CN105748170B - 智能口腔影像电动牙刷 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能口腔影像电动牙刷，包括牙刷本体和可拆卸安装于牙刷本体上的电动牙刷头，所述牙刷本体中固定安装有驱动电机、压力传感器和主控线路板；所述主控线路板上设置有信号处理控制器、电机驱动器、无线通讯模块和压力检测电路；所述驱动电机通过电机驱动器与信号处理控制器联接；所述压力检测电路与压力传感器联接，用于根据压力传感器的压力变化输出数字式电压信号到信号处理控制器，并由信号处理控制器控制电机驱动器调节驱动电机的振动幅度，以调节电动牙刷头刷牙时的力度。与现有技术相比，本发明具有在刷牙时可进行自我压力调节、防水效果好及能够采集口腔数据，进行健康分析处理等优点，另外，本发明具有无线充电功能，可适用于电动牙刷和手机等具有无线充电功能电子设备。

Description

智能口腔影像电动牙刷
技术领域：
本发明涉及牙刷，具体涉及的是一种智能口腔影像电动牙刷。
背景技术：
电动牙刷通过快速旋转，使刷头产生高频振动，瞬间将牙膏和水分解成细微泡沫或者气泡，深入清洁牙缝；同时，刷毛的颤动也能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有意想不到的按摩效果。因此与普通牙刷相比，电动牙刷可以更彻底清除牙菌斑、减少牙龈炎和牙龈出血，是目前普遍流行的日用品。
但是目前的电动牙刷存在以下问题：
一、压力检测主要采用普通的机械式传导，即通过牙刷刷头机械传导到牙刷主机，通过主机内部的机械结构触发机械开关进行压力提升，这种方式存在压力提升过大，用户需要人为调节力度的弊端。
二、采用机械式按键操作，由于牙刷长期在潮湿环境下使用，因此防水效果较差，容易影响牙刷的使用寿命。
三、无法实现对口腔的影像采集，不能对用户的口腔健康数据进行分析处理。
发明内容：
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可进行自我压力调节、防水效果好及能够对口腔数据进行影像采集的电动牙刷。
为实现上述目的，本发明主要采用如下技术方案：
一种智能口腔影像电动牙刷，包括牙刷本体和可拆卸安装于牙刷本体上的电动牙刷头，所述牙刷本体中固定安装有驱动电机、压力传感器和主控线路板；所述主控线路板上设置有信号处理控制器、电机驱动器、无线通讯模块和压力检测电路；所述电动牙刷头与所述驱动电机联接；所述驱动电机通过电机驱动器与信号处理控制器联接，所述电机驱动器用于根据信号处理控制器的指令控制驱动电机工作；所述压力检测电路与压力传感器联接，用于根据压力传感器的压力变化输出数字式电压信号到信号处理控制器，并由信号处理控制器控制电机驱动器调节驱动电机的振动幅度，以调节电动牙刷头刷牙时的力度。
优选地，所述压力检测电路包括：一用于检测电动牙刷头牙刷刷毛X轴运动方向压力的第一惠斯顿电桥、一第一放大电路、一用于检测电动牙刷头牙刷刷毛Y轴运动方向压力的第二惠斯顿电桥、一第二放大电路和一模数转换器；所述第一惠斯顿电桥通过第一放大电路与模数转换器联接；所述第二惠斯顿电桥通过第二放大电路与模数转换器联接。
优选地，所述第一惠斯顿电桥设置于驱动电机的主机轴上；所述第二惠斯顿电桥设置于刷头接触环面上；且所述第一惠斯顿电桥和第二惠斯顿电桥分别与所述压力传感器联接。
优选地，该电动牙刷还包括有一九轴运动传感器，该九轴运动传感器与所述信号处理控制器联接。
优选地，所述牙刷本体的外壳上还安装有一触摸按键，该触摸按键由外向内依次设置有按键传感器、保护传感器和屏蔽电极，且所述按键传感器与所述信号处理控制器电联接。
优选地，该电动牙刷还包括有一可拆卸安装于牙刷本体上的摄像头，该摄像头通过驱动电机与电机驱动器联接，通过电机驱动器控制驱动电机带动摄像头转动。
优选地，所述摄像头还与信号处理控制器联接，用于采集口腔内的图片及影像数据，并发送给信号处理控制器；所述信号处理控制器与无线通讯模块联接，用于对所述图片及影像数据进行处理，并通过无线通讯模块发送给接收终端。
