有些电动牙刷具有多个操作模式，用户可以通过牙刷体上的通常 称为“用户接口”的控制按钮加以选择。每个模式通常具有不同的刷 牙动作，例如，正常模式可以特别适合正常的刷牙/洁牙，而轻柔模式 可以具有较小的刷牙动作和/或以较慢的速率运动。另一种模式可以是 牙刷具有脉动动作的按摩模式。
这些模式只是各种可能模式中的一些例示性的模式。通常，操作 模式一旦选定，将控制牙刷操作一个完整的刷牙事件，即2分钟。如 果某个用户希望在单个事件的时间内组合一些不同的模式，即在2分 钟时间内组合两个或更多种模式，这个用户每当希望特定的模式/时间 配置(mode/time profile)时必须操作用户接口进行控制，以手动创 建该特定的配置。这对用户要一致和可靠地完成来说往往是太复杂或 太麻烦。于是，需要用简单的控制来产生单个刷牙事件的复杂刷牙配 置。这样的控制对于那些已知可产生有益效果的模式/时间配置来说特 别是所希望的。这对想通过简单、直接的控制操作就可以具有他们可 得到的所希望的配置的用户会是有益的。
此外，往往所希望的是有一个简单的装置可以将刷牙时间延长一 段所选的短时间周期，例如30秒。通常，目前这是在正常事件结束后 再次按压接通/关闭按钮，并且随后在过了所希望的附加刷牙时间时再 手动结束刷牙来完成。然而，这往往是难以监控的。
最后，有一些特别的刷牙环境，诸如鼓励儿童适当刷牙和刷满一 段所希望的时间，这可以通过可以广泛分类为特定的操作模式的专用 刷牙布置来增强。此外，还可能希望维持儿童刷牙的记录，供家长方 便读出，以监视儿童的刷牙程式。
因此，所希望的是，将电动牙刷布置和修改成适合能提供增加的 操作模式能力，同时模式选择较为简单，从而使用户可以更为有效地 使用电动牙刷。

因此，在这里公开了一种使电动牙刷在一个刷牙事件期间以一个 以上的操作模式进行操作的系统，这种系统包括：具有牙刷体、牙刷 头、驱动牙刷头的电动机和用于电动机的控制器的电动牙刷，所述控 制器预编程为产生至少一个在单个刷牙事件期间牙刷以一个操作模式 操作一段所选的时间后按照程序自动改变到至少一个与第一操作模式 不同的其他操作模式操作另一段所选的时间的操作的模式/时间配置， 其中为这些操作模式所选的时间之和等于单个刷牙事件的时间；以及 可由用户操作的用户接口，用来开始模式/时间配置操作。
还公开了一种延长电动牙刷自动操作时间的系统，这种系统包括： 控制牙刷的牙刷头部分的操作的牙刷的控制系统，所述控制系统具有 在刷牙事件结束后基本上立即为牙刷操作提供一段所选的附加时间的 预编程能力，这段附加时间显著短于单个刷牙事件的时间。
还公开了一种鼓励使用电动牙刷的儿童刷牙的系统，这种系统包 括用于在使用中的电动牙刷的显示装置，所述显示装置包括显示程序， 在其中随着在刷牙事件中从接通牙刷的时间继续到所希望的时间周期 结束的牙刷的使用，所选的事物从初始状态可视地进展到最终所希望 的状态。
还公开了一种调整供不同年龄的儿童使用的电动牙刷的操作特 性的系统，这种系统包括：用于响应于来自内部源或外部源的指令， 调整与所选的儿童用户年龄关联的、由控制系统执行的牙刷操作特性 的电动牙刷；以及用于以所选的操作特性级别开始电动牙刷的操作的 输入系统。
附图说明
图1A为示出本发明的结构的电动牙刷的简化图；
图1B为电动牙刷的用户接口部分的示例的示意图；
图2为电动牙刷的包括时间延长指示器的用户接口部分的示意 图，示出了各个操作模式；
