一種牙刷系統的製作方法

2023-06-08 22:45:26 3

本實用新型涉及牙刷領域，特別是一種牙刷系統和刷牙監測方法。

背景技術：

刷牙是維護口腔健康的重要手段，一般人們每天刷牙兩次。但是大部分人由於對口腔結構不了解，又未接受專業的刷牙指導，都存在如下的問題：

a.不對的刷牙習慣

b.錯誤的刷牙動作

c.過短的刷牙時長

d.以及過大的刷牙力度

若在刷牙時不注意上述問題，反而會損害牙齦、傷害到牙齒，更容易得蛀牙或患牙齦疾病。因此，客觀地對刷牙過程進行記錄，根據專業知識產生反饋和建議，可以幫助建立正確的刷牙習慣。

現有技術中，通常會在牙刷內部設置運動採集設備感應刷牙動作，用以獲得刷牙時長、刷牙力度等信息，並定期對刷牙者進行反饋，可以幫助糾正一些錯誤刷牙習慣，但還不足以糾正刷牙者的刷牙動作。很多人刷牙只是在清潔牙面，而遺漏了牙槽、牙齦部分，這正是由錯誤的刷牙動作導致的，造成過早地產生蛀牙直至牙齒脫落。因此，需要研究進一步的刷牙過程記錄反饋裝置。

同時，刷牙習慣宜及早形成，如何增強趣味性培養幼兒的刷牙習慣，引導掌握正確的刷牙動作，對幼兒的刷牙情況進行監測，也是家長、幼兒園老師頭疼的問題。

技術實現要素：

本實用新型所解決的技術問題是，通過記錄刷牙過程的反饋裝置，實現對用戶正確操作習慣的管理和刷牙習慣的培養。為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：

一種牙刷系統，其包括牙刷柄、牙刷頭以及連接所述牙刷柄和牙刷頭的牙刷頸；其中，還包括：

壓力檢測裝置，其生成關於所述牙刷對牙齒產生的壓力的壓力信號；

狀態檢測裝置，其生成關於所述牙刷頭在口腔中的運動狀態信息，所述運動狀態信息包括移動方位信息、移動距離信息以及運動姿態信息；

數據處理裝置，其輸入端與所述壓力檢測裝置和狀態檢測裝置連接，以接收和存儲所述壓力信號和運動狀態信息，並生成刷牙評分和評價信息；

聲音反饋裝置，其與所述數據裝置的輸出端連接，並生成關於所述刷牙分數和評價信息的音頻信號；

電源裝置，其為所述牙刷的工作提供電力。

其中，還包括與所述電源裝置連接的開關器件，以接通或關斷所述電源裝置的供電。

其中，所述壓力檢測裝置包括第一壓力檢測部和第二壓力檢測部；並且

所述牙刷頭內固定一連接杆，所述連接杆通過所述牙刷頸伸入所述牙刷柄內，並且，

所述牙刷柄內對應於所述連接杆下端處的兩側位置上分別設置有第一壓力開關和第二壓力開關，所述第一壓力開關分別與第一壓力檢測部和第二壓力檢測部對應連接。

其中，所述牙刷柄與所述牙刷頸連接的一端內置有彈性軟體部，所述連接杆穿過所述彈性軟體部。

所述第一壓力檢測部和第二壓力檢測部為壓力傳感器。

其中，還包括與所述數據處理裝置連接的定時裝置，並且所述數據處理裝置在所述定時裝置完成時間定時計時的時刻，向所述開關器件發送關斷電源的信號。

其中，還包括與所述數據處理裝置的輸出端連接的通信裝置，以將所述壓力信號和運動狀態信息，以及與所述壓力信號的運動狀態信息相對應的刷牙評分信息發送至外部。

其中，還包括監控裝置，

所述監控裝置與所述通信裝置通信連接，以接收所述壓力信號、運動狀態信息以及對應的刷牙評分信息，並生成表示刷牙過程的三維視圖信息。

其中，還包括一與所述開關器件連接的指示燈，以在接通供電時指示燈亮起。

其中，所述狀態檢測裝置包括六軸傳感。

與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：

1)本實用新型實施例記錄刷牙過程的數據更全面更實用。通過數據採集和算法處理，本實用新型能獲得刷牙全過程的刷牙位置、刷牙方向、刷牙力度動態數據，從而分析刷牙的習慣動作和單顆牙齒的受刷程度，實現對單顆牙齒和刷牙角度的記錄。

