CN104771235A - 基于u形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置。包括从下到上依次对接的水箱、水泵机座、换能器机座和外套筒，外套筒顶部连接有外套筒上盖；换能器机座内固定装有换能器，外套筒内安装有变幅杆，外套筒上盖顶端中心设有凸台，变幅杆顶端穿过外套筒上盖凸台后与牙齿面靠模头连接，牙齿面靠模头包括呈U形的牙模体和连接牙模体的矩形截面的柄体；水箱内装有水，水泵及电机组件经软管与牙齿面靠模头连接。本发明的清洗模套可采用3D打印技术成型，利用超声波空化效应进行超声波牙齿清洗和修形，具有良好匹配性、安全卫生、制作简便，工作效果好；清洗范围是可同时覆盖牙周各个部位，工作效率高，具有广阔的市场前景。

Description

基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置

技术领域

本发明涉及了一种牙齿清洗装置，尤其是涉及了属于家庭日常生活用品技术领域的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置。

背景技术

利用超声波技术清洁牙齿有效和专业，主要应用如医院的超声波洁牙机。基本原理是通过超声波发生器，产生一定频率的电信号至换能器，换能器将电能转换为超声波振动机械能，驱动工作头尖端。当工作头尖端接触牙齿时，振动产生的刮除或切削作用可去除牙齿上的菌斑和结石，同时产生的空化作用和超声激流，进一步起到研磨、抛光齿面效果。此设备充分利用了超声波振动和空化综合效应，对牙齿表面各种程度的牙垢、牙石等都有较好的清洁效果。超声波洁牙机是专业人员操作的医疗器械，人们通常在发现已有严重牙垢时就医清理，定向性明确。超声波洁牙机不适用于家用日常生活中的牙齿清洁保健领域。

日用牙齿护理普遍使用普通牙刷、电动牙刷，其清理效果主要是刷毛运动驱使牙膏内微磨粒与牙齿齿面相对运动产生研磨和抛光效果。但由于口腔中牙齿形状的复杂性带来使用的繁复和难度，因此不正确的刷牙姿态、疏于定时刷牙等因素，均导致个体牙齿会有不同程度的逐渐损坏，我国民众中的牙齿保健效果不好，就医率高，医疗费用增加等均与此有关。

利用超声波技术清洁物品是工业和日用中的一种有效方法，常用的超声波清洁装置是超声波清洁机，用于镜片、首饰等高保洁度物品的定期清洁。它的原理是由超声波发生器发出超声波电信号，高频电能通过换能器、变幅杆传递到清洁机容器的机体上，使得机体振动并带动容器中的水介质产生共振后的空化作用，在水介质中添加微量磨料后，振动产生的研磨力进一步加强空化效应，清洁和抛光物品。但是利用超声波空化作用清洗牙齿时，水的爆破和气流冲击力较小，对于齿面已有一定污迹和牙菌斑的去除较弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，以靠模头为超声波清洁作用头，外牙齿面靠模头或内牙齿面靠模头采用3D扫描、设计和打印成型，可安装在本超声波牙齿清洁装置上。本发明能克服背景技术中的医用超声波洁牙机不适合家庭日常自用和超声波清洗机的结构特征不适合个人牙齿自我护理的技术问题。

为了达到上述目的，采用的技术方案是：

本发明包括从下到上依次对接的水箱、水泵机座、换能器机座和外套筒，外套筒顶部连接有外套筒上盖；水泵及电机组件通过水泵支撑板密封定位安装在水泵机座底部内孔台阶上，水箱顶端外侧通过螺纹连接水泵机座底部内孔壁上，水泵机座与水箱通过水泵支撑板隔离密封；换能器机座内固定装有换能器，外套筒内安装有变幅杆，变幅杆底部中心穿过换能器机座的顶盖后螺纹连接在换能器顶端中心的螺孔内，并被压紧在换能器机座的顶盖上；外套筒上盖顶端中心设有凸台，变幅杆顶端穿过外套筒上盖凸台后与牙齿面靠模头连接，并通过拧紧螺钉固定；牙齿面靠模头包括呈U形的牙模体和连接牙模体的柄体，柄体通过拧紧螺钉固定在变幅杆顶端，牙模体呈U形作为在上排或者下排牙齿的模头；水箱内装有水，水泵及电机组件的水泵进口连接有变径管接头，水泵及电机组件的水泵出口连接软管，软管依次密封穿过水泵支撑板、换能器机座的顶盖和外套筒上盖后与外套筒上盖外的牙齿面靠模头连接。

