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梭哈道具:基于人體工程學的保健牙刷設計

深圳市人體工程學應用協會 2018-06-25 07:47:16

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人體工程學產品評價體系正式確立

基 于 人 體 工 程 學

保 健 牙 刷?

在個人口腔衛生保健的諸多方法中,每日刷牙是預防牙齒疾病最基本、最有效的方法,也是最常用的口腔保健措施。掌握正確刷牙方法,可有效去除菌斑和軟垢,并借助于牙刷的按摩作用增進牙齦組織的血液循環和上皮組織的角化,從而有助于增強牙周組織對局部刺激的防御能力,維護牙齦的健康。現代社會傳統的牙刷已逐步被具有新型刷頭、刷毛和刷柄設計,更加適合清除殘存在牙齒之間及牙齒邊緣的食物和菌斑的要求的保健型牙刷所取代。

口腔保健與刷牙

刷牙是保持良好口腔衛生狀況以及做好牙齒表面清潔的重要措施,它的作用是去除牙齒表面的牙菌斑和軟垢、食物殘渣等。刷牙方法的正確與否所得到的清潔效果有很大差異。刷牙也是預防齲病和牙周病的有效措施。設計良好的牙刷更能有效地去除牙菌斑,減少菌斑在牙面堆積和附著,同時還能發揮其對牙齦的按摩作用,促進口腔健康。

臨床實踐證明,牙菌斑是導致齲病和牙周病的首要原因,控制牙菌斑是維持牙體牙周組織健康的關鍵,刷牙是去除軟垢、牙菌斑最有效的方法。選擇設計合理的牙刷、掌握正確的刷牙方法,對口腔保健意義重大。

正常人的牙齒有頰側、舌側、咬合面等3個面及相鄰的兩個牙齒的鄰面(鄰面外展隙)需要清潔,刷牙時,要能保證這3個面都能刷到,清潔徹底,并?;ぱ麗覆槐凰鶘?。影響刷牙效果的因素很多,除牙刷自身的結構特征外,刷牙方法及技巧的掌握,如:刷牙時間的長短、壓力大小的控制等也是影響清潔效果的重要因素。研究結果顯示,單純清潔牙齒,刷牙時間越長清潔效果越顯著,以1/4頜計,刷牙時間達到30 s時(全口2min),各種牙刷都能達到90%以上的清潔效果。從口腔保健考慮,更要注重牙刷壓力及刷牙方法的影響。

目前被人們研究過的刷牙方法主要分為橫刷法、貝斯法(Bass法)、旋轉法(Roll法)等。其中,因橫刷法已被認為是造成牙齒楔狀缺損的重要因素之一,已很少有人采用。

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貝斯法:主要利用刷毛的彈性,通過顫動的方式,使用毛尖清除食物殘渣,同時按摩牙齦。具體過程如下:

(1)在刷牙齒的內(舌腭)、外(唇頰)兩面時,使刷毛與牙齒長軸呈45度角輕壓刷毛,使毛尖端進入牙與牙之間的縫隙和牙與牙齦交界的牙齦溝內,水平顫動6~8次,顫動距離約1~2mm。

(2)在刷前牙內面時,將牙刷豎起,用刷頭尖端的刷毛作水平或垂直顫動6~8次。

(3)在刷牙齒的咬合面時,要加大壓力,以使刷毛尖端進入咬合面的窩溝點隙中,沿牙弓的方向水平顫動移動。

(4)將刷頭伸至靠近咽喉的末端牙,旋轉刷頭清潔末端牙軸面。

(5)這種方法對清除牙頸部及齦溝內菌斑的效果好,且對牙齦有良好的刺激,對牙周疾病有較好的預防效果。但是,這種刷牙方法要求操作技巧較高,普通消費者較難全面掌握。

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旋轉法:是對貝斯法的簡化,通過旋轉刷毛利用刷毛的彈性達到清理牙齒的目的。

具體過程如下:(1)刷前牙唇面、后牙頰面和后牙舌腭面部位時,刷毛前端朝向牙齦,即刷上牙毛朝上,刷下牙毛朝下。刷毛與牙面呈45度角從牙齦往牙冠方向作小環形旋轉刷。

(2)刷后牙咬合面時將刷毛放在咬面上,小環形旋轉刷。

(3)刷前牙舌腭面時,刷毛前端直接放在牙齒的舌腭面上,順牙縫刷洗,即向下拉刷上牙,向上提刷下牙。至此,所有牙面清潔完畢。該方法比較簡單,容易掌握,效果較好。


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刷牙過程的人機關系


刷牙時,主要靠手部用力,同時帶動前臂及上臂繞肩關節擺動,由手與手臂共同來完成操作。因需要手控制牙刷在狹小的空間內對多個牙齒表面進行清潔操作,完成短距離移動、轉動、擺動等動作,雖然用力不大,但對手部操作的靈活性要求較高。