2)刷牙反饋方式更直觀，除聲音反饋外，本實用新型還可以提供三維動態畫面方式，顯示刷牙圍繞口腔模型運動的動態過程，更為直觀。

3)用戶使用更為便利，本實用新型實施例提供個人刷牙監測平臺，用戶通過電腦、手機、Pad終端軟體，可實現對刷牙情況的查看和統計監測。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中的一種牙刷系統的結構示意圖；

圖2為本實用新型另一實施例中的牙刷系統的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例中的牙刷監測方法的原理流程圖。

具體實施方式

下面，結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細的描述，但不作為本實用新型的限定。

本實用新型實施例提供了一種牙刷系統，該牙刷系統可以實時獲取刷牙過程中對牙齒的刷牙壓力、牙刷在口腔中的運動狀態，如運動方位、姿態、移動距離等信息，並基於所獲取的信息對刷牙過程進行評分，並通過聲音播放的方式提示用戶當前的刷牙操作的評分。更進一步的，還可以通過三維的方式查看刷牙的過程，並生成針對本次刷牙的數據的健康分析和建議。

如圖1所示，為本實用新型實施例的一種牙刷系統的結構示意圖，其中本實施例中的牙刷系統可以包括牙刷體100，以及設置在牙刷體1內的壓力檢測裝置200、狀態檢測裝置300、數據處理裝置400、聲音反饋裝置500和電源裝置600，其中牙刷體100可以包括牙刷柄101、牙刷頭102以及連接牙刷柄101和牙刷頭102的牙刷頸103。另外，本實施例中的牙刷體可為手動或者電動牙刷，其具有普通牙刷的刷牙功能。

具體的，本實施例中的壓力檢測裝置200可以用於檢測刷牙過程中，牙刷頭對牙齒的壓力值，並生成表示該壓力值的壓力信號，也就是說壓力檢測裝置可以採集牙刷頭103與牙齒接觸產生的壓力數據，其工作狀態下按照一定的頻率輸出感應到的數據，一般為50HZ。並且該壓力檢測裝置200可以設置在牙刷柄的連接處。本實施例中的壓力檢測裝置200可以是壓力傳感器。

狀態檢測裝置300用於獲取刷牙過程中，至少獲得牙刷頭103在口腔中的移動位置、移動速度、移動方向、運動姿態的運動狀態信息，並且可以設置在牙刷頭102中，也可以設置在牙刷柄102或牙刷頸103中。而且，本實施例中的狀態檢測裝置300可以包括六軸傳感器，六軸傳感器由能感應牙刷運動的加速度計和感應牙刷旋轉的陀螺儀組成，工作狀態下按照一定的頻率輸出感應到的數據，一般為50HZ。加速度計輸出牙刷本體坐標系下X、Y、Z三軸的牙刷運動加速度(包含重力加速度)；陀螺儀輸出牙刷繞其本體坐標系X、Y、Z三軸的旋轉速度。

在一些實施例中，還包括時間檢測裝置，還用以檢測本次的刷牙時間，更進一步地得到用戶的刷牙時間段和刷牙時間點，所述刷牙時間段是指按照用戶習慣記錄的早晚刷牙時間段或者早中晚時間段。所述刷牙時間點是指需要記錄用戶每天在什麼時間進行刷牙的精確時間。

在一些實施例中，還包括酸鹼度檢測裝置，在牙刷頭在口腔中運動時用以檢測口腔中的酸鹼度。口腔環境經常維持在中性或者趨弱鹼性(PH7-8)的生態下身體會比較健康，在配合正確的刷牙習慣則可預防口腔異味、保持口腔健康。同時結合廠家發布的健康指數，起到對口腔環境的保護。

