本實用新型涉及牙刷領(lǐng)域，尤其涉及一種利用牙刷頭多自由度運動清潔口腔，進一步并利用無線通訊技術(shù)傳遞相關(guān)信息的智能口腔清潔系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
口腔健康是人體健康的重要組成部分。世界衛(wèi)生組織曾指出，牙齒健康是指牙齒、牙周組織、口腔相鄰部分及頜面部均無組織結(jié)構(gòu)與功能異常。有資料表明，人體的口腔內(nèi)有800多種細菌，很容易形成牙菌斑，并代謝產(chǎn)生毒素，對牙齦造成長期慢性刺激。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，牙齦炎和牙周炎導致了中國兒童的普遍齲齒和成人80%-97%的牙周疾病發(fā)病率，國內(nèi)達到口腔衛(wèi)生良好指標的成人只有0.22%。由此可以看出口腔健康是指具有良好的口腔衛(wèi)生，健全的口腔功能及沒有口腔疾病。刷牙是人們保持口腔衛(wèi)生的一種常用方法, 可以對菌斑起到很好的清潔作用。刷牙能預防和治療齲病、牙周病等各種口腔疾病，但不正確的刷牙方法也會引起牙齦發(fā)炎、出血等，嚴重者可引起牙周病，所以正確的刷牙方法對保持個人的口腔衛(wèi)生極為重要。由于我國口腔健康教育還處于初級階段，許多人并沒有掌握正確的刷牙方法。健康教育可以盡早幫助人們掌握正確的刷牙方法, 養(yǎng)成良好的口腔衛(wèi)生習慣, 減少牙菌斑的形成和堆積, 達到防齲效果。
刷牙時要養(yǎng)成仔細認真的習慣，通常是將全口牙按照上下左右分成若干區(qū)域，然后按照一定的順序刷洗，如先上后下，先左后右，先外后內(nèi)，使唇（頰）面，舌（腭）面及咬合面都能刷到，不至于遺漏。并作數(shù)次重復，刷牙所用的力為向牙齦及牙齒施加一定的力而不至產(chǎn)生疼痛即可。刷牙后應進行漱口，將刷下來的軟垢污物沖洗干凈。
水平顫動拂刷法（改良貝氏刷牙法）是中華口腔醫(yī)學會推薦的刷牙方法。拂刷就是輕輕地擦過，掌握這種刷牙方法，能夠幫助清除各個牙面的牙菌斑，同時能有效地去除牙頸部及齦溝內(nèi)的牙菌斑。
水平顫動拂刷法的動作可以分解如下：（1）手持牙刷刷柄，先將刷頭放置于口腔內(nèi)一側(cè)的后牙牙頸部，刷毛與牙長軸大約呈45°角，刷毛指向牙根方向（上頜牙向上，下頜牙向下），輕微加壓，使刷毛部分進入牙齦溝內(nèi)，部分置于牙齦上；（2）再以2～3顆牙為一組（或稱為一個區(qū)域）開始刷牙，用短距離水平顫動的往復動作在同一個部位至少刷10次，然后將牙刷向牙冠方向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)拂刷牙齒的唇（頰）舌（腭）面；（3）刷完第一個部位之后，將牙刷移至下一組（區(qū)域）2～3顆牙的位置重新放置，注意與第一個部位保持有重疊的區(qū)域，繼續(xù)進行下一個部位的刷牙；（4）刷上前牙舌面時，將刷頭豎放在牙面上，使前部刷毛接觸齦緣，自上而下拂刷。刷下前牙舌面時，自下而上拂刷；（5）刷咬合面時，刷毛指向咬合面，稍用力作前后短距離來回刷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種根據(jù)不同人群分類，基于水平顫動拂刷法的刷牙動作，指導用戶使用多自由度智能口腔清潔系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下的技術(shù)方案：
所述的多自由度智能口腔清潔系統(tǒng)，包括系統(tǒng)供電的電池，提供旋轉(zhuǎn)運動的直流電機，完成水平顫動拂刷法刷牙動作的多自由度運動的機械傳動裝置，用于系統(tǒng)智能控制模塊的嵌入式系統(tǒng)的ARM處理器，無線通訊裝置，傳輸包括刷牙時間、力度以及運動和位置的傳感器組成的微機電模塊，用于提醒用戶實現(xiàn)刷牙動作的語音播報裝置；
