一种假牙清洗和残液检测装置及方法与流程

本发明涉及日常医疗检测领域，尤其涉及一种假牙清洗和残液检测装置及方法。

背景技术：

根据统计，目前中国55岁以上的人口约2.6亿，其中超过1/4的老年人有佩戴假牙的习惯，假牙似乎已经成为老年人牙齿缺失的首选。但是中老年人口腔免疫力差，常常出现与口腔相关的健康问题。据统计显示：假牙佩戴者口腔内感染率达到95％以上，牙周病、口腔溃疡、口腔粘膜病变是假牙佩戴者最常见的口腔疾病，而牙周病是诱发心脏病、胰腺癌和提升血糖的重要因素。

一般对假牙佩戴者的口腔健康进行检测，需要专业的仪器以及相关专业的操作人员，从取样到观测的过程较为复杂，因此部分佩戴者会疏忽口腔健康的管理和检测。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供假牙清洗和残液检测装置，包括：

清洗模块，用于对假牙进行清洗并收集清洗残液；

取样模块，连接所述清洗模块，用于由所述清洗模块中导出所述清洗残液；

成像模块，连接所述取样模块，所述成像模块包括图像传感器芯片和微流控腔体，所述微流控腔体用于装载由所述取样模块导出的所述清洗残液，所述微流控腔体的底部紧贴于图像传感器芯片的表面，所述图像传感器芯片用于记录所述清洗残液的显微成像；

光源模块，设置于所述成像模块的正上方，所述光源模块用于在所述清洗残液成像时提供照明；

控制与显示模块，分别连接所述清洗模块、所述取样模块、所述成像模块和所述光源模块，用于控制所述清洗模块、所述取样模块、所述成像模块和所述光源模块，所述控制与显示模块用于接收和显示所述显微成像，并对所述显微成像进行处理得到残液检测结果。

优选的，所述微流控腔体采用透明材料制作而成，所述微流控腔体的内部空间高度为50μm～100μm。

优选的，所述控制与显示模块包括：

至少一控制按键，所述控制按键被按下时输出一清洗信号；

控制单元，分别连接一显示屏和各所述控制按键，用于根据所述清洗信号分别控制所述清洗模块、所述取样模块、所述成像模块和所述光源模块，对接收到的所述显微成像进行处理得到残液检测结果，并将所述显微成像和所述残液检测结果发送至所述显示屏进行显示。

优选的，所述控制按键包括清洗按钮，和/或取样按钮，和/或结束观测按钮。

优选的，所述控制单元采用现场可编程门阵列，并通过输出时序信号和电压信号以控制所述清洗模块、所述取样模块、所述成像模块和所述光源模块以及实现所述显微成像和所述残液检测结果的传输。

