CN112972043A - 一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法，属于牙刷技术领域，包括手柄、牙刷头以及信息检测装置，包括多个生物传感器以及纳米荧光生物感应组件，牙刷头为个性化弓型结构，牙刷头的表面的表面均匀分布有凹槽，凹槽内均设有刷毛，多个生物传感器的检测面设置在牙刷头表面；纳米荧光生物感应组件包括若干个均匀分布在牙刷头内的纳米荧光生物传感器。通过牙刷头使刷毛与牙齿龈沟及牙齿的各个面充分接触，确保牙齿表面及及龈沟内的污垢得到充分刷洗，与此同时在刷洗的过程中生物传感器能够对用户唾液进行收集，并且通过唾液对用户的健康进行检测，通过纳米荧光生物感应组件能够快速识别并定位用户口腔中的疾病，帮助使用者了解自身健康状况。

Description

一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法
技术领域
本发明涉及牙刷技术领域，具体讲是一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法。
背景技术
电动牙刷通过电动机芯的快速旋转或震动，使刷头产生高频震动，瞬间将牙膏分解成细微泡沫，深入清洁牙缝，与此同时，刷毛的颤动能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有按摩效果。
现有技术的电动牙刷存在以下问题：第一、上述牙刷在使用过程中无法与牙齿的各个面充分接触，因而无法确保牙齿表面及龈沟内的污垢得到充分刷洗，同时也不能对牙齿的各个面进行健康检测，第二、上述装置无法快速识别并定位口腔中的疾病，无法帮助使用者快速便捷的了解自身健康状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法，以解决现有技术中无法与牙齿的各个面充分接触以及无法快速识别并定位口腔中的疾病的技术问题。
本发明的技术方案是：包括手柄、信息检测装置以及可拆卸设置在手柄上的牙刷头，其中：包括多个生物传感器以及设置在牙刷头上的纳米荧光生物感应组件，所述牙刷头为个性化弓型结构，多个所述生物传感器均设置在牙刷头内部；
所述手柄内设有蓄电池、控制器、单独的信息检测装置和振动电机，所述蓄电池、所述生物传感器、荧光传感器和振动电机均与控制器电性连接；振动电机的主轴上安装有延伸至手柄外的连接杆，所述牙刷头与连接杆连接；
所述牙刷头的表面均匀分布有凹槽，凹槽内设有可拆卸的刷毛，多个所述生物传感器的检测面设置在牙刷头表面，且生物传感器的检测面与刷毛相对应；用户在刷牙时咬合牙刷头上的凹槽，使凹槽内侧的刷毛与牙齿的各个面充分接触，在刷洗的过程中生物传感器对用户唾液进行收集，并通过信息检测装置对用户的健康进行检测；
所述信息检测装置在手柄内或以独立的盒型结构并且其与牙刷头相匹配；
所述纳米荧光生物感应组件包括若干个均匀分布在牙刷头内的纳米荧光生物传感器；
所述信息检测装置包括信号转换器和紫外线发射装置，所述紫外线发射装置发出的紫外线激发刷头中纳米荧光生物感应组件的纳米荧光生物传感器发出荧光；
当使用者口腔中局部释放有厌氧菌代谢产物时，与所述纳米荧光生物感器内纳米荧光颗粒发生反应，使与病变牙位相对应的牙刷头的位置的颗粒产生的荧光强度和寿命减少，即产生荧光猝灭现象，识别并定位口腔中的疾病位置；
信息检测装置还包括图像采集装置，图像采集装置拍摄纳米荧光生物传感器荧光图像，结合图像识别算法，定位发生荧光猝灭的部位。
进一步的，所述手柄内还设有与控制器电性连接的无线通信装置，所述控制器通过无线通信将数据显示在移动终端或PC端上。
进一步的，所述手柄内设有与控制器电性连接的振动电机，振动电机的主轴上安装有延伸至手柄外的连接杆，所述牙刷头与连接杆连接。
进一步的，所述手柄的表面设有控制按钮和调节按钮，所述控制按钮和调节按钮均与振动电机电性连接。
进一步的，所述手柄远离牙刷头的一端设有充电接头，所述充电接头与蓄电池电性连接。
进一步的，所述刷毛为纤维材质制成。
进一步的，所述刷毛为用于包裹牙冠的波浪结构。
本发明还提供了一种具有检测功能的个性化牙刷的制造方法，其特征在于：
