| 标题 | 基于HID理念的儿童智能电动牙刷设计 |
| 范文 | 滕佳华 顾云瑶 祝燕琴 摘要：通过对儿童牙刷的功能、造型及交互APP进行创新设计，以期让儿童认真喻悦地完成刷牙的同时能及时发现儿童牙齿的问题。通过分析当前儿童口腔问题及儿童牙刷的现状，结合人机实验和健康工业设计（ HID）理念，探讨智能儿童电动牙刷的设计思路。该设计可为如何将健康工业设计理念应用于生活用品的设计，以及为儿童牙刷的设计创新提供参考。 关键词：产品设计 HID 儿童牙刷 智能 中国分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1003-0069 （2019） 01-0132-03 引言 2016年全国卫生与健康大会上，习近平总书记强调“要把人民健康放在优先发展的战略地位，少年儿童的健康是健康中国的未来和希望”，因此儿童的健康是全社会越来越关注的问题之一。而口腔健康作为儿童健康的标准之一，并不仅仅是指牙齿没有缺损、疼痛、出血等疾病状态，还应该表示牙齿整齐、洁白美丽，口气清新。然而在儿童生长发育的过程中，由于先天遗传因素或是后天的环境因素如疾病、不良的口腔习惯、替换障碍等造成的牙齿排列不齐[1]，不仅会导致因牙齿清洁不到位而引发龋齿、牙龈炎、牙周炎等疾病，严重者还会导致颌面部生长发育的异常及影响咀嚼功能和肠胃的消化、吸收，从而对儿童身体的发育和健康产生危害;并且它还会影响到容貌的美觀，造成儿童心理压力，使其产生自卑的情绪。 一、当前儿童口腔问题现状 家长都希望孩子拥有一口健康美观的牙齿，但由于儿童的一些不良习惯如吮指、咬笔头、伸舌头、啃指甲、咬唇等没能得到及时纠正以及随着生活质量的提高，以及人们所进食的食物变得越来越精细，从而使得发育中的儿童的咀嚼功能得不到充分发挥，对牙槽骨刺激不足，导致牙齿错颌畸形的发生率越来越高。 家长在提高儿童口腔健康水平中的作用至关重要。但据白玥等对北京市384名儿童家长口腔健康知识调查分析得知：虽然大部分家长普遍认为自己重视孩子的口腔健康）（97.92%），但每天都坚持检查孩子的刷牙效果者不多（52.08%），带孩子定期到医疗机构做口腔检查者更少（46.88%），甚至有25%的调查对象认为“没有口腔健康问题就没必要去做检查”[2]。因此许多儿童牙齿畸形的发生往往由于没有及时去医院进行口腔检查而错过了最佳矫正时间。 二、儿童牙刷存在问题 正确地刷牙是预防儿童牙齿疾病的重要手段之一，但大部分儿童存在不愿意刷牙，不认真刷牙的现象，这与牙刷的质量及刷牙的枯燥性有很大关系。目前市场上的牙刷有两种类型，传统的手动牙刷和最近几年出现的电动牙刷，随着信息技术的不断发展和物联网时代的到来，电动牙刷也出现了智能化的趋势[3]。但目前市场上的大部分儿童电动牙刷只能做到清洁牙齿的基本功能，对于用户的某些深层次需求无法满足，比如反馈口腔健康情况、检测牙齿问题、智能提醒牙齿清洁状况和牙齿是否歪斜等。因此，设计一款新型的智能电动牙刷，通过其内部元件对个人口腔卫生健康进行有效检测、反馈、提醒，对儿童及家长来说是非常必要的，也是有很大市场潜力的。 三、基于HID理念的智能电动牙刷及交互APP设计思路 健康对于人类而言可谓至关重要，而英国著名皇家工业设计师Alan Tye先生提出的健康工业设计（HID）就是基于人体的自然状态和运动规律，以健康使用为原则，最终让使用者达到“健康、愉悦、乐趣”的目的。因此对儿童牙刷如何进行合理设计以保障儿童口腔健康，让儿童在使用过程中感到舒适、愉悦并充满乐趣是本次设计的思路。 （一）基于HID理念的智能电动牙刷定位 运用HID理念设计儿童智能牙刷，主要从儿童心理及生理特点出发，通过调研及结合人机实验，设计出造型美观，符合儿童的审美趣味及使用舒适的牙刷形态;根据目前儿童的口腔问题现状，采用智能化的新技术并结合有趣的交互APP设计在有效清洁牙齿的同时具有提醒牙齿畸形的功能，从而为儿童口腔健康保驾护航。 （二）牙刷把手的人机关系实验 健康工业设计的核心是‘人，因此儿童在使用牙刷过程中的体验与感受，是本次设计必须考虑的重要因素之一。把手作为牙刷的主要部分之一，其形状和尺寸不仅关系着牙刷的美观性，而且对于手握的舒适性和刷牙功能的实现起着至关重要的作用。为了设计出最为舒适，并且符合儿童喜好的把手形状，本文对目标群体进行了一定量的人机实验。 1.人机实验一 在实验一的过程中，随机选取了一位六年级的学生作为特定实验对象。通过拍摄他日常刷牙时的手部动作并进行记录，同时邀请他通过抓握橡皮泥制作出贴合他的手部人机曲线的牙刷把手造型，并根据这位学生的手部曲线橡皮泥模型，制作出相应曲线的初步牙刷把手油泥模型（如图1）。同时，通过调查将现有的把手形状大致分为7种，并相应制作了7个初步牙刷把手油泥模型（如图2）。 2.人机实验二 周末，在青少年儿童活动中心，随机邀请了15位目标用户，并且请他们分别抓握这八个模型把手，选出自己认为最为舒适的把手模型（如图3）所示。与此同时，对他们每个人进行了相应的访谈，并将访谈结果记录且整理了下来。 通过对实验结果的整理汇总，得出了如下结论： 目标儿童普遍认为直筒圆柱形略微带有曲线的把手最为舒适，也是选择人数最多的。此外，他们对于牙刷的造型希望是简洁易用的，对于牙刷配色设计的看法则各不相同，因为颜色丰富选择多样较为符合他们的喜好。另外，在当代设计背景下，简约极致不仅是一种绿色设计处理方式，同时也符合儿童简单心理认知，以较好地去帮助儿童加深对牙刷的亲密感，而不是去关注牙刷上的辅助元素如卡通形象[4]。 （三）牙刷造型及牙刷充电盒的设计（如图4）所示 根据把手人机测试结论及访谈的结果，以外形飞碟的形状为灵感进行了电动牙刷的造型设计。该造型不仅能够满足儿童对于卡通动画人物的喜爱心理，又能体现强烈的科技感。将超声波元件的发射接收孔设计为飞碟的发光口，使得造型与功能完美地结合在一起。与此同时，飞碟椭圆形的外形轮廓赋予了电动牙刷刷头独特的造型曲线，不仅能够深入贴合齿面，有效清洁牙齿，还能够给予他们充满童趣的使用体验。 色彩作为儿童牙刷的形态表达要素之一，和谐美丽的色彩能带给儿童美的视觉享受。该牙刷主要用于大龄儿童使用，因此电动牙刷主要以蓝白配色和黑灰配色为主。其中蓝白配色清新、富有活力，很好地体现了牙刷这类卫生用品的清洁属性，同时也符合儿童的审美喜好。黑色款沉稳内敛，独特的金属漆质感体现了产品的科技感，适合大龄的男性儿童使用。而赋予开关的香槟金色点缀，不仅给予牙刷独特的细节，而且使整体色彩更为丰富的同时，也使得产品的质感得到了较大的提升。 牙刷外壳可采用陶瓷烤漆表面处理方式，其硬度高，耐磨损，并具有防水密封性能好的特点，此外其独特的光泽感，赋予了牙刷细腻的质感和光感，很好地体现出了产品的优良设计品质，而把手下半部分的磨砂质感，增强了防滑属性，便于抓握。 刷头为可更换式，采用内扣式卡槽设计，便于拆卸，并能有效防止刷头松动掉落。刷头的刷毛采用杜邦Tynex Classic O.152mm软毛，充足的毛量配合高频率震动，能更为深入至牙齿的细缝之处，让清洁更给力且能更好保护牙龈，配套的APP具有定期提醒更換刷头的功能，能够提醒用户定期更换刷头，从而更好地保持口腔卫生，养成良好的卫生习惯。 