KR20220130204A - 청결 기구 - Google Patents

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KR20220130204A
KR20220130204A KR1020227028759A KR20227028759A KR20220130204A KR 20220130204 A KR20220130204 A KR 20220130204A KR 1020227028759 A KR1020227028759 A KR 1020227028759A KR 20227028759 A KR20227028759 A KR 20227028759A KR 20220130204 A KR20220130204 A KR 20220130204A
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KR
South Korea
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handle
oral cavity
treatment equipment
dental treatment
lighting
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KR1020227028759A
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Inventor
마이클 베네티
니키타 슈미트
Original Assignee
다이슨 테크놀러지 리미티드
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Publication date
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Abstract

치아 처리 기구는 구강을 향해 펄스 광 신호를 전송하고 구강에서 되돌아온 광으로부터 구강의 이미지를 캡처한다. 제어기는 캡처된 이미지에 따라 사용자의 구강 처리를 실행한다.

Description

청결 기구
본 발명은 처리 기구에 관한 것이다. 처리 기구는 바람직하게는 핸드헬드 처리 기구이고, 바람직하게는 표면 처리 기구이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기구는 치아 처리 기구이다. 바람직한 실시예에서, 기구는 사용자의 구강으로 유체를 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 갖는 전동 칫솔이다. 이러한 유체는 치약이거나 치간 청결을 향상시키기 위한 유체일 수 있다. 대안적으로, 기구는 칫솔질을 위한 강모 또는 기타 요소를 포함하지 않을 수 있고, 전용 구강 처리 기구의 형태일 수 있다.
전동 칫솔은 일반적으로 핸들에 연결된 도구를 포함한다. 이러한 도구는 스템 및 양치질을 위한 칫솔모 베어링 강모로 구성되어 있다. 브러시 헤드는 스템에 연결된 정적 섹션(static section), 및 정적 섹션에 대해 예를 들어 왕복, 진동, 수평 진동(oscillation), 선회 또는 회전 운동 중 하나로서 이동하여 그 위에 장착된 강모에 칫솔질 움직임을 부여하는 적어도 하나의 가동 섹션을 포함한다. 스템에는 핸들 내의 전송 유닛과 결합되는 구동 샤프트가 있다. 전송 유닛은 차례로 핸들 내에 수용된 배터리에 의해 구동되는 모터에 연결된다. 구동 샤프트와 전송 유닛은 모터의 회전 또는 진동 운동을 브러시 헤드의 정적 섹션에 대한 브러시 헤드의 가동 섹션의 원하는 움직임으로 변환한다.
치간 청결을 위해 작동 유체를 내보내기 위한 유체 전달 시스템을 전동 칫솔에 통합하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, WO2016/185154는 핸들, 브러시 헤드 및 브러시 헤드와 핸들 사이에서 연장되는 스템을 갖는 칫솔을 기술하고 있다. 상기 강모는 작동 유체가 사용자의 구강으로 전달되는 노즐과, 노즐에 대해 상대적으로 이동하여 사용자의 치아를 양치하는 브러시 유닛을 포함한다. 노즐은 기구가 사용자의 치아를 따라 움직일 때 핸들에 대해 움직일 수 있다. 칫솔은 두 가지 다른 모드 중 하나를 선택하여 작동할 수 있다. 제1 모드에서, 사용자는 버튼을 눌러 노즐로부터 작동 유체를 전달시킨다. 제2 모드에서, 제어기는 센서에서 수신된 신호에 따라 자동으로 작동 유체를 노즐로 전달시킨다. 센서는 칫솔 핸들에 위치한다. 스템 내에 위치한 회전 아암은 노즐을 센서에 인접하게 위치한 자석에 연결하고 노즐이 핸들에 대해 이동할 때, 예를 들어 노즐이 사용자의 치간 안으로 또는 밖으로 이동할 때 센서에 대해 상대적으로 이동한다.
본 발명의 제1 양태는 치아 처리 기구를 제공하며, 상기 기구는 핸들; 사용자의 구강을 조명하기 위한 조명 수단, 및 조명된 구강의 이미지를 캡처하기 위한 이미지 캡처 수단을 포함하는, 광학 시스템; 구강을 처리하기 위한 치아 처리 시스템; 및 핸들에 대하여 조명 수단을 이동시키는 이동 수단을 포함하고, 이동 수단은 제1 주파수(F1)에서 핸들에 대하여 조명 수단을 이동시키도록 구성되며, 조명 수단은 제2 주파수(F2)에서 구강을 조명하여 매초마다 복수의 조명 이벤트를 생성하도록 구성된다.
WO2016/185154에 기술된 기구와 달리, 사용자의 구강 처리는 캡처된 구강 이미지에 포함된 하나 이상의 특징에 따라 작동된다. 예를 들어, 캡처된 이미지는 구강 내 플라크(plaque) 영역, 구강 내 인접 치아 사이의 치간 영역 또는 치아와 잇몸을 분리하는 잇몸 라인을 포함할 수 있다. 치아 처리 시스템은 예를 들어 메모리에 저장된 신경망 모델을 사용하여 구강 처리가 필요한지 여부를 캡처된 이미지로부터 결정하는 제어기를 포함하는 것이 바람직하다. 구강 처리는 제어기에 의해 작동될 수 있으며, 예를 들어 내부에 위치한 물질을 제거하기 위한 치간 영역으로의 유체 분출, 사용자의 치아에서 플라크 제거, 또는 잇몸 라인 세척을 적절하게 포함할 수 있다.
구강을 처리하는 동안 광학 시스템의 조명 수단이 핸들에 대하여 이동된다. 조명 수단은 핸들에 대해 원하는 모양의 경로를 따라 이동할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이동 수단은 바람직하게는 곡선 경로를 따라, 더 바람직하게는 아치형 경로를 따라 핸들에 대해 왕복으로 조명 수단을 이동시키도록 배열된다. 이동 수단은 바람직하게는 핸들의 길이 방향 축에 실질적으로 수직으로 배열된 경로를 따라 핸들에 대해 조명 수단을 이동시키도록 배열된다. 바람직한 실시예에서, 조명 수단은 10 내지 30° 범위의 각도, 바람직하게는 200 내지 300Hz 범위의 주파수(F1)에서 핸들의 길이 방향 축을 중심으로 왕복운동한다. 바람직한 실시예에서, 조명 수단의 진동 주파수(F1)는 250Hz이다.
조명 수단은 바람직하게는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 조명 수단은 바람직하게는 가시광을 방출하도록 선택되고, 보다 바람직하게는 백색광을 방출하도록 선택되며, 바람직하게는 3,000 내지 7,000K 범위의 색온도를 갖는다.
광학 시스템은 구강으로부터 광을 수신하고 이로부터 광이 이미지 캡처 수단으로 전달되는 윈도우를 포함한다. 광학 시스템의 윈도우는 바람직하게는 조명 수단과 함께 이동하도록 배열된다. 윈도우는 바람직하게는 LED에 인접하게 위치한다. LED는 윈도우 주위에 배열될 수 있다. 윈도우는 유리 또는 플라스틱 재료로 형성된 평평한 투명 패널의 형태일 수 있거나 광학 시스템의 렌즈를 제공하기 위한 곡선형 투명 부재의 형태일 수 있다.
