PL201322B1 - Sposób i system monitorowania pozycji szczoteczki do zębów względem zęba - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób i system monito- rowania pozycji szczoteczki do z ebów wzgl edem z eba. W sposobie tym stosuje si e szczoteczk e posiadaj ac a pierwszy czujnik pozycyjny, który jest czu ly przynajmniej na zmiany pozycji i ustawienia, a wed lug wynalazku sposób charakteryzuje si e tym, ze stosuje si e drugi czujnik pozycyj- ny, który jest w sta lym zwi azku pozycyjnym z z ebem. Ten drugi czujnik pozycyjny jest czu ly na zmiany pozycji i usta- wienia. Nast epnie przekazuje si e sygna l wyj sciowy pierw- szego czujnika pozycyjnego i drugiego czujnika pozycyjne- go do urz adzenia przetwarzania danych i za jego pomoc a porównuje si e sygna ly wyj sciowe tych dwóch czujników i monitoruje si e pozycj e szczoteczki wzgl edem z eba przez okre slony czas. System charakteryzuje si e tym, ze zawiera przynajmniej jeden drugi czujnik pozycyjny (5, 7) b edacy w sta lym zwi azku pozycyjnym z z ebem, którego sygna l wyj sciowy zale zny od zmian pozycji i ustawienia jest do- prowadzony do urz adzenia przetwarzania danych (14), który jest równie z polaczony z pierwszym czujnikiem (12) zamontowanym na szczoteczce do mycia z ebów, o monito- rowanej pozycji. PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 367135	(11) 201322
(13)	B1
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej	(22) Data zgłoszenia: 21.03.2002 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 21.03.2002, PCT/EP02/03316 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 24.10.2002, WO02/083257 PCT Gazette nr 43/02	(51) Int.Cl. A46B 15/00 (2006.01)

(54) Sposób i system monitorowania pozycji szczoteczki do zębów względem zęba
(30) Pierwszeństwo: 17.04.2001,GB,0109444.0	(73) Uprawniony z patentu:
UNILEVER N.V.,Rotterdam,NL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 21.02.2005 BUP 04/05	(72) Twórca(y) wynalazku: Derek Guy Savill,Wirral,GB Robert Lindsay Treloar,Wirral,GB
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(74) Pełnomocnik: Ludwicka Izabela, PATPOL Sp. z o.o.
31.03.2009 WUP 03/09

(57) Przedmiotem wynalazku jest sposób i system monitorowania pozycji szczoteczki do zębów względem zęba. W sposobie tym stosuje się szczoteczkę posiadają c ą pierwszy czujnik pozycyjny, który jest czuły przynajmniej na zmiany pozycji i ustawienia, a według wynalazku sposób charakteryzuje się tym, że stosuje się drugi czujnik pozycyjny, który jest w stałym związku pozycyjnym z zębem. Ten drugi czujnik pozycyjny jest czuły na zmiany pozycji i ustawienia. Następnie przekazuje się sygnał wyjściowy pierwszego czujnika pozycyjnego i drugiego czujnika pozycyjnego do urządzenia przetwarzania danych i za jego pomocą porównuje się sygnały wyjściowe tych dwóch czujników i monitoruje się pozycję szczoteczki względem zęba przez określony czas. System charakteryzuje się tym, że zawiera przynajmniej jeden drugi czujnik pozycyjny (5, 7) będący w stałym związku pozycyjnym z zębem, którego sygnał wyjściowy zależny od zmian pozycji i ustawienia jest doprowadzony do urządzenia przetwarzania danych (14), który jest również połączony z pierwszym czujnikiem (12) zamontowanym na szczoteczce do mycia zębów, o monitorowanej pozycji.

Fig.1

PL 201 322 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i system monitorowania stosowania szczoteczki do zębów względem zęba, przez użytkownika, oraz do analizowania danych otrzymanych w ten sposób dla zidentyfikowania nieprawidłowości w stosowaniu szczoteczki.

Znane są problemy dentystyczne ludzi, którzy regularnie myją zęby, ale źle posługują się szczoteczką do zębów. Na przykład, nawet jeżeli szczoteczka jest używana kilka razy dziennie, to z powodu nieprawidłowych nawyków szczotkowania, niektóre obszary jamy ustnej mogą pozostać nie umyte. Złe szczotkowanie zębów może być również spowodowane nieodpowiednim kształtem szczoteczki.

Znane z dokumentu US 4 716 614 urządzenie do monitorowania procesu szczotkowania zębów ma uchwyt, który jest elektrycznie połączony ze środkami sygnalizacyjnymi. Uchwyt ma przewężenie, które jest dostosowane do kolejnego przyjmowania różnych głowic szczoteczek do zębów. Usuwalne i wymienne głowice z licznymi szczecinami na nich, mogą być kolejno montowane na uchwycie. Na przewężeniu znajdują się środki czujnikowe do ciągłego pomiaru momentu zginającego obszaru do którego te środki czujnikowe są przymocowane. Jeśli nacisk jest wywarty na szczecinę głowicy, ten nacisk zostaje przekazany do przewężenia i środki sygnalizacyjne mogą być uaktywnione. Urządzenie jest przydatne przy nauczaniu prawidłowych metod szczotkowania, przez co redukuje się lub eliminuje tarcie zębów. Ponadto, urządzenie ma zdolność monitorowania częstotliwości, czasu trwania i kierunku szczotkowania.

Znany jest sposób i system monitorowania pozycji szczoteczki względem zęba monitorowanego podmiotu, w których stosuje się szczoteczkę wyposażoną w czujnik pozycyjny, który jest czuły przynajmniej na zmiany pozycji i ustawienia.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się drugi czujnik pozycyjny, który jest w stałym związku pozycyjnym z zębem, przy czym drugi czujnik pozycyjny jest czuły na zmiany pozycji i ustawienia. Następnie przekazuje się sygnał wyjściowy pierwszego czujnika pozycyjnego i drugiego czujnika pozycyjnego do urządzenia przetwarzania danych, po czym za pomocą urządzenia przetwarzania danych porównuje się sygnały wyjściowe tych dwóch czujników i monitoruje się pozycję szczoteczki względem zęba przez określony czas.

Korzystnym jest, że stosuje się dwa drugie czujniki pozycyjne, przy czym każdy jest w stałym związku z odpowiednim zębem monitorowanego podmiotu.

Korzystnym jest, że lokalizuje się trzeci czujnik pozycyjny, który z kolei jest w znanym związku pozycyjnym względem drugiego czujnika pozycyjnego i ma przynajmniej cztery lokalizacje na lub w stałym związku z zębami, oraz porównuje się lokalizacje z odpowiednimi pozycjami modelu komputerowego dla osiągnięcia zmian występujących pomiędzy ramą odniesienia modelu komputerowego oraz drugim czujnikiem pozycyjnym.

Korzystnym jest, że zależności pomiędzy lokalizacjami i odpowiednimi lokalizacjami w modelu komputerowym są znane.

Korzystnym jest, że wyprowadza się powiązania pomiędzy lokalizacjami i odpowiednimi lokalizacjami w modelu komputerowym.

