经由致动器非线性和主动驱动调节的具有自适应幅度调节的个人护理用具及其方法

摘要

一种个人护理用具10，包括致动器14、用于监测驱动电流的电流传感器28、以及控制器24。根据幅度对比频率的非线性响应特性58可操作的致动器14包括可动轴18，该可动轴18被配置成用于响应于驱动信号25的共振运动38，还被配置成用于与工件20耦合。该控制器24(i)响应于所监测的驱动电流29中的扰动，检测到多个不同特性负载状态(100、102、104、106、108、110)中的至少一个特性负载状态，并且(ii)根据检测到的特性负载状态，主动地将从至少两个不同的驱动信号(66、70)中选择的驱动信号25递送到致动器14。以这种方式，控制器24在多个不同特性负载状态之间实施可动轴的共振运动38的自适应幅度调节，该多个不同特性负载状态包括对与工件20耦合的致动器14的共振弹簧质量系统的给定负载状态的附加负载的力、弹簧、质量和/或阻尼。

说明书

技术领域

本实施例通常涉及个人护理用具，并且更具体地，涉及经由致动器非线性和主动驱动调节的具有自适应幅度调节的个人护理用具及其方法。

背景技术

共振、高频、电动牙刷是消费者常用的。对一些消费者的一个已知的诋毁是，如果在工作中将设备从口中拉出，这些设备在使用过程中会生成混乱(例如唾液和牙膏飞溅)。随着消费者熟悉牙刷，这个问题很快被克服；然而，到处在浴室的飞溅物质的经历影响他们对牙刷的初始印象，并且可能促使他们决定不使用该产品作为他们常规口腔保健程序的一部分。因此，如果消费者在口外操作该设备，则需要具有一个会降低飞溅可能和程度的牙刷。

具有自动致动的牙刷(如US 20120246846 A1所公开的)已经确定了用于避免混乱的解决方案。具有自动致动的牙刷在装置中使用电容传感器，以允许当插入口中时自动启用该设备。在已知的牙刷中，电容传感器用作开启/关断的开关，排除了对电源按钮需要。然而，经由使用已知牙刷中的电容传感器来排除电源按钮并未利用非线性响应以递送不同的口内幅度(对比于口外幅度)，进一步鉴于牙刷一旦在口外则电源会被关断的事实。

特别是那些习惯于使用手动牙刷的消费者，通常在首次使用电动牙刷时经历一个熟悉期。对于这些消费者中的许多人来说，通过工作的电动牙刷生成的混乱(例如飞溅)可能是使用高频共振电动牙刷的一个缺点。此外，这样的经历可能降低他们将这种设备用作他们常规刷牙程序的一部分的可能性和/或可能促使做出完全不使用电动牙刷的决定。

因此，期望一种用于克服现有技术领域中的这些问题的改进方法和装置。

发明内容

根据本公开的一个方面，个人护理用具包括具有非线性幅度/频率响应特性和自适应幅度调节的共振电动牙刷。该个人护理用具在从口中移除时自动降低功率，并且在口中工作时自动增加功率。相比于全功率，如果在口外工作时，自动降低功率有利地减少了可能出现的物质飞溅的量。响应于口内工作(即在全功率下)，共振电动牙刷也自动增加功率以实现期望的清洁功效。因此，该实施例有利地改善消费者体验。

根据另一方面，个人护理用具包括电动牙刷，该电动牙刷克服了如上文所述的已知的具有自动致动的牙刷的缺点，其中已知的牙刷经由使用电容传感器排除了对电源按钮的需要。相比之下，相对于电动牙刷，本公开的实施例在使用期间电源被开启，并且利用牙刷马达的非线性响应特性来递送不同的口内幅度(对比于口外幅度)。

进一步，根据本公开的另一方面，电动牙刷被配置成以这样的方式工作，使得当它在口外使用时功率显著降低，这有利地防止或大大减少了飞溅的问题，并且允许改善对消费者的第一印象体验，特别是那些不熟悉使用高频共振牙刷的消费者。