이미지 캡처 수단은 핸들에 대해 조명 수단과 함께 이동하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 기구는 헤드와 핸들 사이에서 연장되는 스템을 포함할 수 있으며, 이미지 캡처 수단은 핸들에 대해 조명 수단 및 윈도우와 함께 이동하도록 기구의 스템 또는 헤드에 위치할 수 있다. 대안적으로, 이미지 캡처 수단은 핸들에 위치할 수 있으며, 광은 기구의 스템을 통해 윈도우로부터 이미지 캡처 수단으로 전달된다.
이미지 캡처 수단은 바람직하게는 초당 N개의 이미지 또는 프레임을 캡처하도록 구성된다. 예를 들어, 이미지 캡처 수단은 30 내지 40msec 범위의 프레임당 노출 시간으로 20 내지 30개의 이미지 또는 초당 프레임을 캡처하도록 배열될 수 있다. 구강을 지속적으로 조명해야 하는 경우 이미지 캡처 중 200~300Hz 범위의 주파수에서 핸들에 대한 조명 수단의 움직임으로 인해 흐린 이미지가 생성된다. 그러한 이미지는 제어기가 캡처된 이미지 내의 플라크 또는 치간의 갭과 같은 특징을 식별할 수 있는 정확도에 불리한 영향을 미칠 수 있고, 따라서 장치에 의한 구강 처리의 정확도에 불리한 영향을 미칠 수 있다.
주파수(F2)에서 광학 캐비티의 조명을 펄스화함으로써 구강이 조명 수단에 의해 지속적으로 조명되는 상황과 비교하여 캡처된 이미지의 선명도가 향상될 수 있음을 발견했으며, 이는 구강 처리의 정확도를 향상시킬 수 있다.
조명 수단은 진동 주기당 한 번 활성화될 수 있다. 즉, 조명 수단은 F2=F1인 주파수 F2에서 광학 캐비티를 조명하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 조명 수단은 250Hz의 주파수 F2에서 광학 캐비티를 조명하고, 따라서 구강의 펄스 조명, 또는 "조명 이벤트"가 매초 250회 존재한다. 조명 수단은 바람직하게는 전술한 기준 위치에서 활성화된다.
각 조명 이벤트의 강도 또는 지속 시간은 주변 광 강도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기구는 주변 광 강도를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있고, 여기서 제어기는 예를 들어 구강의 조명 강도가 상대적으로 일정하도록, 측정된 주변 광 강도에 따라 각 조명 이벤트의 강도 및 지속 시간 중 적어도 하나를 변화시키도록 배열될 수 있다.
이동 수단은 바람직하게는 조명 수단을 적어도 하나의 기준 위치를 향하여 그리고 그로부터 멀어지게 이동시키도록 배열된다. 예를 들어, 조명 수단이 곡선 경로를 따라 왕복 운동으로 이동하는 경우 기준 위치는 해당 경로의 중심에 위치할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 기준 위치는 해당 경로의 중심과 말단 사이의 중간에 위치할 수 있다.
이미지 캡처 수단은 글로벌 셔터 카메라의 형태일 수 있으며, 카메라의 센서의 모든 픽셀은 이미지를 캡처하는 데 걸리는 시간(예: 25msec) 동안 동일한 시간 동안 동시에 노출된다. 카메라는 초당 40프레임의 이미지 캡처 속도로 작동한다. 그러나, 바람직한 실시예에서 이미지 캡처 수단은 롤링 셔터 카메라의 형태이고, 카메라의 센서는 이미지를 캡처하기 위해 프로그레시브 방식(progressive manner)으로 노출된다. 알려진 바와 같이 센서는 픽셀의 여러 행과 열로 나뉜다. 이미지 캡처 동안 픽셀의 각 행(또는 열)은 동일한 기간 동안 노출되고 각 행 내에서 모든 픽셀은 동일한 기간 동안 노출된다. 이러한 유형의 카메라에서 픽셀 행의 노출은 순차적이며 노출이 시작되고 끝나는 순간이 각 행마다 약간씩 상이하다.
밴딩 효과는 픽셀의 어둡고 밝은 행 그룹을 교대함으로써 형성된다. 주파수(F2)가 카메라 프레임 속도의 정수배인 경우, 일련의 이미지를 획득하는 동안 밴드가 동일한 위치에 유지된다는 점이 발견되었다. 구강의 캡처된 이미지에서 밴딩 효과의 형성을 억제하기 위해, 픽셀의 각 행은 바람직하게 동일한 수의 조명 이벤트에 노출된다. 픽셀의 각 행이 노출되는 시작 시간은 바람직하게는 픽셀의 각 행이 밴딩을 방지하기 위해 동일한 수의 조명 이벤트에 노출되도록 선택된다.
제2 양태에서, 본 발명은 치아 처리 기구를 제공하며, 기구는 핸들; 사용자의 구강을 조명하기 위한 조명 수단, 및 조명된 구강의 이미지를 캡처하기 위한 이미지 캡처 수단을 포함하는 광학 시스템; 구강을 처리하기 위한 치아 처리 시스템; 및 핸들에 대하여 조명 수단을 이동시키는 이동 수단을 포함하고, 이동 수단은 제1 주파수(F1)에서 핸들에 대하여 조명 수단을 이동시키도록 구성되고, 조명 수단은 제2 주파수(F2)에서 구강을 조명하여 매초마다 복수의 조명 이벤트를 생성하도록 구성되며, 이미지 캡처 수단은 복수의 픽셀 행을 포함하는 센서를 갖는 롤링 셔터 카메라를 포함하고, 픽셀 행은 순차적으로 노출되고, 픽셀의 각 행은 동일한 수의 조명 이벤트에 노출된다.
사용자가 구강에 대해 고정된 위치에 기구의 핸들을 잡고 있을 때, 광학 캐비티 조명의 주파수(F2)가 움직임의 주파수(F1)와 같으면 카메라에 의해 캡처된 이미지는 시간이 지남에 따라 정지된 것처럼 보인다. 핸들에 대한 조명 수단의 카메라와 광학 시스템에 의해 촬영되는 치아 사이의 거리에 따라 카메라의 시야가 상대적으로 좁아질 수 있으며, 이는 구강 내 기구의 위치에 따라 구강의 일부 처리가 필요한 특징이 캡처되는 것을 방해할 수 있다.
구강의 조명을 조명 수단의 이동과 동기화하는 것에 대한 대안으로서, 기구는 광학 캐비티의 조명의 주파수(F2)가 조명 수단의 핸들에 대한 이동의 주파수(F1)과 상이하도록 구성될 수 있다. 조명 수단의 움직임으로부터 광학 캐비티의 조명을 비동기화함으로써, 카메라에 의해 캡처된 이미지는 사용자가 구강에 대해 고정된 위치에서 기구의 핸들을 잡고 있을 때에도 핸들에 대해, 따라서 구강에 대해 상대적으로 느린 동작으로 움직이는 것처럼 보일 수 있다. 이는 카메라의 유효 시야를 증가시킬 수 있고, 따라서 구강 내의 처리가 필요한 특징이 카메라에 의해 캡처된 이미지로부터 감지될 가능성을 증가시킬 수 있다.