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刷牙的壓力及壓強

刷牙的壓力是指刷牙時刷頭對牙面的正壓力。刷牙的壓強指牙刷與牙面接觸后,刷毛單位面積對壓面的壓力。刷牙壓力大小一般兒童小于成人,電動牙刷小于手動牙刷。根據Hasegawa提出的以“清潔效果最佳,牙齦無疼痛感亦不出血為最適力”的概念,有關實驗結果顯示:兒童刷牙時(4~5歲)最適力為3 N,成人為3~4 N,用貝斯法刷牙為2 N。我們在使用時,主要利用刷毛和牙刷頸部的彈性,通過手的靈活操作來控制力度,避免傷到牙齦。

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刷牙時手部的運動

刷牙過程中,由手的屈肌和伸肌的共同協作來完成操作。在牙刷沿牙齒表面運動過程中,從口腔后部最難清潔的牙齒內外表面處開始,牙刷的運動方向為直線運動,由大臂帶動小臂完成;在口腔后半部牙齒與前面牙齒的轉角(尖牙及雙尖牙)處,牙刷的運動方向由直線運動轉為沿齒面的弧線運動,這個運動方向的改變受人體骨骼系統(關節面、肌肉附著)影響,由腕部的小弧線運動完成(如,圖1)。


根據人手腕部的受力特征,水平橫刷口腔后部臼齒的內側時,牙刷柄前傾時,人手腕部接近自然位置,手腕感覺最舒適。在刷柄沿長軸方向退出口腔的過程中,手腕處于尺(撓)側偏狀態,感覺最不舒適。

刷外側牙面時,牙刷在沿著牙床垂直的方向上下擺動的同時做前后移動,刷柄交替前(后)傾,以完成左上、下和有上、下牙面得清潔。刷柄后傾時,人手腕部接近自然位置,手腕感覺最舒適。刷柄前傾時,手腕處于尺(撓)側偏狀態,手腕感覺最不舒適。

豎刷牙齒鄰面間隙時,通過腕關節的上下擺動控制牙刷在沿軸向做內外旋轉動作的同時,完成刷毛從牙齦緣方向到咬合面方向的運動。刷洗上下后牙(臼齒)咬合面時,因刷頭需后傾,此時直柄牙刷手腕感覺最舒適。刷洗前表面時,牙刷頸部后傾,手腕感覺最舒適。



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牙刷柄的握持方式

由于牙刷尺寸較小且刷牙所需的力較小,因而不需像使用一般工具那樣采用五指握持方式,一般只需用拇指、食指與中指配合手掌采用捏持方式。無名指與小指壓住牙刷后部,控制牙刷的穩定性和準確性,依靠腕關節轉動,清潔口腔各個部位。

刷 毛 設 計

刷毛直接與牙齒接觸,借助牙膏的作用,達到清潔牙齒的目的。刷毛是體現牙刷清潔功能的最主要部分,因此刷毛的材料、形態、排列方式直接影響到刷牙的舒適性和清潔效果。

(1)刷毛材料

天然鬃毛用做刷毛材料,雖然具有柔軟、吸附牙膏效果好等特點,但因其干燥慢、壽命短已被絲條美觀、易干、視覺清爽的耐力絲(尼龍b12)代替。這種新型的刷毛材料通過絲尖的磨毛加工,可以做成各種形狀(如,圖2),絲尖成為更細的絨毛狀,更柔軟、更舒適。

(2)刷毛排列

牙刷的運動方向刷毛絲尖端輪廓按刷毛的排列分為四排毛、三排毛和兩排毛3種。排數少,在口腔內運用方便,但單薄,易倒毛,不耐用;毛密有利于鋪開牙膏,清刷作用強,但不利于牙刷本身的清潔,毛根部容易藏污。根據實驗研究,一般牙齒健康的成年人,以選用四排毛的牙刷為宜。根據口腔頰側間隙及植毛工藝要求,刷毛高度以9~10 mm為佳。

牙刷刷毛的排列型式分為直線形、鋸齒形、V形和交錯形幾種,不同的列形式清除牙齒縫隙間食物殘渣的效果略有不同。直線形牙刷適于牙齒比較整齊的人使用,牙齒不太整齊的人最好選用鋸齒形牙刷,V型和交錯形牙刷對牙間隙的清潔更好。