Korzystnym jest, że dodatkowo wyświetla się pozycje szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej badanego podmiotu.

Korzystnym jest, że wyświetla się pozycję szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej badanego podmiotu w czasie rzeczywistym podczas mycia zębów.

Korzystnym jest, że wyświetla się badanemu podmiotowi w czasie mycia zębów wynik zarejestrowanego wcześniejszego toru szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej użytkownika.

Korzystnym jest, że osiąga się geometrię jamy ustnej użytkownika poprzez rachunkowe odkształcenie rodzajowego modelu komputerowego geometrii jamy ustnej w stosunku do zmierzonych parametrów odległościowych ust użytkownika.

Korzystnym jest, że analizuje się monitorowaną pozycję szczoteczki w stosunku do zęba dla zbadania użycia szczoteczki.

Korzystnym jest, że stosuje się szczoteczkę zawierającą przynajmniej jeden fizyczny czujnik, taki jak czujnik naciskowy i/lub czujnik PH.

Korzystnym jest, że stosuje się szczoteczkę zawierającą środki bezprzewodowej transmisji danych oraz urządzenie przetwarzające zawierające przyporządkowane im środki odbioru danych.

Korzystnym jest, że przynajmniej jeden z czujników pozycyjnych jest urządzeniem samozasilającym.

PL 201 322 B1

System monitorowania pozycji szczoteczki względem zęba monitorowanego podmiotu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera przynajmniej jeden drugi czujnik pozycyjny będący w stał ym zwią zku pozycyjnym z zę bem, którego sygnał wyjś ciowy jest zależny od zmian pozycji i ustawienia oraz urządzenie przetwarzania danych połączone z pierwszym czujnikiem pozycyjnym szczoteczki oraz z przynajmniej jednym drugim czujnikiem pozycyjnym, dla odbioru sygnału wyjściowego pierwszego czujnika pozycyjnego i przynajmniej jednego drugiego czujnika pozycyjnego i porównania sygnałów wyjściowych tych dwóch czujników dla monitorowania pozycji szczoteczki względem zęba przez określony czas.

Zgodnie z wynalazkiem opracowano nowy i przydatny sposób i system monitorowania pozycji szczoteczki do zębów względem uzębienia użytkownika.

Pozycja szczoteczki w stosunku do zębów użytkownika jest wizualnie obrazowana, na przykład na ekranie przedstawiającym ząb i szczoteczkę w swoich odpowiednich pozycjach, lub jako obraz zęba ze śladem punktu szczoteczki zaznaczonym na drodze ponad zębami. Obraz może być generowany w czasie rzeczywistym, lub z opóźnieniem.

Sygnał wyjściowy urządzenia przetwarzającego określa pozycję zębów w stosunku do szczoteczki z dużą precyzją, na przykład do kilku milimetrów. Aby to umożliwić pozycja drugiego czujnika pozycyjnego względem zębów musi być zarejestrowana.

Dostępne dane wskazujące przez okres czasu odchylenie pozycji szczoteczki względem zębów są analizowane statystycznie dla określenia, czy zawierają one jakikolwiek wzorzec używania wskazujący na złe nawyki w stosowaniu szczoteczki. Na przykład można określić dla każdego obszaru zębów, częstotliwość z jaką kontaktują się ze szczoteczką i następnie porównuje się te dane z wcześniejszą informacją charakteryzującą prawidłowe użycie, na przykład minimalną prawidłową częstotliwość kontaktu. Inną możliwą analizą jest analiza ustawienia szczoteczki w czasie szczotkowania. Jeżeli zauważona jest rozbieżność pomiędzy prawidłowym użyciem a obserwowanym, emitowany jest sygnał ostrzegawczy, lub zmienia się kolor wyświetlania zębów nie szczotkowanych, lub te zęby mogą świecić.

Informacja o pozycji jest potencjalnie bardzo przydatna, a szczególnie w kombinacji z innymi źródłami informacji dotyczącymi stosowania szczoteczki do zębów. Tak więc proponuje się, ażeby szczoteczka posiadała inne czujniki, wrażliwe na czynniki inne niż pozycja, a mianowicie takie jak nacisk czujników, czujniki PH itd.

Szczoteczka wymaga środków przekazywania danych uzyskanych za pomocą urządzenia przetwarzającego, przez środki elektroniczne lub optyczne włókno, mogą to być również bezprzewodowe środki przekazywania danych, takie jak przekaźnik fal elektromagnetycznych. Fale akustyczne mogą również być korzystnie stosowane. Urządzenie przetwarzające zawiera odpowiednie bezprzewodowe urządzenie odbioru sygnału. Czujniki pozycyjne są korzystnie samozasilającymi urządzeniami, to znaczy, że mogą generować zasilanie potrzebne dla ich działania ze swoich ruchów spowodowanych ruchami podmiotu.

Termin „względna pozycja dwóch obiektów jest zastosowany w opisie, aby wyrazić odległość translacyjną i kierunek przestrzenny dwóch obiektów (w sumie 3 stopnie swobody). Jednak każdemu pomiarowi pozycji korzystnie towarzyszy oddzielny pomiar względnego ustawienia dwóch obiektów (następne 3 stopnie swobody). Na przykład, pomiar „pozycji szczoteczki względem zębów, to znaczy pomiar trójwymiarowego miejsca wyobrażeniowego centrum szczoteczki w obszarze określonym przez zęby, odbywa się przez pomiar kąta ustawienia szczoteczki wokół tego centrum. Tak więc, podczas gdy pozycja szczoteczki względem zębów pokazuje czy szczoteczka jest blisko danego zęba, i w którym kierunku jest oddalona w stosunku do niego, ustawienie szczoteczki przedstawia, który kierunek każdej strony szczoteczki (to znaczy górna powierzchnia główki szczoteczki) jest skierowany frontem w stosunku do zębów.

Podobnie, termin „czujnik pozycyjny określa zastosowany do pomiaru zmian absolutnej pozycji, ale korzystnie jest zdolny do pomiaru zmian ustawień. Wiele różnorodnych czujników stosuje się w tym celu, na przykł ad czujnik Minibird, mają cy tylko oko ło 5 mm ś rednicy.

Czujnik znajduje się w ustalonej pozycji względem górnych lub dolnych zębów wówczas, gdy jego pozycja i ustawienie są ustalone w stosunku do tych zębów.

Istnieją również typy czujników, które są wrażliwe tylko na umieszczenie w przestrzeni, nie mają natomiast wewnętrznej orientacji, która może być raportowana. Takie czujniki trzech stopni swobody mogą być również stosowane w alternatywnym przykładzie wykonania wynalazku, ponieważ wyjście z kombinacji trzech takich czujników wyczuwa cechę śledzoną i może być użyte do obliczenia braku4

PL 201 322 B1 jącej informacji dotyczącej ustawienia. Czujniki muszą być umieszczone dokładnie w znanym odstępie jeden od drugiego. Optymalny odstęp zależy od kształtu śledzonego obiektu.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia system według wynalazku w zastosowaniu, fig. 2 - definicję parametru zastosowanego do analizy, fig. 3 - proces rejestracji według wynalazku, fig. 4 - przekształcenie T pomiędzy bazą modelową cechy, a bazą czujnika cechy, fig. 5a i fig. 5b przedstawiają proces rejestracji dla dobrania znanych punktów na zestawie zębów z odpowiednim zestawem punktów modelu zębów, fig. 6, przedstawia cztery obrazy procesu rejestracji dla dopasowania dużego zestawu nieznanych punków na rzeczywistej szczoteczce z odpowiednim zestawem punktów wzorcowej szczoteczki, a fig. 7a do fig. 7d, przedstawiają cztery obrazy uzyskane z wykorzystaniem pozycji śladów szczoteczki na zestawie zębów.