주파수 F2는 바람직하게는 0<|F1-nF2|<N이 되도록 선택된다. 여기서 N은 이미지 캡처 수단에 의해 초당 캡처된 이미지 수이고 n은 |F1-nF2| 가 최소값을 갖도록 선택되는 양의 정수이다. 예를 들어, F1=250Hz 및 N=25fps일 때, n=1인 경우 F2는 225와 275Hz 사이의 값에서 선택될 수 있다.
제3 양태에서, 본 발명은 치아 처리 기구를 제공하며, 상기 기구는 핸들; 사용자의 구강을 조명하기 위한 조명 수단, 및 조명된 구강의 이미지를 캡처하기 위한 이미지 캡처 수단을 포함하는 광학 시스템; 구강을 처리하기 위한 치아 처리 시스템; 및 핸들에 대하여 조명 수단을 이동시키는 이동 수단을 포함하고, 이동 수단은 제1 주파수(F1)에서 핸들에 대해 조명 수단을 이동시키도록 구성되고, 조명 수단은 0<|F1-nF2|<N이 되도록 선택된 제2 주파수(F2)에서 구강을 조명하도록 구성되며, 여기서 N은 이미지 캡처 수단에 의해 초당 캡처된 이미지 수이고 n은 |F1-nF2| 가 최소값을 갖도록 선택되는 양의 정수이다.
기구는 사용자의 구강 상태를 처리하기 위한 기구의 형태일 수 있다. 예를 들어, 기구는 사용자의 치아의 갭 사이를 세척하기 위한 전용 치간 세척 기구의 형태일 수 있다. 처리 시스템은 작동 유체를 사용자의 구강으로 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 포함할 수 있다. 광학 시스템에 의해 캡처된 이미지에 따라 처리 시스템은 구강으로 작동 유체를 전달하여 사용자의 치아 사이 간격 내에 있는 물질을 제거한다. 핸들에 대한 조명 수단의 움직임은 유체 전달 시스템이 작동 유체를 갭 내로 전달하기 위한 최적의 위치에 위치되기 전에 그러한 갭이 검출되는 것을 가능하게 할 수 있다. 이는 유체 전달 시스템이 최적의 위치에 배치되어 작동 유체를 갭으로 전달할 준비가 되도록 갭이 감지되면 예를 들어 유체 저장소에서 펌프의 유체 챔버로 유체를 끌어들임으로써 처리 시스템의 제어기에 의해 유체 전달 시스템이 "프라이밍(primed)"되도록 할 수 있다. 이는 예를 들어 작동 유체가 펌프의 유체 챔버로부터 배출된 직후에 유체 전달 시스템이 프라이밍되는 배열과 비교하여 유체 전달 시스템이 프라이밍된 위치에 유지되는 시간의 길이를 최소화할 수 있고, 기구가 꺼지기 전에 더 이상 간격이 감지되지 않으면 유체 전달 시스템이 프라이밍된 위치에 남아 있을 수 있다.
이 경우, 이동 수단은 작동 유체를 구강으로 전달하기 위한 노즐에 대해 조명 수단을 이동시키도록 배열될 수 있다. 노즐은 바람직하게는 노즐의 팁에 위치한 유체 배출구를 통과하는 노즐 축을 따라 연장된다. 노즐 축은 핸들의 길이 방향 축에 일반적으로 수직으로 정렬될 수 있다. 이동 수단은 노즐에 대한 조명 수단의 이동을 구동하기 위한 구동 기구를 포함할 수 있다. 구동 기구는 바람직하게는 조명 수단에 연결된 전송 유닛, 및 노즐에 대해 조명 수단을 이동시키도록 전송 유닛을 구동하기 위한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 바람직하게는 핸들에 위치되고, 바람직하게는 모터를 포함한다. 전송 유닛은 모터와 조명 수단 사이에서 연장되는 구동 샤프트를 포함할 수 있다. 구동 샤프트는 핸들과 조명 수단 사이에서 연장되는 스템 내에 수용될 수 있다. 스템은 핸들에 분리 가능하게 연결된 청결 도구의 일부를 형성할 수 있다. 노즐은 조명 수단이 노즐에 대해 이동하도록 스템에 장착될 수 있다.
대안적으로, 기구는 치간 갭으로의 작동 유체의 방출을 통해 개선된 시간의 세정 추가 기능을 갖는 칫솔의 형태일 수 있다. 기구가 칫솔의 형태인 경우, 청결 도구 또는 스템은 바람직하게는 복수의 강모를 포함한다. 강모는 바람직하게는 노즐 주위에 배열되고, 노즐 주위에 원주 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 강모가 청결 도구의 정적 섹션에 부착될 수 있으며, 이 섹션은 핸들에 대해 이동할 수 없다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 복수의 강모가 청결 도구의 가동 섹션에 부착될 수 있으며, 이 섹션은 핸들에 대해 이동할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 기구는 강모 캐리어 및 강모 캐리어에 장착된 복수의 강모를 포함하는 브러시 유닛을 포함하고, 강모 캐리어는 핸들에 대해 이동 가능하다. 강모 캐리어는 기구의 헤드에 위치하는 것이 바람직하다. 기구는 핸들에 대한 강모 캐리어의 움직임을 구동하기 위한 구동 기구를 포함한다. 구동 기구는 바람직하게는 강모 캐리어에 연결된 전송 유닛, 및 핸들에 대해 강모 캐리어를 이동시키도록 전송 유닛을 구동하기 위한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 바람직하게는 핸들에 위치한다.
구동 기구는 핸들에 대한 조명 수단의 움직임을 구동하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 조명 수단은 핸들에 대해 강모 캐리어와 함께 이동하도록 배치되는 것이 바람직하다. 조명 수단은 강모 캐리어와 동일한 이동 패턴 또는 다른 이동 패턴으로 핸들에 대해 이동하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 조명 수단, 윈도우 및 강모 캐리어는 핸들에 대해 스위핑 이동으로 왕복 이동하도록 배열될 수 있다. 조명 수단 및 윈도우는 강모 캐리어로부터 이격될 수 있거나, 조명 수단 및 윈도우 중 적어도 하나는 강모 캐리어에 장착될 수 있다. 예를 들어, 구동 기구는 핸들에 대해 동시에 브러시 유닛, 조명 수단 및 윈도우를 이동시키도록 핸들에 대해 스템을 이동시키도록 배열될 수 있다.
노즐은 핸들에 대해 조명 수단과 함께 이동하도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 조명 수단 및 노즐은 구동 기구가 핸들에 대해 강모 캐리어, 노즐, 조명 수단 및 윈도우를 동시에 이동시키도록 강모 캐리어 상에 또는 인접하게 장착될 수 있다.
조명 수단 및 윈도우는 바람직하게는 신호가 전달되는 구강의 영역이 처리 시스템에 의해 후속적으로 처리되는 영역과 실질적으로 동일하도록 노즐에 인접하게 배열된다. 조명 수단과 노즐은 청결 도구 상에 나란히 위치될 수 있다.
