專利名稱：與液滴噴霧口腔清潔設備一同使用的表面檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明 一般涉及一種液滴噴霧口腔清潔系統(tǒng)，尤其是涉及一種 系統(tǒng)，其用于確定何時噴霧朝向牙齦組織或牙齒，使得降低對牙齦 組織的損害的幾率，而同時又能夠保持噴霧液滴中足夠的力量以有 效地清潔牙齒。
背景技術：
用于清潔牙齒的液滴噴霧清潔系統(tǒng)是公知的。在 一 些情況下， 通過給液體施加高壓并通過渦流式噴嘴以產生噴霧。但是，如果沒 有小心的控制和監(jiān)控，產生的高壓噴霧可能造成損傷，特別是口腔 組織的損傷。
其它的系統(tǒng)使用較低的壓力、但有效的、液滴噴霧系統(tǒng)，其是 通過使用氣(空氣)流和液體流相互作用以產生以及加速液滴的噴
霧而產生的。這樣的系統(tǒng)，如在國際公開號No. WO2005070324中描 述的，由本發(fā)明的受讓人擁有的申請在這里一起合并作為本申請的參考。
然而即使在低壓系統(tǒng)中，產生的噴霧能量仍必須被限制，因為 當向口腔內的一個位置噴霧太長時間，或者液滴的速度太高時，都 有可能對使用者的口腔組織造成潛在危害。當液滴的能量，即動量 和/或速度相對于暴露的時間變得太大時，牙齦組織或口腔內的其 他軟組織可能會損傷。盡管如此，同樣水平的能量，保持造成組織 損傷的時間，對于有效的清潔牙齒經常通常是必需的。事實上，經 常需要增加現(xiàn)有噴霧的常規(guī)能量，以增強清潔的效果。噴霧的能量 大小能夠足夠到使得去除齒菌斑的效果至少與更普通的電動牙刷 一樣是重要的。因此，需要一種液滴噴霧口腔清潔系統(tǒng)，當噴霧朝向牙齦或其 他軟組織而非牙齒時能夠提供指示。很多進 一 步的操作然后得以實 現(xiàn)，例如，通過使用者將噴霧從更加脆弱的組織移開，以及定位噴 霧以覆蓋牙齒。這樣的警告系統(tǒng)將允許噴霧以足夠高的能量水平來 達到有效的牙齒清潔效果，而同時防止口腔組織的損傷。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明是一種用于檢測何時口腔清潔設備產生的液滴噴 霧噴向口腔表面的系統(tǒng)，包括詢問信號源，其伴隨液滴噴霧到達 噴霧碰撞的口腔表面，其中，詢問信號從所述口腔表面反射，并且 其中反射信號的選取特征根據碰撞的口腔表面而變化；檢測器，用 于檢測反射信號，以及，處理器，用于基于反射信號的選取特征來
識別碰撞的口腔表面；以及系統(tǒng)，用于對所述處理器作出反應，以
向使用者提供口腔表面識別的指示，或根據識別的口腔改變液滴噴務。


圖1示出了一個典型的液滴噴霧口腔清潔系統(tǒng)的示圖，在該系
統(tǒng)中，可以使用本發(fā)明的噴霧定位A險測系統(tǒng)。
圖2示出了光學定位系統(tǒng)的一個實施例的簡化圖。
圖3示出了噴霧定位系統(tǒng)另外一種布置的簡化圖。
圖4示出了另一個噴霧定位系統(tǒng)的圖。
圖5示出了使用刷毛的另一個噴霧定位系統(tǒng)的圖。
圖6A和圖6B示出了采用在此公開的系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)牙齒鄰間區(qū)域的圖。
具體實施例方式
圖1示出了一種液滴噴霧口腔清潔裝置，參考附圖標記10。 圖1的裝置包括手柄部分12以及可拆卸頭部14。手柄包括液體貯存器16和進氣口 18,盡管也可以使用包含壓縮氣體的內部氣體貯
存器。泵20和22分別與液體貯存器和進氣口相連，并移動氣體和 液體通過相連的流動線路進入頭部。如果使用加壓氣體貯存器，對 于氣體線路來說泵不是必需的。
如圖所示的裝置具有內部能源24,其可以例如是電池，而裝 置的操作受到電子控制系統(tǒng)26的控制。用戶界面30包括開/關開 關，為用戶提供控制裝置的操作的能力。
如圖所示的布置中，手柄和頭部分別包括^妻口部分32和34， 其允許頭部能夠方便的拆卸和更換，盡管這對于當前的噴霧定位/ 斗全測系統(tǒng)并不是必要的。頭部中的液體和氣體線^各36、 38從泵20 和22接收液體和氣體，并將液體和氣體傳送給噴霧生成器，如圖 中42所示，其包括出口噴嘴46。