所述的牙齿面靠模头为外牙齿面靠模头或内牙齿面靠模头。

所述的软管连接到牙齿面靠模头的柄体，软管的水经柄体与U形牙模体内壁之间的通道将水喷出。

所述的牙齿面靠模头的牙模体的横截面呈用于覆盖齿面和齿顶的“L”形，牙模体U形的内侧结构与上排牙齿或者下排牙齿的外牙齿面和齿顶形状相同。

所述的外套筒上盖通过沉头螺钉连接有外套筒，外套筒通过内六角螺钉与换能器机座对接，换能器机座通过内六角螺钉与水泵机座对接，水箱通过螺纹连接在水泵机座底部。

所述的变幅杆与外套筒上盖凸台内壁之间连接有用于密封的唇口密封圈。

所述的水泵机座上设有水泵取电插口和超声波取电插口，分别连接水泵控制电路和超声波发生电路，水泵机座侧面安装有按键开关和圆翘板开关，按键开关、圆翘板开关分别连接水泵控制电路和超声波发生电路并作为控制开关。

所述的软管分别与水泵支撑板、换能器机座的顶盖和外套筒上盖之间均通过软管接头套密封连接。

所述的牙齿面靠模头由3D扫描和打印方式制成。

所述的牙齿面靠模头与牙齿齿面接触的U形内侧设有研磨膏。

本发明对口腔中的下排或者上排牙齿的形状依次进行实体建模、数学建模、分形处理、结构设计，使建立的外牙齿面靠模头或内牙齿面靠模头的“U”状弧形内侧能准确仿形个体的下排牙齿或上排牙齿的内、外齿面和齿顶，再通过超声波变幅杆和靠模头的快速安装和连接紧固，使超声波振动传递到靠模头用作作用头。采用靠模头为超声波清洁作用头的振动清洁综合效应表现为超声波机械振动直接清除效应和超声波空化效应。靠模头内定向设计制作的水道，可以通入水介质，还可以在水介质中另行加入研磨膏等，强化振动清洁效果。

本发明具有的有益效果是：

本发明以靠模头为超声波清洁作用头，在与牙齿齿面相接触的靠模头内侧添加研磨膏，直接施力于牙齿齿面，在超声波机械力作用下直接清洁牙齿齿面，去除较为明显的齿面污垢和菌斑，辅之以水介质产生的超声波空化效应，进一步清洗牙齿齿面；工作效果好、效率高。

本发明靠模头以超声波振动运动方向为清洁主运动，以上下方向微量移动为辅助运动，以仿形设计制作的“U”状弧形结构为横向约束，保证正确刷牙方式——竖刷法的实施。

本发明对家庭日常护理用品融逆向工程设计技术和3D打印技术为一体，具有广阔的市场前景；可方便的采用3D扫描技术和3D打印技术设计和制作每一个个体或同一个个体不同阶段的靠模头，靠模头与牙齿的外齿面或内齿面良好仿形匹配、且易于在靠模头设计中合理的对靠模头的外牙齿面或内牙齿面内侧进行修形；并且安全卫生、制作简便、设计制作适应性好。

附图说明

图1是本发明的剖视结构图。

图2是本发明的等轴测图。

图3是本发明采用内牙齿面靠模头的局部放大图。

图中：1、换能器，2、外套筒，3、变幅杆，4、外套筒上盖，5、沉头螺钉，6、唇口密封圈，7、外牙齿面靠模头，8、拧紧螺钉，9、水泵及电机组件，10、水泵机座，11、水箱，12、换能器机座，13、水泵支撑板，14、内六角螺钉，15、软管接头套，16、软管，18、变径管接头，21、水泵取电插口，22、超声波取电插口，23、圆翘板开关，24、按键开关，25、内牙齿面靠模头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明包括从下到上依次对接的水箱11、水泵机座10、换能器机座12和外套筒2，水泵机座10和外套筒2均为套筒结构，水箱11顶端开口底端密封，换能器机座12底端开口顶端设有顶盖，外套筒2顶部通过沉头螺钉5连接有外套筒上盖4；水泵及电机组件9通过水泵支撑板13密封定位安装在水泵机座10底部内孔台阶上，水箱11顶端外侧通过螺纹连接水泵机座10底部内孔壁上，水泵机座10与水箱11通过水泵支撑板13隔离密封；换能器机座12内通过内六角螺钉固定装有换能器1，外套筒2内安装有变幅杆3，变幅杆3底部中心穿过换能器机座12的顶盖后螺纹连接在换能器1顶端中心的螺孔内，并被压紧在换能器机座12的顶盖上；外套筒上盖4顶端中心设有凸台，变幅杆3顶端穿过外套筒上盖4凸台后与牙齿面靠模头连接，并通过拧紧螺钉8固定；牙齿面靠模头包括呈U形的牙模体和连接牙模体的矩形截面的柄体，柄体通过拧紧螺钉8固定在变幅杆3顶端，牙模体呈U形作为在上排或者下排牙齿的模头；