图3A-图3C为用户接口示意图，示出了用2-按钮控制接口在各 个模式之间进行转换的系统；
图4A和图4B为接口示意图，示出了用图3A和图3B的2-按钮接 口在自动与手动延长时间能力之间进行转换的系统；
图5A-图5D为接口示意图，示出了选择延长时间的模式的系统；
图6示出了在图5A-图5D所例示的典型操作已完成时的接口；
图7A-图7B为示出供儿童使用的刷牙系统的简化图；
图8为示出另一个供儿童使用的刷牙系统的示意图；
图9A-图9D为示出图8的系统的操作的时序图；
图10为具有随着儿童的长大改变牙刷的操作特性的各种实施例 的牙刷的示意图；
图11为具有改变牙刷的操作特性的表层构件的牙刷的示意图； 以及
图12-图14为图11的表层构件的剖视图，示出了改变牙刷的操 作特性或开始其操作的各种方式。

如上面所指出的那样，许多电动牙刷当前具有一个以上的操作模 式。每个模式具有特定的牙刷运动(运动的振幅和程式)和频率，以 提供所希望的效果。然而，这样一些模式都要操作整整一个刷牙事件 的长度，通常是2分钟。
图1A和图1B示出了将电动牙刷编程为包括组成单个刷牙事件的 两个或更多模式的布置。在这样的布置中，针对每个组合模式操作， 将两个或更多不同的各具有一段所选定的时间的操作模式编程为总的 持续时间与单个刷牙事件的持续时间相同。这样的各模式具有所选的 时间的组合模式以下称为模式/时间配置，或可选地称为例行程序，如 在图1B中所使用的那样，意味着单个刷牙事件包括两个或更多在正常 刷牙时间内各占一段预定的持续时间的个别模式。
模式/时间配置的一个示例是首先是40秒的低幅度准备模式，接 着是1分钟的深按摩(脉动)模式或者说正常刷牙模式，最后以20秒 的轻柔模式结束这个刷牙事件。不同模式和时间的组合都是可行的。
图1的具有这样能力的电动牙刷10由传统的电动机12操作，而 电动机12由可充电电池14供电。电动机12由程控组件16控制，程 控组件16能将电动机12控制成使牙刷的牙刷头部分18以所选的振幅 和频率运动。牙刷头运动的模式还可以受施加到电动机上的激励信号 控制。牙刷头的运动可以是弧形的、往复的、脉动的(诸如在图8中 所示)或其他类型的运动。还可以将牙刷头运动的振幅和频率控制成 具有不同的效果。随着牙刷进行操作，可以向用户提供听觉指示，指 出具体模式的每次改变。
选择牙刷的特定模式或模式/时间配置由用户接口20控制。用户 可用的每个模式和模式/时间配置在制造厂被编程到控制器16。选择 模式/时间配置的用户接口的示例示于图1B，接口20包括一个接通/ 关闭按钮22、一个模式按钮24、三个可由用户选择的不同模式26和 两个各包括一些各占特定时间的特定模式的组合的模式/时间配置(例 行程序)28。
使用模式按钮24，可以使接口循环显示三个模式和两个模式/时 间配置。同样，这个特定接口也是例示性的，因为可以将不同数量的 模式以及不同数量的模式/时间配置编程到控制组件16和在接口上具 有显示。所例示的基本想法是，实际上可以将每个模式/时间配置编程 到控制组件，而用户接口布置成通过操作单个模式可循环到所希望的 模式/时间配置，于是在以后再操作接通/关闭按钮时，就自动开始所 希望的模式/时间配置。在另一个实施例中，用户可以将特定的模式/ 时间配置编程到控制组件，以满足他/她的特殊需要/愿望。
可以将牙刷编程为可以在牙刷处在关闭状态时或者在牙刷已经 接通时进行特定的模式或模式/时间配置的选择。
