CN113436471A - 口腔清洁科普教具和实时交互平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种口腔清洁科普教具和实时交互平台。口腔清洁科普教具包括：卡通牙齿模型、手持清洁工具、以及相应可视化显示平台。该教具中设置有多个薄膜压力传感器和姿态传感器，用于接收口腔清洁操作所产生的数据。基于传感器采集的口腔清洁数据，进行时序数据分析和刷牙动作解算，通过实时交互平台实时显示清洁效果并确定口腔清洁操作的评分。该方式中，用户可以对口腔清洁科普教具进行口腔清洁操作，数据处理系统进行多数据整合，实现清洁效果的实时可视化，以及口腔清洁操作的评分，并提供改进意见。该方式可以提高用户模拟口腔清洁操作的趣味性、效率和可操作性，帮助用户培养健康良好口腔卫生习惯。

Description

口腔清洁科普教具和实时交互平台

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种口腔清洁科普教具和实时交互平台。

背景技术

数据显示，儿童患龋情况已呈现上升态势，龋齿是儿童最常见的健康问题之一，特别是早期儿童龋齿。乳牙是儿童10岁前的主要咀嚼器官，早期儿童龋齿如果不及时治疗，会引起疼痛、咀嚼困难，还对恒牙的发育造成不良影响，导致恒牙排列不整齐，甚至容易产生一些行为和心理问题，严重妨碍儿童正常生长发育和身心健康。

同时，龋齿的治疗存在患儿年幼，治疗配合度差，治疗时间长，费用较高的问题。由于早期儿童龋齿在一些群体中的发病率较高以及其对健康的潜在影响，早期儿童龋齿已成为公认的公共卫生问题，儿童龋齿的早期预防有助于儿童的健康成长，提高其生命质量，并减轻医疗费用负担。因此儿童龋齿的早期预防是非常重要的。有效的口腔清洁可以去除牙菌斑和软垢，是预防龋齿最重要的方法和途径之一。但是不适当的口腔清洁不仅达不到控制菌斑的目的，还会引起不良后果，如牙龈萎缩、楔状缺损等。建立良好口腔卫生习惯，达到高质量的口腔清洁效果，不仅仅对预防龋齿、牙周疾病有重要作用，而且终身受益，是非常迫切而重要的。

现有的牙科治疗家庭科普内容有：牙科治疗科普音频或动画，简化版的牙科模型及模拟器，口腔清洁评分系统，游戏式看牙系统等。通过牙科治疗家庭科普，可以帮助用户培养健康良好的口腔卫生习惯。

其中，传统牙科治疗科普音频或动画通过趣味性动画形式展示牙科诊疗操作，适合在家庭等非医疗场所的科普宣教，但儿童缺乏参与感和互动性，科普效率低。传统的牙科模型及模拟器(如仿头模，牙列模型等)主要适用于口腔专业的教学，儿童接受度低。游戏式看牙系统中，儿童通过指引在游戏中模拟看牙经历，趣味性足，儿童参与度高，但不具备可操作性，且要求儿童具备相当的理解能力。

上述牙科治疗家庭科普内容的趣味性、效率、可操作性难以兼备，尤其无法发现儿童口腔清洁中存在的问题，难以改进与提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种口腔清洁科普教具和实时交互平台，以提高用户使用口腔清洁科普教具模拟口腔清洁操作的趣味性、效率和可操作性，可以帮助儿童培养健康的良好口腔卫生习惯。

第一方面，本发明实施例提供了一种口腔清洁科普教具，所述口腔清洁教具包含卡通牙齿模型、手持清洁工具和实时交互平台，所述牙齿模型放置在卡通仿头模型内，薄膜压力传感器设置在所述牙齿模型的各个表面，所述手持清洁工具包含牙刷和牙线，所述姿态传感器设置在所述牙刷中，所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器均与所述实时交互平台的数据处理系统通信连接；针对使用所述手持清洁工具对牙齿模型进行口腔清洁操作，所述数据处理系统接收所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器采集的口腔清洁数据；所述实时交互平台基于所述口腔清洁数据进行实时图像显示，并显示所述口腔清洁操作的评分。

