CN105982756B - 牙齿保健系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种牙齿保健系统，包括电动牙刷和数据处理设备。电动牙刷包括：刷柄和刷头；方位检测器，其配置为检测刷头在口腔中的方位并生成表示刷头当前方位的方位数据；第一收发器，其配置为将刷头移动过程中的方位数据传送至数据处理设备，以及从数据处理设备接收关于至少一个工作模式的数据；第一存储器，其存储关于至少一个工作模式的数据；及控制器，其配置为根据从至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在特定方位处时的运动。本发明还提供了该牙刷保健系统的操作方法。通过本发明的牙刷保健系统，对于不同位置的牙齿或敏感牙齿，刷头采用不同的运动方式，从而能够个性化地对牙齿进行保健和保护。

Description

牙齿保健系统及其操作方法

技术领域

本公开涉及电子设备，尤其涉及一种牙齿保健系统及其操作方法。

背景技术

我国口腔病患病率高达97.6％，龋齿总数约为25亿颗，儿童龋齿发病率远超70％，口腔问题异常严峻。虽然口腔医疗目前开始快速发展，但高昂的费用以及不平等的就医条件依然严重制约了我国口腔健康程度的改善。医学研究证明，口腔健康的维护更重要的在于预防，而刷牙就是预防及改善口腔疾病的最佳途径。

目前在牙刷技术上，电动牙刷相对于普通牙刷在清洁能力上的优势已经被证明，主流的技术方案包括机械式和声波式两种，这两种电动牙刷都具有很强的牙斑菌清除能力。但是，用户如果不能采取正确地刷牙方式(例如，刷头和牙齿的接触角度，刷牙的力度、刷牙的时间和次数等)，很有可能达不到预期的清洁效果，甚至会对牙齿造成损伤。而这些刷牙方式上的问题目前没有技术方案可以解决。

另外，电动牙刷的高振动频率不能让所有的用户适应(例如，过敏等用户本身体质问题及用户口腔是否有炎症等)，而现有的技术方案也没有能够很好得对每个用户设定最适合的运行模式。

而且，由于牙医资源的稀缺，用户缺乏了解正常口腔知识的渠道以及和牙医沟通的平台。在接受治疗后无法及时得到牙医的观察和建议，现有的医疗平台也没有按照牙医需求定制的沟通解决方案。

用户在刷牙的时候，面临以下几个问题：

用户无法保证正确的刷牙方式，难以做到对每一颗牙齿和牙缝的彻底清洁，而现有的牙刷也无法协助、提醒用户掌握正确的刷牙方式(包括如何维持正确的牙刷与牙床的角度)。

用户无法保证正确的刷牙习惯(医学推荐每天两次、一次两分钟)，从而达不到最好的清洁效果，现有的电动牙刷只具备简单地30秒、2分钟提醒，用户无法掌握在口腔中各区域的刷牙时间。

用户无法保证在最佳的时间内更换牙刷或牙刷头，医学推荐3个月一换，现有的牙刷方案做不到主动提醒用户更换牙刷头。

此外，牙科医生无法远程监控病人刷牙情况，用户也缺乏与医生快速交流牙齿问题的手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种矫正用户刷牙习惯，有效清洁和防护牙齿的牙齿保健系统。

为实现上述目的，本发明提供一种牙齿保健系统，包括电动牙刷和数据处理设备，其中，

所述电动牙刷包括：

刷柄和刷头，所述刷柄的内部包括马达，其配置为带动所述刷头的运动；

方位检测器，其设置在刷柄内并配置为检测所述刷头在口腔中的方位并生成表示所述刷头当前方位的方位数据；

第一收发器，其设置在刷柄内并配置为将刷头移动过程中的方位数据传送至所述数据处理设备，以及从所述数据处理设备接收关于至少一个工作模式的数据；

第一存储器，其设置在所述刷柄内并配置为存储所述关于至少一个工作模式的数据；以及

控制器，其配置为根据从所述至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在口腔中特定方位处时的运动；

所述数据处理设备包括：

工作模式设定单元，其根据用户指令设定工作模式；

第二收发器，其配置为从所述电动牙刷接收所述方位数据，并向所述电动牙刷发送所述关于至少一个工作模式的数据；

第二存储器，其存储所述方位数据和所述关于至少一个工作模式的数据。

本发明同时提供了一种上述牙齿保健系统的操作方法，包括：

S2：将所述电动牙刷的所述刷头置于用户通过所述工作模式设定单元预先设定的刷牙起始位置并启动所述电动牙刷；

S3：通过所述方位检测器检测所述刷头在口腔中的方位；

S4：当所述刷头移动至口腔中特定的牙齿时，根据从所述至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在口腔中特定方位处时的运动；