Na fig. 1 przedstawiono przykład systemu do przeprowadzania sposobu według wynalazku na podmiocie 1, który używa szczoteczkę 3. Dwa czujniki pozycyjne 5 i 7 są umieszczone na głowie podmiotu, w stałym związku z zębami odpowiednio górnymi lub dolnymi. Umocowanie może być na przykład za pomocą rozpuszczalnego spoiwa, lub za pomocą sekcji taśmy gumowej. Wybór miejsca na głowie podmiotu określa jak odpowiedzialnie, a pozycyjne czujniki 5, 7 rejestrują pozycje zębów podmiotu.

Sygnały wyjściowe czujników pozycyjnych 5, 7 w przedstawianym przykładzie są przesyłane elektronicznie przez odpowiednie przewody 9, 11 do interfejsu 13, który przekształca te dane na format odpowiedni dla sygnału wejściowego bloku obliczeniowego 14, takiego jak PC, mającego ekran 16 dla wyświetlania otrzymanych wyników.

Czujnik 7 jest trwale przymocowany do głowy podmiotu tak, że czujnik może być umieszczony wszędzie na górnej części głowy, chociaż najlepsze jest umieszczenie czujnika jak najbliżej górnej szczęki. Takim miejscem może być na przykład grzbiet nosa. Czujnik 7 jest umieszczony zazwyczaj na środku brody.

Usytuowanie obydwu czujników szczękowych 5, 7 wymaga możliwie pewnego dołączenia czujników, usytuowania czujników tak blisko szczęki, jak jest to możliwe, w sposób nieinwazyjny.

Obydwa te czujniki 5, 7 są korzystnie dołączone za pomocą taśmy medycznej. Z powodu procedury rejestracyjnej nie ma takiego wymogu, aby czujniki zawsze były połączone dokładnie w tym samym miejscu na podmiocie, lub były dołączone do jakiegokolwiek szczególnego widocznego punktu na twarzy.

System ponadto zawiera jeszcze jeden czujnik pozycyjny 12, zamocowany na szczoteczce 3. Korzystnie powinien on być umieszczony możliwie najbliżej końca rączki, aby jak najmniej przeszkadzał. Nie jest to jednak wymóg, żeby był umieszczony w tym samym miejscu na każdej szczoteczce podmiotu. Szczoteczka 3 jest zaopatrzona w urządzenie transmisji danych, dla przekazania danych ze swojego czujnika pozycyjnego 12 do interfejsu 13 za pomocą przewodu 17.

System zawiera również nadajnik 19, który generuje stałe pole magnetyczne ogólnie zilustrowane jako linie 21. Czujniki pozycyjne 5, 7, 12 określają swoje ustawienie i pozycje poprzez odniesienie do tego pola magnetycznego.

Czujniki pozycyjne 5, 7, 12 są wybrane tak, aby wiernie uchwycić ruchy górnej i dolnej szczęki oraz szczoteczki z dobrym rezultatem przez cały czas mycia zębów.

Te czujniki muszą być małe (na przykład do 10 mm średnicy), zdolne do zmiany swojej pozycji i ustawienie z prędkością umożliwiającą śledzenie szczotkowania, oraz żeby nie przeszkadzać i nie zakłócać procesu mycia zębów.

Ponadto, jak przedstawiono na fig. 2, stosuje się korzystnie czwarty czujnik 25, który jest częścią sondy. Jest on wykorzystany dla procesu rejestracji.

Zastosowane czujniki pozycyjne, są korzystnie czujnikami Minibird. Czujnik Minibird określa swoją pozycję i ustawienie za pomocą wyczuwania stałego pola magnetycznego, w tym przypadku tego, które jest generowane przez nadajnik 19.

Czujnik Minibird został wybrany ponieważ jest najmniejszym z dostępnych z wystarczającą rozdzielczością i współczynnikiem przechwytu, a jest przeznaczony do zabiegów chirurgicznych. Jednakże jakikolwiek czujnik, dołączony lub zdalny, może być użyty, jeżeli ma odpowiednią rozdzielczość i współczynnik przechwytu i nie jest inwazyjny.

Sygnał z informacją dotyczącą pozycji i ustawienia, jaką każdy czujnik 5, 7, 12 przekazuje, jest kolejno odbierany jako stan czujnika. Ten stan informacji jest przekazywany odpowiednio do zestawu układów ortokartezjańskich, każdy sprzężony i przypisany do każdego czujnika i nadajnika. Każdy

PL 201 322 B1 układ osi (odtąd stanowiący bazę) nie jest ogólnie wyrównany z żadnym innym. Zdefiniowano każdą bazę (baza S sprzężona z czujnikiem S, który jest jednym z czujników 5, 7, 12) przez trzy jednostkowe wektory {e1^s, e2^s, e3^s}, tak że każdy wektor Q może być wyrażony jako wzór

Q = X1^Se1^S+X2^Se2^S+X2^Se2^S, (1) dla zestawu wartości rzeczywistych {X1^s, X2^s, X3^s}.

Podobnie, zdefiniowano „bazę nadajnika w odniesieniu do nadajnika 19 używając wektory {e^r, e₂ ^r, ea^r}.

Każda baza S jest stała w odniesieniu do odpowiednich czujników pozycyjnych, ale porusza się względem bazy nadajnika gdy czujnik porusza się w stosunku do nadajnika 19.

Wyczuwając pole magnetyczne 21 czujniki 5, 7, 12 generują dwie informacje, które wspólnie definiują ustaloną przez czujnik wartość.

(a) Przesunięcie początku bazy S od początku bazy nadajnika w przestrzeni 3D przedstawia się następująco:

X^ST = {X1^S, X2^S, X₃ ^S} (2)

To określa pozycję translacyjną czujnika (b) Obrót M^ST bazy czujnika w stosunku do bazy przekaźnika w przestrzeni 3D jest przedstawiony przez

E^S = M^ST.e^T (3) gdzie M^ST jest macierzą 3 na 3 zbudowaną z trzech kątów (np. trzech stopni swobody) potrzebnych dla określenia rotacji. To definiuje ustawienie czujnika.

Sygnał wyjściowy każdego z trzech czujników jest ich „stanem zależnym od czasu. Należy zauważyć, że nie jest to rzeczywiście „stan (na przykład pozycja i ustawienie) powierzchni zębów lub końcówki szczoteczki w jamie ustnej, co jest ostatecznie wymagane.

Działanie systemu przedstawionego na fig. 1 przebiega w trzech fazach.