在本发明较佳的实施例中，所述薄膜压力传感器分布于牙齿模型中牙冠和牙龈的各个表面及牙龈沟内，所述薄膜压力传感器密集分布于重点部位，所述重点部位包括窝沟点隙，靠近牙龈的牙面、龈沟和邻面接触点；所述薄膜压力传感器用于感应口腔清洁操作中的位置、压力、频率、幅度，采集所述口腔清洁操作中的各项数据；所述姿态传感器用于测量口腔清洁操作中牙刷移动的方向和角度信息。

在本发明较佳的实施例中，实时交互平台用于基于口腔清洁数据将口腔清洁操作进行实时显示，数据处理系统对接收的口腔清洁数据进行处理，得到图像信号；所述实时交互平台的显示屏上实时显示所述图像信号。

第二方面，本发明实施例还提供一种实时交互平台，应用于口腔清洁科普教具，所述实时交互平台用于实时分析读取传感器的数据，生成口腔清洁操作的评分；所述实时交互平台包括：数据读取模块，用于读取传感器测量的数据；整合模块，用于将从多个传感器采集的数据按照时间顺序对齐；定位模块，用于将从所述整合模块的输出数据中计算当前刷牙的位置和覆盖的牙齿区域；时序分析模块，用于从传感器一段时间内采集的数据中分析变化趋势；动作解算模块，用于从所述整合模块和所述时序分析模块的输出数据中计算出当前的刷牙动作；可视化模块，用于将实时刷牙动作、覆盖度和其他关键指标传到显示屏；评分模块，用于对整个刷牙动作的评分。

在本发明较佳的实施例中，定位模块，用于进行覆盖牙面的计算和每面刷牙次数的计数。

在本发明较佳的实施例中，时序分析模块，用于进行同一传感器时序信息的差分和积分计算。

在本发明较佳的实施例中，时序分析模块中，用于进行不同传感器时序信息的关联分析和加权求和。

在本发明较佳的实施例中，时序分析模块中，还用于进行相邻不同传感器时序信息的差分计算。

在本发明较佳的实施例中，动作解算模块，用于进行刷牙方向、刷牙角度和运动幅度的解算。

在本发明较佳的实施例中，可视化模块，用于进行实时刷牙位置、覆盖牙面、刷牙力度等方面的显示。

在本发明较佳的实施例中，可视化模块中，还用于进行正确口腔清洁操作对应动画的显示。

在本发明较佳的实施例中，评分模块用于按照3-6岁和6岁以上两个阶段确定评分标准。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种口腔清洁科普教具和实时交互平台，基于传感器采集的口腔清洁数据，进行时序数据分析和刷牙动作解算，通过实时交互平台实时显示清洁效果并确定口腔清洁操作的评分。该方式中，用户可以对口腔清洁科普教具进行口腔清洁操作，数据处理系统进行多数据整合，实现清洁效果的实时可视化，以及口腔清洁操作的评分，并提供改进意见。该方式可以提高用户模拟口腔清洁操作的趣味性、效率和可操作性，帮助用户培养健康良好口腔卫生习惯。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供一种口腔清洁科普教具的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种仿头模型的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种仿头模型的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种牙齿模型及传感器结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种口腔清洁科普教具的连接关系示意图；

图6为本发明实施例提供的一种实时交互平台的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，现有的牙科治疗家庭科普内容的趣味性、效率、可操作性难以兼备，尤其无法发现儿童口腔清洁中存在的问题，难以改进与提高。基于此，本发明实施例提供的一种口腔清洁科普教具和实时交互平台。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种口腔清洁科普教具详细介绍。

实施例一：

本实施例提供了一种口腔清洁科普教具，参见图1所示的一种口腔清洁科普教具的示意图，口腔清洁教具包含卡通牙齿模型、手持清洁工具和实时交互平台，所述牙齿模型放置在卡通仿头模型内，薄膜压力传感器设置在所述牙齿模型的各个表面，所述手持清洁工具包含牙刷和牙线，所述姿态传感器设置在所述牙刷中，所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器均与所述实时交互平台的数据处理系统通信连接；针对使用所述手持清洁工具对牙齿模型进行口腔清洁操作，所述数据处理系统接收所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器采集的口腔清洁数据；所述实时交互平台基于所述口腔清洁数据进行实时图像显示，并显示所述口腔清洁操作的评分。