S5：通过所述第一收发器将刷头移动过程中的方位数据经第二收发器传送至所述数据处理设备并存储在第二存储器中。

本发明的有益效果在于：

1、对于不同位置的牙齿或敏感牙齿，刷头采用不同的运动方式，从而能够个性化地对牙齿进行保健和保护。

2、有效地协助、提醒用户掌握正确的刷牙方式，从而达到最好的牙齿清洁效果。

3、当刷头到达使用时间或使用次数时，及时提醒用户更换刷头，从而防止了刷头上细菌的滋生，并且保证了刷毛。

4、通过数据处理设备中存储的用户的刷牙数据(例如，方位数据、路径数据、刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据等)，牙科医生能够远程监控病人刷牙情况，并及时与用户交流牙齿问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的牙齿保健系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的电动牙刷的示意图。

图3示出了根据本发明的实施例的实现控制器125的数字电路的电路图。

图4是根据本发明实施例的数据处理设备的示意图。

图5是根据本发明实施例的牙齿保健系统的操作的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案及有益效果更加明确，下文将结合附图详细描述本发明。

说明书中描述的牙齿的外侧面定义为面向口腔外部的一侧，牙齿的内侧面定义为面向口腔内部的一侧，牙齿的咀嚼面定义为咀嚼食物的一面。

图1是根据本发明实施例的牙齿保健系统的示意图。

如图1所示，牙齿保健系统1包括电动牙刷100和与其进行通信的数据处理设备200。

图2是根据本发明实施例的电动牙刷的示意图。

如图2所示，电动牙刷包括刷柄120和刷头110，刷柄120的内部包括能够带动所述刷头的运动的马达121，设置在刷柄120内并检测刷头110在口腔中的方位并生成表示刷头110在口腔中的当前方位的方位数据的方位检测器122，设置在刷柄120内并将刷头110移动过程中的方位数据传送至数据处理设备200，以及从数据处理设备200接收关于至少一个工作模式的数据的第一收发器123，设置在刷柄内120并存储关于至少一个工作模式的数据的第一存储器124，以及根据从所述至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在特定方位处时的运动的控制器125。

方位检测器122还能够检测刷头110在口腔中的方位并生成表示刷头110在口腔中的移动路径的路径数据。

方位检测器122可以包括3轴加速感应器及3轴陀螺仪。

通过3轴加速感应器和3轴陀螺仪获取多组不同时刻的在x、y、z轴的加速度和角速度数据(被称为yaw,pitch,roll)，从而实现方位检测。

在下文中，给出了方位检测的实施例：

假设用户开始刷牙的起始位置为牙齿左上方最后一颗牙齿的外侧，那么这个点的3D坐标(x,y,z)将被默认为(0,0,0)。当刷头110从左上方最后一颗牙齿移到左上方倒数第二颗牙齿时，会得到加速度及移动时间，首先加速度减去重力加速度g，然后通过移动时间和加速度积分两次就可以得知新的3D坐标(x,y,z)。

具体地，例如，用户从左上方最后一颗牙齿外侧刷到左上方倒数第二颗牙齿外侧使用了1秒，3轴加速感应器可在0秒时获取(x,y,z)的加速度数据，会在1秒时再获取一组(x,y,z)的加速度数据。假设第一组数据(x,y,z)命名为(x0,y0,z0)，时间为t0；第二组数据命名为(x1,y1,z1)，时间为t1。x轴在t0至t1的时间中，移动的距离可以通过2次积分来获得。以此类推就可以获得y轴和z轴的移动距离。最后把移动距离加上起始坐标就可以得到新的坐标。

把新的坐标与用户的口腔模型做比较(第一次使用产品时所收集的数据)，从而得出当前用户刷牙的路径。

此外，刷柄120中还可以包括计时器126，其通过刷头110在口腔中的移动路径的路径数据记录所述刷头在每颗牙齿上或口腔中各个区域(例如，可分为左上，右上，左下，右下四个区域)中停留的时间的数据。