在图1A和图1B的布置的另一个方面，可以通过链路32从远程 牙科诊室34的或诸如用户的计算机的其他位置的设备向牙刷提供特 定的模式/时间配置。在牙刷处，由在36处概括示出的充电线圈通信 系统接收所希望的模式/时间配置信息。这种布置是有益的，因为随着 发现特定的模式/时间配置具有可以适合特定患者的需要的特定有益 效果，牙科医生(或用户)可以编制自定义的模式/时间配置，在牙刷 制造后将它提供给牙刷。
控制器16还可以记忆用户对特定的模式/时间配置的选择，因此 单个用户可以通过按压接通/关闭开关使牙刷自动进入所希望的操作， 而不需要每次都通过如上面所说明的那样操作模式按钮来进行选择。 这使使用已编程的模式/时间配置甚至更为容易，使用更方便。
控制器16还可以记忆两个(有时是更多个)可用的模式/时间配 置，诸如家庭内两个独立的用户的可用的模式/时间配置，根据在相继 激活牙刷之间所过去的时间按操作牙刷的顺序产生这些操作配置。例 如，第一次激活牙刷将为第一用户产生第一模式/时间配置，然后在第 一次激活后在一段上述(已知)所过去的时间内再次激活牙刷将为另 一个用户产生第二模式/时间配置。
再进一步，控制器16还能记忆单个用户的在一天里一个时间例 如早晨刷牙的一个模式/时间配置和在一天里另一个所选时间例如晚 上刷牙的第二模式/时间配置。在有两次以上刷牙例如三次刷牙而每次 用不同的模式/时间配置的情况下，也可以这样做。
于是，将所选的模式/时间配置编程到控制器16导致让用户通过 简单、直接的操作，无论是通过操作单个模式按钮还是在有些情况下 仅操作接通/关闭开关，就能实现复杂的刷牙操作程式(配置)的可靠 而方便的布置。
在另一个模式布置中，可以通过用户对牙刷的控制接口部分的一 个操作使单个事件的刷牙时间延长一段附加的短时间周期，例如30 秒。这样的控制接口示于与图1B类似的图2。在这个接口内，有一个 接通/关闭按钮40、一个模式按钮42、三个指示三个不同的用户模式 的LED 44和一个指示可以手动或自动设置的延长时间模式的LED 46。
在本控制布置中，在一个正常刷牙事件的结束后，即刷了2分钟 后，牙刷将自动关闭。在本布置中，在这样的结束后按压接通/关闭按 钮40将导致延长牙刷的操作时间。虽然30秒的附加时间可以是典型 的，但该时间可以较长或较短，例如在20到40秒左右的范围内。基 本想法是提供可以方便地选择的、延长到超过正常的2分钟的时间的 特定操作模式的能力。为此，牙刷控制器16(图1)编程为响应在一 个正常刷牙事件结束后的一段时间(例如，15秒)内对接通/关闭按 钮的操作，以接通延长时间模式。
在一个布置中，牙刷在所延长的这段时间期间的操作模式将与在 正常(2分钟)刷牙事件期间的操作模式相同。图3A-图3C示出了怎 样操作模式按钮60以改变牙刷的正常操作模式的顺序。按压模式按钮 60将依次在各个可能的模式之间改变牙刷的操作。在所示的这个实施 例中，这可以是：正常刷牙操作，LED 62发光(图3A)；轻柔模式操 作，LED 64发光(图3B)；或者按摩模式操作，LED 66发光(图3C)。 可以实现其他模式，每个模式具有特定的牙刷动作。
在延长时间/模式布置的进一步改进中，用户能设置即建立时间 延长操作参数。在第一设置步骤，可以正如以上所讨论的那样通过在 正常事件结束后的一段特定时间内按压接通/关闭开关手动实现延长 时间布置，在接口上示为“手动”操作，或者可以自动实现，用户自 动得到附加时间，不需要再用接口做什么。此外，牙刷在所延长的这 段时间周期期间的实际操作模式可以由用户选择。