Pierwszą fazą jest faza rejestracji, w której zbierane są dane śledzące ruch uchwycony w czasie rejestracji i używania (a) 3D modeli wielokątnych górnej i dolnej szczęki utworzonych wcześniej oraz szczoteczki, i (b) dane z których pozycja sondy czujnika jest dokładnie zarejestrowana, a następnie przekształca się początkowe dane w pozycje (włącznie z ustawieniami) powierzchni rzeczywistych zębów i szczoteczki. Należy przy tym zauważyć, że ta faza nie zbiera danych śledzących z rzeczywistego szczotkowania.

Faza druga jest fazą chwytania, w której przeprowadza się szczotkowanie i przechwytuje się stan wyjścia czujników pozycyjnych.

Trzecia faza jest fazą analizowania, w której uzyskuje się informacje z zarejestrowanych danych określających czas przebywania główki szczoteczki w różnych rejonach jamy ustnej. Ta informacja może być wyświetlona za pomocą zastosowania kilku wizualnych trybów odpowiednio (wykresy, powierzchnie izometryczne, przestrzenne objętości, kolorowe linie i powierzchnie).

W czasie tych wszystkich faz znajdują zastosowanie techniki wizualizacji, używając modeli wielokątnych 3D szczoteczki oraz górnej i dolnej szczęki, aby skierować użytkownika do procesu rejestracji, utworzyć wirtualne reprezentacje ruchów szczoteczki/szczęki i wizualnie przedstawić zapisane dane.

Wszystkie komponenty są zebrane razem w pojedynczej aplikacji wykonanej za pomocą bloku obliczeniowego 14, stanowiącego urządzenie przetwarzania danych z oknami tworzącymi intuicyjny odbiornik podmiotu.

Obecnie zostaną przedstawione kolejne fazy:

W fazie rejestracji prowadzi się proces rejestracji, w którym określa się przestrzenną relację pomiędzy pozycją, a ustawieniem każdego czujnika oraz pozycją i ustawieniem powierzchni cech, które mają być śledzone. Czujniki są dołączone, tak sztywno jak jest to tylko możliwe, do czegoś co się przemieszcza wzdłuż tej samej drogi co cecha, która ma być śledzona, ale nie koniecznie bezpośrednio do tej cechy.

- W przypadku szczoteczki, czujnik 12 jest bezpośrednio dołączony do końca rączki szczoteczki 3, ale można również śledzić ruch główki szczoteczki.

- W przypadku górnej szczęki, czujnik 7 jest dołączony do grzbietu nosa i pośrednio trwale połączony z górną szczęką.

PL 201 322 B1

- W przypadku dolnej szczęki, gdzie czujnik 5 jest dołączony do środka brody, czujnik będzie zawsze gorzej połączony z dolną szczęką, ponieważ skóra tego obszaru jest bardziej elastyczna.

Zadanie polega na obliczeniu pozycji i ustawienia punktu rzeczywistego na szczoteczce i powierzchni szczęki w ruchu (początkowo w nadajniku bazowym), podając stan pozycji czujników w nadajniku bazowym.

Proces rejestracji proponowany dla rozwiązania tego problemu uwalnia od konieczności dokładnego dołączenia czujników w jakimkolwiek szczególnym miejscu i w związku z tym pozwala na dokonanie pożądanych pomiarów.

Dla osiągnięcia rejestracji według wynalazku za pomocą systemu według fig. 1, wykorzystano wzorcową sondę rejestracyjną oraz realistyczny pełny model komputerowy górnej i dolnej szczęki każdego badanego podmiotu, oraz szczoteczki.

Sonda rejestracyjna została przedstawiona na fig. 2, a składa się ona z czwartego czujnika pozycyjnego 25 dołączonego do cienkiego pręta 27 mającego końcowy punkt oznaczony Q. Czujnik 25 i końcówka Q mają przesunięcie wektorowe L. Odmiennie niż usytuowanie pozostałych czujników pierwszego czujnika 12, jak i dwóch czujników 5, Z, ustalonych w stosunku do szczęk oraz główki szczoteczki, pozycję i ustawienie tego czwartego czujnika 25 względem końcówki sondy Q musi być zabezpieczone lub dokładnie skalibrowane. Jest to tylko jedyna zewnętrzna rejestracja wykorzystana w przykładzie wykonania, tak więc wszystkie pomiary dokonane podczas mycia zębów zależą od dokładności sondy. Wyjście czujnika 25 jest połączone, za pośrednictwem wyprowadzenia 29, z interfejsem 13, a przez to z blokiem obliczeniowym 14.

Przesunięcie L jest mierzone z początkowej bazy czujnika sondy do końcówki sondy Q w odniesieniu do sondy nazwanej sondą bazową.

Użycie Eq (2) i (3), pozycja Q^T końcowego punktu sondy Q w bazowym nadajniku może być zapisana jako

Q^T = M^PT.L+X^PT (4)

Gdzie M^PT jest macierzą obrotową kodującą względne ustawienie sondy i bazowego nadajnika. Wszystkie wielkości po prawej stronie są albo wyjściem czujnika ruchu, lub są znane dzięki konstrukcji.

Modele górnej i dolnej szczęki badanego podmiotu są uzyskane wcześniej przed zebraniem danych. Są zbudowane dzięki pierwszemu robieniu odlewów zębów podmiotu w czasie rutynowej procedury dentystycznej. Te odlewy są następnie skanowane używając w tym celu techniki skanowania laserowego dla osiągnięcia dokładnej powierzchni trójwymiarowej dla kształtu chmury punktów. Następnie, wielokątna siatka zostaje zbudowana z punktów, tak że następnie powstaje pełno wymiarowy model wielokątny odlewu zębów.

Proces rejestracji składa się z dwóch etapów. Pierwszy polega na zastosowaniu sondy czujnikowej dla ustanowienia „punktów rejestracji - punkty na rzeczywistych cechach, których pozycja i ustanowienie są dokładnie znane, w ramach laboratorium i w ramach czujników dołączonych do cechy, będącej przedmiotem zainteresowania. Drugim jest ustalenie odpowiadających punktów na odpowiednim trójwymiarowym modelu przedmiotu oraz dzięki temu obliczenie optymalnej transformacji dla wprowadzenia jednego w ramy drugiego.

Gdy zakończony zostaje proces rejestracji, powinno być możliwe dokładne naśladowanie ruchów szczoteczki i szczęk, odpowiednio i rzeczywiście (tzn w stosunku do bazy nadajnika).

Ustala się punkty rejestracji poprzez dotykanie sondą do odpowiednich interesujących cech. W zależności od sposobu rejestracji stosuje się albo małą liczbę (na przykład około czterech do sześciu) dokładnie wybranych punktów zidentyfikowanych i wysortowanych przez sondę, albo większą liczbę (na przykład ponad 200) punktów uzyskanych przez uderzanie sondą o powierzchnię cech na chybił trafił. W każdym z tych przypadków osiąga się najlepszą rejestrację, gdy punkty rejestracji są rozmieszczone równo jak jest to tylko możliwe na interesującej cesze. Ten proces został schematycznie pokazany na fig. 3, na której dana interesująca cecha jest oznaczona jako punkt N, a koniec Q sondy rejestrującej jest przedstawiony w kontakcie z punktem N.