计时器126还能够记录刷头的使用次数及每次的使用时间。当计时器记录的刷头110的使用时间或使用次数到达预设的使用时间或使用次数时，提醒用户更换刷头。

控制器125可以是MCU等的可编程控制器，也可以通过数字电路的方式实现。

下文给出一种通过数字电路实现控制器125的功能的实施例：

图3示出了根据本发明的实施例的实现控制器125的数字电路的电路图。

首先，方位检测器122将检测到的方位数据传输到数字信号转换器310，数字信号转换器310将该方位数据转换为一5位数字信号(即00000，00001，00010，…，11111)。5位数字信号可以有32种组合方式，它们可以分别对应口腔中的32颗牙齿。在刷头110运动到口腔中某一方位时，例如，左上方最后一颗牙时，该位置的方位数据可以通过数字信号转换器310被转换为5位数字信号00000。然后，将5位数字信号分别输入至32个数字信号判断单元320-1，,320-2，…，320-32，该32个数字信号判断单元320-1，,320-2，…，320-32分别在数字信号为00000，00001，00010，…，11111时打开。当数字信号判断单元320-n(n可以是1-32中的任意一个)接收到了对应的数字信号时，其输出高位信号“1”，当数字信号判断单元320-n未接收到了对应的数字信号时，其输出低位信号“0”。一个工作模式可以包括对应于每颗牙的工作模式，其可以由两位数字信号“01”,“10”,“11”组成，其中“01”表示刷头正常运动，“10”表示刷头快速运动，“11”表示刷头慢速运动，将每颗牙的工作模式与数字信号判断单元320输出的信号分别输入至32个与门330-1，,330-2，…，330-32。

例如，在左上方最后一颗牙时，对应数字信号“00000”的数字信号判断单元320-1开启，并输出高位信号“1”，此时，该牙齿由于位于口腔最内侧，属于难刷的牙齿，因此该颗牙齿的工作模式设置为“10”，将信号“10”与信号“1”输入与门330-1，与门330-1输出数字信号“10”。然后，该数字信号在经过数字信号处理器340处理后发送至马达，从而使得在当前方位刷头快速运动。

与此同时，其它31个数字信号判断单元320-2,320-3，…，320-32未开启，并且输出低位信号“0”，因此它们最终的输出也是“0”。即，表示无信号输出。

同理，当刷头110位于左上方倒数第二颗牙时，对应数字信号“00001”的数字信号判断单元320-2开启，与门320-2输出对应左上方倒数第二颗牙的工作模式，例如表示正常速度的信号“01”，然后该信号经过数字信号处理器处理后发送至马达，从而使得在当前方位刷头正常运动。

此外，刷柄120中还可以包括小型显示屏127。

图4是根据本发明实施例的数据处理设备的示意图。

如图4所示，数据处理设备200可以包括根据用户指令设定工作模式的工作模式设定单元210，从电动牙刷100接收数据(方位数据、路径数据、刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据、刷头使用次数和使用时间的数据等)，并向所述电动牙刷发送关于多个工作模式的数据的第二收发器220，以及存储上述数据和关于多个工作模式的数据的第二存储器230。

数据处理设备200还可以包括比较单元240和显示单元250，

比较单元240可以将刷头110当前方位的方位数据、移动路径的路径数据及刷头110在每颗牙齿上停留的时间与预存在第二存储器230中的标准刷牙方位、路径和标准刷牙时间进行比较，显示单元250可以显示比较单元240的比较结果。

比较单元240还可以根据所述比较结果进行刷牙评分，第二收发器220还能够将该刷牙评分发送到第一收发器123，并且刷柄120上设置有小型显示屏127以显示该刷牙评分。

数据处理设备200还可以将第二存储器230中存储的从电动牙刷100接收的数据发送给牙科医生，使得牙科医生能够远程监控病人刷牙情况，并及时与用户交流牙齿问题。

数据处理设备200还可以包括2维码识别器260，其能够识别多种牙膏包装上的2维码，其能够识别用户所使用牙膏的包装上的2维码以确定牙膏种类，并且第二收发器220能够将与所确定的牙膏种类对应的马达速度控制信号发送给电动牙刷100。

第一收发器123与数据处理设备200的第二收发器220可以通过蓝牙、wifi或移动互联网(2G，3G，4G等)等各种通信方式连接。

数据处理设备200可以是手机、电脑、服务器或云设备等具有存储及处理数据功能的设备。

图5是根据本发明实施例的牙齿保健系统的操作的流程图。

如图5所示，在用户首次使用本发明的牙齿保健系统1或需要调整牙齿保健系统1的运行模式时，数据处理设备200的工作模式设定单元210根据用户设定的牙齿数量、特殊牙齿的清洗需求(例如，敏感、牙龈炎和难刷的牙齿)的数据来设定工作模式，并将关于所述工作模式的数据通过第二收发器220发送至第一收发器123，第一收发器123将接收到的数据传送至控制器125，从而完成电动牙刷的工作模式的设置或更新(S0)。

