WO2025196031A1 - Apparatus for automatically performing detection operations and cleaning operations and method for controlling same - Google Patents
Apparatus for automatically performing detection operations and cleaning operations and method for controlling sameInfo
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- WO2025196031A1 WO2025196031A1 PCT/EP2025/057335 EP2025057335W WO2025196031A1 WO 2025196031 A1 WO2025196031 A1 WO 2025196031A1 EP 2025057335 W EP2025057335 W EP 2025057335W WO 2025196031 A1 WO2025196031 A1 WO 2025196031A1
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- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
- A61C17/22—Power-driven cleaning or polishing devices with brushes, cushions, cups, or the like
- A61C17/221—Control arrangements therefor
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46B—BRUSHES
- A46B15/00—Other brushes; Brushes with additional arrangements
- A46B15/0002—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process
- A46B15/0004—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means
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- A46B15/0004—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means
- A46B15/0006—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means with a controlling brush technique device, e.g. stroke movement measuring device
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- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
- A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
Definitions
- the invention relates to a device for automatically carrying out detection and cleaning operations and methods for controlling them.
- the object of the invention is to provide a device for carrying out detection and cleaning operations, which enables automated oral cavity cleaning on the basis of collected individual data.
- a device To perform error-free automatic cleaning of a denture, a device is required that measures and detects the denture shape and biomarkers, calculates a perfect personalized curve for the care routine, and can follow a care operation without errors and user harm.
- the device can have a first detection device and a second cleaning device.
- the two devices can be designed separately as two devices or combined as a single device. In the former case, the measurement, detection, and maintenance operations can be performed in a single stage.
- the operations are carried out in a two-stage process. This ensures that the measurement and detection routines are separated from the care routine, thus increasing precision.
- the two components of the device are structurally separate as two devices, they are preferably based on the same basic operating principle.
- Each of the devices has at least one functional device that can be inserted into the oral cavity.
- the functional device is, in particular, either a functional device for performing measuring and detection operations or a functional device for performing care operations.
- the functional devices are movable and rotatable heads, such as a detection head or a cleaning head.
- These heads can be inserted into the oral cavity and positioned there using actuators. They are thus moved over the teeth without user intervention.
- the heads can also perform their own movements.
- the device or each of the devices also has a holding device which enables the device (in the case of a structural unit) or the devices to be held by the teeth.
- the holding device also serves as a reference point for the determination and Determination of location data and the creation of a reference system between the location data of the device's features and the location data of areas of interest in the oral cavity.
- this reference point is a bite block, onto which the user bites preferably with a few teeth.
- these are preferably the incisors.
- multiple bite blocks used to provide a reference point are conceivable.
- possible errors in the data at the positions of the bite blocks must be taken into account.
- the detection device has two or four movable functional devices and in particular functional heads, which encompass the dentition from at least two but preferably three sides.
- two additional, fixed, second functional devices can be provided, which are permanently mounted around the reference point. These ensure the necessary overlap between the measurement and detection data of the movable functional devices on the anterior incisors of the upper and lower jaw.
- non-movable second functional devices can, for example, be arranged on the outside of the jaw because there is a larger bite radius here and therefore errors in the data can more easily occur here.
- the cleaning device also has two or four movable functional devices which surround the teeth from at least two and, in a preferred embodiment, from three sides.
- This is particularly motor-mounted and movable by 20-40mm and is arranged around the reference point in the area of the incisors.
- Two individual functional devices can enable more customized care for rare dentitions.
- the dual-function device could be equipped with additional drive units to move it up and down, and toward or away from the tooth. This offers advantages in adapting to unusual dentition shapes and allows for more complex care routines on the front teeth. However, it makes the cleaning device larger in precisely those areas where space is already very limited, since the reference point and the other functional devices are also located in this area.
- Two movable functional devices for the molars and one movable double-functional device on the front teeth ensure that the care routines in the area of the canines are covered.
- each device or apparatus is provided with at least one reference point for determining and establishing location data and for generating a reference system between the position data of the device's devices and the position data of regions of interest in the oral cavity. All movements of the movable functional devices are also referenced to these reference points.
- This reference point is formed primarily by a bite-blocking device at various points on the dentition. However, it can also be used individually or additionally by chin rests, Suspensions on the ears, nose, head or in the mouth, for example supported by a palate support.
- the reference point can additionally be equipped with sensors.
- the sensors can be pressure sensors to measure bite pressure, 2D mesh sensors to more accurately measure rotation or displacement of the bite during two stages, position sensors to detect movements of the head with the device or equipment, but also time-of-flight sensors, inside or outside the mouth, to record displacements to the face and thus better relate any movements of the functional devices to the reference point.
- the fixed functional devices in the interdental spaces of the front teeth can be used to determine the reference point even more precisely. This allows for the partial replacement of the 2D mesh sensors.
- the non-movable functional devices are combined with a pressure sensor and two time-of-flight sensors outside the mouth.
- the pressure sensor ensures that the user has the device(s) at the same height in the mouth and the two non-movable functional devices and the two time-of-flight sensors can measure rotations and tilts of the devices or the appliance in the mouth or displacements around the longitudinal axis of the teeth.
- the device or devices In order to accurately measure the movement of the movable functional devices to the reference point and thus ensure referencing of the movement, the device or devices preferably have a similar drive of the functional devices.
- the speed of movement of the functional devices and the accuracy of positioning depend on the spindle pitch in a preferred spindle drive and are controlled via encoders, Hall sensors on the spindle, or current and angle sensors.
- the device has two structurally separate units, namely a detection unit and a cleaning unit, it is advantageous to use different spindle pitches, thus enabling, for example, more precise measurement or detection than is necessary for the care routine or operation.
- Additional drives for up, down, tilting and rotating movements of the functional devices are advantageous so that the functional devices can adapt to any type of dentition or so that switching from the upper jaw to the lower jaw is possible when using only two functional devices.
- the movement over the teeth is carried out passively, as this allows for more sensitivity to changes in the shape of the teeth.
- a spindle drive Preferably, four functional devices, in this case detection heads, are guided over the teeth via a spindle drive.
- the lateral and upward/downward movement is passively controlled by a spring system.
- the spring systems can be mounted passively in both directions, up and down, or left and right.
- the care procedure should be performed as precisely as possible.
- the inventors recognized that a rigid drive for the functional devices is preferable for this purpose.
- Tilting movements to adjust the height of the functional device(s) should also be as rigid as possible so that precise pressure can be applied to the occlusal surface of the teeth.
- Pivoting movements are generally rigid, but can be overlaid with a slight passivity. This has the advantage that, especially when only one stage is used for detection and care, or when the detection routine is still somewhat imprecise, the care is not performed too harshly. Instead, the passivity allows the care to center itself around the longitudinal axis of the dentition.
- Rotational movements along the longitudinal axis of the teeth should also be carried out as rigidly as possible, so that on the one hand a precise rotation from the upper jaw to the lower jaw is possible, which is necessary, especially when only two movable functional devices are used, and on the other hand, to screw the functional device into the interdental areas, which allows for better cleaning or, especially on the back molars, where there is a lack of space anyway, to allow a little more reach with a smaller functional device.
- Rotational movements around the vertical axis of the denture should be implemented as rigidly as possible to ensure that the functional device is always parallel to the dentures and thus achieve an optimal care routine.
- a rigid rotation of the functional device is necessary to rotate it into the correct position when switching from the upper jaw to the lower jaw. This has the advantage that the functional device can be made as large as necessary without causing discomfort for the user during the changeover.
- Tilting movements along the vertical axis of the dentition are preferably avoided, as this increases complexity without improving care/cleaning.
- this can have the advantage of allowing the spindle to be shortened, thus making the appliance smaller, as the functional appliance is tilted toward the last molars.
- a measuring and detection head as a functional device can be designed differently depending on its use.
- all necessary sensors are either integrated directly in the measuring and detection head or in the mechanics of the actuator devices or drive units.
- the fixed functional devices are equipped with two cameras on the outside of the denture.
- sensors are attached to the actuator units that make it possible to create an accurate 3D profile of the dentition and to project camera data as well as all additionally integrated sensors for biomarkers onto this 3D profile.
- all biomarkers are detected and measured purely by the cameras and special optics such as high- and low-pass filters and polarizers.
- This projection of the biomarkers, especially biofilm, caries, discoloration of teeth and gums, as well as tooth wear, tooth displacement, and gum recession, allows the calculation of a personalized curve, hereinafter referred to as the golden curve, for the care routine, which is then followed by a cleaning device with a functional device for care, in particular a cleaning head.
- encoders and current sensors are attached to the drive units for the translational movements. This makes it possible to save the exact position of the extended state with the encoders.
- the current sensors also help to detect whether the device has hit an obstacle. This allows for greater comfort for the user because excessive pressure is not exerted on the teeth, and also ensures that the lateral adjustment is triggered based on the measurement data from these current sensors.
- Encoders are attached for the lateral adjustment to ensure precise adjustment of the minimum angle.
- angle sensors for the tilt and swivel angle are attached to the actuator device or drive unit. This allows the current angle of the extended functional device to be measured.
- a cleaning head or care head i.e. the functional device for care, can be designed in different ways. This depends primarily on the application.
- a cleaning head can be equipped with filaments, lips, threads, wires, or other mechanical structures designed to act on a surface. In particular, they are designed to gently abrasively remove coatings such as biofilm from a surface.
- a cleaning head is designed with only thin filament bundles, which have the advantage of allowing precise piercing and wiping movements.
- Additional sensors can be arranged on the actuator devices and/or on the drive unit.
- the operation of the detection device is described below.
- the measurement and detection routine is divided into phases.
- the first phase is used to calibrate a rough golden curve. This occurs specifically the first time the device is placed in the mouth, but can also occur over multiple runs.
- the first measurement is used for a rough calibration of the golden curve, which is then refined with each subsequent application of the measurement and detection routine.
- older measurement data can be given greater weight, as the functional device is preferably moved more slowly over the teeth in the initial scans, thus providing more accurate measurement data.
- a memory is used that stores the most recent measurement data in addition to the calculated golden curve. This allows large changes in the position, rotation, distance, recession, or wear of teeth or gums to be compared to the golden curve. This has the advantage of filtering out potential measurement errors that arise in a single scan and exhibit a significant deviation from the golden curve, and reacting to them only after the large change has been confirmed.
- Bite on the reference point (bite device) to establish a reference Bite on the reference point (bite device) to establish a reference.
- the non-movable functional devices take an image that detects the middle interdental space and thus forms the first reference to the jaw.
- the time-of-flight sensors record the distance to the face to refine the reference.
- the functional devices are guided by the motor unit from the starting position of the functional devices towards the teeth.
- Images are captured by the functional devices at a constant frame rate. This isn't mandatory, but it has the advantage that known distances are always traveled at constant time intervals and at a known speed. This, in addition to the encoder and motor currents, results in a refinement of the golden curve, since, especially after a few scans, you know roughly how large a tooth is and thus the distance between two images.
- the functional devices are guided over the teeth until the motor current becomes too high.
- the respective functional device is deflected by a certain minimum angle using the lateral adjustment function, reducing the force required to continue moving on the teeth and achieving a comfortable calibration.
- a collision is registered when the motor current exceeds a predetermined threshold value, corresponding to a certain force. This force is typically between 0.5 N and 2 N.
- time-of-flight sensors or potential 2D mesh sensors at the reference point provide additional data on displacements and rotations so that the measured data can be corrected compared to the original reference point.
- the entire images are concatenated to create a coherent image stream.
- This image stream is examined by a machine learning algorithm. It is trained to segment teeth and gums and divides the image stream into teeth and gums.
- biomarkers such as biofilm, discoloration, or caries are detected using a threshold algorithm; b. or a machine learning algorithm is used that is trained to detect biofilm and other biomarkers such as discoloration or caries, thus allowing for more accurate detection. c. Both methods, or even more, can be combined to improve the results.
- the calculated golden curve is preferably used as the starting point for point number 4 and the following. All data continues to be recorded, but the device automatically detects which data points on the golden curve are considered correct and which still contain potential errors. This allows, for example, a. the frame rate of the images or detection to be reduced to save data; b. higher speeds to be driven without introducing new errors into the measurement data; c. specific areas of the golden curve to be approached to measure biomarkers at these points more precisely.
- the device for the measurement and detection operation provides the golden curve to the device for the care operation, which checks whether the data is plausible.
