ES3049682T3 - Analysis system comprising a toothbrush - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un cabezal de cepillo (1, 20, 30, 40, 50) de un cepillo de dientes (100), que comprende al menos un medio mecánico de limpieza, en particular una pluralidad de cerdas (2, 24, 32) para limpiar los dientes, y que comprende una unidad de sensor (3, 5, 8, 42, 51) para controlar el estado de salud de un usuario, en particular con respecto al desarrollo de paradontitis, caries, periodontitis y/o para controlar la salud, en donde la unidad de sensor (4, 5, 8, 42, 51) está dispuesta de forma intercambiable sobre o en el cabezal de cepillo (1, 20, 30, 40, 50), así como a un cepillo de dientes, un sistema de análisis y un método para su funcionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Sistema de análisis que comprende un cepillo de dientes

[0005] La presente invención se refiere a un sistema de análisis que comprende un cepillo (100) de dientes con un cabezal de cepillo según la reivindicación 1.

[0007] La patente de EE. UU. núm. US 6.623.698 B divulga un dispositivo para detectar niveles de azúcar en sangre, embarazo, VIH y similares. Este cepillo de dientes utiliza uno y/o más accesorios de cepillo de dientes intercambiables. Los accesorios tienen sensores integrados.

[0009] Los sensores son ópticos o eléctricos. El documento describe una medición secuencial en el tiempo con una primera fase en la que se recolecta y mide la saliva, seguida de una segunda fase en la que solo se realiza el cepillado de los dientes.

[0011] Aunque esta publicación y la tecnología asociada se conocen desde hace tiempo, un producto basado en ella aún no ha alcanzado el éxito comercial. Una posible razón podría ser el tipo de sensor del cepillo. Si se utilizaran biosensores con una vida útil corta, de varios días, en el cabezal de cepillo mencionado, los intervalos de recambio serían muy cortos.

[0013] Otros documentos relevantes sobre el estado de la técnica son la patente de EE. UU. núm. US 2012/322 023 A1, el documento DE 11 2012 003 494 T5, la patente de EE. UU. núm. US 2016/374609 A1 y la patente de EE. UU. núm. US 2014/310900 A1.

[0015] Por otra parte, en odontología hay que prestar especial atención a la higiene.

[0017] Además, algunos sensores ya no son fiables después de un corto periodo de uso, a menudo incluso después de un solo uso.

[0019] En base a esto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un cepillo de dientes que tiene un cabezal de cepillo con una unidad de sensor integrada y reemplazable.

[0021] La presente invención resuelve este objetivo mediante un sistema de análisis que tiene las características de la reivindicación 1.

[0023] Un cabezal de cepillo de cepillo de dientes cuenta con uno o más medios para la limpieza mecánica de los dientes. Estos se describen a continuación en una forma de realización preferida como una pluralidad de cerdas para la limpieza dental. Normalmente, estas cerdas están dispuestas a lo largo de la parte frontal.

[0025] Sin embargo, dentro del alcance de la presente invención, también es posible utilizar uno o más medios adicionales para la limpieza mecánica de los dientes, como alternativa o además de las cerdas mencionadas. Estos medios pueden incluir, entre otros, una esponja, una almohadilla, una o más estructuras de microfibra o uno o más elementos vibratorios. Por consiguiente, el cepillo con estructuras de microfibra es un cepillo textil con tejido en lugar de cerdas, un cepillo de esponja con una estructura de esponja en lugar de cerdas, o un cepillo vibratorio con uno o más elementos vibratorios.

[0027] La siguiente descripción se basa en la variante de realización preferida con cerdas, aunque, por supuesto, también se pueden utilizar otros medios como los descritos.

[0029] Además, el cabezal del cepillo cuenta con un conjunto de sensor para monitorizar el estado de salud del usuario. En el contexto de la presente invención, la salud incluye la presencia y concentración de patógenos, como virus, hongos y/o bacterias, así como la presencia de carcinomas, enfermedades cardiovasculares, úlceras estomacales, reflujo, diabetes o incluso el estado de fertilidad del usuario, por ejemplo, la ovulación inminente o incluso el embarazo. La lista anterior no es exhaustiva; se pueden añadir más ejemplos.

[0031] El control de la salud puede lograrse, entre otras cosas, midiendo patógenos como la concentración de bacterias y virus, o detectando las reacciones de defensa del organismo, como la detección de anticuerpos. Otras mediciones, como la temperatura o la conductividad, también pueden utilizarse solas o en combinación con otros datos para controlar la salud.

[0033] El seguimiento de la salud puede realizarse opcional y preferiblemente mediante un perfil de salud personalizado creado durante un estado de buena salud, por ejemplo, durante una visita al médico. En este caso, los cambios en las mediciones siempre pueden compararse con este perfil de salud.

[0034] A diferencia de la tecnología anterior, la unidad de sensor se monta de forma reemplazable sobre o dentro del cabezal de cepillo del cepillo de dientes. La unidad de sensor puede formar parte de un conjunto de sensor, que también puede diseñarse para ser reemplazable.

[0036] El cabezal del cepillo puede ser reemplazable y estar fijado al mango del cepillo de dientes o estar permanentemente fijo en el cepillo de dientes. Normalmente, es necesario reemplazar el cabezal después de más de un mes, por ejemplo, cada tres o cuatro meses, mientras que la unidad o el conjunto de sensor es preferible reemplazarlos después de cada medición o después de varias mediciones.

[0038] El conjunto de sensor tiene varias unidades de sensor diferentes.

[0040] Al reemplazar el conjunto de sensor, se pueden reemplazar varias unidades de sensor simultáneamente. Otras unidades de sensor pueden estar fijadas permanentemente al cabezal del cepillo o al mango del cepillo de dientes, lo que significa que no se pueden reemplazar.

[0042] La unidad de sensor se puede colocar en el lateral del cabezal del cepillo, en la parte posterior o entre las cerdas, de forma similar a un colador.

[0044] El uso de una unidad de sensor desechable(disposable sensor unit),y con especial preferencia de un conjunto de sensor desechable(disposable sensor arrangement),permite, por ejemplo, la liberación dosificada y única de un indicador, como un colorante indicador o un biomarcador, a la unidad de sensor mencionada. Lo mismo aplica a la medición de pH. La unidad de sensor o conjunto de sensor puede entonces reemplazarse. Por lo tanto, la unidad de sensor y/o conjunto de sensor no necesita ser particularmente robusta para su reutilización, sino que puede implementarse en un diseño miniaturizado.

[0046] En el caso de que durante la medición se consuman y/o destruyan los reactivos o la unidad del sensor en su conjunto, la intercambiabilidad resulta especialmente ventajosa.

[0048] Las configuraciones ventajosas del cabezal de cepillo son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

[0050] Ventajosamente, el cabezal del cepillo puede presentar un denominado adaptador de sensor, en particular un adaptador de una, dos o tres vías(three-way connector)para conectar la unidad de sensor reemplazable o el conjunto de sensor reemplazable, por ejemplo, un biosensor, al cabezal del cepillo.

[0052] El cabezal del cepillo puede tener preferiblemente una interfaz eléctrica con contactos, en particular elementos de contacto esféricos, preferiblemente dorados, dispuestos en una matriz. La matriz puede tener un conjunto lineal unidimensional o estar diseñada como una matriz bidimensional. La matriz está preferiblemente sellada contra líquidos, incluida la saliva, con una clasificación IP adecuada, por ejemplo, IP67. Se utilizan preferiblemente los llamados contactos BGA (matriz de rejilla de bolas oball-grid array).Además de los contactos BGA mencionados, o como alternativa a ellos, también se pueden proporcionar pines y/o láminas. De este modo, se pueden proporcionar varios contactos de conector/interfaz, preferiblemente en forma de contactos BGA, pines y/o láminas.

[0054] El cabezal del cepillo, en particular la unidad de sensor o el conjunto de sensor, puede contar con al menos un depósito y/o una línea de suministro para sustancias de administración, en particular biomarcadores (por ejemplo, moléculas funcionales), sustancias de unión (por ejemplo, ligandos de unión) y/o compuestos indicadores (por ejemplo, luminóforos, especialmente fluoróforos). Los ligandos de unión pueden unirse a otras moléculas de la saliva y a la superficie del sensor. Las interacciones ligando-receptor y las moléculas de unión correspondientes se conocen en el campo de las pruebas ELISA (ensayos inmunoabsorbentes ligados a enzimas oenzyme-linked immunosorbent assays)y también pueden utilizarse como ligandos de unión en el ámbito de la presente invención.

[0056] Resulta ventajoso que la unidad de sensor, o con especial preferencia, el conjunto de sensor que comprende varias unidades de sensor, esté diseñado como una unidad o conjunto de sensor de capa fina o película fina, o como un chip sensor. Esto minimiza el conjunto de sensor, y el cabezal del cepillo requiere poco espacio para el conjunto de sensor o la unidad de sensor. Alternativa o adicionalmente, el conjunto de sensor puede formarse de forma aditiva o sustractiva mediante un proceso de microtecnología, por ejemplo, mediante litografía, litografía blanda, impresión 3D, impresión, serigrafía o estereolitografía.