Czujnik S przedstawiony na fig. 3 może być albo czujnikiem pozycyjnym 5 albo Z, w rzeczywistości którykolwiek z tych dwóch czujników, przy czym jest on sprzężony z punktem N (to znaczy jest w stałym pozycyjnym związku z punktem N). Ponieważ punkt końcowy Q sondy jest znany w ramach nadajnika ze wzoru (4), pozycja punktu rejestracji N musi być także znana w tej ramie w punkcie, gdy są zgodne:

N^T = M^PT .L+X^PT (5)

PL 201 322 B1

Przypuśćmy, że rozważa się teraz czujnik S połączony w stałym pozycyjnym związku z tą cechą N. Używając wzorów (2), (3) można wyrazić jakikolwiek punkt z pozycją i ustawieniem zmierzonymi w ramach nadajnika w tych ramach czujnika. Tak więc, można określić pozycję punktu rejestracji już znaną w ramach nadajnika ze wzoru (5) w ramach odpowiedniego czujnika dołączonego do cechy:

X^S = A^ST . [(M^PT .L+X^PT)- X^ST] (6) gdzie, Δ⁵' = (M^ST)^-1

Dzięki temu równaniu można otrzymać pozycję/ustawienie punktu w pozycji interesującej cechy, w stosunku do czujnika sztywno połączonego z tą cechą, w ramach tego czujnika. Ta wielkość musi być czasowo zależna, a niezależna od cechy ruchu.

Nie ma znaczenia czy rejestrowana cecha porusza się w czasie procesu rejestracji, ponieważ w takim przypadku ruch będzie śledzony przez czujnik cechy i brany pod uwagę we wzorze (6) przez Δ⁵' i X^ST. Przez to rejestracja jest odporna na ruchy podmiotu. Najważniejszą rzeczą jest, aby cały eksperyment był jak najmniej inwazyjny, jak jest to tylko możliwe.

Na zakończenie etapu procesu rejestracyjnego do dyspozycji jest mały zestaw punktów na powierzchni każdej cechy, której pozycja w stosunku do cechy czujnika jest dokładnie znana.

Ogólnie mówiąc to co chcemy wiedzieć, to pozycja każdego punktu na powierzchni każdej cechy, w stosunku do cechy czujnika. W praktyce, wystarczającym jest rozważenie pozycji siatki punktów na powierzchni cechy, siatka jest wystarczająco dobra aby reprezentować kształt cechy w interesującej analizie.

Zasadniczo, ta siatka może być otrzymana poprzez bardzo delikatne uderzenia sondą o powierzchnię zębów postępując zgodnie z przedstawioną procedurą. Jednakże byłoby to bardzo długotrwałe, niewygodne dla badanego podmiotu oraz niemożliwe, aby otrzymać bardzo regularną siatkę punktów, co mogłoby być mylnie odczytane.

Zgodnie z wynalazkiem wykorzystuje się zestaw realistycznych modeli komputerowych każdej z cech ustawionych odpowiednio do czujnika cechy. Jeżeli można odwzorować model cechy na każdej cesze taki, że ustawienie i pozycja modelu w bazie czujnika cechy jest dokładnie taka jak dla samej cechy, to wówczas pozycja cech realnych powierzchni byłaby osiągnięta poprzez pozycję modelowej siatki punktów (w bazie czujnika). I to są dokładnie te oczekiwane punkty.

Modele komputerowe są generowane przez wychwycenie kształtu interesujących cech używając techniki makroskopowego zdobywania, takiej jak skanowanie laserowe. Szczoteczka jest bezpośrednio skanowana. Dla zdobycia danych o górnej i dolnej szczęce, są tworzone dokładne odlewy gipsowe za pomocą standardowych technik dentystycznych, następnie te odlewy podlegają skanowaniu. Jako wynik w każdym przypadku otrzymuje się chmurę punktów - wiele punktów, powłoka których przedstawia kształt cechy. Ta chmura punktów jest łączona dla utworzenia zestawu wielokątów, wierzchołki których bierze się jako zestaw punktów powierzchni, wystarczający do określenia kształtu. Na przykład obraz modelu szczęki przedstawiony poniżej.

Skoordynowane określenie wierzchołków oczywiście zależy od jeszcze jednej bazy - użytej w budowaniu siatki (baza modelowa M). Znaleziono przekształcenie T pomiędzy bazą modelową cechy, a bazą czujnika cechy. To przekształcenie może być zapisane jako [X^MF, M^MF], i jest przedstawione na fig. 4. Ponieważ wszystkie przedmioty są uważane za sztywne, to przekształcenie składa się z zestawu translacji X^MF dla redukcji zgodnych a następnie rotacji M^MF dla wyrównania skoordynowanych redukcji.

Biorąc pod uwagę zarejestrowane punkty N, jeżeli odpowiednie punkty na geometrii modelu mogą być znalezione dokładnie, to można próbować i znaleźć optymalną rotację i translację, która przekształci jeden punkt w drugi. Dostarczenie punktów rejestracji jest wystarczająco reprezentacyjne i będzie najlepszym oszacowaniem dla [X^MF, M^MF]. Ze względu na to, że model i cechy są sztywne, nakładając to przekształcenie na każdy punkt modelu, co powinno doprowadzić do pożądanego ustawienia.

Podstawową rzeczą jest znalezienie punktów modelowych odpowiadających już ustalonym punktom rejestracji. To jest przykład problemu występującego w fachowej literaturze znanego jako dopasowywanie powierzchni i kształtu.

Są dwa zasadnicze podejścia do tego problemu. Pierwszym z nich jest zastosowanie sondy dla wybrania małej liczby (na przykład 4 do 6) punktów rejestracji w specyficznych pozycjach N będących w stałym związku z czujnikiem S (na przykład stałe punkty na zębach). Wybranie odpowiednich pozycji (na oko, stosując wizualny obraz modelu szczęki i myszki komputera) na modelu komputerowym,

PL 201 322 B1 w ten sposób ustalając zgodności ręcznie. Takie podejście nazwano „podejściem znanych zgodności. Drugim podejściem jest zastosowanie sondy, aby wybrać zestaw punktów wystarczających dla obrysowania cechy, nie podejmując próby określenia zależności a-priori jak w pierwszym przypadku. Takie podejście nazwano „podejściem nieznanych zgodności.

Zarówno w jednym jak i drugim przypadku matematyczne podejścia dla rozwiązania wymaganych przekształceń, stosując dane informacje, są dyskutowane w publikacji „Closed-form solution of absolute orientation using unit quanternions Berthold K P Horn, J. Opt. Soc. Am. A, 4(4) kwiecień 1987. Poniżej przedstawiono zasady i zastosowanie w przykładzie wykonania.

