基于TRIZ理論的牙刷發(fā)展分析

宋鈺+趙新軍

1 引言

牙刷作為一種清潔牙齒的工具，陪伴著我們每個(gè)早晨和夜晚。在全美的一項(xiàng)調(diào)查中，牙刷甚至超越了汽車和電腦，成為了人類最有用的發(fā)明。有記載的護(hù)牙歷史可以追溯到原始社會(huì)，可以說，口腔健康和牙齒保健問題一直受到人們的關(guān)注。本文以牙刷發(fā)展的重大階段、主要產(chǎn)品和TRIZ理論相結(jié)合，進(jìn)一步探討牙刷在人類生活中所扮演的重要角色和未來發(fā)展趨勢，為該產(chǎn)品的研究貢獻(xiàn)有價(jià)值的理論資料。

2 牙刷的分類和基本工作原理

2.1牙刷的分類

牙刷，顧名思義就是一種清潔牙齒的刷子，一般人們會(huì)配合使用牙膏以進(jìn)行更徹底的清潔。牙刷主要有四個(gè)部分組成：刷頭、刷頸、刷柄和刷毛。

按照刷頭的形狀可以將牙刷大致分為三類：較容易深入口腔內(nèi)部的鉆石頭形刷頭、能有效清潔牙齒每一個(gè)表面的方形刷頭和更適合口腔人體工學(xué)的圓形或橢圓形刷頭。同時(shí)筆者注意到，如今的牙刷已經(jīng)不僅僅局限于以上幾種形狀，而是進(jìn)行不同形狀的組合，以達(dá)到最好的清潔效果。

刷柄按照形狀可分為直柄和彎柄，按功能可分為彈性手柄和防滑手柄。設(shè)計(jì)良好的刷柄主要有三個(gè)功能：避免因牙刷壓在牙齦上的力度過大而令牙齦受損，避免使用時(shí)牙刷滑落，以及使用方便省力。

刷毛的設(shè)計(jì)一直是生產(chǎn)廠家的關(guān)注焦點(diǎn)，從最初彈性良好，質(zhì)地優(yōu)良的杜邦絲，到如今各式新材料如納米絲，可以說刷毛經(jīng)歷了一場場革命式的改變。在刷毛的質(zhì)地一直改進(jìn)的同時(shí)，它與牙齒的接觸面形式保持著相對的穩(wěn)定：波浪型、V型和平整型。平整型（如圖1）是牙刷最初的設(shè)計(jì)，波浪型（如圖2）可以在牙齒之間更好的接觸，增加摩擦力，清潔更徹底。

此外，牙刷的另一個(gè)重要分類依據(jù)是它的驅(qū)動(dòng)方式。大多數(shù)的牙刷還是手動(dòng)，由使用者自主操縱刷柄，使刷毛和牙齒之間產(chǎn)生摩擦，達(dá)到清潔牙齒的效果。自從第一支電動(dòng)牙刷問世以來，與普通牙刷相比，清潔效果更為科學(xué)有效的電動(dòng)牙刷立即走入了千家萬戶。電動(dòng)牙刷可以清除牙菌斑、減少牙齦炎、牙周病和牙齦出血等口腔疾病，這也是目前歐美許多國家普遍流行的日用品。

2.2電動(dòng)牙刷和超聲波牙刷的基本工作原理

電動(dòng)牙刷通過電動(dòng)機(jī)芯的快速旋轉(zhuǎn)或震動(dòng)，使刷頭產(chǎn)生高頻震動(dòng)，瞬間將牙膏分解成細(xì)微泡沫，深入清潔牙縫；與此同時(shí)，刷毛的顫動(dòng)能促進(jìn)口腔的血液循環(huán)，對牙齦組織有按摩效果。