[0058] El conjunto de sensor puede comprender ventajosamente al menos dos, preferiblemente al menos tres, unidades de sensor para determinar al menos dos propiedades de la saliva, o preferiblemente tres propiedades de la saliva, en particular al menos una propiedad física y al menos una propiedad química, bioquímica o biológica. La tendencia al desarrollo de enfermedades se puede derivar de las propiedades determinadas.

[0059] El conjunto de sensor puede incluir una primera unidad de sensor para determinar un valor medido de voltaje equivalente del medio o la saliva, en particular un valor de resistencia del medio o conductividad del medio. La primera unidad de sensor está diseñada para realizar una medición de impedancia de la saliva en una o más frecuencias o bandas de frecuencia.

[0061] En particular, la primera unidad de sensor puede determinar un valor de impedancia eléctrica, preferiblemente pudiéndose determinar el valor de impedancia en múltiples frecuencias y/o bandas de frecuencia. La resistencia de CC se incluye en la impedancia como valor de CC. La resistencia R efectiva es la parte real, independiente de la frecuencia, de la impedancia compleja Z(f) = R jX(f). Los electrodos y electrolitos recubiertos generan impedancias complejas en los biosensores debido a sus propiedades capacitivas (carga de los electrodos, superficies de los electrodos, aislamiento y permitividad del electrolito/fluidos corporales). También se puede utilizar una medición temporal (dinámica) de tensión o corriente, o una medición de carga (de Coulomb), para determinar el valor de resistencia equivalente a tensión. Asimismo, se puede realizar una determinación basada en modelos de las magnitudes mencionadas.

[0063] Ventajosamente, el conjunto de sensor presenta al menos una segunda unidad de sensor para determinar el valor de pH de la saliva.

[0065] El conjunto de sensor también incluye una tercera unidad de sensor, estando diseñada la tercera unidad de sensor como biosensor. Un cabezal de cepillo eléctrico se suele utilizar durante periodos prolongados, por ejemplo, de 30 a 80 días, lo cual no es un periodo de aplicación realista para biosensores con electrodos recubiertos o sensores ópticos. Las mediciones pierden precisión, estabilidad, especificidad y selectividad, y pueden quedar inutilizables tras tan solo unos días.

[0067] En una variante de realización preferida de la invención, el biosensor está diseñado como un sensor de hormonas, enzimas, péptidos y/o proteínas, incluyendo un sensor de antígenos y/o anticuerpos, y con particular preferencia como un sensor de lactato, un sensor de glucosa, un sensor de GABa , un sensor de IgA, un sensor de lisozima, un sensor de IgG, un sensor de IgM, un sensor de IL-6, un sensor de PCR, un sensor de Tnf-a y/o un sensor de alfa macroglobulina. Estos compuestos son indicadores de periodontitis, paradontitis, diabetes y/o enfermedades cardiovasculares. Alternativamente, el biosensor puede diseñarse como uno o más sensores para detectar metabolitos de enfermedades.

[0069] Las bacterias patógenas pueden entenderse como bacterias que causan periodontitis y/o caries, en particular Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola y Aggregatibacter actinomycetemcomitans, asociada con periodontitis agresiva, que producen metabolitos detectables. Sin embargo, también se pueden medir metabolitos de otras enfermedades, como virus como el SARS-CoV o los virus de la gripe, así como otros patógenos que causan resfriados o carcinomas orofaríngeos. Diversos patógenos, como bacterias, virus y hongos, especialmente moho, también son detectables.

[0071] Preferiblemente, se pueden detectar diferentes metabolitos o analitos por cuadro clínico mediante la tercera unidad de sensor o mediante otras unidades de sensor para excluir una medición incorrecta (un llamado "falso negativo").

[0073] El conjunto de sensor y/o una unidad de sensor individual se pueden disponer de forma ajustada o mediante ajuste de fuerza en el lado del cabezal del cepillo alejado de las cerdas, por ejemplo, mediante sujeción, bloqueo y/o presión.

[0075] Además, se puede proporcionar una interfaz mecánica o eléctrica, por ejemplo, incorporando el adaptador mencionado anteriormente. Se puede proporcionar un mecanismo de bloqueo entre el conjunto de sensor y/o la unidad de sensor y el cabezal del cepillo, de modo que la sustitución solo sea posible tras activar el mecanismo de bloqueo.

[0077] Durante el procesamiento de señales, las señales o datos brutos se pueden procesar preferiblemente con una frecuencia de muestreo suficientemente alta, preferiblemente en el rango de 10 a 1000 Hz, y durante períodos de tiempo más largos, preferiblemente de al menos un minuto. El período de tiempo también puede ser superior a 4 minutos, y el muestreo puede depender del estado del cepillo de dientes. Si, por ejemplo, se realiza un muestreo durante un tratamiento con ondas ultrasónicas con un cepillo de dientes eléctrico, se puede seleccionar un período de tiempo diferente en el estado inactivo que en el modo en que las vibraciones están activas (para evitar la interferencia de vibraciones en la medición de SU). En el caso del muestreo durante vibraciones activas, también se pueden utilizar métodos avanzados de procesamiento de señales (DSP) para filtrar o compensar la interferencia, de modo que se introduzca o compense la interferencia. Para este propósito, se pueden estimar o determinar perturbaciones y se pueden compensar y/o adaptar las señales como en un esquema de compensación de perturbaciones de avance (conocido en ingeniería de control) o un esquema de cancelación de ruido adaptativo (conocido en DSP, procesamiento de señal digital: cancelador de ruido adaptativo de Widrow, canceladores de eco, filtros LMS adaptativos).

[0079] La unidad de sensor reemplazable con biosensores proporcionará señales electroquímicas basadas en las reacciones redox desarrolladas, preferiblemente diseñadas de manera específica para los biosensores del biomarcador objetivo. Dado que esta unidad debe proporcionar valores de medición fiables (con la precisión y estabilidad adecuadas), preferiblemente durante múltiples mediciones o varios días, resulta ventajoso el uso de métodos avanzados de procesamiento de señales.

[0080] Muchos biosensores electroquímicos actuales normalmente requieren un preacondicionamiento en una solución adecuada durante intervalos de tiempo de 10 a 30 minutos antes de la medición.

[0081] Alternativa o adicionalmente, el conjunto de sensor puede comprender también sensores electroópticos mediante los cuales se puede detectar un cambio en la fluorescencia o un cambio espectral o un cambio en el índice de refracción (índice RI/índice de refracción).

[0082] En esta aplicación, el preacondicionamiento en los ciclos de aplicación puede acortarse o eliminarse ventajosamente. El preacondicionamiento puede ser más fácil de implementar con un dispositivo con estación de recambio, pero más difícil sin ella, como con un cepillo de dientes electrónico sin la estación de recambio o carga correspondiente, es decir, como una unidad SU independiente. Sin embargo, el preacondicionamiento también puede evitarse ventajosamente aplicando uno o una combinación de varios métodos DSP. Estos también pueden utilizarse para mejorar la funcionalidad del producto, como la detección del estado de los biosensores (seco o humedecido con saliva), la detección de buena calidad de la señal o mala calidad de la señal, por ejemplo, la detección de estados intermedios en los que la unidad SU no está suficientemente humedecida con saliva, o la detección de movimientos que causan interferencias.

[0083] Otra parte de la invención es un cepillo de dientes.

[0084] Ventajosamente, el cepillo de dientes puede disponer de una unidad de control y/o una unidad de evaluación que esté diseñada para adquirir datos, en particular datos brutos, durante la medición de la saliva por la unidad de sensor con una frecuencia de muestreo de 10-1000 Hz.

[0085] La unidad de control y/o evaluación también puede estar equipada para adquirir datos, en particular datos brutos, durante la medición de la saliva por parte de la unidad de sensor en un intervalo de muestreo de al menos 3 a 500 segundos.

[0086] Además, el cepillo de dientes dispone de un módulo de radio para la transmisión de datos con un dispositivo externo para el procesamiento de datos y la determinación del estado de salud.

[0087] El módulo de radio puede formar parte de un módulo electrónico, que también puede incluir un módulo de medición. El módulo electrónico puede contener uno o más ASIC como circuitos integrados específicos de la aplicación.

[0088] Además, el cepillo de dientes puede disponer de un módulo para transmisión de potencia inductiva, que preferiblemente está dispuesto en el mango del cepillo de dientes.

[0089] Además, se proporciona un sistema de análisis que comprende el cepillo de dientes descrito anteriormente y un dispositivo externo para el procesamiento de datos, transmitiéndose señales brutas desde el cepillo de dientes al dispositivo externo y presentando el dispositivo externo una memoria de datos en la que se almacena un producto informático para el análisis de datos, estando el producto informático diseñado para el análisis de datos de los datos determinados por la unidad de sensor, preferiblemente de acuerdo con uno o más métodos DSP (método de procesamiento de datos digitales odigital signal processing),con el fin de determinar un estado de salud.

[0090] Un método para operar el sistema de análisis según la invención comprende un análisis de datos y tiene los siguientes pasos:

[0091] a) Muestreo de señales electroquímicas, en particular señales amperométricas a diferentes potenciales y/o señales voltamétricas a diferentes corrientes, y/o señales de impedancia durante un período de medición a una frecuencia de muestreo predeterminada.