其中，本实施例的仿头模型可以为小熊的卡通仿头模型，仿头模型的外观可以为儿童喜爱的卡通形象，通过生动的形象吸引儿童注意力和学习兴趣。参见图2所示的一种仿头模型的示意图和图3所示的另一种仿头模型的示意图，本实施例中以外观为小熊的仿头模型为代表进行说明，也可以更换为其他卡通仿头模型。在卡通仿头模型内放置乳牙牙齿模型供儿童模仿操作。

本实施例可以通过3D打印技术制造乳牙列全口牙齿模型，包括与儿童口腔情况对应的牙槽骨模型和牙周模型，模拟儿童牙齿真实的状况，生动展示儿童口腔牙齿形状和结构，利于儿童对口腔和牙齿的直观理解和学习。

其中，薄膜压力传感器分布于牙齿模型中牙冠和牙龈的各个表面及牙龈沟内，所述薄膜压力传感器密集分布于重点部位，所述重点部位包括窝沟点隙，靠近牙龈的牙面、龈沟和邻面接触点；所述薄膜压力传感器用于感应口腔清洁操作中的位置、压力、频率、幅度，采集所述口腔清洁操作中的各项数据；所述姿态传感器用于测量口腔清洁操作中牙刷移动的方向和角度信息。

参见图4所示的一种牙齿模型及传感器结构示意图，薄膜压力传感器设置在牙齿模型的表面，例如，在牙齿颌面、唇颊面、舌腭面、近中邻面及远中邻面各表面均设置薄膜压力传感器。该薄膜压力传感器可以灵敏准确的接收儿童刷牙过程的压力的大小、方向和分布信息等相关数据。

在3D打印的牙齿模型的右侧上颌颊侧区、右侧上颌腭侧区、上颌前牙唇侧区、上颌前牙腭侧区、左侧上颌颊侧区、左侧上颌腭侧区、右侧下颌颊侧区、右侧下颌腭侧区、下颌前牙唇侧区、下颌前牙腭侧区、左侧颌下颊侧区、左侧颌下腭侧区各区龈缘下1mm处设置薄膜压力传感器，通过薄膜压力传感器接收的信息，反应龈下区是否受力，进而评估龈下清洁情况。

用户使用清洁工具进行口腔清洁操作时，一定会对牙齿模型施加一定的压力，薄膜压力传感器可以采集上述压力的口腔清洁数据。

本实施例中的手持清洁工具可以包含牙刷和牙线，牙刷是口腔清洁重要工具，必不可少。然而一般刷牙大约只能去除70％左右的牙菌斑，牙齿邻面还会有牙菌斑及食物残渣滞留。牙线是邻面清洁最有效工具，可以有效清洁邻面牙菌斑和食物残渣，同时不伤害牙乳头，保护牙龈牙周组织健康。因此，使用牙线是刷牙以外的必要补充，是清洁牙间隙的有效方法，引导儿童进行牙齿邻面的清洁是本教具的重要目标之一。

其中，姿态传感器设置在手持清洁工具中，用户在使用上述手持清洁工具进行口腔清洁操作时，姿态传感器设置就可以采集口腔清洁数据。如图1所示，可以在牙刷(手持清洁工具)内放置姿态传感器，同时安装蓝牙发射器，在数据处理系统主板上外接蓝牙接收器。

本实施例中包含的连接关系，可以参见图5所示的一种口腔清洁科普教具的连接关系示意图，在牙齿模型和清洁工具中各自内置压力与姿态传感器，收集口腔清洁过程中的实时数据，经过数据处理系统分析得出刷牙力度、移动方向、刷牙角度、刷牙次数等信息，根据正确刷牙方法给出评分。

实时交互平台可以进行数据处理得到图像信号，并将图像信号显示在显示屏中，例如：实时交互平台用于基于口腔清洁数据将口腔清洁操作进行实时显示，数据处理系统对接收的口腔清洁数据进行处理，得到图像信号；所述实时交互平台的显示屏上实时显示所述图像信号。