选择手动或自动和选择特定的用于延长时间模式可以由图4A-图 4B、图5A-图5D和图6所例示的、在下面这些段落中所说明的“设置” 过程实现。
在设置过程中的第一步骤，延长时间设置可以在手动与自动之间 切换。如上面所指出的那样，在手动布置中，每当希望延长时间时， 必须如上面所说明的那样操作接通/关闭开关。另一方面，在自动布置 中，每个刷牙事件后自动提供延长时间。在所示的由工厂布置在牙刷 内的编程设置布置中，在一个实施例中用户按压接通/关闭按钮67一 段大约为3秒钟的时间。这段时间必须足够长，以可靠地表示用户希 望设置过程。现在就可以开始设置过程。手动/自动的LED 68将闪烁， 表示延长时间操作的当前状态。在所示的这个实施例中，橙色表示手 动操作状态，而绿色表示自动状态。可以使用其他颜色以及其他视觉 指示器，诸如闪烁速度，以区分这两个操作状态。或者，也可以使用 两个隔开的LED，一个表示手动而另一个表示自动。在手动/自动LED68 闪烁时对模式按钮70的操作将按需要在手动或自动之间改变延长时 间。
在下一个设置操作中，用户可以为延长时间(周期)选择一个与 为正常刷牙时段选择的模式不同的模式。这是有益的，因为它允许用 户选用刷牙事件的一个特定的刷牙部分，例如牙龈按摩，来结束刷牙。 延长时间的模式由用户在设置过程期间按压模式按钮改变，着于是将 操作模式改变为例示轻柔模式(LED 71发光)的第二模式，如图5B 所示，再改变为下一个模式，在图5C中为按摩模式(模式LED 72发 光)。随着操作状态改变，所选的当前模式LED开始闪烁。在模式循 环的最后阶段，就没有一个模式LED闪烁，如图5D所示，这表示延长 时间功能处于“关闭”状态。
用户在延长时间设置过程期间选择了延长时间的操作模式后，操 作接通/关闭按钮67，这导致接口LED显示所选的设置一段选定周期， 例如30秒。图6示出了一个延长时间设置过程的结果，其中手动/自 动LED发光，为橙色或绿色，牙刷在所延长的时间期间将以轻柔模式 操作。
虽然没有逐一例示，但设置程序可以包括让用户设置具体延长时 间周期的能力。可以包括30秒的默认时间。
图7A、图7B、图8和图9A-图9D示出了专为鼓励儿童刷牙和为 家长提供监视他们子女的刷牙习惯和/或进展的相应信息的布置。在一 个实施例中，如图7A和图7B所示，牙刷系统包括图示相对选定标准 使用牙刷的情况的显示屏80，如以下所说明的那样。这种布置示出了 牙刷处于一个特殊的操作模式，显示用户用牙刷刷牙的性能，而不是 改变牙刷的操作。因此，它是用户-接口模式。牙刷的用户与用户看得 见的独立显示屏之间的通信可以用无线链路(RF链路)或有线链路实 现。这个显示屏也可以是在牙刷上的，如在牙刷的把手上。
例如，在这个实施例中，确定性能标准为实际刷牙使用2分钟， 花用来图示刷牙的进展。在牙刷接通时，花处于最初的早期状态，如 图7A中90处所示。随着牙刷从最初接通实际使用时间的增加，花以 自然的开花顺序逐渐开放，直到在2分钟达到完全开花状态。这个进 展被示于显示屏面92-95。当然可以用5个以上的屏面来逐步鼓励刷 满2分钟。基本的想法是使用诸如花从最初(花蕾)状态发展到完全 开花之类的动画显示。这鼓励用户继续刷牙，以看花发展到盛开。
