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用于檢測并移除牙斑的牙齒保健設備.pdf

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用于 檢測 牙齒 保健 設備
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摘要
申請專利號:

CN201480058433.0

申請日:

20140929

公開號:

CN105744911A

公開日:

20160706

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61C17/16,A46B15/00 主分類號: A61C17/16,A46B15/00
申請人: 帕拉克勒斯有限公司
發明人: Y·莎尼,G·威斯曼,T·伊加勒,S·加多爾,A·阿夫蘭
地址: 以色列卡爾庫爾
優先權: 14/059,689
專利代理機構: 上海專利商標事務所有限公司 代理人: 羅婷婷
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480058433.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種用于自動并獨立地檢測和移除牙斑的牙齒保健設備,包括:a)運動受控并且壓力敏感的牙斑移除頭,該牙斑移除頭具有至少一個剛毛陣列;b)牙斑檢測單元,該牙斑檢測單元被適配成捕捉牙齒和牙齦的圖像,其中所述牙斑檢測單元包括成像設備和用于照明所述牙齒和牙齦的具有特定波長的光源;以及c)牙斑檢測引擎,該牙斑檢測引擎被適配成處理捕捉到的圖像以便檢測所述牙齒上的牙斑感染區域,并相應地生成用于以下指令:自動引導所述運動受控的牙斑移除頭,由此執行用于自動并獨立地將牙斑從所述牙齒移除的所有必要的移動,同時通過控制所施加的壓力并避免刷到牙齒和牙齦的清潔區域使磨損最小化。

權利要求書

1.一種用于自動并獨立地檢測和移除牙斑的牙齒保健設備,包括:a.運動受控的牙斑移除頭,所述運動受控的牙斑移除頭具有至少一個剛毛陣列;b.牙斑檢測單元,所述牙斑檢測單元被適配成捕捉牙齒和牙齦的圖像,其中所述牙斑檢測單元包括成像設備和用于照明所述牙齒和牙齦的具有特定波長的光源;以及c.牙斑檢測引擎,所述牙斑檢測引擎被適配成處理捕捉到的圖像以便檢測所述牙齒上的牙斑感染區域,并相應地生成用于以下的指令:自動地引導所述運動受控的牙斑移除頭,由此按非磨損的方式執行用于自動并獨立地將所述牙斑從所述牙齒移除的所有必要的移動。2.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑檢測單元被編程為通過應用硬件和/或軟件牙斑查找器算法來操作。3.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑查找器算法涉及圖像處理、邊緣檢測、對象檢測和專用算法。4.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,進一步包括用戶信息處理器,所述用戶信息處理器用于在使用所述設備時提供視頻/音頻用戶指示。5.根據權利要求4所述的牙齒保健設備,其特征在于,用戶指示包括要求用戶將牙刷放置在新位置時的實時刷牙指示、計時、刷牙質量、牙斑比例和隨時間的改善。6.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,進一步包括兩個或更多個線性剛毛陣列,使得第一剛毛陣列以相對于另一剛毛陣列垂直的定向定位,由此提供兩個或更多個自由度。7.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述剛毛陣列以圓形方式、線性方式或兩者的組合形成。8.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑移除頭比標準更長,并且具有用于允許將所述牙斑移除頭的形狀調整為匹配牙齒線并同時刷若干顆牙齒的至少一個可彎曲接合部以及用于牙斑檢測的一個或多個傳感器設備。9.根據權利要求8所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述可彎曲接合部的移動是被動的,并且僅依賴于接合部彎曲性。10.根據權利要求8所述的牙齒保健設備,其特征在于,通過使用一個或多個電機或致動器,所述可彎曲接合部的移動是主動的。