在，324公開文本中所公開的噴霧生成器42中，當由使用者 合適地置于嘴內時，液滴噴霧生成，其從噴嘴46中出來，并噴向 使用者的牙齒。液滴以足夠的速度離開噴嘴，大于30米每秒，以 產生有效的清潔。液滴帶著有效清潔牙齒的能量即動量離開，但如 果在牙齦上的某一個位置停滯過長的時間，則可能對口腔組織，例 如牙齦，造成損傷。隨著液滴速度的增加，特別是，當液滴的平均 速度超過70米每秒時，關于口腔內軟組織的安全問題變得更加重 要。液體的平均速度一般保持在低于這個臨界速度。盡管如此，為 了達到有效的清潔，需要將液滴的速度提高到甚至稍稍超過該臨界 值。對組織潛在的損傷必須予以認真的關注。例如，對于70米每 秒的液滴速度、典型的20ml每分鐘的流速、4. 5mm2的噴霧面積， 定義為液體主流速乘以液體平均速度除以噴霧面積得到的具體的 動量，結果大約為5kpa。以這樣的動量，不會對口腔組織造成損 傷的最大的噴霧時間大約為6秒。
在本發(fā)明的 一個實施例中，當噴霧確定朝向口腔組織(例如牙 齦)而非牙齒時，提供給使用者警告。這種警告可以采用各種形式。 一種方式是，警告信號通過可聽到的特定的聲音，可見指示或裝置的振動給出，其指示使用者裝置需要在口腔內移動，以使得噴霧朝 向牙齒。在另一布置(實施例)中，當識別噴霧朝向組織時，液滴 能量自動地降低，是通過降低到噴霧頭的空氣流速或液體流速。當 識別到噴霧是朝向牙齒時，空氣流速或液體流速此后可以被增加。 在另一種布置(實施例)中，當識別噴霧是直接朝向組織表面時， 噴霧可以終止一段選定的時間。
應當理解的是表面才企測可以以多種方法實現(xiàn)，包括，例如，光 學的，機械的，電學的和聲學的方法。優(yōu)選地，該裝置通過光學實 現(xiàn)。參考圖2,液滴噴霧清潔裝置的噴嘴部分以簡單的形式顯示于
40處。噴嘴產生液滴42的噴霧，其具有確定的噴霧角度，直接朝 向嘴內的某個區(qū)域。在示出的實施例中，位于噴嘴40—側的光源 44將光束引導到可能是牙齒或組織的口腔表面46,該表面反射光 到檢測器48。在示出的布置中，光束照向噴霧的中央。反射光束 會在某些方面與發(fā)射光束有所差別。例如，反射光的強度將會不同， 同樣也會有相位的差別。如果兩個表面的顏色不同(牙齦/粉紅色； 牙齒/白色)，反射光將指示其顏色的差別，從而被檢測器48識別。
反射光束然后被從檢測器引導到處理器50,處理器從而對反 射表面作出確定。 一旦檢測出組織表面，然后處理器50的結果可 以轉向警告系統(tǒng)，或者控制氣流或液流線路的控制系統(tǒng)，用51表 示，結果是，降低液滴噴霧的動作，或停止一短暫的時間，如從小 于1秒到1秒鐘之間，或者等到表面顏色指示發(fā)生變化。如果檢測 到牙齒表面，噴霧將以原來的參數(shù)繼續(xù)，盡管如此，為了更好的清 潔效果，如果需要，噴霧的速度可以稍許增加。
詢問光信號可以是單一的光線，復合光線，或者能夠包圍噴霧 整個區(qū)域的光線的環(huán)。因此，可以理解的是可以和^吏用一個光束或 多個光束的光學詢問系統(tǒng)一起使用的多種布置。
上述內容指出，除了光學的，其他的詢問信號可以被使用，包 括電信號，其與牙齒的交互作用和與組織的交互作用是不同的。返 回的電信號與發(fā)射的電信號將會在一個或多個可識別的方面不同。聲信號也同樣可以使用，反射/返回信號與發(fā)射信號不同，這取決 于反射表面的類型，硬組織(例如牙齒)相對于軟組織(牙齦)更 能夠反射。
在一些情況下，當液滴噴霧是持續(xù)的時，牙齒或牙齦上存在的 液體可能導致牙齒上液體層的平衡條件，其雖然薄，但可能干擾詢 問信號。為了校正這種情況，到噴霧生成器(噴霧頭)的液流可以 被周期性地中斷(如圖1中的泵所示)。這種中斷可以例如每隔幾 毫秒到1秒的時間發(fā)生。在該中斷時間期間，液體將會很充分地乂人 牙齒/組織去除。在該短時間間隔中，液滴噴霧不能到達口腔表面， 這允許牙齒上的液體膜變得足夠薄以達到很好的、精確的檢測結 果，以便區(qū)別牙齒與組織。
在如圖3所示的另一實施例中，噴霧頭的光學發(fā)射器/檢測系 統(tǒng)可以被集成到導向元件系統(tǒng)，其恰當?shù)貙婌F頭相對于口腔表面 定位，導向元件系統(tǒng)保證了噴霧頭位于所要求的距離牙齒的開始距