제어기는 기구의 핸들에 위치하는 것이 바람직하다. 신호는 광학 시스템과 제어기 사이에서 무선으로 전송될 수 있지만, 신호는 기구 내에 위치한 물리적 전송 경로를 따라 광학 시스템과 제어기 사이에서 전송되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전송 경로는 구동 기구의 일부를 따라 연장된다. 이를 통해 기구의 구성 요소 수를 최소화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 구동 기구는 바람직하게는 핸들에 위치되며, 바람직하게는 강모 캐리어에 연결된 전송 유닛, 및 핸들에 대해 강모 캐리어를 이동시키도록 전송 유닛을 구동하기 위한 구동 유닛을 포함한다. 전송 유닛은 바람직하게는 모터에 의해 핸들에 대해 이동되는 샤프트의 형태이다. 샤프트의 진동 주파수는 바람직하게는 200 내지 300Hz의 범위이다. 모터는 샤프트 주위로 연장되어 샤프트가 모터의 여기(excitation) 시에 핸들에 대해 회전하거나 진동하도록 하는 것이 바람직하다. 청결 도구의 스템은 샤프트에 장착된다.
전송 경로는 바람직하게는 전송 유닛을 따라, 더 바람직하게는 샤프트의 외부 표면을 따라 연장된다. 예를 들어, 제어기를 향해 신호를 전달하기 위한 전도성 트랙이 샤프트의 외부 표면에 형성될 수 있다. 트랙은 바람직하게는 청결 도구가 핸들에 부착될 때 청결 도구 접촉부와 결합하기 위해 핸들 접촉부에 연결된다. 핸들 접촉부는 바람직하게는 샤프트의 단부 주위로 연장되는 환형 접촉부이다. 청결 도구는 바람직하게는 청결 도구를 핸들에 연결하기 위해 샤프트의 해당 부분을 수용하기 위한 리세스를 포함한다. 청결 도구 접촉부는 바람직하게는 리세스 내에 위치되고, 바람직하게는 청결 도구가 핸들에 부착될 때 핸들 접촉부와 맞물리도록 리세스의 내주면으로부터 내측으로 돌출된다. 와이어, 트랙 또는 다른 전도성 부재는 검출 수단으로부터의 신호를 청결 도구 접촉부로 전달하기 위해 청결 도구 접촉부와 검출 수단 사이에서 연장된다.
전송 유닛의 일부를 따라 연장되는 것 외에, 전송 경로는 바람직하게는 구동 유닛의 일부를 따라 또한 연장된다. 구동 유닛은 바람직하게는 샤프트를 결합하기 위한 수단을 포함하고, 결합 수단은 바람직하게는 제어기를 향해 신호를 전달하도록 배열된다. 구동 유닛은 바람직하게는 결합 수단의 힘에 대항하여 핸들에 대해 청결 도구를 이동시키기 위해 평형 위치(equilibrium position)로부터 멀어지는 샤프트를 이동, 보다 바람직하게는 회전시키도록 배열된다. 결합 수단은 구동 유닛의 구동력이 제거될 때 샤프트를 평형 위치를 향해 뒤로 밀어내도록 배열된다. 결합 수단은 스프링 부재를 포함할 수 있고, 바람직한 실시예에서 토션(torsion) 스프링을 포함한다. 와이어, 트랙 또는 기타 전도성 부재가 스프링 부재와 제어기 사이에서 연장되어 스프링 부재에서 제어기로 신호를 전달한다.
전술한 바와 같이, 치아 처리 시스템은 바람직하게는 사용자의 구강으로 작동 유체를 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 포함한다. 유체 전달 시스템은 바람직하게는 유체 저장소 및 펌프를 포함하고, 제어기는 유체 저장소로부터 작동 유체를 끌어오고 노즐을 향해 작동 유체를 방출하게끔 펌프를 작동시키도록 배열된다. 제어기는 바람직하게는 노즐을 향해 작동 유체의 버스트(burst)를 분출하게끔 펌프를 작동시키도록 배열된다. 유체 전달 시스템에 의해 생성되는 작동 유체의 각 버스트의 부피는 바람직하게는 1ml 미만, 더욱 바람직하게는 0.5ml 미만이다. 바람직한 실시예에서, 유체 전달 시스템에 의해 생성된 작동 유체 버스트의 부피는 0.05 내지 0.4ml 범위이다. 유체 전달 시스템은 바람직하게는 3 내지 10bar 범위의 정압(static pressure)에서 작동 유체의 버스트를 노즐로 전달하도록 구성된다.
전송 유닛은 바람직하게는 유체 전달 시스템의 일부를 정의한다. 샤프트는 바람직하게는 유체 전달 시스템의 일부를 정의하는 보어(bore)를 포함한다.
기구는 바람직하게는 사용자가 처리 프로세스의 시작 전에 기구의 작동 모드를 선택할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 사용자 인터페이스는 기구의 핸들에 위치할 수 있으며, 바람직하게는 적어도 하나의 사용자 조작 가능한 스위치 또는 버튼을 포함한다. 사용자 인터페이스는 선택된 작동 모드에 대한 정보를 표시하기 위해 핸들에 위치한 디스플레이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 기구는 해당 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이를 갖는 원격 장치에 무선으로 연결될 수 있다. 원격 장치는 전용 디스플레이 또는 개인 장치의 형태일 수 있다. 원격 장치는 또한 사용자가 기구에 대한 작동 모드를 선택할 수 있도록 하는 터치 감지 디스플레이와 같은 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 양태와 관련하여 전술한 특징은 본 발명의 제2 또는 제3 양태에 동일하게 적용 가능하며, 그 반대도 마찬가지이다.
이제 본 발명의 바람직한 특징이 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 여기에서:
도 1a는 치아 청결 기구를 정면에서 바라본 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 기구를 후면에서 바라본 사시도이다.
도 2a는 도 1a의 기구의 브러시 유닛의 측면도이고, 도 2b는 브러시 유닛의 센서와 노즐을 드러내기 위해 일부 강모가 생략된 사시도이며, 도 2c는 도 2a의 A-A선 단면도이다.
도 3은 기구의 유체 전달 시스템의 개략도이다.
도 4a는 유체 저장소와 핸들 부분이 제거된 상태의, 도 1a의 기구의 부분의 정면도이고, 도 4b는 도 4a의 기구 부분의 측면도이며, 도 4c는 도 4a의 기구 부분을 위에서 본 사시도이다.
도 5는 도 4a의 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 5의 일부를 클로즈업한 도면이다.
도 7은 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 8a는 핸들에 대해 다른 각도 위치에 있을 때 기구의 광학 시스템 카메라의 시야(field of view)를 도시하고, 도 8b는 카메라의 각도 움직임을 사인파로 도시하며, 도 8c는 사인파의 제로 크로싱(zero crossing)에서 광학 시스템의 LED 펄스의 동기화를 도시한다.
