BRPI0909340A2 - escova de dentes elétrica - Google Patents

Abstract

ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA A presente invenção refere-se a um sensor de aceleração de três eixos (15) que é montado em um corpo (1) de uma escova de dentes elétrica. Uma CPU (120) detecta uma orientação tridimensional do corpo da escova de dentes (1) a partir da saída do sensor de aceleração (15) e avalia uma seção que está sendo escovada com base na orientação da escova. Então a CPU (120) realiza controle para comutar o modo de operação (por exemplo, a direção de rotação do motor, a frequência da escova, e similar) com base na seção avaliada que está sendo escovada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de lnvenção para "ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA". . Campo Técnico A presente invenção refere-se a uma escova de dentes elétrica- 5 Antecedentes da Técnica É conhecida uma escova de dentes elétrica de um tipo que reali- za escovação de dentes (removendo detritos alimentícios e placa) colocando uma escova de movimento rápido contra dentes.

Para a escova de dentes elétrica deste tipo uma variedade de mecanismos de acionamento e méto- IO dos de acionamento são propostos, com o objetivo de meIhorar a energia na remoção de placa e melhorar a sensação de tratamento médico. 0 Por exemplo, os Documentos de Patente 1,2 descrevem uma escova de dentes elétrica capaz de comutar entre um movimento alternativo de rotação (movimento de rolamento) e um movimento alternativo linear cq- 15 mutando direções de rotação de um motor.

Além disto, o Documento de Patente 3 descreve uma ideia que a orientação ao redor do eixo do corpo da escova de dentes é detectado em quatro estágios ou oito estágios, e uma seção que está sendo escovada é avaliada com base no resultado da detecção.

Especificamente, uma plurali- 20 dade de segmentos, cada um na forma de um setor, são fornecidos na dire- ção circunferencial do interior do corpo.

A orientação do corpo da escova de dentes é avaliada sensoriando em que segmento uma esfera condutora está presente, com base em uma mudança de resistência elétrica.

Contudo, é difícil reduzir a dimensão de tal mecanismo e, em adição, é dificil obter pre- 25 cisão elevada de sensoriamento, uma vez que a posição da esfera não é estável devido ao movimento da escova de dentes.

No Documento de Pa- tente 3, o número de vezes ou o tempo de escovação é registrado para cada seção e, avaliação quanto a se escovação é feita de maneira adequada ou não é o dado de saída. 30 Documento de Patente 1: Modelo de utilidade japonesa em aberto No. 4- 15426 Documento de Patente 2: Patente japonesa em aberto No. 5-123221

" Documento de Patente 3: Patente japonesa em aberto No. 2005-152217 Descrição da lnvenção . Problemas a ser solucionado pela lnvenção . Um objetivo da presente invenção é fornecer uma técnica para 5 melhorar a energia de remoção de placa e a sensação de tratamento médico de uma escova de dentes elétrica.

Meios para solucionar os Problemas Para conseguir o objetivo indicado acima, a presente invenção emprega a configuração a seguir. 10 Uma escova de dentes elétrica de acordo com a presente inven- ção inclui: uma escova; dispositivo de acionamento para colocar a escova " em movimento; dispositivo de detecção de orientação para detectar uma orientação da escova; dispositivo de avaliação de seção para avaliar uma seção que está sendo escovada com base na orientação detectada; e dispo- 15 sitivo de controle para comutar o modo de operaçâo do dispositivo de acio- namento de acordo com a seção avaliada que está sendo escovada.

Aqui, a "seção que está sendo escovada" é uma seção que é escovada pela escova (tocada pela escova) entre uma pluralidade de seções definidas por superfícies de dentição segmentadas na cavidade oral.

Detritos 20 alimenticios e placas aderem de diferentes maneiras, dependendo dos tipos (maxila/mandíbula, mo|ar/incisIvo, etc-) e porções (lado Iingua/lado boche- Cha, superfície de dente/superfície oclusal, bolso periodontal) de dentes.

Portanto, operações de escovação efetivas, por exemplo, tal como quando aplicar a escova, como mover a escova, e velocidade, são diferentes para 25 cada seção.

Além disto, mesmo quando o tipo de dentes é o mesmo, a es- cova é aplicada em direções opostas entre dentições esquerda e direita.

A escova de dentes elétrica na presente invenção, portanto, em- prega uma configuração na qual uma seção que está sendo escovada é ava- liada de maneira automática e em adição o modo de operação é comutado 30 de maneira automática dependendo da seção avaliada que está sendo es- covada.

Consequentemente, uma operação de escovação adequada para cada seção que está sendo escovada pode ser realizada e, além disto, me-

" lhoramento na energia de remoção de placa e na sensação de tratamento médico pode ser esperado.

Preferivelmente, o dispositivo de acionamento inclui um motor de rotação, e o dispositivo de controle comuta uma direção de rotação do motor 5 de rotação de acordo com uma seção que está sendo escovada.

Consequentemente, uma direção de movimento da escova (mo- vimento de cerdas da escova) pode ser mudada de acordo com uma seção que está sendo escovada.

Por exemplo, controle pode ser realizado de tal modo que as cerdas da escova são movidas em uma direção na qual a pla- lO ca é raspada de bolsos os periodontais.

Preferivelmente, o dispositivo de controle comuta uma frequên- " cia de movimento da escova de acordo com uma seção que está sendo es- covada.

Por exemplo, controle pode ser realizado de tal modo que a fre- 15 quência de movimento seja diminuída em uma seção senslvel (uma seção onde escovamento forte não é preferível) e a frequência de movimento é aumentada em uma seção onde um efeito de escovação elevado é deseja- do, Preferivelmente, o dispositivo de detecção de orientação tem um 20 sensor de aceleração para detectar uma orientação tridimensional da escova com base na saída do sensor de aceleração.

Consequentemente, orientação da escova pode ser determinada com alta precisão, de modo que uma seçâo que está sendo escovada pode ser identificada com precisão mais elevada e resolução mais elevada do que 25 a convencional.

Em adição, o sensor de aceleração que é compacto e pode ser incorporado facilmente no corpo da escova de dentes elétrica.

Um sen- sor de aceleração de um único eixo pode ser utilizado ou um sensor de ace-- leração de diversos eixos (2 eixos, 3 eixos, ou mais) pode ser utilizado prefe- rivelmente- 30 Preferivelmente o dispositivo de detecção de orientação tem um giroscópio para detectar uma orientação tridimensional da escova com base na saída do sensor de aceleração e saída do giroscópio.

A saída do sensor de aceleração inclui um componente de ace- leração gravitacional e um componente de aceleração dinâmica.

Destes é o . componente de aceleração gravitacional que indica a orientação tridimensio- nal da escova, e o componente de aceleração dinâmica é um componente 5 de sinal desnecessário.

Portanto, a orientação tridimensional da escova po- de ser calculada com precisão mais elevada fazendo referência à saída do giroscópio e anulando o componente de aceleração dinâmica.

Preferivelmente, a escova de dentes elétrica ainda inclui disposi- tivo de avaliação do ângulo da escova, para avaliar um ângulo da escova JO que é um ângulo da escova em relação a um eixo de dente com base na orientação detectada, e o dispositivo de controle comuta o modo operacional " do dispositivo de acionamento de acordo com a seção avaliada que está sendo escovada e o ângulo da escova.

Uma operação de escovação mais adequada pode ser realizada 15 adicionalmente levando em consideração o ângulo da escova.

Preferivelmente, a escova de dentes elétrica ainda inclui um dis- positivo de sensoriamento de carga para sensoriar uma carga que atua so- bre a escova, e o dispositivo de controle proíbe a comutação do modo ope- racional enquanto nenhuma carga esteja atuando sobre a escova. 20 Por exemplo, quando a escova é movida do lado direito para o lado esquerdo da dentição, a orientação da escova muda enormemente, de modo que o modo de operação pode ser comutado frequentemente durante o movimento.

Tal fenômeno não é preferivel, uma vez que ele torna o con- trole instável e resulta em desperdício de consumo de energia.

Portanto, 25 quando na presente invenção, o fenômeno observado acima durante movi- mentação da escova pode ser impedido proibindo a comutação do modo de operação enquanto nenhuma carga está atuando na escova.

A presente invenção pode ser configurada com qualquer combi- nação possÍvel de dispositivos e processos como mencionados acima. 30 Efeitos da lnvenção A presente invenção fornece melhoramento em energia de re- moção de placa e sensação de tratamento médico de uma escova de dentes

" elétrica- Breve Descrição dos Desenhos -

N A figura 1 é um diagrama de blocos de uma escova de dentes elétrica em uma primeira modalidade. 5 A figura 2 é uma vista em seção transversal que mostra uma es- trutura interna da escova de dentes elétrica na primeira modalidade. A figura 3 é uma vista em perspectiva que mostra uma vista ex- terna da escova de dentes elétrica. A figura 4 é um diagrama que mostra segmentação de seção 10 que está sendo escovada. A figura 5 é um fluxograma que mostra uma rotina principal de " controle aLltomático de modo de operação na primeira modalidade. A figura 6 é um fluxograma de um processo de detecção de ori- entação na primeira modalidade. 15 A figura 7 é um fluxograma de um processo de avaliação de uma seção que está sendo escovada (maxila) na primeira modalidade. A figura 8 é um fluxograma de um processo de avaliação de se- ção que está sendo escovada (mandíbula) na primeira modalidade. A figura 9 é um fluxograma de um processo de comutação de 20 modo de operação na primeira modalidade. A figura 10 é um diagrama que mostra um exemplo de saídas de sensor de aceleração Ax, Ay, Az para cada seção que está sendo escovada da maxila. A figura 11 é um diagrama que mostra um exemplo de saídas de 25 um sensor de aceleração Ax, Ay, Az para cada seção que está sendo esco- vada da mandlbula. A figura 12 é um diagrama que mostra de maneira esquemática uma direção de rotação de um motor de um movimento de uma escova. A figura 13 é um fluxograma de um processo de comutação de 30 modo de operação em uma segunda modalidade. A figura 14 é um diagrama que ilustra uma trajetória de uma es- cova.

A figura 15 é um diagrama que mostra uma relação entre um ângulo de escova e um movimento de escova.

A figura 16 é um diagrama que mostra uma mudança de forma de onda de saida de sensor juntamente com um ângulo de escova mutante. 5 A figura 17 é um fluxograma que mostra uma rotina principal de controle automático de modo de operação em uma terceira modalidade.

A figura 18 é um fluxograma de um processo de comutação de modo de operação na terceira modalidade.

A figura 19 é um diagrama de blocos que mostra uma escova de dentes elétrica em uma quarta modalidade.

A figura 20 é um diagrama de blocos que mostra uma escova de " dentes elétrica em uma quinta modalidade.

A figura 21 é um fluxograma que mostra uma rotina principal de controle automático de modo de operação na quinta modalidade.

A figura 22 é um diagrama que mostra uma mudança de rotação de um corpo de escova de dentes quando a escova é empurrada contra den- tes.