根据一个方面，一种在多个不同特性负载状态中可自适应幅度调节操作的个人护理用具，包括致动器、电流传感器和控制器。该致动器包括可动轴，该可动轴被配置成用于响应于驱动信号的共振运动，并且被配置成用于与工件(诸如刷头)耦合。进一步，该致动器可根据运动幅度对比频率的非线性响应特性来操作。该控制器经由电流传感器而耦合到致动器，该电流传感器被配置成用于监测驱动电流。该控制器被配置成(i)响应于所监测的驱动电流中的扰动，检测多个不同特性负载状态中的至少一个特性负载状态，并且(ii)主动地将驱动信号递送到致动器。主动地递送的驱动信号是根据多个不同特性负载状态中所检测的特性负载状态，从至少两个不同的驱动信号中选择的，用于实施多个不同特性负载状态中可动轴的共振运动的自适应幅度调节。多个不同特性负载状态包括对与工件耦合的致动器的共振弹簧质量系统的给定负载状态的一个或多个附加负载的力、弹簧、质量和阻尼。

根据另一方面，共振运动包括以下两项中的至少一项：旋转共振运动、以及平移共振运动。在一个实施例中，旋转共振运动包括(i)范围在4度或更小的第一旋转角度幅度，以及(ii)范围在8至12度的第二旋转角度幅度。

根据另一方面，每个驱动信号包括具有频率和占空比的方波。在一个实施例中，控制器(i)响应于检测到对应于口外状态的特性负载状态，主动地将第一驱动信号递送到致动器，(ii)响应于检测到对应于以下各项中的一项或多项的特性负载状态，主动地将第二驱动信号递送到致动器：(ii)(a)初始接触口状态，(ii)(b)移位到口内状态，其中经由使用致动器的非线性响应特性，可动轴的共振运动幅度在第二驱动信号的工作频率处自主地增加到全功率幅度，(ii)(c)阻尼口内状态，和(ii)(d)离口状态，以及(iii)响应于返回检测对应于口外状态的特性负载状态，主动地将第一驱动信号递送到致动器。

在一个实施例中，第一驱动信号的频率包括休止频率，而第二驱动信号的频率包括工作频率，其中休止频率不同于工作频率。在另一个实施例中，休止频率包括在致动器的响应特性中出现最高电流灵敏度的频率。在另一个实施例中，工作频率包括范围在200Hz至300Hz的频率，适合于获得与工件的期望的清洁功效和效率。

根据另一实施例，第一驱动信号的方波包括第一占空比，而第二驱动信号的方波包括与第一占空比不同的第二占空比。例如，对于第一驱动信号的正极性部分和负极性部分中的每一个部分，第一占空比的范围可以在10:90至30:70，分别对应于范围在10％至30％的开启和范围在90％至70％的关断。此外，对于第二驱动信号的正极性部分和负极性部分中的每一个部分，第二占空比的范围从90:10至70:30，分别对应于范围在90％至70％的开启和范围在10％至30％的关断。

根据另一个实施例，一种在具有个人护理用具的多个不同特性负载状态之间自适应幅度调节的方法，包括提供致动器，该致动器具有可动轴，该可动轴被配置成用于响应于驱动信号的共振运动，并且配置成与工件耦合。该致动器可根据运动幅度对比频率的非线性响应特性进行操作。共振运动包括以下两项中的至少一项：旋转共振运动、以及平移共振运动。另外，该方法包括经由电流传感器监测到致动器的驱动信号的驱动电流，以及经由耦合到致动器和电流传感器的控制器，响应于所监测的驱动电流的扰动来检测多个不同特性负载状态中的至少一个特性负载状态。该方法还包括根据多个不同特性负载状态的所检测的特性负载状态，经由控制器来主动地将从至少两个不同的驱动信号中选择的驱动信号递送到致动器，用于在多个不同特性负载状态中实现可动轴的共振运动的自适应幅度调节。