[0092] La duración de medición preferida y la frecuencia de muestreo ya se han descrito anteriormente.

[0093] b) Detección y clasificación de estados del elemento sensor respecto al “estado de humidificación” en función de las señales electroquímicas y/o impedancias determinadas.

[0094] En una variante de realización preferida, la detección mencionada anteriormente puede realizarse mediante una medición de impedancia. Los siguientes valores se detectaron en un rango de frecuencia entre 500 Hz y 100 kHz. Los valores pueden variar con la frecuencia.

[0095] Saliva: rango típico: 0,6-1 kOhm

[0096] Saliva con agua: 1-1,6 kOhm

[0098] El agua por sí sola mostrará valores mucho más altos debido a su menor conductividad. Se asumen valores de 3 a 8 kOhm para el agua del grifo.

[0100] La pasta de dientes en la saliva reduce los valores de impedancia a 0,2-0,5 kOhm; las reducciones dependen de la composición de la pasta de dientes y de la cantidad utilizada; cuanta más pasta de dientes, mayor es la reducción de los valores de impedancia.

[0102] De esta manera, la medición de impedancia descrita anteriormente se puede utilizar para detectar las siguientes condiciones: agua sobre los sensores (humectación total o parcial de los sensores), mezcla de agua y saliva,

[0103] saliva, saliva con pasta de dientes.

[0105] c) Evaluación de amplitudes y cambios en las señales electroquímicas y/o impedancias y en particular las reacciones redox asociadas y/o transitorios capacitivos para analizar la saliva en relación con el estado de salud del usuario.

[0107] La evaluación se puede realizar en particular mediante una unidad de evaluación que compara el valor real y el valor objetivo, almacenándose conjuntos de datos predefinidos para la evaluación en un dispositivo de almacenamiento de datos de la unidad de evaluación, por ejemplo, en las denominadas tablas de búsqueda.

[0108] Resulta especialmente ventajoso que, en el paso c), las señales electroquímicas muestreadas se descompongan o filtren en un componente útil y uno o más componentes interferentes de la señal, donde el componente útil represente o se correlacione con el componente de reacción redox de la señal, relevante para determinar la concentración del biomarcador. La correlación puede ser, por ejemplo, lineal, exponencial o similar.

[0110] El método, en particular después del paso c) o antes del paso a), puede comprender al menos uno de los siguientes pasos adicionales:

[0112] d) muestreo de señales electroquímicas después del acondicionamiento y/o estabilización en una solución de referencia proporcionada; y/o

[0114] e) repetición de mediciones para combinar información de múltiples mediciones, preferiblemente para mejorar la precisión, mejorar la relación señal-ruido (S/N,signal to noise)y/o compensar la interferencia.

[0115] Además, se puede proporcionar una estación de recambio para cambiar el cabezal del cepillo, con una cámara de recambio, pudiéndose insertar el cabezal del cepillo al menos parcialmente en la cámara de recambio, y presentando la estación un dispositivo de almacenamiento con varios conjuntos de sensor y/o unidades de sensor y una unidad de carga para cargar el cabezal del cepillo dentro de la cámara de recambio. La cámara de recambio está abierta al menos por un lado para permitir la inserción del cabezal del cepillo.

[0117] La carga puede realizarse de forma automática o manual. Existen numerosas variantes de estaciones de recambio. Por ejemplo, la estación de recambio puede tener el tamaño de una unidad de sobremesa o ser una estación pequeña de accionamiento manual. Especialmente en este último caso, la estación puede alimentarse mediante una batería u otro dispositivo portátil de almacenamiento de energía, como una batería.

[0119] Además, la estación de recambio puede presentar ventajosamente un módulo de radio, por ejemplo, una unidad de transmisión y recepción inalámbrica, para el intercambio de datos inalámbrico bidireccional, en particular con un ordenador o servidor externo o una aplicación en la nube.

[0121] Una estación de recambio puede contar opcionalmente con sensores que evalúan las muestras de saliva recogidas por el cabezal del cepillo. Para ello, la estación de recambio puede contar con una o más líneas de fluido para irrigar una cámara de medición donde se introduce la muestra de saliva, así como una o más líneas de fluido para añadir reactivos a la cámara de medición, y una unidad de medición y evaluación que evalúa los valores medidos por los sensores de la estación de recambio. La cámara de medición también puede servir simultáneamente como cámara de recambio. Mediante un mecanismo, preferiblemente un mecanismo como el descrito anteriormente, el cepillo de dientes, en particular sus cerdas, su almohadilla, esponja u otro material, también puede liberar un ingrediente activo.

[0123] Otro concepto de la presente divulgación es que la estación no sustituye las unidades de sensor ni los conjuntos de sensor, sino que, como estación de almacenamiento, simplemente analiza la saliva recogida por el cepillo de dientes. Esta recolección de saliva se realiza mediante un mecanismo de succión dentro del cepillo. Esta saliva se transporta a la cámara de medición, analizándose dentro de la cámara de medición mediante sensores, al menos parcialmente reemplazables, dispuestos para este fin.

[0125] Ventajosamente, la estación de recambio puede disponer de una estación de carga, por ejemplo, un punto de conexión de carga, para cargar el cepillo de dientes.

[0127] Además, la estación de recambio puede tener una unidad de recolección y/o evaluación para leer datos de sensor del conjunto de sensor utilizado y/o para calibrar o leer datos de sensor para el conjunto de sensor que se va a montar.

[0129] Resulta ventajoso que la estación de recambio y el cepillo de dientes cuenten con al menos un módulo de transmisión, en particular un módulo de transmisión y recepción, para intercambiar los datos adquiridos del sensor con una unidad de procesamiento de datos externa. Este podría ser, por ejemplo, un módulo Bluetooth, un módulo NFC, un módulo RFID, un módulo LoRa, un módulo 5G, etc.

[0131] En el caso del módulo de transmisión y recepción o de un módulo de recepción adicional, puede tener lugar un intercambio de datos bidireccional.

[0133] La estación de recambio puede contar con un módulo para la transferencia inalámbrica de energía, por ejemplo, mediante transmisión inductiva. Este módulo también puede transmitir datos, por lo que el módulo puede funcionar ventajosamente como módulo transmisor o receptor. También se puede incluir un módulo para la transferencia inalámbrica de energía en el mango del cepillo de dientes y/o en un accesorio del cepillo de dientes.

[0135] Esto permite leer diversos datos del cepillo de dientes, el conjunto de sensor o la respectiva unidad de sensor reemplazable. Esto incluye, por ejemplo, datos de calibración, datos UDI (es decir, un número de serie u otros datos para identificar el cepillo de dientes y/o el conjunto de sensor y/o la unidad de sensor), datos de configuración y, por supuesto, datos del sensor, como valores medidos o condiciones de medición. También se pueden utilizar QAM, FSK o PSK para la transmisión de datos.

[0137] El intercambio de datos se realiza preferiblemente de forma bidireccional entre la estación de recambio y el cabezal del cepillo. Para ello, el cabezal o el cepillo de dientes puede estar equipado con un microcontrolador, preferiblemente con una EEPROM (memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente). El cabezal del cepillo o el cepillo de dientes también puede estar equipado con otra memoria RAM no volátil. Esta memoria puede estar ubicada en un chip ASIC opcional, por separado en el microcontrolador o en otros componentes electrónicos del cabezal del cepillo o del cepillo de dientes.

[0139] La estación de recambio puede contar con unidades opcionales adicionales que amplían las opciones de análisis y/o la usabilidad del cepillo de dientes. Además, se pueden configurar y monitorizar las condiciones de medición y los estados electrónicos o del dispositivo. Por ejemplo, la estación de recambio puede contar con una unidad de reconocimiento que reconoce la identidad del cepillo de dientes o del usuario asociado y ajusta la configuración individualmente para esa persona. Para ello, el cepillo de dientes cuenta con una marca, por ejemplo, un código QR o similar.

[0141] Una unidad de evaluación dispuesta en la estación de recambio o en el cepillo de dientes puede estar diseñada para llevar a cabo un método de funcionamiento del cepillo de dientes para monitorizar el estado de salud de un usuario o paciente, en particular con respecto al desarrollo de periodontitis, comprendiendo el método los siguientes pasos:

[0143] I. equipar el cabezal del cepillo de dientes con un nuevo conjunto de sensor y/o unidad de sensor, en particular en la estación de recambio;

[0144] II. insertar el cabezal del cepillo en la cavidad bucal y poner en contacto el conjunto de sensor y/o la unidad de sensor con saliva;

[0145] esto provoca el desgaste del conjunto de sensor y/o la unidad de sensor. Esto puede ocurrir, en particular, tras un solo contacto;

[0146] III. generar datos de sensor para determinar al menos dos, preferiblemente al menos tres, propiedades materiales de la saliva y

[0147] IV. extraer un conjunto de sensor y/o unidad de sensor usado y lectura de los datos, particularmente dentro de la estación de recambio.

[0149] Algunos de los pasos, por ejemplo, el paso III y IV, pueden realizarse simultáneamente. En el paso 1, también se puede realizar la calibración de las unidades de sensor de forma opcional y ventajosa.