所述的多自由度運動的機械傳動裝置，其多自由度動作包括牙刷頭14的轉(zhuǎn)動和牙刷頭14在牙刷桿12帶動下的往復螺旋移動；
所述的多自由度運動的機械傳動裝置由內(nèi)置于牙刷本體的直流電機的旋轉(zhuǎn)運動作為動力源，在直流電機輸出軸上裝有圓柱凸輪和從動件，該從動件的伸出端與開有內(nèi)螺旋槽的牙刷桿配合，電機輸出軸的端部安裝有主動錐齒輪，主動錐齒輪與從動錐齒輪相嚙合，齒輪間用軸架進行位置固定，從動錐齒輪的齒輪軸連接有萬向節(jié)，萬向節(jié)的伸出軸與牙刷頭連接；
所述的圓柱凸輪通過鍵連接在電機輸出軸上，圓柱凸輪表面設(shè)有封閉螺旋槽，與之相配合的從動件在圓柱凸輪的旋轉(zhuǎn)過程中，從動件上滑塊沿圓柱凸輪表面封閉螺旋槽移動，在導向塊的限制下，從動件伸出軸上的直槽沿著導向塊作軸向直線往復移動，這樣，圓柱凸輪的旋轉(zhuǎn)運動帶動從動件作軸向直線往復移動；
所述的從動件伸出軸表面有一凸臺，凸臺與牙刷桿的內(nèi)螺旋槽相配合運動，即從動件的直線往復移動通過凸臺沿牙刷桿的內(nèi)螺旋槽運動，使得牙刷桿能夠?qū)崿F(xiàn)往復的螺旋運動，這一運動可以看作是往復直線移動和旋轉(zhuǎn)運動的復合運動，這一復合運動與水平顫動拂刷法的動作相對應；
所述的牙刷桿與從動件伸出軸、牙刷本體、電機輸出軸相互配合連接，牙刷桿、從動件伸出軸和牙刷本體上開設(shè)有供牙刷桿插入從動件伸出軸和牙刷本體間的通槽，電機輸出軸裝有支撐套與牙刷桿內(nèi)表面接觸，電機輸出軸的終端插入螺紋連接在牙刷桿端面的端蓋內(nèi)孔中；
所述的電機輸出軸的端部安裝有主動錐齒輪，電機輸出軸的端部結(jié)構(gòu)為花鍵，主動錐齒輪的齒輪軸內(nèi)孔為花鍵孔，主動錐齒輪的花鍵孔套在電機輸出軸的端部花鍵上，主動錐齒輪可以沿電機輸出軸的端部花鍵進行軸向滑移；
所述的主動錐齒輪與從動錐齒輪相嚙合，齒輪間用軸架進行位置固定，使得主動錐齒輪的運動通過從動錐齒輪傳遞，以滿足傳動牙刷頭刷毛旋轉(zhuǎn)的需求；
所述的從動錐齒輪的齒輪軸連接有萬向節(jié)，萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)可以采用球形或十字結(jié)構(gòu)，目的在于從動錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運動通過萬向節(jié)傳遞給牙刷頭刷毛時，牙刷桿也可以將往復螺旋運動傳遞給牙刷頭，而不會產(chǎn)生干涉；
所述的萬向節(jié)的伸出端與牙刷頭連接，牙刷頭一端有刷毛，牙刷頭的另一端內(nèi)孔與萬向節(jié)的伸出軸采用可更換方式連接，如接插式連接，實現(xiàn)牙刷頭的旋轉(zhuǎn)運動；
根據(jù)上述內(nèi)容，通過直流電機、牙刷本體、圓柱凸輪、從動件、牙刷桿、主動錐齒輪、從動錐齒輪、萬向節(jié)、牙刷頭等動力部件和傳動零部件的連接，使得牙刷頭能夠完成水平顫動拂刷法的刷牙動作對應的多自由度運動。
所述的用于傳輸刷牙時間、力度、運動和位置的傳感器，包括計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀；
所述的計時器用于對有效刷牙時間進行計時；
所述的有效刷牙時間是指牙刷頭在一定力度下運動的時間；
所述的力傳感器是指對牙刷頭作用在牙齒或口腔清潔部位的力進行檢測；
所述的加速度計是指對牙刷頭的運動速度和位移進行檢測；
所述的陀螺儀是指對牙刷頭的空間位置進行檢測；
根據(jù)上述內(nèi)容，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀可以內(nèi)置于牙刷本體或牙刷桿中，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀可以是獨立的，或者是幾個封裝在一起構(gòu)成微機電模塊。