從原理上分，電動(dòng)牙刷有兩大類：旋轉(zhuǎn)與振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)類的牙刷原理簡單，就是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)圓形刷頭旋轉(zhuǎn)，在執(zhí)行普通刷牙動(dòng)作的同時(shí)加強(qiáng)摩擦效果。旋轉(zhuǎn)類的牙刷噪音大，牙面清洗很干凈，牙縫清洗相對較弱，但對牙齒磨損大，不建議長期使用。振動(dòng)類型的牙刷更復(fù)雜，從價(jià)格上來看也更高端。振動(dòng)類型的牙刷內(nèi)部有一個(gè)電驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)電機(jī)，能讓刷頭產(chǎn)生垂直于刷柄方向的高頻擺動(dòng)，但擺動(dòng)的幅度很小，一般為上下各5毫米左右，行業(yè)最大的擺幅是6毫米。刷牙的時(shí)候一方面高頻擺動(dòng)的刷頭能高效完成洗刷牙齒的動(dòng)作，另一方面超過30000次/分鐘的振動(dòng)也讓口腔里的牙膏和水的混合物產(chǎn)生大量微小的氣泡，氣泡爆裂時(shí)產(chǎn)生的壓力可以深入牙縫清潔污垢。

超聲波牙刷是指刷頭的振動(dòng)頻率與聲波頻率一致或者相近，因此也叫聲波振動(dòng)牙刷。并非字面意思理解的用"聲波"來刷牙，只是類似于聲波振動(dòng)頻率的刷毛快速運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了超越傳統(tǒng)手動(dòng)牙刷近100倍的超強(qiáng)清潔效果。

超聲波牙刷是利用超聲波能量在牙周的空化效應(yīng)達(dá)到清除牙周的病菌和不潔物的，其清潔范圍能覆蓋牙周各個(gè)部位。超聲波能量通過刷頭的刷毛傳遞到牙齒和牙齦表面：一方面松動(dòng)菌斑、牙垢和細(xì)小的牙石和牙齒的粘合，破壞細(xì)菌在齦袋及牙面各隱藏處里的寄生繁殖；同時(shí)，通過觸及牙齦的刷毛傳遞到牙齦表面的超聲波能量進(jìn)一步滲透到牙齦內(nèi)部，作用于細(xì)胞膜后，加速血液循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝，可抑制牙肉炎癥和牙齦出血，防止牙齦萎縮。

3 牙刷的發(fā)展歷程

原始的人類使用草桿清潔牙齒，草桿當(dāng)中含有大量堅(jiān)硬的微小硅石顆粒，可以提供研磨牙齒的清潔功效。世界上許多古老文明都有悠久的護(hù)牙文化，比如在公元前3000年，蘇美人烏爾城邦的國王墓穴中就曾發(fā)現(xiàn)過清理口腔用的最早工具——牙棒（如圖3），一支能用上兩個(gè)星期。在古希臘和羅馬時(shí)代人們用動(dòng)物骨灰做牙粉清理口腔，還有些原始部落用木炭、鹽水、細(xì)砂、樹枝來清理牙齒。

中國人在2000多年前就已經(jīng)知道保護(hù)牙齒的重要性了。秦漢時(shí)期民間就有“晨漱不如夜漱，此善于養(yǎng)齒者”的說法，大意就是通過漱口的方式來護(hù)理牙齒，當(dāng)時(shí)，漱口用的水一般多為鹽水、茶水和藥水?！都t樓夢》里賈寶玉每天清晨都有用鹽擦牙的習(xí)慣，蘇軾也用濃茶來當(dāng)做漱口水。晚唐時(shí)期，人們把楊柳枝泡在水里，要用的時(shí)候，用牙齒咬開楊柳枝，里面的楊柳纖維就會(huì)支出來，好像細(xì)小的木梳齒，很方便的牙刷（如圖4）。古語“晨嚼齒木”就是這個(gè)來源。到了元朝，元代社會(huì)上層人物用牙刷，一般人還是用柳枝，和中草藥研制成的揩齒粉末刷牙。當(dāng)時(shí)的牙刷主要是用骨、角、竹、木等材料，在頭部鉆毛孔兩行，在孔上植入馬尾，這就是牙刷的雛形之一馬尾牙刷了（如圖5）。