說明書

技術領域

本發明涉及牙齒保健設備的領域。更具體地,本發明涉及一種聚焦于牙斑感染區域的電動牙刷,以用于實現高效且全面的刷牙。

發明背景

對用于清潔牙齒的電動牙刷的使用是公知的。通常,這些牙刷采用某一種類的能夠執行半圓或振動運動的旋轉頭、具有用于放置電池的中空空間的牙刷柄、電動元件和某種種類的用戶接口(開關按鈕或小型用戶屏幕)。這些組件一起構建電動牙刷,但這些組件分開的起作用,而無需技術訣竅或知識集合。現有的牙刷基于在口腔中的用戶放置盲目地操作,而且不考慮特定位置是否需要清潔或更全面的牙斑處理。

現有的牙刷以其可移除頭執行越來越快速的圓形循環的事實自夸,但卻忽略了這可使牙齒及牙齦磨損的事實。因此,期望提供一種改進的電動牙刷,該改進的電動牙刷通過自動檢測牙斑感染區域,并且還通過控制并監控牙刷頭的移動和所施加的壓力以專門對檢測到的區域起作用并防止牙齒和牙齦的磨損來克服以上描述的缺點。使了解牙斑駐留在何處以及使得牙刷頭能夠到達這些區域而無需用戶干預之間的循環閉合允許全面且高效的刷牙,這是智能刷牙的基礎。

本發明的一個目的是提供一種牙齒保健設備,該牙齒保健設備自動檢測牙斑感染區域。

本發明的另一目的是提供一種牙齒保健設備,該牙齒保健設備能夠控制并監控牙刷頭以專門對牙斑感染區域起作用。

本發明的又一目的是提供一種牙齒保健設備,該牙齒保健設備消除了對牙齒和牙齦的不必要的磨損。

隨著描述繼續,本發明的其他目的和優點將變得顯而易見。

發明概述

本發明涉及一種用于自動并獨立地檢測和移除牙斑的牙齒保健設備,包括:

a.運動受控且壓力敏感的牙斑移除頭,該牙斑移除頭具有至少一個剛毛陣列;

b.牙斑檢測單元,該牙斑檢測單元被適配成捕捉牙齒和牙齦的圖像,其中所述牙斑檢測單元包括成像設備和用于照明這樣的牙齒和牙齦的具有特定波長的光源;以及

c.牙斑檢測引擎,該牙斑檢測引擎被適配成處理捕捉到的圖像以便檢測所述牙齒上的牙斑感染區域,并相應地生成用于以下指令:自動引導所述運動受控的牙斑移除頭,由此執行用于自動并獨立地將牙斑從所述牙齒移除的所有必要的移動,同時通過控制所施加的壓力并避免刷到牙齒和牙齦的清潔區域來使磨損最小化。

根據本發明的一實施例,牙斑檢測單元被編程為通過應用硬件和/或軟件牙斑查找器算法來操作。

根據本發明的一實施例,牙斑查找器算法涉及圖像處理、邊緣檢測、對象檢測以及基于照明過程所產生的偏轉波長的專有算法。

根據本發明的一實施例,該牙齒保健設備還包括用于在使用所述設備時向用戶提供視頻/音頻指示的用戶信息處理器。

根據本發明的一實施例,用戶指示包括要求用戶將牙刷放置在新位置時的實時刷牙指示、計時、刷牙質量、牙斑比例和隨時間的改善。

根據本發明的一實施例,該牙齒保健設備還包括兩個或更多個線性剛毛陣列,使得第一剛毛陣列以相對于另一剛毛陣列垂直的定向定位,由此提供兩個或更多個自由度。

根據本發明的一實施例,剛毛陣列是以圓形方式、線性方式或兩者的組合形成的。

根據本發明的一實施例,牙斑移除頭比標準更長,并且具有用于允許將牙斑移除頭的形狀調整為匹配牙齒線并同時刷若干顆牙齒的至少一個可彎曲接合部以及用于牙斑檢測的一個或多個傳感器設備。

根據本發明的一實施例,可彎曲接合部的移動是被動的并且僅取決于接合部的彎曲性。

根據本發明的一實施例,通過使用一個或多個電機或致動器,可彎曲接合部的移動是主動的。

附圖簡述

在附圖中:

-圖1A示意性地示出根據本發明的一實施例的牙齒保健設備的簡化正視圖;

-圖1B示意性地示出圖1A的牙齒保健設備的簡化側視圖;

-圖1C示意性地示出圖1A的牙齒保健設備的簡化后視圖;

-圖1D-1F示意性地示出根據本發明的一些實施例的牙齒保健設備中的牙斑移除頭的可能移動;

-圖2A和2B是根據本發明的一實施例的圖1A的牙齒保健設備的內部元件的示例性示圖。

-圖3A-3B示意性地示出根據本發明的一實施例的牙齒保健設備的頭部區域,該頭部區域可用作執行受控的自動化移動的底架(undercarriage);

-圖4A示意性地示出根據本發明的一實施例的具有可彎曲接合部的牙斑移除頭的俯視圖;

-圖4B示意性地示出圖4A的牙斑移除頭的側視圖;

-圖4C示意性地示出圖4A的可彎曲接合部的示意性移動;

-圖5以框圖形式示意性地示出根據本發明的一實施例的牙齒保健設備的電組件;以及

-圖6示意性地示出根據本發明的一實施例的牙齒保健設備的示例性高級牙斑檢測引擎。

發明的詳細描述

本發明是一種牙齒保健設備,該牙齒保健設備自動地檢測牙齒上的牙斑感染區域,并相應地通過以下來用于消除這些牙斑感染區域:控制和監控牙斑移除元件的移動以到達并聚焦于被污染的區域,由此通過控制所施加的壓力并避開不需要刷牙的區域來消除對牙刷的磨損施加,從而以較短的時間允許全面并高效的清潔。該牙齒保健設備不暗示任何特定形狀、構造材料或幾何結構,并且該發明適用于可用類似電動牙刷的設備的形式實現的所有合適的設備。

現將對本發明的若干實施例作出參考,在附圖中示出它們的示例。只要行得通,相似或相同的參考標記可在附圖中被使用,并可指示相似或相同的功能。這些附圖僅出于說明的目的描繪本發明的各實施例。本領域的技術人員將從以下描述中容易地認識到可采用本文中示出的結構和方法的替換實施例,而不會背離在本文中描述的本發明的原理。

盡管某些示例可指代專用牙齒保健設備,但其他設備也可被使用,諸如特殊牙刷。如本文中使用的術語“例如”、“如”、“任選地”旨在用于介紹非限制性示例。盡管對某些示例系統組件作出了特定參考,但其他組件也可被使用和/或這些示例組件可被組合成更少的組件和/或被劃分成更多的組件。

圖1A-1C示出可結合本發明使用的牙齒保健設備。該設備(在附圖中一般由標記10指示)采用包括牙斑移除頭11和手柄形式的主體12的一體化電動牙刷的形式。主體12和頭11按允許頭11在線性軸中移動的方式耦合。

牙斑移除頭11配備有多個剛毛陣列,此多個剛毛陣列被垂直和水平地放置成協調在牙齒和牙齦的不同區域中所需的不同的刷牙擺動。根據本發明的一實施例,每一剛毛陣列由專用電機分開地控制(例如,每一電機可被定位在頭11本身上,或者被定位在沿著牙齒保健設備10的主體的將允許該電機旋轉/振動剛毛的其他地方),由此基于牙斑檢測算法可應用所有操作組合(即,獨立地激活/停用每一電機,通過控制每一電機的功率和速度來進行加速或減速,更先進的配置也可允許控制剛毛陣列的高度或偏轉等)。使用多個電機允許剛毛以任何方向移動(即兩個或更多個自由度)。

如本領域的技術人員將領會的,牙斑移除頭11可被配置成按各種方式移動。根據本發明的一些實施例,每一剛毛陣列獨立地向x-y平面上的兩個方向都旋轉,如參考圖1D示出的。在另一實施例中,整個牙斑移除頭11繞x軸向兩個方向都旋轉,如參考圖1E示出的。在另一實施例中,整個牙斑移除頭11繞z軸向兩個方向都旋轉(即,頭11向右或向左移動),如參考圖1F示出的。在該實施例中,樞轉點可在沿著設備10的頭11、臂或主體的任何地方。