本发明实施例提供的一种口腔清洁科普教具，基于传感器采集的口腔清洁数据，进行时序数据分析和刷牙动作解算，通过实时交互平台实时显示清洁效果并确定口腔清洁操作的评分。该方式中，用户可以对口腔清洁科普教具进行口腔清洁操作，数据处理系统进行多数据整合，实现清洁效果的实时可视化，以及口腔清洁操作的评分，并提供改进意见。该方式可以提高用户模拟口腔清洁操作的趣味性、效率和可操作性，帮助用户培养健康良好口腔卫生习惯。

实施例二：

本实施例提供了一种实时交互平台，应用于口腔清洁科普教具，所述实时交互平台用于实时分析读取传感器的数据，生成口腔清洁操作的评分。参见图6所示的一种实时交互平台的结构示意图，所述实时交互平台包括：数据读取模块，用于读取传感器测量的数据；整合模块，用于将从多个传感器采集的数据按照时间顺序对齐；定位模块，用于将从所述整合模块的输出数据中计算当前刷牙的位置和覆盖的牙齿区域；时序分析模块，用于从传感器一段时间内采集的数据中分析变化趋势；动作解算模块，用于从所述整合模块和所述时序分析模块的输出数据中计算出当前的刷牙动作；可视化模块，用于将实时刷牙动作、覆盖度和其他关键指标传到显示屏；评分模块，用于对整个刷牙动作的评分。

具体来说，所述定位模块，用于进行覆盖牙面的计算和每面刷牙次数的计数。所述时序分析模块，用于进行同一传感器时序信息的差分和积分计算。所述时序分析模块中，用于进行不同传感器时序信息的关联分析和加权求和。所述时序分析模块中，还用于进行相邻不同传感器时序信息的差分计算。动作解算模块，用于进行刷牙方向、刷牙角度和运动幅度的解算。所述可视化模块，用于进行实时刷牙位置、覆盖牙面、刷牙力度等方面的显示。所述可视化模块中，还用于进行正确口腔清洁操作对应动画的显示。所述评分模块用于按照3-6岁和6岁以上两个阶段确定评分标准。

本实施例中的3D口腔清洁科普教具中设置有多个薄膜压力传感器和姿态传感器，其中，薄膜压力传感器用于感应口腔清洁操作中的压力，薄膜压力传感器采集的口腔清洁数据表征上述压力；姿态传感器用于感应口腔清洁操作中的方向和角度等信息，例如：刷牙的方向、刷牙的角度等。

薄膜压力传感器和姿态传感器采集的数据均可以称为口腔清洁数据。由于薄膜压力传感器和姿态传感器均与数据处理系统通信连接，薄膜压力传感器和姿态传感器可以将采集到的口腔清洁数据发送至数据处理系统通信连接。

刷牙能清洁牙面，有效清除牙齿表面的牙菌斑和食物残渣。牙刷在口内的运动不仅可以清洁牙面，对牙龈及软组织也是有按摩作用。而错误的刷牙方法，不但不能有效清洁牙面，达不到预防龋齿的作用，甚至可能损伤牙龈。

正确刷牙方法：1、Bass刷牙法：

牙齿颊侧及后牙舌腭侧将牙刷刷毛轻置于牙龈及牙面交界处，刷毛与牙面呈45度角，刷毛尖端稍进入牙龈与牙面处的间隙，水平来回颤动，颤动幅度小于2mm，来回颤动5次后，刷毛沿着牙齿方向，从牙龈方向向牙冠方向拂刷，刷上牙时向下拂刷，刷下牙时向上拂刷，每次刷2－3颗牙齿。完成后，进入下一颗牙齿的清洁。合面则可以将牙刷刷毛垂直于牙面进行来回刷。刷上前牙舌(腭)面时将刷头竖放在牙面上，使前部刷毛接触龈缘或进入龈沟，做上下提拉颤动，自上而下拂刷。刷下前牙舌面时，自下而上拂刷。本法着重清洁龈缘下区域。Bass刷牙法可去除龈下1mm的菌斑。

