Определение налета с использованием потокового зонда

Определение налета с использованием потокового зонда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[0001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее раскрытие сущности относится к устройствам, используемым для определения состояния дентальной поверхности. Более конкретно, настоящее раскрытие сущности относится к потоковому зонду, который используется для того, чтобы определять состояние дентальной поверхности.

[0003] ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0004] Данная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент (США) № 61/740904, поданной 21 декабря 2012 года, и предварительной заявки на патент (США) № 61/746361, поданной 27 декабря 2012 года, причем содержание обеих заявок входит в данное описание путем ссылки.

[0005] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0006] Считается, что кариес или пародонтозы являются инфекционными болезнями, вызываемыми посредством бактерий, присутствующих в зубном налете. Удаление зубного налета является очень важным для здоровья ротовых полостей. Тем не менее, зубной налет непросто идентифицировать невооруженным глазом. Создано множество устройств определения налета для того, чтобы помогать в определении зубного налета и/или кариеса.

[0007] Большинство устройств определения зубного налета выполнено с возможностью использования обученными специалистами и использует тот факт, что видимые спектры люминесценции из зубного налета (и/или кариеса) негнилых областей зуба существенно отличаются. Некоторые устройства определения зубного налета выполнены с возможностью использования потребителями (большинство из которых, типично, не являются обученными специалистами-стоматологами) в своих домах для помощи потребителям в том, чтобы добиваться хорошей гигиены полости рта.

[0008] Например, один известный тип устройства определения зубного налета использует излучаемый свет, чтобы освещать материал зубов и десны, чтобы идентифицировать области, зараженные биопленками, и области зубного налета. Этот тип устройства определения налета может использовать монохроматический свет возбуждения и может быть выполнен с возможностью определять флуоресцентный свет в 2 полосах частот 440-470 нм (например, синий свет) и 560-640 нм (например, красный свет); силы вычитаются, чтобы раскрывать области зубного налета и/или кариеса.

[0009] Хотя вышеуказанное устройство определения зубного налета является подходящим для предполагаемого назначения, оно демонстрирует один или более недостатков. В частности, известно, что каждая область глаза поглощает различные длины волн света, и если слишком много света поглощено посредством глаза, глаз может быть поврежден. Можно принимать во внимание, что для того, чтобы избегать возможных повреждений глаз, обязательно, чтобы пользователь не включал устройство определения налета до тех пор, пока устройство определения налета не будет надлежащим образом размещено во рту. Тем не менее, вышеуказанные устройства не могут автоматически определять то, когда устройство определения налета размещено во рту. В результате этого, может получаться потенциально вредное облучение, которое может повреждать глаза или вызывать некомфортные блики, если является видимым для глаз, если не предпринимаются надлежащие меры предосторожности при обращении, например, при некорректном использовании потребителем. Кроме того, эта технология является, в частности, подходящей для того, чтобы определять старый налет; различение между флуоресценцией зубов и флуоресценцией молодого (1-дневного) налета не проводится.

[0010] СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять улучшенное определение вещества (например, налета) на поверхности (например, на дентальной поверхности).

[0012] Соответственно, аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя устройство для определения наличия вещества на поверхности. Устройство включает в себя ближнюю корпусную часть, содержащую ближнюю насосную (например, шприцевую) часть и ближнюю часть зонда, и, по меньшей мере, одну дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в первую текучую среду. Ближняя насосная часть и дальняя часть зонда поддерживают обмен текучей средой между собой. Дальняя часть зонда задает дальний наконечник, имеющий открытый порт, чтобы обеспечивать прохождение второй текучей среды (например, газа или жидкости) через него. Устройство имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0013] В одном аспекте, сигнал может представлять собой сигнал давления, и устройство определения дополнительно включает в себя датчик давления, сконфигурированный и размещенный с возможностью определять сигнал давления. Ближняя насосная часть может включать в себя датчик давления.

