基于HID理念的兒童智能電動(dòng)牙刷設(shè)計(jì)

滕佳華 顧云瑤 祝燕琴

摘要：通過(guò)對(duì)兒童牙刷的功能、造型及交互APP進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以期讓兒童認(rèn)真喻悅地完成刷牙的同時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)兒童牙齒的問(wèn)題。通過(guò)分析當(dāng)前兒童口腔問(wèn)題及兒童牙刷的現(xiàn)狀，結(jié)合人機(jī)實(shí)驗(yàn)和健康工業(yè)設(shè)計(jì)（ HID）理念，探討智能兒童電動(dòng)牙刷的設(shè)計(jì)思路。該設(shè)計(jì)可為如何將健康工業(yè)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于生活用品的設(shè)計(jì)，以及為兒童牙刷的設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供參考。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計(jì) HID 兒童牙刷 智能

中國(guó)分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069 （2019） 01-0132-03

引言

2016年全國(guó)衛(wèi)生與健康大會(huì)上，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“要把人民健康放在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位，少年兒童的健康是健康中國(guó)的未來(lái)和希望”，因此兒童的健康是全社會(huì)越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題之一。而口腔健康作為兒童健康的標(biāo)準(zhǔn)之一，并不僅僅是指牙齒沒(méi)有缺損、疼痛、出血等疾病狀態(tài)，還應(yīng)該表示牙齒整齊、潔白美麗，口氣清新。然而在兒童生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，由于先天遺傳因素或是后天的環(huán)境因素如疾病、不良的口腔習(xí)慣、替換障礙等造成的牙齒排列不齊[1]，不僅會(huì)導(dǎo)致因牙齒清潔不到位而引發(fā)齲齒、牙齦炎、牙周炎等疾病，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的異常及影響咀嚼功能和腸胃的消化、吸收，從而對(duì)兒童身體的發(fā)育和健康產(chǎn)生危害;并且它還會(huì)影響到容貌的美觀，造成兒童心理壓力，使其產(chǎn)生自卑的情緒。

一、當(dāng)前兒童口腔問(wèn)題現(xiàn)狀

家長(zhǎng)都希望孩子擁有一口健康美觀的牙齒，但由于兒童的一些不良習(xí)慣如吮指、咬筆頭、伸舌頭、啃指甲、咬唇等沒(méi)能得到及時(shí)糾正以及隨著生活質(zhì)量的提高，以及人們所進(jìn)食的食物變得越來(lái)越精細(xì)，從而使得發(fā)育中的兒童的咀嚼功能得不到充分發(fā)揮，對(duì)牙槽骨刺激不足，導(dǎo)致牙齒錯(cuò)頜畸形的發(fā)生率越來(lái)越高。

家長(zhǎng)在提高兒童口腔健康水平中的作用至關(guān)重要。但據(jù)白玥等對(duì)北京市384名兒童家長(zhǎng)口腔健康知識(shí)調(diào)查分析得知：雖然大部分家長(zhǎng)普遍認(rèn)為自己重視孩子的口腔健康）（97.92%），但每天都堅(jiān)持檢查孩子的刷牙效果者不多（52.08%），帶孩子定期到醫(yī)療機(jī)構(gòu)做口腔檢查者更少（46.88%），甚至有25%的調(diào)查對(duì)象認(rèn)為“沒(méi)有口腔健康問(wèn)題就沒(méi)必要去做檢查”[2]。因此許多兒童牙齒畸形的發(fā)生往往由于沒(méi)有及時(shí)去醫(yī)院進(jìn)行口腔檢查而錯(cuò)過(guò)了最佳矯正時(shí)間。

二、兒童牙刷存在問(wèn)題

正確地刷牙是預(yù)防兒童牙齒疾病的重要手段之一，但大部分兒童存在不愿意刷牙，不認(rèn)真刷牙的現(xiàn)象，這與牙刷的質(zhì)量及刷牙的枯燥性有很大關(guān)系。目前市場(chǎng)上的牙刷有兩種類型，傳統(tǒng)的手動(dòng)牙刷和最近幾年出現(xiàn)的電動(dòng)牙刷，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，電動(dòng)牙刷也出現(xiàn)了智能化的趨勢(shì)[3]。但目前市場(chǎng)上的大部分兒童電動(dòng)牙刷只能做到清潔牙齒的基本功能，對(duì)于用戶的某些深層次需求無(wú)法滿足，比如反饋口腔健康情況、檢測(cè)牙齒問(wèn)題、智能提醒牙齒清潔狀況和牙齒是否歪斜等。因此，設(shè)計(jì)一款新型的智能電動(dòng)牙刷，通過(guò)其內(nèi)部元件對(duì)個(gè)人口腔衛(wèi)生健康進(jìn)行有效檢測(cè)、反饋、提醒，對(duì)兒童及家長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是非常必要的，也是有很大市場(chǎng)潛力的。