优选地，所述无线通讯模块为WIFI模块或蓝牙模块。
优选地，所述接收终端为安装有口腔健康数据处理应用软件的智能手机、平板电脑或PC。
优选地，所述牙刷本体内还安装有可充电电池和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈与设置于主控线路板上的无线充电电路联接，用于接收来自充电底座的无线充电发射线圈发出的电磁信号以产生电流，并通过无线充电电路对可充电电池充电。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、本发明采用电子压力传感器进行压力检测，信号处理控制器根据刷牙时压力传感器的压力变化，对应通过电机驱动器调节驱动电机的振动幅度，从而自动调节电动牙刷头刷牙时的力度，以实现刷牙时的自我压力调节。
二、本发明牙刷本体外壳上设置有触摸按键，该触摸按键与外壳形成一个无缝的整体，具有较好的防水效果，有效延长了牙刷的使用寿命。
三、本发明牙刷本体上可拆卸安装有摄像头，通过该摄像头可采集口腔内的图片及影像数据，并经过处理后发送给安装有口腔健康分析软件的手机等接收终端，从而实现了对用户的口腔健康数据信息化管理。
附图说明：
图1为本发明智能口腔影像电动牙刷的工作原理框图；
图2为本发明压力检测电路的电路原理图；
图3为本发明牙刷本体外壳上设置的触摸按键结构示意图；
图4为本发明智能口腔影像电动牙刷采用口腔数据的原理图。
具体实施方式：
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
请参见图1所示，图1为本发明智能口腔影像电动牙刷的工作原理框图。本实施例提供的是一种智能口腔影像电动牙刷，其包括有一个牙刷本体，一个可拆卸安装于牙刷本体上的电动牙刷头和一个可拆卸安装于牙刷本体上的摄像头。
电动牙刷头和摄像头组件为二选一的方式安装在牙刷本体上，即当安装电动牙刷头时，则不能安装摄像头。当牙刷本体上安装电动牙刷头时，本实施例可以作为电动牙刷使用；当牙刷本体上安装摄像头时，本实施例可通过摄像头组件采集口腔图片和影像数据，以实现对口腔数据的分析处理，从而建立口腔健康管理的数据库，为用户提供长期的口腔保健方案。
牙刷本体包括外壳和固定安装在外壳中的主控线路板、驱动电机、压力传感器和九轴运动传感器。
主控线路板上设置有信号处理控制器、电机驱动器、无线通讯模块和压力检测电路。
其中电动牙刷头安装在牙刷本体上时与驱动电机联接，而驱动电机则通过电机驱动器与信号处理控制器联接，通过信号处理控制器的控制信号驱动电机驱动器实现驱动电机的振动，从而使电动牙刷头工作。
当摄像头安装在牙刷本体上时，摄像头则与驱动电机联接，而驱动电机通过电机驱动器与信号处理控制器联接，通过信号处理控制器的控制信号驱动电机驱动器实现驱动电机转动，从而使摄像头在口腔中采集不同位置和角度的图片和影像数据。
需要说明的是，摄像头还与信号处理控制器直接联接，以将其拍摄到的图片和影像数据发送给信号处理控制器进行分析处理。而信号处理控制器与无线通讯模块联接，所述无线通讯模块包括但不限于蓝牙模块、WIFI模块等，信号处理控制器通过所述的无线通讯模块，可将采集处理的口腔数据发送到对应的接收终端，此处的接收终端上对应安装有口腔健康数据处理应用软件，其包括但不限于智能手机、平板电脑以及PC等。
主控线路板上设置的压力检测电路与安装在牙刷本体中的压力传感器联接，其主要用于根据压力传感器的压力变化输出数字式电压信号到信号处理控制器，并由信号处理控制器控制电机驱动器调节驱动电机的振动幅度，以调节电动牙刷头刷牙时的力度。
如图2所示，图2为本发明压力检测电路的电路原理图。本实施例中的压力检测电路与压力传感器联接，其主要用于压力检测和压力检测量化处理，并进行动态自我调节。
压力检测电路包括有一个用于检测电动牙刷头牙刷刷毛X轴运动方向压力的第一惠斯顿电桥、一个第一放大电路、一个用于检测电动牙刷头牙刷刷毛Y轴运动方向压力的第二惠斯顿电桥、一个第二放大电路和一个模数转换器。