- the test includes a plausibility check to determine whether the golden curve does not lie in some areas outside the mechanically movable maxima of the device for the care routine, i.e. the device for the cleaning operation, whether the golden curve does not lie in areas that were indicated as tooth or dentition shape in previous measurements, and whether there are areas that cannot be approached in this way with a functional device of the device for the cleaning operation because this could cause harm to the user.
- curves such as splines are preferably inserted into the data points if too few of these data points are present in the golden curve. This has the advantage that known dentition curve geometries can be used to bridge missing data as best as possible.
- dentition shapes are corrected for planar and interplanar dentition symmetries. While the former correction targets symmetries of the left and right halves of the dentition, interplanar corrections utilize the symmetries between the upper and lower dentition. This allows significant deviations in a region to be compensated.
- sensors such as encoders, current sensors, angle sensors, or Hall sensors are attached to the drive units for the cleaning/maintenance functional device.
- the translational movement is generated via a spindle drive, which is equipped with an encoder on the motor and current sensors.
- a separate motor with encoder and current sensors is used for the swivel and tilt movement in the longitudinal axis of the bit.
- a strain gauge can be placed near each functional device to measure pressure on the occlusal surface of the teeth.
- the preferred embodiment rotates the entire spindle with the stroke of the translation drive. This has the advantage that the motor can be located far back outside the mouth. Encoders, current sensors, and Hall sensors are used on the motor.
- encoders To rotate the functional device around the vertical axis of the bit, encoders, current sensors and Hall sensors are used on the motor.
- the device for the cleaning operation also contains a camera in a very similar position to that in the non-movable functional device of the device for the measuring and detection operation as well as two time-of-flight sensors to measure displacements and rotations compared to the original reference point.
- a camera in a very similar position to that in the non-movable functional device of the device for the measuring and detection operation as well as two time-of-flight sensors to measure displacements and rotations compared to the original reference point.
- the device for the cleaning operation receives the golden curve and performs a plausibility check.
- the camera takes an image that detects the middle interdental gap and thus calculates the first reference in comparison to the device for the measurement and detection operation
- the time-of-flight sensors record the distances to the face.
- the golden curve is changed for the first time based on these new references.
- the functional devices of the upper jaw are then extended along the golden curve. This does not affect the results, however, and you can also start with the lower jaw.
- the golden curve is traced, and depending on the 3D structure of the dentition, the height of the teeth and gums, or the quantity and position of various biomarkers, the care routine is adjusted. This can include a. higher intensity; b. staying longer at a certain point on the golden curve; c. moving left or right, or up or down at specific points on the golden curve; d. turning and tilting from or to the tooth or interdental space at specific points on the golden curve; e. a combination of all of these methods.
- time-of-flight sensors and 2D mesh sensors or the camera at the middle interdental gap are used to perform further plausibility checks or to adjust the path so that the golden curve is traversed as best as possible.
- the invention is advantageous in that a fully integrated process for data collection and data transfer as well as the use of the acquired data is achieved, whereby data collection and maintenance using the data is carried out with comparable devices.
- the invention thus relates in particular to a device for the automated execution of detection and cleaning operations with a device for detecting states of at least one surface and a device for maintaining the surface, wherein the device for detecting is designed to scan at least the surface with sensors, also with regard to its three-dimensional course, and to transfer the acquired data to the device for maintaining the surface, wherein both devices provide a reference point to the surface and the device for detecting provides the data standardized to the reference point and the Facility for maintaining the data normalized to the reference point to use to scan the surface.
- a further development provides that the device for detection and the device for care form a structural unit within the device.
- each of the devices has at least one functional device that can be inserted into the oral cavity, wherein the functional device is either a functional device for carrying out measuring and detection operations or a functional device for carrying out care operations.
- the functional devices are movable and rotatable heads such as a detection head or a cleaning head
- a further development provides that the heads can be introduced into a mouth cavity by means of actuator devices and positioned in the mouth cavity.
- the device or each of the devices also has a holding device which, in the case of a structural unit, forms the device or each of the two devices in order to be held by the teeth.
- the holding device serves as a reference point for the determination and definition of location data and the generation of a reference system between the location data of the devices of the device and the location data of areas of interest in the oral cavity.
- the at least one reference point is at least one biting device on which the user bites with at least one tooth of the upper jaw and one tooth of the lower jaw.
- the detection device has two or four movable functional devices which encompass the dentures from at least two sides.
- a further development provides for four functional devices, one for each quadrant of the mouth.
- a further development provides for two additional, non-movable, second functional devices which are fixedly mounted around the reference point.
- non-movable second functional devices are arranged on the outside of the jaw.
- the cleaning device has two or four movable functional devices which surround the teeth from at least two sides.
- a further development provides for a dual-function device that can care for the upper and lower jaw simultaneously using a common drive unit.
- the double-function device is mounted so that it can move by 20-40 mm and is arranged around the reference point in the area of the incisors.
- a further development provides for the dual-function device to be equipped with extra drive units to move it up or down and towards or away from the tooth.
- a further development provides that the reference point is supplemented individually or additionally by chin rests, suspensions on the ears, the nose, or the head or in the mouth, for example by a palate rest.
- a further development provides for the reference point to be additionally equipped with sensors.
- the sensors include several or all of the following group: pressure sensors, 2D mesh sensors, position sensors, time-of-flight sensors, laser distance sensors, ultrasonic sensors.
- a detection head contains sensors as a functional device of the detection device, whereby all necessary sensors are either directly in the Measuring and detection head integrated and/or arranged in the mechanics of the actuator devices or drive units of the detection head.
- a further development provides that three cameras, one for each side of the tooth, are arranged in the detection head as a functional device of the detection device.
- a further development provides for the non-movable functional devices to be equipped with two cameras on the outside of the dentures.
- a further development provides that, in addition to the cameras in the detection head as a functional device of the detection device, sensors are attached to the actuator units, which make it possible to create an accurate 3D profile of the dentition and to project camera data as well as all additionally integrated sensors for biomarkers onto this 3D profile.
- a further development provides that a cleaning head is provided with filaments, lips, threads, wires or other mechanical formations which are designed to act on a surface, in particular are designed to gently abrasive remove coatings such as biofilm from a surface.
- a further development provides that a cleaning head is designed only with thin filament bundles
- a further development provides that additional sensors are arranged on the actuator devices and/or on the drive unit.
- a further development provides for the non-movable functional devices to be combined with a pressure sensor and two time-of-flight sensors outside the mouth.
- a further development provides for the functional devices to have spindle drives.
- a further development provides that two structurally separate units, namely a detection unit and a cleaning unit, have different spindle pitches and thus a more precise measurement or detection is possible than is necessary in the care routine or operation.
- a further aspect of the invention relates to a method for controlling a device for automatically carrying out detection and cleaning operations, in particular a device according to one of the preceding claims, characterized in that the status and the coordinates are first recorded with the detection device, wherein first a reference is generated by biting on the reference point, followed by at least the following steps:
- the non-movable functional devices take an image that detects the middle interdental space and thus forms the first reference to the jaw.
- the time-of-flight sensors record the distance to the face to refine the reference.
- the functional devices are guided by the motor unit from the starting position of the functional devices towards the teeth.
- a further development provides that the functional devices are guided over the teeth until the motor current becomes too high, whereby if the motor current is too high and thus a collision with the teeth is registered, the respective functional device is deflected by a certain minimum angle by means of the lateral adjustment so that the force required to continue moving on the teeth is reduced.
- a further development provides for a trigger to be registered when the motor current exceeds a predefined threshold value corresponding to a certain force. Specifically, this force is between 0.5 N and 2 N. This is repeated until no further lateral adjustment setting can be found where the motor current is sufficiently low or the end of the motor unit's range is reached.
- time-of-flight sensors or potential 2D mesh sensors at the reference point provide additional data on displacements and rotations so that the measured data can be corrected compared to the original reference point.
- a further development provides that after the detection or measurement routine has been completed, the entire images are concatenated to create a coherent image stream.
- a further development provides that the image stream is examined by a machine learning algorithm, which is trained on tooth and gum segmentation and divides the image stream into teeth and gums
- a further development provides for biomarkers such as biofilm, discoloration or caries to be detected on the teeth either using a threshold algorithm; or a machine learning algorithm is applied which is trained to detect biofilm and other biomarkers such as discoloration or caries and thus allows more precise detection of the same, whereby the results of this detection are projected onto the individual teeth and with the help of the data from the encoders, the current sensors and the angle sensors from this image stream and the mapped tooth and gum data a 3D reconstruction of the dentition is generated, onto which all biomarkers are projected, so that the calculation of a golden curve, which should be followed by a care routine in order to ensure the best possible care, is possible.
- a further development provides that the data for the golden curve is transferred from the detection device to the cleaning device and the cleaning device checks whether the data are plausible, whereby the check is a plausibility check, whether the golden curve does not lie in some areas outside the mechanically movable maxima of the cleaning device, whether the golden curve does not lie in areas that were specified as tooth or dentition shape in previous measurements, and whether there are areas that can be measured with a functional device the cleaning device cannot be approached in such a way because this could cause damage to the user.
- a further development provides for sensors such as encoders, current sensors, angle sensors or Hall sensors to be attached to the drive units for the functional device for cleaning/care in order to follow the calibrated and generated golden curve for the care operation.
- sensors such as encoders, current sensors, angle sensors or Hall sensors to be attached to the drive units for the functional device for cleaning/care in order to follow the calibrated and generated golden curve for the care operation.
- a further development provides that the translational movement is generated via a spindle drive, which is equipped with an encoder on the motor and current sensors.
- a further development provides for the use of a separate motor with encoder and current sensors for the pivoting and tilting movements in the longitudinal axis of the bit.
- a further development provides for a strain gauge to be placed close to each functional device so that pressure on the occlusal surface of the teeth can be measured.
- a further development provides that in order to rotate the functional device around the longitudinal axis of the bit, the entire spindle is rotated with the stroke of the translation drive.
- a further development provides for the use of encoders, current sensors and Hall sensors on the motor for the rotation of the functional device around the vertical axis of the bit.
- a further development provides for the use of a camera in the cleaning device at a very similar position to that in the non-movable functional device of the detection device, as well as two time-of-flight sensors to measure displacements and rotations compared to the original reference point.
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Abstract
Description
epitome GmbH epitome GmbH
Vorrichtung zum automatisierten Ausführen von Detektions- und Reinigungsoperationen und Verfahren zu ihrer Steuerung Device for automated execution of detection and cleaning operations and method for controlling the same
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Ausführen von Detektions- und Reinigungsoperationen und Verfahren zu ihrer Steuerung. The invention relates to a device for automatically carrying out detection and cleaning operations and methods for controlling them.
Die Reinigung von Flächen im Mundraum ist bekannt. Hierzu werden marktüblich Handzahnbürsten, Interdentalreiniger und Zahnseide verwendet. Cleaning surfaces in the mouth is well known. Manual toothbrushes, interdental cleaners, and dental floss are commonly used for this purpose.
Insbesondere sind auch eine Vielzahl von elektrischen Zahnbürsten auf dem Markt, welche überwiegend einen Bürstenkopf aufweisen, der elektrisch bewegt wird, während die Zahnbürste mit der Hand über die Zähne bewegt wird. In particular, there are a large number of electric toothbrushes on the market, which mostly have a brush head that is moved electrically, while the toothbrush is moved over the teeth by hand.
