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新型二合一牙刷——安全人机工程学产品设计1、设计背景1.1产品开发原因要想拥有一口健康漂亮的牙齿,除了养成良好的刷牙习惯和正确的刷牙方式外,有一把设计合理的牙刷也是至关重要的，尤其是在牙刷的人机工程学上要考虑得尽量周到。本小组成员对目前市场上的牙刷进行了调查分析,发现几乎所有的牙膏和牙刷都是分开使用的，消费者在使用时在一定程度上浪费了许多时间；另外，牙刷头损坏了，牙柄也得一起扔掉，这造成了资源的浪费。因此，打造一副合乎人机工程学原理的含膏牙刷是有必要的。1.2国内产品状况我国是世界上生产量和消费量最多的国家。拒不完全统计，截止2010年7月，我国的牙刷年产量已达到32亿支。在这样一个消费环境下，我国的牙刷产品也是琳琅满目，基本上满足了大多数人的需要。但是，从这些牙刷的刷毛、刷柄、色彩以及使用过程等方面来看，一些产品存在明显的不足：比如牙龈刷出血、牙膏沫沾手、牙刷清洁力不够以及使用过程中不太方便等。这些都成为了新型牙刷研发的动力。1.3市场应用价值新型含膏牙刷从人机工程学的角度出发，充分利用医学、数理统计、色彩心理学等知识，对其进行了缜密的考虑。该牙刷避免了普通牙刷和牙膏分离的传统，在消费者使用时节约了大量时间；当牙刷头损坏时，可以对其进行更换，节省了材料；另外，本产品也对刷毛的柔软度、刷柄的防滑性、色彩的鲜明性等角度进行了探讨。从而，方便更多人的使用，在市场上具有一定的存活空间。2、产品设计原理2.1、牙刷刷头的设计2.1.1牙刷的使用方法极其设计指导牙刷的使用方法是我们研究牙刷的人机工程学的起点。我们每颗牙有五个面,即颊、舌、咬合及两个邻面，设计的牙刷应保证这五个面都能刷到，刷牙的方法、刷牙时间的长短、压力大小均是影响清洁效果的重要因素。另外据有关资料可知：刷牙方法有横刷法、贝斯法、旋转法等。横刷法因为被认为是造成契状缺损的重要因素之一,已渐遭淘汰。贝斯法使用最为广泛,清除牙颈部及齿龈沟内菌斑的效果好,且对牙龈有良好的刺激。2.1.2刷牙压力及压强刷牙的压力指刷头对牙面的正压力。刷牙压强指牙刷与牙面接触后,刷毛单位面积上所具有的力。刷牙压力大小因人和牙刷而异,儿童用力一般小于成人,电动牙刷所施之力小于手动牙刷。使用多大压力较为适当呢?Hasegawa等提出最适力的概念,他们认为最适力指清洁效果最佳,牙龈无疼痛感亦不出血时的刷牙压力。实验结果显示4-5岁儿童刷牙时,最适力为3N,成人最适力为3-4N。在这里,我们主要通过刷毛和刷头、牙刷颈部的弹力控制来调整人们刷牙的力度,避免伤到牙龈。结合以上分析,我们能很清楚的认识到每一种牙刷都是针对某一使用者群体(如儿童)而设计的,它不可能适用于所有的使用者,所以,牙刷设计应该有针对性,有具体的使用人群划分,划分的指导方针如下:(1)牙刷的刷头要适合个人口腔的大小,不宜过大,刷毛不能过硬、过密、过长。(2)少年儿童、老年人或牙周病患者,应选用较软的牙刷。(3)吸烟、爱饮浓茶者,色素容易沉积于牙面,应选用中等硬度牙刷。(4)戴有固定正牙器或口腔内有固定修复体者,要在口腔科医生指导下选用特制的异形牙刷,如“V”形牙刷(刷毛毛束排列呈V形)。综上所述：我们给出了牙刷刷头的结构草图：2.2牙刷刷柄的设计2.2.1刷柄形状人手具有极大的灵活性。单就抓握动作而言,也有多种方式。其中主要的三种形式是前倾式、后倾式和无角度式。根据人手腕部的受力特征,刷洗牙齿内侧,尤其是刷内侧后半部时,刷柄前倾时,人手腕部接近自然位置,手腕感觉最舒适。刷柄后顿时,手腕处于尺(挠)侧偏状态,感觉最不舒适。刷洗外侧牙面时,牙刷沿着牙床垂直的方向上下移动。刷柄后倾时,人手腕部接近自然位置,手腕感觉最舒适。刷柄前倾时,手腕处于尺(挠)侧偏状态,手腕感觉最不舒适。刷洗上下咬合面时,直柄牙刷手腕感觉最舒适。刷洗前表面时,牙刷颈部后倾时,手腕感觉最舒适。因此应用于对牙刷设计的指导中,要特别考虑牙齿内表面,尤其是内表面后半部最难清洁,故应按该位置合理设计刷头与刷柄的夹角。在此位置,采用颈部前倾式牙刷刷柄,手的腕部受力状态较合理。2.2.2刷柄结构依据设计，保证外型美观，使用轻巧灵便，一般把10～20g牙膏封装于手柄内，...