根據本發明的一實施例,頭11的前后移動由附加電機(例如,可被放置在牙齒保健設備10的主體12中的線性致動器)控制。基于所選的實施例和實現,任何合適的電機都可用于控制這些移動。牙斑移除頭11配備有諸如成像設備(例如,微型相機)、行掃描儀或其他光學裝置之類的傳感器模塊,該傳感器模塊獲得牙斑移除頭11被定位到的特定區域的連續視頻數據流(例如,圖像),并將該數據發送給處理單元。

根據本發明的一實施例,牙斑移除頭11包括牙斑檢測單元13以及促成對牙齒及牙齦進行清潔的裝置,諸如緊密聚集的剛毛的一個或多個陣列,例如如由標記14-16所指示的。在該示例性實現中,頭11配備有但不限于水平緊密聚集的剛毛的陣列14以及垂直緊密聚集的剛毛的兩個陣列15和16。任選地,圓形緊密聚集的剛毛的陣列也可被采用(未示出)。圖1B和1C示出根據本發明并與圖1A相關的側視圖和后視圖。

圖2A和2B示出根據本發明的一實施例的牙齒保健設備10的各元件的示圖。在該配置中,剛毛陣列14-16(圖1A和2B)駐留在底板25上,該底板25保持剛毛14-16(例如,在頂側)以及用于每一剛毛陣列14-16的專用電機(例如,在其他側),如分別由標記141、151和161指示的。圖2A示出沒有剛毛陣列14-16的專用電機141、151和161。在該實施例中,例如,牙斑檢測單元13被定位在水平緊密聚集剛毛的陣列14附近牙斑保健設備的頭11的邊緣處。

牙斑檢測單元13包括牙斑檢測傳感器(PDS)18(例如,相機)以及光源19(例如,LED),如圖3A和3B中更詳細示出的。PDS18獲得由牙斑檢測引擎21控制的連續圖像流。每一圖像由牙斑檢測引擎21處理(例如,在該實施例中,牙斑檢測引擎21被放置在主體12中)。例如,在該配置中,用于分開地控制每一專用電機141、151和161或在牙斑檢測單元13和牙斑檢測引擎21之間傳遞數據的所有接線都可以用有線方式實現,例如通過一般由標記24指示的接線集合實現。

牙斑檢測引擎21接收連續圖像流,并對接收到的每一圖像執行各高級圖片處理算法,從用于補償由該設備是手持式的事實導致的顫抖的圖像穩定化和縫合算法開始,接著經過色彩變換和對象邊緣檢測,如將在此后參考圖4和5進一步詳細描述的。

圖片處理的結果是用于控制由每一剛毛陣列14-16執行的下一移動并結合有頭11沿著x軸的移動的命令集。根據該命令,每一專用電機141、151和161可被激活、停止、加速或減速。四個專用電機141、151和161的任何組合均可適用,諸如:

-僅上部的水平專用電機在工作;

-僅底部的水平專用電機在工作;

-水平專用電機都在工作;

-僅垂直專用電機在工作;

-僅上部的水平專用電機和垂直專用電機在工作;

-僅底部的水平專用電機和垂直專用電機在工作;

-這兩個水平專用電機及垂直專用電機都在工作;

-僅圓形專用電機在工作;

-僅圓形專用電機和上部的水平專用電機在工作;

-僅圓形專用電機和底部的水平專用電機在工作;

-僅圓形專用電機和這兩個水平專用電機在工作;

-僅圓形專用電機和垂直專用電機在工作;

-僅圓形專用電機、上部的水平專用電機和垂直專用電機在工作;

-僅圓形專用電機、底部的水平專用電機和垂直專用電機在工作;