Die herkömmliche Mund/Zahnreinigung wird dementsprechend entweder komplett mechanisch oder teilautomatisiert durchgeführt. In der Maximalform ist die Putzbewegung motorisiert und der Anpressdruck wird über ein Aufleuchten einer LED an den Benutzer kommuniziert. Die Bewegung und der Winkel des Reinigungskopfes wird jedoch in jeder Ausführungsform vom Benutzer durchgeführt. Dies hat mehrere Probleme, da z.B. Rechtshänder die rechte Seite des Gebisses schlechter reinigen bzw. manche Bereiche des Gebisses generell schwierig zu erreichen sind. Außerdem ist die Reinigungszeit pro Zahn nicht immer die gleiche, was dazu führen kann, dass manche Zähne unvollständig geputzt werden. Aufgrund all dieser Probleme kann es dazu kommen, dass sich Zahnstein bildet oder im schlimmsten Fall Karies entsteht. Conventional oral/tooth cleaning is therefore carried out either completely mechanically or semi-automatically. In the most advanced form, the brushing motion is motorized, and the pressure is communicated to the user via an LED. However, the movement and angle of the cleaning head are controlled by the user in either embodiment. This presents several problems, as right-handed people, for example, are less able to clean the right side of their teeth, or some areas of the teeth are generally difficult to reach. Furthermore, the cleaning time per tooth is not always the same, which can lead to some teeth not being brushed completely. All of these problems can lead to the buildup of tartar or, in the worst case, tooth decay.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausführen von Detektions- und Reinigungsoperationen zu schaffen, welche eine Mundraumreinigung automatisiert auf Basis erhobener individueller Daten ermöglicht. The object of the invention is to provide a device for carrying out detection and cleaning operations, which enables automated oral cavity cleaning on the basis of collected individual data.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet. The problem is solved by the features of claim 1, advantageous developments are characterized in subclaims.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung zu schaffen, welches eine zuverlässige Reinigung ermöglicht. It is a further object to provide a method for controlling the device which enables reliable cleaning.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 34 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet. The problem is solved by a method having the features of claim 34. Advantageous further training is indicated in the dependent subclaims.
Um eine fehlerfreie automatische Reinigung eines Gebisses durchzuführen, bedarf es einer Vorrichtung, welche die Gebissform und Biomarker misst und detektiert, daraus eine perfekte personalisierte Kurve für die Pflegeroutine berechnet und der eine Operation der Pflege ohne Fehler und Nutzerschaden folgen kann. To perform error-free automatic cleaning of a denture, a device is required that measures and detects the denture shape and biomarkers, calculates a perfect personalized curve for the care routine, and can follow a care operation without errors and user harm.
Insbesondere kann die Vorrichtung hierzu eine erste Detektionseinrichtung aufweisen und eine zweite Reinigungseinrichtung. In particular, the device can have a first detection device and a second cleaning device.
Die beiden Einrichtungen können baulich getrennt als zwei Geräte oder baulich zusammengefasst als ein Gerät ausgebildet sein. Insofern kann im ersten Fall in einer Stufe die Mess-, Detektions- bzw. Pflegeoperationen durchgeführt werden. The two devices can be designed separately as two devices or combined as a single device. In the former case, the measurement, detection, and maintenance operations can be performed in a single stage.
Werden die beiden Einrichtungen baulich getrennt und somit als zwei Geräte betrieben, werden die Operationen in einem zweistufigen Prozess geführt. Damit ist eine Entkopplung der Mess-, und Detektionsroutinen von der Pflegeroutine gewährleistet und die Präzision kann erhöht werden. If the two devices are structurally separated and thus operated as two devices, the operations are carried out in a two-stage process. This ensures that the measurement and detection routines are separated from the care routine, thus increasing precision.
Liegen die beiden Einrichtungen der Vorrichtung baulich getrennt als zwei Geräte vor, beruhen sie bevorzugt auf dem gleichen grundsätzlichen Arbeitsprinzip. If the two components of the device are structurally separate as two devices, they are preferably based on the same basic operating principle.
Jede der Einrichtungen verfügt über zumindest eine in den Mundraum einfahrbare Funktionseinrichtung. Die Funktionseinrichtung ist insbesondere entweder eine Funktionseinrichtung zur Ausführung von Mess- und Detektionsoperationen oder eine Funktionseinrichtung für das Ausführen von Pflegeoperationen. Each of the devices has at least one functional device that can be inserted into the oral cavity. The functional device is, in particular, either a functional device for performing measuring and detection operations or a functional device for performing care operations.
Insbesondere handelt es sich bei den Funktionseinrichtungen um bewegliche und drehbare Köpfe wie einen Detektionskopf oder einen Reinigungskopf. Diese Köpfe sind mittels Aktuatoreinrichtungen in einen Mundraum einbringbar und im Mundraum positionierbar. Sie werden somit ohne Einfluss vom Benutzer über die Zähne bewegt. Die Köpfe können auch Eigenbewegungen durchführen. In particular, the functional devices are movable and rotatable heads, such as a detection head or a cleaning head. These heads can be inserted into the oral cavity and positioned there using actuators. They are thus moved over the teeth without user intervention. The heads can also perform their own movements.
Die Vorrichtung oder jede der Einrichtungen verfügt zudem über eine Halteeinrichtung, welche die Vorrichtung (bei baulicher Einheit) oder die Einrichtungen ausbildet, um mit den Zähnen gehalten zu werden. Die Halteeinrichtung dient auch als Referenzpunkt für die Ermittlung und Festlegung von Ortsdaten und die Erzeugung eines Bezugssystems zwischen den Lagedaten der Einrichtungen der Vorrichtung und den Lagedaten von interessierenden Bereichen im Mundraum. The device or each of the devices also has a holding device which enables the device (in the case of a structural unit) or the devices to be held by the teeth. The holding device also serves as a reference point for the determination and Determination of location data and the creation of a reference system between the location data of the device's features and the location data of areas of interest in the oral cavity.
Dieser Referenzpunkt ist in der bevorzugten Ausführungsform eine Aufbeißeinrichtung, auf welchen der Benutzer mit vorzugsweise wenigen Zähnen beißt. Insbesondere handelt es sich bevorzugt um die Schneidezähne. Jedoch sind mehrere Aufbeißeinrichtungen, welche zur Bereitstellung eines Referenzpunktes herangezogen werden, denkbar. Mögliche Fehlstellen in den Daten an den Positionen der Aufbeißeinrichtungen müssen jedoch berücksichtigt werden. In the preferred embodiment, this reference point is a bite block, onto which the user bites preferably with a few teeth. In particular, these are preferably the incisors. However, multiple bite blocks used to provide a reference point are conceivable. However, possible errors in the data at the positions of the bite blocks must be taken into account.
Die Detektionseinrichtung weist zwei oder vier bewegliche Funktionseinrichtungen und insbesondere Funktionsköpfe auf, welche das Gebiss von zumindest zwei aber bevorzugt drei Seiten umgreifen. The detection device has two or four movable functional devices and in particular functional heads, which encompass the dentition from at least two but preferably three sides.
Bei vier Funktionseinrichtungen sind je eine für jeden Quadranten des Mundes vorgesehen. There are four functional devices, one for each quadrant of the mouth.
Zusätzlich können zwei zusätzliche, nicht bewegliche, zweite Funktionseinrichtungen, welche fest um den Referenzpunkt angebracht sind, vorgesehen sein. Diese sorgen für die notwendige Überdeckung zwischen den Mess- und Detektionsdaten der beweglichen Funktionseinrichtungen an den vorderen Schneidezähnen des Ober- und Unterkiefers. In addition, two additional, fixed, second functional devices can be provided, which are permanently mounted around the reference point. These ensure the necessary overlap between the measurement and detection data of the movable functional devices on the anterior incisors of the upper and lower jaw.
Diese nicht beweglichen zweiten Funktionseinrichtungen können beispielsweise an der Außenseite des Kiefers angeordnet sein, weil hier ein größerer Gebissradius herrscht und es somit hier leichter zu Fehlstellen in den Daten kommen kann. These non-movable second functional devices can, for example, be arranged on the outside of the jaw because there is a larger bite radius here and therefore errors in the data can more easily occur here.
Nicht bewegliche Funktionseinrichtungen an der Innenseite des Kiefers sind denkbar, haben jedoch den Nachteil, dass Sensoren für die Detektion und Messung von Biomarkern in die Innenseite des Mundes gebracht werden müssen, was unangenehmer für den Benutzer ist. Diese Ausführungsform mit beweglichen Funktionseinrichtungen und nicht beweglichen zweiten Funktionseinrichtungen hat den Vorteil, dass ein durchgängiges Datenprofil pro Gebisshälfte erzeugt werden kann und somit eine komplette 3D Aufzeichnung jeglicher Biomarker auf einem Gebiss möglich ist. Fixed functional devices on the inside of the jaw are conceivable, but have the disadvantage that sensors for detecting and measuring biomarkers must be placed inside the mouth, which is more uncomfortable for the user. This design, with movable functional devices and fixed second functional devices, has the advantage that a consistent data profile can be generated for each half of the dentition, thus enabling a complete 3D recording of any biomarker on a dentition.
Die Reinigungseinrichtung weist ebenfalls zwei oder vier beweglichen Funktionseinrichtungen auf, welche die Zähne von zumindest zwei und in einer bevorzugten Ausführungsform von drei Seiten umgreifen. Zudem kann ein weitere Doppel-Funktionseinrichtung vorhanden sein, welche in der mit einer gemeinsamen Antriebseinheit Ober- und Unterkiefer gleichzeitig pflegen kann. The cleaning device also has two or four movable functional devices which surround the teeth from at least two and, in a preferred embodiment, from three sides. In addition, there may be another dual-function device which can care for the upper and lower jaw simultaneously using a common drive unit.
Diese ist insbesondere um 20-40mm motorisch beweglich gelagert und um den Referenzpunkt herum im Bereich Schneidezähnen angeordnet ist. This is particularly motor-mounted and movable by 20-40mm and is arranged around the reference point in the area of the incisors.
Eine sehr breite Doppel-Funktionseinrichtung ist denkbar, doch gibt dies Nachteile, da es für den Benutzer unangenehmer ist. A very wide dual-function device is conceivable, but this has disadvantages as it is more uncomfortable for the user.
Eine Doppel-Funktionseinrichtung hat gegenüber den dennoch möglichen zwei Einzel- Funktionseinrichtungen den Vorteil, dass nicht sowohl die Antriebseinheit als auch die bewegliche Einheit in Gebisslängsrichtung doppelt ausgeführt werden müssen A double-function device has the advantage over the two single-function devices that are still possible, that both the drive unit and the movable unit in the longitudinal direction of the bit do not have to be duplicated.
Zwei Einzel-Funktionseinrichtungen können eine angepasstere Pflege bei seltenen Gebissformen ermöglichen. Two individual functional devices can enable more customized care for rare dentitions.
Zusätzlich könnte die Doppel-Funktionseinrichtung noch mit extra Antriebseinheiten ausgestattet sein, um dieses auf- bzw. ab und zum Zahn bzw. vom Zahn wegzubewegen. Dies hat Vorteile in der Anpassung an seltene Gebissformen bzw. erlaubt kompliziertere Pflegeroutinen an den Vorderzähnen, jedoch macht es die Reinigungseinrichtung genau an den Stellen größer, an denen sowieso sehr wenig Platz vorhanden ist, da der Referenzpunkt und die weiteren Funktionseinrichtungen auch in diesem Bereich sitzen. Additionally, the dual-function device could be equipped with additional drive units to move it up and down, and toward or away from the tooth. This offers advantages in adapting to unusual dentition shapes and allows for more complex care routines on the front teeth. However, it makes the cleaning device larger in precisely those areas where space is already very limited, since the reference point and the other functional devices are also located in this area.
Durch zwei bewegliche Funktionseinrichtung für die Molaren und eine bewegliche Doppel- Funktionseinrichtung an den Vorderzähnen kann eine Überdeckung der Pflegeroutinen im Bereich der Eckzähne gewährleistet werden. Two movable functional devices for the molars and one movable double-functional device on the front teeth ensure that the care routines in the area of the canines are covered.
Wie bereits ausgeführt, wird, um die Wiederholbarkeit der Operationen zu gewährleisten, bei jeder Einrichtung oder der Vorrichtung zumindest ein Referenzpunkt für die Ermittlung und Festlegung von Ortsdaten und die Erzeugung eines Bezugssystem zwischen den Lagedaten der Einrichtungen der Vorrichtung und den Lagedaten von interessierenden Bereichen im Mundraum vorgesehen. Auf diesen werden auch alle Bewegungen der beweglichen Funktionseinrichtungen referenziert. As already explained, to ensure repeatability of operations, each device or apparatus is provided with at least one reference point for determining and establishing location data and for generating a reference system between the position data of the device's devices and the position data of regions of interest in the oral cavity. All movements of the movable functional devices are also referenced to these reference points.
Dieser Referenzpunkt ist insbesondere durch eine Aufbeißeinrichtung an unterschiedlichen Stellen des Gebisses ausgebildet. Er kann aber auch einzeln oder zusätzlich von Kinnstützen, Aufhängungen an den Ohren, der Nase, oder dem Kopf oder im Mundraum, zum Beispiel durch eine Gaumenstütze unterstützt werden. This reference point is formed primarily by a bite-blocking device at various points on the dentition. However, it can also be used individually or additionally by chin rests, Suspensions on the ears, nose, head or in the mouth, for example supported by a palate support.