A figura 23 é um diagrama que mostra uma mudança de forma de onda de saída de sensor juntamente com uma mudança de orientação na figura 22. A figura 24 é uma vista em perspectiva que mostra uma porção da escova da escova de dentes elétrica em uma sexta modalidade.

A figura 25 é um fluxograma de um processo de avaliação de seção que está sendo escovada (maxila) na sexta modalidade, A figura 26 é um fluxograma de um processo de avaliação de seção que está sendo escovada (mandíbula) na sexta modalidade.

A figura 27 é um diagrama que ilustra a redução de ruído de saí- da de sensor de aceleração.

A figura 28 é um diagrama que mostra definições de ângulos de orientação da escova de dentes elétrica.

A figura 29 é um diagrama que ilustra controle de mudança de velocidade de acionamento.

A figura 30 é uma vista em perspectiva que mostra uma porção escova da escova de dentes elétrica em uma sétima modalidade.

A figura 31 é um diagrama que ilustra detecção de orientação em uma oitava modalidade. 5 A figura 32 é um fluxograma de um processo de atualização da informação de orientação em uma nona modalidade.

Melhores Modos para realizar a lnvenção No que segue, rnodalidades adequadas da presente invenção serão descritas em detalhe com referência às figuras, à guisa de ilustração.

Primeira Modalidade Estrutura de Escova de Dentes Elétrica Fazendo referência à figura 1, figura 2 e figura 3, uma estrutura de uma escova de dentes elétrica será descrita.

A figura 1 é um diagrama de blocos de uma escova de dentes elétrica em uma primeira modalidade, a figura 2 é uma vista em seção transversal que mostra uma estrutura interna da escova de dentes elétrica na primeira modalidade, e a figura 3 é uma vis- ta em perspectiva que mostra uma vista externa da escova de dentes elétri- ca.

A escova de dentes elétrica inclui um corpo de escova de dentes elétrica 1 (daqui em diante simplesmente referido como "corpo 1") que con- tém um motor 10 que serve como uma fonte de acionamento, e um elemento vibratório 2 que tem uma escova 210. O corpo 1 tem uma forma generica- mente cilindrica, e também serve como uma porção cabo para o usuário pe- gar com a mão na escovação de seus dentes- O corpo 1 é dotado de um comutador S para ligar e desligar a energia.

Fornecido dentro do corpo 1 estão o motor 10 que serve como uma fonte de acionamento, um circuito de acionamento 12, uma bateria recarre- gável 13 que serve como um suprimento de energia de 2,4 volt, uma bobina 14 para carregar, e similares.

Para carregar a bateria recarregável 13 o cor- po 1 é simplesmente colocado em um carregador 100, de modo que carre- gamento sem contato é realizado pela indução eletromagnética.

O circuito de acionamento 12 tem uma CPU (unidade de processamento de entra-

da/saída) 120 para executar uma variedade de operações e controle, uma memória 121 para armazenar programas e uma variedade de valores de ajuste, um temporizador 122, e similares.

Um sensor de aceleração de diversos eixos (aqui 3 eixos, x, y e 5 Z) 15 é ainda fornecido no interior do corpo 1. Como mostrado na figura 3, o sensor de aceleração 15 é fornecido de tal modo que o eixo x é paralelo à face da escova, o eixo y coincide com a direção longitudinal do corpo 1 e o eixo z é vertical com a face da escova.

Em outras palavras, quando o corpo é colocado no carregador 100 o vetor de aceleração gravitacional é paralelo ao eixo y.

Quando a face da escova é girada para cima, o vetor de acelera- ção gravitacional é paralelo ao eixo z.

Quando a face da escova é virada " para os lados com o corpo 1 orientado horizontalmente, o vetor de acelera- ção gravitacional é paralelo ao eixo x.

A saída de cada eixo do sensor de aceleração 15 é introduzida na CPU 120 para utilização para detectar a ori- entação tridimensional da escova- Um sensor MEMS do tipo de piezo-resistência, tipo capacitância, ou tipo de sensoriamento de calor, pode preferivelmente ser utilizado como sensor de aceleração 15. lsto porque um sensor MEMS é muito pequeno e facilmente incorporado no interior do corpo 1. Contudo, o tipo de sensor de aceleração 15 não está limitado a ele, e um sensor do tipo eletrodinâmico do tipo de "strain-gauge", do tipo piezelétrico, pode ser utilizado.

Embora não particularmente mostrado nas figuras, um circuito de correção pode ser for- necido para corrigir o equilibrio da sensitividade do sensor entre eixos, tem- peraturas caracteristicas de sensitividade, deslocamento de temperatura, etc.

Em adição, um filtro passa-faixa (filtro passa-baixo) pode ser fornecido para remover componentes de aceleração dinâmica ou ruído.

Além disto, ruido pode ser reduzido suavizando a forma de onda de saida do sensor de aceleração.

A figura 27 mostra um exemplo no qual ruído de alta frequência da forma de onda de saída é reduzido fazendo a média dos dados de cerca de algumas dezenas de milissegundos.

O elemento vibratório 2 inclui uma porção haste 20 fixada ao Ia- do do corpo 1 e uma parte escova 21 Iigada a esta porção haste 20. Uma

" escova 210 é embutida na extremidade ponta da parte escova 21. A parte escova 21 é um produto de consumo e assim configurada para ser removivel da porção haste 20 de modo que possa ser substituída por uma nova.

A porção haste 20 é feita de um material resina.

A porção haste 5 20 é montada no corpo 1 com um elemento elástico 202 de elastômero in- terposto.

A porção haste 20 é um elemento tubular que é fechado na extre- midade ponta (a extremidade do lado escova) e tem um mancal 203 na ex- tremidade ponta no interior do tubo.

Uma extremidade ponta de um eixo ex- cêntrico 30 acoplado a um eixo de rotação 11 do motor 10 é inserida no ;jo mancal 203 da porção haste 20. Este eixo excêntrico 30 tem um peso 300 na vizinhança do mancal 203 e o centro de gravidade do eixo excêntrico 30 " é deslocado do centro de rotação.

É observado que uma folga minima é for- necida entre a extremidade ponta do eixo excêntrico 30 e o mancal 203. Princípio de Acionamento da Escova de Dentes Elétrica 15 A CPU 120 fomece um sinal de acionamento, por exemplo, um sinal de modulação em largura de pulso, de acordo com o modo de opera- ção para o motor 10 para girar o eixo de rotação 11 do motor 10. O eixo ex- cêntrico 30 também gira juntamente com a rotação do eixo de rotação 11, onde o eixo excêntrico 30 move de tal maneira que ele gira ao redor do cen- 20 tro de rotação, uma vez que o centro de gravidade é deslocado.

Portanto, a extremidade ponta do eixo excêntrico 30 coIide repetidamente contra a pa- rede interior do mancal 203 para permitir que a porção haste 20 e a parte escova 21 ligada a ela vibre (mova) em alta velocidade- Em outras palavras, o motor 10 atua como um dispositivo de acionamento para vibrar (mover) a 25 escova, e o eixo excêntrico 30 atua como um mecanismo de transmissão de movimento (mecanismo para conversão de movimento) para converter a salda (rotação) do motor 10 em vibração do elemento vibratório 2. O usuário pode realizar escovação mantendo o corpo 1 na mão, e colocando a escova de vibração rápida 210 contra os dentes.

É observado 30 que a CPU 120 monitora a duração da operação utilizando o temporizador 122, e interrompe automaticamente a vibração da escova depois de um pe- ríodo de tempo prescrito (por exemplo, 2 minutos).

Na escova de dentes elétrica na presente modalidade, o eixo excêntrico 30 que é um mecanismo de transmissão de movimento está con- tido no elemento vibratório 2 e, em particular, o peso 300 é arranjado na vi- zinhança da escova 210. Portanto, a parte da escova 210 pode ser vibrada 5 de maneira eficiente.

Por outro lado, uma vez que o elemento vibratório 2 (porção haste 20) é montada no corpo 1 com o elemento elástico 202 inter- posto, vibração do elemento vibratório 2 é dificilmente transferida para o cor- po 1. lsto pode reduzir a vibração do corpo 1 e da mão durante a escovação de dentes, com isto melhorando a usabilidade.

Operação da Escova de Dentes Elétrica Detritos alimentícios e placa aderem em diferentes maneiras de- " pendendo dos tipos maxila/mandíbula, molar/incisivo, etc.) e porções (lado da língua/lado da bochecha, superfície de dente/superfície oclusal) de den- tes.

Portanto, operações efetivas de escovação, por exemplo, tal como apli- car a escova (ângulo da escova, ou pressão da escova) como mover a es- cova, velocidade e tempo de escovação, são diferentes para cada seção de dentição.

Além disto, mesmo quando o tipo de dentes é o mesmo, a escova é aplicada em direções opostas entre dentições esquerda e direita.

Portanto, a escova de dentes elétrica na presente modalidade avalia uma seção que está sendo escovada com base na orientação da es- cova que é detectada pelo sensor de aceleração 15, e comuta de maneira automática o modo de operação (direção de rotação, velocidade de rotação, e similares) do motor 10 dependendo da seção que está sendo escovada- Na presente modalidade, como mostrado na figura 4, as denti- ções superior e inferior são segmentadas em 16 seções de "lado bochecha anterior maxilar", "lado língua anterior maxilar", "lado bochecha esquerda maxilar", "lado língua esquerda maxilar", "superflcie oclusal esquerda maxi- Iar", "lado bochecha direita maxilar", "lado lingua direita maxilar", "superfície oclusal direita maxilar", "Iado bochecha anterior mandibular", lado lingua an- terior mandibular", lado bochecha esquerda mandibular", lado língua es- querda mandibular", superfície ociusal esquerda mandibular", "superfície bochecha direita mandibular", "lado tíngua direita mandibular" e superfície

" oclusal direita mandibular". Contudo, a segmentação de dentição não está Iimitada àquela observada acima, e dentição pode ser segmentada de ma- neira mais ampla ou segmentada de maneira mais estreita- Fazendo referência aos fluxogramas na figura 5 até figura 9, os 5 fluxos de controle automático de modo de operação serão descritos especifi- camente.

A figura 5 é um fiuxograma de uma rotina principal e a figura 6 até a figura 9 são fluxogramas que mostram detalhes de cada processo da roti- na principal.

É observado que os processos descritos abaixo são os proces- sos executados pela CPU 120 de acordo com programas a menos que es- IO pecificado de outra maneira.

Quando a escova de dentes elétrica está energizada, a CPU 120 " detecta uma orientação (inclinação) da escova com base na saída do sensor de aceleração 15 (SlO)- Então a CPU 120 avalia uma seção que está sendo escovada com base na orientação detectada em SlO (S20). Então a CPU 15 120 realiza controle para comutar o modo de operação de acordo com a se- ção avaliada que está sendo escovada S20 (S30). Os processos em S1O- S30 são executados de maneira repetitiva em certos intervalos de tempo, e o modo de operação é mudado como apropriado a cada vez que a seção que está sendo escovada é mudada.