[0151] Por supuesto, también es posible determinar solo una o más propiedades del material como una suma, donde las propiedades del material pueden ser parámetros de suma que se pueden determinar con base en un modelo. También es posible determinar solo el cambio en las propiedades del material. Esto también se incluye en el paso III mencionado anteriormente. Además, se pueden procesar biomarcadores adicionales de dispositivos externos e incluirlos en el parámetro de suma. Un ejemplo típico de esto son los datos del programa AppleHealth Vital Signs.

[0153] Tras ejecutar el paso II del método, un módulo indicador puede indicar que el conjunto de sensor está desgastado y debe reemplazarse para repetir el método. Sin embargo, el uso del módulo indicador no es obligatorio durante la ejecución del método. El indicador puede proporcionarse acústicamente, visualmente (por ejemplo, mediante un indicador LED o una pantalla, por ejemplo, una pantalla en el propio dispositivo o en un dispositivo móvil como un teléfono inteligente) o mediante vibraciones.

[0155] Además, se puede proporcionar un dispositivo para monitorizar el estado de salud, en particular en relación con el desarrollo de paradontitis, periodontitis, diabetes o enfermedades cardiovasculares en un usuario, que comprende un cepillo de dientes con un dispositivo para extraer saliva del paciente y una estación con una cámara de medición para recibir la saliva aspirada, disponiéndose en esta cámara de medición al menos una unidad de sensor o un conjunto de sensor que comprende al menos una unidad de sensor, disponiéndose la unidad de sensor o el conjunto de sensor de forma intercambiable dentro de la cámara de medición. En este caso, la estación no es una estación de recambio para sustituir el conjunto de sensor o la unidad de sensor en el cabezal del cepillo, sino que la unidad de sensor o el conjunto de sensor se dispone dentro de la cámara de medición o la cámara de recambio. En este caso, el cepillo de dientes se utiliza únicamente como medio de transporte para el contacto con la saliva del paciente. Por lo tanto, la generación de datos de medición no tiene lugar en la boca del paciente, sino únicamente dentro de la estación.

[0157] Es especialmente ventajoso en este concepto que la cámara de medición disponga de un suministro, en particular un almacén, de unidades de sensor o de conjuntos de sensor sin usar y que tenga un mecanismo de recambio, por ejemplo, una máquina de extracción y montaje, para sustituir una unidad de sensor o un conjunto de sensor usados por una unidad de sensor o un conjunto de sensor nuevos del suministro o del almacén.

[0158] El dispositivo para eliminar la saliva del cepillo de dientes puede estar diseñado preferiblemente como un dispositivo de succión y, por ejemplo, puede comprender una bomba de succión y/o una bomba dispensadora, por ejemplo, para transportar y administrar líquidos.

[0160] En una variante ventajosa del método, el conjunto de sensor se desgasta tras el paso II del método y, preferiblemente, debe reemplazarse para repetir el proceso. Esta variante suele describirse como de un solo uso o“single-use".

[0162] Además, el uso del cabezal de cepillo electrónico sirve para controlar el estado de salud de un usuario, en particular la concentración de virus y bacterias en el cuerpo, el estado de inflamación en el cuerpo, el riesgo de diabetes y/o cáncer, el riesgo de enfermedad cardiovascular y/o el ciclo de fertilidad.

[0164] La invención se explicará con más detalle a continuación mediante un ejemplo de realización con ayuda de figuras. También se mencionan modificaciones del ejemplo de realización, que pueden entenderse como características aisladas.

[0166] La Figura 1, representación esquemática de un cabezal de cepillo de un cepillo de dientes;

[0167] la Figura 2, representación esquemática de un conjunto que comprende una estación de recambio y el cabezal de cepillo de la Figura 1;

[0168] la Figura 3, representación esquemática de una segunda variante de realización de un cabezal de cepillo;

[0169] la Figura 4, otra vista del cabezal del cepillo de la Figura 3;

[0170] la Figura 5, representación esquemática de una tercera variante de realización de un cabezal de cepillo; la Figura 6, vista ampliada de la Figura 5;

[0171] la Figura 7, representación esquemática de una sección de una cuarta variante de realización en modificación de la variante de las Figura 5 y 6;

[0172] la Figura 8, representación completa de la variante de la Figura 7;

[0173] la Figura 9, representación esquemática de una quinta variante de realización de un cabezal de cepillo; la Figura 10, vista adicional del cabezal del cepillo de la Figura 9;

[0174] la Figura 11, vista explosionada simplificada de la variante de las Figuras 9 y 10;

[0175] la Figura 12, representación esquemática de una sexta variante de realización de un segmento de un cabezal de cepillo.

[0177] La Figura 1 muestra un cabezal 1 de cepillo de un cepillo 100 de dientes. En este caso, se trata del cabezal 1 de cepillo de un cepillo de dientes eléctrico. Por supuesto, también puede tratarse de un cepillo de dientes sin accionamiento eléctrico para mover los cepillos o sin generador ultrasónico. En este caso, se requiere una fuente de alimentación, pero esta solo alimenta las unidades de sensor, en particular los biosensores y electrosensores, posiblemente módulos de transmisión y/o recepción, y posiblemente una unidad de evaluación.

[0178] El cabezal 1 de cepillo presenta varias cerdas 2 en la parte frontal y un conjunto 3 de sensor reemplazable, compuesto por varias unidades de sensor, en la parte posterior. El conjunto 3 de sensor está diseñado como una película de plástico flexible o como un chip sobre un sustrato de plástico e incluye al menos una primera unidad 4 de sensor para determinar el valor de pH del medio de medición. Se trata preferiblemente de una unidad de sensor desechable, en particular de un solo uso. La unidad de sensor puede diseñarse, en particular, como una unidad de sensor de capa fina y/o de película fina, o como otra forma de unidad de sensor basada en microtecnología, por ejemplo, una unidad MEMS. Otras variantes para diseñar una unidad de sensor correspondiente incluyen, por ejemplo, la impresión 3D, la tampografía, la litografía o la serigrafía.

[0180] Además, el cabezal 1 de cepillo puede presentar un adaptador de sensor, en particular un adaptador de una, dos o tres vías para conectar el conjunto 3 de sensor reemplazable, que, sin embargo, está dispuesto debajo del conjunto de sensor y, por lo tanto, oculto en la Figura 1.

[0182] Los sensores de película fina típicos para medir el pH incluyen electrodos de carbono dopados con dióxido de rutenio. Estos electrodos de pH se describen como sensores desechables de un solo uso, por ejemplo, en Koncki et al.“Disposable screen-printedpH-electrode for determination of anti-cholinesterase activity”(pág. 139 y siguientes,Biosensors for Direct Monitoring of Environmental Pollutants in Field).

[0184] También se conocen otros sensores de pH de película fina con electrodos de pH basados en tecnología ISFET para diversas aplicaciones. Un ejemplo de diseño de sensor de pH con un electrodo de referencia y un electrodo adicional se describe, por ejemplo, en el documento DE 102011 085747 A1.

[0186] Los documentos AT186493 A, AT 184692 A y DE 102006022290 también divulgan sensores de pH basados en tecnología de película fina o tecnología de película gruesa con capas de electrodos, en particular pudiendo realizarse capas conductoras y semiconductoras de diferentes materiales o chips sensores.

[0188] El diseño de la primera unidad de sensor no se limita necesariamente a los dos electrodos mostrados. Por ejemplo, la unidad de sensor puede diseñarse preferiblemente como un conjunto de potenciostato con un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y un contraelectrodo.

[0190] El uso de una celda de 3 electrodos también es posible dentro del alcance de la presente invención. En una variante de realización especialmente preferida, se puede utilizar un cuarto electrodo, y posiblemente electrodos adicionales, en las unidades de sensor para la detección de perturbaciones y compensación de perturbaciones. Esto puede llevarse a cabo mediante un proceso de procesamiento de señales realizado por una unidad de evaluación, como la compensación de perturbaciones para la reducción de ruido.

[0192] La unidad de sensor antes mencionada o los sensores de pH antes mencionados y las líneas y conexiones eléctricas asociadas se pueden disponer preferiblemente sobre o dentro de una placa de circuito impreso flexible o una película flexible.

[0194] Para esta aplicación, se recomienda un rango de medición del sensor de pH de un valor de pH de entre 1 y 13, preferiblemente entre 3 y 8. Se sabe que la saliva es neutra o ligeramente alcalina, lo que hace que dicho rango de medición sea ideal. También es ventajoso que la unidad 4 de sensor cuente con un sensor de temperatura, que no se muestra en detalle, para determinar la temperatura del medio. Si esta temperatura se encuentra fuera de un rango de medición predeterminado, en particular entre 33 y 37,5 °C, por ejemplo, debido a hielo, té o productos similares, se puede emitir un mensaje de error indicando que la temperatura en la garganta está fuera de un rango de especificación predeterminado, pudiendo también indicar un cambio fisiológico, por ejemplo, un embarazo, una enfermedad o una reacción, por ejemplo, una reacción inmunitaria, debido a una temperatura elevada o fiebre superior a 38,5 °C. La medición de la temperatura a lo largo de los días también puede ser beneficiosa para monitorizar el estado de salud, incluyendo un perfil personalizado y/o la determinación del ciclo de fertilidad, por ejemplo, para la anticoncepción o las pruebas de fertilidad.