W rozwiązaniu dla podejś cia znanych zgodnoś ci, potrzebne jest przekształ cenie, które dopasuje kropki. Pierwszym krokiem jest znalezienie kryterium, które charakteryzowałoby właściwe dopasowanie. Aby tego dokonać, należy zauważyć, że gdy dopasowanie jest właściwe, model i cecha będą (prawidłowo) pokrywać się, a odległość pomiędzy odpowiednimi punktami będzie zbliżać się do zera. Im bliższa zgodność, tym mniejsza jest odległość, ale prawie nigdy nie jest to zero, ponieważ pomiary mają tylko określoną dokładność. To prowadzi do scharakteryzowania rejestracji stosując kryterium najmniejszej odległości (dmes) równej pierwiastkowi kwadratowemu ze średniego kwadratu odległości pomiędzy dwoma zestawami punktów. Przypuszczalnie jest Nr punktów rejestracji, przy czym I-ty punkt rejestracji jest dany przez wektor R^ri oraz odpowiedni punkt modelowy R^mi, to wówczas dmes można obliczyć stosując wzór mes

Z Nr -1	^r ^c	2
Σ	Ri - Ri
l i=0		)

(7) gdzie |R^ri -R^Ci| jest wielkością absolutną różnic pomiędzy załączonymi wektorami. Wartość dmes zbliża się do zera gdy model i rzeczywistość są zgodne, a w praktyce rejestracja przebiega z sukcesem, gdy wartość dmes jest mniejsza niż wybrana wartość tolerancji.

Przypuszczalnie najprostszą drogą zastosowania tego kryterium jest systematyczne poszukiwanie przez wszystkie możliwe kombinacje [X^MF, M^MF] w skwantowanej przestrzeni, szacując odległość mierzoną za każdym razem, w rezultacie akceptując przekształcenie, które ma minimalną zmierzoną odległość jako pożądane rozwiązanie. M^MF jest macierzą 3 X 3 mającą tylko trzy stopnie swobody, tak że poszukiwania najlepszego M^MF są poszukiwaniami w przestrzeni trójwymiarowej. Ogólnie stwierdzono, że najlepiej jest zoptymalizować X^MF wcześniej niż M^MF. To jest ostre podejście, i nawet z ostrożnym zamawianiem testu przekształceń może wymagać wielu powtórzeń i nie daje pewności, że zostanie znalezione najlepsze rozwiązanie.

Na szczęście to powtórzeniowe podejście nie jest wymagane, ponieważ istnieją łatwiejsze rozwiązania, które dają wyraźnie optymalne przekształcenie minimalizujące pomiar odległości.

Pomimo, że tylko minimalna liczba punktów rejestracji/punktów zgodnych, jest zastosowana i możliwa jest pomyłka w wizualnym dopasowaniu, punktów na modelu i cech, to z niewielką praktyką można osiągnąć dobre rejestracje. Przedstawiono to na fig. 5(a) i fig. 5(b).

Chociaż sposób ten jest o wiele szybszy i bardziej wygodny niż używanie sondy dla wychwycenia całej siatki, to wymaga czasu, aby znaleźć zgodne punkty za pomocą wzroku. Jest to dość skomplikowany proces. Wszystkie te czynniki wpływają na ogólny błąd przy wykorzystaniu tego przykładu.

W rozwiązaniu dla podejścia nieznanych zgodności, zaproponowano algorytm powtarzającego się najbliższego punktu. Aby zlikwidować błędy wynikające ze stosowania podejścia znanych zgodności, rozwiązanie zamkniętej formy może być rozciągnięte na powtarzające się wielokrotnie w poszukiwaniach punkty modelowe, odpowiadające punktom rejestracji. To sprawia, że unika się potrzeby wybierania punktów z niedokładnością wzroku.

Kroki tego sposobu powtórek są następujące:

a. Następuje seria uderzeń czujnika sondy wzdłuż zębów dla zgromadzenia zestawu punktów rejestracji (numer Nr + 1). Wystarczające punkty muszą być zgromadzone tak, że jest odpowiednia próbka geometrii cechy, ale z pewnością nie jest wymagana dokładna siatka punktów (na przykład 200 punktów rozmieszczonych na obszarze cechy jest zwykle wystarczająca). Następnie przedstawia się niektóre podstawowe współpracujące przekształcenia takie, że punkty modelowe i rejestracji są w swoim Centrum reprezentacyjnym większości.

b. Dla każdego punktu rejestracji (i) stosuje się pierwszy przypuszczalny zgodny punkt modelowy, czyli ten punkt modelowy, który jest po prostu najbliżej punktu rejestracji. Odległość od punktu rejestracji I, i punktu modelowego j można przedstawić za pomocą następującego równania

PL 201 322 B1 dij = |R^ri - R^Mi| dla j = 0, 1, Nr + 1 (8)

c. Wybiera się wartość j taką, która minimalizuje dij, będącą wskaźnikiem wymaganego punktu modelowego. To domniemanie prawie z pewnością nie wynika z rzeczywistego zestawu odpowiadających punktów, ale potrzebne jest do wprowadzenia procesu powtórzeń.

d. Następnie oblicza się optymalne przekształcenie dla tej zgodności jak w podejściu zgodności i wykorzystuje się to przekształ cenie do punktów rejestracji.

e. Następnie wyznacza się odległość zgodnie ze wzorem (7) po tym przekształceniu. Jeśli jest ona większa niż wymagana wartość, lub zmieniona o więcej niż określoną wartość, to powtarza się kroki b. do e. dla nowej lokalizacji punktów przekształceniowych.

f. Jeżeli zmierzona odległość jest satysfakcjonująca, to zebrane przekształcenie jest żądanym przekształceniem.

Dostarczenie wybranych punktów rejestracji jest odpowiednią miarą dopasowanego kształtu i to może być dobra strategia, z dopasowanym kształtem i małą liczbą powtórzeń. Rezultaty tak przeprowadzonych pomiarów są przedstawione na fig. 6.

W korzystnym przykładzie wykonania, operator systemu może wybrać , które z podejść zostanie zastosowane. Na zakończenie procesu rejestracji otrzymuje się zestaw modeli dokładnie ustawionych względem czujników cechy, zdolnych do naśladowania ruchów i ułożenia powierzchni rzeczywistych cech.

Rozwiązanie według wynalazku nie ogranicza się tylko do procesu rejestracji, jak to przedstawiono. W rzeczywistości obydwa opisane sposoby w zakresie wynalazku przedstawiają techniki przedprocesorowe. W szczególności, dla nieznanych zgodności stwierdzono, że dokładne dopasowanie początkowych warunków zapewnia proces powtórzeń, który pokrywa właściwie ogólne minimum.

Ponadto, alternatywna technika w zakresie wynalazku polega na tym, że zastępuje się geometryczną reprezentację rzeczywistych zębów podmiotu, geometrią rodzajowego zestawu zębów, którą odkształcono, aby „dopasować używając danych czujnika sondy. To pozwala na wiele zastosowań dla pominięcia zbierania geometrii poszczególnych zębów, co zabiera wiele czasu i jest bardzo kosztowne.

