一种牙具保管盒的制作方法

本实用新型涉及一种牙具保管器具，特别涉及一种牙具保管盒。

背景技术：

牙齿问题是目前人们普通关系的一个问题，对于矫牙患者而言，隐形牙套由于不需要托槽和钢丝，通过弹性透明的高分子材料制做而成，在整个矫治过程中几乎是在旁人无察觉中就能完成，不影响日常的生活及社交，也越来越多的被人们所关注。

然而，业界现有的隐形牙具保管盒没有自动清洗功能，不能解决清洗牙套的用户痛点。每次进食之前，隐形正畸患者通常都要取下牙套，然后才能进食。进食结束之后，用户就要尽快把隐形牙套或者假牙再戴回去，否则会因为佩戴时间不足而拖长正畸周期。用户在进食前取下隐形牙套或假牙之后，就要尽快把牙套和假牙清洗干净，否则一段时间之后就更难清洗。因为牙套上面沾染的牙菌斑等污物会结痂附着在隐形牙套的壁面上，时间越长越难以清洗。但是，在多数情况下，用户进食时的环境可能不便于清洗牙套，或用户在进食前没时间清洗牙套。这就给用户带来的困扰。可以说，牙套和假牙的清洗问题，是隐形正畸患者的一大痛点。

目前，对隐形牙套或者假牙等相关牙具的清洗，通常是采用人工用水冲洗，由于牙具本身的结构复杂，人工清洗不太方便，而且也清洗的不太干净，此外，现有的牙具清洗设备都是采用有线充电的方式，不利于携带。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种牙具保管盒，使得牙套等相关牙具在保管的时候能够自动清洗，且方便携带。

实现本实用新型的技术方案是，一种牙具保管盒，包括一盒体，所述盒体具有一用于存放牙具和清洁液体的容置槽，所述容置槽由底壁和侧壁围合而成，在所述容置槽的底壁上还安装有超声波换能器，所述超声波换能器通过导线电连接驱动该超声波换能器发生机械振动的超声波发生器，所述超声波发生器另一端通过导线连接微控制器，所述微控制器连接有控制超声波发生器启动或停止的清洗开关，所述微控制器根据清洗开关的按键动作信号后实现清洗计时或停止计时，所述微控制器在计时达到其预设的时间值但还未收到清洗开关的断开动作信号时主动停止对超声波发生器发出驱动信号进而控制所述超声波发生器停止工作。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述保管盒还包括一与盒体相配合的无线充电底座，所述无线充电底座内设有无线电能发射单元，所述盒体内的电源模块接收并储存从该无线电能发射单元发送的电能。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述牙具为隐形牙套，所述容置槽的横截面为圆角矩形，所述容置槽的长度大于或等于两个隐形牙套的长度和，所述容置槽的宽度大于或等于一个隐形牙套的宽度，所述容置槽的深度大于或等于一个隐形牙套的高度。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述超声波发生器、电源模块、微控制器均位于容置槽的侧壁的侧面；或者，均位于容置槽的底壁的正下方。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述容置槽底壁具有一凸出该底壁外表面的凸槽以容置该超声波换能器。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述盒体的电源模块主要由无线电能接收单元、电能存储单元和电源供应单元组成。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述容置槽顶部还具有一透明状盒盖，所述盒盖和容置槽为滑动连接。

进一步地，在上述一个优选的方案中，在所述容置槽上方的左右两边缘部位开设有两条相互平行设置的滑轨，在所述盒盖的下方的左右两边缘开设有两条相互平行的与该滑轨相配合的滑道。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述牙具保管盒呈长方体状。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述微控制器选用STM32F103C8芯片，该芯片还连接有晶振电路、复位电路以及电源转换电路，所述晶振电路给所述超声波发生器设置定时，也即清洗时间。

与现有技术相比，本实用新型所公开的牙具保管盒，兼具保管和清洗的功能，解决了隐形正畸用户的牙具的清洗痛点，用户只需将牙具放入保管盒中，注入白水，即可启动超声清洗，清洗效果明显，此外，本产品采用无线充电的方式，真正做到了防尘防水也方便携带；本实用新型的电器部件和容置槽左右方向设置，使得产品本身尽可能薄，扁平化，便于携带。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的盒体的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的内部结构原理图；

图3为本实用新型另一实施例所述的牙具保管盒的内部结构原理图；

图4为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的充电底座的无线充电的电路示意图。

图5为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的电源模块的电路示意图。

图6为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的超声波发生器与微控制器相连接的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做具体详述，但不作为对本实用新型的限定。

