彭思旭 劉征 張艷玲

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

關鍵詞：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注的問題，很多疾病是從牙齒細菌開始的，正所謂病從口入。有研究表明，連續(xù)使用一個月的牙刷，其所含的細菌數(shù)量是污水中細菌數(shù)量的幾十倍。這些細菌在人們每天刷牙的時候，利用黏膜或者破損的牙齦進入人體，即使你的口腔內沒有傷口，但頑固的細菌仍會附著在你的牙齒上，然后在你咀嚼食物的過程中，它會與食物混合在一起，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。即使我們經常刷牙，這也改善不了我們的口腔健康。牙刷上大量細菌將對人體的健康構成威脅，為減少牙刷上細菌對我們的危害，常常對牙刷消毒滅菌十分關鍵。

我們對市場上現(xiàn)有的牙刷清潔裝置進行一些調查，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。經過我們小組的研究，我們提出了一個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來，讓牙刷先經過超聲波的清洗，待其上的牙膏漬清洗技術之后，再將紫外線引入殺菌，從而起到雙重保護作用，更有效的殺菌清潔。

一、牙具清潔機構介紹

我們采用長約24cm，寬12.5cm，高為10cm的木質型盒體，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區(qū)，盒體為翻蓋設計，正面有一個橢圓形鏡面區(qū)域，可以看到盒體內部的結構設計，也可以通過鏡面區(qū)域看到盒體內部工作時的狀態(tài)。此盒體設計是先通過超聲波震動對牙刷進行清潔，以消除牙刷使用過后上面殘留物，再通過紫外線燈進行定時照射進行消毒，從而實現(xiàn)雙重殺菌保護。

當需要進行超聲波清洗時，牙刷放置其中并將超聲波清洗器開關打開，震子便會進入工作狀態(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開啟，經過7分鐘后，殺菌過程就會結束，此時程序會自動斷電，進入待機狀態(tài)。

二、機構工作原理

超聲波清洗裝置：因為超聲波的頻率很高，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家利用其特性來探傷、測厚等。而在的我們所設計的作品中，便是運用超聲波清洗技術。超聲波清洗的原理主要是利用其聲波在介質中傳導，通過振子震動使介質中壓力變化而產生機械振動，從而破壞臟污與清洗物表面的吸附，使其剝離達到清洗的目的。超聲波的清洗其實是產生了空化作用；即在清洗介質中短時間形成無數(shù)氣泡并迅速爆破。正是因為這樣的特性，超聲波非常適用于小顆粒污垢的清洗且不會破壞被清洗物的表面。

我們在設計作品的最初，考慮到不能破壞清洗件的結構表面，不能產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。我們將清洗裝置設置為一個高8CM的圓柱形，將振子固定在圓柱形底面外，這樣接通電源后，振子通過震動將機械能轉化為聲能，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：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體細胞中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結構，從而造成細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。在我們所設計的作品中，則是利用紫外線的照射破壞細菌的蛋白質變性，而蛋白質又是細菌生命活動的重要物質，故能使細胞死亡。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間范圍內，根據(jù)我們調查實踐的結果，最終將照射時間控制在7分鐘內，這樣，既可以實現(xiàn)對牙刷表面的殺菌消毒作用，又可不會因為長時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：不在水中引進雜質，水的物化性質基本不變；水的化學組成（如氯含量）和溫度變化一般不會影響消毒效果；不另增加水中的嗅、味，不產生諸如三鹵甲烷等類的消毒副產物；殺菌范圍廣而迅速，處理時間短。

三、設計創(chuàng)新點

通過對盒體結構的設計，不僅實現(xiàn)對牙刷的表面進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清理掉，再來進入消毒環(huán)節(jié)，實現(xiàn)清潔殺菌雙重保證，大大減少了細菌的滋生，這是同期大量清潔器都沒有考慮到的，也是我們本次設計的主要創(chuàng)新點。

四、結語

經過實際試驗證明本次設計的盒體能夠很好的實現(xiàn)預期所期望的結果，經過超聲波和紫外線的雙重作用，不僅實現(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，從而保護了人類的口腔健康。此外，盒體的設計簡單小巧，不占用太多的空間且操作簡便，有很強的的適用性、實用性。

參考文獻：

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[4] 王東升.超聲波清洗的廣泛應用[J].化學清洗，1995（01）.

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

作者簡介：

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