在阅读并理解下列详细描述的基础上，更进一步地优点和益处将对本领域的普通技术人员变得清楚。

附图说明

本公开的实施例可以采取各种组件和组件的布置，以及各种步骤和步骤的布置的形式。因此，附图是为了说明各种实施例的目的，而不应被解释为限制实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。另外，需注意的是，这些图形可能不是按比例绘制的。

图1是根据本公开的一个实施例经由致动器非线性和主动驱动调节的具有自适应幅度调节的个人护理用具的透视图；

图2是根据本公开的一个实施例的个人护理用具的致动器横截面、控制器以及电流传感器的示意图；

图3是根据本公开的一个实施例的个人护理用具的致动器的磁体和磁极组件的横截面图，该致动器包括沿着A-A的剖视图；

图4是根据本公开的一个实施例的图1的致动器的幅度/频率响应特性，其图示了空载响应的频率响应曲线的幅度的非线性，并且图示了存在所施加的负载(即，负载响应)时频率响应曲线的形状改变；

图5是根据本公开的一个实施例，经由个人护理用具的控制器输出的休止频率下的驱动波的电压对比时间的曲线图；

图6是根据本公开的一个实施例的经由个人护理用具的控制器作为输出的工作频率下的驱动波的电压对比时间的曲线图；以及

图7至图12是根据本公开的一个实施例的图1的致动器的幅度/频率响应特性曲线，其图示出了待检测的个人护理用具的多个不同特性负载状态。

具体实施方式

参考在附图中描述和/或说明的并且在下面的描述中详述的非限制性示例，更充分地解释本公开的实施例及其各种特征和有利细节。应当指出，附图中所图示的特征不一定按比例绘制，并且一个实施例的特征可以与本领域技术人员将认识到的其他实施例一起使用，即使在本文中没有明确地陈述。可以省略对公知部件和处理技术的描述，以免不必要地模糊本公开的实施例。本文中所使用的示例仅旨在便于理解可以实践本发明的实施例的方式，并且进一步使得本领域技术人员能够实践本发明的实施例。因此，本文中的示例不应被解释为限制本公开的实施例的范围，该范围仅由所附权利要求和适用法律来限定。

应当理解，本公开的实施例不限于本文中所描述的特定方法论、协议、设备、装置、材料、应用等，因为这些可以变化。还应当理解，本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制所要求保护的实施例的范围。必须指出，如本文中和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代，除非上下文另有明确指示。

除非另有定义，本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本公开的实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管在实施例的实践或测试中可以使用与本文中所描述的那些类似或等同的任何方法和材料，但是描述了优选的方法、设备和材料。

如本文所公开的，本公开的实施例依赖于使用共振系统，该共振系统在其空载的幅度/频率响应中具有显著的非线性行为，并且在存在负载的情况下也采用更多的线性特性(即力、质量、阻尼和弹簧)。在一个实施例中，在施加负载时，个人护理用具(例如，电动牙刷)被控制以在空载状况下存在非线性(低幅度)的休止频率略低的工作频率下工作。进一步地，响应于施加负载，共振系统(例如，致动器)的频率幅度特性将通过自适应幅度调节而改变，导致幅度增加，从而利用共振系统的非线性响应特性。当卸下负载时，个人护理用具被主动地驱动或控制，以在休止频率处返回到先前空载状况，并且幅度将显著降低。

现在参考图1，图示了根据本公开的一个实施例的经由致动器非线性和主动驱动调节的具有自适应幅度调节的个人护理用具10的透视图。个人护理用具10包括驱动系统，该驱动系统总体由附图标记12表示，包括致动器14。在一个实施例中，个人护理用具10包括共振电动牙刷。致动器14一般设置在个人护理用具10的手柄16内。致动器14使用共振磁作用来驱动安装有工件20(例如具有用于电动牙刷的刷毛22的刷头)的输出安装轴18。个人护理用具还包括控制器24和用于开启和/或关断用具的器件26，例如经由用于给定用具实现方式的真实或虚拟开关或其他适合的开启/关断机构。在一种工作模式中，响应于经由器件26来启动用具开启，控制器24向致动器14输出适当的驱动信号，如本文将进一步讨论。

