王子燁

摘要：目的 通過(guò)對(duì)電動(dòng)牙刷的功能、結(jié)構(gòu)及交互APP的再設(shè)計(jì)，讓人們刷牙的同時(shí)了解口腔情況，幫助人們盡早地發(fā)現(xiàn)口腔問(wèn)題，并讓人們更加關(guān)注口腔衛(wèi)生。方法 以人們的生活習(xí)慣和常見(jiàn)的口腔問(wèn)題為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，以光源感測(cè)器為設(shè)計(jì)原理，結(jié)合可持續(xù)設(shè)計(jì)理念，探討智能電動(dòng)牙刷的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)運(yùn)用觀察法、調(diào)查法、數(shù)據(jù)分析等試驗(yàn)方法，對(duì)人們?nèi)粘Ｋ⒀懒?xí)慣進(jìn)行記錄、評(píng)價(jià)與分析，并以行為的目的與路徑為線索，找出相應(yīng)過(guò)程中人們刷牙而產(chǎn)生的實(shí)際問(wèn)題并分析其原因。結(jié)論 通過(guò)對(duì)電動(dòng)牙刷的再設(shè)計(jì)，找到口腔問(wèn)題的病因，避免人們忽視了口腔問(wèn)題并拖延口腔治療的最佳時(shí)間，提高人們對(duì)口腔健康的關(guān)注度。

關(guān)鍵詞：口腔檢測(cè);電動(dòng)牙刷;牙石檢測(cè);光源感測(cè)器

引言：

隨著人們生活水平日益提高，口腔問(wèn)題也逐漸引起人們的重視。就調(diào)查顯示，口腔治療患者的主動(dòng)就診率僅為62.7%，患者的就診意識(shí)與文化程度和對(duì)口腔的焦慮程度成正比，均是在口腔衛(wèi)生狀況較為嚴(yán)重時(shí)才進(jìn)行口腔潔治[1]。從已有文獻(xiàn)看，用于口腔檢測(cè)的設(shè)備多用于醫(yī)院，張海倫等[2]采用機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，根據(jù)口腔病灶的輪廓、顏色、及紋理特征，來(lái)分類識(shí)別口腔疾病類型，病灶識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)90%。陳偉[3]將口腔治療的患者分成兩組進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)口腔內(nèi)的PH值進(jìn)行檢驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)表明，用漱口液漱口可以明顯改善口腔細(xì)菌滋生和口腔舒適度。朱文敘等[4]用A超探頭三維重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一款超聲波口腔健康監(jiān)測(cè)掃描儀，可隨時(shí)幫助人們檢查自己的口腔狀況，提供相關(guān)的基礎(chǔ)口腔咨詢，為后續(xù)的治療提供完備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)于口腔檢測(cè)大多依賴于醫(yī)院的檢查設(shè)備，普及率較低。大部分電動(dòng)牙刷品牌都是在振動(dòng)頻率和清除牙菌斑效果方面進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，部分電動(dòng)牙刷會(huì)有一個(gè)與之互聯(lián)的媒介（如APP），能實(shí)時(shí)檢測(cè)到刷牙情況，但是對(duì)口腔本身的健康狀況沒(méi)有進(jìn)行反饋和評(píng)價(jià)。

在現(xiàn)有電動(dòng)牙刷的基礎(chǔ)上，本研究對(duì)電動(dòng)牙刷的功能、結(jié)構(gòu)以及在APP的呈現(xiàn)形式上進(jìn)行改進(jìn)，使之更適用于當(dāng)代年輕人，讓他們及時(shí)掌握自己的口腔狀況。改進(jìn)后的電動(dòng)牙刷能夠記錄每天的口腔情況，對(duì)口腔進(jìn)行進(jìn)一步分析，并與食療進(jìn)行結(jié)合，從根本解決口腔問(wèn)題。

1.現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析

1.1電動(dòng)牙刷分析

2014年由法國(guó)的初創(chuàng)公司Kolibree發(fā)布了全球首款智能電動(dòng)牙刷，白色的外觀，整體風(fēng)格呈流線型，牙刷中的內(nèi)置傳感器能夠精確的追蹤刷牙位置，記錄刷牙時(shí)間和每一塊區(qū)域的牙齒清理數(shù)據(jù)，并通過(guò)藍(lán)牙連接手機(jī)APP，為用戶提供刷牙指導(dǎo)，該APP還有刷牙數(shù)據(jù)展示等功能，使用戶能更好的掌握自己的口腔健康狀況[5]。