参照图1所示，图1为本实用新型实施例所述的牙具保管盒的盒体1的一个立体结构示意图，该盒体1整体呈长方体状，其具有一盒盖2，盒盖2为透明状，所述盒体1具有一中空的容置槽3，盒盖2通过滑动连接的方式与容置槽3形成滑动连接。具体来说，所述容置槽3上方的左外侧边缘和右外侧边缘分别设置有滑轨结构，两条滑轨相互平行；与滑轨相对应地，所述盒盖2下方的左内侧边缘和右内侧边缘分别设置有滑道结构。两条滑道分别卡合在两条滑轨内，使得所述盒盖2可以在所述容置槽3的上方做前后滑行运动，形成如图1所示的滑动结构。当所述盒盖完全滑动到所述滑轨的末端时，容置槽3被盒盖完全覆盖并被密封以防止槽中的清洗液漏出。当所述盒盖2完全滑动到所述滑轨的前端时，盒盖2离开容置槽3的上方，容置槽3的槽体上方处于打开的状态，当处于打开状态时，可以向槽内存放牙具并注入清洗液体。

当然，本领域技术人员应当理解的是，盒盖与容置槽的连接关系不限于本申请实施例中所述的滑盖连接方式，还可以设置为翻盖或者扣盖等连接方式进行闭合连接。

再请配合参照图1，所述容置槽3由一面底壁和四面侧壁围合而成，容置槽3内用于存放牙具和清洁液体；而在容置槽3外的盒体1内部设有各种电性元器件，在本实施例中，电性元器件位于容置槽其中一个侧壁的同一侧；当然，本领域技术人员应当理解的是，电性元器件也可位于容置槽底壁的正下方；或者，电性元器件可围绕设置在容置槽3的外四周，也即围绕容置槽3，在此不作任何限定。所述容置槽3的横截面为圆角矩形，具体为容置槽3的底部的四个底角以及顶部的四个顶角为平滑的曲面过渡形成，以与牙具整体形状相适宜，也不容易藏污垢；所述容置槽3内可装隐形牙套、假牙等相关牙具，以隐形牙套为例，所述容置槽3的长度设置于大于或等于两个隐形牙套的长度和，所述容置槽3的宽度大于或等于一个隐形牙套的宽度，所述容置槽3的深度大于或等于一个隐形牙套的高度。这样可保证两个牙套同时可放置在容置槽3中，同时进行清洗。

所述盒体外表面设置有两个按钮，其中一个为位于盒体侧面的电源开关按钮21，另外一个为盒体下表面上的清洗开关按钮22，电源开关按钮21用于控制电源模块7和其它模块所在电路的导通或断开，清洗开关按钮22用于控制微控制器是否产生驱动信号，进而控制超声波发生器是否工作，比如先按第一下，控制微控制器产生PWM(脉冲宽度调制)的驱动信号，再按第二下，控制微控制器停止产生PWM的驱动信号。只有电源开关和清洗开关同时打开后，超声清洗功能才会实现。

本领域技术人员应当理解的是，本实用新型的牙具保管盒主要用于牙套的清洗，但不限定于牙套，还包括对假牙或其它相关牙科用具进行保管和清洗。

参照图2所示，图2为本实用新型一个实施例所述的牙具保管盒的内部结构原理图。在本实施例中，盒盖2以翻盖的方式设置在容置槽3的上方。此外，电性元器件均位于容置槽的底部的正下方。此处的电性元器件包括下述说明书所提到的超声波发生器5、清洗开关6、微控制器8、电源模块7等模块电路，以及与它们相关联的外围电路。

具体来说，所述超声波换能器4安装在所述容置槽3的底壁的外壁面，位于底壁的外壁中央最好，该超声波换能器4通过导线连接有超声波发生器5，超声波发生器另一端通过导线电连接微控制器8，微控制器8另一端通过导线连接清洗开关6，清洗开关6主要用于控制超声波发生器5的启动和关闭，其通过机械按键触碰MCU发出驱动信号(该驱动信号可以为PWM信号)控制超声波频率的产生，微控制器8另一端还通过电源开关(图中未示出)连接电源模块7，依次打开电源开关和清洗开关6，所述超声波发生器5产生超声波频率电流驱动超声波换能器4发生机械振动，容置槽3内进而会产生大量微小气泡，对牙具内外进行全方位清洗。比如，按压电源开关按钮21后，产品通电，再按压清洗开关按钮22，微控制器8收到该按键指令后，发出PWM信号并送入超声波发生器，超声波发生器的驱动电路受该PWM信号控制产生高频电压驱动换能器工作，再按压一次清洗开关按钮22后，微控制器8收到该按键指令时，自动断开，停止发出PWM的信号，超声波发生器的驱动电路未收到该信号后无法驱动换能器工作。PWM是利用微控制器的数字输出来对模拟电路进行控制，控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制。

超声波清洗的原理主要是通过换能器，将功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液。由于受到超声波的辐射，使槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动。当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这段过程中，气泡闭合的瞬间产生冲击波，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击。

