 제2 센싱 데이터를 획득한다(S1401).
일 실시 예에서, 제2 센싱 데이터는 센싱부(110)에 구비된 진동 센서가 감지한 진동 주파수 신호 일 수 있다.
프로세서(190)는 진동 주파수 신호로부터 모터(150)의 기본 진동 주파수 대역을 필터링한다(S1403).
프로세서(190)는 진동 주파수 신호에서 모터(150)의 고유 주파수 대역을 필터링할 수 있다. 모터(150)의 고유 주파수 대역을 필터링하기 위해 밴드 패스 필터(Babd Pass Filter)가 사용될 수 있다.
모터(150)의 고유 주파수 대역만을 필터링하는 이유는 필터링된 고유 주파수 대역에서 진동 주파수 신호의 크기와 고유 주파수 신호의 크기를 비교하여, 치아의 접촉여부를 판단하기 위함이다.
프로세서(190)는 진동 신호의 임계 크기를 획득하고(S1405), 필터링된 진동 주파수 신호의 크기가 임계 크기보다 작은 지를 판단한다(S1407).
일 실시 예에서, 진동 신호의 임계 크기는 모터(150)의 고유 주파수 신호의 크기로 설정될 수 있다.
프로세서(190)는 필터링된 진동 주파수 신호의 크기가 임계 크기보다 작은 경우, 칫솔모(103)가 치아에 접촉한 것으로 판단한다(S1409).
이는, 칫솔모(103)가 치아에 접촉한 경우, 마찰로 인해, 신호의 크기가 감쇠되기 때문이다.
필터링된 진동 주파수 신호의 크기가 임계 크기보다 큰 경우, 칫솔모(103)가 치아에 미 접촉한 것으로 판단한다(S1411).
도 14의 실시 예에 따른 치아 접촉 판단 방법은 정확도가 다소 떨어지나, 저 사양의 스마트 칫솔(100)에 적용될 수 있고, 도 8의 실시 예에 따른 치아 접촉 판단 방법은 정확도가 높아지나, 고 사양의 스마트 칫솔(100)에 적용될 수 있다.
다시 도 4를 설명한다.
스마트 칫솔(100)은 복수의 양치 영역들에 대한 정보를 포함하는 양치 영역 정보 및 치아의 접촉 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 이동 단말기(200)에 전송한다(S409).
일 실시 예에서, 양치 영역 정보는 사용자의 구강 내의 양치 영역의 개수 및 양치 영역의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(190)는 도 7에 도시된, 복수의 양치 영역들에 대한 정보를 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다.
일 실시 예에서, 치아 접촉 정보는 복수의 양치 영역들 중 어느 영역에 칫솔모(103)가 접촉했는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
스마트 칫솔(100)의 프로세서(190)는 무선 통신부(130)를 통해 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이동 단말기(200)의 무선 통신부(210)에 전송할 수 있다.
프로세서(190)는 실시간으로, 또는 주기적으로, 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 프로세서(190)는 사용자의 양치 행위가 끝난 경우, 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다. 양치 행위가 끝난 경우란, 모터(150)의 동작이 오프 되는 시점일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
이동 단말기(200)는 스마트 칫솔(100)로부터 수신된 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이용하여, 복수의 양치 영역들 각각에 대한 양치 시간을 측정한다(S411).
일 실시 예에서, 이동 단말기(200)의 컨트롤러(290)는 수신된 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보를 이용하여, 어느 영역에 칫솔모(103)가 어느 정도의 시간만큼 접촉했는지 여부를 판단할 수 있다.
이에 대해서는 도 15를 참조하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따라 각 양치 영역에 대한 양치 시간을 측정하는 예를 설명하는 도면이다.
이동 단말기(200)가 스마트 칫솔(100)로부터 수신하는 치아 접촉 정보는 0과 1과 같은 디지털 데이터를 포함할 수 있다. 0은 칫솔모(103)가 치아에 접촉하지 않음을 나타내고, 1은 칫솔모(103)가 치아에 접촉했음을 나타낼 수 있다.
이동 단말기(200)의 컨트롤러(290)는 치아 접촉 정보에 포함된 디지털 데이터를 이용하여, 치아가 칫솔모(103)에 접촉한 시간을 측정할 수 있다.
다시 도 4를 설명한다.
이동 단말기(200)는 각 양치 영역에 대해 측정된 양치 시간에 기초하여, 양치 시간 통계 정보를 획득한다(S413).
일 실시 예에서, 양치 시간 통계 정보는 복수의 양치 영역들 각각에 대해 양치가 수행된 시간을 합산한 정보를 포함할 수 있다.