도 1a 및 1b는 치아 청결 기구(10)의 실시예의 외부도를 도시한다. 이 실시예에서, 기구는 개선된 치간 청결을 위해 작동 유체를 분배하기 위한 통합 어셈블리를 갖는 전동 칫솔의 형태인 핸드헬드(handheld) 기구의 형태이다.
기구(10)는 핸들(12) 및 청결 도구(14)를 포함한다. 핸들(12)은 바람직하게는 플라스틱 재료로 형성되는 외부 본체(16)를 포함한다. 본체(16)는 일반적으로 형상이 원통형이다. 핸들(12)은 사용자 인터페이스를 포함한다. 사용자 인터페이스는 핸들(12)의 본체(16)를 쥐고 있는 손의 엄지손가락에 의해 눌러질 수 있도록 본체(16)에 형성된 어퍼처 내에 위치한 사용자 조작 가능 버튼(18)을 포함한다. 선택적으로, 핸들(12)은 기구의 사용 동안 사용자가 볼 수 있도록 위치된 디스플레이를 포함할 수 있다. 기구(10)는 이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 버튼(18) 및/또는 원격 디스플레이를 사용하여 기구(10)에 대한 작동 모드 또는 매개변수를 사용자가 선택할 수 있도록 하기 위해 개인 장치 또는 휴대전화의 디스플레이와 같은 원격 디스플레이에 연결될 수 있다.
청결 도구(14)는 스템(20) 및 헤드(22)를 포함한다. 스템(20)은 모양이 가늘고, 이는 기구(10)의 사용자 조작성을 용이하게 하기 위해 헤드(22)를 핸들(12)로부터 이격시키는 역할을 한다. 청결 도구(14)는 강모 캐리어(26) 및 강모 캐리어(26)에 장착된 복수의 세트의 강모(28)를 포함하는 브러시 유닛(24)을 포함한다. 이 실시예에서, 브러시 유닛(24)은 스템(20)에 견고하게 연결된다. 그러나 다른 실시예에서, 청결 도구(14)는 기구가 예를 들어 사용자의 치아 갭 사이를 청소하거나 사용자의 치아에 세정제 또는 미백제를 전달하는 전용 구강 처리 기구의 형태가 되도록, 브러시 유닛(24) 없이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 브러시 유닛(24)은 교체 가능할 수 있다.
기구(10)는 구강에 처리를 전달하기 위한 치아 처리 시스템을 포함한다. 이 실시예에서, 치아 처리 시스템은 치간 갭에 위치된 물질을 제거하기 위해 작업 유체의 버스트를 구강으로 전달하도록 배열된다. 그러나, 치아 처리 시스템은 미백 유체를 전달하거나 사용자의 치아로부터 플라크를 제거하도록 구성될 수 있다. 치아 처리 시스템은 또한 치은염(gingivitis)과 같은 잇몸의 염증 또는 감염을 처리하기 위해 작업 유체의 버스트를 잇몸 라인에 전달하도록 구성될 수 있다. 또한 도 2a 내지 2c를 참조하면, 청결 도구(14)는 또한 작동 유체를 저장하기 위한 유체 저장소(30), 및 기구(10)를 사용하는 동안 작동 유체를 사용자의 구강으로 전달하기 위한 노즐(32)을 포함한다. 작동 유체는 바람직하게는 액체 작동 유체이고, 이 실시예에서는 물이다. 유체 저장소(32)는 핸들(12)의 단부 주위로 연장되도록 핸들(12)에 장착된다. 노즐(32)은 청결 도구(14)의 헤드(22)에 장착된다. 브러시 유닛(24)을 포함하는 이 실시예에서, 강모(28)는 노즐(32) 주위에 적어도 부분적으로 배열된다. 노즐(32)은 핸들(12)의 종축(Z)에 실질적으로 수직인 도 2c에 도시된 노즐 축(A)을 따라 연장된다.
노즐(32)은 유체 저장소(30)로부터 작동 유체를 수용하고 기구(10)를 사용하는 동안 사용자의 구강으로 작동 유체의 버스트를 전달하기 위한 유체 전달 시스템(34)의 일부를 형성한다. 작동 유체의 각각의 버스트는 바람직하게는 1 ml 미만, 보다 바람직하게는 0.5 ml 미만의 체적을 갖는다. 유체 전달 시스템(34)은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 개요에서, 노즐(32)의 팁은 작동 유체의 버스트가 사용자의 구강으로 전달되는 유체 배출구(36)를 포함한다. 유체 전달 시스템(34)은 유체 저장소(30)로부터 작동 유체를 수용하기 위한 유체 유입구(36)를 포함한다. 이 실시예에서, 작동 유체는 액체 작동 유체이고, 바람직하게는 물이다. 유체 입구(36)는 핸들(12), 바람직하게는 핸들(12)의 본체(16)의 단부에 위치되며, 유체 저장소(30)가 핸들(12)에 연결될 때 유체 저장소(30)의 유체 포트에 연결되도록 배열된다. 후술하는 바와 같이, 청결 도구(14)는 핸들(12)로부터 분리 가능하고, 유체 저장소(30)는 청결 도구(14)가 핸들(12)로부터 분리되면 보충을 위해 핸들(12)로부터 당겨질 수 있다.
유체 전달 시스템(34)은 유체 저장소(30)로부터 유체 유입구(36)를 통해 작동 유체를 끌어오고 노즐(32)로 작동 유체의 버스트를 전달하기 위한 펌프 어셈블리를 포함한다. 펌프 어셈블리는 핸들(12)의 본체(16) 내에 위치된다. 펌프 어셈블리는 핸들(12)의 본체(16) 내에 위치되며, 용적 펌프(positive displacement pump)(38) 및 펌프(38)를 구동하기 위한 드라이브를 포함한다. 드라이브는 바람직하게는 펌프 모터(40)를 포함한다. 펌프 모터(40)에 전력을 공급하기 위한 배터리(42)는 또한 핸들(12)에 위치된다. 배터리(42)는 바람직하게는 재충전 가능한 배터리이다.
제1 도관(44)은 유체 전달 시스템(34)의 유체 유입구(36)를 펌프(38)의 유체 유입구(46)에 연결한다. 제2 도관(50)은 펌프(38)의 유체 배출구(52)를 노즐(32)에 연결한다. 제1 일방향 밸브(48)는 물이 펌프(38)로부터 유체 저장소(30)로 복귀하는 것을 방지하기 위해 유체 유입구(36)와 펌프(38) 사이에 위치된다. 제2 도관(50)은 펌프(38)의 유체 배출구(52)를 노즐(32)에 연결한다. 제어 회로(56)는 펌프 모터(40)의 작동을 제어하고, 따라서 펌프 모터(40) 및 제어 회로(56)는 펌프(38)를 구동하기 위한 드라이브를 제공한다. 배터리(42)는 제어 회로(56)에 전력을 공급한다. 제어 회로(56)는 펌프 모터(40)에 전력을 공급하는 모터 제어기를 포함한다.