Der Referenzpunkt kann zusätzlich mit Sensoren ausgestattet sein. The reference point can additionally be equipped with sensors.
Die Sensoren können Drucksensoren zum Messen des Beißdrucks sein, 2D-Mesh Sensoren, um eine Drehung oder Verschiebung des Aufbisses während zwei Stufen genauer zu messen, Lagesensoren zum Ermitteln von Bewegungen des Kopfes mit der Vorrichtung oder Einrichtung aber auch Ti me-of-f light Sensoren, innerhalb oder außerhalb des Mundes sein, um Verschiebungen zum Gesicht aufzuzeichnen und somit jegliche Bewegungen der Funktionseinrichtungen besser zum Referenzpunkt beziehen zu können. The sensors can be pressure sensors to measure bite pressure, 2D mesh sensors to more accurately measure rotation or displacement of the bite during two stages, position sensors to detect movements of the head with the device or equipment, but also time-of-flight sensors, inside or outside the mouth, to record displacements to the face and thus better relate any movements of the functional devices to the reference point.
All diese Maßnahmen erlauben es, eine Entkopplung zwischen dem physischen Referenzpunkt und Unterschieden beim Einführen in den Mund eines Benutzers während zwei Stufen und auch während längerer Nutzung über Wochen und Monate zu gewährleisten. All these measures make it possible to ensure a decoupling between the physical reference point and differences in insertion into the mouth of a user during two stages and also during prolonged use over weeks and months.
Dadurch kann die Genauigkeit von Messungen und Detektionen bzw. darüber hinaus auch Pflegeroutinen erhöht werden, um somit bessere Ergebnisse in der Diagnose von Krankheiten zu erzielen bzw. angenehmere und weniger abrasive Pflegeroutinen durchzuführen, die Biomarker wie Biofilm oder Zahnstein genauer treffen und gleichzeitig das Zahnfleisch schonen, This can increase the accuracy of measurements and detections and also care routines, thus achieving better results in the diagnosis of diseases or carrying out more pleasant and less abrasive care routines that more accurately target biomarkers such as biofilm or tartar while protecting the gums.
Zusätzlich können die nicht bewegliche Funktionseinrichtungen im Bereich der Interdentalspalten der Vorderzähne benutzt werden, um den Referenzpunkt noch genauer zu festzulegen. Dies erlaubt teilweise das Ersetzen der 2D-Mesh Sensoren. Additionally, the fixed functional devices in the interdental spaces of the front teeth can be used to determine the reference point even more precisely. This allows for the partial replacement of the 2D mesh sensors.
In einer Ausführungsform werden die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen gemeinsam mit einem Drucksensor und zwei Time-of-flight Sensoren außerhalb des Mundes kombiniert. In one embodiment, the non-movable functional devices are combined with a pressure sensor and two time-of-flight sensors outside the mouth.
Durch den Drucksensor wird gewährleistet, dass der Benutzer das oder die Geräte in der der gleichen Höhe im Mund hat und über die zwei nicht bewegliche Funktionseinrichtungen und die zwei Time-of-flight Sensoren kann man Drehungen und Verkippungen der Einrichtungen oder der Vorrichtung im Mund bzw. Verschiebungen um die Gebisslängsachse messen. The pressure sensor ensures that the user has the device(s) at the same height in the mouth and the two non-movable functional devices and the two time-of-flight sensors can measure rotations and tilts of the devices or the appliance in the mouth or displacements around the longitudinal axis of the teeth.
Um die Bewegung der beweglichen Funktionseinrichtungen zum Referenzpunkt genau zu messen, und damit eine Referenzierung der Bewegung zu gewährleisten, verfügt die Vorrichtung oder die Einrichtungen vorzugsweise über einen ähnlichen Antrieb der Funktionseinrichtungen. Die Geschwindigkeit der Bewegung der Funktionseinrichtungen und die Genauigkeit der Positionierung ist bei einem bevorzugten Spindelantrieb abhängig von der Spindelsteigung und wird über Encoder, Hall-Sensoren an der Spindel, oder Strom- und Winkelsensoren gesteuert. In order to accurately measure the movement of the movable functional devices to the reference point and thus ensure referencing of the movement, the device or devices preferably have a similar drive of the functional devices. The speed of movement of the functional devices and the accuracy of positioning depend on the spindle pitch in a preferred spindle drive and are controlled via encoders, Hall sensors on the spindle, or current and angle sensors.
Weist die Vorrichtung zwei baulich getrennte Einheiten, nämlich eine Detektionseinheit und eine Reinigungseinheit auf, ist von Vorteil, dass man verschiedene Spindelsteigungen verwendet und somit z.B. eine genauere Messung oder Detektion möglich ist, als bei der Pflegeroutine oder -operation notwendig ist. If the device has two structurally separate units, namely a detection unit and a cleaning unit, it is advantageous to use different spindle pitches, thus enabling, for example, more precise measurement or detection than is necessary for the care routine or operation.
Dadurch kann die Geschwindigkeit der Pflegeroutine oder -operation erhöht und somit die Zeit für den Benutzer reduziert werden. This can increase the speed of the care routine or operation and thus reduce the time for the user.
Weitere Antriebe für Auf-, Ab-, Kipp-, und Drehbewegungen der Funktionseinrichtungen sind von Vorteil, damit sich die Funktionseinrichtungen jeglichen Gebissformen anpassen können bzw. damit bei Verwendung von nur zwei Funktionseinrichtungen ein Wechseln von Oberkiefer auf Unterkiefer möglich ist. Additional drives for up, down, tilting and rotating movements of the functional devices are advantageous so that the functional devices can adapt to any type of dentition or so that switching from the upper jaw to the lower jaw is possible when using only two functional devices.
Für die Mess- oder Detektionsroutine bzw. -operation kann es von Vorteil sein, wenn die Bewegung über die Zähne passiv erfolgt, da man hierdurch feinfühliger bezüglich Änderungen der Gebissform ist. For the measurement or detection routine or operation, it can be advantageous if the movement over the teeth is carried out passively, as this allows for more sensitivity to changes in the shape of the teeth.
Dies ist speziell nützlich, wenn man mit mehreren Detektions- und Messprozessen über mehrere Tage, Wochen oder Monate die Genauigkeit von Langzeit Biomarkern verbessern will bzw. Änderungen der Gebissform, der Zahn- bzw. Zahnfleischhöhe, oder Verschiebungen und Drehungen von Zähnen messen will. This is particularly useful when one wants to improve the accuracy of long-term biomarkers with multiple detection and measurement processes over several days, weeks or months, or when one wants to measure changes in the shape of the teeth, the height of the teeth or gums, or the displacement and rotation of teeth.
Hierbei werden vorzugsweise vier Funktionseinrichtungen, in diesem Fall Detektionsköpfe über einen Spindelantrieb über die Zähne geführt. Die Seitwärts- und Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung wird passiv über ein Federsystem gestaltet. Die Federsysteme können jeweils in beide Richtungen auf und ab bzw. links und rechts passiv angebracht sein. Preferably, four functional devices, in this case detection heads, are guided over the teeth via a spindle drive. The lateral and upward/downward movement is passively controlled by a spring system. The spring systems can be mounted passively in both directions, up and down, or left and right.
Bei einer passiven Höhenverstellung kann gegebenenfalls darauf verzichtet werden und die Funktionseinrichtungen am Oberkiefer können sich nur nach unten kippen, die Funktionseinrichtungen am Unterkiefer nur nach oben kippen. Dies hat den Vorteil, dass man Platz spart und das Gerät somit angenehmer für den Benutzer macht. Um kompliziertere Zahngeometrien wie rechteckige Gebissformen oder verschobene Zähne genauer und angenehmer mit einer Funktionseinrichtung zu überfahren, kann die passive Schwenkbewegung in der Ebene des Gebisses zusätzlich von einem oder mehreren Mechanismen überlagert werden, der die Funktionseinrichtungen um einen Minimalwinkel auslenkt. Diese Seitenanpassung bewirkt, dass passive Schwenkbewegungen minimal noch diesen Winkel einnehmen können. Dies hat den Vorteil, dass sich die Funktionseinrichtung bei Zahnlücken oder stark verschobenen Zähnen nicht verhängen kann, weil es aus den Spalten rein durch passive Bewegung nicht mehr herauskommt. With passive height adjustment, this can be omitted if necessary, and the functional devices on the upper jaw can only tilt downward, while those on the lower jaw can only tilt upward. This has the advantage of saving space and thus making the device more comfortable for the user. To accommodate more complex tooth geometries, such as rectangular dentures or displaced teeth, with a functional device more precisely and comfortably, the passive pivoting movement in the plane of the denture can be additionally superimposed by one or more mechanisms that deflect the functional devices by a minimal angle. This lateral adjustment ensures that passive pivoting movements can still minimally assume this angle. This has the advantage that the functional device cannot become jammed in gaps or severely displaced teeth, because it cannot move out of the gaps through passive movement alone.
Die Pflegeoperation soll so präzise wie möglich durchgeführt werden. Die Erfinder haben erkannt, dass hierfür vorzugsweise ein starrer Antrieb der Funktionseinrichtungen vorzusehen ist. The care procedure should be performed as precisely as possible. The inventors recognized that a rigid drive for the functional devices is preferable for this purpose.
Grundsätzlich sind alle Bewegungen der zumindest einen Funktionseinrichtung im dreidimensionalen Raum denkbar. In principle, all movements of at least one functional device in three-dimensional space are conceivable.
Diese wären Translationsbewegungen entlang der Gebisslängsachse, Schwenk- und Kippbewegungen sowie Drehungen in der Gebisslängsachs, oder Drehungen und Kippbewegungen entlang der Gebisshochachse. These would be translational movements along the longitudinal axis of the bit, pivoting and tilting movements as well as rotations in the longitudinal axis of the bit, or rotations and tilting movements along the vertical axis of the bit.
Translationsbewegungen sind so starr wie möglich auszuführen, damit ein präzises Anfahren der von der Mess- und Detektionsroutine vorgegeben Kurve möglich ist. Translational movements must be carried out as rigidly as possible to enable precise tracking of the curve specified by the measurement and detection routine.
Kippbewegungen, um eine Höhenverstellung des oder der Funktionseinrichtung zu bewerkstelligen, sollen auch möglichst starr sein, damit ein präziser Druck auf die Okklusalfläche der Zähne angebracht werden kann. Tilting movements to adjust the height of the functional device(s) should also be as rigid as possible so that precise pressure can be applied to the occlusal surface of the teeth.
Schwenkbewegungen sind grundsätzlich starr, können aber von einer leichten Passivität überlagert werden. Dies hat den Vorteil, dass speziell, wenn nur eine Stufe zur Detektion und Pflege verwendet wird oder wenn die Detektionsroutine noch etwas ungenau ist, keine zu harte Pflege ausgeführt wird, sondern diese sich durch die Passivität selbst um die Gebisslängsachse zentriert. Pivoting movements are generally rigid, but can be overlaid with a slight passivity. This has the advantage that, especially when only one stage is used for detection and care, or when the detection routine is still somewhat imprecise, the care is not performed too harshly. Instead, the passivity allows the care to center itself around the longitudinal axis of the dentition.
Drehbewegungen entlang der Gebisslängsachse sollten auch so starr wie möglich ausgeführt werden, damit einerseits ein präzises Drehen von Oberkiefer auf Unterkiefer möglich ist, was, speziell wenn nur zwei bewegliche Funktionseinrichtungen verwendet werden, notwendig ist, und andererseits, um die Funktionseinrichtung in Interdentalbereiche hineinzudrehen, was eine bessere Reinigung erlaubt bzw. speziell an den hintersten Molaren, wo sowieso Platzmangel herrscht, etwas mehr Reichweite mit einer kleineren Funktionseinrichtung zu erlauben. Rotational movements along the longitudinal axis of the teeth should also be carried out as rigidly as possible, so that on the one hand a precise rotation from the upper jaw to the lower jaw is possible, which is necessary, especially when only two movable functional devices are used, and on the other hand, to screw the functional device into the interdental areas, which allows for better cleaning or, especially on the back molars, where there is a lack of space anyway, to allow a little more reach with a smaller functional device.