隨后，傳統(tǒng)的電動(dòng)牙刷品牌，如飛利浦、歐樂(lè)b等，也推出了一系列電動(dòng)牙刷產(chǎn)品，傳統(tǒng)品牌能夠繼續(xù)保持其可靠的硬件性能和一流的外觀設(shè)計(jì)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。后面設(shè)計(jì)出一款能與與之互聯(lián)的APP，可以追蹤刷牙軌跡，當(dāng)刷牙壓力過(guò)大或者有漏刷的情況，會(huì)通過(guò)APP及時(shí)提醒，但是軟件與牙刷的價(jià)格相比還需要改進(jìn)。隨著2014年國(guó)內(nèi)智能硬件元年開(kāi)啟后，國(guó)內(nèi)的初創(chuàng)公司也對(duì)電動(dòng)牙刷行業(yè)持積極態(tài)度，并密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展，推出國(guó)產(chǎn)智能電動(dòng)牙刷品牌，如清華學(xué)院創(chuàng)辦的希澈，連接小米智能系統(tǒng)的素士，歐可林等[6]。國(guó)產(chǎn)電動(dòng)牙刷產(chǎn)品與互聯(lián)網(wǎng)健康平臺(tái)深度對(duì)接，用戶服務(wù)閉環(huán)更加完善。

1.2口腔檢測(cè)設(shè)備分析

口腔檢查一般包括頜面部、牙齒、牙齦、舌、涎腺、淋巴結(jié)等各個(gè)部位。醫(yī)院用到的口腔設(shè)備包括X光成像設(shè)備、口腔細(xì)菌檢測(cè)顯微鏡等。家用檢測(cè)儀包括牙菌斑檢測(cè)儀、口氣檢測(cè)儀、酒精呼吸檢測(cè)儀和家用掃描儀。因?yàn)檠谰叽x產(chǎn)物卟啉在特定波段紫光照射下發(fā)出橙色和紅色熒光，利用高分子濾光片就可以看見(jiàn)牙齒表面的牙菌斑[7]。

口腔內(nèi)窺鏡主要由led燈和攝像頭組成，可以拍攝口腔內(nèi)的實(shí)況，與上文提到的Prophix智能牙刷有類似之處。該產(chǎn)品可以與手機(jī)APP互聯(lián)，有拍照、錄像、放大和縮小功能，可以及時(shí)將拍攝的影像傳輸?shù)绞謾C(jī)上。

還有口氣檢測(cè)儀。只要吹口氣，就可以檢測(cè)出口氣質(zhì)量和口腔中的水分含量，測(cè)試結(jié)果會(huì)通過(guò)手機(jī)APP呈現(xiàn)出來(lái)?？诔舨粌H反映口腔問(wèn)題，也是整個(gè)身體的問(wèn)題。在口腔中，厭氧細(xì)菌分解口腔中剩余的有機(jī)物，產(chǎn)生揮發(fā)性硫化合物等物質(zhì)，導(dǎo)致口腔異味[8]。

口氣檢測(cè)儀主要使用內(nèi)置傳感器來(lái)檢測(cè)呼吸中的硫化物、甲硫醇、二硫化氫和其他氣體。它還能檢測(cè)口氣中的水分，因?yàn)槿彼矔?huì)導(dǎo)致口臭。然后通過(guò)藍(lán)牙將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)上，手機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，最后數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)軟件算法呈現(xiàn)出來(lái)。

2.設(shè)計(jì)分析

市面上的電動(dòng)牙刷品牌眾多，但是和第一支電動(dòng)牙刷相比，形態(tài)沒(méi)有太大的區(qū)別，大多是一根直的牙刷柄配上一個(gè)刷頭，功能以減少牙菌斑、改善口腔問(wèn)題為主。但是根據(jù)我國(guó)第四次口腔健康流行病學(xué)調(diào)查顯示，有97%的成年人遭受著口腔問(wèn)題的困擾，其中97%的人患有牙結(jié)石，88%的人有齲齒[9]。這一數(shù)據(jù)與第三次口腔健康流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)相比，有口腔問(wèn)題的人數(shù)是下降的，大部分原因是人們對(duì)口腔問(wèn)題逐漸重視，還有一部分原因是電動(dòng)牙刷的普及。在用電動(dòng)牙刷的這部分人群中，大部分人還是患有口腔疾病，說(shuō)明電動(dòng)牙刷在預(yù)防口腔疾病方面做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

