TWI781595B - 生物沈積物檢測裝置以及牙刷 - Google Patents

Abstract

一種生物沈積物檢測裝置以一激發光源以及一光感測元件檢測牙齒表面上之生物沈積物，並以位置感測元件偵測生物沈積物之相對應位置，藉此可形成一生物沈積物位置圖以提示使用者加強局部牙齒之清潔。同時亦揭示一種包含上述生物沈積物檢測裝置之牙刷。

Description

生物沈積物檢測裝置以及牙刷

本發明是有關一種檢測裝置以及牙刷，特別是一種生物沈積物檢測裝置以及包含此生物沈積物檢測裝置之牙刷。

牙菌斑是在牙齒表面逐漸沉積的生物薄膜。牙菌斑堆積到一定厚度後會在牙齒表面形成一無氧環境，牙菌斑內之微生物即轉入無氧呼吸並產生酸性物質。酸性物質無法被唾液帶走時即會腐蝕牙齒之琺瑯質並逐漸形成齲齒。

牙菌斑可以用牙刷以及牙膏來有效清除，然而，薄的牙菌斑顏色通常是透明無色，因此，刷牙後不易確認清潔效果。雖然牙菌斑顯示劑可以很容易地看到牙菌斑在牙齒上的分布，但使用上並不方便，尤其是對年幼的使用者而言。

有鑑於此，如何簡便地確認牙齒表面之牙菌斑等生物沈積物的位置以利使用者加強局部清潔便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種生物沈積物檢測裝置以及牙刷，其以至少一激發光源以及至少一光感測元件檢測牙齒表面上之生物沈積物，並以位置感測元件 偵測生物沈積物之相對應位置，藉此可形成一生物沈積物位置圖以提示使用者加強局部牙齒之清潔。

本發明一實施例之牙刷包含一刷毛以及一生物沈積物檢測裝置。生物沈積物檢測裝置包含一檢測部，且刷毛設置於檢測部之周圍。生物沈積物檢測裝置包含至少一激發光源、至少一光感測元件、一位置感測元件、一處理器、一無線通訊元件以及一電池。激發光源設置於檢測部，並產生一激發光照射一牙齒表面，以激發牙齒表面上之生物沈積物產生一自體螢光。光感測元件設置於檢測部，並接收生物沈積物所產生之自體螢光，並輸出相對應之一光感測訊號。位置感測元件依據檢測部之位置輸出相對應之一位置訊號。處理器與光感測元件以及位置感測元件耦合，並處理光感測訊號以及位置訊號。無線通訊元件與處理器耦合，以無線傳送光感測訊號以及位置訊號至一外部電子裝置，以供外部電子裝置依據光感測訊號以及位置訊號顯示一生物沈積物位置圖。電池則供應生物沈積物檢測裝置運作時所需之電源。

本發明另一實施例之生物沈積物檢測裝置包含至少一激發光源、至少一光感測元件、一位置感測元件、一處理器、一無線通訊元件以及一電池。激發光源設置於檢測部，並產生一激發光照射一牙齒表面，以激發牙齒表面上之生物沈積物產生一自體螢光。光感測元件設置於檢測部，並接收生物沈積物所產生之自體螢光，並輸出相對應之一光感測訊號。位置感測元件依據檢測部之位置輸出相對應之一位置訊號。處理器與光感測元件以及位置感測元件耦合，並處理光感測訊號以及位置訊號。無線通訊元件與處理器耦合，以無線傳送光感測訊號以及位置訊號至一外部電子裝置，以供外部電子裝置依據光感測訊號以及位置訊號顯示一生物沈積物位置圖。電池則供應生物沈積物檢測裝置運作時所需之電源。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10:牙刷

11:刷毛

12:生物沈積物檢測裝置

121:檢測部

122:激發光源

123:光感測元件

124:位置感測元件

125:處理器

126、126a、126b:無線通訊元件

127:電池

128a:第一殼體

128b:第二殼體

129:突出部

130:光纖

131:套管

131a:開口

20:外部電子裝置

21:生物沈積物位置圖

30:充電電源

C:空白區域

UC:斜線區域

Z1~Z12:檢測區域

Za~Zc:檢測區域

圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之牙刷。

圖2為一示意圖，顯示本發明第一實施例之生物沈積物檢測裝置。

圖3為一示意圖，顯示口腔內牙齒之多個檢測區域。

圖4為一示意圖，顯示本發明一實施例之生物沈積物檢測裝置之檢測結果。

圖5為一示意圖，顯示本發明第二實施例之生物沈積物檢測裝置。

圖6為一示意圖，顯示本發明第三實施例之生物沈積物檢測裝置。

圖7為一示意圖，顯示本發明第四實施例之生物沈積物檢測裝置。

圖8為一示意圖，顯示本發明第五實施例之生物沈積物檢測裝置。

圖9為一示意圖，顯示本發明第六實施例之生物沈積物檢測裝置。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意 之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1以及圖2，本發明之一實施例之牙刷10包含刷毛11以及一生物沈積物檢測裝置12。生物沈積物檢測裝置12包含一檢測部121，刷毛11則設置於檢測部121之周圍，避免遮蔽檢測部121。生物沈積物檢測裝置12包含至少一激發光源122、至少一光感測元件123、一位置感測元件124、一處理器125、一無線通訊元件126以及一電池127。