三、基于HID理念的智能電動(dòng)牙刷及交互APP設(shè)計(jì)思路

健康對(duì)于人類而言可謂至關(guān)重要，而英國(guó)著名皇家工業(yè)設(shè)計(jì)師Alan Tye先生提出的健康工業(yè)設(shè)計(jì)（HID）就是基于人體的自然狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以健康使用為原則，最終讓使用者達(dá)到“健康、愉悅、樂(lè)趣”的目的。因此對(duì)兒童牙刷如何進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以保障兒童口腔健康，讓兒童在使用過(guò)程中感到舒適、愉悅并充滿樂(lè)趣是本次設(shè)計(jì)的思路。

（一）基于HID理念的智能電動(dòng)牙刷定位

運(yùn)用HID理念設(shè)計(jì)兒童智能牙刷，主要從兒童心理及生理特點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)調(diào)研及結(jié)合人機(jī)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出造型美觀，符合兒童的審美趣味及使用舒適的牙刷形態(tài);根據(jù)目前兒童的口腔問(wèn)題現(xiàn)狀，采用智能化的新技術(shù)并結(jié)合有趣的交互APP設(shè)計(jì)在有效清潔牙齒的同時(shí)具有提醒牙齒畸形的功能，從而為兒童口腔健康保駕護(hù)航。

（二）牙刷把手的人機(jī)關(guān)系實(shí)驗(yàn)

健康工業(yè)設(shè)計(jì)的核心是‘人，因此兒童在使用牙刷過(guò)程中的體驗(yàn)與感受，是本次設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素之一。把手作為牙刷的主要部分之一，其形狀和尺寸不僅關(guān)系著牙刷的美觀性，而且對(duì)于手握的舒適性和刷牙功能的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。為了設(shè)計(jì)出最為舒適，并且符合兒童喜好的把手形狀，本文對(duì)目標(biāo)群體進(jìn)行了一定量的人機(jī)實(shí)驗(yàn)。

1.人機(jī)實(shí)驗(yàn)一

在實(shí)驗(yàn)一的過(guò)程中，隨機(jī)選取了一位六年級(jí)的學(xué)生作為特定實(shí)驗(yàn)對(duì)象。通過(guò)拍攝他日常刷牙時(shí)的手部動(dòng)作并進(jìn)行記錄，同時(shí)邀請(qǐng)他通過(guò)抓握橡皮泥制作出貼合他的手部人機(jī)曲線的牙刷把手造型，并根據(jù)這位學(xué)生的手部曲線橡皮泥模型，制作出相應(yīng)曲線的初步牙刷把手油泥模型（如圖1）。同時(shí)，通過(guò)調(diào)查將現(xiàn)有的把手形狀大致分為7種，并相應(yīng)制作了7個(gè)初步牙刷把手油泥模型（如圖2）。

2.人機(jī)實(shí)驗(yàn)二

周末，在青少年兒童活動(dòng)中心，隨機(jī)邀請(qǐng)了15位目標(biāo)用戶，并且請(qǐng)他們分別抓握這八個(gè)模型把手，選出自己認(rèn)為最為舒適的把手模型（如圖3）所示。與此同時(shí)，對(duì)他們每個(gè)人進(jìn)行了相應(yīng)的訪談，并將訪談結(jié)果記錄且整理了下來(lái)。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理匯總，得出了如下結(jié)論：

目標(biāo)兒童普遍認(rèn)為直筒圓柱形略微帶有曲線的把手最為舒適，也是選擇人數(shù)最多的。此外，他們對(duì)于牙刷的造型希望是簡(jiǎn)潔易用的，對(duì)于牙刷配色設(shè)計(jì)的看法則各不相同，因?yàn)轭伾S富選擇多樣較為符合他們的喜好。另外，在當(dāng)代設(shè)計(jì)背景下，簡(jiǎn)約極致不僅是一種綠色設(shè)計(jì)處理方式，同時(shí)也符合兒童簡(jiǎn)單心理認(rèn)知，以較好地去幫助兒童加深對(duì)牙刷的親密感，而不是去關(guān)注牙刷上的輔助元素如卡通形象[4]。