牙刷盒采用USB接口充电方式，牙刷放在相应位置可进行感应充电，同时配备了3个刷头放置孔。小巧的体积不仅便于携带，其独特的充电方式可以在任何电子产品的接口上充电，而无需随身携带电源。 （四）智能电动牙刷的交互APP界面设计 智能电动牙刷作为一个智能口腔健康管理系统，其刷牙信息与智能手机的交互可有效改善刷牙过程的枯燥与乏味，而合理有趣的交互APP界面设计能让儿童在体验刷牙的过程中感受到关爱、互动和乐趣[5]。APP的界面设计可将可爱的牙齿作为形象元素，而国标或按钮主要以图案的形式适当运用文字以与情景相配合。配色主要以蓝白为主，以形成简洁干净的画面场景。通过蓝牙连接到专属的App之后，儿童可以设定模式强度、及时查看口腔清洁进程、剩余电量等基本信息，也可以在APP里设置自己的专属刷牙模式如延长刷牙时间、清洁舌苔、给牙龈做按摩以及增强美白效果等。刷牙完成后可反馈刷牙的认真程度以及是否有漏刷区域、牙齿歪斜变化等信息，并生成口腔健康报告，给予专业护牙建议。此外对认真完成刷牙的儿童以语言或游戏的方式给予一定的表扬，而对于刷牙不彻底的儿童以故事或游戏的方式提醒她下次要专心并认真完成刷牙。因此通过查看APP，可以使儿童本人及家长对其刷牙情况和牙齿的变化一目了然，并通过与APP的互动使儿童爱上刷牙，并使刷牙行为具有一定的趣味性，智能电动牙刷配合交互APP的使用场景及交互APP界面设计分别（如图5、6）所示。 四、智能电动牙刷可提醒牙齿畸形功能的实现原理分析 在智能电动牙刷的设想中，可在刷头内部设置超声波自动发射接收元件。超声波是一种机械振动在媒质中的传播过程，超声波测距技术是一种原理简单，易于实现的非接触测量技术。其基本原理是：超声传感器由强电脉冲信号激励，向外发射超声波，超声波遇到被测物体后形成反射回波;超声传感器接收反射回波，根据发射与接收的时间差来计算被测物体距离[6]。当用户将刷头贴合牙齿，按下按钮，牙刷便会从刷头处发射超声波到牙齿表面，超声波从牙齿表面反射的同时被元件接收，从而牙刷得以记录牙齿到牙刷的距离变化。通过手机上的APP即可将牙齿的歪斜程度量化，使得儿童每日细微的牙齿生长变化一目了然，牙刷内部结构（如图7）。 结语 如今，随着生活品质的提高，人们对口腔健康越来越重视。但是由于家长工作的繁忙或者相关知识的欠缺，往往不能及时发现孩子口腔问题。因此本文根据健康工业设计理念所设计的新型智能电动牙刷及匹配的APP，让儿童在有效清洁牙齿并享受刷牙的同时，还能对个人口腔健康状况进行检测、对存在的口腔问题及时进行反馈，从而能够提醒用户将已发生的轻微疾病和畸形进行早期治疗。本设计作为一个探索，以期对基于HID理念的产品设计及为未来的儿童牙刷设计方向提供参考。. 参考文献 [1]范然，钮叶新，剑、刚等计算机辅助牙齿隐形正畸系统[J]计算机辅助设计与图形学学报，2013， 25（1）：81-92 [2]白玥，江虹，曲美霞，余永明北京市384名儿童家长口腔健康知识调查分析[J]中国社会医学杂志，2013，30（4）：256 258 [3]李音智能电动牙刷的设计趋势探究[J]设计，2018，（5）：106-107 [4]邓威浅析儿童牙刷的创新设计[J]设计，2014，（12）：117-118 [5]周君，邓樱体验式儿童产品设计[J]设计，2015， （19）：68-69 [6]张海鹰，高艳丽超声波测距技术研究[J]仪表技术，2011，（9）：58-60 |
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