Przedstawiono powyżej jak sonda może być użyta dla osiągnięcia związku z zębami i pozycjami czujników w stosunku do jakiejkolwiek określonej ramy, na przykład ramy nadajnika. Podobny proces jest przeprowadzany dla zidentyfikowania pozycji szczoteczki w tej ramie. Dla osiągnięcia danych wejściowych odpowiadających zeskanowanemu modelowi zębów, szczoteczka może być zeskanowana w podobny sposób, lub alternatywnie, trójwymiarowy model może być osiągnięty z komputera wspomaganego danymi zaprojektowanymi. Pozycja i ustawienie pierwszego czujnika pozycyjnego 12 zamocowanego na szczoteczce 3 mogą być określone w podstawie sondy poprzez dotykanie końcówki Q na szczoteczce 3 mającej czujnik pozycyjny 12 kiedy są one w znanym związku ustawienia. Następnie, wyjście pierwszego czujnika pozycyjnego 12 i czwartego czujnika 25 mogą śledzić ruchy szczoteczki (na przykład główki szczoteczki) w ramach nadajnika, poprzez przekształcenie podobne do opisanych relacji z fig. 2.

W fazie zdobywania danych wychwytywane jest szczotkowanie (zdarzenia szczotkowania). Użytkownik jest zachęcany do szczotkowania zębów w najbardziej naturalny sposób, nie jest wymagane trzymanie nieruchome głowy. Proces zdobywania danych jest sterowany przez wartość wyjściową czujników pozycyjnych.

W czasie tego procesu wszystkie zastosowane czujniki pozycyjne pozostają w tej samej pozycji w stosunku do śledzonych obiektów i to musi być ta sama pozycja, która była użyta w obliczaniu rejestracji.

Jeżeli wystarczające jest graficzne przedstawienie kontrolującego komputera, to może być możliwe wyobrażenie i analiza zdarzenia szczotkowania zębów, zarówno przez obserwatora jak i podmiot. To pozwala na liczbę zmian uchwyconych w bazowym zdarzeniu, na przykład jest możliwe skierowanie podmiotu do szczotkowania tych części zębów, które dotychczas nie zostały umyte podczas procesu szczotkowania.

Wszystkie dane czujnika pozycyjnego, ze wszystkimi danymi rejestrującymi włącznie, są zachowywane na dysku dla kolejnych badań i analiz.

W fazie analizy zebrane dane ruchu są użyte dla sporządzenia obliczenia czasu przebywania główki szczoteczki w różnych obszarach jamy ustnej.

PL 201 322 B1

Po pierwsze, przy zastosowaniu parametrów otrzymanych w czasie fazy rejestracji, cała sekwencja ruchu szczoteczki (dla reprezentacyjnego punktu na główce szczoteczki) jest oddzielnie i niezależnie przekształcana na bazę górnej i dolnej szczęki.

Po drugie, dla każdego punktu sekwencji ruchu, jest ustalany oddzielny najbliższy punkt górnej i dolnej szczęki po stronie główki szczoteczki. Porównanie pomiędzy tymi dwoma zestawami odległości pozwala na określenie, do której szczęki szczoteczka dochodzi w każdym momencie zarejestrowania.

Następnie, dane dla każdej szczęki są traktowane oddzielnie. Wzornik geometryczny, wytworzony wcześniej za pomocą komputera, jest użyty dla podziału „przestrzeni szczęk na regiony. Sygnał ruchu jest wówczas śledzony w przestrzeni szczęk i dla każdego etapu region jest obserwowany, a część czasu jaka upłynęła od czasu wystąpienia tego kroku, do sytuacji, w której etap ruchu przechodzi przez granicę regionu. Wzornik może być dwu lub trójwymiarowy. Dla wielu zastosowań, odpowiednia dokładność jest osiągana dzięki dwuwymiarowemu wzornikowi. Wybrany punkt na szczoteczce dla reprezentowania ruchu szczoteczki jest określany przez szczotkowanie doświadczalne. Każdy punkt przedstawiony na modelu wielokątnym szczoteczki jest dostępny i może być analizowany w ten sposób. Wynikiem jest czas zużyty w każdym regionie, jak pokazano na fig. 7.

Powyższe działania są przeprowadzone oddzielnie dla każdej szczęki, stosując w każdym przypadku tylko odpowiednią część sygnału ruchu.

Wzornik geometryczny może być zbudowany automatycznie za pomocą danych na indywidualnej geometrii zębów i rozciągłości szczęki, albo wytwarzany z zastosowaniem komputera, ewentualnie może być narysowany interakcyjnie z użyciem myszki.

Uzyskane dane są następnie przedstawiane jako wykres kolumnowy, pokazując procentowy czas całkowity zużyty w każdym regionie i czas absolutny zużyty w każdym regionie dla każdego podmiotu.

Wynik analizy jest następnie przechowywany w zbiorze sprzężonym z odpowiednimi danymi wychwytywania i rejestracji. Dane są korzystnie w formacie, który pozwala na ich łączenie z konwencjonalnymi rekordami dentystycznymi podmiotu.

Faza analizy korzystnie zawiera obliczanie i wizualizację ustawienia główki szczoteczki (na przykład przez wskazanie długości kierunku niesztywnej szczeciny) dla każdego punktu uchwyconego ruchu szczoteczki.

Ważną cechą przykładu wykonania jest użycie elementów wizualizacji dla poprowadzenia użytkownika przez proces doświadczalny i zbadania danych wynikowych. Aby wykorzystać dane z czujnika pozycyjnego zamocowanego na szczoteczce, ważne jest, aby można sobie wyobrazić co się stanie na wszystkich etapach procesu, którego celem jest zrozumienie ruchu szczoteczki względem powierzchni szczęk i zębów w jamie ustnej. W ten sposób istnieje możliwość obserwacji i oddziaływania w zależności od ich waż ności. Odpowiednio, proponuje się nowoczesne techniki wizualizacji stosowane w kolejnych etapach procesu.

W czasie fazy rejestracji wizualizację stosuje się dla zapewnienia możliwości wzrokowego sprawdzenia dokładności procesu rejestracji, aby pomóc w wyborze odpowiednich punktów i obserwować kolejne etapy procesu.

W czasie zbierania danych o ruchu, wizualizacja procesu szczotkowania może być dokonywana poprzez animację trójwymiarowych modeli z danymi śledzenia ruchu po ich zebraniu. Wymóg spędzenia czasu uaktualniając wyświetlenie ma ograniczenie takie, że czasami redukuje możliwą maksymalną wartość wychwytywania. Takie wizualizacje mogą być stosowane dla wykluczenia procesu szczotkowania. Na przykład poszczególne zęby mogą być pokolorowane inaczej niż pozostałe i może być wydana instrukcja dla podmiotu „szczotkuj z daleka od określonego koloru.

Wizualizacja może następować również po procesie. Dane śledzenia ruchu są zachowywane na dysku i mogą być użyte, razem z modelami cechy dla utworzenia autonomicznych animacji zdarzenia szczotkowania. Animacje mogą być tworzone w bazie nadajnika, lub w jakiejkolwiek bazie czujnika pozycyjnego. Na przykład korzystnym jest (i dla niektórych analiz zasadniczym), aby możliwa była wizualizacja danych w każdej bazie czujnika szczęki. Są to bazy, w których szczęka jest stała, sprawiając, że jest łatwe obliczenie minimalnej odległości między dowolnym punktem na szczoteczce a szczęką. W elemencie analizy wielokrotne wizualizacje są stosowane dla zilustrowania, do których regionów różnych części należą ruchy szczoteczki, jak daleko każda część szczęki znajduje się od szczoteczki itd.