（三）牙刷造型及牙刷充電盒的設(shè)計(jì)（如圖4）所示

根據(jù)把手人機(jī)測(cè)試結(jié)論及訪談的結(jié)果，以外形飛碟的形狀為靈感進(jìn)行了電動(dòng)牙刷的造型設(shè)計(jì)。該造型不僅能夠滿足兒童對(duì)于卡通動(dòng)畫人物的喜愛(ài)心理，又能體現(xiàn)強(qiáng)烈的科技感。將超聲波元件的發(fā)射接收孔設(shè)計(jì)為飛碟的發(fā)光口，使得造型與功能完美地結(jié)合在一起。與此同時(shí)，飛碟橢圓形的外形輪廓賦予了電動(dòng)牙刷刷頭獨(dú)特的造型曲線，不僅能夠深入貼合齒面，有效清潔牙齒，還能夠給予他們充滿童趣的使用體驗(yàn)。

色彩作為兒童牙刷的形態(tài)表達(dá)要素之一，和諧美麗的色彩能帶給兒童美的視覺(jué)享受。該牙刷主要用于大齡兒童使用，因此電動(dòng)牙刷主要以藍(lán)白配色和黑灰配色為主。其中藍(lán)白配色清新、富有活力，很好地體現(xiàn)了牙刷這類衛(wèi)生用品的清潔屬性，同時(shí)也符合兒童的審美喜好。黑色款沉穩(wěn)內(nèi)斂，獨(dú)特的金屬漆質(zhì)感體現(xiàn)了產(chǎn)品的科技感，適合大齡的男性兒童使用。而賦予開關(guān)的香檳金色點(diǎn)綴，不僅給予牙刷獨(dú)特的細(xì)節(jié)，而且使整體色彩更為豐富的同時(shí)，也使得產(chǎn)品的質(zhì)感得到了較大的提升。

牙刷外殼可采用陶瓷烤漆表面處理方式，其硬度高，耐磨損，并具有防水密封性能好的特點(diǎn)，此外其獨(dú)特的光澤感，賦予了牙刷細(xì)膩的質(zhì)感和光感，很好地體現(xiàn)出了產(chǎn)品的優(yōu)良設(shè)計(jì)品質(zhì)，而把手下半部分的磨砂質(zhì)感，增強(qiáng)了防滑屬性，便于抓握。

刷頭為可更換式，采用內(nèi)扣式卡槽設(shè)計(jì)，便于拆卸，并能有效防止刷頭松動(dòng)掉落。刷頭的刷毛采用杜邦Tynex Classic O.152mm軟毛，充足的毛量配合高頻率震動(dòng)，能更為深入至牙齒的細(xì)縫之處，讓清潔更給力且能更好保護(hù)牙齦，配套的APP具有定期提醒更換刷頭的功能，能夠提醒用戶定期更換刷頭，從而更好地保持口腔衛(wèi)生，養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣。

牙刷盒采用USB接口充電方式，牙刷放在相應(yīng)位置可進(jìn)行感應(yīng)充電，同時(shí)配備了3個(gè)刷頭放置孔。小巧的體積不僅便于攜帶，其獨(dú)特的充電方式可以在任何電子產(chǎn)品的接口上充電，而無(wú)需隨身攜帶電源。

（四）智能電動(dòng)牙刷的交互APP界面設(shè)計(jì)