[0014] В одном аспекте, устройство дополнительно может включать в себя часть считывания давления, расположенную между ближней насосной частью и дальней частью зонда, при этом датчик давления располагается с возможностью обмена текучей средой с частью считывания давления, чтобы определять сигнал давления. Ближняя насосная часть, часть считывания давления и дальняя часть зонда могут задавать внутренние объемы, суммируемые в общий объем устройства определения, так что устройство определения формирует акустический фильтр нижних частот.

[0015] В другом аспекте, ближняя насосная часть может включать в себя подвижный плунжер, расположенный внутри и сконфигурированный и размещенный таким образом, что подвижный плунжер является возвратно-поступательно подвижным в направлении от ближнего конца ближней насосной части к дальнему концу ближней насосной части. Перемещение плунжера в силу этого обуславливает объемный или массовый расход в дальней части зонда, при этом ближняя насосная часть содержит подвижную диафрагму, причем перемещение диафрагмы в силу этого обуславливает изменение объемного или массового расхода в дальней части зонда.

[0016] Устройство дополнительно может включать в себя контроллер. Контроллер может обрабатывать показания давления, считываемые посредством датчика давления, и определять то, служат или нет показания давления признаком вещества, затрудняющего прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника. Вещество может представлять собой зубной налет.

[0017] В еще одном другом аспекте устройства, сигнал представляет деформацию части зонда. Устройство определения дополнительно может включать в себя тензодатчик, сконфигурированный и размещенный на дальней части зонда с возможностью позволять тензодатчику определять и измерять сигнал, представляющий деформацию части зонда.

[0018] В одном аспекте, дальний наконечник, имеющий открытый порт, может быть скошен под таким углом, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивается, когда дальний наконечник касается поверхности. Угол скоса кромки открытого порта может быть таким, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник, по меньшей мере, частично затруднен, когда дальний наконечник касается поверхности, и вещество, по меньшей мере, частично затрудняет прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0019] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя ближнюю корпусную часть, которая включает в себя насосную часть, ближнюю часть зонда, при этом насосная часть и ближняя часть зонда поддерживают обмен текучей средой между собой, и разъем, при этом ближняя часть зонда может быть соединена через разъем с дальней частью зонда дальней части зонда устройства определения таким образом, чтобы устанавливать обмен текучей средой между ближней частью зонда и дальней частью зонда. Устройство определения включает в себя дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в первую текучую среду. Дальняя часть зонда задает дальний наконечник, имеющий открытый порт, чтобы обеспечивать прохождение второй текучей среды через него. Устройство имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды через дальний наконечник обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0020] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя систему для определения наличия вещества на поверхности. Система включает в себя первое устройство определения, как описано выше, и, по меньшей мере, второе устройство определения, сконфигурированное способом, аналогичным первому устройству определения, как описано выше.

[0021] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя способ определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя, через трубчатый элемент потокового зонда или потоковый зонд, задающий ближний конец и внутренний канал, который включает в себя дальний наконечник зонда, имеющий открытый порт, обеспечивающий прохождение текучей среды через него, расположение наконечника зонда рядом с поверхностью и таким образом, что трубчатый элемент потокового зонда погружен в первую текучую среду, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренний канал и дальний наконечник зонда и обеспечение принудительного касания дальним наконечником зонда поверхности в зоне взаимодействия, возникающей в первой текучей среде, и зондирование свойств зоны взаимодействия через определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренний канал или дальний наконечник зонда либо комбинации означенного.

[0022] Еще один другой аспект настоящего раскрытия сущности включает в себя способ определения наличия вещества на поверхности, который включает в себя, по меньшей мере, через два трубчатых элемента потокового зонда или потоковых зонда, задающих ближний конец и внутренний канал, который включает в себя дальний наконечник зонда, имеющий открытый порт, обеспечивающий прохождение текучей среды через него, расположение двух наконечников зонда рядом с поверхностью и таким образом, что два трубчатых элемента потокового зонда или потоковых зонда погружены в первую текучую среду, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда и обеспечение принудительного касания дальними наконечниками зонда поверхности в зоне взаимодействия, возникающей в первой текучей среде, и зондирование свойств зоны взаимодействия через определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы или дальние наконечники зонда либо комбинации означенного.