Quando a energia é desligada ou 20 quando um tempo de duração de operação alcança um tempo prescrito (por exemplo, 2 minutos) ou quando o modo de operação é comutado manual- mente, a rotina principal na figura 5 é encerrada.

No que segue, os proces- sos em S1O-S30 serão descritos em detalhe- Detecção de Orientação 25 A figura 6 é um fluxograma de um processo de detecção de ori- entação (SlO). A CPU 120 obtém saídas Ax, Ay, Az de x, y e z, respectivamen- te, a partir do sensor de aceleração 15 (SlOO). Ax representa um componen- te de aceleração na direção x.

Ay representa um componente de aceleração 30 na direção y.

Az representa um componente de aceleração na direção z.

Quando a escova de dentes está em um estado parado (quando aceleração dinâmica não atua no sensor de aceleração 15), o vetor composto A de Ax,

" Ay, Az é equivalente à aceleração gravitacional. Aqui, A=(AX, Ay, Az) é cha- mado um vetor orientação. Aqui, se a magnitude do vetor orientação A=(Ax, Ay, Az) é maior do que 1,2g (g é a aceleração gravitacional)(S1O1; SÍM), um erro é devolvido 5 (S 102). lsto porque a inclusão de uma grande quantidade de componente de aceleração dinâmica na saída do sensor de aceleração torna difícil espe- cificar de maneira precisa a direção da aceleração gravitacional( isto é, a orientação tridimensional da escova). É observado que ao invés de retornar um erro como em S102, os processos em SlOO e S1O1 podem ser repetidos jo até que as saídas do sensor de aceleração Ax, Ay, Az sejam obtidas, nas quais a magnitude de vetor composto seja 1,2g ou menos. É observado que " o valor limiar em determinação de erro não está limitado a 1,2g, e pode ser qualquer outro valor. Avaliação da Seção que está sendo Escovada 15 A figura 7 e a figura 8 são fluxogramas de processo de avaliação de seção que está sendo escovada (S20). A figura 10 e a figura 11 são dia- gramas que mostram um exemplo de saídas de sensor de aceleração Ax, Ay, Az para cada seção que está sendo escovada. Primeiro, a CPU 120 determina se maxilar ou mandibula com 20 base na saída Az do sensor de aceleração na direção z (S700). Esta deter- minação é baseada na noção que a face da escova está principalmente vol- tada para cima na escovação da dentição maxilar, e a face da escova está principaímente voltada para baixo na escovação da dentição mandibular- Se AZ>0, é determinado como sendo mandibula (S801). Se AzSO, é determina- 25 do como sendo um maxilar (S701).

1. Em Caso de Maxila A CPU 120 determina se um dente anterior ou náo com base na saída Ay do sensor de aceleração na direção y (S702). Essa determinação é baseada na noção que o corpo de escova de dentes 1 é relativamente orien- 30 tado horizontalmente na escovação de dentes anteriores enquanto o corpo 1 da escova de dentes é forçado para ser orientado de maneira objíqua na escovação de molares quando ela interfere com os lábios. Se Ays um valor limiar a, ê determinado como sendo um dente anterior maxila (S703). Se for determinado como sendo um dente anterior maxilar, a CPU 120 determina se lado bochecha ou lado língua com base na salda Ax do sensor de aceleração na direção x (S704). Esta determinação é feita com 5 base na noção que a escova é orientada em direções opostas entre o lado bochecha e o lado lingua.

Se Ax" 0 é determinado como sendo o "lado bo- checha anterior maxilar" (S705) e se Ax£O é determinado como sendo o "la- do língua anterior maxilar" (S706). Por outro Iado, se for determinado como não sendo um dente anterior maxilar em US702, a CPU 120 determina se uma superfície oclusal ou não com base na saída Ax do sensor de aceleração na direção x (S707). " Esta determinação é feita com base na noção que a face da escova é gene- ricamente orientada horizontalmente na escovação de uma superfície oclu- sal e a saída Ax é extremamente pequena.

Se o valor limiar b>Ax>valor limi- ar c, é determinado como sendo "superfície oclusal esquerda maxilar ou su- perfície ocIusal direita maxilar" (S708). É observado que na primeira modali- dade a superfície oclusal esquerda maxilar e a superfície oclusal direita ma- xilar não são distinguidas especificamente uma da outra- lsto porque no caso da superfície oclusal não há grande necessidade para mudar a operação de escovação esquerda e direita.

Se Axz ao valor limiar b ou Ax£ ao valor Iimiar c, a CPU 120 de- termina se lado bochecha ou lado língua, dependendo de se Ax é maior do que zero ou não (S709). Essa determinação é baseada na noção que a es- cova é orientada em direções opostas entre o lado bochecha e o lado língua.

SE AX>0, é deteminado como sendo "Iado bochecha direita maxilar ou lado língua esquerda maxilar" (S710). Se Axs é determinado como sendo "Iado bochecha esquerda maxilar ou lado (ingua direita maxilar" (S711). É obser- vado que na primeira modalidade o lado bochecha direita maxilar e o lado língua esquerda maxilar não são especificamente distinguidos um do outro. lsto porque não há grande necessidade para mudar a operação de escova- ção entre estas seções. lsto é aplicável ao lado bochecha esquerda maxilar e ao lado Iíngua direita maxilar.

" 2. Em Caso de Mandíbula A CPU 120 determina se um dente anterior ou não com base em uma saida Ay do sensor de aceleração na direção y. (S802). Esta determi- nação é baseada na noção que o corpo de escova de dentes 1 é relativa- 5 mente orientado horizontalmente na escovação de dentes anteriores en- quanto que o corpo 1 da escova de dentes é forçado a ser orientado de ma- neira oblíqua na escovação de molares uma vez que ela interfere com os lábios.

Se Ay< valor limiar d, é determinado como sendo um dente anterior mandibular (S803). 10 Se for determinado como sendo um dente anterior mandibular, a CPU 120 determina se Iado bochecha ou lado língua com base na saída Ax " do sensor de aceleração na direção x (S804)- Esta determinação é feita com base na noção que a escova é orientada em direções opostas entre o lado bochecha e o lado Iingua.

Se AX<0, é determinado como sendo "lado boche- 15 cha anterior mandibular" (S805), e se AXZO, é determinado como sendo o "lado lingua anterior mandibular" (S806). Por outro lado, se for determinado como não sendo um dente anterior mandibular em S802, a CPU 120 determina se uma superfície oclu- sal ou não, com base na saída Ax do sensor de aceleração na direção x 20 (S807). Esta determinação é feita com base na noção que a face da escova é genericamente orientada horizontalmente na escovação de uma superfície ocIusal e a saída Ax é extremamente pequena- Se o valor Iimiar e>Ax>va(or Iimiar f, é determinado como sendo "superficie ocIusal esquerda mandibular ou superfície oclusal direita mandibular" (S808). É observado que na primei- 25 ra modalidade a superfície oclusal esquerda mandibular e a superfície oclu- sal direita mandibular não são especificamente distinguidas uma da outra. lsto porque río caso de superfície oclusal não há grande necessidade por trocar a operação de escovação entre esquerda e direita.

Se Axz valor limiar e, ou Axs valor limiar f, a CPU 120 determina 30 se lado bochecha ou lado lingua, dependendo de Ax é maior do que zero ou não (S809). Esta determinação é baseada na noção que a escova é orienta- da em direções opostas entre lado bochecha e lado Iíngua.

Se AX>0, é de-

terminado como sendo "Íado bochecha direita mandibular ou lado lingua es- querda mandibular" (S810). Se AXSO, é determinado como sendo "lado bo- checha esquerda mandibular ou lado Ííngua direita mandibular" (S811). É observado que na primeira modalidade o lado bochecha direita mandibular e 5 o lado llngua esquerda mandibular não são especificamente distinguidos um do outro. lsto porque não há grande necessidade por trocar a operação de escovação entre estas partes. lsto é aplicável ao lado bochecha esquerda mandibular e ao lado lingua direita mandibular.

Através dos processos como descrito acima, a seção que atual- lO mente está sendo escovada é especificada como qualquer uma de "lado bochecha anterior maxilar" (S705), "lado língua anterior maxilar" (S706), " "superfície oclusal maxilar" (S708), "lado bochecha direita maxilar ou lado Iíngua esquerda maxilar" (S710), "lado bochecha esquerda maxilar ou lado língua direita maxilar" (S711), "Iado bochecha anterior mandibular" (S805), "lado língua anterior mandibular" (S806), "superfície oclusal mandibular" (S808), "lado bochecha direita mandibular ou lado língua esquerda mandibu- lar" (S810) e "lado bochecha esquerda mandibular ou lado língua direita mandibular" (S811). É observado que o algoritmo de determinação anotado acima está mostrado somente a guisa de exemplo, qualquer algoritrno pode ser empregado desde que uma seção que está sendo escovada possa ser es- pecificada a partir das saídas Ax, Ay, Az do sensor de aceleração.

Por e- xemplo, determinação pode ser feita não utilizando os valores de Ax, Ay, Az quando eles estão como as variáveis de determinação, porém utilizando uma variáve) secundária obtida combinando Ax, Ay, Az como apropriado.

A variável secundária pode ser ajustada como desejado, por exemplo, tal co- mo Ay/Az, Ax*Ax+Ay*Ay, Ay-Ax.

Alternativamente, a informação de acelera- ção para cada eixo Ax, Ay, Az pode ser convertida em informação angular (ângulo de orientação) cr, B, Y, como mostrado na figura 28 antes que uma seção que está sendo escovada seja determinada.

No exemplo na figura 28, o ângulo no eixo x com relação à direção de aceleração gravitacional, o ân- gulo no eixo y com relação à direção de aceleração gravitacional e o ângulo no eixo z com relação à direção de aceleração gravitacional, são definidos como um ângulo de rolamento a, um ângulo de cabeceio j3 e um ângulo de guinada y, respectivamente.

Os valores limiares para utilização na determi- nação podem ser determinados a partir de resultados de experiência clínica 5 e similares.

Comutação de Modo de Operação Na escova de dentes elétrica da presente modalidade, o movi- mento de giro do eixo excêntrico é utilizado para gerar vibração da escova como descrito acima.

No caso de tal princlpio de acionamento a escova vi- lO bra ao longo de uma trajetória elíptica no plano (no plano zX) vertical ao eixo de rotação do motor.

Então, quando a direção de rotação do motor é inverti- " da, a escova segue a trajetória simétrica em relação ao pIano yz, uma vez que o mecanismo de vibração da escova de dentes é simétrico em relação ao plano yz.

A figura 12 mostra de maneira esquemática uma direção de ro- tação do motor e um movimento da escova.

Quando o motor é girado para frente as cerdas da escova movem de tal maneira a raspar a placa de bolsos periodontais no lado língua direita mandibular enquanto as cerdas da esco- va movem de tal maneira a empurrar a pIaca para bolsos periodontais no lado bochecha direita mandibular.