제어 회로(56)는 사용자가 사용자 인터페이스의 버튼(18)을 누를 때 생성된 신호를 수신한다. 제어 회로(56)는 디스플레이 또는 개인용 장치와 같은 원격 장치에 신호를 전송하고 원격 장치로부터 신호를 수신할 수 있다. 이 실시예에서, 제어 회로(56)는 또한 광학 시스템에 신호를 전송하고 광학 시스템으로부터 신호를 수신한다. 도 2b 및 2c를 참조하면, 광학 시스템의 적어도 일부는 기구(10)의 헤드(22)에, 바람직하게는 브러시 유닛(24)의 강모 캐리어(26)에 장착된다. 이 실시예에서, 노즐(32)은 또한 브러시 유닛(24)의 강모 캐리어(26)에 장착된다. 광학 시스템은 구강을 조명하기 위한 복수의 LED(65) 및 구강으로부터 광을 수신하기 위한 윈도우(66)를 포함한다. 수신된 광은 조명된 구강의 이미지를 캡처하기 위해 카메라(67)로 전달된다. 윈도우(66)는 노즐(32)에 인접하게 위치되도록 헤드(22) 상에 위치된다. 이 실시예에서, 윈도우(66)는 노즐(32) 아래에 위치되고, LED(65)는 윈도우(66) 주위에 배열된다. 카메라(67)는 윈도우(66)와 카메라(67) 사이의 광로의 길이를 최소화하도록 기구(10)의 헤드(22)에 위치될 수 있다. 대안적으로, 카메라(67)는 핸들(12)에 위치될 수 있고, 광은 윈도우(66)와 카메라(67) 사이에 위치한 이미징 광학계를 통해 윈도우(66)로부터 카메라(67)로 전달된다. 카메라(67)에 의해 생성된 이미지는 제어 회로(56)로 전송된다. 이미지의 하나 이상의 특징에 따라, 제어 회로(56)는 펌프 어셈블리를 작동시켜 작동 유체의 하나 이상의 버스트를 구강으로 전달한다. 예를 들어, 카메라(67)에 의해 생성된 이미지는 플라크 또는 치간 갭 또는 잇몸 라인의 존재를 나타낼 수 있으며, 이에 응답하여 제어 회로가 구강을 처리하기 위해 치아 처리 시스템을 활성화할 수 있다.
청결 도구(14)는 핸들(12)에 분리 가능하게 연결된다. 또한 도 4a 내지 도 6을 참조하면, 핸들(12)은 바람직하게는 스피곳(spigot)(68) 형태의 수 커넥터(male connector)를 포함하며, 이는 상보적인 암 커넥터(female connector)에 의해 수용되고, 바람직하게는 청결 도구(14)의 스템(20)의 오목한 커넥터(70)의 형태이다. 스피곳(68)은 핸들(12)의 단부로부터 외측으로, 바람직하게는 핸들(12)의 길이 방향 축(Z)에 평행하고 더욱 바람직하게는 동일선상에 있는 방향으로 돌출한다.
기구(10)는 핸들(12)에 대한 스템(20)의 움직임, 따라서 강모 캐리어(26)의 이동을 구동하기 위한 구동 기구를 포함한다. 도 4a 내지 도 7을 참조하면, 구동 기구는 전송 유닛 및 핸들(12)에 대해 스템(20)을 이동시키도록 전송 유닛을 구동하기 위한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 핸들(12)의 본체(16) 내에 위치한 구동 모터(72)를 포함한다. 제어 회로(56)는 동력을 공급하는 모터 제어기를 포함한다. 버튼(18)은 또한 예를 들어 미리 설정된 시간 기간 내에 미리 정해진 횟수만큼 버튼(18)을 눌러 청결 세션을 시작하고 후속적으로 중지함으로써 구동 모터(72)를 활성화 및 비활성화하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 구동 모터(72)를 활성화 및 비활성화하기 위해 별도의 버튼(미도시)이 제공될 수 있다.
전달 유닛은 핸들(12)에 대해 진동하도록 구동 유닛에 의해 구동되는 샤프트(74)를 포함한다. 스피곳(68)은 샤프트(74)에 연결되고 바람직하게는 샤프트와 일체화된다. 구동 유닛은 바람직하게는 샤프트(74)가 핸들(12)의 길이 방향 축(Z)을 중심으로, 바람직하게는 200 내지 300Hz 범위의 제1 주파수(F1)에서 진동하게끔 샤프트(74)를 진동시키도록 배열된다. 이 실시예에서, 주파수(F1)은 250Hz이다. 구동 모터(72)는 축(74)이 중심 위치로부터 각도(α)만큼 멀어지게끔 길이 방향 축을 중심으로 회전시키도록 배열된다. 각도(α)는 바람직하게는 5 내지 15°의 범위이고, 본 실시예에서는 5°이다. 구동 유닛은 샤프트(74)를 그 중심 위치로 복귀시키기 위해 구동 샤프트(74)와 결합하기 위한 스프링 부재(76)를 더 포함할 수 있다. 스프링 부재(76)는 구동 샤프트(74)의 대향하는 측면에 위치된 한 쌍의 토션 스프링(torsion springs)(78, 80)을 포함하며, 각각은 구동 샤프트(74)와 맞물리는 제1 단부 및 핸들(12)에 연결되거나 그렇지 않으면 핸들(12)에 대해 고정된 위치에 유지되는 지지 링(82)에 부착되는 제2 단부를 갖는다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 핸들(12)에 대한 샤프트(74)의 이러한 이동은 강모 캐리어(26), 따라서 노즐(32)과 강모 캐리어(26)에 장착된 광학 시스템의 일부가 각각의 곡선 경로를 따라 앞뒤로 이동하도록 한다. 도 8a를 참조하면, 이 실시예에서 강모 캐리어(26)는 도 8a에서 R로 표시된 제1 각도 위치와 도 8(a)에서 L로 표시된 제2 각도 위치 사이에서 핸들(12)의 길이 방향 축(Z)을 중심으로 이동되며, 이들은 각각 도 8a에서 M으로 표시된 중심 기준 위치에서 각도(α)만큼 이격되어 있다. 핸들(12)에 대한 강모 캐리어(26)의 움직임은 도 8b에 도시된 바와 같이 사인파(S)로 나타낼 수 있으며, 여기서 강모 캐리어(26)는 시간 t=0, t2, t4일 때 위치 M에 있고, t=t1, t5 등일 때 위치 R에 있고, t=t3, t7 등일 때 위치 L에 있다.
기구(10)의 사용 동안, 구동 신호는 제어 회로(56)로부터 LED(65)로 전송되어 광학 시스템에 의해 구강의 조명을 작동시킨다. 구강으로부터의 반사에 의해 윈도우(66)로 후속적으로 복귀된 광을 나타내는 광 신호는 윈도우(66)로부터 카메라(67)로 전달된다. 카메라(67)는 수신된 광 신호로부터 구강의 이미지를 생성하고 생성된 제어 회로(56)가 노즐(32)로부터 작동 유체의 전달을 작동시키는 것에 따라 이미지를 제어 회로(56)로 전송한다.
