一种U型牙菌斑检测牙刷

技术领域

本发明涉及一种口腔检测装置，尤其涉及一种U型牙菌斑检测牙 刷。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的改善，人们的口腔卫生保健意 识愈来愈强烈，电动牙刷作为新形式的刷牙清洁用品,近年来迅速进 入了国内市场，逐渐深入到更多人的生活。

专利申请CN108742914A公开了一种口含式电动牙刷,该发明专利 申请包括牙刷基体、牙刷组、齿轮组、支撑棚和电机，使用时将牙刷 含于口腔中，通过电机驱动齿轮组，齿轮组带动牙刷组转动工作，对 牙齿进行刷洗，提高了时间利用效率，解决了传统牙刷的弊端；该设 计与传统电动牙刷相比，加快牙齿清洁速度，提高操作者洗漱效率， 但功能单一，仅局限于牙齿的清洁功能，缺乏可靠的牙菌斑检测和提 供有效的口腔卫生指导。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种 U型牙菌斑检测牙刷，将牙菌斑检测与电动牙刷技术相结合，实现牙 菌斑的检测，有效规避短波蓝光对口腔软组织的潜在风险，同时提高 牙齿清洁效率，将肉眼不可见的成熟牙菌斑可视化，并将刷牙历史数 据同时保存上传至手机APP，评估检测刷牙质量，提供口腔卫生指导， 具有结构合理、操作方便、功能多样及安全可靠的优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种U型牙菌斑检测牙刷，包括无线充电底座3，无线充电底座 3上可拆卸连接有机身2，机身2顶部可拆卸连接有U型检测牙刷头 1；

所述U型检测牙刷头1包括U型检测牙刷头支撑件14，U型检测 牙刷头支撑件14一侧与U型牙刷基体141的一侧相连接，U型牙刷 基体141的另一侧连接有刷毛142；U型牙刷基体141的底部正中设 有插槽145；

U型牙刷头支撑件14中间设有U型腔143，U型腔143的U型底 部正中设有与插槽145相配合适应的凹槽146；U型腔143内壁的一 侧近顶端分别设置有固定条144，固定条144一侧为垂直面，垂直面 上固定连接有第一检测部分基础印刷电路板15，第一检测部分基础印刷电路板15远离U型牙刷基体141的一侧焊接有多个平均分布的 第一荧光检测模块16；固定条144另一侧为倾斜面，倾斜面上固定 连接有检测光基础印刷电路板12的一面，检测光基础印刷电路板12 的另一面焊接有多个平均分布的贴片式蓝光LED11；

U型检测牙刷头支撑件14的另一侧连接有U型光隔离槽13，U 型光隔离槽13的内壁刚性连接有第二检测部分基础印刷电路板17的 一面，第二检测部分基础印刷电路板17的另一面焊接有多个平均分 布的第二荧光检测模块18的一面，U型光隔离槽13内，第二荧光检 测模块18的另一面设置有双U型透光检测槽19。

所述固定条144的倾斜面倾斜角度为45度。

所述第一荧光检测模块16与第二荧光检测模块18的结构组成相 同。

所述第一荧光检测模块16包括微型电荷耦合器161，微型电荷 耦合器161顶端设置有自动对焦马达162，广角微焦距透镜163中变 焦部分与自动对焦马达162连接实现变焦。

所述机身2顶部设有插接口21，机身2内固定设置有振动电机 25，振动电机25的动力输出端与振动杆24的一端相连接，振动杆 24的另一端穿过机身2顶部的插接口21经插槽145及凹槽146之间 的空隙后与检测牙刷头基体141相连接。

多个第一荧光检测模块16并联至第一检测部分基础印刷电路板 15，多个第二荧光检测模块18并联至第二检测部分基础印刷电路板 17，第一检测部分基础印刷电路板15与第二检测部分基础印刷电路 板17与基于嵌入式单片机的主控电路27双向信号连接。