S1：所述牙刷头根据牙列及牙龈三维扫描数据进行设计，获取上下颌牙列数字模型，用三维逆向工程软件数据处理形成虚拟模型，并通过弹性材料3D打印制作而成；
S2：将牙刷头与手柄可拆卸连接
本发明通过改进在此提供一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一，本发明设有弓型结构的牙刷头，牙刷头的表面的表面均匀分布有凹槽，凹槽内均设有可拆卸的刷毛，生物传感器的检测端设置在两个凹槽内；用户在刷牙时咬合牙刷头上的凹槽，使凹槽内侧的刷毛与牙齿龈沟及牙齿的各个面充分接触，确保牙齿表面及及龈沟内的污垢得到充分刷洗，与此同时在刷洗的过程中生物传感器能够对用户唾液进行收集，并且通过唾液对用户的健康进行检测，以解决现有技术中无法与牙齿的各个面充分接触的技术问题。
其二，本发明通过纳米荧光生物感应组件能够快速识别并定位用户口腔中的疾病，帮助使用者了解自身健康状况，纳米荧光生物传感器均匀分布在牙刷头内，该纳米荧光生物传感器在紫外线照射下可发出荧光，当使用者口腔中患有龋齿、牙周炎等疾病时常伴有厌氧菌代谢产物的局部释放，上述的纳米荧光生物传感器可以识别该物质并与该物质反应发生荧光猝灭，在紫外光照射时，与龋齿、牙周病等病变牙位相对应的牙刷头部位荧光强度减低，从而识别并定位口腔中的疾病，帮助使用者了解自身健康状况；
工作者还可将手柄与牙刷头进行拆卸，手动来将手柄上的图像采集装置拍摄用户口腔中的疾病位置，同时纳米荧光生物传感器荧光图像，结合图像识别算法，定位发生荧光猝灭的部位，并通过远程信号装置将该信号传输至移动终端，在移动终端上显示拍摄的纳米荧光生物传感器荧光图像。
其三，本发明的牙刷头是通过口内数字化扫描记录用户牙齿的排列、分布、牙弓形态、咬合关系等口腔情况，获取上下颌牙列数字模型，用三维逆向工程软件数据处理形成虚拟模型，最后通过模型3D打印以及弹性刷体压制而成，来完成与用户牙齿贴合的个性化刷头。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的剖视图；
附图标记说明：
1、手柄；2、牙刷头；21、刷毛；3、生物传感器；4、纳米荧光生物感应组件；41、纳米荧光生物传感器；5、蓄电池；6、控制器；7、信息检测装置；8、振动电机；9、连接杆；10、控制按钮；11、调节按钮；12、充电接头。
具体实施方式
下面将结合附图1至图3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种具有检测功能的个性化牙刷及其制造方法，如图1-图3所示，包括手柄1、信息检测装置7以及可拆卸设置在手柄1上的牙刷头2，其中：包括多个生物传感器3以及设置在牙刷头2上的纳米荧光生物感应组件4，所述牙刷头2为个性化弓型结构，多个生物传感器3分别设置在牙刷头2内部；牙刷头2为弓形结构且与用户的牙齿全面贴合，其设置为个性化弓型结构，空间大且便于对生物传感器3、纳米荧光生物传感器41进行安装，在刷毛21清洁口腔的同时，唾液进入所述牙刷头2中并与刷头中的生物传感器3接触，该生物传感器3收集唾液并识别唾液中疾病相关因子如葡萄糖并产生电信号，并通过信号转换以具体数据的形式展现，可提醒机体患病如糖尿病的情况；
具体的，所述刷头21内安装有生物传感器3，在刷毛清洁口腔的同时，唾液进入所述刷头21中并于刷头21中的生物传感器3接触，该生物传感器3可以收集唾液并识别唾液中糖尿病相关患病因子(如葡萄糖)、口腔癌相关因子(如IL-1a、G M-CSF、IL-6等)、多种疾病(包括高尿酸血症、痛风、莱施-尼汉综合征和肾综合征等)的生物标志物-尿酸等产生电信号，并通过信息检测装置7转换成具体数据，并通过无线通信装置使移动终端上显示口腔疾病的轻重程度，提醒机体患病情况。
牙刷头2的表面均匀分布有凹槽，凹槽内均设有可拆卸的刷毛21，多个所述生物传感器3的检测面设置在牙刷头2表面，且生物传感器3的检测面与刷毛21相对应；用户在刷牙时咬合牙刷头2上的凹槽，使凹槽内侧的刷毛21与牙齿的各个面充分接触，确保牙齿表面及龈沟内的污垢得到充分刷洗，与此同时在刷洗的过程中生物传感器3能够对用户唾液进行收集，并通过信息检测装置7对用户的健康进行检测。
信息检测装置7还包括图像采集装置，图像采集装置拍摄纳米荧光生物传感器荧光图像，结合图像识别算法，定位发生荧光猝灭的部位.