所述微控制器8设置在所述容置槽3的外部，也即底壁或侧壁的的另一侧，所述微控制器8具有多个管脚接口，其中一个接口通过导线连接电源开关、另一接口通过信号控制线连接清洗开关6，电源开关另一端连接电源模块7，电源模块7可以为锂电池，或者其他具有可充电蓄电的电能器件。清洗开关6控制超声波发生器5启动或关闭，所述微控制器8根据清洗开关6的导通和断开动作信号信号实现清洗计时；所述微控制器8对计时达到其预设的时间长度但还未收到清洗开关6的关动作信号时主动对清洗开关6发出断开开关的控制信号，或者停止对超声波发生器的驱动电路发出PWM的信号。这样，通过微控制器8的作用，可实现超声清洗的自动定时功能，更智能化。为了实现清洗计时，所述微控制器8具有一晶振时钟电路，起到定时的功能，当超声波发生器的工作时间超过晶振时钟设定的定时值时，微控制器8就停止对超声波发生器发出PWM信号，这样，超声波换能器就停止工作。

现有的牙套清洗盒一般都是采用有线充电，也即金属导线直接接触的方式给内置电池充电，不利于携带也不美观，作为本实用新型一个优选的实施方式，在本实用新型的实施例中，对清洗盒采用无线充电的方式，也即设置一与保管盒的盒体1相配合的无线充电底座11，所述无线充电底座11内设有无线电能发射单元和充电转换单元，充电转换单元用于将外部的220V交流电转换为直流电，所述保管盒内的电源模块7接受并储存从该无线电能发射单元发送的电能进行存储。此外，本实用新型将该保管盒设为无线充电的方式，防水防尘，也极大增强了用户体验。

图3为本实用新型另一实施例所述的牙具保管盒的内部原理图。

在图3所展示的实施例中，所述盒盖2以翻盖的方式设置在容置槽3的上方。此外，与上述实施例不同的是，电性元器件均位于容置槽的其中一侧壁的的正侧方。此处的电性元器件，包括所超声波发生器5、清洗开关6、微控制器8、电源模块7等模块电路，以及与它们相关联的外围电路。设置在同一侧，这样，整个保管盒类似一个扁平的长条状，方便携带。

图4至图6为本实用新型实施例所公开的牙具保管盒内部的电路原理图，其中，图4为无线充电的内部电路图，图5为电源模块的内部电路图，图6为超声清洗的内部电路图。

参照图4所示，所述充电转换单元具有AC转DC电路，将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，输出的直流电到无线电能发射单元所在电路，无线电能发射单元内部电路通过有源晶体振荡发生器逆变转换成高频交流电供给初级绕组的发射线圈；对应地，参照图5所示，电源模块7中具有无线充电接收电路(相当于无线电能接收单元)，该接收电路也具有感应线圈，通过发射线圈和感应线圈两个线圈内部的变化的磁场产生感应电流再经全桥整流后，将电能储存在锂电池充电电路内部，存储在其内的电能将为其它元器件供电。

其中，本实用新型的无线充电的基本原理为：采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场，所以电磁波能够传播出去，而感应电压的产生与磁通量的变化相关，所以线圈内部变化的磁场产生感应电压，从而完成充电过程。

参照图6所示，所述微控制器8选用STM32F103C8芯片，该芯片由3.3V电源转换电路提供工作电压，同时，该芯片的其中四个管脚连接晶体振荡电路，以提供稳定的时钟信号，其中一个管脚连接复位电路，一个管脚连接清洗开关电路，同时复位电路和清洗开关所在电路还连接给该芯片供电的电源转换电路，也即一个电源转换电路给三个模块(微控制器、复位电路、开关电路)提供工作所需的不同电压。芯片的TIM_CH3N管脚连接超声波发生器电路，该超声波发生器通过换能器驱动电路驱动换能器X1产生振动，驱动电路芯片选用CS5171芯片。当轻触按键开关时，SW_ON#产生一个低脉冲信号，则微控制器8输出48KHz方波信号(对应信号TIM1_CH3N)，通过超声波驱动电路将12V直流电压，生成48KHz 300Vac以上的振荡高压加载于超声波换能器上，达到超声波清洗牙套的功效。同时微控制器8内部定时器进行计时，当达到一定时间时(例如5秒)或者人为再次触发按键开关时，自动关闭(将TIM1_CH3N持续设置为低)，超声波发生器停止工作。