[0023] В одном аспекте, определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может включать в себя определение разности между сигналом давления, определенным в одном из двух трубчатых элементов потокового зонда и в другом из двух трубчатых элементов потокового зонда.

[0024] В другом аспекте, определение, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может включать в себя определение разности между сигналом деформации, определенным в одном из двух трубчатых элементов потокового зонда и в другом из двух трубчатых элементов потокового зонда.

[0025] В еще одном другом аспекте, дальний наконечник имеет открытый порт, который может быть скошен под таким углом, что этап обеспечения принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда обеспечивается, когда дальний наконечник касается поверхности, и второй текучей среде разрешается протекать через скошенный открытый порт.

[0026] В дополнительном аспекте, этап определения, по меньшей мере, частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды, по меньшей мере, через один из внутренних каналов и дальних наконечников зонда обеспечивается через угол скоса кромки открытого порта, такой, что прохождение второй текучей среды через дальний наконечник, по меньшей мере, частично затруднено, когда дальний наконечник касается поверхности, и вещество, по меньшей мере, частично затрудняет прохождение второй текучей среды через открытый порт дальнего наконечника.

[0027] В одном аспекте, зондирование свойств зоны взаимодействия может включать в себя измерение свойства зубного налета, извлекаемого из поверхности в зоне взаимодействия.

[0028] В еще одном другом аспекте, обеспечение принудительного протекания второй текучей среды через внутренние каналы и дальние наконечники зонда может выполняться либо посредством обеспечения принудительного протекания второй текучей среды удаленно от ближних концов, по меньшей мере, двух трубчатых элементов потокового зонда через дальние наконечники зонда, либо посредством обеспечения принудительного протекания второй текучей среды близко от дальних наконечников зонда через внутренние каналы к ближним концам трубчатых элементов потокового зонда.

[0029] Настоящее раскрытие сущности описывает способ зондирования дентальной поверхности посредством записи свойств вытекания текучей среды через наконечник зонда. Свойства текучей среды, вытекающей из наконечника зонда, например, могут измеряться посредством записи давления текучей среды в качестве функции от времени. Свойства выпуска текучей среды, включающей в себя пузырьки, из области поверхности наконечника могут отличать дентальную поверхность и/или вязкоупругие свойства материала зубов, присутствующего в наконечнике зонда. Текучая среда, включающая в себя пузырьки, также может повышать скорость удаления налета зубной щетки.

[0030] Новые признаки примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности следующие:

[0031] (a) текучая среда приводится в контакт с поверхностью в наконечнике зонда, формируя зону взаимодействия между наконечником и поверхностью; и

[0032] (b) форма и/или динамика среды в зоне взаимодействия зависят от свойств поверхности и/или от материалов, извлекаемых из поверхности; и

[0033] (c) определяются давление и/или форма и/или динамика среды в зоне взаимодействия.

[0034] Посредством контроллера выполняется определение в отношении того, определяется или нет уровень налета на конкретной дентальной поверхности зуба, который превышает предварительно определенный максимальный приемлемый или допустимый уровень налета.

[0035] Если выполнено отрицательное определение, пользователю электрической зубной щетки, имеющей систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, передается сигнал продвигать щетку к смежному зубу или другим зубам.

[0036] Альтернативно, если выполнено положительное определение, пользователю электрической зубной щетки, имеющей систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, передается сигнал продолжать чистку конкретного зуба.