根據清潔部位的不同,內外刷毛材料、絲徑不一樣,外圍束的刷毛應軟一些,有利于按摩牙齦;內部束的刷毛要硬一些,有利于清潔牙齒。


刷 頭 設 計

牙刷的刷頭包括刷毛與置毛基座部分,主要在口腔內運動,刷頭的的形狀對刷牙的效果有很大影響。刷毛太大,運動不變,對口腔內下頜前齒內、舌兩側等狹小部分的清潔效果不佳。兒童的口腔小,乳牙釉質礦化較差,應使用柔軟刷毛的小刷頭牙刷,以免刺破牙齦。

由于口腔后部空間狹小,特別是在清潔后齒各面時,需在狹小空間舒適的完成前后、上下弧線、斜線運動,根據這一運動特點,刷頭的形狀宜采用近橢圓形并做修緣處理。根據有關人體尺寸,結合植毛工藝要求,適用于成人的刷頭尺寸寬度應為11~15 mm,長度為18~35 mm較為合理。

人的舌頭無數個凸起的味蕾很容易藏污納垢,滋生引起口腔異味的細菌??稍謁⑼繁巢可柚蒙嗵η褰噯硭?刷毛長度﹤1 mm,間距1 mm左右,材質宜采用柔軟的膠質,以便安全、舒適、有效地清除聚集在舌頭表面和口腔內壁上那些容易引起口腔異味的細菌,令口氣更清新。


刷 柄 設 計

根據人的口腔特點,刷柄是牙刷中最主要的設計部分,包括刷柄長度及刷柄曲度。

根據人體生物力學,手指呈彎曲半握,捏拿時所產生的力,以中指最強的,小指最弱。而當用其它手指配合拇指和夾住物品時,以拇指與食指捏力最大,中指、無名指、小指依次減弱。刷牙時,一般大拇指與其余四指頭握住刷柄,大拇指前伸抵住刷柄,付出的力是最大的。刷柄的刷柄的長度應該達到五指寬左右,這樣能夠保證既能有效用力又能準確靈活控制。根據這一要求,刷柄長度宜在95~115 mm之間,同時,應在刷柄前部(大拇指與食指握位)采用防滑設計。

在牙刷設計中,要特別注意牙齒內表面的清潔過程,尤其是刷頭在做短弧運動時,為減少手腕部處于尺(撓)側偏狀態所帶來的不舒適,刷柄應向刷背側彎曲,即帶后彎的牙刷使手腕感覺最舒適。刷柄后彎的角度受嘴型大小和齒頰側間隙影響。若后彎角度小,則刷口腔后半部牙齒時(牙刷為直線運動)舒適,刷前面牙齒時(牙刷為沿齒面的弧線運動),手腕處于尺(撓)側偏狀態,感覺不舒適;若后彎角度大,則在刷口腔后半部牙齒時,后彎的刷柄會橫向拉扯口唇部,使人感覺不適。如圖3所示,刷柄后傾角為α。

根據有關人體尺寸及分析牙刷在口腔內的運動軌跡,刷柄的后傾角應控制在180~280度之間。同時,牙刷頸部應作彈性設計,以適應牙刷運動方向的變化給操作帶來的不適。

討 論

從產品設計角度看,牙刷的清潔效果和使用舒適性的影響因素主要來自兩個方面:一是產品自身的形態,包括刷毛的形態和刷毛的材質;二是產品的操作性能,包括刷柄的長度、形狀和材質以及刷頭的形狀。由于成人口腔人體尺寸的特點及固有生理特征,刷頭形態與刷毛設計受到較大限制。

而在整個刷牙過程中,需要手握刷柄靈活運動才能達到理想的清潔效果。因而,刷柄的設計應該是牙刷設計的重點,保證握持舒適,操縱靈活是需要重點解決的問題。本文給出的刷柄長度和后傾角的范圍,是根據我國成人人體尺寸數據,人體生物力學原理以及由手掌、手腕、手肘、前臂、上臂組成的連桿機構運動學特征,結合多年從事牙防工作實踐得出的,具體實用效果如何還需要大量的臨床實踐驗證。

牙刷不同于一般的生活用品,作為護齒的有效工具,應具有方便、有效和舒適的特點。在設計上首先應考慮的是人機工程學、生理學、材料學等方面的影響因素,在滿足使用要求的前提下,再對其進行美化設計,滿足用戶不同審美觀的需求。在充分了解用戶需求和市場發展趨勢情況下,開發出更多不同種類的牙刷,保持口腔衛生,增進口腔健康。


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