现在转到图2，示出了根据本公开的一个实施例的个人护理用具10的致动器14的横截面、控制器24和电流传感器28的示意图。控制器24可以包括一个或多个适合的微处理器、微控制器或其他类型的控制设备。在一个实施例中，控制器24被配置成根据给定的个人护理用具实现方式的特定要求，经由(多个)信号线25向致动器14提供旋转驱动信号。例如，旋转驱动信号可以被配置成为个人护理用具10提供多个不同的致动器运动和/或工作模式，如本文将进一步讨论的。控制器24也可以接收一个开启/关断信号或任何其他适合的启动信号，例如经由输入信号线23。

仍参考图2，电流传感器28被耦合在控制器24的驱动信号输出与致动器14的驱动信号输入之间。电流传感器28包括任何适合的传感器或部件，用于监测经由控制器24的驱动信号输出的驱动电流，并且输入至致动器14。由电流传感器28检测的驱动电流例如经由信号线29反馈到控制器24，用于监测驱动电流扰动，如本文将进一步讨论的。

仍参考图2，在一个实施例中，致动器14包括具有内部径向表面32的磁性材料的圆柱形壳体30、以及沿其长度尺寸而纵向延伸的主轴线34。致动器还包括可沿着主轴线34在壳体30内纵向延伸的可磁化材料的主心轴36。主心轴36相对于壳体30经由轴承或本领域已知的其他适合的器件(未示出)而机械耦合。结果，主心轴36可以经由与主心轴36的任何适合的耦合，相对于壳体30展示主心轴的旋转运动38，其被传送到输出安装轴18。如本文将进一步讨论的，主心轴36的运动38以及轴18由此的运动被以包括共振运动的方式来控制。

现在同时参考图2和图3，切向致动器14包括(i)第一永磁体和磁极组件40、(ii)第二永磁体和磁极组件42、以及(iii)电磁线圈44(或电磁线圈绕组)。第一永磁体和磁极组件40可以包括第一磁体组件46和第一磁极组件48，第一磁极组件48可以包括多于一个的磁极组件(例如，示出了两个磁极组件)。类似地，第二永磁体和磁极组件42可以包括第二磁体组件50和第二磁极组件52，第二磁极组件52可以包括多于一个磁极组件(例如，示出了两个磁极组件)。电磁线圈44(或电磁线圈绕组)分别设置在第一磁体和磁极组件40与第二磁体和磁极组件42两者之间的主心轴36周围并且耦合到主心轴36。

现在参考图3，示出了沿着A-A截取的致动器14的一部分的磁体和磁极组件40的横截面图。如图所示，永磁体和磁极组件40包括多个N极性磁体和S极性磁体，其分别由附图标记54和56表示并具有第一极性顺序。在一个实施例中，多个N极性磁体和S极性磁体包括相等尺寸并且等间隔(即，等距N磁体和S磁体布置)的八(8)个磁体，围绕壳体30的内部径向表面32。每个N极性磁体54和S极性磁体56进一步纵向地设置在壳体30的内部径向表面32，即垂直地指向附图的页面内。磁体和磁极组件40还包括磁极组件48，该磁极组件48具有相等尺寸并且等间隔以径向配置围绕主心轴36设置的四(4)个磁极构件，其由附图标记58表示。在该配置中，切向致动器14具有提供切向致动器响应特性的有效齿槽位置。根据给定的个人护理用具实现方式的要求，切向致动器14的其他配置也是可能的。