智能電動(dòng)牙刷作為一個(gè)智能口腔健康管理系統(tǒng)，其刷牙信息與智能手機(jī)的交互可有效改善刷牙過(guò)程的枯燥與乏味，而合理有趣的交互APP界面設(shè)計(jì)能讓兒童在體驗(yàn)刷牙的過(guò)程中感受到關(guān)愛(ài)、互動(dòng)和樂(lè)趣[5]。APP的界面設(shè)計(jì)可將可愛(ài)的牙齒作為形象元素，而國(guó)標(biāo)或按鈕主要以圖案的形式適當(dāng)運(yùn)用文字以與情景相配合。配色主要以藍(lán)白為主，以形成簡(jiǎn)潔干凈的畫面場(chǎng)景。通過(guò)藍(lán)牙連接到專屬的App之后，兒童可以設(shè)定模式強(qiáng)度、及時(shí)查看口腔清潔進(jìn)程、剩余電量等基本信息，也可以在APP里設(shè)置自己的專屬刷牙模式如延長(zhǎng)刷牙時(shí)間、清潔舌苔、給牙齦做按摩以及增強(qiáng)美白效果等。刷牙完成后可反饋刷牙的認(rèn)真程度以及是否有漏刷區(qū)域、牙齒歪斜變化等信息，并生成口腔健康報(bào)告，給予專業(yè)護(hù)牙建議。此外對(duì)認(rèn)真完成刷牙的兒童以語(yǔ)言或游戲的方式給予一定的表?yè)P(yáng)，而對(duì)于刷牙不徹底的兒童以故事或游戲的方式提醒她下次要專心并認(rèn)真完成刷牙。因此通過(guò)查看APP，可以使兒童本人及家長(zhǎng)對(duì)其刷牙情況和牙齒的變化一目了然，并通過(guò)與APP的互動(dòng)使兒童愛(ài)上刷牙，并使刷牙行為具有一定的趣味性，智能電動(dòng)牙刷配合交互APP的使用場(chǎng)景及交互APP界面設(shè)計(jì)分別（如圖5、6）所示。

四、智能電動(dòng)牙刷可提醒牙齒畸形功能的實(shí)現(xiàn)原理分析

在智能電動(dòng)牙刷的設(shè)想中，可在刷頭內(nèi)部設(shè)置超聲波自動(dòng)發(fā)射接收元件。超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播過(guò)程，超聲波測(cè)距技術(shù)是一種原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的非接觸測(cè)量技術(shù)。其基本原理是：超聲傳感器由強(qiáng)電脈沖信號(hào)激勵(lì)，向外發(fā)射超聲波，超聲波遇到被測(cè)物體后形成反射回波;超聲傳感器接收反射回波，根據(jù)發(fā)射與接收的時(shí)間差來(lái)計(jì)算被測(cè)物體距離[6]。當(dāng)用戶將刷頭貼合牙齒，按下按鈕，牙刷便會(huì)從刷頭處發(fā)射超聲波到牙齒表面，超聲波從牙齒表面反射的同時(shí)被元件接收，從而牙刷得以記錄牙齒到牙刷的距離變化。通過(guò)手機(jī)上的APP即可將牙齒的歪斜程度量化，使得兒童每日細(xì)微的牙齒生長(zhǎng)變化一目了然，牙刷內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖7）。

結(jié)語(yǔ)

如今，隨著生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)口腔健康越來(lái)越重視。但是由于家長(zhǎng)工作的繁忙或者相關(guān)知識(shí)的欠缺，往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)孩子口腔問(wèn)題。因此本文根據(jù)健康工業(yè)設(shè)計(jì)理念所設(shè)計(jì)的新型智能電動(dòng)牙刷及匹配的APP，讓兒童在有效清潔牙齒并享受刷牙的同時(shí)，還能對(duì)個(gè)人口腔健康狀況進(jìn)行檢測(cè)、對(duì)存在的口腔問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行反饋，從而能夠提醒用戶將已發(fā)生的輕微疾病和畸形進(jìn)行早期治療。本設(shè)計(jì)作為一個(gè)探索，以期對(duì)基于HID理念的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及為未來(lái)的兒童牙刷設(shè)計(jì)方向提供參考。.

參考文獻(xiàn)

[1]范然，鈕葉新，劍、剛等計(jì)算機(jī)輔助牙齒隱形正畸系統(tǒng)[J]計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2013， 25（1）：81-92

[2]白玥，江虹，曲美霞，余永明北京市384名兒童家長(zhǎng)口腔健康知識(shí)調(diào)查分析[J]中國(guó)社會(huì)醫(yī)學(xué)雜志，2013，30（4）：256 258

[3]李音智能電動(dòng)牙刷的設(shè)計(jì)趨勢(shì)探究[J]設(shè)計(jì)，2018，（5）：106-107

[4]鄧威淺析兒童牙刷的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]設(shè)計(jì)，2014，（12）：117-118

[5]周君，鄧櫻體驗(yàn)式兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J]設(shè)計(jì)，2015， （19）：68-69

[6]張海鷹，高艷麗超聲波測(cè)距技術(shù)研究[J]儀表技術(shù)，2011，（9）：58-60