所述信息监测装置7可以设置在手柄1上、设置在手柄1的内部或者单独设置，当信息监测装置7设置在手柄1的内部时，图像采集装置的采集端延伸至手柄外部。工作者可将手柄与牙刷头进行拆卸，手动来将手柄上的图像采集装置拍摄用户口腔中的疾病位置，同时纳米荧光生物传感器荧光图像，结合图像识别算法，定位发生荧光猝灭的部位，并通过远程信号装置将该信号传输至移动终端，在移动终端上显示拍摄的纳米荧光生物传感器荧光图像。
具体的，信息检测装置7内安装有紫外线发出装置以及信号转换器，该信息检测装置7与牙刷头2相匹配，可容纳于刷头，检测装置发出的紫外线可激发刷头中的纳米荧光生物传感器41发出荧光，检测装置中的信号转换器与牙刷头2内的生物传感器3相匹配，可识别生物传感器3对不同检测物质的电信号变化并将其转换成具体数据并显示严重程度提醒机体患病情况，此外信号检测装置收集纳米荧光生物传感器41发出的荧光强度变化并将其转换成图像，显示不同牙位患口腔疾病的情况，上述数据和图像通过无线通信装置7(如蓝牙)显示在手机，电脑等设备上。
纳米荧光生物感应组件4包括若干个均匀分布在牙刷头2内的纳米荧光生物传感器41，所述纳米荧光生物传感器41的检测端设置在牙刷头2的外侧中部；纳米荧光生物传感器41均匀分布在牙刷头2内，该纳米荧光生物传感器41在紫外线照射下可发出荧光，当使用者口腔中患有龋齿、牙周炎等疾病时常伴有厌氧菌代谢产物的局部释放，上述的纳米荧光生物传感器41可以识别该物质并与该物质反应发生荧光猝灭，在紫外光照射时，与龋齿、牙周病等病变牙位相对应的牙刷头2部位荧光强度减低，从而识别并定位口腔中的疾病，帮助使用者了解自身健康状况。纳米荧光生物传感器41含有量子点荧光材料。
具体的，由含有量子点荧光材料制成的微型纳米荧光生物传感器41广泛分布于牙刷头内，该纳米荧光生物传感器41中的量子点荧光在紫外线照射下可发出黄色荧光，当使用者口腔中患有龋齿、牙周炎等疾病时常伴有厌氧菌代谢产物的局部释放，上述的量子点荧光可以识别该物质并与该物质反应发生荧光猝灭，此时在信息检测装置7紫外光照射下，可发现与龋齿、牙周病等病变牙位相对应的牙刷头2部位发出的荧光强度减低，从而识别并定位口腔中的疾病帮助使用者了解自身健康状况。
具体的，所述手柄1内设有蓄电池5、控制器6以及设置在控制器6上的信号转换器7，所述蓄电池5与控制器6电性连接，所述生物传感器3和纳米荧光生物传感器41均与控制器6电性连接。
具体的，所述手柄1内还设有与控制器6电性连接的无线通信装置，所述控制器6通过无线通信将数据显示在移动终端或PC端上；信号转换器7与刷头内的生物传感器3相匹配，将生物传感器3中的电信号转换成具体数据，并通过无线通信装置显示在移动终端或PC端上，方便使用者观看查询。
具体的，所述手柄1内设有与控制器6电性连接的振动电机8，振动电机8的主轴上安装有延伸至手柄1外的连接杆9，所述牙刷头2与连接杆9连接；振动电机8工作并通过连接杆9来使牙刷头2发生振动，来使牙刷头2上的刷毛21进行颤动，刷毛21的颤动能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有按摩效果，还能提高对用户牙齿的清洁力度。
具体的，所述手柄1的表面设有控制按钮10和调节按钮11，所述控制按钮10和调节按钮11均与振动电机8电性连接；用户可通过控制按钮10来启动或者关闭振动电机8，通过调节按钮11能够调整振动电机8的振动频率，进而调节牙刷头2的振动频率。
具体的，所述手柄1远离牙刷头2的一端设有充电接头12，所述充电接头12与蓄电池5电性连接；用户可通过充电接头12来对蓄电池5进行充电。
为了进一步提高对用户牙齿的清洁力度，具体的，所述刷毛21为纤维材质制成。
具体的，所述刷毛21为用于包裹牙冠的波浪结构；刷毛21长度根据牙冠高度设计成波浪形，可全面包裹牙冠。
本发明还提供了一种具有检测功能的个性化牙刷的制造方法，其中：
S1：所述牙刷头2根据牙列及牙龈三维扫描数据进行设计，获取上下颌牙列数字模型，用三维逆向工程软件数据处理形成虚拟模型，并通过弹性材料3D打印制作而成；
S2：将牙刷头与手柄可拆卸连接。
具体的，所述牙刷头2通过3D打印制作，并与弹性刷体压制而成；牙刷头2通过口内数字化扫描记录用户牙齿的排列、分布、牙弓形态、咬合关系等口腔情况，获取上下颌牙列数字模型，用三维逆向工程软件数据处理形成虚拟模型，最后通过模型3D打印以及弹性刷体压制而成，来完成与用户牙齿贴合的个性化刷头。具体的，牙刷头2为单颌设计，针对上颌牙列和下颌牙列分别设计。