致动器部分14的第二永磁体和磁极组件42与第一永磁体和磁极组件40的类似，具有以下不同。第二永磁体和磁极组件42包括第二多个(50个)S极性磁体和N极性磁体，并具有与第一极性顺序相反的第二极性顺序。此外，第二多个的每个单独磁体段沿着壳体30的内部径向表面纵向设置。致动器14的第二永磁体和磁极组件42还包括第二磁极组件52，该第二磁极组件52具有第二组磁极构件，类似于第一磁极组件48，其布置成围绕主心轴36设置的径向配置。

响应于旋转驱动控制信号，该旋转驱动控制信号经由控制器24(图2)施加到电磁线圈44，致动器14相对于壳体30围绕主轴线34使主心轴36旋转位移，并且因此给予期望的旋转运动38到主心轴34。期望的旋转运动可以包括例如根据给定的个人护理用具实现方式而具有范围为8-12°或其他范围的峰-峰幅度的旋转运动，如本文将进一步讨论的。

现在参考图4，示出了用于共振弹簧质量系统(例如致动器14(图1-图3))的频率响应特性58，。特别地，共振弹簧质量系统被配置成使得当该系统在空载状况下工作时，该系统表现出显著的非线性行为。这可以通过使用非线性弹簧来实现。对于这种类型的共振弹簧质量系统，频率小的改变将存在幅度大的增加。由频率小的改变的幅度大的增加被称为图4中的“空载响应”曲线62的“非线性”60。另外，对于该共振弹簧质量系统，频率响应曲线62的形状将在施加负载的存在下改变，即相似于口内发现的。施加负载的存在的改变反映在图4中的“加载响应”曲线64中。根据一个实施例，发明人已经发现，该系统工作在稍低于“非线性”60的频率，这将导致电动牙刷将工作在空载的低幅度63(即，刷头20在口外)，以及工作在加载的更高幅度65(即，刷头20在口内)。

此外，本发明人已经发现，个人护理用具的共振弹簧质量体系的驱动电流与共振弹簧质量系统的幅度密切相关。驱动电流被监测，例如经由电流传感器28(图2)以检测幅度变化或扰动。在具有共振弹簧质量系统的电动牙刷的情景中，当共振弹簧质量系统的幅度迅速减小时，其被认为是口外情况，并且用于电动牙刷的控制器24会降低驱动功率以进一步降低刷头运动。对于口外情况，刷头运动的进一步降低有利地防止存在于刷头20上的流体喷溅或飞溅。此外，工作频率将经由控制器24移位到驱动电流对幅度变化具有最高灵敏度的值，本文也称为“休止频率”。在这种状态下，牙刷在稳定的状况下工作。当刷头20放回口中时，幅度和电流从稳定改变为不稳定。在捕获相应的扰动时，驱动频率和功率经由控制器24被设置回正常工作值，以实现期望的用于清洁功效的口内幅度。参考图5-图12将进一步理解这点，其涉及多个不同的特性负载状态(100、102、104、106、108、110)。

多个不同的特性负载状态包括对与工件(20)耦合的致动器(14)的共振弹簧质量系统的给定负载状态的一个或多个附加负载的力、弹簧、质量和阻尼。应注意，不同类型的负载状况促使施加附加负载的力、弹簧、质量和阻尼，并且影响给定的负载状态。如本文下面提供的相应描述所说明的，在多个不同特性负载状态之间实施可动轴的共振运动(38)的自适应幅度调节。

如本文以上所述，控制器24被配置成根据给定个人护理用具实现方式的特定要求，经由(多个)信号线25向致动器14提供旋转驱动信号。例如，旋转驱动信号可以被配置成为个人护理用具10提供多个不同的致动器运动和/或工作模式。在一个实施例中，每个驱动信号包括具有频率和占空比的方波。如本文下面将进一步讨论，控制器(i)响应于检测到对应于口外状态的特性负载状态，主动地将第一驱动信号递送到致动器，(ii)响应于检测到对应于以下各项中的一项或多项的特性负载状态，主动地将第二驱动信号递送到致动器：(ii)(a)初始接触口状态，(ii)(b)移位到口内状态，(ii)(c)阻尼口内状态，以及(ii)(d)离口状态，并且(iii)响应于返回检测到对应于口外状态的特性负载状态，主动地将第一驱动信号递送到致动器。