多个贴片式蓝光LED11并联至检测光基础印刷电路板12，检测 光基础印刷电路板12与基于嵌入式单片机的主控电路27双向信号连 接。

基于嵌入式单片机的主控电路27通过电机驱动器28与振动电机 25电连接并对其进行控制；基于嵌入式单片机的主控电路27接收按 键22信号启停，显示屏23接收基于嵌入式单片机的主控电路27信 号并进行显示；基于嵌入式单片机的主控电路27通过无线网络与手 机双向收发信息。

基于嵌入式单片机的主控电路27包括单片机及与其相连的下载 模块、蓝牙模块、显示屏23、按键22和稳压模块；其中：下载模块 通过SW DIO、SW CLK引脚与单片机PA13/JTMS/SW DIO、PA14/JTCK/SW CLK引脚相连接；蓝牙模块通过BT_RX、BT_TX引脚与单片机PC10、 PC11引脚相连接；显示屏23通过HMI_TX、HMI_RX引脚与单片机PA9、 PA10引脚相连接；按键22通过KEY01、KEY02、KEY03引脚与单片机 的PA3、PA4、PA5引脚相连接；稳压模块通过引脚直接接收单片机的 5V电源输出。

检测光基础印刷电路板12包括贴片式蓝光LED11，编号为LED01 至LED32的32个贴片式蓝光LED11分布在检测光基础印刷电路板12 上，并与单片机的PD0-PD15及PE0-PE15引脚连接。

第一检测部分基础印刷电路板15、第二检测部分基础印刷电路 板17的结构相同，均包括微型电荷耦合器161的驱动模块TSL1401CL， 自动对焦马达162(电路中的Motor)通过引脚接收驱动模块 TSL1401CL的5V电源输出，自动对焦马达162电源输出端接地，信 号端与驱动模块TSL1401CL的AO引脚连接，驱动模块TSL1401CL分 别通过CCD SI、CCD CLK引脚与单片机的PB12、PB13引脚相连接。

电机驱动器28的Motor+、Motor-分别与单片机的PA6、PA7引 脚相连接，并对振动电机25(电路中的Motor)进行控制，所述电机 驱动器28采用常规成品元器件。

本发明的有益效果如下：

应用定量光诱导荧光技术(Quantitative light-induced fluorescence,QLF)，成熟牙菌斑在405nm左右蓝光照射下可呈现红 色荧光。其原理为：某些致病口腔微生物可以产生的内源性无金属荧 光卟啉，例如原卟啉IX，当受到400-420nm范围的紫外光激发时，可在红光区域(600nm左右)表现出强烈的荧光。

通过贴片式蓝光LED11、第一荧光检测模块16、第二荧光检测模 块18将肉眼不可见的成熟牙菌斑可视化；将牙菌斑检测与电动牙刷 技术结合，提高牙齿清洁效率，并将刷牙历史数据同时保存上传至 APP，评估检测刷牙质量，提供口腔卫生指导，通过不透光的双U型 透光检测槽19有效规避短波蓝光对口腔软组织的潜在风险，U型检 测牙刷头1整体的U型设置，可实现全口牙齿唇颊侧、舌腭侧及颌面 的菌斑检测及清洁，优化检测时间，提供全面的菌斑检测结果，同时 清除牙菌斑；与现有技术相比生物安全性更高，具有结构合理、操作 方便、功能多样及安全可靠的优点。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明U型检测牙刷头1的部分爆炸示意图。