PL 201 322 B1

Dla wykonania tych wizualizacji użyto znanego zestawu narzędzi, dla czasu rzeczywistego/wirtualna biblioteka rzeczywistych programów komputerowych. Zapewnia to wymaganą wydajność dla oddziaływującej wizualizacji, razem z budowaniem w elementach, które automatycznie spisują czujniki ruchu.

Chociaż może być osiągnięta wystarczająca wizualizacja ekranu wyświetlacza konwencjonalnego dwuwymiarowego, to istnieje możliwość osiągnięcia lepszej wizualizacji z zastosowaniem technik wirtualnej rzeczywistości (VR). Techniki takie pozwalają na tworzenie o wiele bardziej realistycznych wyświetlaczy wizualnych (np. obraz stereo, wyświetlacze zilustrowania, do których regionów różnych części ruchy szczoteczki, jak daleko każda część szczęki znajduje się od szczoteczki itd.).

Dla wykonania tych wizualizacji użyto znanego zestawu narzędzi, dla czasu rzeczywistego/wirtualna biblioteka rzeczywistych programów komputerowych. Zapewnia to wymaganą wydajność dla oddziaływującej wizualizacji, razem z budowaniem w elementach, które automatycznie spisują czujniki ruchu.

Chociaż wystarczająca wizualizacja ekranu wyświetlacza konwencjonalnego dwuwymiarowego może być osiągnięta, to istnieje możliwość osiągnięcia lepszej wizualizacji z zastosowaniem technik wirtualnej rzeczywistości (VR). Techniki takie pozwalają na tworzenie o wiele bardziej realistycznych wyświetlaczy wizualnych (np. obraz stereo, wyświetlacze immersyjne). To dostarcza podmiotowi o wiele lepsze wyobrażenie o przestrzennych relacjach. Ponadto, możliwe jest zastosowanie interaktywnego przedstawienia graficznego dla utworzenia nowych rodzajów eksperymentów, które nie są możliwe tradycyjnymi sposobami.

Następnie przedstawiony zostanie krótki opis zastosowania przedstawionego przykładu w rzeczywistym dentystycznym badaniu, na przykład dla określenia, czy określona szczoteczka jest bardziej skuteczna w dotarciu do różnych miejsc jamy ustnej.

Jakiś czas przed badaniem, zostaje sporządzony model komputerowy dolnej i górnej szczęki podmiotu i używanych szczoteczek oraz ustalony statystyczny projekt badania. Skompletowana zostaje wymagana dokumentacji badania.

Taki proces jest powtarzany dla każdego podmiotu.

Wszystkie dane są następnie gromadzone razem i analizowane, a jeżeli zachodzi taka potrzeba, przeprowadzane są późniejsze wizualizacje.

Rozwiązanie według wynalazku może być również stosowane do manualnego szczotkowania i do szczoteczki elektrycznej. Jest również możliwe zastosowanie rozwiązania według wynalazku w kontekście innym niż śledzenie szczoteczki, na przykład przy monitorowaniu pozycji jakiegokolwiek wyposażenia w stosunku do ludzkiego ciała. Na przykład wynalazek może być stosowany do śledzenia golarki elektrycznej względem skóry golącego się człowieka.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób monitorowania pozycji szczoteczki względem zęba monitorowanego podmiotu, w którym stosuje się szczoteczkę posiadającą pierwszy czujnik pozycyjny, który to pierwszy czujnik pozycyjny jest czuły przynajmniej na zmiany pozycji i ustawienia, znamienny tym, że stosuje się drugi czujnik pozycyjny, który jest w stałym związku pozycyjnym z zębem, przy czym drugi czujnik pozycyjny jest czuły na zmiany pozycji i ustawienia, następnie przekazuje się sygnał wyjściowy pierwszego czujnika pozycyjnego i drugiego czujnika pozycyjnego do urządzenia przetwarzania danych, po czym za pomocą urządzenia przetwarzania danych porównuje się sygnały wyjściowe tych dwóch czujników i monitoruje się pozycję szczoteczki względem zęba przez określony czas.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się dwa drugie czujniki pozycyjne, przy czym każdy jest w stałym związku z odpowiednim zębem monitorowanego podmiotu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że lokalizuje się trzeci czujnik pozycyjny, który z kolei jest w znanym związku pozycyjnym względem drugiego czujnika pozycyjnego i ma przynajmniej cztery lokalizacje na lub w stałym związku z zębami, oraz porównuje się lokalizacje z odpowiednimi pozycjami modelu komputerowego dla osiągnięcia zmian występujących pomiędzy ramą odniesienia modelu komputerowego oraz drugim czujnikiem pozycyjnym.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że zależności pomiędzy lokalizacjami i odpowiednimi lokalizacjami w modelu komputerowym są znane.

   PL 201 322 B1
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wyprowadza się powiązania pomiędzy lokalizacjami i odpowiednimi lokalizacjami w modelu komputerowym.
6. 6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że dodatkowo wyświetla się pozycje szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej badanego podmiotu.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wyświetla się pozycję szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej badanego podmiotu w czasie rzeczywistym podczas mycia zębów.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wyświetla się badanemu podmiotowi w czasie mycia zębów wynik zarejestrowanego wcześniejszego toru szczoteczki w odniesieniu do geometrii jamy ustnej użytkownika.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że osiąga się geometrię jamy ustnej użytkownika poprzez rachunkowe odkształcenie rodzajowego modelu komputerowego geometrii jamy ustnej w stosunku do zmierzonych parametrów odległościowych ust użytkownika.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że analizuje się monitorowaną pozycję szczoteczki w stosunku do zęba dla zbadania użycia szczoteczki.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że stosuje się szczoteczkę zawierającą przynajmniej jeden fizyczny czujnik, taki jak czujnik naciskowy i/lub czujnik PH.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się szczoteczkę zawierającą środki bezprzewodowej transmisji danych oraz urządzenie przetwarzające zawierające przyporządkowane im środki odbioru danych.
13. 13. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że przynajmniej jeden z czujników pozycyjnych jest urządzeniem samozasilającym.
14. 14. System monitorowania pozycji szczoteczki względem zęba monitorowanego podmiotu, który to system zawiera szczoteczkę mającą pierwszy czujnik pozycyjny, którego sygnał wyjściowy jest zależny przynajmniej od zmian pozycji i ustawienia, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jeden drugi czujnik pozycyjny (5, 7) będący w stałym związku pozycyjnym z zębem, którego sygnał wyjściowy jest zależny od zmian pozycji i ustawienia oraz urządzenie przetwarzania danych (14) połączone z pierwszym czujnikiem pozycyjnym (12) szczoteczki (3) oraz z przynajmniej jednym drugim czujnikiem pozycyjnym (5, 7), dla odbioru sygnału wyjściowego pierwszego czujnika pozycyjnego (12) i przynajmniej jednego drugiego czujnika pozycyjnego (5,7) i porównania sygnałów wyjściowych tych dwóch czujników dla monitorowania pozycji szczoteczki (3) względem zęba przez określony czas.

    PL 201 322 B1