接續上述說明，激發光源122設置於檢測部121，並產生一激發光照射一牙齒表面。激發光可激發牙齒表面上之生物沈積物(例如牙菌斑或牙結石)產生一自體螢光。於一實施例中，激發光源122可為可見光、紅外光、紫外光或多波長光之發光二極體。光感測元件123設置於檢測部121，並接收牙齒表面上生物沈積物所產生之自體螢光，並輸出相對應之一光感測訊號。舉例而言，激發光源之波長範圍可為405nm~420nm，並激發牙齒表面上之生物沈積物產生波長為635nm之自體螢光，但不限於此。於一實施例中，光感測元件123可為光二極體(photodiode)或光電晶體(phototransistor)。於圖1所示之實施例中，激發光源122以及光感測元件123為多個，且多個激發光源122以及多個光感測元件123彼此交錯設置。舉例而言，多個激發光源122以及多個光感測元件123能夠以半導體製程形成於同一半導體基板，以微小化激發光源122以及光感測元件123，進而微小化生物沈積物檢測裝置12之檢測部121。

接續上述說明，位置感測元件124可在使用者移動生物沈積物檢測裝置12時，依據檢測部121之位置輸出相對應之一位置訊號。於一實施例中，位置感測元件124可為加速度感測器、陀螺儀(gyro sensor)或磁感測器(magnetic sensor)，但不限於此。處理器125與光感測元件123以及位置感測元件124耦合，並處理光感測元件123所輸出之光感測訊號以及位置感測元件124所輸出之位置 訊號。無線通訊元件126與處理器125耦合，處理器125即能夠無線傳送光感測訊號以及位置訊號至一外部電子裝置20。於一實施例中，無線通訊元件126可為一藍牙模組或無線區域網路模組。舉例而言，外部電子裝置20可為一電腦、行動上網裝置(例如智慧型手機或平板電腦)或本發明之生物沈積物檢測裝置12專用之電子裝置。外部電子裝置20可依據本發明之生物沈積物檢測裝置12所輸出之光感測訊號以及位置訊號顯示一生物沈積物位置圖21，如此一來，使用者即可依據生物沈積物位置圖21了解目前牙齒的清潔狀況，亦即牙齒表面是否有牙菌斑或牙結石等生物沈積物。

接續上述說明，電池127則用以供應生物沈積物檢測裝置12運作時所需之電源。於一實施例中，電池127能夠以無線供電方式與充電電源30耦合並進行充電。所謂無線供電是指生物沈積物檢測裝置12以及充電電源30之間不需要有導電接點的實體接觸即可進行充電。

請參照圖3以及圖4，以說明生物沈積物位置圖21之產生方式。上排牙齒以及下排牙齒可事先區分為多個檢測區域，例如上排牙齒區分為檢測區域Z1至Z6；下排牙齒區分為檢測區域Z7至Z12，如圖3所示。此外，每一檢測區域Z1~Z12再依據牙齒的外側表面、咬合面以及內側表面區分為檢測區域Za至Zc。當使用者以本發明之生物沈積物檢測裝置12掃描口腔內的牙齒時，位置感測元件124可辨識出檢測區域的位置，並輸出相對應之位置訊號。處理器125將光感測元件123所輸出之光感測訊號與相對應之位置訊號匹配，即可產生如圖4所示之檢測結果。如圖4所示，空白區域C代表沒有牙菌斑在牙齒表面，而斜線區域UC代表牙齒表面檢測到牙菌斑。舉例而言，圖4中之斜線區域UC代表上排牙齒的右側後方的外側表面檢測到牙菌斑。依據圖4之檢測結果，外部電子裝置20即可顯示目前牙齒的生物沈積物位置圖21，並在檢測到牙菌斑的檢測區域以可識別的方式標示記號或顏色，以提示使用者加強局部牙齒的清潔。