이에 대해서는 도 16을 참조하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양치 시간 통계 정보를 설명하는 도면이다.
도 16을 참조하면, 제1 양치 영역(710)의 양치 시간은 20초이고, 제2 양치 영역(710)의 양치 시간은 30초이고, 제3 양치 영역(730)의 양치 시간은 15초이고, 제4 양치 영역(740)의 양치 시간은 10초이고, 제5 양치 영역(750)의 양치 시간은 20초이다.
이동 단말기(200)의 컨트롤러(290)는 도 16에 도시된 양치 시간 통계 정보를 디스플레이(270) 상에 표시할 수도 있다.
다시, 도 4를 설명한다.
이동 단말기(200)는 획득된 양치 시간 통계 정보에 기반하여, 양치법 교정 가이드를 디스플레이(270) 상에 표시한다(S415).
이동 단말기(200)의 컨트롤러(290)는 양치 시간 통계 정보를 이용하여, 양치가 부족한 영역, 양치가 충분한 영역을 구분한 양치법 교정 가이드를 디스플레이(270) 상에 표시할 수 있다.
이에 대해서는 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따라 이동 단말기의 디스플레이 상에 표시된 양치법 교정 가이드를 설명하는 도면이다.
도 17을 참조하면, 이동 단말기(200)의 디스플레이(270)는 양치 시간 통계 정보에 기초하여, 양치법 교정 가이드(1700)를 표시할 수 있다.
양치법 교정 가이드(1700)는 구강 영역(1710) 및 가이드 텍스트(1730)를 포함할 수 있다.
구강 영역(1710)은 복수의 양치 영역들(710 내지 750)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 양치 영역들 중 양치가 잘된 영역과 양치가 부족한 영역은 서로 구별되어 표시될 수 있다. 예를 들어, 양치가 잘된 영역과 양치가 부족한 영역은 컬러, 심볼, 등으로 구별되어 표시될 수 있다.
가이드 텍스트(1730)는 양치가 잘되었음을 또는 부족함을 나타내는 텍스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 가이드 텍스트(1730)는 특정 양치 영역에 대해 양치의 세기를 조절하라는 텍스트를 포함할 수도 있다.
사용자는 양치법 교정 가이드(1700)에 따라 자신의 양치 상태를 파악할 수 있고, 양치법을 교정할 수 있다.
일 실시 예에서, 양치법 가이드 정보는 각 사용자 마다 맞춤형으로 제공될 수 있다.
즉, 컨트롤러(290)는 사용자 식별 정보, 사용자의 치아 구성, 수집되는 양치 데이터를 데이터 베이스에 저장하고, 지속적으로 갱신할 수 있다.
양치 데이터는 도 4에서 설명된 양치 영역 정보, 치아 접촉 정보, 양치 시간 통계 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이를 위해, 컨트롤러(290)는 머신 러닝 기법을 이용하여, 사용자의 양치 패턴을 획득할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따라 양치 영역 별, 롤 데이터 및 요 데이터의 예를 설명하는 도면이다.
도 18에서 가로 축은 롤 축이고, 세로 축은 요 축이다. 또한, 도 18은 결정 경계에 따라 구분된 복수의 결정 구역들(1310 내지 1350)을 포함할 수 있다.
제1 결정 구역(1310)은 도 7의 제1 양치 영역(710)에 대응되고, 제2 결정 구역(1320)은 제2 양치 영역(720)에 대응되고, 제3 결정 구역(1330)은 제3 양치 영역(730)에 대응되고, 제4 결정 구역(1340)은 제4 양치 영역(740)에 대응되고, 제5 결정 구역(1350)은 제5 양치 영역(750)에 대응될 수 있다.
복수의 결정 구역들(1310 내지 1350) 상에는 양치가 수행된 점들을 포함할 수 있다. 각 점(1800)은 해당 점이 위치한 결정 구역에서 양치가 수행되었음을 나타낼 수 있다.
컨트롤러(290)는 도 18과 같은 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 딥 러닝 또는 머신 러닝 기법을 이용하여, 분석할 수 있다.