-僅圓形專用電機、這兩個水平專用電機和垂直專用電機在工作。

能夠用很好的精度分開地控制每一專用電機允許高效的全面刷牙,同時使清潔牙齒區域的磨損最小化。

牙斑移除頭11可根據所選的實施例執行各種移動。前后頭部移動由但不限于由放置在主體12(例如,牙刷柄)中的線性電機控制。根據本發明的一實施例,PDS18被按任何數目的方式(詳述為但不限于專用擦拭物(未示出)或為覆蓋透鏡的任何疏水材料)保持清潔以免遭可干擾相機視覺并由此使圖片的質量惡化的任何障礙物(水、蒸汽、泡沫等…)。例如,當PDS18沒有激活時,可用專用擦拭物將其擦拭干凈。

另一實施例利用配備有兩個電動剛毛陣列的牙斑移除頭。前后頭部移動由放置在牙刷柄中的專用電機控制。剛毛陣列可以是圓形的、矩形的或任何其他形狀,并且由分開的專用電機分開地控制。這兩個電機都可被打開或關閉,或者根據牙斑檢測算法完全分開地工作。每一剛毛陣列可以按使得其覆蓋整個牙齒長度和牙齦線的方式被放置在牙斑移除頭上。在該特定實施例中,高達45°的頭部角運動可能是多余的。

根據本發明的一實施例,牙齒保健設備10包括可被應用來提供包括但不限于用戶指示(諸如計時、刷牙質量、牙斑比例和隨時間的改善)的許多特征和應用的屏幕輸出22。其他應用可涉及兒童產品線,包括但不限于禮物、游戲、計分數。又一應用可包括但不限于向消費者和專業市場兩者提供具有對牙斑位置的色彩指示的整個口腔的實時全景圖。

在另一實施例中,牙斑移除頭11包括底架頭31,該底架頭11按使得允許在X軸、Y軸和Z軸中的移動的方式連接到主體12(圖1)(如參考圖3A和3B示出的)。底架頭31的移動在正清潔的區域的長度和高度方面完全受到牙斑檢測引擎21(圖2)的控制。牙斑檢測單元13(例如,相機和LED)駐留在底架頭31上。此外,保持剛毛陣列的可替換的頭可被連接到該底架頭31,并可如以上所述由專用電機控制。剛毛陣列可被完全獨立于底架放置或移動并與底架放置或移動沒有任何相關性地激活、停止、加速或減速。

現參考圖4A-4C,示出根據本發明的另一實施例的具有可彎曲接合部的牙斑移除頭部110。牙斑移除頭110包括一個或多個可彎曲接合部,如標記111、112和113指示的。剛毛由標記123-126指示。可彎曲接合部配置允許調整牙斑移除頭110的形狀以匹配牙齒線。接合部繞Y軸的移動可以是被動地(僅依賴于接合部彎曲性)或主動的(使用電機或致動器)。在這樣的配置中,牙斑移除頭110可包括多于一個PDS,如標記121和122指示的。

頭110可通過將口腔劃分成各較大的區域(例如,牙齒拓撲結構的內部、外部和上部)來使刷牙效率最大化,而無需一顆接一顆牙的刷。整個牙斑移除頭110仍可利用線性電機在x軸上移動。由于其長度,牙斑移除頭110覆蓋口腔的大區域。PDS121和122將各圖像中繼到牙斑檢測器引擎,該牙斑檢測器引擎僅須通知針對正對其處理的特定區域的清潔是否完成(例如,牙斑存在=真/假),當答案為假時,對用戶的指示(指示可以是嗶嗶聲、振動或任何其他手段)被給予用戶以移動到下一位置。

如技術人員將領會的,附圖中描述的布置導致應用智能刷牙的工具。配備有運行高級算法的傳感器和專用控制邏輯,傳感器、專用電機和專用邏輯的集成使得能夠使檢測牙斑駐留區域和控制牙斑移除元件以到達這些牙斑駐留區域之間的循環閉合,由此提供應用智能刷牙的工具。