在一些實施例中，還包括溫度檢測裝置，通過測量用戶的實時體溫，獲得體溫反饋大數據，可用以建立大數據分析平臺和用戶健康狀況分析資料庫。

在一些實施例中，還包括高清攝像頭和輔助照明裝置，通過所述高清攝像頭和輔助照明裝置配合，記錄口腔內的實時影像，並且通過將所述實時影像上載至雲端伺服器用以共享，可以讓專門的牙科醫生進行遠程診療。

本實施例中，數據處理裝置400評價刷牙刷得是否好的維度主要有4部分因素，1、每顆牙齒的3個面所刷的時間是否達標；2、牙刷是否傾斜45度，在牙齦和牙齒之間運動；3、牙刷的運動幅度是否過大，水平幅度超過3-8顆牙齒的寬度，在本實施例中就認為過大，在本實施例中的電動牙刷能夠有2mm-8mm的上下擺動幅度，這樣就很好的控制了牙刷在垂直和水平兩個方向上的擺動；除此之外，本實施例也會應用於普通非電動牙刷；4、刷牙的力度是否合適，太大和太小都不推薦，所有在本實施例中研發了2級壓力感應裝置，在一些實施例中，所述2級壓力感應裝置為：刷牙的力度最大閾值和刷牙的力度最小閾值，若小於最小閾值，則達不到有效清潔牙齒的效果；若大於最大閾值，則很有可能會損害牙齦、傷害到牙齒。

數據處理裝置400的輸入端分別與壓力檢測裝置200和狀態檢測裝置300連接，以接收壓力信號和運動狀態信息，同時數據處理裝置400還可以根據所接收到的壓力信號的運動狀態信息，生成關於刷牙操作的評分信息，即刷牙評分信息。同時數據處理裝置400的輸出端還與聲音反饋裝置500連接，聲音反饋裝置500將接收到的刷牙評分和評價信息通過語音的方式輸出，以提示用戶本次刷牙的評分和對應的評價。並且，本實施例中的數據處理裝置400還可以控制狀態檢測裝置和壓力檢測裝置的工作，按照設定的頻率採集感應數據，並存儲到自身存儲區內。當刷牙過程結束，立即根據採集到的數據計算刷牙時間、刷牙力度、刷牙覆蓋情況，形成本次刷牙報告和評價建議。

聲音反饋裝置500以聲音的形式向刷牙者反饋刷牙情況。當數據處理裝置形成刷牙報告(包括刷牙評分信息)後，即時的控制聲音反饋裝置500向刷牙者反饋刷牙報告和評價建議。

電源裝置600用於為牙刷系統提供電力，本實施例中電源裝置600可以包括多個電池，如充電式蓄電池，也可以包括將交流電轉換為直流電的電力裝換部，還可以包括對電池充電的充電部，以進一步的保障本實施例中的電源裝置600的供電。

另外，還可以包括一開關器件700，用於接通或關斷電源裝置600的供電，該開關器件700可以連接在數據處理裝置400和電源裝置600之間，數據處理裝置400可以在開關器件斷開電源裝置600的供電裝置時，提供瞬間保護的功能。優選的，開關器件700可以設置在牙刷柄101中大拇指握柄處，該開關器件700可以構造成控制按鈕的形式，即通過按下該控制按鈕接通供電，同時，為了更好的提示用戶電源的接通和關斷，還可以設置一狀態指示燈701，該狀態指示燈701可以直接與開關器件700連接，也可以與數據處理裝置400的一輸出接口連接，以在開關器件700導通時亮起，從而提示用戶。

另外，還可以包括定時裝置，該定時裝置可以設置在開關器件700和數據處理裝置400之間，並且所述數據處理裝置400可以配置為在定時裝置完成定時計時的時刻，向開關器件700發送關斷電源的信號，以停止刷牙操作。該定時的時間可以是2-4分鐘，也可以是其他自定義的時間。在完成定時時，數據處理裝置400對壓力檢測裝置200和狀態檢測裝置300檢測的數據進行處理，獲得評分數據和評價建議。

另外，對於電動牙刷，數據處理裝置400還可以結合定時裝置控制電機的振動頻率，從而提供多種清潔模式，如可以設置第一預定時間內，電機的振動頻率為高頻振動，第二預定時間內為低頻振動，或者為高低頻相間振動。或者優選的，用戶還可以根據需求自定義振動頻率和相應的振動時間，適應性更好。

