用于牙刷的三点压力检测系统技术方案

三点力检测系统包括：三个间隔的传感器组件，其电阻在施加于那里的压力的一个选定的范围线性地或单调地变。把传感器组件装配在柔韧电路的一个三角形配置中，柔韧电路定位在牙刷头和牙刷头体之间，牙刷头在其下表面上有一个以类似弹簧关系的紧抵传感器组件的三个隆起的部分。导电的轨迹沿牙刷的长度方向从传感器组件延伸到其后端的一个连接器。当抵着牙刷头施加压力时，一个微处理器用于估算电阻的变化，以确定抵着牙齿的Ｚ方向上的压力以及与牙刷头的基部平行的平面中的Ｘ和Ｙ方向的移动。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一般来说，本专利技术涉及一种用于牙刷的压力检测系统。更具体而言，涉及一种采用三个间隔开的传感器确定三维压力的系统。长时间在刷牙时持续地抵着牙齿并使用过大的压力(压力＝压强×面积)可能会导致牙龈组织损伤，并最终导致牙齿牙釉质损伤的观点已为人们普遍加以接受。人们已意识到过大的牙刷压力所产生的问题是十分普遍的。尽管手动和电动牙刷均可能施加过大的压力，但通常电动牙刷将会明显增大过大压力的影响。因此，人们希望当过大的压力施加于牙齿时，用户能够得到一个可靠的指示信息，以致于用户能够很快地减小这一压力。包括压力指示器的商业牙刷，即使有的话也很少。由于各个用户倾向于抵着牙齿施加过大的压力，而且由于过大压力的结果肯定是有害的，所以人们希望能够开发出一种可靠的、精确的压力传感器，即一种不仅使用简单而且能够经济地装入牙刷的压力传感器。各种以不同方式测量刷牙的力的压强和压力传感器，包括机械的和电气的两种类型的传感器已经为为人们所熟知。某些传感器测量压强，而其它的一些测量实际的压力。通常，压力传感器可望优于压强传感器，因为压强传感器对于推抵传感器的加载组件(牙刷头)的大小与/或加载组件和传感器的相对位置是敏感的。然而， 通过在传感器上包括一个选定的区域的一个加工成形的突出部分(凸块)，可以把压强传感器转换成压力传感器，以致即使不能消除也可明显减小检测系统对加载组件(事实上，加载组件可能是平的)的大小、形状与/或位置的敏感性。某些传感器使用一个压电设备测量传感器的偏转率，并提供关于组件移动速度的信息，而不是压力或压强信息。另外，还有其它一些传感器使用应变仪，其中的某些结合了温度补偿元件。另外，还存在着一些利用特殊材料的传感器，这些特殊的材料具有某种特性，例如电阻等，这一特性随某一给定范围上的压强或压力而变化。然后把来自这些压强或压力元件的信息与一个极限进行比较，以提供一个指示何时超过了一个过压强或压力的极限值的指示信息。因此，本专利技术是一个用于牙刷的三点压力检测系统，包括一个牙刷体；三个响应其上压力的间隔开的传感器组件，该组件定位在牙刷头之下的牙刷体中，以这样的方式加以安装牙刷头相对传感器组件移动来响应其上抵着用户牙齿的压力，传感器组件拥有一个所选定的特性，这一特性随传感器组件上所施加的压力而变化；传感器组件连接器，从三个传感器组件延伸，并可连接于一个处理器，处理器响应三个传感器组件的上述特性方面的变化来计算牙刷头上的力；以及三个在牙刷头的底表面上的隆起的凸块状部分，它们接触三个传感器组件，以致于牙刷头上的压力的变化可通过这三个隆起的部分改变传感器组件上的压力，因此可在传感器组件的选定的特性方面产生一个可识别的变化，以致于可以确定抵着用户牙齿的牙刷头的鬃毛/尖梢的压力。附图说明图1是描述牙刷中本专利技术的压力感应部件的基本零件的一个分解图。图2是图1的压力感应部件的一个分解图。图3是图2的压力感应部件的一个顶视图。图4是图1～3的压力感应部件的一部分的一个近视图。图5是描述图1～4的压力感应部件的操作的一个简化的逻辑图。图6是一张表，描述了响应不同压力的图1的压力感应部件的各传感器的响应情况。图1在10处大致示出了一个牙刷，牙刷1 0包括一个伸长状的牙刷体12、一个总体上以14加以表示的压力感应部件、以及一个牙刷头组件16。图1中的牙刷10是一个手动的牙刷，它是用于本专利技术的一个典型的牙刷环境。在所描述的实施方案中，牙刷体12包括大体平直的手柄部分18、一个从平手柄部分18向前延伸的颈部分20、以及一个接纳牙刷头组件16的接纳部分22。在所描述的实施方案中，牙刷体12由塑料材料制造，例如由聚丙烯、尼龙、或propinate。牙刷体的整个长度为7-1/2英寸，高度为0.3～0.5英寸。