在一个实施例中，每个驱动信号包括具有频率和占空比的方波。第一驱动信号的频率包括休止频率，而第二驱动信号的频率包括工作频率。休止频率可不同于工作频率。在一个实施例中，根据给定的个人护理用具实现方式的要求，休止频率可以在20Hz的量级上，不同于工作频率(例如，大于或小于20Hz)。此外，休止频率包括在致动器的响应特性中出现最高电流灵敏度的频率。此外，第一驱动信号的方波包括第一占空比，而第二驱动信号的方波包括不同于第一占空比的第二占空比。

图5是根据本公开的一个实施例，经由个人护理用具10的控制器24作为输出的在休止频率的驱动波66(即，第一驱动信号)的电压对比时间的曲线图。休止频率的一个示例由图7、图8和图12中的附图标记68标识。在休止频率的驱动波66，其特征在于相应的驱动频率(即，1/T，其中T＝信号周期)和占空比。占空比由T_on/(T_on+T_off)的量表示，其中(T_on+T_off)＝T/2。换而言之，对于第一驱动信号的正极性部分和负极性部分中的每一个部分，占空比是开启的百分比与关断的百分比的比率。第一驱动信号的占空比可以包括根据给定的个人护理用具实现方式的要求而选择的占空比，进一步结合如本文所讨论的低功率驱动、低功率幅度和/或低功率电流。例如，第一驱动信号的占空比可以包括范围从10:90到30:70的占空比，对应于低功率驱动设置。其他值的占空比也是可能的。

图6是根据本公开的一个实施例，经由个人护理用具10的控制器24作为输出的在工作频率的驱动波70(即，第二驱动信号)的电压对比时间的曲线图。工作频率的一个示例由图8-图12中的附图标记72标识。在工作频率的驱动波70，其特征在于相应的驱动频率(即，1/T，其中T＝信号周期)和占空比。占空比由T_on/(T_on+T_off)的量表示，其中(T_on+T_off)＝T/2。换而言之，对于第二驱动信号的正极性部分和负极性部分中的每一个部分，占空比是开启的百分比与关断的百分比的比率。第二驱动信号的占空比可以包括根据给定的个人护理用具实现方式的要求而选择的占空比，进一步结合如本文所讨论的全功率驱动、全功率幅度和/或全功率电流。例如，第二驱动信号的占空比可以包括范围在70:30至90:10的占空比，对应于全功率驱动设置。其他值的占空比也是可能的。

现在参考图7，图示了口外状态100的特性曲线。口外状态100对应于待机状态。在待机状态下，控制器24以低驱动功率来驱动共振弹簧质量系统(即致动器14)。响应于低驱动功率，共振弹簧质量系统保持在低幅度(即，相对于主心轴36和刷头20的旋转运动38的幅度)。例如，低幅度可以对应于范围在4度以下的旋转角度幅度。此外，控制器24以对应于“休止频率”68的频率来驱动共振弹簧质量系统。如本文所讨论的，“休止频率”68是驱动电流在幅度/频率响应曲线中具有最大斜率的频率，并且该幅度足够低以防止流体飞溅。在图7中，低功率幅度由附图标记74表示，而低功率电流由附图标记76表示，各自在休止频率68处具有相应的值。