[0196] La extensión máxima de la unidad de sensor mencionada en una dirección espacial puede ser preferiblemente de entre 4 y 8 mm. Preferiblemente, la unidad de sensor puede tener una dimensión espacial inferior a 150 mm2, de forma especialmente preferible entre 50-120 mm2.

[0198] El grosor de la unidad de sensor puede ser inferior a 4 mm, preferiblemente de 2 mm o menos. De forma especialmente preferible, los sensores respectivos pueden disponerse, en particular imprimirse, sobre una película como sustrato.

[0200] La unidad de sensor, en forma de película, se puede sustituir preferiblemente después de un máximo de 15 usos, preferiblemente un máximo de 10 usos.

[0202] Los sensores individuales de una unidad de sensor pueden ser redondos, pudiendo al menos uno o algunos de los sensores tener un diámetro entre 1 y 3 mm.

[0203] Una unidad de control y/o evaluación (no mostrada) integrada en el cepillo de dientes (en el cabezal del cepillo o el mango del cepillo) puede adquirir datos, especialmente datos brutos, durante la medición de saliva realizada por las unidades 4, 5, 8 de sensor con un intervalo de muestreo de al menos 3 a 500 segundos. Sin embargo, es ventajoso un tiempo de medición inferior a 20 segundos, por ejemplo, 5 segundos.

[0204] El conjunto 3 de sensor comprende además una segunda unidad 5 de sensor, preferiblemente una unidad de sensor de capa fina o película fina, para determinar una tensión o una variable medida equivalente a la tensión. La segunda unidad de sensor de película fina comprende un par de electrodos, compuesto por dos electrodos 6 y 7, para determinar dicha variable medida, como la conductividad del medio de medición, la impedancia del medio de medición, la intensidad de la corriente o también la tensión o la caída de tensión entre los electrodos. Se prefiere especialmente la medición de la impedancia a una o más frecuencias, por ejemplo, en rangos de frecuencia de 0,1 a 100, de 100 a 5000 Hz y de 1 kHz a 10 kHz, e incluso superiores.

[0205] En lugar de los dos electrodos 6 y 7, también se puede prever un potenciostato o un conjunto de tres electrodos como unidad 5 de sensor. La medición de impedancia se puede utilizar, por ejemplo, para medir biomarcadores como TNF-a u otros biomarcadores.

[0206] Esta segunda unidad 5 de sensor también está separada a una distancia corta de menos de 1 cm, preferiblemente menos de 5 mm, con particular preferencia menos de 3 mm, de la primera unidad 4 de sensor. Dado que la composición del medio en la cavidad bucal puede cambiar, se prefiere esta corta distancia, de modo que las unidades de sensor analicen esencialmente saliva de la misma composición.

[0207] El conjunto 3 de sensor también cuenta con una tercera unidad 8 de sensor. Esta tercera unidad 8 de sensor comprende una celda de medición y una celda de referencia para determinar la concentración de un compuesto químico en la saliva. El compuesto químico que se puede determinar puede ser, por ejemplo, el contenido de lactato o glucosa. El rango de medición de un sensor de glucosa es de entre 0,1 y 1 mM. El rango de medición de un sensor de lactato es de entre 0,025 y 0,5 mM.

[0208] Otras variantes de sensor para la tercera unidad 8 de sensor incluyen sensores enzimáticos, sensores de péptidos, sensores de proteínas o sensores para detectar células.

[0209] Una tercera unidad de sensor puede configurarse como un sensor de GABA (ácido gamma-aminobutírico), IgA (inmunoglobulina A), IgG, IgM, PCR o lisozima. Esta tercera unidad de sensor permite detectar la presencia de otras enfermedades que podrían interferir con la medición de las unidades de sensor primera y segunda, determinando la concentración de al menos un compuesto químico. Un sensor típico para determinar las variables mencionadas es, por ejemplo, un sensor electroquímico, un sensor óptico o uno o más biosensores recubiertos adecuados.

[0210] El cabezal del cepillo también permite determinar la presencia y concentración de bacterias anaeróbicas o aeróbicas, o de clases individuales de estas bacterias, por ejemplo, midiendo la concentración de sus productos de degradación y/o metabolitos, y permite evaluar el estado del sistema inmunitario. Mediante la combinación adecuada de los sensores mencionados y la detección o no de metabolitos bacterianos, se puede determinar una infección viral. Esto es especialmente cierto si se cumplen y se detectan los valores o criterios de infección, pero no se detectan los metabolitos bacterianos.

[0211] En la variante de realización preferida de la Figura 1, el cabezal 1 de cepillo tiene una interfaz 9 mecánica para la conexión desmontable a un mango 101, en particular un dispositivo de accionamiento de un cepillo 1 de dientes eléctrico.

[0212] La Figura 2 muestra una variante preferida de una estación 10 de recambio para sustituir el conjunto 3 de sensor en la parte posterior del cabezal 1 de cepillo. Sin embargo, también son posibles otras variantes de estaciones 10 de recambio dentro del alcance de la presente invención.

[0213] La estación 10 de recambio comprende una cámara 11 de recambio en la que se inserta el cabezal 1 de cepillo. En esta cámara de recambio, el conjunto 3' de sensor usado se separa y se equipa con un nuevo conjunto 3' de sensor. Este nuevo conjunto de sensor puede separarse como una sección discreta de un dispositivo 13 de almacenamiento, por ejemplo, un rollo de película o un cargador, mediante un dispositivo 12 de separación. A continuación, se carga el cabezal 1 de cepillo. En el caso de la Figura 1, el dispositivo 12 de separación también actúa ventajosamente como dispositivo de carga con un diseño compacto. Sin embargo, ambos dispositivos también pueden instalarse por separado. El dispositivo de carga puede extraer el conjunto 3' de sensor usado en un primer paso, por ejemplo, mediante succión, desprendimiento magnético o similar, y cargar el nuevo conjunto 3 de sensor en un segundo paso.

[0214] Debajo de la cámara de recambio se encuentra un depósito 17 para almacenar los conjuntos de sensor 3 usados.

[0215] Como alternativa al rollo de película, en la estación 10 de recambio también se puede disponer un cargador con varios chips, no siendo necesario que los chips sean flexibles.

[0217] La estación 10 de recambio también puede tener una estación 14 de carga integrada en la que se puede cargar el mango del cepillo de dientes eléctrico, en particular de forma inductiva.

[0219] En una unidad 15 de lectura y/o evaluación opcional se pueden leer los datos del sensor del conjunto 3 de sensor utilizado y, si es necesario, evaluarlos. El conjunto de sensor se puede leer para almacenar los datos del sensor. A continuación, los datos del sensor leídos se pueden transferir a una unidad de procesamiento de datos externa, por ejemplo, la base de datos de un dentista o un ordenador.

[0221] Para ello, la estación 10 de recambio dispone de al menos un módulo 16 transmisor, en particular un módulo transmisor-receptor, para la conexión inalámbrica a la unidad de procesamiento de datos. Si el módulo 16 transmisor está diseñado como módulo transmisor-receptor o si se proporciona un módulo receptor además del módulo 16 transmisor, también se puede realizar una actualización de software de la unidad 15 de evaluación. Las tecnologías adecuadas para la transmisión de datos incluyen, por ejemplo, 5G, LoRA, Bluetooth, NFC, a través de un concentrador o un dispositivo móvil, o directamente a través de una estación base (LoRA, 5G o 4G/Cat-M, LTE Cat M1).

[0223] Por supuesto, también es posible que los datos determinados por el conjunto 3 de sensor no solo se transmitan en la estación 10 de recambio, sino que la transmisión de datos ya tenga lugar a través del cepillo 100 de dientes.

[0225] La cámara 11 de recambio puede llenarse con un agente de limpieza y/o agua para la limpieza, de modo que se pueda limpiar el cabezal de cepillo. Si la cámara 11 de recambio también se utiliza como cámara de medición, puede enjuagarse para garantizar la máxima consistencia en las condiciones de medición. También se pueden añadir reactivos a la cámara de medición.

[0227] Si el cepillo 100 de dientes dispone de un suministro de un medio de cepillado o de enjuague bucal, la estación 10 de recambio puede tener un espacio de almacenamiento para dicho medio de cepillado o enjuague bucal y puede suministrarlo al cepillo 100 de dientes, por ejemplo, a través de la estación 14 de carga para llenar el cepillo 100 de dientes.

[0229] Alternativamente, la pasta de dientes se puede aplicar directamente a las cerdas del cepillo de dientes utilizando la estación de recambio.

[0231] Además, la cámara 11 de recambio o una cámara conectada fluídicamente a la cámara 11 de recambio puede contar con un conjunto de sensor, por ejemplo, para medición óptica. Opcionalmente, se puede incluir un dispositivo de extracción para transferir el fluido a la cámara adicional.

[0233] La saliva adherida al cabezal 2 del cepillo puede diluirse o limitarse a un volumen predefinido, por ejemplo, el volumen de la cámara, y posteriormente medirse óptica, electroquímica o físicamente. Para ello, se puede proporcionar una línea de suministro para sustancias de administración, como moléculas funcionales, sustancias aglutinantes, como ligandos de unión, o compuestos indicadores, como luminóforos, en particular fluoróforos; una fuente de luz que emite luz para excitar el compuesto indicador a al menos una longitud de onda; y una unidad receptora para medir la luz recibida. Por consiguiente, se pueden aplicar análisis espectroscópicos de fluorescencia, análisis espectroscópicos UV-Vis y otros métodos de análisis óptico que utilizan sensores ópticos.