Dies ist von Vorteil, um den Komfort für den Benutzer zu erhöhen. This is beneficial to increase comfort for the user.
Drehbewegungen um die Gebisshochachse sollten so starr wie möglich umgesetzt sein, damit die Funktionseinrichtung stets parallel zum Gebiss steht und damit eine optimale Pflegeroutine erreicht werden kann. Zusätzlich ist eine starre Drehung der Funktionseinrichtung notwendig, um die Funktionseinrichtung beim Wechseln von Oberkiefer auf Unterkiefer in die passende Position zu drehen. Dies hat den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung so groß wie nötig ausgeführt werden kann, ohne dass es beim Wechseln für den Benutzer unangenehm wird. Rotational movements around the vertical axis of the denture should be implemented as rigidly as possible to ensure that the functional device is always parallel to the dentures and thus achieve an optimal care routine. In addition, a rigid rotation of the functional device is necessary to rotate it into the correct position when switching from the upper jaw to the lower jaw. This has the advantage that the functional device can be made as large as necessary without causing discomfort for the user during the changeover.
Bevorzugt werden Kippbewegungen entlang der Gebisshochachse nicht ausgeführt, da dies die Komplexität erhöht, obwohl keine Verbesserung der Pflege/Reinigung erreicht wird. Dies kann jedoch den Vorteil haben, dass man die Spindel kürzen kann und damit die Einrichtung kleiner baut, da man die Funktionseinrichtung in Richtung der letzten Molaren kippt. Tilting movements along the vertical axis of the dentition are preferably avoided, as this increases complexity without improving care/cleaning. However, this can have the advantage of allowing the spindle to be shortened, thus making the appliance smaller, as the functional appliance is tilted toward the last molars.
Nachfolgend soll auf die Ausgestaltung der Funktionseinrichtungen näher eingegangen werden. The design of the functional facilities will be discussed in more detail below.
Ein Mess- und Detektionskopf als Funktionseinrichtung kann je nach Verwendung unterschiedlich ausgeführt sein. A measuring and detection head as a functional device can be designed differently depending on its use.
Vorzugsweise sind alle notwendigen Sensoren entweder direkt im Mess- und Detektionskopf integriert oder in der Mechanik der Aktuatoreinrichtungen oder Antriebseinheiten. Preferably, all necessary sensors are either integrated directly in the measuring and detection head or in the mechanics of the actuator devices or drive units.
Insbesondere befinden sich direkt in den Funktionseinrichtungen drei Kameras, eine für jede Seite des Zahnes. Die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen sind mit zwei Kameras an der Außenseite des Gebisses ausgestattet. Specifically, there are three cameras located directly in the functional devices, one for each side of the tooth. The fixed functional devices are equipped with two cameras on the outside of the denture.
Zusätzlich zu den Kameras in den Funktionseinrichtungen sind an den Aktuatoreinheiten Sensoren angebracht, die es ermöglichen, ein genaues 3D Profil des Gebisses zu erstellen und Kameradaten sowie alle zusätzlich integrierten Sensoren für Biomarker auf dieses 3D Profil zu projizieren. In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Biomarker rein durch die Kameras und spezielle Optiken wie Hoch- und Tiefpassfilter sowie Polarisatoren detektiert und gemessen. In addition to the cameras in the functional devices, sensors are attached to the actuator units that make it possible to create an accurate 3D profile of the dentition and to project camera data as well as all additionally integrated sensors for biomarkers onto this 3D profile. In a preferred embodiment, all biomarkers are detected and measured purely by the cameras and special optics such as high- and low-pass filters and polarizers.
Diese Projektion der Biomarker, allen voran Biofilm, Karies, Verfärbungen von Zähnen und Zahnfleisch, sowie Abnutzung von Zähnen, Verschiebung von Zähnen, und Rückgang von Zahnfleisch erlauben es, eine personalisiert angepasste Kurve, im folgenden goldene Kurve genannt, für die Pflegeroutine zu berechnen, die dann von einer Reinigungseinrichtung mit einem einer Funktionseinrichtung zur Pflege insbesondere einem Reinigungskopf abgefahren wird. This projection of the biomarkers, especially biofilm, caries, discoloration of teeth and gums, as well as tooth wear, tooth displacement, and gum recession, allows the calculation of a personalized curve, hereinafter referred to as the golden curve, for the care routine, which is then followed by a cleaning device with a functional device for care, in particular a cleaning head.
Zur Messung und Berechnung dieser goldenen Kurve sind an den Antriebseinheiten für die Translationsbewegungen Encoder und Stromsensoren angebracht. Dies ermöglicht es, mit den Encodern die genaue Position des ausgefahrenen Zustands zu speichern. Die Stromsensoren helfen zusätzlich, zu erkennen, ob gegen ein Hindernis gefahren wird. Dies erlaubt einerseits einen höheren Komfort für den Benutzer, weil kein zu hoher Druck gegen die Zähne entsteht und andererseits, dass die Seitwärtsanpassung auf Messdaten dieser Stromsensoren getriggert wird. Für die Seitenanpassung sind Encoder angebracht, damit ein präzises Nachstellen des Minimalwinkels gewährleistet werden kann. Zusätzlich sind an der Aktuatoreinrichtung bzw. Antriebseinheit noch Winkelsensoren für den Kipp- und Schwenkwinkel angebracht. Dies erlaubt ein Messen des derzeitigen Winkels der ausgefahrenen Funktionseinrichtung . To measure and calculate this golden curve, encoders and current sensors are attached to the drive units for the translational movements. This makes it possible to save the exact position of the extended state with the encoders. The current sensors also help to detect whether the device has hit an obstacle. This allows for greater comfort for the user because excessive pressure is not exerted on the teeth, and also ensures that the lateral adjustment is triggered based on the measurement data from these current sensors. Encoders are attached for the lateral adjustment to ensure precise adjustment of the minimum angle. In addition, angle sensors for the tilt and swivel angle are attached to the actuator device or drive unit. This allows the current angle of the extended functional device to be measured.
Ein Reinigungskopf oder Pflegekopf, mithin die Funktionseinrichtung für die Pflege kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Dies hängt insbesondere vom Anwendungsfall ab. A cleaning head or care head, i.e. the functional device for care, can be designed in different ways. This depends primarily on the application.
Insbesondere kann ein Reinigungskopf mit Filamenten, Lippen, Fäden, Drähten oder sonstigen mechanischen Ausbildungen versehen sein, welche dazu ausgebildet sind, auf eine Oberfläche einzuwirken. Insbesondere ausgebildet sind um an einer Oberfläche sanft abrasiv Beschichtungen wie Biofilm abzulösen. In particular, a cleaning head can be equipped with filaments, lips, threads, wires, or other mechanical structures designed to act on a surface. In particular, they are designed to gently abrasively remove coatings such as biofilm from a surface.
Bevorzugt ist ein Reinigungskopf es nur mit dünnen Filamentbündeln ausgestaltet, welche den Vorteil haben, dass man damit präzise Stech- und Wischbewegungen ausführen kann. Zusätzliche Sensoren können an den Aktuatoreinrichtungen und/oder an der Antriebseinheit angeordnet sein. Preferably, a cleaning head is designed with only thin filament bundles, which have the advantage of allowing precise piercing and wiping movements. Additional sensors can be arranged on the actuator devices and/or on the drive unit.
Nachfolgend wird auf die Arbeitsweise der Detektionseinrichtung eingegangen. Die Mess- und Detektionsroutine wird in Phasen unterteilt. The operation of the detection device is described below. The measurement and detection routine is divided into phases.
Die erste Phase wird für die Kalibrierung einer groben goldenen Kurve angewandt. Dies passiert speziell das erste Mal, wenn das Gerät in den Mund genommen wird, kann aber auch über mehrere Durchläufe passieren. The first phase is used to calibrate a rough golden curve. This occurs specifically the first time the device is placed in the mouth, but can also occur over multiple runs.
Vorzugsweise wird das erste Messen für eine grobe Kalibrierung der goldenen Kurve verwendet, welche dann mit jedem weiteren Anwenden der Mess- und Detektionsroutine verfeinert wird. Preferably, the first measurement is used for a rough calibration of the golden curve, which is then refined with each subsequent application of the measurement and detection routine.
Hierbei können die älteren Messdaten höher gewichtet werden, da in den ersten Scans das Funktionseinrichtung vorzugsweise langsamer über die Zähne geführt wird und damit genauere Messdaten vorliegen. Insbesondere wird ein Speicher angewandt, der zusätzlich zur berechneten goldenen Kurve noch die neuesten Messdaten speichert. Dadurch wird ermöglicht, dass große Veränderungen in Position, Drehung, Abstand, Rückgang, oder Abnutzung von Zähnen oder Zahnfleisch zur goldenen Kurve verglichen werden können, was den Vorteil hat, dass man potentielle Messfehler, die in einem einzelnen Durchgang entstehen und eine starke Abweichung von der goldenen Kurve aufweisen, herausfiltern kann und erst nach Bestätigung der großen Änderung reagieren kann. In this case, older measurement data can be given greater weight, as the functional device is preferably moved more slowly over the teeth in the initial scans, thus providing more accurate measurement data. In particular, a memory is used that stores the most recent measurement data in addition to the calculated golden curve. This allows large changes in the position, rotation, distance, recession, or wear of teeth or gums to be compared to the golden curve. This has the advantage of filtering out potential measurement errors that arise in a single scan and exhibit a significant deviation from the golden curve, and reacting to them only after the large change has been confirmed.
Es ist sinnhaft für die Kalibrierung alle Sensordaten auf den Referenzpunkt zu referenzieren. It is useful to reference all sensor data to the reference point for calibration.
Der genaue Ablauf der Kalibrierung ist der folgende, wobei einige oder alle der Schritte in der angegebenen oder einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden: The exact calibration procedure is as follows, with some or all of the steps performed in the order given or in a different order:
Beißen auf den Referenzpunkt (Aufbeißeinrichtung) um eine Referenz herzustellen. Bite on the reference point (bite device) to establish a reference.
Die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen schießen ein Bild, welches den mittleren Interdentalspalt erkennt und somit die erste Referenz zum Kiefer bildet. The non-movable functional devices take an image that detects the middle interdental space and thus forms the first reference to the jaw.
Die Time-of-flight Sensoren zeichnen den Abstand zum Gesicht auf, um die Referenz zu verfeinern. The time-of-flight sensors record the distance to the face to refine the reference.
Darauffolgend schießen alle beweglichen Funktionseinrichtungen ein Bild, um den Beginn der Datenaufzeichnung zu starten. Dann werden die Funktionseinrichtungen des Oberkiefers ausgefahren. Dies hat aber keinen Einfluss auf die Ergebnisse und es kann auch mit dem Unterkiefer gestartet werden. Subsequently, all moving functional devices take a picture to start the data recording. The functional devices of the upper jaw are then extended. However, this does not affect the results, and you can also start with the lower jaw.
Die Funktionseinrichtungen werden von der Motoreinheit ausgehend von der Startposition der Funktionseinrichtungen Richtung Zähne geführt. The functional devices are guided by the motor unit from the starting position of the functional devices towards the teeth.
Mit gleichbleibender Framerate werden von den Funktionseinrichtungen Bilder geschossen. Dies muss nicht sein, hat jedoch den Vorteil, dass stets in gleichen Zeitabständen und mit bekannter Geschwindigkeit bekannte Abstände gefahren werden, welche zusätzlich zu den Encodern und Motorströmen eine Verfeinerung der goldenen Kurve ergeben, da man speziell nach einigen Scans grob weiß, wie groß ein Zahn und somit ein Abstand zwischen zwei Bildern ist. Images are captured by the functional devices at a constant frame rate. This isn't mandatory, but it has the advantage that known distances are always traveled at constant time intervals and at a known speed. This, in addition to the encoder and motor currents, results in a refinement of the golden curve, since, especially after a few scans, you know roughly how large a tooth is and thus the distance between two images.
Die Funktionseinrichtungen werden so lange über die Zähne geführt, bis der Motorstrom zu hoch wird. The functional devices are guided over the teeth until the motor current becomes too high.