請參照圖5，於一實施例中，本發明之生物沈積物檢測裝置12之組成構件可設置於不同的殼體內。舉例而言，本發明之生物沈積物檢測裝置12包含一第一殼體128a以及一第二殼體128b，第一殼體128a以及一第二殼體128b以可拆卸的方式彼此連接。於一實施例中，位置感測元件124以及電池127設置於第一殼體128a內，而激發光源122、光感測元件123以及處理器125則設置於第二殼體128b內。無線通訊元件126a以及126b分別設置於第一殼體128a以及第二殼體128b內，以分別傳送位置感測元件124所輸出之位置訊號以及光感測元件123所輸出之光感測訊號至外部電子裝置20。可以理解的是，無線通訊元件126a以及126b可整合為單一元件，並設置於第一殼體128a或第二殼體128b內。於一實施例中，第一殼體128a內之電池127以無線供電方式供應第二殼體128b內之激發光源122、光感測元件123以及處理器125運作時所需之電源。依據此結構，單一第一殼體128a能夠與多個不同的第二殼體128b配合使用，以避免多人共用本發明之生物沈積物檢測裝置所衍生的衛生問題。

請參照圖6，於一實施例中，本發明之生物沈積物檢測裝置更包含一突出部129，其環繞檢測部121。檢測時，突出部129可抵靠在牙齒表面，以遮蔽外部環境之光線，進而降低外部環境之光線對牙菌斑檢測的干擾。

請參照圖7，於一實施例中，本發明之生物沈積物檢測裝置更包含多個光纖130，其設置於激發光源122以及光感測元件123之前端。光纖130可導引激發光源122所產生之激發光照射至牙齒表面。此外，光纖130亦可導引牙齒表面上牙菌斑所產生之自體螢光至光感測元件123，以產生相對應之光感測訊號。同樣的，光纖130可降低外部環境之光線對牙菌斑檢測的干擾。

於一實施例中，刷毛11以可更換的方式設置於生物沈積物檢測裝置12之檢測部121的周圍，如此可定期汰換刷毛11而不需要更換生物沈積物檢測裝置12。舉例而言，請參照圖8，本發明之牙刷更包含一套管131，其套接於生物 沈積物檢測裝置12之檢測部。套管131包含一開口131a，且刷毛11設置於開口131a之周圍。套管131套接於生物沈積物檢測裝置12時，開口131a對應於檢測部以顯露出檢測部。當需要檢測牙菌斑時，激發光源122所產生之激發光可經由開口131a照射至牙齒表面，光感測元件123亦可經由開口131a接收牙齒表面上牙菌斑所產生之自體螢光，並輸出相對應之光感測訊號。依據此結構，當然刷毛11需要更換時，只需要移除舊的套管131，並換上新的套管131即可。

前述之實施例中，位置訊號是由實體之位置感測元件124所偵測，但不限於此，位置感測元件124亦可由處理器125加以實現。請參照圖9，於一實施例中，本發明之生物沈積物檢測裝置包含多個檢測部121，其對應於全口之牙齒表面。以圖9所示之上排牙齒為例，多個檢測部121對應上排牙齒之檢測區域Z1~Z6之外側表面以及內側表面。為了簡化圖式，對應檢測區域Z1~Z6之咬合面之多個檢測部則未繪出。依據此結構，每一檢測部121所輸出之光感測訊號可包含相對應之位置訊號，或是由處理器125匹配至相對應之位置訊號，如此亦可獲得如圖4所示之檢測結果。

綜合上述，本發明之生物沈積物檢測裝置以及牙刷以至少一激發光源以及至少一光感測元件檢測牙齒表面上之生物沈積物，並以位置感測元件偵測生物沈積物之相對應位置，如此可形成一生物沈積物位置圖以提示使用者加強局部牙齒之清潔。此外，多個激發光源以及多個光感測元件以半導體製程彼此交錯設置製作於同一半導體基板，以微小化本發明之生物沈積物檢測裝置之檢測部，進而可整合本發明之生物沈積物檢測裝置於一牙刷。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

12:生物沈積物檢測裝置

122:激發光源

123:光感測元件

124:位置感測元件

125:處理器

126:無線通訊元件

127:電池

20:外部電子裝置

21:生物沈積物位置圖

30:充電電源

Claims (26)