[0037] Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия сущности связаны с устройством, которое имеет такую конфигурацию, в которой прохождение текучей среды через открытый порт дальнего наконечника обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности, например, поверхности зуба, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды через открытый порт. Устройство включает в себя ближнюю насосную часть и, по меньшей мере, одну дальнюю часть зонда, выполненную с возможностью погружения в другую текучую среду. Устройство может быть включено в соответствующую систему, которая включает в себя, по меньшей мере, два устройства. Способ включает в себя зондирование зоны взаимодействия, по меньшей мере, на предмет частичного затруднения прохождения потока.

[0038] В одном примерном варианте осуществления, первая текучая среда также может проходить через открытый порт дальнего наконечника дальней части зонда, к примеру, когда давление в дальней части зонда ниже давления окружающей среды.

[0039] Эти и другие аспекты настоящего раскрытия должны становиться очевидными и истолковываться со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже в данном документе.

[0040] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0041] Аспекты настоящего раскрытия сущности могут лучше пониматься со ссылкой на нижеприведенные чертежи. Компоненты на чертежах не обязательно должны быть нарисованы в масштабе, вместо этого акцент делается на ясную иллюстрацию принципов раскрытия сущности. Более того, на чертежах аналогичные номера ссылок обозначают соответствующие части на нескольких видах.

[0042] НА ЧЕРТЕЖАХ:

[0043] Фиг. 1 иллюстрирует общий принцип потокового зонда, воздействующего на дентальную поверхность в соответствии с настоящим раскрытием сущности:

[0044] Фиг. 2 иллюстрирует эффект поверхностного натяжения на менее гидрофильной поверхности и на более гидрофильной поверхности для потокового зонда, воздействующего на дентальную поверхность в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0045] Фиг. 3 иллюстрирует левую и правую фотографии воздушных пузырьков из иглы в воде, касающейся поверхности налета слева и поверхности эмали справа в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0046] Фиг. 4A иллюстрирует один примерный вариант осуществления настоящего раскрытия сущности потокового зонда, имеющего насосную часть, подающую непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления трубки;

[0047] Фиг. 4B иллюстрирует другой примерный вариант осуществления потокового зонда по фиг. 4A, имеющего один примерный вариант осуществления насосной части, подающей непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления насоса;

[0048] Фиг. 4C иллюстрирует другой примерный вариант осуществления потокового зонда фиг. 4A и 4B, имеющего другой примерный вариант осуществления насосной части, подающей, в общем, непрерывный поток газа через трубку в наконечник зонда при измерении внутреннего давления насоса;

[0049] Фиг. 5 иллюстрирует измерение давления проб потокового зонда по фиг. 4A в качестве функции от времени;

[0050] Фиг. 6 иллюстрирует амплитуду сигнала давления проб в качестве функции от расстояния наконечника зонда по фиг. 4A до различных дентальных поверхностей;

[0051] Фиг. 7 иллюстрирует систему для определения наличия вещества на поверхности согласно одному примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сущности, при этом слева проиллюстрирован один вариант осуществления потокового зонда, имеющего частичное блокирование от материала дентальной поверхности, к примеру, зубного налета, тогда как справа проиллюстрирован один вариант осуществления разблокированного потокового зонда;

[0052] Фиг. 8 иллюстрирует слева измерение давления проб в зависимости от времени для разблокированного потокового зонда по фиг. 7, и иллюстрирует справа измерение давления проб в зависимости от времени для частично заблокированного потокового зонда по фиг. 7;

[0053] Фиг. 9 иллюстрирует сигнал давления в зависимости от времени для потокового зонда, имеющего тефлоновый наконечник в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0054] Фиг. 10 иллюстрирует систему на основе потокового зонда, включенную в стоматологическое устройство, такое как электрическая зубная щетка в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности;

[0055] Фиг. 11 иллюстрирует вид щетки стоматологического устройства вдоль линии 211-211 по фиг. 10, имеющей наконечник потокового зонда в позиции внутри щетинок щетки;