第一惠斯顿电桥和第二惠斯顿电桥分别与所述压力传感器联接；第一惠斯顿电桥设置于驱动电机的主机轴上，其通过第一放大电路与模数转换器联接；第二惠斯顿电桥设置于刷头接触环面上，其通过第二放大电路与模数转换器联接。第一惠斯顿电桥和第二惠斯顿电桥都是由2组4个采用惠斯顿电桥结构联接的压敏电阻组成。当这些传感器上没有压力时，桥中的所有电阻值都是相等的。当有外力施加于电桥时，两个相向电阻的阻值将增加，而另两个电阻的阻值将减小，而且增加和减小的阻值彼此相等。电桥的变化可以由放大电路和模数转换器(ADC)将来自压力传感器的小输出电压放大到适合ADC的电平，然后由ADC将放大后的传感器输出电压转换为数字式，再由信号处理控制器处理。
信号处理控制器通过分析来自压力传感器的采样数据，进行压力大小的判断，本实施例中可以对压力大小判断量化到2的n(n>10)次方等级。
由于本实施例中的压力检测电路采用2组电桥，其分别可以检测刷头4个方向的(刷毛方向的X正向和X负向，垂直刷毛方向的Y正向和Y负向)区间压力。本实施例通过检测X方向的力度，可以调节驱动电机的振动频率和幅度以保护牙齿不受损伤；通过检测Y方向的力度，调节马达的振动幅度来保护牙刷不受牙刷刷头的撞击。
需要说明的是，本发明中做为电动牙刷使用时，连接电动牙刷头，此时驱动电机由220～400Hz的交流信号驱动；而做为视频图像数据采集时，连接摄像头，此时驱动电机则由低频脉冲信号驱动，连接电动牙刷头和摄像头区别仅在于二者的驱动电路不同。
如图3所示，图3为本发明牙刷本体外壳上设置的触摸按键结构示意图。本实施例的牙刷本体外壳上安装有一个触摸按键，该触摸按键采用防水设计，其仅是在外壳上形成有丝印标识，无需任何开孔，因此可以完全克服普通按键式电动牙刷的漏水或老化破损等问题。
本实施例中的触摸按键由外向内依次设置有按键传感器1、保护传感器2和屏蔽电极3，且所述按键传感器1与所述信号处理控制器4电联接。当有水滴在外壳上的触摸位置时，触摸按键不会误触发，同样可以正常使用，也就是说在淋浴环境下，本实施例中的电动牙刷一样可以操作和使用。另外，本实施例触摸按键采用渐变式触摸滑键，其可以自由改变电机的振动频率，依据个人的习惯，实现无极调速以满足不同用户各自刷牙对力度不同要求的喜好。
如图4所示，图4为本发明智能口腔影像电动牙刷采用口腔数据的原理图。其包括有安装有摄像头用于采集口腔数据的电动牙刷、与电动牙刷无线通讯连接的接收终端以及与接收终端无线通讯连接的云服务器，所述的接收终端包括安装有口腔健康处理APP软件的手机、平板等设备，所述云服务器则用于获取来自上述接收终端的数据，并建立口腔健康大数据库，进行用户口腔数据分析以及提供专业的牙科服务等。
当牙刷本体上安装摄像头时，本实施例可作为口腔图片和影像数据采集设备使用，进行口腔内影像传输，保存和分析，进行数据库分析，建立口腔大数据，为用户提供长期的口腔保健方案。
本实施例中摄像头采用的是自动调焦微型高清摄像头，同时配有一圈高亮LED进行口腔照明，可以进行1920*1080像素拍照，或者720p视频录像。摄像端配有防雾玻璃罩，保护镜头不受损伤和雾气干扰，这样可以确保在口腔环境内摄像或者拍照的清晰度。
当摄像头装入牙刷本体时，信号处理控制器可以自动检测摄像头的接入，而用户则可以通过触摸键轻松操作拍照，摄像等动作。其中在摄像的模式下，电机可以自动缓慢转动摄像刷头0～200度，用户只要切换一次就可以完成360度全景摄像或者全景拍照。
摄像头将拍摄的数据发送给信号处理控制器，通过信号处理控制器对牙齿进行影像分析，而用户则可以联接手机进行视频拍摄，并按指定顺序进行牙齿部分的数据采集，并最终通过信号处理控制器进行图像处理并判定牙齿的健康状况。
但是由于口腔数据量非常大，而主机本身只能进行牙齿部分图像的处理，因此本发明可将其他的数据上传到云端进行数据处理，用户通过WIFI或者蓝牙联接手机进行口腔影像采集，也可以同步或者直接上传到云端，通过APP请求影像分析，从而及时得到口腔的健康状况。另外，如果用户需要更详细服务，可以通过APP直接联系专业牙科医生，进行线上就诊，或者回复电子档分析报告。