Wenn der Motorstrom zu hoch ist und damit ein Anstoßen an die Zähne registriert wird, wird die jeweilige Funktionseinrichtung mittels der Seitenanpassung um einen gewissen Minimalwinkel ausgelenkt, damit die benötigte Kraft zum Weiterfahren auf den Zähnen reduziert wird und es zu einer angenehmen Kalibrierung kommt. Vorzugsweise wird ein Anstoßen registriert über ein Übersteigen eines vorgegebenen Schwellwerts des Motorstromes über einen Wert, der einer gewissen Kraft entspricht. Insbesondere liegt diese Kraft bei 0.5N bis 2N, If the motor current is too high, thus registering a collision with the teeth, the respective functional device is deflected by a certain minimum angle using the lateral adjustment function, reducing the force required to continue moving on the teeth and achieving a comfortable calibration. Preferably, a collision is registered when the motor current exceeds a predetermined threshold value, corresponding to a certain force. This force is typically between 0.5 N and 2 N.
Dies wird so lange wiederholt, bis a. Keine Einstellung der Seitenanpassung mehr gefunden werden kann, wo der Motorstrom klein genug ist. b. Das Ende der Reichweite der Motoreinheit erreicht ist. c. Die Kameras ein Ende des Gebisses registrieren. This is repeated until a. no more lateral adjustment settings can be found where the motor current is low enough. b. the end of the motor unit's operating range is reached. c. the cameras register one end of the denture.
Wenn das Ende erreicht wird, wird a. Entweder über den aufgezeichneten Pfad zur Ausgangsposition zurückgefahren . b. Die ganze Prozedur rückwärts gemacht, damit der aufgezeichnete Pfad noch verbessert wird. When the end is reached, a. Either the recorded path is returned to the starting position. b. The whole procedure was done in reverse to further improve the recorded path.
Dies wird dann für das Unterkiefer wiederholt. This is then repeated for the lower jaw.
Während der gesamten Routine, liefern die Time-of-flight Sensoren oder potentielle 2D-Mesh Sensoren am Referenzpunkt weitere Daten zu Verschiebungen und Verdrehungen, damit die gemessenen Daten im Vergleich zum ursprünglichen Referenzpunkt korrigiert werden können. Throughout the routine, the time-of-flight sensors or potential 2D mesh sensors at the reference point provide additional data on displacements and rotations so that the measured data can be corrected compared to the original reference point.
Vorzugsweise werden nach dem Beenden der Detektions- oder Messroutine die gesamten Bilder aneinandergehängt, um einen kohärenten Bildstrom zu erzeugen. Preferably, after the detection or measurement routine has been completed, the entire images are concatenated to create a coherent image stream.
Dieser Bildstrom wird von einem Machine Learning Algorithmus untersucht. Dieser ist auf Zahn- und Zahnfleischsegmentierung trainiert und teilt den Bildstrom in Zähne und Zahnfleisch ein This image stream is examined by a machine learning algorithm. It is trained to segment teeth and gums and divides the image stream into teeth and gums.
Auf diesen Zähnen wird dann a. Entweder über einen Schwellenwertalgorithmus Biomarker wie Biofilm, Verfärbungen, oder Karies detektiert; b. Oder ein Machine Learning Algorithmus verwendet, der auf Biofilmerkennung und andere Biomarker wie Verfärbungen oder Karies trainiert ist und somit eine genauere Detektion derselben erlaubt. c. Beide Methoden oder noch weitere können kombiniert werden, um die Ergebnisse zu verbessern On these teeth, either a. biomarkers such as biofilm, discoloration, or caries are detected using a threshold algorithm; b. or a machine learning algorithm is used that is trained to detect biofilm and other biomarkers such as discoloration or caries, thus allowing for more accurate detection. c. Both methods, or even more, can be combined to improve the results.
Die Ergebnisse dieser Detektion werden auf die einzelnen Zähne projiziert The results of this detection are projected onto the individual teeth
Mit Hilfe der Daten der Encoder, der Stromsensoren und der Winkelsensoren wird aus diesem Bildstrom und den gemappten Zahn- und Zahnfleischdaten eine 3D Rekonstruktion des Gebisses erzeugt, auf welche alle Biomarker projiziert sind. Using the data from the encoders, the current sensors and the angle sensors, a 3D reconstruction of the dentition is created from this image stream and the mapped tooth and gum data, onto which all biomarkers are projected.
Dies erlaubt eine Berechnung einer goldenen Kurve, die von einer Pflegeroutine abgefahren werden soll, um die bestmögliche Pflege zu gewährleisten Zusätzlich wird daraus der bestmögliche Punkt berechnet, von dem vom Oberkiefer auf den Unterkiefer umgewechselt wird. This allows the calculation of a golden curve that should be followed by a care routine in order to ensure the best possible care In addition, the best possible point from which to switch from the upper jaw to the lower jaw is calculated.
Ab der zweiten Messung bzw. Detektion wird in der vorzugsweise die berechnete goldene Kurve als Ausgangspunkt für Punkt Nummer 4 und den folgenden genommen. Es werden weiterhin alle Daten aufgezeichnet, doch das Gerät erkennt automatisch, welche Datenpunkte der goldenen Kurve als korrekt gelten und welche noch potenzielle Fehler innehaben. Dadurch kann a. Z.B. die Framerate der Bilder bzw. der Detektion reduziert werden, um Daten zu sparen. b. Größere Geschwindigkeiten gefahren werden, ohne neue Fehler in die Messdaten zu kriegen. c. Spezielle Bereiche der goldenen Kurve angefahren werden, um Biomarker an diesen Stellen genauer zu messen. Starting with the second measurement or detection, the calculated golden curve is preferably used as the starting point for point number 4 and the following. All data continues to be recorded, but the device automatically detects which data points on the golden curve are considered correct and which still contain potential errors. This allows, for example, a. the frame rate of the images or detection to be reduced to save data; b. higher speeds to be driven without introducing new errors into the measurement data; c. specific areas of the golden curve to be approached to measure biomarkers at these points more precisely.
Nachfolgend wird erläutert, wie mit den gewonnenen Ergebnissen auf die Pflegeoperation bzw, Routine eingewirkt wird und wie diese abläuft. The following explains how the results obtained influence the nursing operation or routine and how this is carried out.
Sollte die Mechanik der Einrichtung für die Mess- und Detektionsoperation nicht genau dieselbe sein wie für die des Gerätes für die Pflegeoperation bzw. sollte der Referenzpunkt zu große Fehler beim Einsetzen des Gerätes in den Mund zulassen, so kann eine Plausibilitätsprüfung der Daten der goldenen Kurve in beiden Geräten durchgeführt werden, bevor diese Daten für die Berechnung eines besseren Pfades herangezogen werden. If the mechanics of the device for the measurement and detection operation are not exactly the same as those of the device for the maintenance operation, or if the reference point allows too large errors when inserting the device into the mouth, a plausibility check of the golden curve data can be performed in both devices before this data is used to calculate a better path.
Vorzugsweise liefert das Gerät für die Mess- und Detektionsoperation die goldene Kurve an das Gerät der Pflegeoperation und dieses prüft, ob die Daten plausibel sind. Preferably, the device for the measurement and detection operation provides the golden curve to the device for the care operation, which checks whether the data is plausible.
Die Prüfung beinhaltet eine Plausibilisierung, ob die goldene Kurve nicht in manchen Bereichen außerhalb der mechanisch fahrbaren Maxima des Gerätes für die Pflegeroutine, also der Einrichtung für die Reinigungsoperation liegt, ob die goldene Kurve nicht in Bereichen liegt, die bei vorherigen Messungen als Zahn bzw. Gebissform angegeben wurden, und ob es Bereiche gibt, die mit einer Funktionseinrichtung der Einrichtung für die Reinigungsoperation nicht in solch einer Art und Weise angefahren werden können, weil dadurch ein Schaden am Nutzer entstehen könnte. Zusätzlich werden vorzugsweise Kurven wie Splines in die Datenpunkte gelegt, sofern zu wenige dieser Datenpunkte in der goldenen Kurve vorhanden sind. Dies hat den Vorteil, dass man bekannte Gebisskurvengeometrien verwenden kann, um fehlende Daten trotzdem bestmöglich zu überbrücken. Als weiterer Schritt der Optimierung werden Gebissformen auf planare und inter-planare Gebisssymmetrien korrigiert. Wo die erstere Korrektur auf Symmetrien der linken und rechten Gebisshälfte abzielen, nützen inter-planare Korrekturen die Symmetrien zwischen der oberen und unteren Zahnreihe. Starke Deviationen einer Region können dadurch ausgeglichen werden. The test includes a plausibility check to determine whether the golden curve does not lie in some areas outside the mechanically movable maxima of the device for the care routine, i.e. the device for the cleaning operation, whether the golden curve does not lie in areas that were indicated as tooth or dentition shape in previous measurements, and whether there are areas that cannot be approached in this way with a functional device of the device for the cleaning operation because this could cause harm to the user. Additionally, curves such as splines are preferably inserted into the data points if too few of these data points are present in the golden curve. This has the advantage that known dentition curve geometries can be used to bridge missing data as best as possible. As a further optimization step, dentition shapes are corrected for planar and interplanar dentition symmetries. While the former correction targets symmetries of the left and right halves of the dentition, interplanar corrections utilize the symmetries between the upper and lower dentition. This allows significant deviations in a region to be compensated.
Zum Abfahren der kalibrierten und erzeugten goldenen Kurve für die Pflegeoperation sind an den Antriebseinheiten für die Funktionseinrichtung zum Reinigen/Pflegen Sensoren wie Encoder, Stromsensoren, Winkelsensoren, oder Hall-Sensoren angebracht. To follow the calibrated and generated golden curve for the maintenance operation, sensors such as encoders, current sensors, angle sensors, or Hall sensors are attached to the drive units for the cleaning/maintenance functional device.
Insbesondere wird die Translationsbewegung über einen Spindelantrieb erzeugt, welcher mit einem Encoder am Motor und Stromsensoren versehen ist. In particular, the translational movement is generated via a spindle drive, which is equipped with an encoder on the motor and current sensors.
Für die Schwenk und Kippbewegung in Gebisslängsachse wird jeweils ein eigener Motor mit Encoder und Stromsensoren verwendet. A separate motor with encoder and current sensors is used for the swivel and tilt movement in the longitudinal axis of the bit.
Zusätzlich kann sich noch ein Dehnmessstreifen nahe an jeder Funktionseinrichtung befinden, damit ein Druck auf die Okklusalfläche der Zähne gemessen wird. In addition, a strain gauge can be placed near each functional device to measure pressure on the occlusal surface of the teeth.
Für das Drehen der Funktionseinrichtung um die Gebisslängsachse wird in der bevorzugten Ausführungsform die gesamte Spindel mit Hub des Translationsantriebs gedreht. Dies hat den Vorteil, dass der Motor sich weit hinten außerhalb des Mundes befinden kann. Hier werden am Motor Encoder, Stromsensoren, und Hall-Sensoren verwendet. To rotate the functional device around the longitudinal axis of the denture, the preferred embodiment rotates the entire spindle with the stroke of the translation drive. This has the advantage that the motor can be located far back outside the mouth. Encoders, current sensors, and Hall sensors are used on the motor.
Für die Drehung der Funktionseinrichtung um die Gebisshochachse werden am Motor Encoder, Stromsensoren und Hall-Sensoren verwendet. To rotate the functional device around the vertical axis of the bit, encoders, current sensors and Hall sensors are used on the motor.
Von Vorteil kann es ein, wenn in der Einrichtung für die Reinigungsoperation noch zusätzlich eine Kamera auf einer sehr ähnlichen Position wie in den nicht beweglichen Funktionseinrichtung des Gerätes für die Mess- und Detektionsoperation sowie zwei Time-of- flight Sensoren vorhanden sind, um Verschiebungen und Verdrehungen im Vergleich zum ursprünglichen Referenzpunkt zu messen. Durch Verwendung all dieser Sensoren, ist es möglich, die goldene Kurve perfekt im 3D-Raum abzufahren und dies nur mit zwei Funktionseinrichtungen zu bewerkstelligen, da vom Oberkiefer auf den Unterkiefer gewechselt werden kann. It may be advantageous if the device for the cleaning operation also contains a camera in a very similar position to that in the non-movable functional device of the device for the measuring and detection operation as well as two time-of-flight sensors to measure displacements and rotations compared to the original reference point. By using all these sensors, it is possible to perfectly trace the golden curve in 3D space and to do this with only two functional devices, since it is possible to switch from the upper jaw to the lower jaw.