水箱11内装有水，水泵及电机组件9的水泵进口连接有变径管接头18，水经变径管接头18进入水泵及电机组件9，水泵及电机组件9的水泵出口连接软管16，软管16依次密封穿过水泵支撑板13、换能器机座12的顶盖和外套筒上盖4后与外套筒上盖4外的牙齿面靠模头连接。

牙齿面靠模头为外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25，作为超声波清洁作用头，分别如图2和图3所示。

软管16连接到牙齿面靠模头的柄体，软管16的水经柄体与U形牙模体内壁之间的通道将水喷出。柄体内部开有水道，水道出口通向U状弧形内壁，水道进口与软管16及水箱11中的水相通。

如图3所示，牙齿面靠模头的牙模体呈U形，U形的横截面呈用于覆盖齿面和齿顶的“L”形，牙模体U形的内侧结构与上排牙齿或者下排牙齿的外牙齿面和齿顶形状相同，可通过仿形获得。

外套筒上盖4通过沉头螺钉5连接有外套筒2，外套筒2通过内六角螺钉14与换能器机座12对接，换能器机座12通过内六角螺钉14与水泵机座10对接，水箱11通过螺纹连接在水泵机座10底部。

变幅杆3与外套筒上盖4凸台内壁之间连接有用于密封的唇口密封圈6。

水泵机座10上设有水泵取电插口21和超声波取电插口22，分别连接水泵控制电路和超声波发生电路，水泵机座10侧面安装有按键开关24和圆翘板开关23，按键开关24、圆翘板开关23分别连接水泵控制电路和超声波发生电路并作为控制开关，超声波发生电路由圆翘板开关控制，水泵控制电路由按键开关控制。

软管16分别与水泵支撑板13、换能器机座12的顶盖和外套筒上盖4之间均通过软管接头套15密封连接。

牙齿面靠模头由3D扫描和打印方式制成。牙齿面靠模头包括外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25，可采用3D扫描技术获取下排牙齿实体模型上的数据，通过数学建模，由3D打印方法设计制作。建立的外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25能准确的仿形不同个体的下排牙齿外齿面或内齿面及齿顶。

牙齿面靠模头与牙齿齿面接触的U形内侧设有研磨膏。

本发明牙齿面靠模头为超声波清洁作用头，其中外牙齿面靠模头或内牙齿面靠模头采用3D扫描技术和3D打印技术设计并制作。采用快速凝固的可塑性体记录人的咬合痕迹，获取个体口腔中上、下排牙齿，牙龈部分及靠近牙龈的上下內颚部位仿形的实体模型；再通过逆向工程中3D扫描技术获取实体模的上、下排牙齿和牙龈部位数据，建立与实体模型形状结构一致的数学模型；通过对数学模型中牙齿的内齿面、外齿面及齿顶的分形处理，局部数据重构、图像和结构处理，融合设计了“U”状弧形靠模头及中部矩形截面的柄体，柄体包括超声波振动用变幅杆安装圆孔和水道的软管接头接口，使其能方便的固定和通入水介质。

本发明的具体实施工作过程：

具体实施过程中，超声波发生电路可采用申请号为200920056541.0的实用新型专利中涉及到的电路结构，但本发明的电源采用外接电源接入，替换上述电路结构中的蓄电池。

水泵控制电路可采用由15V直流电源、一开关、一滑动变阻器以及水泵电机组成的电路结构。其中，滑动变阻器用于保护电路，开关控制水泵启动与停止，水泵电机连接串联后的输出两端。

外接的水泵控制电路通过水泵机座10上的水泵取电插口21接通水泵及电机9，外接的超声波发生电路通过水泵机座10上的超声波取电插口22接通换能器1。

在本装置的外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25上“U”状弧形面内侧涂上研磨膏，放入口腔中，与牙齿外齿面或内齿面贴合。

按下圆翘板开关23，换能器1、变幅杆3使超声波电能转化为机械振动能量，再通过外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25作用于牙齿表面，靠模头内侧的研磨膏对牙齿齿面刻划和抛光，去除齿面的污垢和菌斑。

点动按键开关24，水箱11中的水介质可通过软管16、17、19、20进入外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25的“U”状弧形面内侧，超声波空化作用对牙齿和牙龈进行进一步清洗。