手柄部分18大约为1英寸宽，而颈部分在其与手柄部分18的结合点处大约为0.75英寸宽，然后微微地逐渐变细，直至与其接纳部分22相结合的位置，在这一相结合的位置颈部分微微地逐渐变宽以容纳牙刷头组件16。沿颈部分18从其与牙刷接纳部分22相结合的位置纵向延伸，然后延伸至手柄部分18的后端23的是一个槽24，在所描述的这一实施方案中槽24大约为0.15英寸深，在其大部分长度上，其宽度大约为0.20英寸，靠近手柄18的后端23处，槽24开始变宽，直至后端23，槽24基本上跨越手柄18的宽度延伸。以上对牙刷的手柄和颈部分的描述仅仅是说明性的。这种牙刷的配置和大小可以是多种多样的，例如，根据需要，手柄和颈的断面可以是圆形的或隋圆形的，或为其它形状。定位在槽24中并从牙刷体的前端25延伸至其后端13的是一个柔韧电路30，它形成了本专利技术的压力感应部件的一个主要部分。柔韧电路30包括一个头部分31(大约为0.357英寸宽)，安装在牙刷体的接纳部分22中；一个伸长的中心部分32(大约为0.170英寸宽)；以及一个连接器部分34，处于手柄部分的最后端。中心部分32和连接器部分34沿牙刷体的长度方向安装在槽24中。图2和图3中更详细地描述了柔韧电路30。柔韧电路30包括一个下层36，大约为0.003英寸厚的透明的或彩色的聚脂薄膜，例如Mylar，在其底侧上具有一种对压力敏感的胶，用于把柔韧电路30附接于牙刷体12，具体地说，是附接于槽24的下表面和牙刷头接纳部分22的内表面。柔韧电路30包括三个对压力敏感的环形传感器垫部件40、42以及44。传感器垫部件40、42以及44由对压力敏感的油墨制造，并能够从各种渠道购买到，包括可从Tekscan(固体盘形压力传感器，例如序号为5,989,700的美国专利中所描述的)以及Interlink和IMR公司(交指型压力传感器)那里购买到。交指型压力传感器对加压于传感器表面的加载组件的形状、大小、以及位置是敏感的。这种对加载组件的形状、大小以及位置的敏感性可通过在传感器上施加的一种加工形成一个选定大小的凸块明显得以减小或消除。每一个传感器垫部件包括两个对压力敏感的盘部分(如图所示)，银或碳银油墨的，其中每一个垫部件分别拥有印刷在两个盘部分的外表面上的聚脂连接层47a～47b。在所描述的实施方案中，垫部件40和42被定位于朝向柔韧电路头部的后部，纵向距柔韧电路的前端45大约为0.81英寸，并间隔大约0.16英寸。第三垫部件44定位在距柔韧电路的前端45大约0.09英寸处，并沿横向大体定位在垫部件40和42的中间位置。当把垫部件40、42以及44的中心点连接起来时，它们形成一个窄三角形。也可以采用这些垫部件的其它几何关系获得同样的压力信息。例如，可以把垫部件40和42向前定位在牙刷基部的尖梢附近，以及把垫44向后定位在手柄的附近。三个垫部件可望能够适当地运作，但也可以使用与间隔大约为一个传感器垫部件的其它稳定元件相结合的一个垫部件。对压力敏感的垫部件根据所施加的压力改变整个电阻，并拥有一个来自20～1000克的所施加的压力的线性的、或单调的输出。分别连接于每一个垫部件40、42以及44，并延伸到牙刷后部的是两个细的电轨迹，如图4中十分清楚地加以描述的。通过两个至每一传感器垫的银油墨连接层47a～47b把轨迹连接于传感器垫部件。在一个具体的实施方案中，上和下Mylar层36和60的内表面均拥有印刷在其上的一个银油墨层和一个对压强敏感的油墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于牙刷的三点压力检测系统，该系统包括：一个牙刷体；三个间隔开的并响应其上压力的传感器组件，这些组件定位在牙刷头之下的牙刷体中，并按这样的一种方式被安装：牙刷头响应抵着用户牙齿的牙刷头上的压力相对传感器组件移动，传感器组件拥有一 个选定的特性，这一特性根据施加在传感器组件上的压力而变化；传感器组件的连接从三个传感器组件延伸，并可连接于一个处理器，处理器响应三个传感器组件的上述特性方面的变化来计算牙刷头上的力；以及牙刷头的底表面上的三个隆起的部分，它们与三个传 感器组件相接触，以致于牙刷头上的压力的变化可通过这三个隆起的部分改变传感器组件上的压力，因而，在传感器组件的所选定的特性方面可产生一个可识别的变化，以致于在抵着用户牙齿的沿牙刷头上鬃毛方向的力能够得以确定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SM梅金尼斯三世，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]