人因工程论文.pdf

1 人因工程论文 人因工程论文 电动牙刷的人性化设计电动牙刷的人性化设计 班级 工硕班级 工硕 52 姓名 董钦波姓名 董钦波 学号 学号 05083045 2 电动牙刷的人性化设计电动牙刷的人性化设计 摘要 针对处于新兴蓬勃发展的电子牙刷 结合人体生理指数 对电动牙刷进行人因工程分析 针对电子牙刷的刷头 刷柄 内部电机和电源等几个重要的部件给出几套科学合理的设计规 范和原则 通过更加人性化的设计 可以使人们更加方便地使用并享受电动牙刷的乐趣 从 而更好的维持口腔健康 关键词 人因工程 人机工程学 电动牙刷 刷头 刷柄 电源和内部电路 色彩与色调 Human Engineering Design of Electric Toothbrush Abstract Against the prosperous development of a new electronic toothbrush with human physiological indices the electric toothbrush for people engineering analysis electronic toothbrush against the head of the toothbrush brush handle internal motor and power and several other important components are several scientific and reasonable design norms and principles Through more humanized design can make people more convenient to use and enjoy the fun electric toothbrush thereby better maintaining oral health 引言 随着人民生活水平的不断提高 人们越来越关注身体健康 俗话说 病从口入 口腔 健康无疑是人们关注的焦点之一 而保持口腔健康最简便易行的方法应该是刷牙 因此牙刷 的人性化设计显得非常重要 因此更人性化 使用更方便 更智能化的现代牙刷自然成为新 一代牙刷发展的方向 可以说电动牙刷是这个方向的杰出代表 中国的主要大城市 刚刚开始步入电动牙刷的消费时代 全国的电动牙刷消费量 不足 牙刷总消费量的 2 市场潜力非常巨大 而且消费趋势呈明显的上升 而在美国 电动牙 刷已经占据了牙刷市场的半壁江山 我国是牙刷生产大国 拥有如扬州杭集镇 牙刷之都 和以今晨为代表的武汉牙刷的牙刷 市场基地 中国目前年产牙刷近 40 亿支 其中江苏扬州的 中国牙刷城 杭集工业园 的牙刷产量占中国牙刷产量的 80 年产量达 30 亿支 但同时美国 德国 日本的一些企 业如高露洁 佳洁士 欧乐 B 等企业在近几年也纷纷进入中国市场 对中国的本土品牌发起 了强有力的攻势 外资品牌进入中国市场 带来了新的设计 新的理念 对中国的传统牙刷设计带来了挑 战 中国本土品牌应从产品的性能 设计 包装等方面自主创新 改善电动牙刷在设计上存 在缺陷 如刷头过大 刷毛过硬 增加人性化设计 加大在这方面的研发投入 各大厂商如果 能在电动牙刷的人性化设计上有所突破 必将会使其产品更具有市场竞争力 3 一 设计理念 产品的人性化设计是现代工业设计的大趋势 因为任何工业产品都是为人设计的 都是 供人们使用的 产品最终的命运要视产品与人关系的协调程度而定 特别适合用电动牙刷的 人群 刷牙技巧差 没耐心者 住院病人 行动不便者 人工植牙者 牙周病患者等 在进 