컨트롤러(290)는 분석 결과에 따라, 사용자의 양치 패턴, 양치법 교정 가이드를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 설명된 디스플레이 장치는 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 스마트 칫솔에 있어서,
    이동 단말기와 근거리 무선 통신을 수행하는 무선 통신부;
    상기 스마트 칫솔에 구비된 칫솔모를 진동시키기 위한 모터;
    상기 진동에 대한 센싱 데이터를 감지하는 센싱부; 및
    상기 센싱 데이터에 기초하여, 상기 칫솔모가 복수의 양치 영역들 중 어느 양치 영역에 위치하는지를 나타내는 양치 영역 정보 및 상기 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 획득하고, 상기 양치 영역 정보 및 상기 치아 접촉 정보를 상기 무선 통신부를 통해 상기 이동 단말기에 전송하는 프로세서를 포함하는
    스마트 칫솔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 데이터는
    상기 칫솔모의 위치를 나타내는 롤 값, 피치 값, 요 값을 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 롤 값, 상기 피치 값, 상기 요 값에 기초하여, 상기 칫솔모가 상기 복수의 양치 영역들 중 어느 영역에 위치했는지를 판단하는
    스마트 칫솔.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 요 값이 90도 인 경우, 상기 칫솔모가 상기 복수의 양치 영역들 중 앞니 영역에 위치한 것으로 판단하는
    스마트 칫솔.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 롤 값이 90도 내지 270도 사이에 있고, 상기 요 값이 180도 이상인 경우, 상기 칫솔모가 오른쪽 아랫니 영역에 위치한 것으로 판단하고,
    상기 요 값이, 180도 이하이고, 90도가 아닌 경우, 상기 칫솔모가 왼쪽 아랫니 영역에 위치한 것으로 판단하는
    스마트 칫솔.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 롤 값이 90도 내지 270도 이외의 범위에 있고, 상기 요 값이 180도 이상인 경우, 상기 칫솔모가 오른쪽 윗니 영역에 위치한 것으로 판단하고,
    상기 요 값이, 180도 이하이고, 90도가 아닌 경우, 상기 칫솔모가 왼쪽 윗니 영역에 위치한 것으로 판단하는
    스마트 칫솔.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 데이터는 진동 주파수 신호를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 진동 주파수 신호에 대해 고속 퓨리에 변환을 수행하고, 수행 결과로부터 피크 주파수를 추출하고,
    상기 피크 주파수가 상기 모터의 기본 진동 주파수보다 작은 경우, 상기 칫솔모가 치아에 접촉한 것으로 판단하는
    스마트 칫솔.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 데이터는 진동 주파수 신호를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 진동 주파수 신호로부터 상기 모터의 고유 주파수 대역을 필터링하고,
    필터링된 주파수 신호의 크기가 임계 크기보다 작은 경우, 상기 칫솔모가 치아에 접촉한 것으로 판단하는
    스마트 칫솔.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신부는
    저전력 블루투스 규격을 이용하여, 상기 이동 단말기와 통신을 수행하는
    스마트 칫솔.
  9. 이동 단말기에 있어서,
    디스플레이;
    스마트 칫솔과 근거리 통신을 수행하는 무선 통신부; 및
    상기 스마트 칫솔에 구비된 칫솔모가 복수의 양치 영역들 중 어느 양치 영역에 위치하는지를 나타내는 양치 영역 정보 및 상기 칫솔모가 치아에 접촉했는지 여부를 나타내는 치아 접촉 정보를 수신하고, 수신된 양치 영역 정보 및 치아 접촉 정보에 기초하여, 양치법 교정 가이드를 상기 디스플레이 상에 표시하는 컨트롤러를 포함하는
    이동 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 양치 영역 정보 및 상기 치아 접촉 정보를 이용하여, 상기 복수의 양치 영역들 각각의 양치 시간을 측정하고,
    측정된 양치 시간에 기초하여, 양치 시간 통계 정보를 획득하는
    이동 단말기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 양치 시간 통계 정보는 상기 복수의 양치 영역들 각각에 대해 양치된 양치 시간을 영역 별로 구분한 정보를 포함하는
    이동 단말기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 양치 시간 통계 정보를 이용하여, 양치법을 교정하기 위한 상기 양치법 교정 가이드를 상기 디스플레이 상에 표시하는
    이동 단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 양치법 교정 가이드는
    상기 복수의 양치 영역들을 포함하고,
    상기 복수의 양치 영역들 각각은 양치의 부족여부에 따라 서로 구별되어 표시되는
    이동 단말기.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 치아 접촉 정보는
    상기 치아의 접촉을 나타내는 제1 타입의 디지털 데이터 및 상기 치아의 미접촉을 나타내는 제2 타입의 디지털 데이터를 포함하는
    이동 단말기.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 양치법 교정 가이드를 음향으로 출력하는 음향 출력부를 더 포함하는
    이동 단말기.
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