所述的無線通訊裝置是指藍牙模塊或者基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）模塊，可以滿足多種條件和環(huán)境下的信息傳遞；
系統(tǒng)智能控制模塊2的嵌入式系統(tǒng)的ARM處理器21用于管理包括直流電機3
所述的用于系統(tǒng)智能控制模塊的嵌入式系統(tǒng)的ARM處理器用于管理包括直流電機，無線通訊裝置，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀等微機電模塊，語音播報裝置等并進行處理，實現(xiàn)對傳感器信息的采集、處理和通訊，將相關(guān)信息傳輸至接收裝置，如手機、服務器等，以用戶口腔特定區(qū)域為參考初始點（如上門牙區(qū)域或下門牙區(qū)域），根據(jù)用戶刷牙時反饋的力、速度和位置傳感器的信號以及時間等信息，通過無線通訊裝置將信息傳遞至接收裝置，如手機或服務器等，經(jīng)過軟件處理后，以圖像方式疊加顯示在用戶全口牙圖像模型上，可以將被疊加的圖像用不同色彩反映用戶刷牙的力度、位置和覆蓋面，該機制可以設(shè)定為用戶刷牙至該區(qū)域，在一定的力度條件下，牙刷頭移動的位置和路徑而生成的面積對應刷牙的覆蓋面；
所述的ARM處理器可以通過交互軟件，如手機APP或者服務器上的軟件，根據(jù)用戶的年齡、口腔的狀況定制適合自己的刷牙程序，并且可以將某一時段的刷牙情況進行比較和分析。
所述的語音播報裝置，通過對水平顫動拂刷法的動作分解，將各動作的名稱按時間順序進行播報，也可由ARM處理器根據(jù)反饋信息進行播報信息的控制，如刷牙的力度大小、時間的長短、口腔所有區(qū)域是否全部清潔等。
根據(jù)上述的內(nèi)容，系統(tǒng)智能控制模塊中ARM處理器、無線通訊裝置、微機電模塊和語音播報裝置集成后可以構(gòu)成對口腔進行清潔控制和交互的平臺，用戶根據(jù)自己的年齡、習慣和牙齒健康程度等特征設(shè)定口腔清潔的順序與步驟，如兒童或成人、右手或左手持牙刷、選用牙膏的種類、牙齒的數(shù)目、牙齒的健康狀態(tài)、是否有假牙及位置在何處等，這一設(shè)定交互可以在智能設(shè)備上進行，如利用手機的APP軟件或服務器的網(wǎng)頁界面來完成。在用戶口腔的相關(guān)信息收集后，系統(tǒng)可以給出口腔清潔的建議，用戶確認后，在一段時期內(nèi)，系統(tǒng)將按照相關(guān)程序和步驟對口腔進行清潔，用戶也可以隨時修改系統(tǒng)的清潔程序和步驟。
通過建立個人口腔衛(wèi)生信息網(wǎng)站，整合手機的APP軟件或服務器的網(wǎng)頁的信息，吸引口腔衛(wèi)生產(chǎn)品和器械生產(chǎn)企業(yè)加盟，在用戶自愿的前提下，對大量不同人群口腔相關(guān)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計和收集可以為口腔衛(wèi)生、口腔衛(wèi)生產(chǎn)品與器械和口腔保健相關(guān)政策提供大數(shù)據(jù)支持。
附圖說明
圖1為本實用新型實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1-電池，2-智能控制模塊，21- ARM處理器，22-無線通訊裝置，23-微機電模塊（包括時間、力度、運動和位置的傳感器），24-語音播報裝置，3-直流電機，4-電機輸出軸，5-牙刷本體，6-鍵，7-滑塊，8-圓柱凸輪，9-從動件，10-導向塊，11-凸臺，12-牙刷桿，13-軸架，14-牙刷頭，15-端蓋，16-萬向節(jié)，17-主動錐齒輪，18-從動錐齒輪，19-支撐套。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1給出本實用新型的一個較好的實施例，用以說明本實用新型的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)性能和功能特點，而不是用來限定本實用新型的范圍。