行产品的人性化设计时需要考虑很多因素 1 需求因素 一般而言 与产品设计关系最密切的需求包括生理需求 心理需求 生理需求是人们本身的器官 感官必要的需求 如不能满足这种需求 就会带来生存的 困难以致无法生活和工作 电动牙刷就应该满足人们清洗口腔的目的 心理需求要求产品不仅能用 而且好用 使人感到极大的舒适和方便 同时又美观 漂 亮 豪华 能体现使用者的文化修养 社会地位和层次 设计优良的电动牙刷是人们追求高 品质生活的必然选择 2 人机工程学因素 人机工程学应用人体测量学 人体力学 生理学和心理学等学科的研究方法 对人体结 构和特征进行研究 提供人体机能特征参数 为产品设计提供必要的设计参数 也是设计师 进行产品人性化设计所必须考虑和解决的因素 电动牙刷的设计应满足人体机能特征参数 3 可靠性因素 产品的可靠性是衡量人们信赖及接受产品与否的基本标准 没有可靠性或可靠性过低的 工业产品在使用中因容易失效而经常出现故障 甚至带来不安全因素 因此 产品的可靠性 及其可靠性设计 成为现代工业产品设计中的重要环节之一 电动牙刷在电源 旋转刷头的 安全性可靠性方面应进行把握 在进行电动牙刷设计时要以人为本 充分考虑影响人性化 的各种因素 采用合适的表达方式 对产品进行人性化设计 将人性化的设计理念贯穿在整个设计活动中体现设计师对人性 的关怀 二 分析口腔内部构造和牙齿构造 口腔 oral cavity 是消化管的起始部分 前借口裂与外界相 通 后经咽峡与咽相续 口腔内有牙 舌等器官 口腔的前壁 为唇 侧壁为颊 顶为腭 口腔底为黏膜和肌等结构 口腔借 上 下牙弓分为前外侧部的口腔前庭 oral vestibule 和后内侧部 的固有口腔 oral cavity proper 当上 下颌牙咬合时 口腔前 庭与固有口腔之间可借第三磨牙后方的间隙相通 4 从外部观察 整个牙齿是 由牙冠 牙根及牙颈三部分组 成 平时我们在口腔里能看到 的部分就是牙冠 它是发挥咀 嚼功能的主要部分 依据咀嚼 功能不同 形态各异 牙根是固 定在牙槽窝内 它是牙体的支 持部分 其形态与数目也随功 能的不同而有差异可分为单 根牙和多根牙 切牙和尖牙绝 大部分是一个根 下颌前磨牙 少数为两个根 多数为一个根 上颌前磨牙多数为两个根 少数为一个根 磨牙一般为 2 3 个根 每一个牙根的末端有一个小孔 叫根尖孔 牙冠与牙根交界处叫牙颈 如果我们把牙齿纵型剖开来观察 可见牙齿是由牙釉质 俗称珐琅质 牙本质和牙骨质 三层硬组织 及最里层的一种牙髓软组织构成 牙釉质它是牙冠外层的白色半透明的钙化程度最高的坚硬组织 其硬度仅次于金刚石 硬化完全的牙釉质仅含 4 的有机物 而无机物则可高达 96 一般说来 它是没有感觉的 活组织 其新陈代谢过程缓慢 牙本质它是构成牙齿的主体 位于牙釉质和牙骨质的内层 也是牙髓腔及根管的侧壁 颜色淡黄 大约含有 30 的有机物和水 70 的无机物 硬度低 于牙釉质 若用显微镜观察 可见到牙本质内有许多排列规则的细管 称为牙本质小管 管 内有神经纤维 当牙本质暴露后 能感受外界冷 热 酸 甜等刺激 而引起疼痛 牙骨质 它包绕牙根的外层 较薄 颜色较黄 大约有 45 50 的无机物 硬度类似于骨组织 具 有不断新生的特点 牙髓它位于髓腔及根管内 主要由结缔组织 血管和神经构成 后两者 通过根尖孔与身体的血液循环系统和神经系统相连接 牙髓组织的功能是形成牙本质 具有 营养 感觉 防御的能力 牙釉质对外界的刺激特别敏感 可产生难以忍受的剧烈的疼痛 牙刷主要清洗牙冠 牙釉质 牙龈以及相互缝隙间的食物残渣和细菌 还可以清除口腔 内壁及舌面上的细菌 电动牙刷对牙釉质影响甚大 劣质刷毛可能引起牙釉质的损伤 