牙石是由牙菌斑和口腔細(xì)胞碎片鈣化形成的。牙石常產(chǎn)生于牙齦下，刺激牙齦組織，導(dǎo)致牙齦炎。而且，牙石形成后，容易被煙、茶等染色，嚴(yán)重影響口腔的美觀。牙石的沉積是由少到多逐漸形成的。經(jīng)常刷牙可以清除牙齒表面沉積的牙石和牙垢[10]。另外，由于精細(xì)食品的粘度高和糖分高，更容易沉積在牙齒表面。但是成人每天刷牙兩次的概率僅為36.1%，飯后漱口的概率更少。其次，牙齦出血也非常普遍，這是由于沒(méi)有及時(shí)清理口腔，使食物殘?jiān)⒀拦负脱朗榷逊e在牙根部位，產(chǎn)生大量細(xì)菌，導(dǎo)致牙齦發(fā)炎，這也是口臭的一大原因。

3.設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1電動(dòng)牙刷的技術(shù)原理

電動(dòng)牙刷的核心部件是：聲波電動(dòng)馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)軸、電池、主板和防水設(shè)計(jì)。聲波電動(dòng)馬達(dá)主要分為兩種，有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)，市面上一般無(wú)刷電機(jī)的性能更優(yōu)越，質(zhì)量也更好，相應(yīng)的價(jià)格也更高。

無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)既有相似，也有不同。相似之處在于它們都有定子和轉(zhuǎn)子，不同之處在于有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子為線圈繞組，與動(dòng)力輸出軸相連，定子為永磁磁鋼;無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁磁鋼，連同殼體與輸出軸相連，定子為繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來(lái)交替變換電磁場(chǎng)的換向電刷。

牙石和平時(shí)的飲食習(xí)慣、刷牙習(xí)慣和牙齒本身的狀況息息相關(guān)。

而去除牙結(jié)石最直接有效的方法是到醫(yī)院進(jìn)行牙根清潔術(shù)，就是我們?nèi)粘Ｕf(shuō)的潔牙。但是口腔沒(méi)有達(dá)到特別糟糕的狀況下患者不會(huì)選擇去醫(yī)院，所以在日常刷牙時(shí)就檢測(cè)到口腔內(nèi)牙石和牙菌斑的分布。

牙石一開(kāi)始是柔軟的乳白色軟垢，隨著鈣化逐漸變硬。由75%磷酸鈣、15%～25%的水、有機(jī)物、磷酸錳、磷酸鈣及微量鉀、鈉、鐵組成。由于牙石和牙菌斑和牙齒的構(gòu)成元素不同，根據(jù)預(yù)定的光譜值對(duì)牙齒進(jìn)行分析。

3.2電動(dòng)牙刷方案設(shè)計(jì)

此款電動(dòng)牙刷與普通電動(dòng)牙刷不同的是，可替換部位并不是在刷體和刷柄之間，而是在刷毛和刷體中間，當(dāng)刷毛需要更換時(shí)，只需將刷毛換下即可。這樣拆分零部件能夠節(jié)省材料，將刷體與刷柄設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，同時(shí)為牙石檢測(cè)器提供了安裝點(diǎn)。牙刷頂部配有發(fā)射激光源，牙刷體內(nèi)有電信號(hào)提取裝置，將反射回來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。分析裝置位于充電底座，充電底座配有一個(gè)顯示屏，能夠?qū)⒖谇粌?nèi)的牙石狀況進(jìn)行可視化處理，讓用戶每次刷完牙便可以看到口腔內(nèi)牙石的數(shù)量和等級(jí)。如果想要獲得進(jìn)一步的分析數(shù)據(jù)或者選擇進(jìn)一步治療，可使用與之配對(duì)的APP。APP能夠記錄每日的刷牙時(shí)長(zhǎng)、刷牙習(xí)慣和口腔整體狀況，并記錄用戶的口腔治療，為用戶制定刷牙方式和治療計(jì)劃。下圖為牙刷模型（圖3-2）和app界面（圖3-3）展示。

4.結(jié)語(yǔ)

本研究旨在通過(guò)對(duì)電動(dòng)牙刷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高人們對(duì)口腔健康的關(guān)注度，為人們的口腔問(wèn)題尋求更好的解決途徑。研究通過(guò)前期調(diào)研與分析，將電動(dòng)牙刷與充電底座進(jìn)行重新定位設(shè)計(jì)，以方便用戶觀察自己的口腔狀況，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。該設(shè)計(jì)以檢測(cè)牙石數(shù)量為主，根據(jù)每日的刷牙習(xí)慣進(jìn)行初步分析，找出影響牙齒健康的原因。

為用戶提供更方便的日用護(hù)理產(chǎn)品，是提高人們身體健康的重要的手段，也是整個(gè)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的標(biāo)志。隨著科技的進(jìn)步，智能電動(dòng)牙刷的功能越來(lái)越完善，本研究以提高用戶的口腔健康為研究目標(biāo)，以期通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐解決人們忽視口腔健康的現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)電動(dòng)牙刷的設(shè)計(jì)方向給出建議。

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