[0056] Фиг. 12 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления вида щетки по фиг. 11, в которой наконечник потокового зонда идет удаленно от щетинок щетки;

[0057] Фиг. 13 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления потокового зонда по фиг. 4A, имеющего насосную часть, подающую непрерывный поток газа через трубку в два наконечника зонда при измерении внутреннего давления трубки во впускном отверстии в наконечник первого потокового зонда и внутреннего давления во впускном отверстии в наконечник второго потокового зонда;

[0058] Фиг. 14 иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления щетки по фиг. 10, которая включает в себя несколько потоковых зондов на щетке, которая включает в себя основание щетки, к примеру, согласно варианту осуществления потокового зонда согласно фиг. 13;

[0059] Фиг. 15 иллюстрирует другой вид щетки по фиг. 14;

[0060] Фиг. 16 иллюстрирует еще один другой вид щетки по фиг. 14;

[0061] Фиг. 17 иллюстрирует другой альтернативный примерный вариант осуществления щетки по фиг. 10, которая включает в себя несколько потоковых зондов на щетке, которая включает в себя основание щетки;

[0062] Фиг. 18 иллюстрирует другой вид щетки по фиг. 17;

[0063] Фиг. 19 иллюстрирует еще один другой вид щетки по фиг. 17;

[0064] Фиг. 20 иллюстрирует один примерный вариант осуществления настоящего раскрытия сущности системы для определения наличия вещества на поверхности, в которой управляющее устройство потокового зонда включает в себя первый потоковый зонд;

[0065] Фиг. 21 иллюстрирует систему по фиг. 20, в которой другое управляющее устройство потокового зонда включает в себя второй потоковый зонд; и

[0066] Фиг. 22 иллюстрирует систему фиг. 20 и 21, в которой электромотор функционально соединяется с общим валом, который управляет управляющими устройствами потокового зонда фиг. 20 и 21.

[0067] ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0068] Настоящее раскрытие сущности описывает различные варианты осуществления систем, устройств и способов, связанных с помощью пользователям в чистке зубов, в частности, посредством информирования пользователей в отношении того, удаляют они фактически налет из своих зубов или нет, и того, удалили они полностью налет или нет, как обеспечивая их уверенность, так и обучая полезным привычкам. В одном примерном варианте осуществления, информация предоставляется в реальном времени в ходе чистки, поскольку в противном случае признание потребителями с большой вероятностью будет незначительным. Например, полезно, если зубная щетка выдает пользователю сигнал, когда позиция, в которой он выполняет чистку, является чистой, так что он может переходить к следующему зубу. Это позволяет уменьшать время чистки, а также приводит к лучшей и более осознанной процедуре чистки.

[0069] Конкретная цель использования примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности состоит в том, чтобы иметь возможность определять налет в системе вибрирующей щетки, окруженной пеной зубной пасты, например, зубной щетки Philips Sonicare. Система определения должна предоставлять контраст между поверхностью с более толстыми, удаляемыми слоями налета и более чистой поверхностью кожицы/конкремента/тонкого налета/зуба.

[0070] Как определено в данном документе, термин "соединен с" может также быть интерпретирован как "сконфигурирован с возможностью присоединения к". Термин "передавать" может также быть интерпретирован как "имеет возможность передачи". Термин "принимать" может также быть интерпретирован как "имеет возможность приема".

[0071] Фиг. 1 иллюстрирует способ определения наличия вещества на поверхности, например, такого вещества, как зубной налет, на такой поверхности, как зубная эмаль, с использованием потокового зонда 10 согласно одному примерному варианту осуществления настоящего раскрытия сущности. Потоковый зонд 10, примерно проиллюстрированный в качестве цилиндрического трубчатого элемента, задает ближний конец 16, внутренний канал 15 и дальний наконечник 12 зонда. Внутренний канал 15 содержит текучую среду 14, например, газ или жидкость. Наконечник 12 зонда размещен в непосредственной близости от поверхности 13, например, дентальной поверхности. Зонд 10 погружен в текучую среду 11, например, в водный раствор, к примеру, очищающий раствор для зубов. Текучая среда 14 зонда протекает через канал 15 для прохождения зонда и касается поверхности 13 в зоне 17 взаимодействия. Свойства зоны 17 взаимодействия зондируются через вытекание среды 14 зонда.