或者，如果牙刷没有用满2分钟，花的显示可以反向移动。这例 示于100-104的显示屏。在这些显示屏面的例示中，花凋谢的程度将 取决于在一个事件期间实际使用牙刷的时间与所希望的使用时间之 差。
虽然以花作为本发明的一个具体实施例/图示示出和说明，但也 可以使用其他的图示。一个示例是从地球到月球的宇宙飞船，牙刷用 满2分钟将导致宇宙飞船满意地在月球上着陆。本领域技术人员当然 会想到其他类似的图示，包括动物和各种机器。动画还提供对牙刷的 年轻用户有益的实际使用与所希望的使用类型之间的联系的视觉指 示。
在需要达到的标准包括刷牙时间以外的例如刷牙压力或牙刷在 口内各个象限之间的适当运动之类的情况下，也可以使用同样的原理。 图示屏面内正向和负向的进展可以相当复杂，取决于儿童全面遵从各 个刷牙标准，具有不同的编程分支和图示屏面。同样，这些标准可以 是总刷牙时间、刷牙压力和用适当时间覆盖口腔所有区域的情况，等 等。
这种布置的演变示于图8和图9A-图9D。图8示出了具有显示满 口牙齿的幽默面部的显示装置110。这个装置可以在有或没有音乐伴 随的情况下使用。它可以是独立的显示装置或者处在牙刷的把手上。 如图9A-图9D所示，随着牙刷在各个象限之间运动，在显示屏上可以 图示覆盖口腔的各个象限的情况。图9A-图9D示出了牙刷覆盖的一个 顺序，再次详细图示了儿童使用牙刷的情况。
涉及儿童用牙刷实际刷牙的信息可以作为数据积累起来，然后由 牙刷系统显示，以方便家长或其他有关人员，如牙科医生。在这个可 由家长选择的模式中，可以很容易向家长显示在一段所选的时间内诸 如在当天、前一天或前几天或更早时间使用牙刷刷牙情况的信息，特 别是包括单个儿童的刷牙次数。家长接收到实际数据形式的即时反馈， 以监视儿童刷牙的执行情况。
同时，设备提供视觉和听觉的鼓励，激励儿童遵从所希望的刷牙 安排。
以上公开了电动牙刷的各个操作模式布置。这些模式涉及牙刷的 特定操作，包括牙刷头的运动和频率。在另一个模式中，提供了对刷 牙时间的改变。还公开了一种用户接口/性能布置，设计成鼓励和激励 儿童保持所希望的刷牙习惯。
图10-图14集中示出了一种按预定方式酌情改变电动牙刷的性 能特性以使牙刷可供儿童使用一段通常是几年的时间的系统。最初的 设置可以是适合诸如3岁或4岁或者更大一些(如果希望的话)的年 幼儿童，然后定期地改变，直到儿童能容易忍受牙刷的全部性能。这 通常是在儿童具有固齿后的某个时间。
电动牙刷一般标记为120。在一个实施例中，电动牙刷包括所存 储的包括电动牙刷在各个所选年龄的性能/操作特性的程序122。微处 理器控制器123通过可以是任何已知布置的电动机组件125使牙刷操 作。这些性能特性例如包括牙刷头运动的振幅、牙刷头运动的频率和 刷牙时间。也可以包括其他特性。对于每个不同的年龄段，可以改变 这些操作特性中的一个或多个操作特性。性能特性还可以包括根据用 户反应装入的适应例行程序。牙刷可以检测用户将牙刷压到牙齿上的 压力，将振幅调整一个所选的量，以补偿牙刷的实际使用情况。例如， 如果用户将牙刷硬毛对牙齿压得太紧，振幅可以增大一个所选的量， 而如果用户压得不紧或者与牙齿只有轻接触，运动的振幅可以减小一 些，反之亦然。
在所存储的程序122中，为不同年龄存储的牙刷的每个性能特性 的特定值符合与儿童和青少年有关的已知数据，即与年龄有关的适当 性能设置。因此，在一些与特定年龄有关的步骤中专门调整牙刷的操 作，直到用户可以接受全强度的操作。各个操作特性中的一个或多个 操作特性可以隔不同的预定年龄例如每两年而改变一次。然而，也可 以在其他年龄进行改变。