2、Fonts刷牙法(圆弧刷牙法)：

上下牙齿轻轻咬合，从左边后牙区外侧开始。让牙刷毛轻轻接触牙齿，从最后一颗牙齿与牙龈交界处，用画圆弧的动作从上颌牙龈刷到下颌牙龈，再从下颌牙龈到上颌牙龈，并逐渐向前牙移动。在刷到前牙的时候，将上下前牙微微相对，继续做圆弧画圈动作，完成前牙的清洁。刷牙列右侧时重复与牙列左侧相同的刷牙动作。刷后牙舌腭面，可以从上颌后牙开始，刷柄平行牙齿边缘，刷毛放置在牙齿舌腭面，然后短距离往返颤动，并慢慢往前刷。刷下颌后牙内侧时，重复相同动作。刷前牙内侧时，将牙刷竖起，做短距离往返颤动，依次从左侧刷至右侧。

其中，Bass刷牙法牙刷放置的角度难度较大，不易掌握，刷牙力量过大会损伤牙龈，优点是能有效地清除龈缘附近以及龈沟内菌斑。Fonts刷牙法简单易学，适合年幼儿童掌握。因此需要根据儿童年龄选择适应的刷牙方法。根管儿童不同年龄选择适应刷牙方法：6岁以下适用圆弧刷牙法，6岁以上适用Bass刷牙法。

儿童口腔健康管理专家论坛建议牙齿有邻面接触后使用牙线清洁。一般来说，可以建议儿童从有两颗相邻牙萌出时就可以使用牙线，并且每天必须至少使用一次。

正确使用牙线的方法：将牙线慢慢摩擦进牙缝，贴着牙面缓慢滑进牙龈的最低位置。先贴紧一侧牙面作上下运动，使牙线能够刮除整个邻接面的牙菌斑，然后贴紧同一牙缝的另一侧牙面，重复上下运动。每一牙缝均使用干净的牙线重复上述动作进行清洁，并配合清水漱口，及时去除残渣。

薄膜压力传感器具有厚度小、可弯曲、精度可调节等优点，适合于复杂表面多部位的压力检测。在刷牙过程中，压力作用在传感器膜片上，膜片产生微形变使得传感器电阻发生变化，进而输出与形变成比例的电信号。

姿态传感器能够测量物体沿多个方向的加速度和受力等信息，进而通过信号分析可以获得物体的姿态与动作。在刷牙过程中，姿态传感器内置在牙刷中，并将采集到的加速度信息传回数据处理系统，由姿态分析模块解析出当前的姿态与动作。

信号传输模块能够将薄膜压力传感器和姿态传感器采集的口腔清洁数据实时传回数据处理系统。本实施例中的信号传输模块分为有线传输蓝牙传输两种方式，例如：薄膜压力传感器与数据处理系统有线通信连接，姿态传感器与数据处理系统无线通信连接。

对于薄膜压力传感器采用有线传输的方式；对于姿态传感器，考虑到传输线缆的可能对儿童刷牙动作的干扰，同时为了更真实地模拟刷牙过程，考虑采用无线传输(例如蓝牙传输)的方式。数据处理系统同时设置两种信号的接收器，将信号发送到分析模块。

对于薄膜压力传感器采用有线传输的方式；对于姿态传感器，考虑到传输线缆的可能对儿童刷牙动作的干扰，同时为了更真实地模拟刷牙过程，考虑采用无线传输(例如蓝牙传输)的方式。数据处理系统同时设置两种信号的接收器，将信号发送到分析模块。

实时交互平台可以对接收的口腔清洁数据进行处理，判断用户在口腔清洁数据的过程中使用的力度是否合适、刷牙的角度是否正确，从而对口腔清洁操作的评分。

定位模块根据实时采集到压力的传感器，结合预先设定的传感器位置，解析出目前牙刷或牙线所处的位置信息。定位模块能够为评分模块判断刷牙覆盖度提供依据。

差分时序分析模块根据相邻时间点采集到压力的传感器，结合预先设定的传感器位置，通过差分运算解析出牙刷/牙线移动的方向。差分时序分析模块能够为牙刷/牙线运动方向和幅度的判断提供依据。

姿态分析模块根据接收到姿态传感器的多方向加速度与受力信息，通过三维空间的向量运算解析出牙刷的角度、运动方向、幅度等状态，为刷牙角度的判断提供依据。

可以结合Bass和Fonts两种刷牙法和预先指定的评分细则，数据处理系统将采集到的压力、姿态信息和上述模块分析得到的信息与评分细则中的条目一一匹配，计算出本次口腔清洁操作的评分。