Portanto, pode ser entendido que é dese- jado girar o motor para frente quando o lado Ilngua direita mandibular é es- covado.

Por outro lado, pode ser entendido que é desejado girar o motor para trás de modo que as cerdas da escova movam para raspar a placa quando o Iado bochecha direita mandibular é escovado.

Com base em tais descobertas, na presente modalidade a direção de rotação (rotação para frente/rotação para trás) do motor de rotação é comutada dependendo de uma seção que está sendo escovada- A figura 9 é um fluxograma de um processo de comutação de modo de operação (S30). A CPU 120 verifica se a seção que está sendo escovada é trocada ou não, comparando a seção que está sendo escovada especificada em S 20 com a seção que está sendo escovada no processo precedente (o processo um período mais cedo) (S 900). É observado que a seção que está sendo escovada no processo precedente está armazenada na memória.

Quando a seção que está sendo escovada é trocada (S900; SIM), a CPU 120 determina em que grupo cai a seção que atualmente está 5 sendo escovada, de um primeiro grupo "lado bochecha esquerda mandibu- lar", "lado língua direita mandibular", "lado Iíngua esquerda maxilar", "lado bochecha direita maxilar", e um segundo grupo "lado bochecha direita man- dibular", "lado língua esquerda mandibular", "lado língua direita maxilar", "Ia- do bochecha esquerda maxilar" (S901). Então, se no primeiro grupo, a CPU 3q 120 ajusta a direção de rotação do motor para rotação para frente (S902). Se no segundo grupo, a CPU 120 ajusta a direção de rotação do motor para " rotação para trás (S903). Desta maneira, a direção de rotação do motor é controlada de tal modo que um movimento apropriado e efetivo das cerdas da escova que é adequado para uma seção que está sendo escovada é realizado, melhoran- do com isto a energia de remoção de placa.

Segunda Modalidade A escova de dentes elétrica em uma segunda modalidade da presente invenção será descrita agora.

Na primeira modalidade a direção de rotação do motor é controlada dependendo de uma seção que está sendo escovada.

Na segunda modalidade a frequência (frequência de movimento, especificamente uma velocidade de rotação do motor) da escova é controla- da dependendo de uma seção que está sendo escovada- A outra estrutura é similar àquela da primeira modalidade, portanto, uma estrutura específica para a presente modalidade será principalmente descrita abaixo.

A figura 13 é um fluxograma de um processo de comutação de modo de operação (S30 na figura 5) na segunda modalidade.

A CPU 120 verifica se a seção que está sendo escovada é trocada ou não, comparando a seção que está sendo escovada especificada em S20 com a seção que está sendo escovada no processo precedente (o processo um período mais cedo)(S900). É observado que a seção que está sendo escovada no proces-

so precedente está armazenada na memória.

Se a seção que está sendo escovada é trocada (S900: SIM), a CPU 120 determina em que o grupo a seção atualmente sendo escovada cai, de um primeiro grupo "lado bochecha anterior mandibular, lado língua anterior mandibular, lado bochecha anterior maxilar, lado língua anterior ma- 5 xilar", e um segundo grupo, "lado bochecha esquerda mandibular, lado lín- gua esquerda mandibular, lado bochecha direita mandibular, lado lingua di- reita mandibular, lado bochecha esquerda maxilar, lado lingua esquerda ma- xilar, lado bochecha direita maxilar, lado língua direita maxilar", e um terceiro grupo, "superflcie oclusal esquerda mandibular, superfície oclusal direita mandibular, superfície oclusal esquerda maxilar, superfície oclusal direita maxilar" (S1301). O primeiro grupo é uma seção onde gengivas são sensí- " veis e onde escovação muito forte não é preferível- O terceiro grupo é uma seção onde a escova não deve tocar nas gengivas e um efeito de escovação elevado é desejado.

No caso do primeiro grupo, a CPU 120 controla a velocidade de rotação do motor de tal modo que a escova vibra em uma frequência um degrau mais baixo do que o valor de ajustamento corrente (S1302). No caso do segundo grupo a CPU 120 controla a velocidade de rotação do motor de tal modo que a escova vibra em uma frequência do valor de ajustamento corrente (S1303). No caso do terceiro grupo, a CPU 120 controla a velocida- de de rotação do motor de tal modo que a escova vibra em uma frequência um degrau mais elevado do que o valor de ajustamento corrente (S1304). Por exemplo, em uma escova de dentes na qual frequências podem ser co- mutadas em cinco degraus quando o valor de ajustamento corrente é "3", escovação do primeiro grupo é realizada em uma frequência de "2", a esco- vação do segundo grupo é realizada em uma frequência de "3" e a escova- ção do terceiro grupo é realizada em uma frequência de "4". Consequentemente, a força de escovação pode ser ajustada fraca para a seção onde as gengivas são sensíveis. lnversamente, a força de escovação pode ser ajustada forte para a seção onde um efeito de esco- vação elevado é desejado.

Portanto, o efeito de escovação e a sensação de tratamento médico podem ser melhorados.

Embora na presente modalidade a frequência da escova seja controlada com atenção sendo dada a estímulos para as gengivas para cada seção que está sendo escovada, a frequência da escova pode ser controla- da para qualquer outra finalidade.

Por exemplo, observando que as áreas de 5 contato entre a escova e os dentes são diferentes entre seções que estão sendo escovadas, controle pode ser realizado de tal modo que o efeito de escovação seja aprimorado aumentando a frequência para uma seção que tenha uma grande superflcie de contato (por exemplo, o lado bochecha ante- rior maxilar, a superficie oclusal, e similares) enquanto a frequência é dimi- jO nuída para uma seção que tem uma pequena superfície de contato(por e- xemplo, o lado Iíngua esquerda mandibular, o Iado bochecha direita maxilar, " e similares). Embora na presente modalidade as frequências sejam contro- ladas em três degraus, as frequências podem ser trocadas em dois degraus ou em quatro ou mais degraus.

Quando a velocidade de acionamento (frequência ou velocidade de rotação) da escova é trocada, a velocidade de acionamento pode ser tro- cada rapidamente como mostrado no gráfico superior na figura 29, Contudo, uma mudança súbita, ou mudanças frequentes de velocidade de acionamen- to durante escovação, podem dar ao usuário sensação desconfortável e pq- dem provocar controle instável.

Então, como mostrado no gráfico inferior na figura 29, é também preferível realizar tal controle em que a velocidade de acionamento muda gradualmente (degrau por degrau). Por exemplo, a velo- cidade de rotação do motor pode ser controíada de tal modo que a velocida- de de mudança de velocidade não alcance um certo valor de ajustamento ou mais elevado.

Terceira Modalidade A escova de dentes elétrica em uma terceira modalidade da pre- sente invenção será descrita agora.

Na presente modalidade a CPU 120 a- valia um ângulo de escova com base na orientação da escova e comuta o modo de operação de acordo com a seção que está sendo escovada e um ângulo de escova- A outra estrutura é similar àquela das modalidades pre- cedentes e, portanto, uma estrutura específica para a presente modalidade será principalmente descrita abaixo. Características de Vibração Nesta escova de dentes elétrica o movimento de giro do eixo ex- cêntrico é utilizado para gerar vibração da escova. A escova vibra ao longo 5 de uma trajetória elíptica no pIano vertical ao eixo de rotação do motor. Os presentes inventores observaram e analisaram vibração da escova com di- versas frequências (velocidades de rotação do motor) e descobriram que esta escova de dentes elétrica tem as seguintes características de vibração:

1. A porção escova tem no minimo dois pontos de ressonância (frequências de ressonância).

2. A direção de ressonância em cada ponto de ressonância é di- " ferente uma da outra. Especificamente, como mostrado na figura 14, em um ponto de ressonância (primeira ressonância: aproximadamente 12500 spm) no lado de baixa frequência, a amplitude na direção do eixo x paralela à face da escova, aumenta. Em um ponto de ressonância (segunda ressonância: aproximadamente 38.000 spm) no lado de frequência mais alta, a amplitude na direção do eixo z vertical à face da escova, aumenta. Fora de ressonân- cia (por exemplo, ao redor de 26500 spm), a escova segue uma trajetória oblíqua (aproximadamente 45 ") em relação ao eixo x (o eixo Z). Aqui, "spm" é uma unidade que representa o número de oscilações por minuto. A razão porque aparece uma pluralidade de ressonâncias que são diferentes em direção, pode ser porque elas são pesadamente depen- dentes da estrutura da escova de dentes elétrica ou do princípio de aciona- mento das mesmas. Os presentes inventores repetiram experiências com diversos eixos excêntricos e estruturas de escova, e então descobriram que o primeiro ponto de ressonância é caracterizado por ser principalmente de- pendente do mecanismo de transmissão de movimento e, que o segundo ponto de ressonância é caracterizado por ser principalmente dependente da escova. Em outras palavras, foi descoberto que a frequência e amplitude do primeiro ponto de ressonância podem ser ajustadas trocando a estrutura e forma do mecanismo de transmissão de movimento (simplesmente a posi- ção, dimensão, peso etc., do peso do eixo excêntrico), e que a frequência e amplitude do segundo ponto de ressonância podem ser ajustadas trocando a estmtura e forma da escova.

ÂnçIu|o da Escova Um ângulo da escova se refere a um ângulo de aplicação de 5 uma escova em relação a um eixo de dente (o eixo ao longo da cabeça e raiz de um dente). As figuras superiores na figura 15 mostram os estados de ângulo de escova igual a 45 ° e as figuras mais baixas na figura 15 mostram os estados de ângulo de escova igual a 90 ". As figuras esquerdas na figura 15 mostram os estados nos quais o motor gira para frente e as figuras à di- lO reita mostram os estados nos quais o motor gira para trás.

Então, cada seta mostra um movimento de uma escova (a direção na qual a amplitude é a " máxima). Genericamente, a escova move transversalmente (a direção do eixo x) na primeira ressonância, a escova move longitudinalmente (a direção do eixo z) na segunda ressonância, e escova move de maneira oblíqua fora de ressonância.

Para raspar detritos de alimento e placa de bolsos periodontais ou entre dentes de maneira efetiva, é desejado mover a escova de tal modo que as cerdas da escova entrem em bolsos periodontais ou entre dentes.

Em outras palavras, é preferível que a direção na qual a escova move seja oblíqua (por exemplo 45°) ao eixo do dente.

Portanto, no exemplo da figura 15, pode ser entendido que no caso do ângulo de escova de 45° movimento da segunda ressonância é o mais adequado.

Por outro Iado, pode ser en- tendido que no caso de ângulo de escova de 90 ° o movimento fora de res- sonância com rotação do motor para frente é mais adequado no lado língua direita mandibular e o movimento fora de ressonância com rotação de motor para trás é mais adequado no lado bochecha direita mandibular- É observa- do que com base no conceito similar, o modo de operação ótimo (direção de rotação do motor e frequência de escovação) pode ser determinado para cada combinação de uma seção que está sendo escovada e um ângulo de escova.