[0072] Как подробнее описано ниже относительно фиг. 10, устройство или инструмент для определения наличия вещества на поверхности, к примеру, инструмент для чистки зубов, включающий в себя электрическую зубную щетку, имеющую систему определения налета с помощью интегрированного потокового зонда, имеет такую конфигурацию, в которой текучая среда 14 приводится в контакт с поверхностью 13, например, с дентальной поверхностью, в наконечнике 12 зонда, формируя зону 17 взаимодействия между дальним наконечником 12 и поверхностью 13.

[0073] Форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия зависит от свойств поверхности 13 и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13, давление и/или форма и/или динамика среды 14 в зоне 17 взаимодействия определяются, и посредством контроллера выполняется определение в отношении того, определяется или нет предварительно определенный максимальный допустимый уровень налета на конкретной дентальной поверхности 13, как подробнее описано ниже относительно фиг. 10.

[0074] Более конкретно, когда среда 14 представляет собой газ 30 (см. фиг. 2), то газовый мениск возникает в наконечнике 12 и контактирует с поверхностью 13. Форма и динамика газа в наконечнике зависит от свойств наконечника 12 зонда (например, материала наконечника, поверхностной энергии, формы, диаметра, шероховатости), свойств раствора 11 (например, состава материалов), свойств среды 14 (например, давления, скорости потока) и свойств поверхности 13 (например, вязкоупругих свойств, поверхностного натяжения) и/или от материалов, извлекаемых из поверхности 13 (вязкоупругих свойств, прилипания к поверхности, текстуры и т.д.).

[0075] Фиг. 2 иллюстрирует влияние поверхностного натяжения. В случае поверхности с высокой поверхностной энергией или сильно гидратированной поверхности, например, гидрофильной поверхности 31, такой как поверхность налета, как проиллюстрировано на левой фотографии, газ 30 не вытесняет легко водную среду 11 с поверхности 31 около зоны 17 взаимодействия.

[0076] В случае поверхности с низкой поверхностной энергией или менее гидратированной поверхности, например, менее гидрофильной поверхности 33, такой как поверхность эмали зуба, как проиллюстрировано на правой фотографии, газ 30 более легко вытесняет водную среду 11 с поверхности 33. Свойства (форма, давление, скорость выпуска и т.д.) пузырьков 32 и 34 зависят от поверхностного натяжения дентальной поверхности 31 или 33. Это упоминается как способ определения вязкости по скорости подъема пузырьков. Иными словами, потоковый зонд 10 или дальняя часть 10 зонда имеет такую конфигурацию, в которой прохождение второй текучей среды, такой как газ 30 через дальний наконечник 12 обеспечивает определение вещества, которое может присутствовать на поверхности 31 или 33, на основе измерения сигнала, коррелированного (рядом с поверхностью 31 или 33) с одним или более пузырьков 32 или 34, сформированных посредством второй текучей среды, такой как газ 30 в первой текучей среде, такой как водная среда 11.

[0077] Фиг. 3 иллюстрирует фотографии таких типов воздушных пузырьков 32 и 34 из потокового зонда 10 под водным раствором 11, например, водой. Как проиллюстрировано на левой фотографии, воздушный пузырек 32 не прилипает к влажному слою 31 налета, при этом, как проиллюстрировано на правой фотографии, воздушный пузырек 34 прилипает к поверхности 33 эмали, что показывает то, что слой 31 налета является более гидрофильным по сравнению с поверхностью 33 эмали.