In der bevorzugten Ausführungsform erhält die Einrichtung für die Reinigungsoperation die goldene Kurve und führt eine Plausibilitätsprüfung aus. In the preferred embodiment, the device for the cleaning operation receives the golden curve and performs a plausibility check.
Sollte die goldene Kurve plausibel erscheinen, ist der Ablauf der folgende: If the golden curve seems plausible, the process is as follows:
Beißen auf den Referenzpunkt, um eine Referenz herzustellen Bite on the reference point to establish a reference
Die Kamera schießt ein Bild, welches den mittleren Interdentalspalt erkennt und somit die erste Referenz im Vergleich zum Gerät für die Mess- und Detektionsoperation errechnet The camera takes an image that detects the middle interdental gap and thus calculates the first reference in comparison to the device for the measurement and detection operation
Die Time-of-flight Sensoren zeichnen die Abstände zum Gesicht auf. The time-of-flight sensors record the distances to the face.
Die goldene Kurve wird erstmals auf Basis dieser neuen Referenzen geändert. The golden curve is changed for the first time based on these new references.
Dann werden die Funktionseinrichtungen des Oberkiefers entlang der goldenen Kurve ausgefahren. Dies hat aber keinen Einfluss auf die Ergebnisse und es kann auch mit dem Unterkiefer gestartet werden. The functional devices of the upper jaw are then extended along the golden curve. This does not affect the results, however, and you can also start with the lower jaw.
Die goldene Kurve wird abgefahren und je nach 3D-Konstruktion des Gebisses, Höhe von Zähnen und Zahnfleisch, oder Menge und Position von verschiedenen Biomarkern, wird die Pflegeroutine angepasst. Dies kann a. Eine höhere Intensität sein. b. Ein längeres Verweilen an einem gewissen Punkt auf der goldenen Kurve. c. Ein Bewegen nach links oder rechts bzw. hoch oder runter an bestimmten Punkten auf der goldenen Kurve. d. Ein Drehen und Kippen vom oder zum Zahn oder Interdentalspalt an bestimmten Punkten auf der goldenen Kurve e. Eine Kombination von all diesen Methoden Während dem Abfahren werden Time-of-Flight Sensoren und 2D-Mesh Sensoren bzw. die Kamera am mittleren Interdentalspalt verwendet, um weitere Plausibilitätschecks durchzuführen bzw. den Pfad so anzupassen, dass die goldene Kurve bestmöglich abgefahren wird The golden curve is traced, and depending on the 3D structure of the dentition, the height of the teeth and gums, or the quantity and position of various biomarkers, the care routine is adjusted. This can include a. higher intensity; b. staying longer at a certain point on the golden curve; c. moving left or right, or up or down at specific points on the golden curve; d. turning and tilting from or to the tooth or interdental space at specific points on the golden curve; e. a combination of all of these methods. During the traverse, time-of-flight sensors and 2D mesh sensors or the camera at the middle interdental gap are used to perform further plausibility checks or to adjust the path so that the golden curve is traversed as best as possible.
Dies wird durchgeführt, bis a. Das Ende der goldenen Kurve erreicht wird. b. Bis eine Plausibilitätsprüfung keinen möglichen mechanisch anfahrbaren Punkt mehr ergibt. c. Bis Stromsensoren zu viel Strom anzeigen und damit irgendwo angefahren wird und die goldene Kurve nicht abfahrbar ist. d. Oder bis die Routine anderweitig vom Benutzer gestoppt wird. This is performed until a. the end of the golden curve is reached. b. a plausibility check no longer indicates a possible mechanically approachable point. c. current sensors indicate too much current, causing the system to approach a certain point and thus preventing the golden curve from being followed. d. or until the routine is otherwise stopped by the user.
Wenn das Ende erreicht wird, wird die goldene Kurve wieder rückwärts gefahren. When the end is reached, the golden curve is driven backwards again.
Danach startet die gleiche Prozedur am Unterkiefer. Then the same procedure starts on the lower jaw.
Damit ist ein Zyklus abgeschlossen. This completes a cycle.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass ein vollintegrierter Prozess für die Datenerhebung und den Datentransfer sowie die Nutzung der gewonnenen Daten erreicht wird, wobei mit vergleichbaren Einrichtungen eine Datenerhebung und eine Pflege unter Nutzung der Daten erfolgt. The invention is advantageous in that a fully integrated process for data collection and data transfer as well as the use of the acquired data is achieved, whereby data collection and maintenance using the data is carried out with comparable devices.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere eine Vorrichtung zum automatisierten Ausführen von Detektions- und Reinigungsoperationen mit einer Einrichtung zum Detektieren von Zuständen zumindest einer Oberfläche und einer Einrichtung zum Pflegen der Oberfläche, wobei die Einrichtung zum Detektieren ausgebildet ist um mit Sensoren zumindest die Oberfläche auch bezüglich ihres dreidimensionalen Verlaufs abzutasten und die gewonnenen Daten an die Einrichtung zum Pflegen der Oberfläche zu übergeben, wobei beide Einrichtungen einen Referenzpunkt zur Oberfläche zur Verfügung stellen und die Einrichtung zum Detektieren die Daten auf den Referenzpunkt normiert zur Verfügung stellt und die Einrichtung zum Pflegen die Daten normiert zum Referenzpunkt nutzt um die Oberfläche abzufahren. The invention thus relates in particular to a device for the automated execution of detection and cleaning operations with a device for detecting states of at least one surface and a device for maintaining the surface, wherein the device for detecting is designed to scan at least the surface with sensors, also with regard to its three-dimensional course, and to transfer the acquired data to the device for maintaining the surface, wherein both devices provide a reference point to the surface and the device for detecting provides the data standardized to the reference point and the Facility for maintaining the data normalized to the reference point to use to scan the surface.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Einrichtung zum Detektieren und die Einrichtung zum Pflegen eine bauliche Einheit innerhalb der Vorrichtung bilden. A further development provides that the device for detection and the device for care form a structural unit within the device.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Einrichtung zum Detektieren und die Einrichtung zum Pflegen baulich getrennt sind. Further training provides for the detection facility and the care facility to be structurally separated.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Einrichtungen dazu ausgebildet sind Oberflächen in einem Mundraum zu detektieren oder Oberflächen in einem Mundraum zu Pflegen. Further training requires that the devices are trained to detect surfaces in the oral cavity or to care for surfaces in the oral cavity.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass jede der Einrichtungen über zumindest eine in den Mundraum einfahrbare Funktionseinrichtung verfügt, wobei die Funktionseinrichtung entweder eine Funktionseinrichtung zur Ausführung von Mess- und Detektionsoperationen oder eine Funktionseinrichtung für das Ausführen von Pflegeoperationen ist. A further development provides that each of the devices has at least one functional device that can be inserted into the oral cavity, wherein the functional device is either a functional device for carrying out measuring and detection operations or a functional device for carrying out care operations.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass es sich bei den Funktionseinrichtungen um bewegliche und drehbare Köpfe wie einen Detektionskopf oder einen Reinigungskopf handelt A further development provides that the functional devices are movable and rotatable heads such as a detection head or a cleaning head
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Köpfe mittels Aktuatoreinrichtungen in einen Mundraum einbringbar und im Mundraum positionierbar sind. A further development provides that the heads can be introduced into a mouth cavity by means of actuator devices and positioned in the mouth cavity.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Vorrichtung oder jede der Einrichtungen zudem über eine Halteeinrichtung verfügt, welche bei baulicher Einheit die Vorrichtung oder je die beiden Einrichtungen ausbilden, um mit den Zähnen gehalten zu werden. A further development provides that the device or each of the devices also has a holding device which, in the case of a structural unit, forms the device or each of the two devices in order to be held by the teeth.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Halteeinrichtung als Referenzpunkt für die Ermittlung und Festlegung von Ortsdaten und die Erzeugung eines Bezugssystems zwischen den Lagedaten der Einrichtungen der Vorrichtung und den Lagedaten von interessierenden Bereichen im Mundraum dient. A further development provides that the holding device serves as a reference point for the determination and definition of location data and the generation of a reference system between the location data of the devices of the device and the location data of areas of interest in the oral cavity.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zumindest eine Referenzpunkt zumindest eine Aufbeißeinrichtung ist, auf welchen der Benutzer mit zumindest einem Zahn des Oberkiefers und einem Zahn des Unterkiefers beißt. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Detektionseinrichtung zwei oder vier bewegliche Funktionseinrichtungen aufweist, welche das Gebiss von zumindest zwei Seiten umgreifen. A further development provides that the at least one reference point is at least one biting device on which the user bites with at least one tooth of the upper jaw and one tooth of the lower jaw. A further development provides that the detection device has two or four movable functional devices which encompass the dentures from at least two sides.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei vier Funktionseinrichtungen je eine für jeden Quadranten des Mundes vorgesehen ist. A further development provides for four functional devices, one for each quadrant of the mouth.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zusätzlich zwei nicht bewegliche, zweite Funktionseinrichtungen vorhanden sind, welche fest um den Referenzpunkt angebracht sind. A further development provides for two additional, non-movable, second functional devices which are fixedly mounted around the reference point.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die nicht beweglichen zweiten Funktionseinrichtungen an der Außenseite des Kiefers angeordnet sind. A further development provides that the non-movable second functional devices are arranged on the outside of the jaw.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung zwei oder vier beweglichen Funktionseinrichtungen aufweist, welche die Zähne von zumindest zwei Seiten umgreifen. A further development provides that the cleaning device has two or four movable functional devices which surround the teeth from at least two sides.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Doppel-Funktionseinrichtung vorhanden ist, welche mit einer gemeinsamen Antriebseinheit Ober- und Unterkiefer gleichzeitig pflegen kann. A further development provides for a dual-function device that can care for the upper and lower jaw simultaneously using a common drive unit.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Doppel- Funktionseinrichtung um 20-40mm motorisch beweglich gelagert und um den Referenzpunkt herum im Bereich der Schneidezähne angeordnet ist. A further development provides that the double-function device is mounted so that it can move by 20-40 mm and is arranged around the reference point in the area of the incisors.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Doppel-Funktionseinrichtung mit extra Antriebseinheiten ausgestattet ist, um diese auf- bzw. ab und zum Zahn bzw. vom Zahn wegzu bewegen. A further development provides for the dual-function device to be equipped with extra drive units to move it up or down and towards or away from the tooth.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Referenzpunkt einzeln oder zusätzlich von Kinnstützen, Aufhängungen an den Ohren, der Nase, oder dem Kopf oder im Mundraum, zum Beispiel durch eine Gaumenstütze ergänzt ist. A further development provides that the reference point is supplemented individually or additionally by chin rests, suspensions on the ears, the nose, or the head or in the mouth, for example by a palate rest.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Referenzpunkt zusätzlich mit Sensoren ausgestattet ist. A further development provides for the reference point to be additionally equipped with sensors.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Sensoren eine mehrere oder alle der nachfolgenden Gruppe umfassen: Drucksensoren, 2D-Mesh Sensoren, Lagesensoren, Time-of-flight Sensoren, Laserentfernungssensoren, Ultraschallsensoren. A further development provides that the sensors include several or all of the following group: pressure sensors, 2D mesh sensors, position sensors, time-of-flight sensors, laser distance sensors, ultrasonic sensors.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Detektionskopf als Funktionseinrichtung der Detektionseinrichtung Sensoren enthält, wobei alle notwendigen Sensoren entweder direkt im Mess- und Detektionskopf integriert und/oder in der Mechanik der Aktuatoreinrichtungen oder Antriebseinheiten des Detektionskopfes angeordnet sind. A further development provides that a detection head contains sensors as a functional device of the detection device, whereby all necessary sensors are either directly in the Measuring and detection head integrated and/or arranged in the mechanics of the actuator devices or drive units of the detection head.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass sich im Detektionskopf als Funktionseinrichtung der Detektionseinrichtung drei Kameras, eine für jede Seite des Zahnes angeordnet sind. A further development provides that three cameras, one for each side of the tooth, are arranged in the detection head as a functional device of the detection device.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen mit zwei Kameras an der Außenseite des Gebisses ausgestattet sind. A further development provides for the non-movable functional devices to be equipped with two cameras on the outside of the dentures.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zusätzlich zu den Kameras in dem Detektionskopf als Funktionseinrichtung der Detektionseinrichtung sind an den Aktuatoreinheiten Sensoren angebracht, die es ermöglichen, ein genaues 3D Profil des Gebisses zu erstellen und Kameradaten sowie alle zusätzlich integrierten Sensoren für Biomarker auf dieses 3D Profil zu projizieren. A further development provides that, in addition to the cameras in the detection head as a functional device of the detection device, sensors are attached to the actuator units, which make it possible to create an accurate 3D profile of the dentition and to project camera data as well as all additionally integrated sensors for biomarkers onto this 3D profile.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass alle Biomarker durch die Kameras und spezielle Optiken wie Hoch- und Tiefpassfilter sowie Polarisatoren detektiert und gemessen werden. Further training provides for all biomarkers to be detected and measured using cameras and special optics such as high- and low-pass filters and polarizers.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Reinigungskopf mit Filamenten, Lippen, Fäden, Drähten oder sonstigen mechanischen Ausbildungen versehen ist, welche dazu ausgebildet sind, auf eine Oberfläche einzuwirken, insbesondere ausgebildet sind, um an einer Oberfläche sanft abrasiv Beschichtungen wie Biofilm abzulösen. A further development provides that a cleaning head is provided with filaments, lips, threads, wires or other mechanical formations which are designed to act on a surface, in particular are designed to gently abrasive remove coatings such as biofilm from a surface.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Reinigungskopf nur mit dünnen Filamentbündeln ausgebildet ist, A further development provides that a cleaning head is designed only with thin filament bundles,
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zusätzliche Sensoren an den Aktuatoreinrichtungen und/oder an der Antriebseinheit angeordnet sind. A further development provides that additional sensors are arranged on the actuator devices and/or on the drive unit.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen gemeinsam mit einem Drucksensor und zwei Time-of-flight Sensoren außerhalb des Mundes kombiniert sind. A further development provides for the non-movable functional devices to be combined with a pressure sensor and two time-of-flight sensors outside the mouth.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Funktionseinrichtungen über Spindelantriebe verfügen. A further development provides for the functional devices to have spindle drives.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass bei zwei baulich getrennten Einheiten, nämlich einer Detektionseinheit und einer Reinigungseinheit verschiedene Spindelsteigungen vorhanden sind und somit eine genauere Messung oder Detektion möglich ist, als bei der Pflegeroutine oder -operation notwendig ist. A further development provides that two structurally separate units, namely a detection unit and a cleaning unit, have different spindle pitches and thus a more precise measurement or detection is possible than is necessary in the care routine or operation.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass weitere Antriebe für Auf-, Ab-, Kipp-, und Drehbewegungen der Funktionseinrichtungen vorhanden sind Further development provides for additional drives for up, down, tilting and rotating movements of the functional devices
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung zum automatisierten Ausführen von Detektions- und Reinigungsoperationen, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektionseinrichtung zunächst der Status und die Koordinaten aufgenommen werden wobei zunächst eine Referenz durch Beißen auf den Referenzpunkt erzeugt wird gefolgt von zumindest den nachfolgenden Schritten: A further aspect of the invention relates to a method for controlling a device for automatically carrying out detection and cleaning operations, in particular a device according to one of the preceding claims, characterized in that the status and the coordinates are first recorded with the detection device, wherein first a reference is generated by biting on the reference point, followed by at least the following steps:
- Die nicht beweglichen Funktionseinrichtungen schießen ein Bild, welches den mittleren Interdentalspalt erkennt und somit die erste Referenz zum Kiefer bildet. - The non-movable functional devices take an image that detects the middle interdental space and thus forms the first reference to the jaw.