Avaliação do /\nçjulo de Escova O ângulo da escova pode ser avaliado a partir de, por exemplo,

" o componente de aceleração Az na direção z- Como mostrado na figura 16, quando o ângulo de escovação é cerca de 90 " Az é quase zero.

Quanto menor é o ângulo de escova maior o valor de Az.

Desta maneira, o valor de Az muda de maneira significativa de acordo com o ângulo de escova.

O 5 componente de aceleração Ax na direção x também muda de acordo com um ângulo de escova e, portanto, é também preferível avaliar o ângulo de escova a partir de Ax ao invés de Az, ou avaliar o ângulo de escova a partir de ambos, Ax e Ax (a direção do vetor composto de Ax e Az). Embora o ân- gulo de escova possa ser calculado com base na quantidade continua, a 10 precisão de tal nível como "aproximadamente 45 ° ou aproximadamente 90 °" é suficiente para comutar o modo de operação na presente modalidade. " Portanto, o ângulo da escova é determinado com um processo simples de comparação entre Az e o valor Iimiar no processo como descrito abaixo.

A figura 17 é um fluxograma de uma rotina principal na terceira 15 modalidade.

Ela difere da primeira modalidade em que um processo de ava- liação de ângulo de escova (S25) é adicionado.

Em S25 a CPU 120 obseNa o ângulo de escova como 90 Z se o vaior absoluto de Az obtido em SlO é menor do que um valor limiar predeterminado (se próximo de zero), e obser- va o ângulo de escova como 45 % se o valor absoluto de Az é igual a ou 20 maior do que o valor Iimiar.

Esta função da CPU 120 corresponde ao dispo- sitivo de avaliação de ângulo de escova na presente invenção.

Processo de Comutação de Modo de Operação A figura 18 é um fluxograma de um processo de comutação de modo de operação (S30 na figura 17). 25 A CPU 120 verifica se a seção que está sendo escovada ou o ângulo de escova é mudado comparando a seção que está sendo escovada especificada em S20 e o ângulo de escova especificado em S25, com a se- ção que está sendo escovada e o ângulo de escova no processo precedente (S 1800). É observado que a seção que está sendo escovada e o ângulo de 30 escova no processo precedente estão armazenados os na memória.

Se a seção que está sendo escovada ou o ângulo de escova é trocado (S1800: SIM), a CPU 120 determina em que grupo cai a seção atu-

almente sendo escovada, de um primeiro grupo "lado bochecha esquerda mandibular, lado língua direita mandibular, lado iíngua esquerda maxilar, lado bochecha direita maxilar", e um segundo grupo "Iado bochecha direita mandibular, lado língua esquerda mandibular, lado língua direita maxilar, 5 lado bochecha esquerda maxilar" (S1801). Então, se no primeiro grupo, a CPU 120 ajusta a direção de rotação do motor para rotação para frente (S1802). Se no segundo grupo, a CPU 120 ajusta a direção de rotação do motor para rotação para trás (S1803). Além disto, a CPU 120 controla a fre- quência da escova para segunda ressonância (alta velocidade) se seu ãngu- lO lo da escova é 45 " (S1804, S1805), e controla a frequência da escova para fora de ressonância (velocidade intermediária) se o ângulo de escova é 90 "

" (S1806). De acordo com o controle na presente modalidade como descri- to acima, o movimento de cerdas da escova que é mais adequado para es- covar entre dentes ou bolsos periodontais pode ser realizado baseado na seção que está sendo escovada e no ângulo de escova, com isto melhoran- do ainda mais a energia de remoção de placa.

Neste caso é mais efetivo utilizar um elemento vibratório ultrassônico em combinação, para matar bac- térias periodontais em bolsos periodontais.

Embora o ângulo de escova seja avaliado em dois degraus de 45° e 90°, o ângulo de escova pode ser avalia- do em três ou mais degraus ou por meio de uma quantidade contínua, e a frequência da escova também pode ser trocada em três ou mais degraus, ou em uma maneira contínua de acordo- Quarta Modalidade A figura 19 é um diagrama de blocos da escova de dentes elétri- ca em uma quarta modalidade.

A escova de dentes elétrica na presente mo- dalidade inclui um giroscópio de eixo múltiplo 16, (aqui, três eixos) no interior do corpo 1. O giroscópio 16 é instalado de modo a ser capaz de detectar ve- locidade angular ao redor do eixo z, velocidade angular ao redor do eixo x, e velocidade angular ao redor dD eixo y.

Um tipo vibratório, ótico, mecânico, ou qualquer outro tipo pode ser utilizado como o giroscópio 16. Contudo, um

" sensor MEMS pode ser adequadamente utilizado, uma vez que ele é com- pacto e facilmente incorporado no corpo 1. Um giroscópio de integração de velocidade ou um giroscópio de orientação que dá salda a um ângulo podem ser utilizados em lugar de um giroscópio de velocidade que dá saida a uma 5 velocidade angular.

Além disto, a saída do giroscópio pode ser filtrada em passa-faixa para remover ruído (por exemplo, um componente de frequência de aproximadamente 100 hertz até 300 hertz, que é a frequência de aciona- mento da escova) que resulta de vibração da escova.

Quando o corpo da escova de dentes 1 está ainda em um esta- lO do parado (por exemplo, escova é aplicada de maneira contínua em uma seção que está sendo escovada), substancialmente apenas um componente _ de aceleração gravitacional é incluído na saída do sensor de aceleração 15. Neste caso, orientação tridimensional da escova pode ser detectada de ma- neira precisa, de modo que a seção que está sendo escovada e o ângulo de 15 escova podem ser avaliados com precisão elevada.

Contudo, quando o cor- po de escova 1 está em um estado móvel (por exemplo, quando a escova move de uma seção que está sendo escovada para outra seção que está sendo escovada) não somente um componente de aceleração gravitacional, mas também um componente de aceleração dinâmica podem estar incluídos 20 na saída do sensor de aceleração 15. O componente de aceleração dinâmi- ca é um componente de sinal desnecessário (ruido) no cálculo da orientação tridimensional.

Por outro lado, a saída do giroscópio 16 não é observada quando o corpo da escova de dentes 1 está em um estado parado, e um sinal significativo é saído somente quando o corpo da escova de dentes 1 25 está movendo.

Utilizando tal diferença em características de sensor, na pre- sente modalidade, a orientação tridimensional da escova de dentes é detec- tada com base em saidas de ambos, do sensor de aceleração 15 e giroscó- pio 16. Especificamente, no processo de detecção de orientação (SlO 30 na figura 5), a CPU 120 primeiro obtém saída do sensor de aceleração 15 e saida do giroscópio 16. Quando o valor absoluto da saída do giroscópio 16 é menor do que um valor limiar predeterminado, a CPU 120 observa o corpo da escova de dentes 1 como estando parado e encontra a orientação tridi- mensional a partir das saídas Ax, Ay, Az do sensor de orientação 15. Quan- do o valor absoluto da saída do giroscópio 16 em qualquer um dos eixos é igual a ou maior que o valor limiar predeterminado, a CPU 120 avalia o com- 5 ponente de aceleração dinâmica em cada direção x, y, z a partir da saída do giroscópio 16 e corrige os valores de Ax, Ay, Az.

Consequentemente, os componentes de aceleração dinâmica incluidos em Ax, Ay, Az são anulados de modo que a orientação tridimensional da escova pode ser calculada com alta precisão.

É observado que o processo pode ser tal que a detecção da ori- entação da escova não seja realizada quando a saida do giroscópio é obtida " ao invés de corrigir a saída do sensor de aceleração utilizando a saída do giroscópio.

Em outras palavras, os processos tais como detecção de orien- tação, avaliação da seção que está sendo escovada, avaliação do ângulo de escova e comutação de modo de operação, são realizados apenas quando a saída do giroscópio é menor do que um valor limiar predeterminado.

Conse- quentemente, a comutação do modo de operação é executada apenas quando a orientação avaliada a partir da saída do sensor de aceleração tem algum grau de confiabilidade.

Além disto, o vetor de orientação corrente A = (Ax, Ay, Az) pode ser calculado calcuíando a quantidade de mudança angular N3yz ao redor do eixo x, a quantidade de mudança angular ACizX ao redor do eixo y e a quantidade de mudança angular L\C)xy ao redor do eixo z a partir da saída do giroscópio e girando o vetor de orientação A' = (Ax", Ay', Az") obtido no pro- cesso de detecção de orientação uma etapa anterior por meio do ângulo (A- éyz, ACzx, ACjxy). Alternativamente, a orientação da escova de dentes elé- trica pode ser calculada e avaliada a partir da informação de ângulo (vide figura 28) do ângulo de rolamento a, o ângulo de cabeceio j3 e o ângulo de guinada y, em lugar de informação de aceleração Ax, Ay, Az.

De acordo com a configuração da presente modalidade como descrita acima, a orientação tridimensional da escova de dentes elétrica po- de ser encontrada com maior precisão combinando saídas do sensor de aceleração e do giroscópio (inclusive seleção de uma das saídas do sensor de aceleração e do giroscópio, de acordo com condições). Em um caso de uma escova de dentes elétrica que utiliza a técnica Bass com movimentos de translação frequentes, informação de orientação com precisão suficiente 5 pode ser obtida mesmo com uma combinação do sensor de aceleração o filtro passa-faixa. Contudo, em um caso da técnica de rolagem na qual rola- gem tridimensional do corpo da escova de dentes ocorre, um fator de erro é significativo somente com a utilização de informação de aceleração e a pre- cisão da detecção de orientação pode ser diminuída. Em tal caso, a técnica ,10 na presente modalidade que utiliza informação de velocidade angular do gi- roscópio é efetiva.

" Quinta Modalidade A figura 20 é um diagrama de blocos de uma escova de dentes elétrica em uma quinta modalidade. A escova de dentes elétrica na presente modalidade inclui um sensor de carga (dispositivo de sensoriamento de car- ga) 17 para sensoriar uma carga que atua sobre a escova- Um extensôme- tro, uma célula de carga, um sensor de pressão, ou qualquer outro tipo, pode ser utilizado como sensor de carga 17. Contudo, um sensor MEMS é ade- quadamente utilizado uma vez que ele é compacto e facilmente incorporado no corpo 1. A figura 21 é um fluxograma de uma rotina principal na quinta modalidade. Ele difere da primeira modalidade em que um processo de sen- soriamento de carga (S5) é adicionado- Em S5, a CPU 120 determina se uma carga atua ou não na es- cova, com base na informação de carga obtida do sensor de carga 17. Pode ser observado que "uma carga atua sobre a escova", por exemplo, quando o valor de saída do sensor de carga 17 excede um valor Iimiar predetermina- do. Os processos depois da próxima etapa esperam até que uma carga atue sobre a escova (S5: NÃO). Consequentemente, enquanto nenhuma carga está atuando na escova os processos tais como detecção de orieritação, avaliação de seção que está sendo escovada, avaliação de ângulo de esco- va e comutação de modo de operação, estão proibidos.