歐洲公認(rèn)的第一把批量生產(chǎn)的牙刷是由英國人William Addis在1780年制造的。他在1770年因一場騷亂而被判入獄，他在獄中沒有荒度人生，而是嘗試了很多方法來清潔牙齒——包括用破布蘸著煙塵和鹽來回摩擦牙齒，制成了一種“乞丐版”牙刷。雖然英國人很早就開始工業(yè)化生產(chǎn)牙刷，但世界上第一個(gè)關(guān)于牙刷的專利（如圖6）是由美國人H. N. Wadsworth于1857年獲得的（美國專利號(hào)18653）。1938年，杜邦公司推出了第一個(gè)尼龍制成的牙刷，尼龍是一種合成纖維，擁有許多優(yōu)點(diǎn)。而美國真正開始大規(guī)模生產(chǎn)牙刷則是在1885年。而第一把電動(dòng)牙刷Broxodent則是由瑞士人在1954年發(fā)明。

4 基于TRIZ理論的牙刷發(fā)展分析

以最初期的通用型牙刷（如圖7）為雛形，針對不同的消費(fèi)群體，牙刷的發(fā)展主要有以下五個(gè)發(fā)展方向：增強(qiáng)清潔效果、增強(qiáng)趣味性、增強(qiáng)便攜性、簡化使用和更加環(huán)保。以下將就這五個(gè)發(fā)展方向結(jié)合TRIZ理論和發(fā)展過程中涌現(xiàn)的產(chǎn)品進(jìn)行具體的介紹和分析。endprint

4.1增強(qiáng)清潔效果

隨著生活水平的提高，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了口腔健康的重要性，對牙刷的清潔效果有了更高的要求，由此推動(dòng)了材質(zhì)和造型等方面的改良，以增強(qiáng)牙刷的清潔效果。比如運(yùn)用了組合原理和反向原理的電動(dòng)牙刷和超聲波牙刷，一改傳統(tǒng)的人力操控，利用震動(dòng)等以達(dá)到更有效的清潔。再比如利用了替代機(jī)械系統(tǒng)原理和復(fù)合材料原理的納米牙刷和磁性保健牙刷，使得牙齒的清潔不僅僅依靠于牙膏的成分和牙刷的摩擦，而是通過特殊材料的使用達(dá)到殺菌美白等功能。

4.2增強(qiáng)趣味性

針對兒童的牙刷改良主要體現(xiàn)在趣味性上，對于幼兒來說刷牙并不是一個(gè)享受的過程，因此增加牙刷的趣味性能夠幫助發(fā)育期的兒童保護(hù)牙齒并且養(yǎng)成刷牙的習(xí)慣。利用了TRIZ理論中的組合原理，通過附加功能達(dá)到吸引兒童的目的。比如能吹泡泡的牙刷（如圖8.1）、會(huì)唱歌的牙刷（如圖8.2）、能玩游戲的牙刷（如圖8.3）等。對于那些使用牙刷可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)或沒有足夠能力抓握的幼小兒童，指套式牙刷（如圖8.4）可以很好的幫忙，它利用了分離原理，將物體（牙刷）中的關(guān)鍵部分（刷頭）挑選和分離出來，在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上保證了兒童的安全。

4.3增強(qiáng)便攜性

牙刷的便攜性是差旅人士和旅行達(dá)人在選購牙刷時(shí)非常關(guān)注的一個(gè)因素，針對于此，利于攜帶、方便使用的一系列牙刷如折疊伸縮牙刷、一次性牙刷應(yīng)運(yùn)而生。折疊伸縮牙刷應(yīng)用了TRIZ理論中的分割原理，使物體分成容易組成和拆卸的部分，在保證清潔功能的前提下，減少了占用空間，極大提高了便攜性。一次性牙刷應(yīng)用了TRIZ理論中的低成本不耐用的物品代替昂貴耐用的物體原理，這也被大多數(shù)酒店和旅館所應(yīng)用。