제어 회로(56)는 핸들(12)의 본체(16)에 위치하며, 광학 시스템의 적어도 LED(65)는 청결 도구(14)의 브러시 캐리어(26)에 위치된다. 제어 회로(56) 및 광학 시스템은 구동 유닛을 따라 연장된다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 각 토션 스프링(78, 80)의 제2 단부는 지지 링(82) 상에 형성된 각각의 회로 접촉부(84, 86)에 연결된다. 와이어(도시되지 않음)는 각 회로 접촉부(84, 86)에서 제어 회로(56)까지 연장된다. 각 토션 스프링(78, 80)의 제1 단부는 샤프트(74) 상에 형성된 각각의 샤프트 접촉부(88, 90)에 연결된다. 제1 절연 슬리브(92)는 샤프트(74)와 샤프트 접촉부(88, 90) 사이에 위치하여 샤프트 접촉부(88, 90)를 샤프트(74)로부터 전기적으로 절연시킨다. 각각의 샤프트 접촉부(88, 90)는 제1 절연 슬리브(92)를 따라 연장되는 전도성 트랙(98, 100)에 의해 각각의 핸들 접촉부(94, 96)에 연결된다. 각각의 핸들 접촉부(94, 96)는 스피곳(68)에 위치된다. 제2 절연 슬리브(102)는 전도성 트랙(98, 100) 위에 위치되어 핸들(12)의 여러 상이한 전기 접촉부만이 전송 경로를 따라 노출된다. 청결 도구(14)의 오목한 커넥터(70)는 청결 도구(14)가 핸들(12)에 부착될 때 각각의 핸들 접촉부(94, 96)와 맞물리기 위한 한 쌍의 청결 도구 접촉부(그 중 하나는 도 6에서 104로 표시됨)을 포함한다. 각각의 청결 도구 접촉부(104)는 오목한 커넥터(70)의 내주면(internal peripheral surface)으로부터 안쪽으로 돌출하고, 접촉부(104)는 와이어에 의해 LED(65)에 연결되며, 카메라(67)가 브러시 헤드(26)에 위치하는 경우에는 카메라(67)에 연결된다.
펌프(38)를 노즐(32)에 연결하는 제2 도관(50)은 핸들(12) 내에 위치한 핸들 도관 섹션, 및 청결 도구(14) 내에 위치한 청결 도구 도관 섹션을 포함한다. 핸들 도관 섹션은 펌프(38)의 유체 배출구(52)로부터 스피곳(68)의 단부에 위치한 핸들 유체 배출구(106)까지 연장된다. 핸들 도관 섹션은 샤프트(74)의 보어에 의해 정의되는 배출구 섹션(108)을 포함한다. 청결 도구 도관 섹션은 스템(22)의 보어(110) 내에서 노즐(32)까지 연장되는 도관(미도시)을 포함한다.
기구(10)를 작동하기 위해, 사용자는 버튼(18)을 눌러 기구(10)를 켜고, 그 동작은 제어 회로(56)에 의해 감지된다. 기구(10)를 사용하는 처리 과정을 시작하기 전에, 사용자는 버튼(18), 원격 디스플레이, 또는 버튼(18)과 원격 디스플레이의 조합을 사용하여 기구(10)의 작동 모드를 선택할 수 있다. 이 실시예에서, 기구(10)는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 갖는다.
제1 작동 모드에서 구동 기구는 핸들(12)에 대해 강모 캐리어(26)를 움직인다. 이 모드에서, 제어 회로(56)는 구강을 조명하기 위해 LED(65)를 작동시키지 않으므로, 광학 시스템에 의해 캡처된 이미지를 기반으로 사용자의 구강으로 작동 유체가 자동으로 전달되지 않는다. 이러한 제1 작동 모드 동안, 사용자는 미리 설정된 시간보다 짧은 시간 동안 버튼(18)을 누름으로써 노즐(32)로부터 단일 버스트의 작동 유체의 전달을 실행할 수 있다. 이 시간은 바람직하게는 0.5 내지 2초의 범위이며, 본 실시예에서는 1초이다. 버튼(18)의 이러한 눌림에 응답하여, 제어 회로(56)는 펌프(38)를 활성화하여 펌프(38)의 유체 챔버로부터 노즐(32)로 일정량의 물을 밀어내고, 유체 저장소(30)에서 일정량의 물을 빼내어 유체 챔버를 보충한다.
제2 작동 모드에서, 제1 작동 모드의 기능에 더하여, 제어 회로(56)는 LED(65)를 작동시켜 강모 캐리어(26)로부터 멀어지도록 및 사용자의 구강을 향해 광 신호를 전송한다. 구강에서 복귀한 광 신호는 윈도우(66)에 의해 수신되어 카메라(67)로 전달된다. 카메라(67)는 카메라의 센서의 모든 픽셀이 동시에 노출되는 글로벌 셔터 카메라의 형태일 수 있으며 동일한 시간, 예를 들어 30~40msec 동안 이미지를 캡처할 수 있다. 따라서 카메라(67)는 초당 약 25 내지 30개의 이미지를 캡처할 수 있다. 그러나, 이 실시예에서 카메라(67)는 롤링 셔터 카메라의 형태이고, 카메라(67)의 센서는 이미지를 캡처하기 위해 프로그레시브 방식으로 노출된다. 센서는 픽셀의 여러 행과 열로 나뉜다. 이미지 캡처 동안, 픽셀의 각 행(또는 열)은 동일한 기간 동안 노출되고 각 행 내에서 모든 픽셀은 동일한 기간 동안 노출된다. 카메라(67)가 초당 25개의 이미지 또는 프레임을 캡처하는 이 실시예에서, 픽셀의 행이 약 40msec의 기간에 걸쳐 순차적으로 노출되도록 픽셀의 각 행의 조명이 엇갈리게 된다.
결과적으로, 단일 이미지를 형성하는 동안 강모 캐리어(26), 따라서 LED(65) 및 윈도우(66)의 여러 진동이 수행된다. LED(65)가 이미지 캡처 동안 연속적으로 조명된다면, 이는 흐릿한 구강 이미지의 생성을 초래할 것이며, 이로부터 제어 회로(56)가 처리를 필요로 하는 구강의 특징을 식별하기 어려울 것이다.
이를 고려하여, 제어 회로(56)는 제2 주파수(F2)에서 구강을 조명하도록 LED(65)를 작동시켜 매초마다 복수의 조명 이벤트를 생성하도록 배열된다. 제1 예에서, 주파수(F2)는 이 실시예에서 250Hz인 F1과 동일하다. 도 8c의 트레이스(P)에 의해 도시된 바와 같이, LED(65)는 강모 캐리어(26)가 위치(M)에 있을 때, 그리고 시간 t=t2, t6 등에 있을 때 활성화된다. 광학 시스템에 의해 포착된 대부분의 광은 강모 캐리어(26)가 생성되고 따라서 LED(65)와 원도우(66)가 핸들(12)에 대해 단일 위치에 있을 때 발생한다. 이미지 캡처 동안 구강에 대한 핸들(12)의 약간의 움직임을 허용함으로써, 광학 시스템에 의해 캡처되는 구강이 비교적 정적 이미지인 효과를 갖는다.