优选的，所述取样模块采用取样泵，所述取样泵上分别设置有一第一进样口和一第一出样口；

所述第一进样口连接所述清洗模块，所述第一出样口连接所述微流控腔体。

优选的，所述取样泵上还设有一第二进样口，所述第二进样口连接存有清洗液的一外部容器。

优选的，所述清洗模块包括：

清洗室，所述清洗室的底部连通所述第一进样口，所述清洗室用于盛放所述假牙；

所述清洗室的内侧壁上分别固定安装有一超声波发生器和一超声波换能器；

所述超声波发生器分别连接所述控制与显示模块和所述超声波换能器，所述控制与显示模块控制所述超声法发生器驱动所述超声波换能器产生超声波以对所述假牙进行清洗。

优选的，所述取样泵固定安装于所述清洗室的外侧壁。

优选的，所述微流控腔体上设置有一第三进样口和一第二出样口，所述第三进样口连接所述第一出样口，所述第二出样口连接外部的一废液池。

优选的，所述图像处理单元采用图像传感器芯片，所述图像传感器芯片的单个感光像素单元尺寸≤1μm×1μm，所述图像传感器芯片的图像传感器芯片的像素总数≥1亿。

优选的，所述光源模块采用窄带点光源。

优选的，还包括一壳体，用于装载所述清洗模块、所述取样模块、所述成像模块、所述光源模块和所述控制与显示模块。

优选的，所述壳体内部设有一支撑平台，所述成像模块固定于所述支撑平台上。

优选的，还包括一电源开关，分别连接所述清洗模块和所述控制与显示模块和一总电源线，所述电源开关通过所述总电源线连接一外部供电电源。

一种假牙清洗和残液检测方法，应用于上述的假牙清洗和残液检测装置，所述假牙清洗和残液检测方法包括以下步骤：

步骤s1，所述控制与显示模块控制所述清洗模块对假牙进行清洗并在清洗完成后收集清洗残液；

步骤s2，所述控制与显示模块控制所述取样模块将所述清洗模块中的所述清洗残液导入所述微流控腔体；

步骤s3，所述控制与显示模块控制所述光源模块开启，并控制所述图像传感器芯片记录所述微流控腔体中的所述清洗残液的显微成像；

步骤s4，所述控制与显示模块对所述显微成像进行处理得到残液检测结果并显示所述显微成像和所述残液检测结果。

优选的，所述取样模块连接存有清洗液的一外部容器，所述微流控腔体连接外部的一废液池，则在执行所述步骤s4之后，还包括：

所述控制与显示模块控制所述取样模块将所述外部容器中的所述清洗液经由所述微流控腔体导入所述废液池以对所述微流控腔体进行清洗。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本发明通过超声换能器发射超声波至假牙以对假牙进行清洗，并对清洗残液进行图像处理得到显微成像和残液检测结果以在显示屏上进行显示，便于假牙佩戴者和医生观察黏附于假牙上的口腔脱落上皮细胞、黏膜上鳞状细胞、杂质细菌等实时反应佩戴者口腔的健康状况。

(2)本发明在清洗室中进行取样，简化采集样本的过程；同时在显示屏上实现对清洗残液样本的即时成像，简化了观测的过程。

(3)本发明采用纳米级像元尺寸、上亿感光像素规模的图像传感器芯片，在保持了显微大视场优势的同时，提高了清洗残液的成像分辨率，进一步辅助进行日常检测与专业诊断。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，假牙清洗和残液检测装置的结构原理图；

图2为本发明的较佳的实施例中，假牙清洗和残液检测装置的结构示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，清洗模块的结构示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，取样模块的结构示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，成像模块的结构示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，光源模块的结构示意图；

图7为本发明的较佳的实施例中，控制按键和显示器的结构示意图；

图8为本发明的较佳的实施例中，假牙清洗和残液检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种假牙清洗和残液检测装置，如图1和图2所示，包括：

清洗模块1，用于对假牙进行清洗并收集清洗残液；

取样模块2，连接清洗模块1，用于由清洗模块1中导出清洗残液；

成像模块3，连接取样模块2，成像模块3包括图像传感器芯片31和微流控腔体32，微流控腔体32用于装载由取样模块2导出的清洗残液，微流控腔体32的底部紧贴于图像传感器芯片31的表面，图像传感器芯片31用于记录清洗残液的显微成像；

光源模块4，设置于成像模块3的正上方，光源模块4用于在清洗残液成像时提供照明；

控制与显示模块5，分别连接清洗模块1、取样模块2、成像模块3和光源模块4，用于控制清洗模块1、取样模块2、成像模块3和光源模块4，控制与显示模块5用于接收和显示显微成像，并对显微成像进行处理得到残液检测结果。

具体地，本实施例中，控制与显示模块5包括一显示屏53和三个控制按钮，三个控制按钮分别为清洗按钮、取样按钮和结束观测按钮。当清洗按钮按下时生成一第一清洗信号并发送至控制与显示模块5，控制与显示模块5根据第一清洗信号生成清洗指令并发送至清洗模块1，清洗模块1根据清洗指令对假牙进行清洗，同时收集清洗残液。优选的，清洗模块1中包括一超声波发生器12和一超声波换能器13，超声波发生器12根据控制模块发送的清洗指令输出高频交流电信号至超声波换能器13，超声波换能器13根据高频交流电信号产生超声波并发送至假牙，实现对假牙的清洗。优选的，清洗模块1包括一清洗室11，清洗室11内盛放有预先放置的假牙清洗液，假牙清洗液可以从放置假牙的入口直接倒入，也可以在清洗室11上开设一清洗液导入口，通过软管导入假牙清洗液。当假牙清洗完成后，取样按钮按下，生成第二清洗信号并发送至控制与显示模块5，控制与显示模块5根据第二清洗信号生成开启照明指令并发送至光源模块4以控制光源模块4对图像传感器芯片31进行预设固定时间的照明；控制与显示模块5根据第二清洗信号同时还生成取样指令并发送至取样模块2，取样模块2根据取样指令抽取清洗室11中假牙清洗过后产生的清洗残液，并将清洗残液导出至微流控腔体32。紧贴于微流控腔体32底部的图像传感器芯片31对微流控腔体32内部的清洗残液显微成像进行记录，控制与显示模块5对显微成像进行处理得到残液检测结果并显示显微成像和残液检测结果。本技术方案可以在佩戴者日常对假牙进行清洗的时候，通过对清洗残液快速检验，便于假牙佩戴者和医生观察黏附于假牙上的口腔脱落上皮细胞、黏膜上鳞状细胞、杂质细菌等实时反应佩戴者口腔的健康状况。本技术方案中图像传感器芯片31为纳米级像元尺寸、上亿感光像素规模的图像传感器芯片31，在保持了显微大视场优势的同时，提高了清洗残液的成像分辨率，进一步辅助进行日常检测与专业诊断。优选的，图像传感器芯片31可以采用无透镜显微成像芯片，该芯片具有成本低、操作简单、检测效率高的优势，利于本技术方案的实现。进一步地，无透镜显微成像芯片的单个像素采用的结构可以是结构可以为美国专利us8，604，409的复合介质栅光敏探测器，也可以是文献(wangp,linx,liul,etal.asemi-floatinggatetransistorforlow-voltageultrafastmemoryandsensingoperation.[j].science(newyork,n.y.),2013,341(6146):640-643.)中的半浮栅晶体管。当取样完成后，结束观测按钮按下，生成一第三清洗信号并发送至控制与显示模块5，控制与显示模块5根据第三清洗信号生成腔体清洗指令并发送至取样模块2，取样模块2根据腔体清洗指令抽取外部容器内的清洗液并导入微流控腔体32以进行清洗，经过清洗过后的残液导出至一废液池，通过不断清洗，最终使得微流控腔体32内残液减少直至趋近于无，完成对微流控腔体32的清洗，便于下次使用。

