[发明专利]牙刷跟踪系统

说明书

本发明涉及一种用于跟踪刷洗期间牙刷头部的位置的方法和系统。

众所周知，有规律地使用牙刷的个体所经历的许多牙齿问题与糟糕的牙刷使用相关联。例如，即使每天刷洗发生若干次，不正确的刷洗习惯可能导致刷子无法接触到牙齿的某些区域。牙刷的设计还可能引起或至少恶化糟糕的刷洗覆盖。

确定口中牙斑的位置的当前方法通常是难于使用。存在两个基本方法，其一使用评估人来可视性地检查并且然后人工记录牙齿上的牙斑的量和位置。另一个方法涉及使用照相机来记录用户牙齿的图像，随后可以分析该图像。对于这两个方法，需要以某种方式对牙斑着色以增加它的可视性。两种方法均有明显的缺点。对于可视检查，评估人在它们的评估中可以明显变化，并且通常需要两个人(一个来评估，一个来记录)。对于照相机记录，照明条件需要被严格地控制，特别是用于在牙齿处理前和处理后的外观之间的比较。记录颊面(buccal surface)以外的任何东西是困难的。

已经开发了尝试通过在刷洗期间监视牙刷的位置来解决这种问题的系统。这种系统的例子公开在WO 02/083257中，其中相对于个体的牙齿的位置监视牙刷的位置，该牙刷包括第一位置传感器，其输出被馈送到处理装置，该处理装置也接收来自以与牙齿的固定关系安装的第二位置传感器的输出。该处理装置比较两个传感器的输出以监视牙刷在刷洗期间相对于牙齿的位置。

也开发了其他系统以在使用中与牙刷头部在个体的牙齿上的施加的力的测量相结合来监视牙刷的运动。这种系统的例子公开在WO 01/47392中，其中牙刷包括用于确定刷洗运动的运动传感器和用于确定刷洗期间施加的力的应变计或其他类型的力传感器。然而，该系统没有被配置为确定牙刷头部和用户的牙齿之间的相对位置。力测量被用于指示刷洗期间施加的压力。US 6,731,213也公开了一种刷牙监视系统，其中力的信息是从牙刷获得的，该牙刷也可以合并能够检测牙刷在用户口中的位置的位置感测设备。

当在诸如WO 02/083257中的系统中确定牙刷头部相对于牙齿的位置时，跟踪不确定性可能发生。在刷洗期间，牙刷手柄会可以弯曲，这改变位置传感器(典型地安装在牙刷的手柄上)与牙刷头部的相对位置。在基于位置感测和运动感测的跟踪系统中同样存在其他固有的位置误差。这些跟踪困难使从牙刷跟踪到用户牙齿的模型适配位置数据有问题，因为刷洗期间的任意时刻牙刷头部相对于牙齿的位置可能未被知道到足够准确的程度。

因而本发明的目的是解决上述问题的一个或多个。

根据发明的第一方面，提供一种监视刷牙的方法，包括：

接收来自布置于牙刷上的位置传感器的位置信号，该牙刷包括手柄和头部；

接收来自布置于该牙刷上的力传感器的力信号；并且

使用与力信号组合的位置信号来计算该牙刷的头部的位置。

本发明通过除了位置信号之外还使用力信号来计算牙刷头部的位置解决了现有系统中的固有跟踪问题，该问题源自牙刷头部相对于其上提供位置传感器的牙刷本体的弯曲。

该牙刷头部的位置可以通过利用计算根据力信号确定的头部相对于手柄的偏转来增加由位置信号指示的头部的位置来确定。该位置信号可以从传感器导出，该传感器偏离该牙刷头部的位置处布置在牙刷中或安装在牙刷上。该偏离的增加允许确定头部相对于非弯曲状态的弯曲位置，并且因此允许确定头部的更准确位置。

该偏转优选地被确定为该力信号和牙刷的机械性质的函数，牙刷的机械性质之前已经确定。该牙刷的机械性质将优选地包括一个或多个方向上的弯曲刚度(flexural stiffness)的测量。在某些实施例中，可以使用在两个方向上垂直于该牙刷纵轴的弯曲刚度连同来自于牙刷中的两个力传感器的力信号，以确定在个体的牙齿的侧面和垂直于个体的牙齿的方向上的该牙刷头部弯曲。

本发明可与个体牙齿的模型组合使用以基于个别牙齿来评估刷牙动作。根据WO 2008/116743的公开，例如可以提供定制的上部和下部牙齿模型，其中使用附接到牙刷手柄的六自由度传感器来确定刷牙时牙刷相对于牙齿的位置和朝向。相似的传感器也描述在WO 02/083257中。替代地，本发明本身可用于建立刷洗期间的个体的牙齿的模型。

由主体在刷洗期间施加于牙齿的侧向和法向力(lateral and normal forces)可以使用附接到该牙刷的力传感器或压力传感器来测量，例如该力传感器或压力传感器在该牙刷的头部中或将头部连接至手柄的牙刷的部分中。