根据Bass和Fonts两种正确刷牙方式，我们总结出用于判定正确刷牙的关键要素包括：覆盖牙面、每牙面刷牙次数、刷牙力度、刷牙角度、刷牙方向、运动幅度、刷牙时长，以及牙线使用中覆盖的牙面。对应的判断方法如下：

1、覆盖牙面：提前输入每颗牙每个牙面与传感器的对应关系，某牙面对应传感器感受到压力则判定该牙面已覆盖；

2、每牙面刷牙次数：间隔5秒检测覆盖牙面，并计数；

3、刷牙力度：根据牙面的压力传感器返回数值得到，若处于同一牙面的相邻的多个压力传感器同时检测到压力，则取平均值，不同牙面所受压力分开计算；

4、刷牙角度：提前数据每个牙面与铅垂面、水平面的夹角角度，刷牙时通过姿态传感器获取牙刷/牙线自身的角度，结合当前牙面的角度计算出刷牙角度；

5、刷牙方向：使用差分时序分析模块的返回方向；

6、运动幅度：结合差分时序分析模块的返回方向，计算牙刷位移量及对应牙齿数目；

7、刷牙时长：以刷牙开始后第一次检测到压力为起始点，以用户点击刷牙完成为结束点，计算中间的时间；

8、牙线使用中覆盖牙齿邻面数量与刷牙的计算方法一致。

具体来说，本实施例可以根据儿童年龄选择适应的刷牙方法，6岁以下适用Fonts刷牙法，6岁以上适用Bass刷牙法。根据刷牙方法设置不同的评分细则。

Bass刷牙法评分细则可以如下设置：

设置满分100分，错误或未达标的口腔清洁操作扣除相应分数。牙齿颌面、颊面、舌腭面每牙面遗漏扣0.5分，最多扣分20分。通过检测覆盖牙面完成评分。

每牙面刷牙次数：根据接收的数据得到每个牙面的刷牙次数，若牙面刷牙次数小于3次，则该牙面扣0.5分，最多扣分20分。通过计数每牙面刷牙次数完成评分。

刷牙力度：用力过猛会伤害牙龈和牙体，导致牙龈损伤和楔状缺损。用力过猛扣10分。通过测量刷牙力度，若受力大于1.5N则判定用力过猛。

刷牙角度：牙刷是否倾斜45度。刷牙角度大于65度或过小35度，扣5分。通过计算刷牙角度完成评分。

运动幅度：正确每次刷2－3颗牙齿，若刷牙动作幅度超过3颗牙扣5分。通过计算运动幅度完成评分。

牙线使用：正确邻面牙线使用得分，邻面遗漏，未感应到压力扣1分，最多扣分10分。通过检测覆盖牙面完成评分。

刷牙总时长不低于标准刷牙总时长3分钟，则评分系统评价刷牙时长为10分；若接收数据的刷牙总时长比标准刷牙总时长少，则评分模块评价刷牙时长的分数随刷牙时长依次递减，每少1分钟扣3分。通过计算刷牙时长完成评分。

错误的横向刷牙动作：横向刷牙是导致牙颈部牙体缺损的重要原因，存在横向刷牙动作扣5分。通过判定刷牙方向完成评分。

前牙舌腭侧刷牙动作：刷上下前牙舌(腭)面时将刷头竖放在牙面上，使前部刷毛接触龈缘进入龈沟，做上下提拉拂刷。若刷牙方向错误，扣5分。通过判定刷牙方向完成评分。

龈下清洁：bass刷牙法着重清洁龈缘下区域。研究显示：Bass刷牙法可去除龈下1mm的菌斑。分别检测右侧上颌颊侧区、右侧上颌腭侧区、上颌前牙唇侧区、上颌前牙腭侧区、左侧上颌颊侧区、左侧上颌腭侧区、右侧下颌颊侧区、右侧下颌腭侧区、下颌前牙唇侧区、下颌前牙腭侧区、左侧颌下颊侧区、左侧颌下腭侧区感应器受力与否，评估龈下清洁情况。未清洁龈下区段扣1分，该项扣分上限10分。通过检测龈下区段受力与否完成评分。

