彭思旭 劉征 張艷玲

摘 要：本次作品的設(shè)計(jì)思路主要是通過超聲波震子震動(dòng)對使用過的牙刷上殘留的雜物進(jìn)行清洗清潔，然后在通過紫外線的定時(shí)照射實(shí)現(xiàn)對其殺菌消毒的作用，從而達(dá)到對牙刷進(jìn)行清洗并殺毒消菌的作用，保證了牙刷的清潔度，減少了細(xì)菌的滋生繁衍以及口腔衛(wèi)生帶來的困擾。

關(guān)鍵詞：超聲波；紫外線；清洗、殺菌消毒

近年以來，健康是人們一直以來比較關(guān)注的問題，很多疾病是從牙齒細(xì)菌開始的，正所謂病從口入。有研究表明，連續(xù)使用一個(gè)月的牙刷，其所含的細(xì)菌數(shù)量是污水中細(xì)菌數(shù)量的幾十倍。這些細(xì)菌在人們每天刷牙的時(shí)候，利用黏膜或者破損的牙齦進(jìn)入人體，即使你的口腔內(nèi)沒有傷口，但頑固的細(xì)菌仍會(huì)附著在你的牙齒上，然后在你咀嚼食物的過程中，它會(huì)與食物混合在一起，再一次侵入你的身體，從而引起各種口腔疾病。而我們生活中，有很大一部分人不注意牙具的清潔。即使我們經(jīng)常刷牙，這也改善不了我們的口腔健康。牙刷上大量細(xì)菌將對人體的健康構(gòu)成威脅，為減少牙刷上細(xì)菌對我們的危害，常常對牙刷消毒滅菌十分關(guān)鍵。

我們對市場上現(xiàn)有的牙刷清潔裝置進(jìn)行一些調(diào)查，發(fā)現(xiàn)已有多種清潔方式，但比較有效的是利用紫外線殺菌和超聲波的清洗裝置。但是市場上大多數(shù)的清潔裝置，形式較為單一。經(jīng)過我們小組的研究，我們提出了一個(gè)新型牙具清潔的方案。我們不只利用紫外線的殺菌作用，將超聲波的清洗功能也引進(jìn)來，讓牙刷先經(jīng)過超聲波的清洗，待其上的牙膏漬清洗技術(shù)之后，再將紫外線引入殺菌，從而起到雙重保護(hù)作用，更有效的殺菌清潔。

一、牙具清潔機(jī)構(gòu)介紹

我們采用長約24cm，寬12.5cm，高為10cm的木質(zhì)型盒體，其中紫外線消毒主體在殼體中央偏右區(qū)，清潔主體在殼體左側(cè)區(qū)，盒體為翻蓋設(shè)計(jì)，正面有一個(gè)橢圓形鏡面區(qū)域，可以看到盒體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也可以通過鏡面區(qū)域看到盒體內(nèi)部工作時(shí)的狀態(tài)。此盒體設(shè)計(jì)是先通過超聲波震動(dòng)對牙刷進(jìn)行清潔，以消除牙刷使用過后上面殘留物，再通過紫外線燈進(jìn)行定時(shí)照射進(jìn)行消毒，從而實(shí)現(xiàn)雙重殺菌保護(hù)。

當(dāng)需要進(jìn)行超聲波清洗時(shí)，牙刷放置其中并將超聲波清洗器開關(guān)打開，震子便會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，日常通常使用紫外線燈照射消毒，將牙刷卡在卡槽后，蓋上盒體的蓋子，通電后紫外線殺菌裝置自動(dòng)開啟，經(jīng)過7分鐘后，殺菌過程就會(huì)結(jié)束，此時(shí)程序會(huì)自動(dòng)斷電，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