本发明的较佳的实施例中，微流控腔体32采用透明材料制作而成，微流控腔体32的内部空间高度为50μm～100μm。

具体地，本实施例中，透明材料包括：玻璃材料，和/或聚二甲基硅氧烷材料，和/或聚甲基丙烯酸甲酯材料，和/或聚碳酸酯材料，和/或树脂类材料。通过采用透明材料制作微流控腔体32，保证了微流控腔体32的透光性，使得图像传感器芯片31能够透过微流控腔体32对微流控腔体32内的清洗残液的显微成像进行记录；同时将微流控腔体32的内部空间高度控制为50μm～100μm，保证了图像传感器芯片31在较佳高度范围内对清洗残液显微成像进行记录，保证了成像质量。

本发明的较佳的实施例中，如图2和图7所示，控制与显示模块5包括：

至少一控制按键51，控制按键51被按下时输出一清洗信号；

控制单元52，分别连接一显示屏53和各控制按键51，用于根据清洗信号分别控制清洗模块1、取样模块2、成像模块3和光源模块4，对接收到的显微成像进行处理得到残液检测结果，并将显微成像和残液检测结果发送至显示屏53进行显示。

具体地，本实施例中，显示屏53采用嵌入式显示屏53，嵌入式显示屏53上显示的内容为一个图像分析的界面，通过该界面假牙佩戴者和医生能够观察到黏附于假牙上的口腔脱落上皮细胞、黏膜上鳞状细胞、杂质细菌等实时反应佩戴者口腔的健康状况。

本发明的较佳的实施例中，控制按键51包括清洗按钮，和/或取样按钮，和/或结束观测按钮。

具体地，本实施例中，当清洗按钮按下时生成第一清洗信号并发送至控制单元52，控制单元52根据第一清洗信号生成清洗指令并发送至清洗模块1，清洗模块1根据清洗指令对假牙进行清洗，同时收集清洗残液。取样按钮按下时生成第二清洗信号并发送至控制单元52，控制单元52根据第二清洗信号生成开启照明指令并发送至光源模块4以控制光源模块4对图像传感器芯片31进行预设固定时间的照明；同时控制单元52根据第二清洗信号还生成取样指令并发送至取样模块2，取样模块2根据取样指令抽取清洗模块1中假牙清洗过后产生的清洗残液，并将清洗残液导出至微流控腔体32。结束观测按钮按下时生成一第三清洗信号并发送至控制单元52，控制单元52根据第三清洗信号生成腔体清洗指令并发送至取样模块2，取样模块2根据腔体清洗指令抽取外部容器内的清洗液并导入微流控腔体32以进行清洗，经过清洗过后的残液导出至一废液池，通过不断清洗，最终使得微流控腔体32内残液减少直至趋近于无，完成对微流控腔体32的清洗，便于下次使用。

本发明的较佳的实施例中，控制单元52采用现场可编程门阵列，并通过输出时序信号和电压信号以控制清洗模块1、取样模块2、成像模块3和光源模块4以及实现显微成像和残液检测结果的传输。

具体地，本实施例中，现场可编程门阵列具有并发能力强的优点，能够保证现场可编程门阵控制清洗模块1对假牙进行清洗的同时还能控制控制取样模块2抽取清洗残液，以及控制图像传感器芯片31对清洗残液进行显微成像，以及控制光源模块4对图像传感器芯片31提供照明，保证本技术方案能够并发执行多项任务，处理效率高。光源模块4上设有一排线端口，排线端口通过一排线连接现场可编程门阵列。