圖1表示多自由度智能口腔清潔系統(tǒng)，系統(tǒng)供電的電池1，提供旋轉(zhuǎn)運動的直流電機3，完成水平顫動拂刷法刷牙動作的多自由度運動的機械傳動裝置，用于系統(tǒng)智能控制模塊的嵌入式系統(tǒng)的ARM處理器21，無線通訊裝置22，傳輸包括刷牙時間、力度以及運動和位置的傳感器組成的微機電模塊23，提醒用戶實現(xiàn)刷牙動作的語音播報裝置24。
所述的多自由度運動的機械傳動裝置，其多自由度動作包括牙刷頭14的轉(zhuǎn)動和牙刷頭14在牙刷桿12帶動下的往復螺旋移動；
所述的多自由度運動的機械傳動裝置由內(nèi)置于牙刷本體5的直流電機3的旋轉(zhuǎn)運動作為動力源，在直流電機輸出軸4上裝有圓柱凸輪8和從動件9，該從動件9的伸出端與開有內(nèi)螺旋槽的牙刷桿12配合，電機輸出軸4的端部安裝有主動錐齒輪17，主動錐齒輪17與從動錐齒輪18相嚙合，齒輪間用軸架13進行位置固定，從動錐齒輪18的齒輪軸連接有萬向節(jié)16，萬向節(jié)16的伸出軸與牙刷頭14連接；
所述的圓柱凸輪8通過鍵6連接在電機輸出軸4上，圓柱凸輪8表面設(shè)有封閉螺旋槽，與之相配合的從動件9在圓柱凸輪8的旋轉(zhuǎn)過程中，從動件9上滑塊沿圓柱凸輪8表面封閉螺旋槽移動，在導向塊10的限制下，從動件9伸出軸上的直槽沿著導向塊10作軸向直線往復移動，這樣，圓柱凸輪8的旋轉(zhuǎn)運動帶動從動件9作軸向直線往復移動；
所述的從動件9伸出軸表面有一凸臺11，凸臺11與牙刷桿12的內(nèi)螺旋槽相配合運動，即從動件9的直線往復移動通過凸臺11沿牙刷桿12的內(nèi)螺旋槽運動，使得牙刷桿12能夠?qū)崿F(xiàn)往復螺旋運動，這一運動可以看作是往復直線移動和旋轉(zhuǎn)運動的復合運動，這一復合運動與水平顫動拂刷法的動作相對應；
所述的牙刷桿12與從動件9伸出軸、牙刷本體5、電機輸出軸4相互配合連接，牙刷桿12、從動件9伸出軸和牙刷本體5上開設(shè)有供牙刷桿12插入從動件9伸出軸和牙刷本體5間的通槽，電機輸出軸4裝有支撐套19與牙刷桿12內(nèi)表面接觸，電機輸出軸4的終端插入螺紋連接在牙刷桿12端面的端蓋15內(nèi)孔中；
所述的電機輸出軸4的端部安裝有主動錐齒輪17，電機輸出軸4的端部結(jié)構(gòu)為花鍵，主動錐齒輪17的齒輪軸內(nèi)孔為花鍵孔，主動錐齒輪17的花鍵孔套在電機輸出軸4的端部花鍵上，主動錐齒輪17可以沿電機輸出軸4的端部花鍵進行軸向滑移；
所述的主動錐齒輪17與從動錐齒輪18相嚙合，齒輪間用軸架13進行位置固定，使得主動錐齒輪17的運動通過從動錐齒輪18傳遞，以滿足傳動牙刷頭14刷毛旋轉(zhuǎn)的需求；
所述的從動錐齒輪17的齒輪軸連接有萬向節(jié)16，萬向節(jié)16的結(jié)構(gòu)可以采用球形或十字結(jié)構(gòu)，目的在于從動錐齒輪18的旋轉(zhuǎn)運動通過萬向節(jié)16傳遞給牙刷頭14刷毛時，牙刷桿12也可以將往復螺旋運動傳遞給牙刷頭14，而不會產(chǎn)生干涉；
所述的萬向節(jié)16的伸出端與牙刷頭14連接，牙刷頭14一端有刷毛，牙刷頭14的另一端內(nèi)孔與萬向節(jié)16的伸出軸采用可更換方式連接，如接插式連接，實現(xiàn)牙刷頭14的旋轉(zhuǎn)運動；
根據(jù)上述內(nèi)容，通過直流電機3、牙刷本體5、圓柱凸輪8、從動件9、牙刷桿12、主動錐齒輪17、從動錐齒輪18、萬向節(jié)16、牙刷頭14等動力部件和傳動零部件的連接，使得牙刷頭14能夠完成水平顫動拂刷法的刷牙動作對應的多自由度運動。