也就是说，例如，用户可以通过手机上的应用程序设定个人牙齿数据，然后通过手机将该数据发送至云端，电动牙刷再通过云端下载该数据，从而更新MCU中的工作模式。

然后，用户通过控制器125，选用设定的工作模式，或者从设定的多个工作模式中选择一个工作模式(S1)。

开始刷牙时，将电动牙刷100的刷头110置于用户通过工作模式设定单元210预先设定的刷牙起始位置并打开电动牙刷100的开关130(S2)。例如，根据预存的标准刷牙路径，可以将左上方后一颗牙齿的外侧设定为刷牙起始位置。

然后，通过方位检测器122检测刷头110在口腔中的方位(S3)。

当刷头110移动至口腔中特定的牙齿时，根据选定的工作模式以及刷头110移动过程中的方位数据来改变刷头110处于口腔中特定方位处时的运动(S4)。

也就是说，例如，当刷头移动到口腔中某一特定牙齿的一面上(例如，咀嚼面、内侧面或外侧面)时，控制器会根据预先选择的工作模式，改变刷头的运动方式。例如，当该特定牙齿为敏感牙齿时，可以将马达121的速度降低，当该特定牙齿为难以清洁的牙齿时，可以将马达121的速度提高或使马达121正反交替转动。因此，既保护了敏感牙齿，又保证了高效的口腔清洁。

然后，通过第一收发器123将刷头110移动过程中的方位数据经第二收发器220传送至数据处理设备200，并存储在第二存储器230中(S5)。

在刷牙期间，还可以检测以下数据：

检测刷头110在口腔中的方位并生成表示刷头110在口腔中的移动路径的路径数据，并通过第一收发器123将移动路径的路径数据发送至第二收发器220，从而将移动路径的路径数据存储于第二存储器230中(S6)。

与步骤S6类似地，在记录刷头110在口腔中的移动路径的路径数据的同时记录刷头110在每颗牙齿上停留的时间的数据，并通过第一收发器123将刷头110在每颗牙齿上停留的时间的数据发送至第二收发器220，从而将刷头110在每颗牙齿上停留的时间的数据存储于第二存储器230中(S7)。

最后，将所述移动路径的路径数据及刷头在每颗牙齿上停留的时间与预存的标准刷牙路径和标准刷牙时间进行比较，并在所述数据处理设备200上显示比较结果(S8)。

此外，用户可以根据存储于第二存储器230中的上述各种数据绘制刷头110在口腔中每颗牙齿停留的时间(或各区域中停留的时间)与刷牙路径的关系图，用户可以根据数据及关系图简单了解自己的刷牙情况。而且，用户还能够将数据发送给牙科医生，使牙科医生能够远程监控病人刷牙情况，并及时与用户交流牙齿问题。

因此，本发明具有以下的有益效果：

1、对于不同位置的牙齿或敏感牙齿，刷头采用不同的运动方式，从而个性化地且有效地对牙齿进行保健。

2、有效地协助、提醒用户掌握正确的刷牙方式，从而达到最好的牙齿清洁效果。

3、当刷头到达使用时间或使用次数时，及时提醒用户更换刷头，从而防止了刷头上细菌的滋生，并且保证了刷毛。

4、通过数据处理设备中存储的用户的刷牙数据(例如，方位数据、路径数据、刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据等)，牙科医生能够远程监控病人刷牙情况，并及时与用户交流牙齿问题。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种牙齿保健系统，其特征在于，包括电动牙刷和数据处理设备，其中，

所述电动牙刷包括：

刷柄和刷头，所述刷柄的内部包括马达，其配置为带动所述刷头的运动；

方位检测器，其设置在刷柄内并配置为检测所述刷头在口腔中的方位并生成表示所述刷头当前方位的方位数据；

第一收发器，其设置在刷柄内并配置为将刷头移动过程中的方位数据传送至所述数据处理设备，以及从所述数据处理设备接收关于至少一个工作模式的数据；

第一存储器，其设置在所述刷柄内并配置为存储所述关于至少一个工作模式的数据；以及

控制器，其配置为根据从所述至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在口腔中特定方位处时的运动；