图3为本发明U型检测牙刷头支撑件14的连接结构图。

图4为本发明U型检测牙刷头1的爆炸示意图。

图5为本发明荧光检测模块16或18的示意图，其中：图5(a) 为荧光检测模块整体结构图，图5(b)为荧光检测模块拆分结构图。

图6为本发明的电路框图。

图7为本发明检测光基础印刷电路板12的电路图。

图8为本发明第一检测部分基础印刷电路板15或第二检测部分 基础印刷电路板17的电路图。

图9为本发明电机驱动器28的电路图。

图10为本发明基于嵌入式单片机的主控电路27的电路图。

图中：1、U型检测牙刷头；11、贴片式蓝光LED；12、检测光基 础印刷电路板；13、U型光隔离槽；14、U型检测牙刷头支撑件；141、 检测牙刷头基体；142、刷毛；143、U型腔；144、固定条；145、插 槽；146、凹槽；15、第一检测部分基础印刷电路板；16、第一荧光 检测模块；161、微型电荷耦合器；162、自动对焦马达；163、广角 微焦距透镜；17、第二检测部分基础印刷电路板；18、第二荧光检测 模块；19、双U型透光检测槽；2、机身；21、检测牙刷头插口；22、按键；23、显示屏；24、振动杆；25、振动电机；26、电池；27、基 于嵌入式单片机的主控电路；28、电机驱动器；3、无线充电底座。

具体实施方式

下面参照附图对本发明做进一步详细说明：

参见图1，一种U型的牙菌斑检测牙刷，包括无线充电底座3， 无线充电底座3上可拆卸连接有机身2，机身2顶部可拆卸连接有U 型检测牙刷头1；

参见图2、图3，所述U型检测牙刷头1包括U型检测牙刷头支 撑件14，U型检测牙刷头支撑件14一侧与U型牙刷基体141的一侧 相连接，U型牙刷基体141的另一侧连接有刷毛142；U型牙刷基体 141的底部正中设有插槽145；

U型牙刷头支撑件14中间设有U型腔143，U型腔143的U型底 部正中设有与插槽145相配合适应的凹槽146；U型腔143内壁的一 侧近顶端分别设置有固定条144，固定条144一侧为垂直面，垂直面 上固定连接有第一检测部分基础印刷电路板15，第一检测部分基础印刷电路板15远离U型牙刷基体141的一侧焊接有多个平均分布的 第一荧光检测模块16；固定条144另一侧为倾斜面，倾斜面上固定 连接有检测光基础印刷电路板12的一面，检测光基础印刷电路板12 的另一面焊接有多个平均分布的贴片式蓝光LED11；

U型检测牙刷头支撑件14的另一侧连接有U型光隔离槽13，U 型光隔离槽13的内壁刚性连接有第二检测部分基础印刷电路板17的 一面，第二检测部分基础印刷电路板17的另一面焊接有多个平均分 布的第二荧光检测模块18的一面，U型光隔离槽13内，第二荧光检 测模块18的另一面设置有双U型透光检测槽19。

参见图3，所述固定条144的倾斜面倾斜角度为45度。

参见图4，所述U型牙刷基体141的另一侧呈U型槽状，其槽内 三面固定有刷毛142。

参见图5，所述第一荧光检测模块16与第二荧光检测模块18的 结构组成相同。

所述第一、第二荧光检测模块包括微型电荷耦合器161，微型电 荷耦合器161顶端设置有自动对焦马达162，广角微焦距透镜163中 变焦部分与自动对焦马达162连接实现变焦。

参见图1及图6，所述机身2顶部设有插接口21，机身2外侧分 别设有按键22及显示屏23，机身2内固定设置有振动电机25，振动 电机25的动力输出端与振动杆24的一端相连接，振动杆24的另一 端穿过机身2顶部的插接口21经插槽145及凹槽146之间的空隙后 与检测牙刷头基体141相连接；所述机身2内还设有电池26，电池 26为整个装置供电。

多个第一荧光检测模块16并联至第一检测部分基础印刷电路板 15，多个第二荧光检测模块18并联至第二检测部分基础印刷电路板 17，第一检测部分基础印刷电路板15与第二检测部分基础印刷电路 板17与基于嵌入式单片机的主控电路27双向信号连接。

多个贴片式蓝光LED11并联至检测光基础印刷电路板12，检测 光基础印刷电路板12与基于嵌入式单片机的主控电路27双向信号连 接。

基于嵌入式单片机的主控电路27通过电机驱动器28与振动电机 25电连接并对其进行控制，振动电机25产生的振动通过振动杆24 传导至检测牙刷头基体141，进一步带动检测牙刷头刷毛142对牙齿 进行清洁；基于嵌入式单片机的主控电路27接收按键22信号启停， 显示屏23接收基于嵌入式单片机的主控电路27信号并进行显示；基 于嵌入式单片机的主控电路27通过无线网络与手机双向收发信息。