Por exemplo, quando a escova é movida do lado direito para o lado esquerdo de dentição, a orientação da escova é amplamente trocada, de modo que modos de operação podem ser trocados frequentemente du- rante movimentação. Tal fenômeno não é preferivel, uma vez que ele torna o 5 controle instável e resulta em consumo de energia desperdiçado. Então, co- mo na presente modalidade, monitorando a carga que atua na escova e pro- ibindo os processos tais como detecção de orientação e comutação de modo de operação como necessário, o fenômeno observado acima durante a mo- vimentação da escova pode ser impedido. É observado que informação de carga pode ser utilizada em controle de modo de operação. Por exemplo, quando uma carga que atua na _ escova muda, as características de vibraçâo da escova e os pontos de res- sonância mudam, de modo que a primeira ressonância e segunda ressonân- cia descritas na terceira modalidade podem não aparecerem bem. Então, ajustando a frequência da escova (a velocidade de rotação do motor) como apropriada de acordo com a carga que atua sobre a escova, um desloca- mento de ponto de ressonância pode ser compensado, e o fenômeno de ressonância pode ser reproduzido de maneira precisa. A correspondência entre magnitudes de pontos de carga e ressonância pode ser encontrada por meio de experiências. E.mbora o sensor de carga 17 seja utilizado aqui, a carga pode ser sensoriada por quaiquer outro dispositivo. Por exemplo, quando a carga que atua sobre a escova é maior, a carga do motor aumenta e o valor de corrente que escoa no motor aumenta. Portanto, o valor de corrente que es- coa no motor é monitorado e a carga que atua sobre a escova pode ser ava- liada a partir do valor de corrente. Alternativamente, se uma carga atua sobre a escova ou não, também pode ser sensoriado monitorando a saída do sensor de aceleração

15. Como mostrado na figura 22, quando o usuário pega o corpo da escova de dentes 1 e empurra as cerdas da escova contra os dentes o elemento elástico entre o corpo da escova de dentes 1 e o elemento vibratório 2 é de- formado, e a orientação do corpo da escova de dentes 1 muda ligeiramente.

Esta mudança de orientação pode ser observada como uma onda a partir de uma mudança de forma de onda da saída do sensor de aceleração, por e- xemplo, como mostrado na figura 23. Em outras palavras, no momento quando orientação muda, o nível de no minimo uma saída de sensor é ligei- 5 ramente deslocado e o nível deslocado é mantido enquanto a escova está sendo empurrada contra os dentes.

Se uma carga atua sobre a escova ou não, pode ser determinado captando tal mudança de forma de onda.

Natu- ralmente este método é difícil para avaliação de carga de alta precisão, po- rém é prático o suficiente para determinação em um tal nível como "se uma carga atua ou não" como em S5 na quinta modalidade.

A utilização do sen- sor de aceleração 15 como um dispositivo de sensoriamento de carga des-

" crito acima é preferível uma vez que o número de componentes é reduzido e, como resultado, redução de dimensão e redução de custo da escova de dente são conseguidas.

Sexta Modalidade A figura 24 mostra uma porção escova da escova de dentes elé- trica em uma sexta modalidade.

A escova de dentes elétrica na presente modalidade inclui um sensor de temperatura 18 para detectar uma tempera- tura da porção escova.

O sensor de temperatura 18 está instalado na face traseira da escova.

Um sensor infravermelho, um termistor, ou qualquer ou- tro tipo, pode ser utilizado como sensor de temperatura 18. A figura 25 e a figura 26 são fluxogramas de um processo de avaliação de seção da escova que está sendo escovada (S20). Eles diferem do processo de avaliação da seção que está sendo escovada (figura 7, figu- ra 8) na primeira modalidade, em que o lado bochecha e o lado língua são distinguíveis um do outro com base na saída do sensor de temperatura 18. O processo para maxila na figura 25 estreita até o "Iado boche- cha esquerda maxilar ou lado língua direita maxilar" com base na saída do sensor de aceleração 15 (S710) e então a CPU 120 determina se o valor de saída do sensor de temperatura 18 cai em uma faixa predeterminada ou não (S 2500). Se a escova está no lado bochecha o sensor de temperatura 18 está em contato com ou em proximidade com o Iado traseiro da bochecha e,

" portanto, o valor de saída obtido está próximo da temperatura do corpo hu- mano.

Em contraste, quando a escova está no lado lingua, o sensor de tem- peratura 18 está exposto ao ar exterior e, portanto, o valor de saída obtido é mais baixo do que a temperatura do corpo humano.

Portanto, a CPU 120 5 determina como sendo "lado bochecha direita maxilar" se o valor de saída do sensor de temperatura 18 está na faixa de 36 ° até 38 "C (S2501) e, de outra maneira, determina como sendo "lado língua esquerda maxilar" (S2502). De maneira similar, "lado bochecha esquerda maxilar" e "lado lín- gua direita maxilar" podem ser distinguidos um do outro com base no valor 10 de saida do sensor de temperatura 18 (S2503- S2505). No processo para mandíbula é possÍvel distinguir entre o "lado língua esquerda mandibular" e " "lado bochecha direita mandibular" (S2600-S2602) bem como entre "lado língua direita mandibular" e "Iado bochecha esquerda mandibular" (S2603- S2605) de maneira similar, com base na saída do sensor de temperatura 18. 15 Como descrito acima, na presente modalidade a seção que está sendo escovada pode ser distinguida de maneira mais precisa do que na primeira modalidade, de modo que controle de modo de operação mais fle- xÍvel pode ser realizado.

Sétima Modalidade 20 A figura 30 é uma porção escova da escova de dentes elétrica em uma sétima modalidade.

Na sexta modalidade informação de temperatu- ra obtida pelo sensor de temperatura 18 é utilizada para identificar uma se- ção que está sendo escovada (distinguida entre o lado bochecha e o Iado língua). Na presente sétima modalidade formação de imagem é utilizada. 25 Como mostrado na figura 30, uma câmera 19 é fornecida na ex- tremidade ponta na direção do eixo y da cabeça da escova.

Uma câmera de luz visível, uma câmera de infravermelho ou qualquer outra cãmera pode ser utilizada como a câmera 19, desde que informação de imagens na cavidade oral possa ser obtida.

Uma câmera infravermelha é para monitorar calor ra- 30 dioativo (também chamado termografia). Uma câmera infravermelha é mais preferível a uma câmera de luz visível, uma vez que a cavidade oral pode ser escura durante escovação.

Na presente modalidade a resotução da câ-

" mera pode não ser tão elevada, uma vez que o perfil da úvula é conhecido, como descrito abaixo.

De maneira similar à sexta modalidade, a CPU 120 estreita para baixo até o "lado bochecha esquerda maxilar" ou "lado lingua direita maxilar" 5 com base na saída do sensor de aceleração 15 (vide S710 na figura 25). Então, a CPU 120 obtém uma imagem a partir da câmara 19 e detecta a ú- vula a partir da imagem.

Técnicas de análise de imagem bem conhecidas podem ser utilizadas na detecção da úvula.

Por exemplo, o perfil da úvula pode ser detectado por extração de aresta ou transformada de Hough, ou a 10 úvula pode ser detectada por correspondência de padrão.

Quando a escova está no lado língua, a extremidade ponta da cabeça da escova faceia para

" baixo a garganta e, portanto, existe uma probabilidade elevada que a úvula seja capturada na imagem.

Por outro lado, quando escova está no lado bo- checha, a úvula não é capturada na imagem.

Portanto, a CPU 120 determina 15 como sendo "lado língua direita maxilar" se a úvula pode ser detectada e determina como sendo "lado bochecha esquerda maxilar" se a úvula não pode ser detectada.

Em uma maneira similar é possÍvel distinguir entre "lado bochecha esquerda maxilar" e "lado língua direita maxilar", entre "lado lingua esquerda mandibular" e °'lado bochecha esquerda mandibular". 20 Como descrito acima, na presente modalidade, a seção que está sendo escovada pode ser distinguida de maneira mais precisa do que na primeira modalidade, de modo que controle de modo de operação mais fle- xÍvel pode ser realizado.

Embora na presente modalidade formação de imagem seja utili- zada apenas para distinção entre o Iado bochecha e o lado língua, informa- ção de imagem também pode ser utilizada para a distinção entre maxila e mandíbula, distinção entre lado anterior, lado direito e lado esquerdo, e simi- lar.

Além disto, também é preferivel que toda a seção que está sendo esco- vada seja identificada com base em informação de imagem.

Contudo, a ca- vidade oral é estreita e é difícil conhecer o total da relação de posição.

Por- tanto, a informação de orientação obtida pelo sensor de aceleração (sensor de aceleração e giroscópio) é utilizada de maneira desejável em conjunto, ao invés de utilizar somente informação de imagem para identificar toda a se- ção que está sendo escovada.

Embora a úvula seja detectada na presente modalidade, quaisquer outras partes na cavidade oral (por exemplo, língua, garganta, dentes, gengivas, etc.) podem ser reconhecidas para determinar a 5 posição e orientação da escova.

Por exempio, pode ser determinado que a escova esteja sobre o lado Iíngua se a língua ou garganta é capturada na imagem.

Também é preferivel que um sensor ótico seja fornecido na por- ção escova em lugar de uma câmera.

O lado bochecha e o lado língua po- dem ser distinguidos um do outro analisando a saída do sensor ótico quando está completamente escuro no Iado bochecha enquanto luz é detectada no

" lado língua.

Oitava Modalidade Uma oitava modalidade emprega uma configuração na qual de- tecção de orientação e identificação de seção que está sendo escovada são realizadas por um sensor de aceleração de um único eixo.

A figura superior na figura 31 mostra um estado no qual uma su- perflcie de dente no lado bochecha ou no lado língua é escovada.

Aqui, o ângulo da escova (ângulo de guinada Y) é cerca de 90 °, o componente de aceleração gravitacional na direção x é cerca de 1 g ou -1 g (positivo ou ne- gativo corresponde a dentição esquerda ou direita) e o componente de ace- leração gravitacional na direção do eixo z é quase zero.

Por outro lado, a figura inferior na figura 31 mostra um estado no qual uma superfície oclusal é escovada.

Aqui, o ângulo de escova (ângulo de guinada y) é quase 0 grau, o componente de aceleração gravitacional na direção do eixo x é quase ze- ro, e o componente da aceleração gravitaciorial na direção do eixo z é cerca de 1 g ou -1 g (positivo ou negativo corresponde a dentição superior ou infe- rior). Tais caracteristicas podem ser utilizadas para distinguir entre 3D "lado bochecha ou superfície do dente de lado língua" e "superfície oclusal" e, adicionalmente distinguir entre esquerda, direita, topo e fündo somente com um sensor de aceleração de eixo x ou um sensor de aceleração de eixo z- Como para o controle de modo de operação, por exemplo, a velocidade de acionamento da escova pode ser diminuída de modo a não estimular gengivas na escovação da "superfície do dente do lado bochecha ou do lado lingua", enquanto a velocidade de acionamento da escova pode ser aumen- 5 tada na escovação da "superfície oclusal". Nona Modalidade Uma nona modalidade é uma técnica para avaliar uma seção que está sendo escovada e um ângulo de escova que são informação de orier)tação complementando a saida do sensor de aceleração e saida do giroscópio, uma com a outra.