所述数据处理设备包括：

工作模式设定单元，其根据用户指令设定工作模式；

第二收发器，其配置为从所述电动牙刷接收所述方位数据，并向所述电动牙刷发送所述关于至少一个工作模式的数据；

第二存储器，其存储所述方位数据和所述关于至少一个工作模式的数据。

2.根据权利要求1所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述方位检测器还配置为检测所述刷头在口腔中的方位并生成表示所述刷头在口腔中的移动路径的路径数据，并通过所述第一收发器将所述移动路径的路径数据发送至第二收发器，且第二存储器还存储所述移动路径的路径数据。

3.根据权利要求2所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述牙刷的所述刷柄中还包括计时器，其配置为通过所述刷头在口腔中的移动路径的路径数据记录所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据，并通过所述第一收发器将所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据发送至第二收发器，且第二存储器还存储所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据。

4.根据权利要求3所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述数据处理设备还包括比较单元和显示单元，比较单元配置为将所述刷头当前方位的方位数据、所述移动路径的路径数据及刷头在每颗牙齿上停留的时间与预存在所述第二存储器中的标准刷牙方位、路径和标准刷牙时间进行比较，显示单元配置为显示所述比较单元的比较结果。

5.根据权利要求4所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述比较单元还配置为根据所述比较结果进行刷牙评分，所述第二收发器还配置为将该刷牙评分发送到所述第一收发器，并且所述刷柄上设置有小型显示屏以显示该刷牙评分。

6.根据权利要求3所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述计时器还配置为记录刷头的使用次数及每次的使用时间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述方位检测器包括3轴加速感应器及3轴陀螺仪，所述3轴加速感应器和所述3轴陀螺仪分别测量预定义的x、y、z轴的加速度和角速度。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述电动牙刷的所述第一收发器与所述数据处理设备的所述第二收发器通过蓝牙、wifi或移动互联网连接。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述数据处理设备为手机、电脑、服务器或云设备。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的牙齿保健系统，其特征在于，所述数据处理设备包括2维码识别器，其配置为识别用户所使用牙膏的包装上的2维码以确定牙膏种类，并且所述第二收发器配置为将与所确定的牙膏种类对应的马达速度控制信号发送给所述电动牙刷。

11.一种用于如权利要求1至10中任一项所述的牙齿保健系统的操作方法，所述方法包括：

S2：将所述电动牙刷的所述刷头置于用户通过所述工作模式设定单元预先设定的刷牙起始位置并启动所述电动牙刷；

S3：通过所述方位检测器检测所述刷头在口腔中的方位；

S4：当所述刷头移动至口腔中特定的牙齿时，根据从所述至少一个工作模式中选定的一个工作模式以及刷头移动过程中的方位数据来改变刷头处在口腔中特定方位处时的运动；

S5：通过所述第一收发器将刷头移动过程中的方位数据经第二收发器传送至所述数据处理设备并存储在第二存储器中。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S0：在第一次使用所述电动牙刷或需要调整所述电动牙刷时，所述数据处理设备的所述工作模式设定单元根据用户设定的牙齿数量、特殊牙齿的清洗需求的数据来设定工作模式，并将关于所述工作模式的数据通过第二收发器发送至所述第一收发器，所述第一收发器将接收到的数据传送至所述控制器，从而完成电动牙刷的工作模式的设置或更新。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S1：在启动所述电动牙刷之前，根据用户指令选择所述至少一个工作模式中的一个工作模式。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S6：检测所述刷头在口腔中的方位并生成表示所述刷头在口腔中的移动路径的路径数据，并通过所述第一收发器将所述移动路径的路径数据发送至第二收发器，从而将所述移动路径的路径数据存储于所述第二存储器中；

S7：在记录所述刷头在口腔中的移动路径的路径数据的同时记录所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据，并通过所述第一收发器将所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据发送至第二收发器，从而将所述刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据存储于所述第二存储器中；

S8：将所述路径数据及刷头在每颗牙齿上停留的时间的数据与预存的标准刷牙路径和标准刷牙时间进行比较，并在所述数据处理设备上显示比较结果。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当计时器记录的刷头使用时间或使用次数到达预设的使用时间或使用次数时，提醒用户更换刷头。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述数据处理设备将所述第二存储器中存储的在电动牙刷启动期间采集的数据发送给牙科医生。

17.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述控制器根据用户所使用的牙膏的种类控制马达的速度。