[0235] Es posible que el medio de cepillado o limpieza interfieran en las mediciones individuales. Por lo tanto, se recomienda realizar una medición de referencia sin saliva de vez en cuando. Esto permite a la unidad de evaluación cuantificar la cantidad de medio de cepillado o de limpieza utilizada en la saliva al medir una muestra de saliva después del cepillado y compensar la interferencia resultante en la señal de medición. Esto puede realizarse alternativa o adicionalmente mediante un modelo basado en parámetros almacenados, métodos no paramétricos basados en modelos o mediante el recuento de poblaciones, por ejemplo, de bacterias.

[0237] Alternativamente, esta medición de referencia también se puede omitir, por ejemplo, si el método de análisis respectivo es insensible a las interferencias o si siempre se utiliza el mismo medio de cepillado o limpieza, para lo cual el fabricante ya ha almacenado un conjunto de datos en la memoria de datos de la unidad de evaluación para la compensación del valor medido.

[0239] La evaluación de la salud general, y en particular de la salud del interior de la cavidad bucal, puede realizarse individualmente para cada usuario o mediante una estimación basada en un valor promedio. En el primer caso, el estado de salud debe ser determinado por un médico y, tras el examen, se debe tomar una medida de referencia y almacenarla para compararla con los datos obtenidos con el cepillo de dientes.

[0240] Además del campo de aplicación preferido de la detección precoz de periodontitis (por ejemplo, mediante medición de IgA), otras enfermedades dentales (por ejemplo, mediante medición de GABA) o caries (por ejemplo, mediante medición de Lactobacillus), la presente invención también se puede utilizar para la detección precoz de cánceres individuales y/o embarazo, por ejemplo, mediante la determinación del contenido de ácido fólico.

[0242] Otras aplicaciones de la detección temprana, que también se pueden detectar dentro del alcance de la presente invención, son carcinomas, aplicaciones cardiovasculares, ataques cardíacos, enfermedades virales, enfermedades autoinmunes, enfermedades infecciosas, enfermedad por reflujo gastroesofágico, arteriosclerosis, ciática, dificultades respiratorias, en particular causadas por enfermedades respiratorias, enfermedades pulmonares obstructivas crónicas, enfermedad de Alzheimer, esclerosis múltiple, condiciones generales de salud bucal, diabetes, consumo de oxígeno, cáncer, artritis y/o desnutrición, en particular obesidad.

[0244] Además de la detección temprana, el objeto de la presente solicitud también puede utilizarse para monitorizar la nutrición durante el embarazo. Debido a las necesidades nutricionales adicionales del feto, las mujeres embarazadas se someten regularmente a análisis de hierro, ácido fólico y similares. La composición de la saliva puede proporcionar información sobre si se han cubierto las necesidades diarias de nutrientes individuales y si se mantienen.

[0246] También es posible monitorizar la medicación de un paciente de esta manera. Por ejemplo, una muestra de saliva tomada del paciente antes de la medicación puede servir como referencia.

[0248] Una aplicación ventajosa del cabezal de cepillo incluye la monitorización de la ingesta de medicación por parte del usuario (supervisión de la adherencia del paciente/cumplimiento del tratamiento), por ejemplo, en la diabetes.

[0250] Aquí, por ejemplo, los niveles de glucosa deben estar dentro de un rango objetivo, que en los casos más graves solo se puede lograr mediante la ingesta regular de insulina o inhibidores de GLP-1 o medicamentos orales similares que reducen los niveles de azúcar en sangre (inhibidores de GLP como Semaglutide de Novo Nordisk).

[0252] Al analizar las series temporales de datos del biosensor, se puede detectar no solo si el paciente ha tomado su medicación, sino también cuándo. Si el paciente no toma la medicación, se medirán otros valores, total o parcialmente fuera del rango deseado. El rango o rango objetivo puede definirse, por ejemplo, como un rango entre 70 y 150 mg/dL, que representa los niveles normales de glucosa antes y después de comer.

[0254] La estación mostrada en la Figura 2 está diseñada como una estación de recambio. Sin embargo, en una variante de realización de la invención (no mostrada), también es posible colocar el sensor del cabezal del cepillo de dientes en la estación, en particular en una cámara de medición. Con este concepto, la saliva debe transferirse de la cavidad bucal a la estación. Para ello, el cepillo de dientes puede, por ejemplo, contar con un dispositivo de succión que extrae la saliva de la cavidad bucal en un primer modo de funcionamiento. En un segundo modo de funcionamiento opcional, el dispositivo de succión puede tener una función de soplado para liberar la saliva aspirada en la cámara de medición para su medición.

[0256] Además, el cabezal del cepillo o en particular la estación de recambio puede disponer de sensores adicionales que permiten detectar componentes individuales de una pasta de dientes, un enjuague bucal u otras composiciones para el cuidado bucal y corregir los valores medidos de la saliva en base a esta detección.

[0257] La estación de recambio, o la otra estación, también puede dispensar un tipo y una cantidad predeterminados de una composición para el cuidado bucal, por ejemplo, para su aplicación en un cepillo de dientes. Esta composición puede almacenarse como un conjunto de datos, por ejemplo, en la memoria de datos de una unidad de evaluación, con respecto a la concentración de sus componentes.

[0259] En las Figuras 3 a 11 se muestran otras variantes de realización del cepillo de dientes.

[0261] La variante de realización del cabezal 20 de cepillo de dientes de las Figuras 3 y 4 tiene un cuerpo 23 base del que sobresalen las cerdas 24 con una longitud l media. Se pueden proporcionar cerdas 24 de diferentes longitudes, donde la longitud media se refiere al valor medio de todas las cerdas.

[0263] Por razones de una mejor inserción en la boca, el cuerpo 23 base puede tener una altura menor que la longitud l<b>de las cerdas. La longitud l<b>de las cerdas y la altura del cuerpo 23 base suman la altura total del cabezal del cepillo.

[0264] Además, el cuerpo 23 base cuenta con una ranura 21 de inserción para alojar una unidad de sensor en forma de placa. Esta unidad de sensor en forma de placa está protegida contra daños mecánicos por el cuerpo 23 base en sus dos superficies principales. Para ello, el cuerpo 23 base cuenta con un segmento 22 de cubierta en la parte superior, que comienza desde la posición de las cerdas 24. La unidad de sensor se puede insertar en la ranura 21 de inserción en un extremo 26 del cepillo 20 de dientes, estando situado dicho extremo en un lado del cepillo opuesto al accesorio 25 de cuello del cepillo.

[0266] La longitud l de la ranura 21 de inserción en la dirección R de inserción es preferiblemente al menos el 30 %, con particular preferencia al menos el 50 %, de la longitud del cabezal del cepillo en la dirección de inserción.

[0267] La altura h de la ranura 21 de inserción está comprendida preferiblemente entre el 3 y el 30 % de la altura del cuerpo 23 base.

[0269] La variante de un cepillo 20 de dientes de las Figura 3 y 4 tiene un cuerpo 23 base del que sobresalen las cerdas 24 con una longitud l media. Se pueden proporcionar cerdas 24 de diferentes longitudes, donde la longitud media se refiere al valor medio de todas las cerdas.

[0271] Por razones de una mejor inserción en la boca, el cuerpo 23 base puede tener una altura menor que la longitud l<b>de las cerdas. La longitud l<b>de las cerdas y la altura del cuerpo 23 base suman la altura total del cabezal del cepillo.

[0273] Además, el cuerpo 23 base cuenta con una ranura 21 de inserción para alojar un conjunto de sensor concebido como unidad de sensor reemplazable en forma de placa. Esta unidad de sensor en forma de placa está protegida contra daños mecánicos por el cuerpo 23 base en sus dos superficies principales. Para ello, el cuerpo 23 base cuenta con un segmento 22 de cubierta en su lado superior, que comienza desde la posición de las cerdas 24. La unidad de sensor puede insertarse en la ranura 21 de inserción en un extremo 26 del cepillo 20 de dientes, situado en un lado del cepillo opuesto al accesorio 25 de cuello del cepillo.

[0275] La longitud l de la ranura 21 de inserción en la dirección R de inserción es preferiblemente al menos el 30 %, con particular preferencia al menos el 50 %, de la longitud del cabezal del cepillo en la dirección de inserción.

[0276] La altura h de la ranura 21 de inserción está comprendida preferiblemente entre el 3 y el 30 % de la altura del cuerpo 23 base.

[0278] En otra variante de la presente invención, mostrada en las Figura 5 y 6, un cabezal 30 de cepillo también cuenta con un cuerpo 31 base y cerdas 32 salientes. La superficie posterior del cabezal del cepillo, opuesta a las cerdas, cuenta con una superficie 33 de apoyo y receptáculos 34, 35 y 36 de sensor integrados. Estos receptáculos permiten la penetración y el posicionamiento de la saliva durante la medición, lo cual resulta ventajoso cuando el contacto con la saliva es demasiado breve. La saliva puede entrar en los receptáculos y, allí, entrar en contacto con los sensores específicos y quedar retenida.