Na presente modalidade a seção que está sendo escovada e o ângulo de escova em um ponto do tempo t = n (n>0)

" são calculados encontrando primeiro a informação de orientação (a seção que está sendo escovada e o ângulo de escova em um ponto do tempo t=O) em uma posição de referência (também chamada uma posição inicial) da escova de dentes e daí em diante tomando em saídas do sensor de acelera- ção e do giroscópio a cada período, e então adicionando de maneira acumu- lativa as quantidades de movimento relativas e as quantidades de rotação relativas em relação a saídas de um período anterior.

A orientação em um tempo de energia ligada pode ser ajustada como uma posição de referência.

Alternativamente, tal mecanismo pode ser fornecido que permita ao usuário introduzir Llma posição de referência (posi- ção no inicio da escovação) (por exemplo, comprimir um comutador em um estado no qual o usuário coloca a escova sobre o lado bochecha ariterior maxilar enquanto mantêm o corpo da escova em uma posição horizontal). A figLlra 32 é um fluxograma de um processo de atualização de informação de orientação na nona modalidade.

Este fluxograma mostra um processo de calcular informação de orientação em t=n + 1 a partir da infor- mação de orientação (seção que está sendo escovada e ângulo da escova) em t = n e saidas do sensor de aceleração e do giroscópio.

No que segue, o processamento pela CPU será descrito de acordo com o fluxograma.

A CPU primeiro obtém saídas do sensor de aceleração e do gi- roscópio (S3200) e separa a saída do sensor de aceleração em um compo-

nente de aceleração estático e um componente de aceleração dinâmica utili- zando um filtro passa-faixa (S3201). Então, o processo difere de acordo com a presença/ausência de componente de aceleração dinâmica (S3202) e pre- sença/ausência de saída de giroscópio (S3203, S3204) como descrito abai- 5 xo.

É obseNado que a "presença de componente de aceleração dinâmica" significa que o valor absoluto do componente de aceleração dinâmica é mai- or do que um valor limiar predeterminado.

De maneira similar, a "presença de saída de giroscópio" significa que o valor absoluto de saída do giroscópio é maior do que um valor limiar predeterminado. .10 (1) No caso de ausência de componente de aceleração dinâmica e ausência de saida de giroscópio Neste caso não existe mudança em posição e de ângulo da es- cova de dentes e a CPU, portanto, dá saída à informação de orientação em t=n como a informação de orientação em t=n+1 (S3205). É obseNado que a seção que está sendo escovada e o ângulo de escova t=n+1 pode ser calcu- lado encontrando a orientação tridimensional da escova de dentes a partir do componente de aceleração estática do sensor de aceleração ao invés de dar saída à informação de orientação em t=n como ela está. (2) No caso de ausência de componente de aceleração dinâmica e presença de saída de giroscópio Se o corpo da escova de dentes é girado ao redor do eixo na di- reção da aceleração gravitacional em um estado no qual qualquer eixo do sensor de aceleração coincide com a direção da aceleração gravitacional, a saída do sensor de aceleração não muda de todo (somente o componente de aceleração estática é observado). Portanto, quando a informação de ori- entação é calculada apenas a partir da saída do sensor de aceieração, o movimento de rotação ao redor do eixo não pode ser detectado e um erro pode ser provocado.

Tal fenômeno pode ocorrer em uma situação na qual o corpo da escova de dentes tem probabilidade de cair em uma orientação vertical (que é a orientação na qual o eixo y coincide com a direção da acele- ração gravitacional), por exemplo, durante escovação em postura arqueada.

Então, quando não há mudança na saída do sensor de acelera-

" ção e existe uma mudança na saída do giroscópio, a CPU atualiza a infor- mação de orientação utilizando apenas a saída do giroscópio.

Aqui, uma mudança significativa de saída do giroscópio aparece apenas na rotação ao redor do eixo que coincide com a direção de aceleração gravitacional.

Na 5 presente modalidade, somente a rotação ao redor do eixo y é considerada, uma vez que movimento rotação ao redor do eixo x e movimento de rotação ao redor do eixo z dificilmente ocorrem na operação de escovação real, O movimento de rotação ao redor do eixo y provoca principalmente uma mu- dança no ângulo da escova e a CPU, portanto, encontra o ângulo da escova 10 em um momento de t=n+1 calculando a quantidade de mudança angular Aèzx ao redor do eixo y a partir da saída do giroscópio e adicionando AQzx

- ao ângulo da escova em um tempo de t=n (S3206). Desta maneira, fazendo uso de informação do giroscópio uma mudança de ângulo de escova provocada pelo movimento de rotação ao 15 redor do eixo, que não pode ser detectada apenas pelo sensor de acelera- ção, pode ser calculada de maneira precisa.

É observado que também é possÍvel considerar não apenas um movimento de rotação ao redor do eixo y, mas também um movimento de rotação ao redor do eixo x ou do eixo z.

Por exemplo, um movimento de ro- tação ao redor do eixo x faz com que principalmente a posição da escova desloque.

Então, a posição da escova no tempo t=n + 1 pode ser encontrada calculando a quantidade de movimento da própria escova a partir da quanti- dade de mudança angular ao redor do eixo x e a distância a partir do centro de rotação até a escova, e então adicionar a quantidade calculada até a po- sição da escova no tempo de t=n. (3) No caso de presença de componente de aceleração dinâmica e presença de saída de giroscópio Neste caso, a CPU encontra a seção que está sendo escovada em um tempo de t= n + 1 utilizando os respectivos componentes de acelera- ção dinâmica na direção do eixo x, na direção do eixo y e na direção do eixo z, obtidos a partir da saída do sensor de aceleração (S3207). Especificamen- te, a CPU encontra a posição da escova em um tempo de t= n + 1 calculan-

«

do as respectivas quantidades de movimento na direção do eixo x, na dire-

, ção do eixo y, e na direção do eixo z, por periodo, a partir de duplas integrais de componentes de aceleração dinâmica e então adicionando as quantida- des calculadas de movimento para a posição da escova em um tempo de t= 5 n.

A descoberta da posição da escova (a posição relativa em relação à posi- ção de referência) permite avaliação da seção que está sendo escovada.

Além disto, também é preferivel avaliar a seçâo que está sendo escovada a partir do componente de aceleração estática do sensor de aceleração e comparar o resultado da avaliação a partir do componente de aceleração ,10 estática com o resultado da avaliação a partir do componente de aceleração dinâmica para com isto melhorar a precisão da avaliação.

Em adição, informação da quantidade de movimento e da dire- ção de movimento podem ser utilizadas para estreitar a seção que está sen- do escovada.

Por exemplo, primeiro, de maneira similar para o processo de 15 avaliação da seção que está sendo escovada na primeira modalidade (vide figura 7 e figura 8) a CPU utiliza o componente de aceleração estática do sensor de aceleração para especificar a seção que está sendo escovada como qualquer uma de "lado bochecha anterior maxilar", "lado língua anteri- or maxilar", "superficie oclusal maxilar", "lado bochecha direita maxilar Olj 20 lado lingua esquerda maxilar", "lado bochecha esquerda maxilar ou lado lín- gua direita maxilar", "lado bochecha anterior mandibular", "lado língua ante- rior mandibular", "superficie oclusal mandibular", "Iado bochecha direita rnandibular ou lado lingua esquerda mandibular" e "lado bochecha esquerda mandibular ou lado língua direita mandibular". Neste estágio é diflcil distin- 25 guir entre "lado bochecha direita maxilar" e "lado lingua esquerda maxilar". De maneira similar, também é difícil distinguir entre "lado bochecha esquer- da maxilar" e "lado língua esquerda maxilar", entre "lado bochecha direita mandibular" e "lado língua esquerda mandibular" e entre "lado bochecha esquerda mandbular" e "lado língua direita mandibular". Então, a CPU avalia 30 a quantidade de movimento da escova comparando a quantidade de movi- mento da escova (distância de movimentação) por unidade de tempo calcu- lada a partir do componente de aceleração dinâmica com um valor limiar

" p.edeterminado.

Se a quantidade de movimento excede o valor limiar, a CPU determina que exista uma mudança em seção que está sendo escova- da entre antes e depois do movimento e, de outra maneira, determina não haver mudança na seção que está sendo escovada.

Então, se for determi- 5 nado que exista uma mudança em seção que está sendo escovada a CPU estreita a seção que está sendo escovada depois de movimento com base na seção que está sendo escovada antes de movimento (em um tempo t=n) e a quantidade de movimento e a direção de movimento neste tempo.

Por exemplo, se a seção que está sendo escovada em um tempo t=n é a denti- lO ção lateral direita e a direção de movimento é para a esquerda, a seção que está sendo escovada depois do movimento pode ser especificada como a

- dentição lateral esquerda.

Esta informação permite fazer uma distinção, por exemplo, entre "lado bochecha direita maxilar" e "lado Iíngua esquerda maxi- lar", com isto estreitando a seção que está sendo escovada em mais deta- 15 lhes.

Além disto, o ângulo da escova pode ser calculado nas duas maneiras seguintes: o ângulo é calculado a partir do componente de acele- ração estática do sensor de aceleração; e o ângulo é calculado adicionando a quantidade de mudança angular ao redor do eixo y obtida a partir da saída 20 do giroscópio para o ângulo da escova um período mais cedo.

A técnica pre- cedente é vantajosa em que o ângulo absoluto da escova pode ser calcula- do.

Contudo, de acordo com estudos pelos presentes inventores, é desvan- tajoso em que um erro de cálculo do ângulo de escova aumenta quando a inclinação do corpo da escova de dentes aumenta, embora um erro de cál- 25 culo no ângulo da escova seja pequeno quando o corpo da escova de den- tes assume uma orientação horizontal.

Por outro lado, a última técnica é vantajosa em que a quantidade de mudança angular ao redor do eixo y pode ser calculada diretamente, porém é desvantajoso em que um erro acumulati- vo ocorre, uma vez que somente um ângulo relativo é calculado. 30 Então é preferível comutar entre a técnica precedente e a última técnica, dependendo da orientação do corpo da escova de dentes.

Especifi- camente, a horizontalidade do corpo da escova de dentes é avaliada utili-

zando o valor absoluto jyj do componente de aceleração estática do sensor

, de aceleração na direção y.

Quando jyj se aproxima de OG, o corpo da es- cova de dentes é observado como estando horizontal.