本发明的较佳的实施例中，如图4所示，取样模块2采用取样泵，取样泵上分别设置有一第一进样口21和一第一出样口22；

第一进样口21连接清洗模块1，第一出样口22连接微流控腔体32。

具体的，本实施例中，取样泵上的第一进样口21通过第一软管连接清洗模块1以在开始取样时取样泵抽取清洗模块1内的清洗残液并通过第一出样口22将清洗残液压入微流控腔体32。

本发明的较佳的实施例中，如图4所示，取样泵上还设有一第二进样口23，第二进样口23连接存有清洗液的一外部容器。

具体的，本实施例中，取样泵上的第二进样口23通过第二软管连接存有清洗液的外部容器，在对微流控腔体32进行清洗时取样泵抽取外部容器内的清洗液并通过第一出样口22将清洗液导入微流控腔体32以进行不断冲洗，直至微流控腔体32清洗干净。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，清洗模块12包括：

清洗室11，清洗室11的底部连通第一进样口21，清洗室11用于盛放假牙；

清洗室11的内侧壁上分别固定安装有一超声波发生器12和一超声波换能器13；

超声波发生器12分别连接控制与显示模块5和超声波换能器13，控制与显示模块5控制超声法发生器驱动超声波换能器13产生超声波以对假牙进行清洗。

具体的，本实施例中，超声波发生器12根据控制与显示模块5发送的清洗指令输出高频交流电信号至超声波换能器13实现对超声波换能器13的驱动，超声波换能器13根据高频交流电信号产生超声波并发送至假牙，通过超声波的高频震荡，去除假牙上的牙菌斑等污垢，实现对假牙的清洗。优选的，清洗室11内盛放有预先设置的假牙清洗液，假牙清洗液可以从放置假牙的入口直接倒入，也可以在清洗室11上开设一清洗液导入口，通过软管导入假牙清洗液。

本发明的较佳的实施例中，取样泵固定安装于清洗室11的外侧壁。

本发明的较佳的实施例中，如图5所示，微流控腔体32上设置有一第三进样口33和一第二出样口34，第三进样口33连接第一出样口22，第二出样口34连接外部的一废液池。

具体的，本实施例中，微流控腔体32通过第三进样口33连接取样泵，微流控腔体32通过第二出样口34连接废液池，在对微流控腔体32进行清洗时将外部容器内的清洗液导入微流控腔体32以进行不断冲洗，进而微流控腔体32上的第二出样口34通过一第三软管将腔体清洗液排至废液池。

本发明的较佳的实施例中，图像传感器芯片31的单个感光像素单元尺寸≤1μm×1μm，图像传感器芯片31的图像传感器芯片31的像素总数≥1亿。

具体的，本实施例中，单个感光像素单元尺寸越小，图像传感器芯片31的分辨率越高，成像结果越清晰；同时图像传感器芯片31的像素总数越大，成像结果的质量越高，通过对图像处理单元41的单个感光像素单元尺寸和图像传感器芯片31的像素总数进行限定，能够保证成像数据的质量，进而保证最终显示效果的质量以便进行观察。

本发明的较佳的实施例中，光源采用窄带点光源。

具体的，本实施例中，窄带点光源的中心波长为可见光波段(400nm～700nm),窄带点光源的带宽为5nm～20nm。通过使用窄带点光源，并对窄带点光源的可见波段和带宽进行限制，使得窄带点光源能够集中照射在图像传感器芯片31上，提升成像效果，进而提升显示效果。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，还包括一壳体6，用于装载清洗模块1、取样模块2、成像模块3、光源模块4和控制与显示模块5。

具体的，本实施例中，通过设置壳体6，实现对清洗模块1、取样模块2、成像模块3、光源模块4和控制与显示模块5进行保护，提升各部分模块的使用寿命，保证本技术方案的耐用性。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，壳体6内部设有一支撑平台7，成像模块3固定于支撑平台7上。

本发明的较佳的实施例中，还包括一电源开关8，分别连接清洗模块1和控制与显示模块5和一总电源线，电源开关8通过总电源线连接一外部供电电源。

一种假牙清洗和残液检测方法，应用于如上任意一项假牙清洗和残液检测系统，如图4所示，假牙清洗残液检测方法包括以下步骤：

步骤s1，控制与显示模块控制清洗模块对假牙进行清洗并在清洗完成后收集清洗残液；

步骤s2，控制与显示模块控制取样模块将清洗模块中的清洗残液导入微流控腔体；

步骤s3，控制与显示模块控制光源模块开启，并控制图像传感器芯片记录微流控腔体中的清洗残液的显微成像；

步骤s4，控制与显示模块对显微成像进行处理得到残液检测结果并显示显微成像和残液检测结果。

本发明的较佳的实施例中，取样模块2连接存有清洗液的一外部容器，微流控腔体32连接外部的一废液池，则在执行步骤s4之后，还包括：

控制与显示模块控制取样模块将外部容器中的清洗液经由微流控腔体导入废液池以对微流控腔体进行清洗。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

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