现在参考图8，图示了初始接触口状态102的特性曲线。初始接触口状态102对应于检测状态。当空载工作时，驱动电流的值相当稳定。然而，当将刷头20置于口内时，系统电流曲线将移位和/或变形。归因于初始接触口的扰动可以容易地以电流检测，因为休止频率68驱动出现最高电流灵敏度的系统。响应于检测到扰动，控制器24将共振质量弹簧系统(即，致动器14)从具有低驱动功率的休止频率68驱动到具有全驱动功率的工作频率72。进一步响应于以全驱动功率在工作频率下驱动系统，共振弹簧质量系统从低幅度过渡到中幅度(即，相对于主心轴36和刷头20的旋转运动38的幅度)。例如，中幅度可以对应于范围在4和8度之间的旋转角幅度。在图8中，全功率幅度由附图标记78表示，而全功率电流由附图标记80表示，各自在工作频率72处具有相应的值。

仍然参考图8，应当注意，曲线74-80也可以用于传达使用具有占空比移位和恒定频率的驱动信号的效果。例如，当维持驱动信号在单个频率(例如，休止频率68)和低功率占空比的同时，会获得低功率幅度74和低功率电流76。移位驱动信号的占空比到全功率占空比，同时维持频率(即，在休止频率68)会产生全功率幅度78和全功率电流80，各自在休止频率68处具有相应的值。因此，本公开的实施例可以包括控制器24，控制器24在单个频率下维持致动器驱动信号25，同时适应于给定的个人护理用具实现方式的要求而在低功率占空比与高功率占空比之间调制驱动信号。

现在参考图9，图示了移位到口内状态104的特性曲线。移位到口内状态104对应于移位状态。口内环境(例如水、唾液、牙膏等)增加了刷头20的惯性质量(MOI)，这使得幅度/频率响应的特性曲线向左(即在低频率方向)移位。当向左移位时，一旦特性曲线的非线性跳跃点经过工作频率72，共振弹簧质量系统(即，致动器14)本身根据共振弹簧质量系统(即，致动器14)的非线性响应特性，从中幅度过渡到高幅度(即，相对于主心轴36和刷头20的旋转运动38的幅度)。例如，高幅度可以对应于范围大于12度的旋转角幅度。换而言之，如图所示，全功率幅度78和全功率电流80的特性曲线响应于初始接触口状态而出现。在移位状态下，这些特性曲线通过利用共振弹簧质量系统的非线性响应特性而分别过渡到移位后的全功率幅度曲线(其由附图标记78_S表示)以及移位后的全功率电流(其由附图标记80_S表示)，如图9中所示，各自在工作频率72处具有相应的值。

仍然参考图9，应当注意的是，主要根据添加更多的惯性质量(MOI)导致的系统移位可能影响没有调节占空比和/或工作频率的个人护理设备的性能。换而言之，随着更多的MOI被添加到给定负载状态的负载特性，移位后的全功率幅度曲线(由附图标记78_S表示)以及移位后的全功率电流曲线(由附图标记80_S表示)继续在低频方向上移位一给定的范围。结果，每个曲线在工作频率72处具有相应的值，当低频方向上的移位增加时，该值减少到有限的范围。

现在参考图10，图示了阻尼口内状态106的特性曲线。阻尼口内状态106对应于阻尼状态。当刷头20在口内时，口内流体和软组织作为刷头上的阻尼，这使得幅度/频率响应的特性曲线向下并使其平滑，即在低振幅方向上。尽管向下移位，共振弹簧质量系统(即，致动器14)，根据非线性共振，过渡到中幅度，这是优选的工作幅度。如本文所公开的，阻尼幅度指的是在工作频率72处的电动牙刷的全功率幅度，足以根据本公开的实施例而递送期望的清洁功效。换而言之，如图所示，响应于移位到口内状态的而出现位移后的全功率幅度78_S和移位后的全功率电流80_S的特性曲线。在阻尼状态下，这些特性曲线分别过渡到阻尼幅度78_D和阻尼电流80_D的曲线，如图10中所示，各自在工作频率72具有相应的值。