A CPU monitora o valor de |y| para cada período e dá saída ao ângulo da escova calculado 5 com base na saída do giroscópio se |y| é igual a ou maior do que um valor limiar predeterminado (isto é, se a horizontalidade é pequena) (S3208). Por exemplo, se o ângulo de referência (igual ao ângulo da escova um período anterior) do giroscópio é 45 ° e a quantidade de mudança angular ao redor do eixo y que é calculada a partir da saída do giroscópio no presente período 10 é -15 1 o ângulo da escova é calculado como 30 < Por outro Iado, se |y| é menor do que o valor limiar (isto é, se a horizontalidade é grande), o ângulo

- da escova é calculado com base na saída do sensor de aceleração (S3208). Se a horizontalidade do corpo da escova de dentes é elevada, os valores absolutos de componentes de aceleração estática do sensor de aceleração 15 na direção x e o sensor de aceleração na direção z são geralmente como a seguir ângulo de escova = 0 °: |X|=O, |zj=1 ângulo de escova = 45 °: Ix|=|zl=0,707 ângulo de escova = 90 °: |x|=l, |Z|=O 20 Portanto, o ângulo de escova pode ser calculado avaliando |x| ou |z| ou ambos.

Aqui, se o ângulo de escova é calculado como 30 ° a partir da saída do sensor de aceleração, o ângulo de referência do giroscópio é cali- brado para 30 ° utilizando aquele valor.

Consequentemente, um erro provo- cado por adição acumulativa pode ser reduzido tão cedo quanto possível. 25 Embora a horizontaiidade do corpo da escova de dente seja avaliada utiii- zando o valor de |y| aqui, também é preferível avaliar a horizontalidade do corpo da escova de dentes levando em consideração os valores de |x| e |z|. (4) No caso de presença de componente de aceleração dinâmica e ausência de saída de giroscópio 30 Este corresponde ao caso onde o corpo da escova de dentes faz movimento de translação direto para a frente.

Contudo, o estado de (4) ra- ramente tem lugar na operação durante escovação, uma vez que a cavidade

" oral é estreita- É observado que também no caso de (4), de maneira simiiar ao caso de (3), a seção que está sendo escovada pode ser calculada a partir do componente de aceleração dinâmica (S3209). De acordo com a técnica na presente modalidade como descrita 5 acima, a seção que está sendo escovada e o ângulo de escova podem ser calculados de maneira precisa complementando a saída do sensor de acele- ração e a saída do giroscópio uma com a outra.

Outros As configurações das modalidades precedentes são apenas ilus- _10 tradas como exemplos da presente invenção.

O escopo da presente inven- ção não está limitado às modalidades precedentes e diversas modificações - podem ser feitas dentro do escopo da ideia técnica do mesmo.

Por exemplo, é preferível que as configurações das modalidades precedentes possam ser combinadas uma com outra- Embora uma escova de dentes elétrica vibrató- 15 ria que utiliza peso excêntrico tenha sido ilustrada nas modalidades prece- dentes, a presente invenção tambêm é aplicável a uma escova de dentes elétrica que emprega qualquer outro movimento.

Por exemplo, a presente invenção é também aplicável a uma escova de dentes elétrica que emprega movimento alternativo de rotação, movimento alternativo linear, movimento 20 de rolagem de cerdas da escova, uma combinação destes movimeritos em uma maneira comutável.

Neste caso, o modo de operação pode ser comuta- do comutando uma frequência de movimento que depende de uma seção que está sendo escovada ou comutando entre movimento alternativo de ro tação e movimento alternativo linear.

Além disto, a presente invenção é pre- 25 ferivelmente aplicável a uma escova de dentes elétrica de um tipo que tem um elemento vibratório ultrassônico na porção escova, e realiza escovação utilizando ambos, vibração da escova e onda ultrassônica.

Além disto, também é preferível que a posição da escova seja calculada utilizando informação de orieritação obtida a partir de um sensor 30 magnético ou similar.

Um filtro passa-faixa tal como um filtro passa alto pode ser utilizado para extrair um componente de aceleração dinâmica a partir da saída do sensor de aceleração.

Aqui, para remover ruído provocado por vi-

bração da escova, também é preferível cortar um componente de frequência de 100 hertz até 300 hertz que corresponde à frequência de acionamento da escova.

Como para dentes anteriores, a orientação da escova muda 180 ° dependendo se o usuário mantém o corpo da escova de dentes com a mão 5 esquerda ou com a mão direita.

Portanto, o usuário pode ser deixado regis- trar uma mão dominante (a mão por meio da qual o usuário mantém uma escova de dentes) de modo que um algoritmo para determinar uma seção que está sendo escovada ou um modo de operação (direção de rotação do motor, movimento da escova) seja mudada de acordo com a mão dominante _10 registrada.

O corpo da escova de dentes pode ser dotado de uma forma

- côncava/convexa para guiar (ou definir) uma posição de pega.

Por exemplo, se projeções e depressões estão presentes em uma porção extremidade ponta do corpo da escova de dentes (a posição que é tocada pela ponta ou junta do dedo polegar ou dedo indicador quando o usuário pega o corpo da escova de dentes), o usuário de maneira consciente Olj inconsciente man- tém a escova de dentes de tal maneira a ajustar os dedos sobre as proje- ções e depressões. lsto é utilizado para introduzir o usuário para um estado de pega predeterminado.

Tipicamente, se a orientação da escova no ângulo ao redor do eixo y (a direção negativa no eixo z) na figura 3 é 0 % duas pro- jeções (ou depressões) são fornecidas em posições de cerca de mais ou menos 45 7 e duas depressões (ou projeções) são fornecidas em posições de cerca de mais ou menos 135 1 Quando o usuário pega a escova de den- tes com seus dedos repousando sobre estas projeções e depressões, o u- suário pode facilmente manter o ângulo da escova em 45 < Embora nas modalidades precedentes um sensor de temperatu- ra, uma câmera e um sensor ótico sejam utilizados para identificar uma se- ção que está sendo escovada (distinguindo entre o lado bochecha e o lado língua) a guisa de ilustração, um sensor de distância tal como um sensor ultrassônico pode ser utilizado adicionalmente.

Por exemplo, de maneira si- milar ao sensor de temperatura na figura 24, um sensor de distância é insta- Iado na face traseira da escova.

Quando o lado bochecha é escovado, o

" sensor de distância está em proximidade ou em contato com a bochecha, e assim o valor de medição do sensor de distância é extremamente pequeno. Por outro lado, quando o lado língua é escovado, o sensor de distância fa- . ceia a cavidade oral e, portanto, o valor de medição da distância é relativa- 5 mente grande. Portanto, é possÍvel distinguir entre o lado bochecha e o Iado língua comparando o valor de medição do sensor de distância com um valor limiar (por exemplo, 5 mm). Listaqem de Referência

1. Corpo da escova de dentes elétrica 10 2. Elemento vibratório

10. Motor 11- Eixo de rotação

12. Circuito de acionamento

13. Bateria recarregável 15 14. Bobina

15. Sensor de aceleração

16. Giroscópio

17. Sensor de carga

18. Sensor de temperatura 20 19. Câmera

20. Porção haste

21. Parte escova

30. Eixo excêntrico

100. Carregador 25 120. CPU

121. Memória

122. Temporizador

202. Elemento elástico

203. Mancal 30 210. Escova

300. Peso S. comutador

Claims (6)

REIVINDICAÇÕES

1. Escova de dentes elétrica que compreende: uma escova; dispositivo de acionamento para coIocar dita escova em movi- 5 mento; dispositivo de detecção de orientação para detectar uma orien- tação de dita escova; dispositivo de avaliação de seção para avaliar uma seção que está sendo escovada com base na orientação detectada; e dispositivo de controle para comutar o modo de operação de dito dispositivo de acionamento de acordo com a seção avaliada que está sendo - escovada.

2. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1, na 2 dito dispositivo de acionamento inclui um motor de rotação, e dito dispositivo de controle comuta uma direção de rotação de di- to motor de rotação de acordo com uma seção que está sendo escovada.

3. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual dito dispositivo de controle comuta uma frequência de movimento de dita escova de acordo com uma seção que está sendo escovada.

4. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual dito dispositivo de detecção de orientação tem um sensor de ace- leração para detectar uma orientação tridimensional de dita escova com ba- se na saída de dito sensor de aceleração.

5. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual dito sensor dispositivo de detecção de orientação tem um sensor de aceleração e um giroscópio para detectar uma orientação tridimensional de dita escova com base na saída de dito sensor de aceleração e saída de dito giroscópio.

6. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ainda compreendendo dispositivo de avaliação de ângulo da escova para avaliar um ângulo da escova que é um ângulo de dita escova em relação a um eixo de dente com base na orientação detectada, na qual dito dispositivo de controle comuta o modo de operação de dito dispositivo de acionamento de acordo com a seção avaliada que está sendo escovada e ângulo de escova. 5 7. Escova de dentes elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ainda compreendendo dispositivo de sensoriamento de carga para senso- riar uma carga que atua sobre dita escova, na qual dito dispositivo de controle prolbe a comutação de dito modo de operação enquanto nenhuma carga está atuando sobre dita esco- va.

F 1/31 FIG'.I 15j Sensor de aceleração H9 Comutador e

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$·LÜ :::'u'e'r'da =' Êá m', L', ,ç,; Superfície oclusal Superfici" ' 7 ~e T m P ~ í_f-- esquerda ocIusal [Ê"yrlv kn & -m \ direita """sl l"i'H jjf

"\í)i"=" '"""?]j!" ,,,,,,,,,,,,, ]'(:\,}!!:'\, :7':,È::í i:È:echa

"""" '"q%i:'jgj;j)),:fjj!j:::'i"' """" Mandíbula

FIG.5 Inicio (energização) - . SlO ' Detecção de orientação S20 Avalia ão de se ão ue está sendo escovada .

. s30 Comutação de modo de operação Continuar ? _> Sim m Não Final de operação FIG.6 lniciar detecção de orientação SlOO Obter valores de sensor de aceleração (Ax, Ay, Az) '\°' I Sim < JAx'+Ay'+Az' >1.2g? > l 5102 ]Não li Retornar erro _j Retornar "

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27/31

FIG.28 Eixo Y

Eixo Z

""~ Eixo X

Ângulo de rolamento (a)

Ângulo de(abT}° (B )// c, Ângulo de guinada (y)

Aceleração gravitacional g e i ( up 28/31 . "" FIG.29 Velocidade de acionamento t

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FIG.30

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+ 30/31 FIG.31 Eixo X Componente da aceleração Eixo Z gravitacional g no eixo z g cos y \ . \ l

I Ângulo de guinada y , > 3 .) ""°C) " \ '\ Componente da aceleraçao - m gravitacional g no eixo x g sen y Aceleração [--- gravitacional g Eixo Z E1XOY çg Eixo X Componente da aceleração gravitacional g no eixo x g sen y ~ " '"""""" 1\ ,'/"' LjU[IIljUIIe[lLe ua aceiwaçao gravitacional g no eixo z g cos Y w /' I ' ,' Aceleração U," gravitacional g / Ângulo de guinada y

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