三 电动牙刷的人因化分析 1 电动牙刷刷头 人性化设计 采用柔软的圆头刷毛温和接触牙齿 不会损伤牙齿牙龈和牙床 还对牙床起到按摩作用 又不影响刷牙的效果 可以把每一颗牙齿都刷干净 如果用力过大 牙龈保护系统确保刷头 后弹 从而控制刷牙力度 5 刷头外圈的刷毛较长 转动时能够深入牙龈及牙齿的缝隙间彻底清洁 能够到达一般牙 刷难以触及的区域 也是牙菌斑最易堆积形成牙结石的危险地带 刷头直径约 1 公分 恰好包住整颗牙齿 能彻底清洁每一颗牙齿的表面 内侧牙齿及牙 龈缝隙间隐藏的牙菌斑 采用左右转动式刷牙系统 刷头与牙刷柄采用非固定连接 刷头可自由取下 容易更换 牙医建议我们每三个月换一次刷头 绿色寿命显示刷毛 正确使用后如果刷毛绿色褪至约 一半处 就是提醒你该换刷头了 而且全家三人可共用一支电动牙刷 只需简单更换刷头即可 方便实惠 接口处可采用 卡住式连接 取下 安装更加方便 电动牙刷刷牙时刷头一般是摆动的 摆动形式主要有以 下几类 1 声波振动式电动牙刷 它的核心技术是利用高频脉冲声波为 动力 驱动牙刷头或牙刷臂作上下摆动 该电动牙刷科技含量高 但由于声波产生的动力较 微弱 刷牙力度不够 难以有效清洁牙刷 而该电动牙刷最大的问题是价格昂贵 每支 800 元人民币左右 普及困难 2 左右摆动式电动牙刷 其牙刷头在平面位置上左右摆动 类似打磨机 抛光机的工 作 牙缝刷洗不到 浩齿效果较差 3 振动式电动牙刷 其采用了按摩器的原理设计的 使用时由于振动 手会发麻 洁 齿效果差 4 牙刷臂上下摆动式电动牙刷 它的设计解决了顺着牙缝刷牙的难题 但由于是牙刷 臂转动带动牙刷头上下摆动 所以整柄牙刷抖动较大 仍不理想 改善措施 可采用摆头顺齿电动牙刷采用叉架式结构设计 使牙刷头固定在叉架内 通 过拨杆拨动牙刷头的限位槽 使其作稳定自如的上下摆动 这种结构式设计 改变了牙刷头 的运作方式 该设计的另一特点 就是可以在许多种电动牙刷原有基本结构 工艺不做大改 大动的基础上 很好的溶合 就可以实现牙刷头上下摆动 顺齿刷牙的功能 此点为快速进 入工业化生产创造了条件 简捷 合理 实用的结构设计 使生产成本有较大降低 市场零 售价降低 为企业获得更大利润和市场普及推广提供了很大空间 这样设计的电动牙刷与传统手动牙刷相比 在清除牙菌斑 减少牙龈炎和牙龈出血方面 更为科学和有效 由于牙刷头的高频运动 可以轻松获得规范 标准的刷牙效果 达到按摩 牙龈 从而可以促进局部的血液循环 在牙齿周围的这些组织抵抗力就会增强 使用简单 只须将刷头轻放在每颗牙齿上 电动牙刷会自动作出正确的转动 省却繁复的刷牙步骤 一 般人士使用后即能体验到其清洁功能 你亦能察觉到你的口腔卫生有较明显的改善 相信它 必将成为人民生活中必不可缺的健康时尚的用品 牙刷安装刷头的地方 里面完全密封 安全卫生 6 刷头上添加 绿色 有机塑料套膜 有效阻止灰尘细菌的侵入 更加卫生 刷头可放在专用底座上 不但使用时易寻找 而且不易丢失 还可使物品摆放整齐有规律 特别注意对待儿童要采用一体化设计 因为如果儿童用的电动牙刷也是分体式的 那 么孩子在刷牙的过程中有可能被脱落的刷头卡住或者误吞刷头造成危险 所以为孩子选择 电动牙刷时一定要选择一体化设计的牙刷 增强安全系数 特别注意对待儿童要采用一体化设计 因为如果儿童用的电动牙刷也是分体式的 那 么孩子在刷牙的过程中有可能被脱落的刷头卡住或者误吞刷头造成危险 所以为孩子选择 电动牙刷时一定要选择一体化设计的牙刷 增强安全系数 2 牙刷刷柄的设计 电动牙刷由于在牙刷臂内置了微型电机还有复杂的集成电路系统 因此比普通牙刷看起来要 笨重 但也可以模仿传统牙刷 设计一些更人性化的刷柄 