基于嵌入式单片机的主控电路27进行控制，贴片式蓝光LED11 发射蓝光照在牙齿上，第一荧光检测模块16、第二荧光检测模块18 中的自动对焦马达162调整广角微焦距透镜163的焦距，使其对焦于 牙齿表面，牙齿表面的荧光，经过广角微焦距透镜163、成像于微型 电荷耦合器161上，微型电荷耦合器161将所成像包含的信号，传输 回基于嵌入式单片机的主控电路27，基于嵌入式单片机的主控电路 27通过无线收发传至手机，手机进行处理成像。

如图10所示，基于嵌入式单片机的主控电路27包括单片机及与 其相连的下载模块、蓝牙模块、显示屏23、按键22和稳压模块；其 中：下载模块通过SW DIO、SW CLK引脚与单片机PA13/JTMS/SW DIO、 PA14/JTCK/SW CLK引脚相连接；蓝牙模块通过BT_RX、BT_TX引脚与 单片机PC10、PC11引脚相连接；显示屏23通过HMI_TX、HMI_RX引 脚与单片机PA9、PA10引脚相连接；按键22通过KEY01、KEY02、KEY03 引脚与单片机PA3、PA4、PA5引脚相连接；稳压模块通过引脚直接接 收单片机的5V电源输出。

如图7所示，检测光基础印刷电路板12包括贴片式蓝光LED11， 编号为LED01至LED32的32个贴片式蓝光LED11分布在检测光基础 印刷电路板12上，并与单片机PD0-PD15及PE0-PE15引脚连接。

如图8所示，第一检测部分基础印刷电路板15、第二检测部分 基础印刷电路板17的结构相同，均包括微型电荷耦合器161的驱动 模块TSL1401CL，自动对焦马达162(电路中的Motor)通过引脚接 收驱动模块TSL1401CL的5V电源输出，自动对焦马达162电源输出 端接地，信号端与驱动模块TSL1401CL的AO引脚连接，驱动模块 TSL1401CL分别通过CCD SI、CCD CLK引脚与单片机的PB12、PB13 引脚相连接。

如图9所示，电机驱动器28的Motor+、Motor-分别与单片机的 PA6、PA7引脚相连接，并对振动电机25(电路中的Motor)进行控 制，所述电机驱动器28采用常规成品元器件。

本发明的工作原理为：

从充电底座3中取出U型检测牙刷头1，将牙膏均匀涂抹在刷毛 142上，放入口中，用牙齿咬合住U型检测牙刷头1，按下按键22即 可开始检测与刷牙；贴片式蓝光LED11发出波长在405nm附近的检测 光，通过透明的双U型透光检测槽19，照射在牙齿表面，其余方向的光被U型光隔离槽13隔离，避免其对口腔其余软组织的伤害；第 一荧光检测模块16、第二荧光检测模块18将牙齿表面反射的检测光 的光波信号，经微型电荷耦合器161转化为包含原始图像信息的电信 号传输至基于嵌入式单片机的主控电路27，并通过无线网络传输至手机配套的app将原始图像信息进行处理，构建出牙齿上红色荧光分 布图，并给出有菌斑牙面的示意图、相关菌斑分布参数和相关提醒。

振动电机25带动检测牙刷头基体141和刷毛142，利用巴氏刷 牙法，实现对牙齿的清洁。

一面牙齿清洁后，将U型检测牙刷头1取出并旋转180°放入口 中，此时U型检测牙刷头1检测与刷牙方向互换，交替进行，直至检 测结果显示已彻底清除牙菌斑，取出U型检测牙刷头1，将其放入充 电底座3中充电；手机App将自动保存并分析牙面菌斑分布参数及刷 牙时长、次数的数据，并给出相关建议。

显然，以上具体实施方式中实施例仅用于说明本发明的技术方案 而非对其限制，尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细说 明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实 施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修 改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。