- Die Time-of-flight Sensoren zeichnen den Abstand zum Gesicht auf, um die Referenz zu verfeinern. - The time-of-flight sensors record the distance to the face to refine the reference.
- Darauffolgend schießen alle beweglichen Funktionseinrichtungen ein Bild, um den Beginn der Datenaufzeichnung zu starten. - Subsequently, all moving functional devices take a picture to start the data recording.
-Dann werden die Funktionseinrichtungen zumindest eines ersten Kiefers ausgefahren. -Then the functional devices of at least one first jaw are extended.
-Die Funktionseinrichtungen werden von der Motoreinheit ausgehend von der Startposition der Funktionseinrichtungen Richtung Zähne geführt. -The functional devices are guided by the motor unit from the starting position of the functional devices towards the teeth.
-Mit insbesondere gleichbleibender Framerate werden von den Funktionseinrichtungen Bilder geschossen. -Images are taken by the functional devices at a particularly constant frame rate.
-Die Kameras registrieren ein Ende des Gebisses. -The cameras register one end of the denture.
-Entweder es wird über den aufgezeichneten Pfad zur Ausgangsposition zurückgefahren oder die ganze Prozedur rückwärts gemacht, damit der aufgezeichnete Pfad noch verbessert wird. -Either it is returned to the starting position via the recorded path or the whole procedure is done in reverse so that the recorded path is further improved.
-Der Ablauf wird für den zweiten Kiefer wiederholt. -The process is repeated for the second jaw.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Funktionseinrichtungen so lange über die Zähne geführt werden, bis der Motorstrom zu hoch wird, wobei wenn der Motorstrom zu hoch ist und damit ein Anstoßen an die Zähne registriert wird, die jeweilige Funktionseinrichtung mittels der Seitenanpassung um einen gewissen Minimalwinkel ausgelenkt wird, damit die benötigte Kraft zum Weiterfahren auf den Zähnen reduziert wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Anstoßen registriert wird über ein Übersteigen eines vorgegebenen Schwellwerts des Motorstromes über einen Wert, der einer gewissen Kraft entspricht. Insbesondere liegt diese Kraft bei 0.5N bis 2N, wobei dies so lange wiederholt wird, bis keine Einstellung der Seitenanpassung mehr gefunden werden kann, wo der Motorstrom klein genug ist oder das Ende der Reichweite der Motoreinheit erreicht ist. A further development provides that the functional devices are guided over the teeth until the motor current becomes too high, whereby if the motor current is too high and thus a collision with the teeth is registered, the respective functional device is deflected by a certain minimum angle by means of the lateral adjustment so that the force required to continue moving on the teeth is reduced. A further development provides for a trigger to be registered when the motor current exceeds a predefined threshold value corresponding to a certain force. Specifically, this force is between 0.5 N and 2 N. This is repeated until no further lateral adjustment setting can be found where the motor current is sufficiently low or the end of the motor unit's range is reached.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass während der gesamten Routine, die Time-of-flight Sensoren oder potentielle 2D-Mesh Sensoren am Referenzpunkt weitere Daten zu Verschiebungen und Verdrehungen liefern, damit die gemessenen Daten im Vergleich zum ursprünglichen Referenzpunkt korrigiert werden können. A further development provides that during the entire routine, the time-of-flight sensors or potential 2D mesh sensors at the reference point provide additional data on displacements and rotations so that the measured data can be corrected compared to the original reference point.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass nach dem Beenden der Detektions- oder Messroutine die gesamten Bilder aneinandergehängt werden, um einen kohärenten Bildstrom zu erzeugen. A further development provides that after the detection or measurement routine has been completed, the entire images are concatenated to create a coherent image stream.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Bildstrom von einem Machine Learning Algorithmus untersucht wird, welcher auf Zahn- und Zahnfleischsegmentierung trainiert ist und den Bildstrom in Zähne und Zahnfleisch einteilt A further development provides that the image stream is examined by a machine learning algorithm, which is trained on tooth and gum segmentation and divides the image stream into teeth and gums
Eine Weiterbildung sieht vor, dass auf den Zähnen entweder über einen Schwellenwertalgorithmus Biomarker wie Biofilm, Verfärbungen, oder Karies detektiert werden ; oder ein Machine Learning Algorithmus angewendet wird, der auf Biofilmerkennung und andere Biomarker wie Verfärbungen oder Karies trainiert ist und somit eine genauere Detektion derselben erlaubt, wobei die Ergebnisse dieser Detektion auf die einzelnen Zähne projiziert werden und mit Hilfe der Daten der Encoder, der Stromsensoren und der Winkelsensoren aus diesem Bildstrom und den gemappten Zahn- und Zahnfleischdaten eine 3D Rekonstruktion des Gebisses erzeugt, auf welche alle Biomarker projiziert sind, so dass die Berechnung einer goldenen Kurve, die von einer Pflegeroutine abgefahren werden soll, um die bestmögliche Pflege zu gewährleisten ermöglicht wird. A further development provides for biomarkers such as biofilm, discoloration or caries to be detected on the teeth either using a threshold algorithm; or a machine learning algorithm is applied which is trained to detect biofilm and other biomarkers such as discoloration or caries and thus allows more precise detection of the same, whereby the results of this detection are projected onto the individual teeth and with the help of the data from the encoders, the current sensors and the angle sensors from this image stream and the mapped tooth and gum data a 3D reconstruction of the dentition is generated, onto which all biomarkers are projected, so that the calculation of a golden curve, which should be followed by a care routine in order to ensure the best possible care, is possible.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die für die goldene Kurve von der Detektionseinrichtung an Reinigungseinrichtung übertragen wird und die Reinigungseinrichtung prüft, ob die Daten plausibel sind, wobei die Prüfung eine Plausibilisierung, ob die goldene Kurve nicht in manchen Bereichen außerhalb der mechanisch fahrbaren Maxima der Reinigungseinrichtung liegt, ob die goldene Kurve nicht in Bereichen liegt, die bei vorherigen Messungen als Zahn bzw. Gebissform angegeben wurden, und ob es Bereiche gibt, die mit einer Funktionseinrichtung der Reinigungseinrichtung nicht in solch einer Art und Weise angefahren werden können, weil dadurch ein Schaden am Nutzer entstehen könnte. A further development provides that the data for the golden curve is transferred from the detection device to the cleaning device and the cleaning device checks whether the data are plausible, whereby the check is a plausibility check, whether the golden curve does not lie in some areas outside the mechanically movable maxima of the cleaning device, whether the golden curve does not lie in areas that were specified as tooth or dentition shape in previous measurements, and whether there are areas that can be measured with a functional device the cleaning device cannot be approached in such a way because this could cause damage to the user.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zum Abfahren der kalibrierten und erzeugten goldenen Kurve für die Pflegeoperation an den Antriebseinheiten für die Funktionseinrichtung zum Reinigen/Pflegen Sensoren wie Encoder, Stromsensoren, Winkelsensoren, oder Hall-Sensoren angebracht werden. A further development provides for sensors such as encoders, current sensors, angle sensors or Hall sensors to be attached to the drive units for the functional device for cleaning/care in order to follow the calibrated and generated golden curve for the care operation.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Translationsbewegung über einen Spindelantrieb erzeugt wird, welcher mit einem Encoder am Motor und Stromsensoren versehen ist. A further development provides that the translational movement is generated via a spindle drive, which is equipped with an encoder on the motor and current sensors.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass für die Schwenk und Kippbewegung in Gebisslängsachse jeweils ein eigener Motor mit Encoder und Stromsensoren verwendet wird. A further development provides for the use of a separate motor with encoder and current sensors for the pivoting and tilting movements in the longitudinal axis of the bit.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Dehnmessstreifen nahe an jeder Funktionseinrichtung angeordnet wird, damit ein Druck auf die Okklusalfläche der Zähne gemessen wird. A further development provides for a strain gauge to be placed close to each functional device so that pressure on the occlusal surface of the teeth can be measured.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass für das Drehen der Funktionseinrichtung um die Gebisslängsachse die gesamte Spindel mit Hub des Translationsantriebs gedreht wird. A further development provides that in order to rotate the functional device around the longitudinal axis of the bit, the entire spindle is rotated with the stroke of the translation drive.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass für die Drehung der Funktionseinrichtung um die Gebisshochachse am Motor Encoder, Stromsensoren und Hall-Sensoren verwendet werden. A further development provides for the use of encoders, current sensors and Hall sensors on the motor for the rotation of the functional device around the vertical axis of the bit.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass in der Reinigungseinrichtung eine Kamera auf einer sehr ähnlichen Position wie in den nicht beweglichen Funktionseinrichtung der Detektionseinrichtung sowie zwei Time-of-flight Sensoren verwendet werden, um Verschiebungen und Verdrehungen im Vergleich zum ursprünglichen Referenzpunkt zu messen. A further development provides for the use of a camera in the cleaning device at a very similar position to that in the non-movable functional device of the detection device, as well as two time-of-flight sensors to measure displacements and rotations compared to the original reference point.
Claims
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