Fonts刷牙法评分可以如下设置：

设置满分100分，错误或未达标的口腔清洁操作扣除相应分数。牙齿颌面、颊面、舌腭面每牙面遗漏扣0.5分，最多扣分20分。通过检测覆盖牙面完成评分。

每牙面刷牙次数：根据接收的数据得到每个刷牙面的刷牙次数，若未达到标准刷牙次数5次，每牙面扣0.5分，最多扣分20分。通过计数每面刷牙次数完成评分。

刷牙力度：用力过猛会伤害牙龈和牙体，导致牙龈损伤和楔状缺损。用力过猛扣10分。通过测量刷牙力度，若受力大于1.5N则判定用力过猛。

运动幅度：正确每次刷2－3颗牙齿，若刷牙动作幅度超过3颗牙扣10分。通过计算运动幅度完成评分。

牙线使用正确邻面牙线使用得分，邻面遗漏未使用牙线扣1分，最多扣分20分。通过检测覆盖牙面完成评分。

刷牙总时长：为了保证每个牙面都有足够的拂刷时间，每次刷牙时间不少于三分钟。刷牙总时长不低于标准刷牙总时长，则评分系统评价刷牙时长为20分；若接收数据的刷牙总时长比标准刷牙总时长少预设时长，则评分模块评价刷牙时长的分数随刷牙时长依次递减，每减少1分钟扣6分。通过计算刷牙时长完成评分。

数据处理系统包含可视化模块，在得到口腔清洁操作的评分之后么还可以在可视化模块显示上述评分。例如：通过可视化模块显示口腔清洁操作的评分。

可视化模块一般为显示屏，用于展示正确的口腔清洁步骤和要求，与用户交互接收刷牙开始/结束信号，并在操作后根据接收的信息给予评分及显示操作中存在的相关问题。

此外，可视化模块还可以播放口腔清洁操作的动画，例如：基于口腔清洁数据确定口腔清洁操作对应的动画；通过可视化模块显示口腔清洁操作对应的动画。

可以生成模拟全口牙齿的三维视图动画信息作为口腔清洁操作对应的动画，未刷牙前，牙列及牙龈缘处显示为黄色斑块，随刷牙进行颜色逐渐变浅，正确完成刷牙牙面及牙龈缘显示为白色，力度过大及横向刷牙动作显示牙龈及牙颈部损伤为蓝色。

刷牙过程中画面实时展示刷牙动作及完成信息，同时给与语音提示：当出现错误时进行提醒并提示正确的动作，当动作正确时，播报称赞语音。

本发明实施例中，口腔清洁科普教具包括儿童喜爱的卡通牙齿模型，通过3D口腔清洁科普教具中的压力感应系统获取口腔清洁信息，对口腔清洁操作进行评分，发现操作过程中的问题，从而帮助儿童改进，培养儿童口腔卫生意识和高质量的口腔清洁操作。

本发明实施例提出了一种全新的3D打印口腔科普教具，使用卡通小熊形象对传统模具进行优化，增强科普教具的趣味性，提高了儿童的接受度。在注重口腔清洁意识宣教的前提下，通过儿童自己动手操作和评分系统，发现口腔清洁过程中存在的问题，提高口腔清洁质量。

本发明实施例除了口腔卫生科普除刷牙外，加入牙线使用宣教。增强趣味性地培养的儿童口腔清洁习惯，引导儿童掌握正确的刷牙动作和牙线使用，帮助儿童形成正确的牙齿清洁习惯。本概念兼具趣味性，实用性，可操作性，不依赖专业人员授课，适用于口腔科治疗前椅旁宣教及社区校园等地方的口腔卫生宣教与指导，解决现场宣教必须专业人员授课与指导的限制，具有良好的可推行性和实用性。

由于刷牙过程中压力小，普通传感器难以检测口腔清洁的压力和位置。本实施例以灵敏、柔软、覆盖牙齿各个面的薄膜压力传感器为测量系统，结合姿态感应器，可以准确检测和定位口腔清洁过程中压力的大小、方向和分布信息，通过数据处理系统精准反应处口腔清洁中存在的问题。