具体的，牙刷头2包括点状牙刷定位器，辅助定位刷体和牙列的初始相对位置关系，保证设计刷毛21可以安装设计角度伸入用户龈沟内，简化牙刷21放置难度，对老年患者友好性增加。其中，牙刷定位器均匀分散在牙列前后区域，其可设置成3～5个，单一定位器位于牙尖位置或唇侧，成凹状，可以稳定支撑在牙列表面。
具体的，弹性刷体压制成为纵向U形叠层结构，U形卡槽用于刷毛固定，出口向牙龈方向倾斜15～45°指向牙齿，其中龈方第一层U形出口指向龈沟。
具体的，刷毛21成排固定于条状弹性基底材料上，条状基底材料及刷毛可以卡接配合的方式固定于U性弹性刷体内。
具体的，针对孤立牙齿，设计环状U形卡槽走行，360°环抱基牙，尤其是牙颈部，并进行交叉刷毛设计，在牙刷小幅度运动模式下保证高效清洁能力。
具体的，针对倾斜牙齿，调整常规刷毛角度，使其与牙龈角度减小，提高进入龈沟的可能性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种具有检测功能的个性化牙刷，包括手柄(1)、信息检测装置(7)以及可拆卸设置在手柄(1)上的牙刷头(2)，其特征在于：所述个性化牙刷还包括多个生物传感器(3)以及设置在牙刷头(2)上的纳米荧光生物感应组件(4)，多个所述生物传感器(3)设置在牙刷头(2)内部；
所述手柄(1)内设有蓄电池(5)、控制器(6)、信息检测装置(7)和振动电机(8)，所述蓄电池(5)、所述生物传感器(3)、纳米荧光生物传感器(41)和振动电机(8)均与控制器(6)电性连接；振动电机(8)的主轴上安装有延伸至手柄(1)外的连接杆(9)，所述牙刷头(2)与连接杆(9)连接；
所述牙刷头(2)的表面均匀分布有凹槽，凹槽内设有刷毛(21)，多个所述生物传感器(3)的检测面设置在牙刷头(2)表面，且生物传感器(3)的检测面与刷毛(21)相对应；用户在刷牙时咬合牙刷头(2)上的凹槽，使凹槽内侧的刷毛(21)与牙齿的各个面充分接触，在刷洗的过程中生物传感器(3)对用户唾液进行收集，并通过信息检测装置(7)对用户的健康进行检测；
所述信息检测装置(7)在手柄内或以独立的盒型结构并且其与牙刷头(2)相匹配；
所述纳米荧光生物感应组件(4)包括若干个均匀分布在牙刷头(2)内的纳米荧光生物传感器(41)；
所述信息检测装置(7)包括信号转换器和紫外线发射装置，所述紫外线发射装置发出的紫外线激发刷头中纳米荧光生物感应组件(4)的纳米荧光生物传感器(41)发出荧光；
当使用者口腔中局部释放有厌氧菌代谢产物时，与所述纳米荧光生物感器(41)内纳米荧光颗粒发生反应，使与病变牙位相对应的牙刷头(2)的位置的颗粒产生的荧光强度和寿命减少，产生荧光猝灭现象，来识别并定位口腔中的疾病位置；
信息检测装置(7)还包括图像采集装置，图像采集装置拍摄纳米荧光生物传感器荧光图像，结合图像识别算法，定位发生荧光猝灭的部位。
2.如权利要求1所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述手柄(1)内还设有与控制器(6)电性连接的无线通信装置，所述控制器(6)通过无线通信将数据显示在移动终端或PC端上。
3.如权利要求1所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述纳米荧光生物传感器(41)含有量子点荧光。
4.如权利要求1所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述手柄(1)的表面设有控制按钮(10)和调节按钮(11)，所述控制按钮(10)和调节按钮(11)均与振动电机(8)电性连接。
5.如权利要求2所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述手柄(1)远离牙刷头(2)的一端设有充电接头(12)，所述充电接头(12)与蓄电池(5)电性连接。
6.如权利要求1所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述刷毛(21)为纤维材质制成。
7.如权利要求1-6任意一项所述的具有检测功能的个性化牙刷，其特征在于：所述刷毛(21)为用于包裹牙冠的波浪结构。
8.一种如权利要求1-7任意一项具有检测功能的个性化牙刷的制造方法，其特征在于：
S1：三维扫描牙列及牙龈数据，获取上下颌牙列数字模型，用三维正向及逆向工程软件形成虚拟三维数据牙刷头，并通过弹性材料3D打印制作所述牙刷头；
S2：将所述牙刷头(2)与手柄(1)可拆卸连接。
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