智能刷牙可由所列出的方法中的一者或多者實現,但并不限于此。一個方法僅要求用戶將牙齒保健設備插入到其口腔中,從而保證使牙齒保健設備留在固定位置,直到指示移動到下一位置的自動化用戶指示被斷言,并如牙齒保健設備所指示的那樣重復該動作。另一方法可要求用戶在執行上文的第一方法中描述的動作之前,使用專用的顯示液牙膏或漱口劑。又一方法可要求用戶首先掃描整個口腔,使得牙齒保健設備能夠創建完整的口腔圖像,由此允許參考特定坐標和位置。所描述的方法中的任一者導致激活高級集成邏輯和機制以將更多牙斑從牙齒中移除的智能刷牙。

現轉向邏輯電路,它由專用邏輯組成,該專用邏輯可以是諸如但不限于FPGA、ASIC、CPU、PU(處理單元)或任何其他可編程邏輯的許多實施例,并允許實現高級算法。通用算法可用于多個應用,這些應用中的一些為(但不限于為)牙斑檢測、牙齒和口腔2D和3D維度的圖片、健康相關警報等等。

在優選實施例中的任一者中,處理單元利用FPGA、ASIC、CPU、PU或其他形式的可編程邏輯來對接收到的圖像流執行高級圖片處理算法。該處理可涉及以下任務,但可通過替換或另選的任務被增強:

-主要圖片處理,該主要圖片處理從用于補償由設備是手持式的事實導致的顫抖的圖像穩定化和縫合算法開始,接著是濾波、縮放、直方圖構造和色彩操控;

-依據對象邊緣檢測的牙齒邊界檢測由此消除非相關區域、閾值搜索以及附加的平滑和濾波;

-特定牙斑檢測,查找早期檢測到的牙齒邊界上的特定色彩偏差。

結果是用于參考牙刷所處的最后坐標來控制由牙刷頭執行的下一移動的命令集合,從而分開地控制每一電機的開啟/關閉功能,并計算當前位置。根據具有可彎曲接合部的長頭部的實施例,不需要計算新的坐標,并且結果僅僅是牙斑的存在性=真還是假。

根據本發明的一實施例,牙斑檢測可以執行以下方式中的一種方式或所有方式(但不限于此):

-用于牙斑標識/色彩化的特定毫微米波長;

-專用顯示液牙膏/漱口劑;

-用于特征檢測和對象識別的專用算法。

本文中描述的功能可由存儲在計算機可讀介質上并在牙斑檢測引擎21中實現的基于處理器的系統上運行的可執行代碼和指令來執行。然而,狀態機和/或硬連線電子電路也可被利用。此外,參考本文中描述的各示例處理,不是所有的處理狀態都需要被達到,也不是這些狀態必須按解說的次序來執行。

圖5以框圖形式示意性地示出根據本發明的一實施例的圖2的牙齒保健設備10的電組件。牙齒保健設備10包括牙斑檢測引擎21、牙斑檢測單元13、諸如141、151和161之類的(諸)專用電機以及電源(例如,如電池41所指示的)。

根據本發明的一實施例,牙齒保健設備10可進一步包括通信端口42(例如,無線通信端口、有線通信端口或兩者的組合),該通信端口42允許牙齒保健設備10將數據(例如經處理的數據或原始數據)轉發到外部設備,諸如外部顯示單元43、塢站、智能電話、筆記本或如一般由標記44等指示的其他基于計算機的設備。通信端口可通過任何合適的通信協議(諸如USB端口、WiFi、藍牙等)來實現。

牙斑檢測引擎(PDE)21執行用于準確分析牙斑移除頭11的移動所需的所有視頻處理。PDE21還執行到外部顯示單元43的無線/有線輸出以用于顯示用戶信息。如對本領域的技術人員顯而易見的,PDE21經由如由該圖中的“I/F”指示的任何合適的接口來與電機141、151、161并與PDU13通信。