本发明实施例具体涉及一种3D打印的儿童口腔卫生健康教育体验与评分系统，通过压力感应系统获取口腔清洁信息，对口腔清洁操作进行评分，发现操作过程中的问题，从而帮助儿童改进刷牙方式，培养儿童口腔卫生健康观念和高质量的口腔清洁操作。本实施例兼具趣味性，实用性，可操作性，不依赖专业人员授课，适用于口腔科治疗前椅旁宣教及社区校园等地方的口腔卫生宣教与指导，解决现场宣教必须专业人员授课与指导的限制，具有良好的可推行性和实用性。

本发明实施例提供的实时交互平台，与上述实施例提供的口腔清洁科普教具具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种电子设备，用于运行上述口腔清洁科普教具；参见图7所示的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括存储器100和处理器101，其中，存储器100用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器101执行，以实现上述口腔清洁科普教具。

进一步地，图7所示的电子设备还包括总线102和通信接口103，处理器101、通信接口103和存储器100通过总线102连接。

其中，存储器100可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器100，处理器101读取存储器100中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述口腔清洁科普教，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的口腔清洁科普教具和实时交互平台的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种口腔清洁科普教具，其特征在于，所述口腔清洁教具包含卡通牙齿模型、手持清洁工具和实时交互平台，所述牙齿模型放置在卡通仿头模型内，薄膜压力传感器设置在所述牙齿模型的各个表面，所述手持清洁工具包含牙刷和牙线，姿态传感器设置在所述牙刷中，所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器均与所述实时交互平台的数据处理系统通信连接；

针对使用所述手持清洁工具对牙齿模型进行口腔清洁操作，所述数据处理系统接收所述薄膜压力传感器和所述姿态传感器采集的口腔清洁数据；所述实时交互平台基于所述口腔清洁数据进行实时图像显示，并显示所述口腔清洁操作的评分。

2.根据权利要求1所述的口腔清洁科普教具，其特征在于，所述薄膜压力传感器分布于牙齿模型中牙冠和牙龈的各个表面及牙龈沟内，所述薄膜压力传感器密集分布于重点部位，所述重点部位包括窝沟点隙，靠近牙龈的牙面、龈沟和邻面接触点；

所述薄膜压力传感器用于感应口腔清洁操作中的位置、压力、频率、幅度，采集所述口腔清洁操作中的各项数据；所述姿态传感器用于测量口腔清洁操作中牙刷移动的方向和角度信息。

3.根据权利要求1所述的口腔清洁科普教具，其特征在于，所述实时交互平台用于基于口腔清洁数据将口腔清洁操作进行实时显示，数据处理系统对接收的口腔清洁数据进行处理，得到图像信号；所述实时交互平台的显示屏上实时显示所述图像信号。

4.一种实时交互平台，其特征在于，应用于口腔清洁科普教具，所述实时交互平台用于实时分析读取传感器的数据，生成口腔清洁操作的评分；所述实时交互平台包括：

数据读取模块，用于读取传感器测量的数据；

整合模块，用于将从多个传感器采集的数据按照时间顺序对齐；

定位模块，用于将从所述整合模块的输出数据中计算当前刷牙的位置和覆盖的牙齿区域；

时序分析模块，用于从传感器一段时间内采集的数据中分析变化趋势；

动作解算模块，用于从所述整合模块和所述时序分析模块的输出数据中计算出当前的刷牙动作；

可视化模块，用于将实时刷牙动作、覆盖度和其他关键指标传到显示屏；

评分模块，用于对整个刷牙动作的评分。

5.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述定位模块，用于进行覆盖牙面的计算和每面刷牙次数的计数。

6.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述时序分析模块，用于进行同一传感器时序信息的差分和积分计算。

7.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述时序分析模块中，用于进行不同传感器时序信息的关联分析和加权求和。

8.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述时序分析模块中，还用于进行相邻不同传感器时序信息的差分计算。

9.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述动作解算模块，用于进行刷牙方向、刷牙角度和运动幅度的解算。

10.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述可视化模块，用于进行实时刷牙位置、覆盖牙面、刷牙力度等方面的显示。

11.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述可视化模块中，还用于进行正确口腔清洁操作对应动画的显示。

12.根据权利要求4所述的实时交互平台，其特征在于，所述评分模块用于按照3-6岁和6岁以上两个阶段确定评分标准。

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