在一優選的實施例中，還可以包括通信裝置800和與通信裝置800通信連接的監控裝置900，通信裝置800與數據處理裝置400的輸出端連接，並將存儲在數據處理裝置400內的關於刷牙過程中獲取的壓力信號、運動狀態信息以及生成的刷牙評分信息和評價建議信息通過通信裝置800發送至外部，以進行數據的共享。例如可以通過其他的電子裝置，如手機、計算機設備等智能終端接收上述信息，並進行顯示和存儲，方便用戶查看和記錄。

另外，監控裝置900可以是設置在上述電子設備中的部件，也可以作為單獨的分析部件，監控裝置900接收來自通信裝置800的壓力信號、運動狀態信息、刷牙評分信息和評價建議等信息，並生成表示刷牙過程的三維視圖信息。

監控裝置900可以運行於用戶電腦、手機或者Pad終端，其功能包括：

(1)通過通信裝置700與數據處理裝置400建立無線通信連接，獲得數據處理裝置400中存放的歷次刷牙採集數據，無線連接包括但不限於採用藍牙、WI-FI、NFC、zigbee、RF射頻等方式，即通信裝置700可以包括藍牙模塊、WI-FI模塊、NFC模塊、zigbee模塊、RF射頻模塊中任意的一種或者多種。

(2)對單次刷牙採集數據進行處理，利用運動恢復算法計算本次刷牙過程中牙刷相對口腔運動軌跡和牙刷的姿態信息(即運動狀態信息)，在此基礎上，統計每顆牙齒的刷牙時長和刷牙角度。刷牙角度分為外側、外側牙齦、內側、內側牙齦、牙冠五種，根據刷牙統計情況進行評分，對不規範的刷牙行為進行提醒和建議。

(3)提供三維顯示功能，以三維畫面的形式顯示口腔模型，以及刷牙過程中牙刷圍繞牙齒的運動情況，並以不同顏色等圖形化方式顯示每顆牙齒被刷的時間，用戶可調整觀看視角，可調出歷史數據觀看。

(4)將刷牙過程的各類數據(原始採集數據、處理計算結果)保存到後臺伺服器，為用戶建立刷牙資料庫，記錄用戶的刷牙情況，提供用戶刷牙數據的統計監測信息。

(5)用戶可根據年齡段選擇對應口腔模型，對於需要個性化口腔模型的用戶，可至具有口腔測繪建模能力的機構建立實際口腔模型，導入到刷牙管理軟體使用。口腔模型包括口腔內部牙齦、牙齒的形狀以及每顆牙齒的位置、旋轉。

另外，下面詳細說明數據處理裝置400根據接收的信息進行刷牙評分的方法，

其用途為對採集的牙刷數據進行處理，恢復牙刷運動數據。

輸入為：三軸加速度計採集的加速度信息和三軸陀螺儀採集的角速度信息。

輸出為：刷牙過程中牙刷在慣性系的三維坐標和姿態四元數、每顆牙齒各角度的刷牙時間統計、刷牙評分、刷牙建議。

其中，具體包括：

(1)對三軸加速度計採集的加速度和三軸陀螺儀採集的角速度分別進行去零偏和歸一化。

(2)計算慣性系下牙刷的姿態，用四元數表示。首先通過起始點的加速度，確定牙刷的初始姿態，然後根據採集頻率和角速度進行積分，得到下一時刻的姿態，並對姿態進行互補濾波，去除噪聲影響。

(3)根據計算的姿態進行坐標系轉換，將牙刷本體系下的加速度數據轉換到慣性系。

(4)對慣性系加速度進行二次積分。首先對加速度積分得到速度，再對速度積分得到牙刷慣性系的位置。同時，使用口腔模型約束計算的牙刷位置數據，去除噪聲影響。

(5)通過上述步驟，即得到了刷牙過程中牙刷在慣性系的三維坐標和姿態四元數。

(6)根據牙刷軌跡，確定該時刻對應的牙齒。再根據牙刷的姿態，得到該牙齒被刷的部位，分為外側、外側牙齦、內側、內側牙齦、牙冠五種。對所有時刻進行統計，得到每個牙齒五種角度收到的刷牙時長。