二、機(jī)構(gòu)工作原理

超聲波清洗裝置：因?yàn)槌暡ǖ念l率很高，故其波長要比一般的聲波短，且具有很好的方向性，因此越來越多的科學(xué)家利用其特性來探傷、測厚等。而在的我們所設(shè)計(jì)的作品中，便是運(yùn)用超聲波清洗技術(shù)。超聲波清洗的原理主要是利用其聲波在介質(zhì)中傳導(dǎo)，通過振子震動(dòng)使介質(zhì)中壓力變化而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而破壞臟污與清洗物表面的吸附，使其剝離達(dá)到清洗的目的。超聲波的清洗其實(shí)是產(chǎn)生了空化作用；即在清洗介質(zhì)中短時(shí)間形成無數(shù)氣泡并迅速爆破。正是因?yàn)檫@樣的特性，超聲波非常適用于小顆粒污垢的清洗且不會(huì)破壞被清洗物的表面。

我們在設(shè)計(jì)作品的最初，考慮到不能破壞清洗件的結(jié)構(gòu)表面，不能產(chǎn)生任何有毒有味的氣體，且能夠高效徹底的清洗污物，故引入超聲波技術(shù)。我們將清洗裝置設(shè)置為一個(gè)高8CM的圓柱形，將振子固定在圓柱形底面外，這樣接通電源后，振子通過震動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為聲能，通過空化作用將放置在清洗裝置中牙刷清洗干凈。

超聲波清洗優(yōu)點(diǎn)：超聲波清洗的效果很好，清潔度高，清洗速度快，不需人工清潔，安全可靠，對縫隙、凹凸面亦可清洗干凈，對工件表面無損傷。

紫外線照射消毒裝置：紫外線消毒是利用其波長破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，從而造成細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。在我們所設(shè)計(jì)的作品中，則是利用紫外線的照射破壞細(xì)菌的蛋白質(zhì)變性，而蛋白質(zhì)又是細(xì)菌生命活動(dòng)的重要物質(zhì)，故能使細(xì)胞死亡。但是紫外線照射并不是無節(jié)制性的，而是需要控制在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，根據(jù)我們調(diào)查實(shí)踐的結(jié)果，最終將照射時(shí)間控制在7分鐘內(nèi)，這樣，既可以實(shí)現(xiàn)對牙刷表面的殺菌消毒作用，又可不會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間照射而破壞牙刷表面減少其使用壽命。

紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)：不在水中引進(jìn)雜質(zhì)，水的物化性質(zhì)基本不變；水的化學(xué)組成（如氯含量）和溫度變化一般不會(huì)影響消毒效果；不另增加水中的嗅、味，不產(chǎn)生諸如三鹵甲烷等類的消毒副產(chǎn)物；殺菌范圍廣而迅速，處理時(shí)間短。

三、設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

通過對盒體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)對牙刷的表面進(jìn)行紫外線消毒殺菌處理，還加入了超聲波清潔的環(huán)節(jié)，這樣可以先把附著在牙刷上的雜質(zhì)清理掉，再來進(jìn)入消毒環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)清潔殺菌雙重保證，大大減少了細(xì)菌的滋生，這是同期大量清潔器都沒有考慮到的，也是我們本次設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。

四、結(jié)語

經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)證明本次設(shè)計(jì)的盒體能夠很好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期所期望的結(jié)果，經(jīng)過超聲波和紫外線的雙重作用，不僅實(shí)現(xiàn)了對牙刷的清洗殺菌作用，而且也在一定程度上延長了牙刷了的使用壽命，大大降低了口腔疾病的發(fā)生，從而保護(hù)了人類的口腔健康。此外，盒體的設(shè)計(jì)簡單小巧，不占用太多的空間且操作簡便，有很強(qiáng)的的適用性、實(shí)用性。

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項(xiàng)目名稱：遼寧省省級大創(chuàng)項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號：201510144024）

作者簡介：

彭思旭（1995-），女，湖南婁底人，本科，交通運(yùn)輸專業(yè)；

劉征（1978-），男，遼寧沈陽人，本科，教師；

張艷玲（1994-），女，河南靈寶人，本科，交通運(yùn)輸專業(yè)。