PDE21負責頭11的非常精密的滑動移動以及針對每一剛毛陣列的每一專用電機的開啟/關閉命令,以便防止其中沒有駐留牙斑的牙齒表面的磨損。

通過以下的說明性和非說明性示例,所有以上內容將被更好地理解。

圖6以框圖形式示意性地示出根據本發明的一實施例的示例性頂級PDE。

如將對技術人員顯而易見的,輸入同步機器50可執行對從包含在牙斑檢測單元13中的PDS18接收到的數據的對準和同步。例如,數據可以用像素時鐘率被接收到并使用FIFO線長度緩沖器被同步到系統時鐘。取決于PDS18的屬性,像素數據可例如為構成~2K緩沖器(內部存儲器)的8比特寬度以實現224x240的有效像素分辨率。有效像素數據可隨后由傳感器處理單元51在預處理階段中處理,如下文更詳細描述的。

處理階段

為預處理的第一階段是用邏輯實現的一系列濾波器。目的是減少噪聲、消除運動模糊、增強亮度以及準備用于生成可對其實現高級算法的經縫合的圖片的數據。

第二階段是基于硬件(HW)的特征檢測機器,進行特征跟蹤以及圖片穩定化和縫合。該HW機器還使用內部SRAM來進行計算和處理,并執行這些算法的數據提取元素。在該階段,特定牙齒對象識別算法也被實現。經縫合的圖片隨后被存儲在存儲器52中以供進一步處理。

處理的第三部分由諸如ARM/Cortex處理器之類的CPU54來完成。使用由HW機器提取的數據,該算法的軟件啟用部分被執行,包括將牙齒保健設備定位準確的坐標、標識準確的牙斑感染區域以及向牙齒保健設備的牙斑移除頭輸出命令。

電機控制器(MC)53將從駐留在ARM/Cortex處理器中的電機移動計算單元處接收到的命令轉換成控制牙斑移除頭的實際電機移動。MC53還負責使總線接口和電壓轉到旋轉/移動剛毛陣列的專用電機處。

用戶信息處理器(UIP)55包括生成視頻和音頻用戶信息的兩個主要特征。UIP55產生至少用于執行清潔所需的用戶信息。UIP55可包含用于視頻壓縮的視頻編碼器,以便將視頻數據轉發給外部用戶屏幕,諸如顯示單元43(圖4)。

音頻生成信息可包括可聽指示,諸如:

-口腔部分的計時到期;

-刷牙計時(例如,2分鐘);

-誤用信息;

視頻生成信息可包括視覺指示,諸如:

-口腔全景圖(例如,8部分);

-特定部分被錯過/使用不足指示;

-壓力傳感器指示;

-牙斑移除頭的替換指示;

-電池壽命信息。

如上文前述的,電機55負責根據PDE21計算出的命令來實現圓形頭部移動和滑動頭部移動兩者。電機55應當低功率的,并且長壽命周期以滿足消費者產品需求。

前述實施例提供配備有用于實現完美的刷牙的所有必要組件的智能牙刷。該智能牙刷提供將半導體技術與視頻處理和精密技巧組合以交付智能牙刷的唯一架構,從而為完美的刷牙鋪平了道路。智能刷牙通過標識牙齒的牙斑感染區域并致力于減輕檢測到的牙斑來實現。

所有以上描述和示例已出于說明的目的被給出,并且不旨在以任何方式限制本發明。許多不同的機制、分析方法、電子和邏輯元件可被采用,且全部都不超出本發明的范圍。

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種用于自動并獨立地檢測和移除牙斑的牙齒保健設備,包括:

a.運動受控的牙斑移除頭,所述運動受控的牙斑移除頭具有垂直和水平地放置在其上的多個剛毛陣列,其中每一剛毛陣列由專用電機分開地控制,由此允許所述剛毛以兩個或更多個自由度在任何方向中移動;

b.牙斑檢測單元,所述牙斑檢測單元被適配成捕捉牙齒和牙齦的圖像,其中所述牙斑檢測單元包括成像設備和用于照明所述牙齒和牙齦的具有特定波長的光源;以及

c.牙斑檢測引擎,所述牙斑檢測引擎被適配成處理捕捉到的圖像以便準確地檢測所述牙齒上的牙斑感染區域,并相應地生成用于以下的指令:自動地引導所述運動受控的牙斑移除頭到達并聚焦于所述感染區域并避開不需要刷牙的區域,由此允許使檢測牙斑駐留區域和控制所述牙斑移除頭以到達所述牙斑駐留區域之間的循環閉合。