카메라(67)에 의해 캡처된 이미지는 제어 회로(56)로 전송되며, 제어 회로(56)는 예를 들어 캡처된 이미지를 메모리에 저장된 이미지와 비교함으로써, 캡처된 이미지로부터 구강 처리가 필요한지 여부를 결정한다. 예를 들어, 제어 회로(56)는 노즐(32)이 치간 갭 내로 작업 유체의 버스트를 분출하도록 위치되어 캡처된 이미지로부터 결정될 때 구강의 처리를 실행할 수 있다. 처리가 필요한 경우, 제어 회로(56)는 제1 작동 모드 동안 사용자가 버튼(18)을 눌렀을 때와 동일한 방식으로 유체 처리 시스템(34)에 의한 구강 처리를 작동시키도록 배열된다. 강모 캐리어(26)가 위치(M)에 있고 구강의 이미지가 캡처될 때, 제어 회로(56)는 바람직하게는 강모 캐리어(26)가 위치(M)에 있을 때, 즉 구강의 이미지가 광학 시스템에 의해 캡처되었을 때와 동일한 위치에 있을 때, 갭으로부터 이물질 또는 다른 물질의 제거를 최적화하도록, 노즐(32)로부터 작동 유체의 분출이 발생하게끔 구강의 처리를 작동시키도록 배열된다.
제2 실시예에서, 제어 회로(56)는 강모 캐리어(26)가 핸들(12)에 대해 이동하는 제1 주파수(F1)와 상이한 제2 주파수(F2)에서 구강을 조명하게끔 LED(65)를 작동시키도록 배열되며, 이는 바람직하게는 식 0<|F1-nF2|<N에 의해 주어지고, N은 이미지 카메라(67)에 의해 초당 캡처된 이미지 수이며, n은 |F1-nF2| 가 최소값을 갖도록 선택되는 양의 정수이다. 예를 들어, F1=250Hz 및 N=25fps일 때, n=1인 경우 F2는 225와 275Hz 사이의 값에서 선택될 수 있다. LED(65)의 움직임으로부터 광학 캐비티의 조명을 비동기화함으로써, 카메라(67)에 의해 캡처된 이미지는 핸들(12)에 대해 느린 동작으로 움직이는 것처럼 보일 수 있으며, 따라서 사용자가 구강에 대해 고정된 위치에서 기구(10)의 핸들(12)을 유지할 때에도 구강에 대해 느린 동작으로 움직이는 것처럼 보일 수 있다. 이는 카메라(67)의 유효 시야를 증가시킬 수 있고, 따라서 구강 내의 임의의 처리 가능한 특징이 카메라(67)에 의해 캡처된 이미지로부터 검출될 가능성을 증가시킬 수 있다.
각각의 예에서, 센서의 픽셀 행의 노출 동안 구강은 제2 주파수(F2)로 조명되어 매초마다 복수의 "조명 이벤트"를 생성하며, 이는 전술된 특정 예에서 초당 225개에서 275개의 조명 이벤트 범위에 있을 수 있다. 이는 카메라(67)의 센서의 픽셀 행이 구강으로부터 수신된 광에 노출되는 동안, 카메라가 초당 25프레임을 캡처하도록 배열되어 있으며, 픽셀의 각 행은 복수의 조명 이벤트에 노출된다는 것을 의미한다. 인접한 픽셀 행이 노출되는 조명 이벤트 수의 임의의 변동이 캡처된 이미지에 걸쳐 밴드의 형성으로 이어질 수 있으므로, 카메라(67)는 바람직하게 각 픽셀 행이 동일한 수의 조명 이벤트에 노출되도록 배열된다. 이는 각 픽셀 행의 노출 시작 시간을 선택하거나 각 픽셀 행의 노출 기간을 선택하여 픽셀의 모든 행이 동일한 수의 조명 이벤트에 노출되도록 함으로써 달성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 치아 처리 기구로서,
    핸들;
    사용자의 구강을 조명하기 위한 조명 수단 및 조명된 구강으로부터 광을 수신하기 위한 윈도우를 포함하고, 상기 조명된 구강의 이미지를 캡처하기 위해 상기 수신된 광을 이미지 캡처 수단으로 전달하는, 광학 시스템;
    상기 캡처된 이미지에 포함된 하나 이상의 특징에 따라 구강을 처리하기 위한 치아 처리 시스템; 및
    상기 핸들에 대하여 상기 조명 수단 및 상기 윈도우를 이동시키는 이동 수단을 포함하며,
    상기 이동 수단은 제1 주파수(F1)에서 상기 핸들에 대하여 상기 조명 수단 및 상기 윈도우를 이동시키도록 구성되고, 상기 조명 수단은 제2 주파수(F2)에서 상기 구강을 조명하여 매초마다 복수의 조명 이벤트를 생성하도록 구성되는,
    치아 처리 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 수단은 복수의 LED를 포함하는,
    치아 처리 기구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 윈도우는 상기 조명 수단에 인접하게 위치하는,
    치아 처리 기구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    헤드, 및 상기 헤드와 상기 핸들 사이에서 연장되는 스템(stem)을 포함하고, 상기 이동 수단은 상기 스템 및 상기 헤드를 상기 핸들에 대하여 이동시키도록 배열되는,
    치아 처리 기구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조명 수단 및 상기 윈도우는 상기 기구의 상기 헤드에 위치하는,
    치아 처리 기구.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 기구의 상기 헤드는 복수의 강모(bristles)를 포함하는,
    치아 처리 기구.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치아 처리 시스템은 상기 구강을 향해 작동 유체(working fluid)를 분출하기 위한 노즐을 포함하는,
    치아 처리 기구.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 4 항에 종속되는 경우, 상기 노즐은 상기 기구의 상기 헤드 상에 위치하는,
    치아 처리 기구.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 캡처 수단은 롤링 셔터 카메라(rolling shutter camera)를 포함하는,
    치아 처리 기구.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 카메라는 복수의 픽셀 행들을 포함하는 센서를 포함하고, 상기 픽셀 행들은 순차적으로 노출되며, 각각의 픽셀 행은 동일한 수의 조명 이벤트에 노출되는,
    치아 처리 기구.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    F1=F2인,
    치아 처리 기구.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 주파수(F2)는 0<|F1-nF2|<N이 되도록 선택되고, N은 상기 이미지 캡처 수단에 의해 초당 캡처된 이미지의 수이며, n은 |F1-nF2| 가 최소값을 갖도록 선택되는 양의 정수인,
    치아 처리 기구.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주변광(ambient light) 강도를 측정하기 위한 센서, 및 상기 측정된 주변광 강도에 따라 각각의 조명 이벤트의 강도 및 지속시간 중 적어도 하나를 변화시키도록 배열된 제어기를 포함하는,
    치아 처리 기구.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 핸들의 길이 방향 축에 수직으로 배열된 경로를 따라 상기 조명 수단 및 상기 윈도우를 상기 핸들에 대하여 이동시키도록 배열되는,
    치아 처리 기구.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 만곡된, 바람직하게는 아치형의 경로를 따라 상기 조명 수단 및 상기 윈도우를 상기 핸들에 대해 상호적으로 이동시키도록 배열되는,
    치아 처리 기구.
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