针对本发明而言，每个用户都可以上传自己的口腔影像，且针对每个用户建立数据库，并对用户的口腔保健状况建立口腔健康定期的分析报告，从而以此为依据提供全民的长期口腔保健方案。
最后需要说明的是，本实施例牙刷本体内还安装有可充电电池和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈与设置于主控线路板上的无线充电电路联接，用于接收来自充电底座的无线充电发射线圈发出的电磁信号以产生电流，并通过无线充电电路对可充电电池充电。
与本实施例牙刷对应匹配使用的还有一个无线充电的底座，上述的无线充电发射线圈则固定安装在该充电底座中，使用时，只需要将牙刷对应通过支架的方式放置于无线充电底座上即可实现对牙刷的充电。本发明基于无线充电联盟协议(WPC-1.2版本)，采用400mA给电动牙刷充电，其充电效率可高达70％；也可以采用1000mA给手机充电，充电效率接近80％。
另外，本发明中的无线充电底座可以兼容任何具有无线充电功能的电子产品，其包括但不限于手机、平板电脑、智能腕表等电子设备。
以上是对本发明所提供的一种智能口腔影像电动牙刷进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种智能口腔影像电动牙刷，包括牙刷本体和可拆卸安装于牙刷本体上的电动牙刷头，其特征在于，所述牙刷本体中固定安装有驱动电机、压力传感器和主控线路板；所述主控线路板上设置有信号处理控制器、电机驱动器、无线通讯模块和压力检测电路；所述压力检测电路包括：一用于检测电动牙刷头牙刷刷毛X轴运动方向压力的第一惠斯顿电桥、一第一放大电路、一用于检测电动牙刷头牙刷刷毛Y轴运动方向压力的第二惠斯顿电桥、一第二放大电路和一模数转换器；所述第一惠斯顿电桥通过第一放大电路与模数转换器联接；所述第二惠斯顿电桥通过第二放大电路与模数转换器联接；所述第一惠斯顿电桥设置于驱动电机的主机轴上；所述第二惠斯顿电桥设置于刷头接触环面上；且所述第一惠斯顿电桥和第二惠斯顿电桥分别与所述压力传感器联接；所述电动牙刷头与所述驱动电机联接；所述驱动电机通过电机驱动器与信号处理控制器联接，所述电机驱动器用于根据信号处理控制器的指令控制驱动电机工作；所述压力检测电路与压力传感器联接，用于根据压力传感器的压力变化输出数字式电压信号到信号处理控制器，并由信号处理控制器控制电机驱动器调节驱动电机的振动幅度，以调节电动牙刷头刷牙时的力度；所述牙刷本体上可拆卸安装有一摄像头，该摄像头通过驱动电机与电机驱动器联接，通过电机驱动器控制驱动电机带动摄像头转动；所述摄像头与信号处理控制器联接，用于采集口腔内的图片及影像数据，并发送给信号处理控制器，所述信号处理控制器与无线通讯模块联接，用于对所述图片及影像数据进行处理，并通过无线通讯模块发送给接收终端。
2.根据权利要求1所述的智能口腔影像电动牙刷，其特征在于，还包括有一九轴运动传感器，该九轴运动传感器与所述信号处理控制器联接。
3.根据权利要求1所述的智能口腔影像电动牙刷，其特征在于，所述牙刷本体的外壳上还安装有一触摸按键，该触摸按键由外向内依次设置有按键传感器、保护传感器和屏蔽电极，且所述按键传感器与所述信号处理控制器电联接。
4.根据权利要求1所述的智能口腔影像电动牙刷，其特征在于，所述无线通讯模块为WIFI模块或蓝牙模块。
5.根据权利要求1所述的智能口腔影像电动牙刷，其特征在于，所述接收终端为安装有口腔健康数据处理应用软件的智能手机、平板电脑或PC。
6.根据权利要求1～5任一所述的智能口腔影像电动牙刷，其特征在于，所述牙刷本体内还安装有可充电电池和无线充电接收线圈，所述无线充电接收线圈与设置于主控线路板上的无线充电电路联接，用于接收来自充电底座的无线充电发射线圈发出的电磁信号以产生电流，并通过无线充电电路对可充电电池充电。
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