1. 一種牙刷，包含：一刷毛；以及一生物沈積物檢測裝置，其包含一檢測部，且該刷毛設置於該檢測部之周圍，其中該生物沈積物檢測裝置包含：至少一激發光源，其設置於該檢測部，並產生一激發光照射一牙齒表面，以激發該牙齒表面上之生物沈積物產生一自體螢光；至少一光感測元件，其設置於該檢測部，並接收該生物沈積物所產生之該自體螢光，並輸出相對應之一光感測訊號；一位置感測元件，其依據該檢測部之位置輸出相對應之一位置訊號；一處理器，其與該光感測元件以及該位置感測元件耦合，並處理該光感測訊號以及該位置訊號；一無線通訊元件，其與該處理器耦合，以無線傳送該光感測訊號以及該位置訊號至一外部電子裝置，以供該外部電子裝置依據該光感測訊號以及該位置訊號顯示一生物沈積物位置圖；以及一電池，其供應該生物沈積物檢測裝置運作時所需之電源。
2. 如請求項1所述之牙刷，其中該激發光源以及該光感測元件為多個，且該多個激發光源以及該多個光感測元件彼此交錯設置。
3. 如請求項2所述之牙刷，其中該多個激發光源以及該多個光感測元件以半導體製程形成於同一半導體基板。
4. 如請求項1所述之牙刷，其中該生物沈積物檢測裝置包含一第一殼體以及以可拆卸的方式與該第一殼體連接之一第二殼體，其中，該位置感測元件以及該電池設置於該第一殼體內；該激發光源、該光感測元件以及該處理器設置於該第二殼體內；以及該無線通訊元件設置於該第一殼體以及該第二殼體至少其中之一。
5. 如請求項4所述之牙刷，其中該第一殼體內之該電池以無線供電方式供應該第二殼體內之該激發光源、該光感測元件以及該處理器運作時所需之電源。
6. 如請求項1所述之牙刷，其中該生物沈積物檢測裝置更包含：一突出部，其環繞該檢測部。
7. 如請求項1所述之牙刷，其中該生物沈積物檢測裝置更包含：多個光纖，其設置於該激發光源以及該光感測元件之前端。
8. 如請求項1所述之牙刷，其中該激發光源包含可見光、紅外光、紫外光或多波長光之發光二極體。
9. 如請求項1所述之牙刷，其中該光感測元件包含光二極體或光電晶體。
10. 如請求項1所述之牙刷，其中該位置感測元件包含加速度感測器、陀螺儀或磁感測器。
11. 如請求項1所述之牙刷，其中該生物沈積物檢測裝置包含多個該檢測部，其對應於全口之該牙齒表面，且每一該檢測部所輸出之該光感測訊號匹配至相對應之該位置訊號。
12. 如請求項1所述之牙刷，其中該電池以無線供電方式進行充電。
13. 如請求項1所述之牙刷，其中該刷毛以可更換的方式設置於該檢測部之周圍。
14. 如請求項1所述之牙刷，更包含：一套管，其套接於該生物沈積物檢測裝置之該檢測部，其中，該套管包含一開口，以顯露出該檢測部，且該刷毛設置於該開口之周圍。
15. 一種生物沈積物檢測裝置，包含：至少一激發光源，其產生一激發光照射一牙齒表面，以激發該牙齒表面上之生物沈積物產生一自體螢光；至少一光感測元件，其接收該生物沈積物所產生之該自體螢光，並輸出相對應之一光感測訊號；一位置感測元件，其依據一檢測部之位置輸出相對應之一位置訊號；一處理器，其與該光感測元件以及該位置感測元件耦合，並處理該光感測訊號以及該位置訊號；一無線通訊元件，其與該處理器耦合，以無線傳送該光感測訊號以及該位置訊號至一外部電子裝置，以供該外部電子裝置依據該光感測訊號以及該位置訊號顯示一生物沈積物位置圖；以及一電池，其供應該生物沈積物檢測裝置運作時所需之電源。
16. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其中該激發光源以及該光感測元件為多個，且該多個激發光源以及該多個光感測元件彼此交錯設置。
17. 如請求項16所述之生物沈積物檢測裝置，其中該多個激發光源以及該多個光感測元件以半導體製程形成於同一半導體基板。
18. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，更包含一第一殼體以及以可拆卸的方式與該第一殼體連接之一第二殼體，其中，該位置感測元件以及該電池設置於該第一殼體內；該激發光源、該光感測元件以及該處理器設置於該第二殼體內；以及該無線通訊元件設置於該第一殼體以及該第二殼體至少其中之一。
19. 如請求項18所述之生物沈積物檢測裝置，其中該第一殼體內之該電池以無線供電方式供應該第二殼體內之該激發光源、該光感測元件以及該處理器運作時所需之電源。
20. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，更包含：一突出部，其環繞該檢測部。
21. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，更包含：多個光纖，其設置於該激發光源以及該光感測元件之前端。
22. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其中該激發光源包含可見光、紅外光、紫外光或多波長光之發光二極體。
23. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其中該光感測元件包含光二極體或光電晶體。
24. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其中該位置感測元件包含加速度感測器、陀螺儀或磁感測器。
25. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其包含多個該檢測部，其對應於全口之該牙齒表面，且每一該檢測部所輸出之該光感測訊號匹配至相對應之該位置訊號。
26. 如請求項15所述之生物沈積物檢測裝置，其中該電池以無線供電方式進行充電。

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