人机设计学.doc

人 体 工 程 学

关于牙刷的分析论文

专 业： 工业造型设计
姓 名： 吴 宇 飞
学 号： 2007942090
指导老师： 刘 贝 利

人机案例分析——牙刷
随着人们生活水平的提高，人们对自己的身心健康日益重视。“病从口入”这句话早已成为人们的口头禅，人们都知道对自己所吃的东西把好关。但是，人们却忽视了“病从口入”的另一个方面，那就是口腔卫生问题。我们都知道，口腔是人消化系统中的第一道关，牙科疾病将直接影响到人的消化。可见，维护口腔卫生是非常重要的。
牙刷是我们日常保持口腔清洁，健康的重要方法之一。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，备有一把设计合理的牙刷也是至关重要的，尤其是牙刷的人机工程学上要考虑得尽量周到。
11.1.1 人—牙刷系统组成
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。牙刷的方法，刷牙时间的长短，压力均是影响清洁效果的重要因素。
1. 贝斯刷牙法
① 在刷牙齿的的内，外两面时，将刷毛与牙齿长轴成45度角轻压，刷毛尖端进入牙与牙龈交界的牙龈沟内，水平颤动6—8次，颤动距离1-2mm。
② 在刷上下前牙内面时，可将牙刷竖起，用刷头尖端的刷毛作水平或垂直颤动6-8次。
③ 在刷牙齿的咬合面时，要加一定的压力，使牙刷毛尖端能够进入咬合面的窝沟间隙中，沿牙弓的方向水平运动
④ 应注意不要遗漏牙列中最末端轴面（靠近咽喉的那面），牙刷头尽量向里放，旋转刷即可刷到。

11.1.2 影响牙刷性能的人体因素
影响牙刷性能的人体因素很多，先主要分析下述几点：
1.人的手腕因素
腕部的形态分为绕侧偏、尺侧偏、背侧屈和正中五种形态，正中为自然形态。其余四种状态均为非自然状态。腕部的基本活动及各位置名称见图5-3。

正中位置是手的自然位置。在此位置，大多数人的手腕部受力状态最佳，因此，在进行牙刷设计时，应尽可能使手处于正中状态操纵牙刷。
.人手具有极大的灵活性。单就抓握动作而言，也有多种方式。对三种形式的刷柄
形（前倾式、后倾式、无角度式）的手部操作和口腔关系进行了分析，参见图11-7——11-10。
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。刷柄后倾时，手腕处于尺偏侧状态，感觉最不舒
适。参见图11-7。

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，手腕处于尺侧偏状态，手腕感觉最不舒适。参见图11-8。

刷洗上下咬合面时，直柄牙刷手腕感觉最舒适，参见图11-9。

刷洗前表面时，牙刷颈部后倾时，手腕感觉最舒适。参见图11-10

考虑到牙齿内表面，尤其是内表面后半部最难清洁，故应按该位置考虑刷头与刷柄的夹角。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.人的输出功率
人的输出功率随着刷牙人的体格、体力和使用姿势有关。一般成年人的最大输出功率约为0.7马力，在刷牙时一个短暂的过程，一般人都能轻易使用牙刷。刷牙时一个短暂的过程，一般人都能轻易使用牙刷。
3.人的手和握力
影响牙刷性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性、成年人和儿童的手的大小和握力都不相同。据试验，为了长时间握牙刷柄不致有酸痛的感觉，希望只用最大握力的十分之一就能得到最舒适的感觉。
11.1.3 牙刷设计结构要素分析
影响牙刷性能的因素除了上述人的因素外，还有许多与牙刷自身有关的因素。
1. 牙刷的刷毛排列
⑴典型的传统植方式
对牙齿表面清洁能力强，对牙缝清洁能力差

⑵锯齿形植毛方式
对牙齿咬合面清洁能力强，突出部分刷毛兼顾牙缝及牙面的清洁，长的软毛有利于牙龈按摩

⑶波浪形植毛方式
其外形类似外齿面形状，凹陷部分刷毛清洁牙面，凸起部分刷毛清洁牙缝

⑷V形植毛方式
便于清洁齿缝，不利于清洁牙齿表面
有研究认为，刷毛呈十字交叉排列的牙刷与垂直排列的牙刷比较，前者对邻面间隙和牙龈沟的清洁效果好，且对牙龈损害小
2.牙刷的刷柄与刷头所呈的角度
最常见的牙刷为直柄牙刷，此外，还有带有前倾角、后倾角的牙刷。
3.刷头形状
典型的刷头形状如下所示。
⑴形刷头刷毛多，与牙齿接触面大，可缩短刷牙时间。但刷头体积大，在口腔中活动不灵活，较难到口腔深部的难清洁部位。方形棱角易碰伤口腔。

⑵拱形刷头刷毛较多，与牙齿接触面大。前端圆拱形不易碰伤伤口腔壁及牙床。

⑶圆形刷头较易达到口腔深部的难清洁部位，且不易碰伤口腔壁及牙床。

⑷角形刷头刷毛小巧，活动灵活，更易深入口腔深部难清洁部位。但刷毛较少，与牙齿接触面小，会增加刷牙时间，而且前端较尖，若不慎会碰伤口腔。

⑸钻石头综合了前两种刷头的优点。

4. 刷柄结构
典型的刷柄结构如图11-2-图11-19所示。
握柄主体细长美观，有塑胶垫防滑装置，不易滑脱。但该部位易积污垢，难于清洗，参见图11-12。

采用传统的直柄设计，握柄颈部细长，可以灵活地在口腔内移动。但塑胶垫防滑装置易积污垢，难于清洗，参见图11-13。

握柄形状较美观，形似一柄羽毛，宽大的尾部有利于持握。但拇指和食指的持握处的形态语义不明确，持握时会感觉不舒适，参见图11-14。

握柄主体呈方形，颈部采用皱褶形减振装置，以吸收过大的力度，刷柄两侧均设有防滑颗粒，以免滑动，参见图11-15。

桥形减振装置，吸收过大的用力。有防滑装置，握柄主体采用不对称圆弧形设计，防止旋转，参见图11-16。

采用近于长方形的握柄设计，内侧拇指按压处有防滑设计，不易滑动和转动。参见图11-17。

颈部的拱形设计，不利于在口腔内活动。圆形截面，持握手感较舒适，但无防滑设计，无法防止刷柄旋转、轴向滑动。参见图11-18。

握柄主体户型变化过大，持握位置不明确。圆形截面的环状防滑设计无法防止刷柄旋转，参见图11-19。

11.1.4人——牙刷动态特性分析
1.动态稳定型
人在刷牙的过程中应该是保持一个平稳的速率，以免因力度过大而损伤牙龈，是一种动态平衡的稳定性。
2.力学特性
牙刷在运动的过程中是与牙齿多方位接触的，在不同的位置有多种受力特性，要保持舒
适的刷牙感觉，就必须能够和人的牙齿结构完全配合。

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