[0280] Para un mejor soporte del sensor, se puede colocar un borde 37, parcial o totalmente circunferencial, lateralmente a la superficie 33 de apoyo, que sobresale de ella. De esta manera, el sensor no sobresale del cepillo de dientes y permite guiarlo y sujetarlo durante la inserción. Esta variante de cuchara se muestra en las Figura 7 y 8.

[0282] Las Figura 9-11 muestran otra variante del cabezal de cepillo 40 de dientes que, al igual que las Figura 3 y 4, cuenta con un cuerpo 41 base, una ranura 43 de inserción para insertar una unidad 42 de sensor y un segmento 47 de cubierta. A diferencia de la variante de las Figura 3 y 4, el segmento 47 de cubierta presenta aperturas 45 para almacenar saliva. La saliva puede pasar a través de las aperturas 45 y ser guiada a los respectivos elementos sensores de la unidad 43 de sensor.

[0284] La cubierta se puede quitar o girar para permitir la limpieza y el secado de la superficie del biosensor con agua y al aire.

[0286] Los demás componentes y características del cabezal del cepillo de dientes mostrados en las figuras deben entenderse como funcionalmente análogos a los de las Figura 3 y 4.

[0288] Mientras que la unidad de sensor de la Figura 3-11 es plana, la Figura 12 muestra una variante de un cabezal 50 de cepillo con una unidad 51 de sensor como fijación lateral al cuerpo base de un cabezal de cepillo. La unidad 51 de sensor puede formar parte de un conjunto de sensor más grande, donde solo la unidad 51 de sensor es reemplazable y los demás sensores del conjunto de sensor pueden estar dispuestos de forma no reemplazable en el cabezal de cepillo. Estos sensores no reemplazables pueden ser, por ejemplo, un sensor de temperatura, un sensor de conductividad, sensores de impedancia, sensores potenciométricos, etc. Los sensores 55 reemplazables están integrados en el cuerpo de la unidad 51 de sensor, que cuenta con una superficie 56 de tope en el borde del conjunto 53 de sensor para su adaptación al cuerpo base. Esta variante también cuenta con un hueco 54 para una mejor recolección de saliva, así como un saliente 52 en el borde para el mismo propósito.

[0290] Alternativamente, también es posible insertar un inserto reemplazable en forma de placa o de lámina como unidad de sensor en el hueco 54.

[0292] Las características de las distintas variantes de realización se pueden combinar ventajosamente. Se prefiere especialmente la disposición de la unidad de sensor en un plano rebajado respecto al borde para la recolección de saliva (véase la Figura 8).

[0294] La unidad de sensor está diseñada de manera especialmente preferida como una película y también se puede humedecer preferiblemente con saliva desde uno o más lados, preferiblemente por completo o al menos sobre el área de contacto de todos los sensores.

[0296] La unidad de sensor se puede colocar o insertar desde el lateral o desde arriba.

[0298] Los contactos eléctricos entre el cabezal del cepillo y la unidad de sensor se ubican preferiblemente en una parte de la superficie de soporte de la unidad de sensor que esté más cerca del mango del cepillo.

[0300] No es necesario realizar ninguna perforación, pero se puede realizar para recoger saliva.

[0302] Otro aspecto es que la influencia de la pasta de dientes, la espuma de pasta de dientes o incluso el enjuague bucal interfiere significativamente en el proceso de medición. Por lo tanto, lo ideal es tomar la medición antes del cepillado. Para evitar una interferencia excesiva con las rutinas diarias, el cepillado puede comenzar temprano y la pasta de dientes debe aplicarse después del tiempo de medición, por ejemplo, 5 segundos.

[0303] Como alternativa o adicionalmente, también se puede realizar una medición después de cepillarse los dientes y enjuagarse la boca con un enjuague de calibración.

[0305] Un método para operar un sistema de análisis que comprende el cepillo de dientes y un dispositivo externo para el procesamiento de datos. El dispositivo puede ser, por ejemplo, un servidor, un ordenador, un teléfono móvil, una tableta y/o la estación de recambio mencionada anteriormente.

[0307] Las señales brutas, por ejemplo, mediciones de impedancia, señales equivalentes de voltaje o similares, se transmiten desde el cepillo de dientes al dispositivo externo.

[0309] El dispositivo externo tiene una memoria de datos en la que se almacena un producto informático para el análisis de datos, estando el producto informático diseñado para el análisis de datos determinados por la unidad de sensor, preferiblemente de acuerdo con uno o más métodos DSP, con el fin de determinar un estado de salud.

[0311] Dicho análisis de datos comprende, según el método, al menos los siguientes pasos:

[0313] a) Muestreo de señales electroquímicas y/o impedancias

[0314] b) Detección y/o clasificación de estados del elemento sensor con respecto al estado de humidificación de un elemento sensor o sensores individuales del elemento de humidificación en base a las señales electroquímicas y/o impedancias determinadas

[0315] c) Evaluación de amplitudes y cambios en señales electroquímicas y/o impedancias para analizar la saliva con relación al estado de salud del paciente.

[0317] El estado de humidificación puede indicar una humidificación completa o parcial (insuficiente). Sin embargo, también pueden indicarse otras condiciones, como la presencia de pasta de dientes y la concentración de saliva en el agua. Esto permite determinar la concentración de saliva y compensar factores que interfieren, como la pasta de dientes, al medir y evaluar el estado de salud.

[0319] Una posibilidad para detectar las condiciones mencionadas anteriormente es la detección de cambios de señal, constantes de tiempo de factores exponenciales y/o cálculo de varianza de señal (monitorización de rizado).

[0320] Al evaluar las amplitudes en el paso c), es ventajoso descomponer las señales brutas o las señales electroquímicas para analizar el componente útil de la señal respectiva y/o compensar los componentes de interferencia.

[0322] La descomposición puede llevarse a cabo mediante modelos exponenciales, que pueden diseñarse, por ejemplo, como decaimientos exponenciales o procesos exponenciales o como respuestas escalonadas exponenciales de primer orden ofirst order exponential step responses,en particular del tipo 1-exp(-t).

[0323] Otra forma de descomposición se puede lograr clasificando señales y cambios de señales según patrones temporales (procesamiento de señales en el dominio del tiempo) o características en el dominio de la frecuencia.

[0325] Además, se realiza una descomposición clasificando las señales en función del curso de las derivadas de las señales y/o como una tasa de cambio orate of changey/o como una o más derivadas aproximadas oapproximative derivative.

[0327] Después de descomponer las señales en diferentes componentes (descomposición de la señal), las características/funciones de la señal derivadas de esta descomposición se pueden utilizar para mejorar las estimaciones de concentraciones y/o derivar curvas de calibración más precisas.

[0329] La separación de diversos componentes interferentes del componente útil de la señal o impedancia electroquímica, es decir, el componente de reacción de la reacción electroquímica correspondiente también puede lograrse de forma alternativa o ventajosa mediante la ecuación de Cottrel u otros modelos similares de naturaleza física y/o matemática. La señal útil resulta entonces de interés para determinar la concentración de indicadores, en particular biomarcadores, que, individual o posiblemente junto con otros valores medidos, pueden proporcionar información sobre el estado de salud del usuario del cepillo de dientes. Los biomarcadores pueden detectarse mediante biosensores específicos.

[0331] El método también puede incluir el muestreo de señales electroquímicas tras acondicionar y/o estabilizar la unidad de sensor en una solución de referencia. Este muestreo puede realizarse preferiblemente después del paso c), por ejemplo, al poner el cepillo de dientes en marcha por primera vez, o antes del paso a).

[0333] El muestreo de señales tras el acondicionamiento y/o la estabilización puede iniciarse o detectarse ventajosamente en combinación con un disparador o sensor, preferiblemente un sensor de conductividad o impedancia, que detecta la presencia de la solución de referencia o saliva, o indica el final de un periodo de acondicionamiento. El disparador puede realizar la medición preferiblemente en función del estado o la transición de estado detectados.

[0335] Además, en particular después del paso c), se pueden realizar una o más repeticiones de mediciones para combinar la información de varias mediciones, preferiblemente para mejorar la precisión, para mejorar la relación señal-ruido (S/Nsignal to noise)con respecto a la señal y/o para compensar interferencias.

[0337] El muestreo de señales electroquímicas, especialmente señales amperométricas a diferentes potenciales, puede tener lugar durante varios segundos o minutos.

[0339] La detección y clasificación de los estados "seco" vs. "ventilado después de la humidificación" vs. "completamente humidificado" y las transiciones correspondientes se pueden realizar como se ha descrito anteriormente.

[0341] Esta detección permite evaluar ventajosamente la fiabilidad de las mediciones realizadas por el biosensor y los demás sensores y el estado de salud resultante.

[0343] La evaluación de la desintegración de señales electroquímicas o impedancias permite extraer conclusiones sobre las reacciones redox y los transitorios capacitivos dentro de la cavidad bucal.