现在参考图11，图示了离口状态108的特性曲线。离口状态108对应于口外状态。将刷头20放在口外部会去除口内负载、附加的MOI和阻尼，从而使共振弹簧质量系统(即，致动器14)返回到空载。响应于系统从负载到空载，共振弹簧质量系统根据非线性共振而从高幅度过渡到中幅度。换而言之，共振弹簧质量系统的振幅/频率响应的特性曲线从阻尼幅度78_D和阻尼电流80_D分别过渡到全功率幅度78和全功率电流80，各自在工作频率72处具有相应的值，如图11中所示。此外，电流在工作频率72大幅下降，即从高到中，表示刷头20已经从口内移动到口外。

现在参考图12，图示了返回到口外状态110的特性曲线。返回到口外状态110对应于返回到待机状态。在这种状态下，检测到在工作频率72处的电流大幅下降，即扰动从高到中，从而表示刷头已经移动到口外。响应于检测到扰动，控制器24将共振质量弹簧系统(即致动器14)从具有全驱动功率的工作频率72驱动到具有低驱动功率的休止频率68。进一步响应于以低驱动功率在休止频率68下驱动系统，共振弹簧质量系统从中幅度过渡到低幅度。换而言之，如图12所示，响应于经由控制器的驱动信号输出，全功率幅度78和全功率电流80(各自在工作频率72处具有相应的值)过渡到低功率幅度74和低功率电流76，各自在休止频率68处具有相应的值。

仍然参考图12，应当注意，休止频率68被图示为大于工作频率72。然而，在其他实施例中，根据给定的个人护理用具的实现方式的要求，休止频率可以小于工作频率，或者休止频率可以等于工作频率。

如本文公开的内容可以理解的，当空载工作时，驱动电流的值是非常稳定的。然而，对于电动牙刷，当将刷头放入口内时，共振质量弹簧系统的特性电流曲线将移位和/或变形。归因于初始接触口的扰动可以容易地在电流中检测到，因为休止频率驱动出现最高电流灵敏度的系统。响应于检测到扰动，控制器将共振质量弹簧系统从具有低驱动功率的休止频率驱动到具有全驱动功率的工作频率。进一步响应于以全驱动功率在工作频率下驱动系统，共振弹簧质量系统从低幅度过渡到中幅度。进一步加载口内并且增加MOI，会导致致动器自身根据致动器的非线性响应特性而从中幅度移位到高幅度。其后是阻尼，同时仍然维持足够的幅度在工作频率以递送期望的清洁功效。随后离开口并且检测到电流大幅下降(即扰动从高到中)，控制器将共振质量弹簧系统从具有全驱动功率的工作频率驱动到具有低驱动功率的休止频率。进一步响应于以低驱动功率在休止频率处来驱动系统，共振弹簧质量系统会从中幅度过渡到低振幅。

虽然上面仅详细描述了几个示例性实施例，但是本领域技术人员将容易地理解，在实质上不背离本公开的实施例的新颖思想和优点的情况下，在示例性实施例中可以进行许多修改。例如，虽然本文讨论的实施例涉及电动牙刷以减小相对于口内幅度的口外幅度，但是本公开的实施例可以有利地用于除了电动牙刷应用之外的个人护理应用中，其中通过利用共振系统的非线性响应特性，其他应用产生空载对比负载幅度的不同。因此，所有这些修改旨在被包括在如所附权利要求所限定的本公开的实施例的范围内。在权利要求中，器件加功能条款旨在将本文所述的结构覆盖为执行所述功能，而不仅仅是结构等同物，而且包括等效结构。

此外，放置在一个或多个权利要求中的括号中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”和“包含”等不排除除了在任何权利要求或说明书中作为整体列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件的单数引用并不排除这样的元件的复数引用，反之亦然。一个或多个实施例可以通过包括若干不同元件的硬件和/或借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干器件的设备权利要求中，这些器件中的若干器件可以由同一个硬件项来实现。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被用于优化。