離。在圖3中，導向元件如附圖標記60所示，對于噴嘴64,其相 對于口腔表面(牙齒或牙齦)62。集成到導向元件的光源以及檢測 器，如附圖標記66所示。
也可以將光源放置在噴霧的中間，與導向元件一起，如圖4 所示，光束70穿過孔板72隨著液流76到達口腔表面77。這樣布 置的優(yōu)點是發(fā)射的光信號直接前進到達口腔表面而沒有任何偏離。 光源也可以用于檢測孔是否部分或完全阻塞。
因此，相對于噴霧頭噴嘴，各種結構布置能夠被用在光束的發(fā) 射和檢測中，為裝置產生輸出信號以避免對軟組織的損傷。
在如圖5所示另一實施例中，光源可位于牙刷刷毛80中，刷 毛圍繞噴霧81并對著口腔表面82。在該實施例中，刷毛對詢問光 束起導向作用。在該布置中，信噪比能夠相對高，而系統(tǒng)仍然運行 良好。
典型地，在噴霧頭中只產生一個液滴噴霧。當使用多重噴霧時， 通常每個噴霧至少具有一個光源，盡管如此，也可以制作延長的光
8源用于覆蓋不止一個噴霧。
在這里描述和顯示的光學系統(tǒng)，在各種不同實施例中，同樣可 以作為距離測量系統(tǒng)，并提供關于噴霧頭距離牙齒的距離的信息， 包括當距離不在選擇的窗口距離內時提供警告。典型地，如果噴霧
近于2 mm,對液滴的加速就不夠充分，而清潔將受到不利影響， 而另一方面，當噴霧距離牙齒太遠，例如，超過7 mm時，液滴速 度充分減小以致于噴霧一般不會非常有效。
在該布置下，使用者將手持該裝置不和牙齒接觸。距離確定是 通過處理器50作出的，使用發(fā)射光束和從口腔表面的反射光束之 間的相位差計算。 一旦處理器確定了距離，與所要求的距離作比較。 當確定的差值超出所要求的距離窗口時，可以給使用者警告，或者 可以增加液流或氣流，這樣以增加液滴的初始速度。
如果需要確定具體位置，當前的布置同樣可以用于確定何時噴 霧朝向牙齒的鄰間區(qū)域，而非牙齒的正面區(qū)域。這可以被在此描述 的系統(tǒng);險測到，如圖6A和圖6B所示。當噴霧94位于牙齒的正面 時(圖6A),相對于牙齒92光源和檢測器90 (具有發(fā)射和反射光) 之間的距離，比當光學信號朝向牙齒的鄰間區(qū)域時(圖6B)相應 的距離將要短。
這里描述的系統(tǒng)同樣可以使用液滴噴霧來檢測牙齒上是否有 牙菌斑或污點存在。在噴霧液滴通過氣體輔助方式產生的布置中， 液滴在牙齒上的著落點的水或其他液體可以通過液滴噴霧的剩余 的氣流部分清除掉。如果液體流速被間歇性中斷，牙齒將會完全干 燥，改善了信噪比。牙菌斑可以被直接檢測到，或使用附著在牙菌 斑上的會被光信號區(qū)分的染料。通過這種光學方法對牙菌斑的檢測 可以此后用于產生警告作為引導使用者將噴霧置于牙菌斑存在位 置的指示，或在另一方面，檢測器信號可以用于根據牙菌斑的厚度 改變該噴霧。
因此，本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)，其提供噴霧的位置的指示，特 別是，噴霧是朝向牙齒還是朝向口腔組織，例如牙齦組織。對于有效的清潔需要特殊的能量水平(液滴動量)；盡管如此，使用者必 須小心地定位噴霧，這樣組織不會受損并保持噴霧在牙齒上的位 置。該系統(tǒng)還可用于確定噴霧距離牙齒的距離，以及在另一布置中 還可用于定位牙齒之間的鄰間區(qū)域。
盡管這里為了說明的目的公開了優(yōu)選的實施例，但可以理解的 是各種改變、修改以及替換可以并入到該實施例中而不偏離由下面 的權利要求限定的本發(fā)明的精神。
權利要求
1. 一種用于檢測何時由口腔清潔設備產生的液滴噴霧朝向口腔表面的系統(tǒng)，包括詢問信號(44，66，70，90)的源，該詢問信號伴隨液滴噴霧(42)到達噴霧碰撞的口腔表面(46)，其中，詢問信號從口腔表面反射，并且其中反射信號的選擇特征根據碰撞的口腔表面而變化；檢測器(48)，用于檢測反射信號；以及處理器(50)，用于基于反射信號的選擇特征來識別碰撞的口腔表面；以及系統(tǒng)(51)，用于對處理器作出反應，向使用者提供口腔表面識別的指示，或根據識別的口腔表面改變液滴噴霧。
2. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中詢問信號和反射信號是 光學的。
3. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中反射信號的選擇特征是 光學信號的強度，其用于區(qū)別所述口腔表面是牙齦組織還是牙齒。
4. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中反射信號的選擇特征是 液滴噴霧的噴霧頭源與口腔表面之間的距離。
5. 根據權利要求l所述的系統(tǒng)，其中該詢問信號是單一光線。
6. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中該詢問信號包括多個光線。
7. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中該詢問信號包括光線的 環(huán)，基本圍繞液滴噴霧。
8. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中詢問信號源和檢測器基本位于同一位置。
9. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中將液滴噴霧周期性地中 斷指定時間，并且其中在該指定時間內，檢測系統(tǒng)運4亍。
10. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中口腔清潔設備包括刷 毛，并且其中詢問光學信號通過個別的刷毛(80)朝向口腔表面。
11. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中口腔表面或者是牙齒 的正面部分，或者是兩相鄰牙齒之間的鄰間區(qū)域。
12. 根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中口腔表面是牙齒表面或牙齦組織。
13. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中反射信號提供牙齒表面上存在或沒有牙菌斑的指示。
14. 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所迷詢問信號是聲頻 信號。
15. —種用于檢測何時由口腔清潔設備產生的液滴噴霧朝向 口腔表面的系統(tǒng)，包括發(fā)射信號源，發(fā)射信號伴隨液滴噴霧到 達噴霧碰撞的口腔表面并從口腔表面返回，其中返回信號的選擇 特征根據碰撞的口腔表面而變化；檢測器，用于檢測返回信號； 以及處理器，用于基于返回信號的選擇特征來識別碰撞的口腔表 面；以及系統(tǒng)，用于對處理器作出反應，以向使用者提供口腔表 面識別的指示，或^^艮據識別的口腔表面改變液滴噴霧。
16. 根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中發(fā)射信號和返回信號 是光學信號。
17.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中發(fā)射信號和返回信號 是電信號。
全文摘要
一種表面檢測系統(tǒng)包括光學詢問信號(44)的源，該光學詢問信號用于伴隨在口腔清潔設備中朝向口腔表面(46)的液滴噴霧。該詢問光學信號從噴霧撞擊的口腔表面反射并被檢測(48)。反射信號的選定特征，例如強度，作為口腔表面，例如牙齦組織或牙齒表面的性質的指示。檢測到的反射信號然后被處理來確定口腔反射表面的性質。然后，處理器(50)提供結果輸出信號，該信號能夠用于向使用者提供關于口腔表面性質的警告，或者用于根據表面(51)適當?shù)馗淖儑婌F的特性。
文檔編號A61C17/00GK101478931SQ200780024060
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權日2006年6月29日
發(fā)明者J·W·格雷茲, P·C·杜因維爾德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司