(7)根據刷牙統計情況進行評分，滿分為100分，並分析刷牙行為可能導致的牙齒問題，提出相應的刷牙指導建議。

為了進一步的體現本實用新型實施例的結構，下面對本實用新型實施例的下使用步驟進行描述。

(1)在牙刷電量充足的情況下，開啟牙刷控制開關，也可搖晃牙刷，自動喚醒控制開關。

(2)用戶使用本實用新型的牙刷進行刷牙，自動採集刷牙數據。

(3)刷牙過程結束後，用戶關閉控制開關，或牙刷內部計時器計時結束(本實施例中提供的產品讓用戶可以設置電動牙刷刷牙時間)，本實用新型即時產生評價建議數據，以語音或者在其他終端顯示的方式進行反饋。

(4)用戶在個人終端啟動刷牙管理軟體，即啟動監控裝置，建立無線連接，瀏覽下載通信裝置發送的刷牙過程數據，處理出牙刷相對口腔的運動軌跡和姿態信息。用戶可選擇某次數據進行三維顯示，並將數據上傳到伺服器存儲。用戶還可以查看個人刷牙歷史記錄和統計監測信息。

如圖2所示，為本實用新型另一實施例中的牙刷系統的結構圖，其中，在牙刷頭102內固定一連接杆104，該連接杆104通過牙刷頸103伸入牙刷柄101內，並且在牙刷柄101內對應於連接杆104的末端的兩側位置處對應設置第一壓力開關105和第二壓力開關106，該第一壓力開關105和第二壓力開關106可以分別與壓力檢測裝置200中的第一壓力檢測部和第二壓力檢測部對應連接，以在第一壓力開關105接通時由第一壓力檢測部檢測刷牙過程中牙刷頭102對牙齒的壓力，在第二壓力開關106接通時由第二壓力檢測部檢測牙刷頭102對牙齒的壓力。

具體的，在牙刷柄102與牙刷頸103接觸的一端的內部可以設置彈性軟體部107，用於密封牙刷柄102，在使連接杆104受到擠壓時，能夠發生角度偏移變形；

同時，在牙刷頭102和牙齒之間無壓力產生的時候連接杆104與第一壓力開關105接觸，導通第一壓力開關105、關斷第二壓力開關106；而當壓力大於第一閾值P1時，第一壓力開關105關斷，且在壓力大於第二閾值P2時，第二壓力開關106導通。其中P2>P1>0,P2為壓力過大的情況，P1為正常情況。第一壓力檢測部和第二壓力檢測部可以分別將檢測到的壓力值傳送至數據處理裝置400，而數據處理裝置400可以根據傳送壓力信號的壓力檢測部判斷當前的壓力值是否在正常情況，並將該判斷結果作為評分的一項參數。

如圖3所示，為本實用新型實施例中的一種刷牙監測方法的原理流程圖，其中可以包括以下步驟：

S1：生成關於牙刷頭對牙齒的壓力的壓力信號；即在接通電源，運行牙刷時，通過壓力檢測裝置檢測牙刷頭和牙齒之間的壓力，並生成對應的壓力信號；

S2：生成關於所述牙刷頭在口腔中的運動狀態信息，所述運動狀態信息包括移動方位信息和移動距離信息；即利用狀態檢測裝置檢測牙刷頭在口腔中的運動姿態，移動方位和加速度變化等信息；

S3：基於所述壓力信號和所述運動狀態信息評分，並生成刷牙評分信息；

S4：聲音輸出所述刷牙評分信息。

進一步的，還可以包括：

S5：利用通信裝置向外傳送所述運動狀態信息、壓力信號以及刷牙評分信息；

S6：基於所述壓力信號、運動狀態信息以及刷牙評分信息，生成表示刷牙過程的三維視圖信息，並顯示所述三維視圖信息。

對於每次刷牙產生的各類數據和分析結果可以進行長期保存，應用於對刷牙者刷牙行為的監測和醫療診斷。

以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用於限制本實用新型，本實用新型的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護範圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的保護範圍內。