最初的操作级别或最初使用时儿童的年龄可以通过各种方式输 入牙刷。这将所存储的程序初始化到所选的级别，例如4岁。一种方 式是使用牙刷本体上的多个按钮124。另一种方式是通过在牙刷的充 电器126与牙刷之间通过充电线圈128或牙刷内另一个独立的与充电 器内的线圈相应的线圈进行的通信。充电器可以包括用来输入所希望 的信息的小键盘或触摸屏130。又一种方式是传统的RFID标签134， 可以将RFID标签固定到牙刷上或者放在牙刷附近，以将所存储的程序 初始化到特定的年龄/性能级别。RFID标签可以包含在可以粘到牙刷 上的粘附件内。在所有情况下，牙刷内的微处理器将识别出通过不同 的输入装置提供的、用以产生所选的用于特定年龄/级别的性能特性的 级别。于是，牙刷将用所选的性能特性进行操作。
上面所说明的各种输入装置除了将所存储的程序122初始化到特 定的级别之外，还可以用来输入特定的输入级别年龄的实际性能特性。 这还可以也在其他年龄时执行。在这样的布置中，性能信息由牙刷外 部的源而不是内部所存储的程序提供。
在另一个布置中，输入或操作信息136可以由可从把手部分139 拆卸的牙刷头部分137提供。不同的头可以具有用于特定年龄的操作 特性。将一个与特定年龄相应的头用另一个用于不同年龄的头代替， 由于信息从牙刷头提供给牙刷的微处理器控制器123，将导致牙刷的 操作特性的改变。此外，对于每个所选的年龄段，还可以有一个具有 新的性能特性的全新牙刷。
在如图11-图14所示的又一个实施例中，各种表层组件可以与电 动牙刷配合使用，每个表层构件140具有适合初始化/改变所选年龄段 的性能特性的元件。表层构件可以覆盖整个把手143或者只是覆盖部 分把手。表层构件可以用搭锁或滑扣布置、尼龙搭扣带、粘合剂、磁 性或其他布置连接。表层组件140可以设计成能引起特定年龄的人的 兴趣，具有年龄吸引的设计/外形。参见图12，表层构件140可用来 通过表层构件的内表面上的接触件142改变操作特性，接触件142与 牙刷上的相应元件特别是PC板146上的元件相互作用，通过按压表层 构件上的部位145激活这些元件。或者，激活设备的开关可以完全在 表层构件内，通过RFID元件或类似系统与把手通信。
参见图13，表层构件140可以可选地含有RFID标签144(RFID 芯片和天线)，与牙刷内的RFID接收器和天线147配合，以提供来自 所存储的程序的适当初始化信息或实际性能特性。在图14所示的又一 个实施例中，表层构件140可以使用霍尔效应布置，其具有处在把手 或PC板内的传感器148和处在表层构件内的磁体149。
表层还可以含有一系列磁体，这些磁体由把手内的相应元件检 测，从而可设置所希望的性能特性。
在另一个实施例中，初始化信息或操作特性可以在可插入牙刷的 接收端口152的套件150内提供。接收端口可以设置在把手上任何地 方，包括底座。接收端口连接到微处理器123上。例如，可以由牙科 医生在用户到所选年龄时相继提供专用套件。
以上图10-图14的具有不同实施例的系统可以配合电动牙刷使 用，因此电动牙刷将以适合各种年龄的儿童的特定方式操作。于是， 对于从较幼年龄一直到可用成人电动牙刷的儿童来说，都可以受益于 电动牙刷。
虽然以上例示性地公开了本发明的各个实施例，但可以理解在不 背离以下权利要求的情况下在这样的实施例中可以融合各种改变、修 改和替换。