将牙齿面靠模头与牙齿齿面用力贴合，以超声波变幅杆轴向振动方向为主运动，以手持筒体微量上下移动为辅助运动，在牙齿面靠模头的仿形设计制作的“U”状弧形结构横向约束下，保证正确刷牙方式——竖刷法的实施，有效避免刷牙时用力轻重不均匀或强力大幅度横拉法刷牙等不正确姿势对牙齿造成的损伤。

具体实施中牙齿面靠模头制作方式可为：采用快速凝固方法获取个体口腔中上、下排牙齿和牙龈的仿形实体模型后，通过逆向工程中3D扫描技术获取实体模上的上、下排牙齿和牙龈部位数据，建立与实体模型形状结构一致的数学模型；通过对牙齿数学模型的分形处理，局部数据重构，使建立的下排牙齿的外牙齿面靠模头7或内牙齿面靠模头25的形状分别与个体的下排牙齿形状相吻合；再将超声波变幅杆3和靠模头柄体中的结构设计构建于靠模头7或25的数学模型中；靠模头7或25采用生物介质3D打印技术制作，使个体能将靠模头7或25放入口腔中；以研磨膏为机械振动磨料介质，以水为超声波空化介质，清洁牙齿齿面。

由此，本发明的清洗装置结构简单、干净卫生，实现了医用设备的微型化，具有突出显著的技术效果。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：包括从下到上依次对接的水箱（11）、水泵机座（10）、换能器机座（12）和外套筒（2），外套筒（2）顶部连接有外套筒上盖（4）；

水泵及电机组件（9）通过水泵支撑板（13）密封定位安装在水泵机座（10）底部内孔台阶上，水箱（11）顶端外侧通过螺纹连接水泵机座（10）底部内孔壁上，水泵机座（10）与水箱（11）通过水泵支撑板（13）隔离密封；换能器机座（12）内固定装有换能器（1），外套筒（2）内安装有变幅杆（3），变幅杆（3）底部中心穿过换能器机座（12）的顶盖后螺纹连接在换能器（1）顶端中心的螺孔内，并被压紧在换能器机座（12）的顶盖上；外套筒上盖（4）顶端中心设有凸台，变幅杆（3）顶端穿过外套筒上盖（4）凸台后与牙齿面靠模头连接，并通过拧紧螺钉（8）固定；牙齿面靠模头包括呈U形的牙模体和连接牙模体的柄体，柄体通过拧紧螺钉（8）固定在变幅杆（3）顶端，牙模体呈U形作为在上排或者下排牙齿的模头；水箱（11）内装有水，水泵及电机组件（9）的水泵进口连接有变径管接头（18），水泵及电机组件（9）的水泵出口连接软管（16），软管（16）依次密封穿过水泵支撑板（13）、换能器机座（12）的顶盖和外套筒上盖（4）后与外套筒上盖（4）外的牙齿面靠模头连接。

2. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的牙齿面靠模头为外牙齿面靠模头（7）或内牙齿面靠模头（25）。

3. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的软管（16）连接到牙齿面靠模头的柄体，软管（16）的水经柄体与U形牙模体内壁之间的通道将水喷出。

4. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的牙齿面靠模头的牙模体的横截面呈用于覆盖齿面和齿顶的“L”形，牙模体U形的内侧结构与上排牙齿或者下排牙齿的外牙齿面和齿顶形状相同。

5. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的外套筒上盖（4）通过沉头螺钉（5）连接有外套筒（2），外套筒（2）通过内六角螺钉（14）与换能器机座（12）对接，换能器机座（12）通过内六角螺钉（14）与水泵机座（10）对接，水箱（11）通过螺纹连接在水泵机座（10）底部。

6. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的变幅杆（3）与外套筒上盖（4）凸台内壁之间连接有用于密封的唇口密封圈（6）。

7. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的水泵机座（10）上设有水泵取电插口（21）和超声波取电插口（22），分别连接水泵控制电路和超声波发生电路，水泵机座（10）侧面安装有按键开关（24）和圆翘板开关（23），按键开关（24）、圆翘板开关（23）分别连接水泵控制电路和超声波发生电路并作为控制开关。

8. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的软管（16）分别与水泵支撑板（13）、换能器机座（12）的顶盖和外套筒上盖（4）之间均通过软管接头套（15）密封连接。

9. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的牙齿面靠模头由3D扫描和打印方式制成。

10. 根据权利要求1所述的一种基于U形牙齿面靠模头的超声波牙齿清洗装置，其特征在于：所述的牙齿面靠模头与牙齿齿面接触的U形内侧设有研磨膏。