下面来详述本实用新型的上述各个模块的功能。

一、容置槽和盒盖。

牙具清洗容置槽3兼做为牙具的保管槽体。盒盖2为容置槽3提供密封功能，防止槽体内的水液溅出或渗出。用户把牙具放置在槽体中之后，需要在槽体中加入一些干净的水(如：自来水、矿泉水、纯净水)，然后可启动超声清洗。超声清洗完成之后，牙具可以继续放在槽体内，直到下次要佩戴时再取出。槽体的形状和尺寸与牙具相匹配或略大于牙具，便于牙具的放置，同时也使得保管盒的体积较为紧凑，方便用户携带。容置槽3内可同时存放牙套和假牙等牙具。

为了达到便携式的技术效果，需要把保管盒做得尽量“薄”，方便携带。为此，本实用新型优选采取下述两个技术措施：

措施1：超声波发生器、电源模块7、微控制器8等电器部件位于容置槽的侧壁的一个侧面。

措施2：容置槽3上的盒盖2采用滑盖式设计。通过滑盖的左右滑行运动，不占用较大空间。

二、超声波换能器。

超声波换能器4设置在盒体1的壁面。具体来说，超声波换能器4可设置在容置槽3的底部的外壁面，或者侧壁的外壁面。可设置一个超声波换能器4，也可设置两个或更多个。由于超声波换能器4本身为立体状，具有一定的高度，而为了节省空间和扩大清洗效率，可以在容置槽3底壁上开设一凸出该底壁外表面的凸槽以容置该超声波换能器，超声波换能器4具有与该凸槽相适应的形状和大小。在超声波频率电流的激励下，超声波换能器4将产生超声波频率振动，把高频电能转换成机械能。超声波换能器4产生的高频振动经由容置槽体的壁面传播到槽体内的液体中。液体内部将不断地产生大量微小的气泡并瞬间破裂，每个气泡的破裂都会产生微小局部的高温和冲击波，利用气泡破裂所产生的冲击波从而将牙具清洗干净，而且清洗效果显著，也解决了牙具内部人工不好清洗、清洗不便的问题。

三、超声波发生器

超声波发生器5，位于容置槽3侧壁的侧方或底壁的下方，通过导线电连接微控制器8，超声波发生器5负责产生超声波频率电流，其内部具有驱动电路，驱动超声波换能器4发生振动，该换能器可以为压电陶瓷片。

四、清洗开关

清洗开关6用于给微控制器一个指令信号，控制微控制器是否发出PWM信号，进而控制超声波发生器5的驱动电路是否产生高频驱动。

清洗开关按钮22设置在保管盒的外表面上，可以为触摸式、或按钮式、或拨动式开关，作为超声波发生器5的控制开关。

清洗开关6的每次按键动作，微控制器8将根据该动作信号进行一次计时。并根据连续的两次按键动作的时间差计算其超声清洗的时间。

五、微控制器

微控制器8为本实用新型的牙具保管盒提供智能控制功能。

1、对接超声波发生器，根据清洗开关6的按键动作发出PWM信号驱动超声波发生器工作。

每当微控制器8接收到清洗开关6的一次按键动作信号之后，微控制器8就开始计时。

在微控制器8计时过程中，若清洗开关6被用户“断开”，则微控制器8停止计时，同时超声波发生器也停止工作。

在微控制器8计时过程中，若清洗开关6始终未被用户“断开”，则微控制器8的计时达到某一个预先设定的时间长度(如：5分钟)时，微控制器8主动发出控制信号“断开”清洗开关6，或者停止对超声波发生器发出PWM信号，使得超声波发生器停止产生超声振动。该预设的时间长度或者说定时功能由连接该微控制器芯片的其中一个管脚的晶振电路来控制实现。

六、电源模块

电源模块7为保管盒提供无线电能接收、电能存储、电源供应功能。由无线电能接收单元、电能存储单元、电源供应单元组成。

无线电能接收单元接收从无线充电底座的无线电能发射单元所发射的电能。这里，无线电能发射单元所发射的信号可以是电磁波、无线电波，也可以是超声波。

电能存储单元将无线电能接收单元接收到的电能予以存储。具体来说，该电能存储单元采用锂电池实现。当电能存储单元所存储的电量满格，无线电能接收单元用无线信号发送电量满格提示信息。

电源模块7的电源供应单元为保管盒中的其他各个模块提供电源。

本实用新型所公开的牙具保管盒，兼具保管和清洗的功能，解决了隐形正畸用户的牙具清洗痛点，用户只需将牙具放入保管盒中，注入白水，即可启动超声清洗，清洗效果明显，此外，本产品采用无线充电的方式，真正做到了防尘防水；本实用新型的电器部件和容置槽左右方向设置，盒盖可采用滑动式设计，使得产品本身尽可能薄，便于携带。

虽然以上结合优选实施例对本实用新型进行了描述，但本领域的技术人员应该理解，本实用新型所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，在不背离由所附权利要求书限定的本实用新型精神和范围的情况下，可对本实用新型作出各种修改、增加、以及替换。