[0078] Фиг. 4A, 4B и 4C иллюстрируют устройство или инструмент определения для определения наличия вещества на поверхности согласно примерным вариантам осуществления настоящего раскрытия сущности, при этом устройство определения иллюстрируется посредством потокового зонда, который включает в себя датчик параметров, чтобы продемонстрировать принцип определения налета посредством считывания и измерения параметров. Как задано в данном документе, датчик параметров включает в себя датчик давления или датчик деформации, или датчик расхода, или комбинации означенного, которые считывают физическое измерение, представленное посредством сигнала, который служит признаком блокирования потока в потоковом зонде, которое может, в свою очередь, служить признаком налета или другого вещества, блокирующего поток в потоковом зонде. Датчик расхода, который измеряет дифференциальное давление или поток тепла из провода, который нагрет выше температуры окружающей среды, представляет собой датчики расхода или другие средства, известные или задуманные для измерения давления, деформации или потока либо другого измерения, включающего в себя химические или биологические измерения, включены в формулировку датчика параметров, которые считывают физическое измерение, представленное посредством сигнала, который служит признаком блокирования потока в потоковом зонде, которое может служить признаком налета или другого вещества, блокирующего поток в потоковом зонде. Для простоты, в целях описания, датчик или датчики параметров иллюстрируются посредством одного или более датчиков давления. Хотя местоположения для датчиков параметров, проиллюстрированных на чертежах, предназначены для применения обобщенно к каждому различному типу параметра, специалисты в данной области техники должны признавать, что местоположение датчика параметров может регулироваться, при необходимости, относительно местоположения или местоположений, показанных на чертежах, в зависимости от конкретного типа используемого датчика или датчиков параметров. Варианты осуществления не ограничены этим контекстом.

[0079] Более конкретно, на фиг. 4A, потоковый зонд 100 включает в себя ближнюю насосную часть 124, к примеру, трубчатую шприцевую часть, как показано, центральную часть 120 считывания параметров, примерно имеющую трубчатую конфигурацию, как показано, и дальнюю часть 110 зонда, также примерно имеющую трубчатую конфигурацию, как показано, задающую дальний наконечник 112 зонда. Дальняя трубчатая часть 110 зонда задает первую длину L1 и первую площадь A1 поперечного сечения, центральная трубчатая часть 120 считывания параметров задает вторую длину L2 и вторую площадь A2 поперечного сечения, тогда как ближняя трубчатая шприцевая часть 124 задает третью длину L3 и третью площадь A3 поперечного сечения. Ближняя трубчатая шприцевая часть 124 включает в себя, например, в примерном варианте осуществления по фиг. 4A, возвратно-поступательно подвижный плунжер 126, первоначально расположенный около ближнего конца 124'.

[0080] Непрерывный пар 130 текучей среды из воздуха подается посредством плунжера 126 через центральную трубчатую часть 120 считывания параметров в наконечник 112 зонда, когда плунжер перемещается продольно по длине L3 на постоянной скорости и в направлении от ближнего конца 124'. Когда поток 130 текучей среды представляет собой газ, непрерывный поток 130 газа подается через плунжер 126 (к примеру, через апертуру 128 в плунжере 126 (см. плунжер 126' на фиг. 4B) или из ответвляющегося соединения 122, соединяющего центральную трубчатую часть 120 считывания параметров с наконечником 112 зонда. В одном примерном варианте осуществления, в местоположении выше ответвляющегося соединения 122, ограничительное диафрагменное отверстие 140 может располагаться в центральной трубчатой части 120 считывания параметров.

[0081] По мере того, как плунжер 126 перемещается вдоль длины L3 к дальнему концу 124'' ближней трубчатой шприцевой части 124, давление в центральной трубчатой части 120 считывания параметра измеряется (ниже ограничительного диафрагменного отверстия 140, когда ограничительное диафрагменное отверстие 140 присутствует) с использованием измерителя P давления, который поддерживает обмен текучей средой с центральной трубчатой частью 120 считывания параметра и дальней трубчатой частью 110 зонда через ответвляющееся соединение 122.