4.4簡化使用

歷史上的許多發(fā)明都是懶人的發(fā)明，牙刷的發(fā)展也不例外。簡化牙刷的使用也是設(shè)計(jì)者在爭奪市場份額時(shí)要考慮的因素之一。例如運(yùn)用了局部質(zhì)量原則的噴泉式牙刷（如圖9），使組成物體的不同成分組成不同功能，使用者在刷牙后，可以同時(shí)清潔牙刷和進(jìn)行漱口。再例如運(yùn)用預(yù)補(bǔ)償原理和自服務(wù)原理的一體化牙刷，將牙膏藏在刷柄中，這樣消費(fèi)者不必再費(fèi)心準(zhǔn)備牙刷，這在差旅中尤為方便。

4.5更加環(huán)保

隨著公眾對于環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，牙刷的環(huán)保性也在設(shè)計(jì)過程中納入了考慮。牙刷并不是一種耐用品，平均三個(gè)月就要更換一次，因此牙刷的消耗量是非常巨大的。如今市場上的許多牙刷都應(yīng)用易于降解和能夠循環(huán)使用的材料制成，或者直接應(yīng)用天然材料如竹制牙刷（圖10）。

5 牙刷發(fā)展趨勢的預(yù)測

對牙刷行業(yè)而言，消費(fèi)者的購買傾向受到不斷萌生的新技術(shù)影響。關(guān)于牙刷的專利已經(jīng)大批量出現(xiàn)，如果這些新技術(shù)可以投入到生產(chǎn)中，牙刷產(chǎn)業(yè)勢必要進(jìn)行一場革命。放眼世界，隨著人口的增加和人們對于牙齒健康的重視程度越來越高，牙刷的消費(fèi)量也呈現(xiàn)上升趨勢。

消費(fèi)者對于牙刷的需求主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

（1）牙刷整體造型設(shè)計(jì)更貼合手部曲線，和人的動(dòng)作達(dá)到更好的配合。

（2）刷毛選用的材料和刷毛排列的科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

（3）更高的耐磨性能與優(yōu)化設(shè)計(jì)方案相結(jié)合。

（4）可以適應(yīng)不同年齡、不同層次的消費(fèi)者。

（5）產(chǎn)品從裝飾性逐步向注重功能性、臨床效果方向發(fā)展，設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

6 結(jié)論

縱觀牙刷的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)牙刷的更新?lián)Q代呈現(xiàn)加速的趨勢，從第一支工業(yè)牙刷到第一支電動(dòng)牙刷跨越了170余年，而從電動(dòng)牙刷走入市場到多種驅(qū)動(dòng)方式的牙刷的蓬勃發(fā)展只花費(fèi)了短短幾十載。因此，在未來牙刷的發(fā)展中，不斷的技術(shù)革新將是企業(yè)能夠在同行中受到矚目、掌握市場動(dòng)向的關(guān)鍵因素。

其次，一個(gè)更好牙刷品牌要進(jìn)入國際市場，占據(jù)更大的市場份額和俘獲更多的消費(fèi)者，沒有品質(zhì)是行不通的。同時(shí)品質(zhì)又直指價(jià)位，唯有好的品質(zhì)，才能賣到好價(jià)錢。因此，牙刷的品質(zhì)將越來越高，更好地為人們?nèi)粘Ｉ罘?wù)。

最后，我們生活在多元化的社會(huì)中，人們的生活習(xí)慣、文化內(nèi)涵和性格喜好都有所不同，怎樣針對不同人群設(shè)計(jì)不同款的牙刷，甚至實(shí)現(xiàn)私人定制來幫助消費(fèi)者突出個(gè)性，將是未來牙刷發(fā)展的一大趨勢。

責(zé)編/馬銘陽endprint