牙刷消毒清洁盒体设计

彭思旭 刘征 张艳玲

摘 要：本次作品的设计思路主要是通过超声波震子震动对使用过的牙刷上残留的杂物进行清洗清洁，然后在通过紫外线的定时照射实现对其杀菌消毒的作用，从而达到对牙刷进行清洗并杀毒消菌的作用，保证了牙刷的清洁度，减少了细菌的滋生繁衍以及口腔卫生带来的困扰。

关键词：超声波；紫外线；清洗、杀菌消毒

近年以来，健康是人们一直以来比较关注的问题，很多疾病是从牙齿细菌开始的，正所谓病从口入。有研究表明，连续使用一个月的牙刷，其所含的细菌数量是污水中细菌数量的几十倍。这些细菌在人们每天刷牙的时候，利用黏膜或者破损的牙龈进入人体，即使你的口腔内没有伤口，但顽固的细菌仍会附着在你的牙齿上，然后在你咀嚼食物的过程中，它会与食物混合在一起，再一次侵入你的身体，从而引起各种口腔疾病。而我们生活中，有很大一部分人不注意牙具的清洁。即使我们经常刷牙，这也改善不了我们的口腔健康。牙刷上大量细菌将对人体的健康构成威胁，为减少牙刷上细菌对我们的危害，常常对牙刷消毒灭菌十分关键。

我们对市场上现有的牙刷清洁装置进行一些调查，发现已有多种清洁方式，但比较有效的是利用紫外线杀菌和超声波的清洗装置。但是市场上大多数的清洁装置，形式较为单一。经过我们小组的研究，我们提出了一个新型牙具清洁的方案。我们不只利用紫外线的杀菌作用，将超声波的清洗功能也引进来，让牙刷先经过超声波的清洗，待其上的牙膏渍清洗技术之后，再将紫外线引入杀菌，从而起到双重保护作用，更有效的杀菌清洁。

一、牙具清洁机构介绍

我们采用长约24cm，宽12.5cm，高为10cm的木质型盒体，其中紫外线消毒主体在壳体中央偏右区，清洁主体在壳体左侧区，盒体为翻盖设计，正面有一个椭圆形镜面区域，可以看到盒体内部的结构设计，也可以通过镜面区域看到盒体内部工作时的状态。此盒体设计是先通过超声波震动对牙刷进行清洁，以消除牙刷使用过后上面残留物，再通过紫外线灯进行定时照射进行消毒，从而实现双重杀菌保护。

当需要进行超声波清洗时，牙刷放置其中并将超声波清洗器开关打开，震子便会进入工作状态，日常通常使用紫外线灯照射消毒，将牙刷卡在卡槽后，盖上盒体的盖子，通电后紫外线杀菌装置自动开启，经过7分钟后，杀菌过程就会结束，此时程序会自动断电，进入待机状态。

二、机构工作原理

超声波清洗装置：因为超声波的频率很高，故其波长要比一般的声波短，且具有很好的方向性，因此越来越多的科学家利用其特性来探伤、测厚等。而在的我们所设计的作品中，便是运用超声波清洗技术。超声波清洗的原理主要是利用其声波在介质中传导，通过振子震动使介质中压力变化而产生机械振动，从而破坏脏污与清洗物表面的吸附，使其剥离达到清洗的目的。超声波的清洗其实是产生了空化作用；即在清洗介質中短时间形成无数气泡并迅速爆破。正是因为这样的特性，超声波非常适用于小颗粒污垢的清洗且不会破坏被清洗物的表面。

我们在设计作品的最初，考虑到不能破坏清洗件的结构表面，不能产生任何有毒有味的气体，且能够高效彻底的清洗污物，故引入超声波技术。我们将清洗装置设置为一个高8CM的圆柱形，将振子固定在圆柱形底面外，这样接通电源后，振子通过震动将机械能转化为声能，通过空化作用将放置在清洗装置中牙刷清洗干净。

超声波清洗优点：超声波清洗的效果很好，清洁度高，清洗速度快，不需人工清洁，安全可靠，对缝隙、凹凸面亦可清洗干净，对工件表面无损伤。

紫外线照射消毒装置：紫外线消毒是利用其波长破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，从而造成细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。在我们所设计的作品中，则是利用紫外线的照射破坏细菌的蛋白质变性，而蛋白质又是细菌生命活动的重要物质，故能使细胞死亡。但是紫外线照射并不是无节制性的，而是需要控制在一定的时间范围内，根据我们调查实践的结果，最终将照射时间控制在7分钟内，这样，既可以实现对牙刷表面的杀菌消毒作用，又可不会因为长时间照射而破坏牙刷表面减少其使用寿命。

紫外线消毒的优点：不在水中引进杂质，水的物化性质基本不变；水的化学组成（如氯含量）和温度变化一般不会影响消毒效果；不另增加水中的嗅、味，不产生诸如三卤甲烷等类的消毒副产物；杀菌范围广而迅速，处理时间短。

三、设计创新点

通过对盒体结构的设计，不仅实现对牙刷的表面进行紫外线消毒杀菌处理，还加入了超声波清洁的环节，这样可以先把附着在牙刷上的杂质清理掉，再来进入消毒环节，实现清洁杀菌双重保证，大大减少了细菌的滋生，这是同期大量清洁器都没有考虑到的，也是我们本次设计的主要创新点。

四、结语

经过实际试验证明本次设计的盒体能够很好的实现预期所期望的结果，经过超声波和紫外线的双重作用，不仅实现了对牙刷的清洗杀菌作用，而且也在一定程度上延长了牙刷了的使用寿命，大大降低了口腔疾病的发生，从而保护了人类的口腔健康。此外，盒体的设计简单小巧，不占用太多的空间且操作简便，有很強的的适用性、实用性。

参考文献：

[1] 朱天涛，宫小勇，贾玉鹏.紫外线灭菌技术[J].赤峰学院学报（自然科学版），2008（03）.

[2] 曹姬姬.紫外线辐射灭菌[J].医药工程设计，2006（06）.

[3] 李雅莉.超声波清洗的原理和实际应用[J].清洗世界，2006（07）.

[4] 王东升.超声波清洗的广泛应用[J].化学清洗，1995（01）.

项目名称：辽宁省省级大创项目资助（项目编号：201510144024）

作者简介：

彭思旭（1995-），女，湖南娄底人，本科，交通运输专业；

刘征（1978-），男，辽宁沈阳人，本科，教师；

张艳玲（1994-），女，河南灵宝人，本科，交通运输专业。