所述的用于傳輸刷牙時間、力度、運動和位置的傳感器，包括計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀；
所述的計時器用于對有效刷牙時間進行計時；
所述的有效刷牙時間是指牙刷頭14在一定力度下運動的時間；
所述的力傳感器是指對牙刷頭14作用在牙齒或口腔清潔部位的力進行檢測；
所述的加速度計是指對牙刷頭14的運動速度和位移進行檢測；
所述的陀螺儀是指對牙刷頭14的空間位置進行檢測；
根據(jù)上述內(nèi)容，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀可以內(nèi)置于牙刷本體5或牙刷桿12中，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀可以是獨立的，或者是幾個封裝在一起構(gòu)成微機電模塊23。
所述的無線通訊裝置是指藍牙模塊或者基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）模塊，可以滿足多種條件和環(huán)境下的信息傳遞；
所述的用于系統(tǒng)智能控制模塊2的嵌入式系統(tǒng)的ARM處理器21用于管理包括直流電機3，無線通訊裝置22，計時器、力傳感器、加速度計、陀螺儀等微機電模塊23，語音控制裝置24等并進行處理，實現(xiàn)對傳感器信息的采集、處理和通訊，將相關(guān)信息傳輸至接收裝置，如手機、服務器等，以用戶口腔特定區(qū)域為參考初始點（如上門牙區(qū)域或下門牙區(qū)域），根據(jù)用戶刷牙時反饋的力、速度和位置傳感器的信號以及時間等信息，通過無線通訊裝置22將信息傳遞至接收裝置，如手機或服務器等，經(jīng)過軟件處理后，以圖像方式疊加顯示在用戶全口牙圖像模型上，可以將被疊加的圖像用不同色彩反映用戶刷牙的力度、位置和覆蓋面，該機制可以設(shè)定為用戶刷牙至該區(qū)域，在一定的力度條件下，牙刷頭移動的位置和路徑而生成的面積對應刷牙的覆蓋面；
所述的ARM處理器21可以通過交互軟件，如手機APP或者服務器上的軟件，根據(jù)用戶的年齡、口腔的狀況定制適合自己的刷牙程序，并且可以將某一時段的刷牙情況進行比較和分析。
所述的語音播報裝置24，通過對水平顫動拂刷法的動作分解，將各動作的名稱按時間順序進行播報，也可由ARM處理器21根據(jù)反饋信息進行播報信息的控制，如刷牙的力度大小、時間的長短、口腔所有區(qū)域是否全部清潔等。
根據(jù)上述的內(nèi)容，系統(tǒng)智能控制模塊2中ARM處理器21、無線通訊裝置22、微機電模塊23和語音播報裝置24集成后可以構(gòu)成對口腔進行清潔控制和交互的平臺。用戶根據(jù)自己的年齡、習慣和牙齒健康程度等特征設(shè)定口腔清潔的順序與步驟，如兒童或成人、右手或左手持牙刷、選用牙膏的種類、牙齒的數(shù)目、牙齒的健康狀態(tài)、是否有假牙及位置在何處等，這一設(shè)定交互可以在智能設(shè)備上進行，如利用手機的APP軟件或服務器的網(wǎng)頁界面來完成。在用戶口腔的相關(guān)信息收集后，系統(tǒng)可以給出口腔清潔的建議，用戶確認后，在一段時期內(nèi)，系統(tǒng)將按照相關(guān)程序和步驟對口腔進行清潔，用戶也可以隨時修改系統(tǒng)的清潔程序和步驟。
綜上所述，即為本實用新型的實施例內(nèi)容，而顯然本實用新型的實施方式并不僅限于此，對具體實施方案的描述，僅僅是為幫助理解本實用新型，而不是用來限制本實用新型的。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以利用本實用新型的思想進行一些改動和變化，只要其技術(shù)手段沒有脫離本實用新型的思想和要點，仍然在本實用新型的保護范圍內(nèi)。