[0082] Когда плунжер 126 перемещается, давление в измерителе P давления в зависимости от времени отличает взаимодействие газового мениска в наконечнике 112 зонда 110 с поверхностью (см. фиг. 1, поверхность 13, и фиг. 2 и 3, поверхности 31 и 33). Наличие ограничительного диафрагменного отверстия 140 сокращает время реакции измерителя P давления, поскольку только объем потокового зонда 100 ниже ограничительного диафрагменного отверстия 140 является релевантным, и потоковый зонд 100 ведет себя более похоже или приблизительно как источник потока, а не источник давления. Объем выше ограничительного диафрагменного отверстия 140 становится менее релевантным.

[0083] Для способа определения вязкости по скорости подъема пузырьков разность давлений является, в общем, постоянной, что означает то, что размер пузырьков варьируется, и в силу этого частота образования пузырьков меняется в зависимости от постоянной скорости плунжера, поскольку объем в системе изменяется. Возвратно-поступательно подвижный плунжер может использоваться для того, чтобы получать в общем фиксированную частоту образования пузырьков. Как описано выше, в одном примерном варианте осуществления, датчик P давления может функционировать альтернативно или дополнительно в качестве датчика расхода, например, в качестве датчика дифференциального давления. Специалисты в данной области техники должны признавать, что поток потока 130 текучей среды или второй текучей среды через дальний наконечник 112 зонда может определяться посредством средств, отличных от датчиков давления, таких как датчик P давления, например, акустически или термически. Варианты осуществления не ограничены этим контекстом. Следовательно, перемещение плунжера 126 обуславливает изменение давления либо объемного или массового расхода через дальний наконечник 112 зонда.

[0084] Фиг. 5 иллюстрирует пример сигнала давления (измеренного в ньютонах/кв. метр, Н/м²) в качестве функции от времени (1 деление соответствует секунде) с использованием потокового зонда 100 по фиг. 4A. Регулярное варьирование сигнала вызывается посредством регулярного выпуска газовых пузырьков в наконечнике 112 зонда.

[0085] Чувствительность показаний давления может увеличиваться посредством тщательного выбора размеров компонентов. Общий объем V1 (равный A1×L1) плюс объем V2 (равный A2×L2) плюс объем V3 (равный A3×L3) как из трубки 120, так и из шприца 124 вместе с зондом 110 формируют акустический фильтр нижних частот. В примерном потоковом зонде 100 по фиг. 4A, площадь A3 поперечного сечения превышает площадь A2 поперечного сечения, которая, в свою очередь, превышает площадь A1 поперечного сечения. Сопротивление потока газа в системе должно быть по расчетам достаточно небольшим для того, чтобы иметь хорошее время отклика системы. Когда записываются обусловленные пузырьками разности давлений, то соотношение между объемом пузырьков и общим объемом системы должно быть достаточно большим для того, чтобы иметь достаточный сигнал разности давлений вследствие выпуска воздушных пузырьков в наконечнике 112 зонда. Кроме того, термовязкостные потери волны давления, взаимодействующей со стенками трубки 120, а также зонда 110, должны учитываться, поскольку они могут приводить к потерям сигнала.

[0086] В потоковом зонде 100, проиллюстрированном на фиг. 4A, три объема отличаются друг от друга в качестве примера. Тем не менее, три объема могут быть равны друг другу, или объем насоса может быть меньше объема зонда.

[0087] Фиг. 4B иллюстрирует альтернативный примерный вариант осуществления потокового зонда согласно настоящему раскрытию сущности. Более конкретно, в потоковом зонде 100', центральная часть 120 считывания параметров потокового зонда 100 на фиг. 4A опускается, и потоковый зонд 100' включает в себя только ближнюю насосную часть 124 и дальнюю часть 110 зонда. Датчик P1 дав