使之更加符合人体的生理特性 7 有一定的曲度 像牙科医生的用具 据称能深入口腔较难刷到的地方 富有弹性 能避免因牙刷压在牙龈上的力度过大而令牙龈受损 防滑特性 具防滑功能 避免刷牙时牙刷滑掉 刷柄长度在 18 25cm 之间比较好 比普通牙刷略长 使刷头可以轻松到达牙齿的任何 地方 易握手柄设计 握柄轮廓纤细 使用舒适灵巧 易于操作掌握电动牙刷主要靠手腕 部来回移动进行刷牙 能降低六成左右的刷牙力度 减轻用力过猛造成的口腔伤害 很大程 度上能降低牙龈炎与牙龈出血的几率 牙刷的手柄比普通的牙刷粗壮 非常合手 把握的感 觉很好 重量不应该超过 200g 否则会加大手腕部的受力 引起不适与疼痛 刷柄上设计强 弱转换开关 可因人而异调节牙刷头的运动速度 刷柄上安装了分钟定时器 建议每次刷牙时间至少应为 2 分钟 体贴的 2 分钟定时 器 会自动提醒你刷牙时间已 2 分钟 卡通儿童电动牙刷电动牙刷 针对儿童设计的电动牙刷刷柄采用卡通设计 可以让小朋友们爱不释手 高速旋转的刷 头有着无限乐趣 让孩子延长刷牙的时间 不知不觉爱上刷牙 3 电动牙刷电源 内部集成电路 电动机的设计3 电动牙刷电源 内部集成电路 电动机的设计 3 1 充电设备的设计 3 1 充电设备的设计 8 电动牙刷分为充电和用电池驱动两种类型 用电池驱动的电动牙刷更适合经常出差的 人 并且电池更灵活 经济一些 而充电的电动牙刷 充电后使用时间更长 长久来看 是 更加经济实惠的 牙刷放在充电座上 这里要提一下 设计的充电方式很特别 因为电动牙刷势必会接触 到水 如果设计成电池是可以取出 或是有个插头可以充电 水都有可能渗入导致机体损害 因此它设计成感应式充电 优点是不用担心水会渗入 而且充电时间会比普通的充电方式更 加快捷 只需要短短的三个小时 大大节省大量时间 蓝色充电指示灯帮助您掌握充电状态 当牙刷插入充电器时 手柄上的充电指示灯不断闪烁 提示您牙刷正在充电 当指示灯停止 闪烁 表示充电完毕 3 2内部集成电路 电动机的设计 内部集成电路 电动机的设计 接通和断开电动机用的开关设置在刷柄的里面或上面均可 布置在牙刷内的电线使可充 电电池 电动机和开关的电路联通起来 与开关相联动的定时器可在电动机接通规定时间 三 分钟 以后 自动地实现电动机停机 开关还可用于控制或者变化振动频率的大小 发光二 极管指示灯可用于指示定时器的电路运转是否正常 它还可用于指示电池电源是否变弱 专业刷牙时间提醒功能 会每隔 30 秒发出短暂信号 提示你该清洁下一个区域了 在 总操作时间累计到 2 分钟时还会发出较长的提醒信号 图 5 内示有另一种振动装置 压电电子传感器 30 该传感器设置在刷头腔体内直接靠 近刷毛的下面振动着刷毛 压电电子传感器 30 在刷头腔体内由支点 31 支承 并在声波或超 声波频率范围内工作 采用磁悬浮马达驱动 能够以每分钟 31000 次的声波振动进行轻柔的小幅度按摩 这种 快速而小幅度振动 既能有效除去牙垢 而且对牙龈也有按摩作用 尤其适合上了年纪的人 电动牙刷使用非常简单 操作按扭很少 界面友好 上手快 4 电动牙刷色彩 色调的设计 色彩不仅能够理性地传达某种信 J 息 更重要的是以它特有的魅力激发起人们的情感反 应 达到影响人 感染人和使人容易接受的目的 不同的色彩会使人产生不同的刺激反应 9 色调是在总体色彩感觉中起支配和统一全局作用的色彩设计要素 另外 它对人的感觉 情绪有着特别显著的影响作用 1 用暖色调有温暖的效果 用冷色调会使人感到冷清 2 以高彩度的暖色为主调能使人感觉刺激兴奋 以低彩度的冷色为主调可以让人平静思 索 3 高明色调轻爽 明快 低明色调深沉 庄重 10 牙刷的色彩是指牙刷外观