2.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑檢測單元被編程為通過應用硬件和/或軟件牙斑查找器算法來操作。

3.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑查找器算法涉及圖像處理、邊緣檢測、對象檢測和專用算法。

4.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,進一步包括用戶信息處理器,所述用戶信息處理器用于在使用所述設備時提供視頻/音頻用戶指示。

5.根據權利要求4所述的牙齒保健設備,其特征在于,用戶指示包括要求用戶將牙刷放置在新位置時的實時刷牙指示、計時、刷牙質量、牙斑比例和隨時間的改善。

6.根據權利要求5所述的牙齒保健設備,其特征在于,具有對牙斑位置的色彩指示的整個口腔的實時全景圖被呈現給所述用戶以在刷牙時跟隨。

7.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述剛毛陣列以圓形方式、線性方式或兩者的組合形成。

8.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑移除頭比標準更長,并且具有用于允許將所述牙斑移除頭的形狀調整為匹配牙齒線并同時刷若干顆牙齒的至少一個可彎曲接合部以及用于牙斑檢測的一個或多個傳感器設備。

9.根據權利要求8所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述可彎曲接合部的移動是被動的,并且僅依賴于接合部柔曲性。

10.根據權利要求8所述的牙齒保健設備,其特征在于,通過使用一個或多個電機或致動器,所述可彎曲接合部的移動是主動的。

11.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑檢測引擎通過控制所施加的壓力、移動并避開不需要刷牙的地方來消除所述剛毛的磨損應用。

12.根據權利要求1所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑檢測單元獲得由所述牙斑檢測引擎控制的連續圖像流。

13.根據權利要求12所述的牙齒保健設備,其特征在于,所述牙斑檢測單元接收所述連續圖像流,并對所述接收到的圖像應用高級圖片處理算法,從而導致用于以下的命令集:結合所述頭沿著x軸的移動控制由每一剛毛陣列執行的下一移動,由此允許監視每一專用電機的操作并在每一專用電機應當被激活、停止、加速還是減速方面控制每一專用電機的操作。

14.一種用于自動并獨立地檢測和移除牙斑的方法,包括:

a.提供運動受控的牙斑移除頭,所述運動受控的牙斑移除頭具有垂直和水平地放置在其上的多個剛毛陣列,其中每一剛毛陣列由專用電機分開地控制,由此允許所述剛毛以兩個或更多個自由度在任何方向中移動;

b)捕捉由與所述運動受控的牙斑移除頭通信的牙斑檢測引擎控制的連續圖像流;以及

c)對所述捕捉的圖像應用高級圖片處理算法,從而導致用于以下的命令集:結合所述頭沿著x軸的移動控制由每一剛毛陣列執行的下一移動,由此允許監視每一專用電機的操作并在每一專用電機應當被激活、停止、加速還是減速方面控制每一專用電機的操作以到達并僅聚焦于被污染區域。

15.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,所述頭部沿著x軸的移動使得能夠參考特定坐標和位置。

16.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,所述高級圖片處理算法包括主要圖片處理,所述主要圖片處理從圖像穩定化和縫合算法開始,接著是濾波、縮放、直方圖構造和色彩操控。

17.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,所述高級圖片處理算法包括依據對象邊緣檢測的牙齒邊界檢測,由此消除所述剛毛對非相關區域的磨損應用。

18.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,所述高級圖片處理算法進一步包括查找檢測到的牙齒邊界上的特定色彩偏差。

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