[0345] El cepillo de dientes, en particular el conjunto de sensor puede contar con un sensor de temperatura, como se describió anteriormente. La medición de temperatura puede promediarse durante varios días para obtener una temperatura corporal de referencia. Además, se puede detectar un aumento repentino de temperatura, por ejemplo, en caso de fiebre, así como un aumento gradual y/o periódico de la temperatura. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, para determinar el ciclo de fertilidad, como parte o como complemento del control de la salud ohealth monitoring.

[0347] Opcional o adicionalmente, el cepillo de dientes puede disponer de un dispositivo dosificador para dispensar sustancias para el tratamiento de enfermedades, particularmente en la cavidad bucal, y/o para estimular el sistema inmunológico.

[0349] Estos pueden ser prescritos específicamente por un médico, utilizando el cepillo de dientes como dosificador. En particular, para enfermedades de la boca, como la gingivitis, el cepillo de dientes puede utilizarse para administrar con precisión el medicamento adecuado, junto con un masaje asistido mecánicamente durante la dosificación mediante las cerdas, por ejemplo, en las encías. La dosis o la cantidad de medicamento administrada puede ser ajustada por el médico o el paciente utilizando el cepillo de dientes. En el caso del médico, esta persona puede tener una autorización especial de acceso para los subprogramas correspondientes, por ejemplo, mediante un transpondedor Bluetooth, un código o similar, que impide el acceso a los subprogramas específicos del médico en el cepillo de dientes. Alternativa o adicionalmente, un programa 0 la configuración del programa para la dosificación puede transferirse al cepillo de dientes o a la estación de recambio mediante acceso remoto o mediante un dispositivo de almacenamiento de datos, por ejemplo, una memoria USB.

[0351] Opcionalmente, se puede utilizar un fluido de referencia para acondicionar los sensores. Por ejemplo, se puede utilizar agua con un contenido iónico definido. Este fluido de referencia, también llamado fluido de acondicionamiento restablece los sensores del conjunto de sensor a un valor inicial.

[0353] Además, se pueden utilizar uno o más fluidos de calibración con una o más conductividades definidas diferentes a las del fluido de referencia. Esto permite comprobar la precisión de la medición tras un cierto tiempo utilizando el fluido o los fluidos de calibración y reajustarla si es necesario.

[0355] El líquido de referencia y al menos un líquido de calibración pueden formar parte del sistema de análisis.

[0356] El conjunto de sensor y el cabezal del cepillo pueden diseñarse como elementos reemplazables y desechables(disposable).El conjunto de sensor permite, ventajosamente, detectar y monitorizar un problema de salud. En casos específicos, también se puede determinar el tipo de enfermedad y/o su gravedad o intensidad.

[0358] Se pueden utilizar biomarcadores multidimensionales. Idealmente, el manejo del cepillo de dientes debería permitir la recolección y/o registro de sus señales al menos una vez al día.

[0360] Los datos pueden luego almacenarse durante varios días, semanas, meses, etc. para identificar tendencias a largo plazo.

[0362] Lista de signos de referencia

[0364] 1 Cabezal de cepillo

[0365] 2 Cerdas

[0366] 3 Conjunto de sensor

[0367] 3' Conjunto de sensor usado

[0368] 4 Segunda unidad de sensor

[0369] 5 Primera unidad de sensor

[0370] 6 Electrodo

[0371] 7 Electrodo

[0372] 8 Tercera unidad de sensor

[0373] 9 Interfaz mecánica

[0374] 10 Estación de recambio

[0375] 11 Cámara de recambio

[0376] 12 Dispositivo de separación

[0377] 13 Rollo de película

[0378] 14 Estación de carga

[0379] 15 Unidad de lectura y/o evaluación

[0380] 16 Módulo transmisor

[0381] 17 Depósito

[0383] 20 Cabezal de cepillo de dientes

[0384] 21 Ranura de inserción

[0385] 22 Segmento de cubierta

[0386] 23 Cuerpo base

[0387] 24 Cerdas

[0388] 25 Accesorio de cuello de cepillo

[0389] 26 Extremo

[0391] 30 Cabezal de cepillo

[0392] 31 Cuerpo base

[0393] 32 Cerdas

[0394] 33 Superficie de apoyo34 Receptáculo de sensor

[0395] 35 Receptáculo de sensor

[0396] 36 Receptáculo de sensor

[0397] 37 Borde

[0398] 40 Cabezal de cepillo de dientes

[0399] 41 Cuerpo base

[0400] 42 Unidad de sensor

[0401] 43 Ranura de inserción

[0402] 45 Aperturas

[0403] 47 Segmento de cubierta

[0404] 50 Cabezal del cepillo

[0405] 51 Unidad de sensor

[0406] 52 Saliente

[0407] 53 Conjunto de sensor

[0408] 54 Hueco

[0409] 55 Sensores

[0411] l<b>Longitud de cerdas

[0412] l Longitud de la ranura de inserción

[0413] h Altura de la ranura de inserción

[0414] R Dirección de inserción

[0416] 100 Cepillo de dientes

[0417] 101 Mango

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

1. Sistema de análisis que comprende un cepillo (100) de dientes con un cabezal (1, 20, 30, 40, 50) de cepillo, que tiene al menos un agente de limpieza mecánico para limpiar los dientes y una pluralidad de unidades (4, 5, 8, 42, 51) de sensor para monitorizar el estado de salud de un usuario, presentando el cabezal (1, 20, 30, 40, 50) de cepillo una primera unidad (5) de sensor para realizar una medición de impedancia de la saliva con una o más frecuencias y/o bandas de frecuencia,

presentando el cabezal (1, 20, 30, 40, 50) del cepillo al menos una segunda unidad (4) de sensor para determinar el valor de pH y/o la temperatura de la saliva, y

presentando el cabezal (1) del cepillo una tercera unidad (8) de sensor, estando la tercera unidad (8) de sensor diseñada como un biosensor y

estando la tercera unidad (8) de sensor dispuesta de manera intercambiable sobre o en el cabezal (1, 20, 30, 40, 50) del cepillo

y un dispositivo externo para el procesamiento de datos, comprendiendo el cepillo de dientes un módulo de radio para la transmisión de datos al dispositivo externo para el procesamiento de datos para determinar un estado de salud, de modo que se puedan transmitir señales brutas desde el cepillo de dientes al dispositivo externo, y comprendiendo el dispositivo externo una memoria de datos en la que se almacena un producto informático para el análisis de datos, estando el producto informático diseñado para analizar los datos determinados por la unidad de sensor diseñada como un biosensor, preferiblemente de acuerdo con uno o más métodos DSP, para determinar un estado de salud, comprendiendo el análisis de datos los siguientes pasos:

a. muestrear las impedancias durante un período de medición a una frecuencia de muestreo predeterminada;

b. detectar y clasificar estados de las unidades (4, 5, 8, 42, 51) de sensor con respecto al estado de humedad de las unidades (4, 5, 8, 42, 51) de sensor sobre la base de las impedancias determinadas; y

c. evaluar amplitudes y/o cambios en las impedancias, y en particular las reacciones redox asociadas y/o transitorios capacitivos, para analizar la saliva con respecto al estado de salud del usuario, detectándose sobre la base de las impedancias determinadas, además del estado de humidificación, la presencia de pasta de dientes y la concentración de saliva en agua.

2. Sistema de análisis según la reivindicación 1,caracterizado por queel cabezal del cepillo, en particular la tercera unidad (4, 5, 8, 42, 51) de sensor, tiene un depósito y/o una línea de suministro para dispensar sustancias de administración, por ejemplo, moléculas funcionales, agentes aglutinantes, por ejemplo, ligandos de unión, y/o compuestos indicadores, por ejemplo, luminóforos y/o biomarcadores, en particular fluoróforos.

3. Sistema de análisis según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela primera unidad (5) de sensor está diseñada para determinar un valor medido equivalente al voltaje de la saliva en forma de un valor de resistencia de la saliva o un valor de conductividad de la saliva.

4. Sistema de análisis según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel biosensor está diseñado como sensor de lactato, sensor de glucosa, sensor de IgA, sensor de IgM, sensor de IgG, sensor de PCR, sensor de IL-6, sensor de lisozima, sensor de TNF-a, sensor de alfa-macroglobulina y/o como sensor para detectar metabolitos, en particular bacterias que causan periodontitis, paradontitis y/o caries, preferiblemente Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola y/o Aggregatibacter actinomycetemcomitans asociadas con periodontitis agresiva, y/o como sensor de GABA para determinar una concentración de los compuestos mencionados anteriormente.

5. Sistema de análisis según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel cepillo (100) de dientes tiene un mango (101) y un cabezal (1, 20, 30, 40, 50) de cepillo, así como una interfaz (9) mecánica para conectar de forma desmontable el cabezal (1, 20, 30, 40, 50) de cepillo al mango (101).

6. Sistema de análisis según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel cepillo (100) de dientes tiene una unidad de control y/o evaluación, que está equipada para registrar datos, en particular datos brutos, durante la medición de saliva por la unidad (4, 5, 8, 42, 51) de sensor a una frecuencia de muestreo de 10-1000 Hz.

7. Sistema de análisis según la reivindicación 6,caracterizado por quela unidad de control y/o evaluación está equipada para registrar datos, en particular datos brutos, durante la medición de saliva por la unidad (4, 5, 8, 42, 51) de sensor en un período de medición de al menos 3 a 500 segundos.