На главнуюНаписать намenglish version
Дерево развития зубной щетки
Елена Новицкая

1 октября 2002
Простой и понятный объект зубная щетка имеет неисчислимое количество вариантов исполнения. Тем не менее, варианты поддаются классификации и структуризации согласно тенденциям развития технических систем.

Интерактивное   дерево развития зубной щетки:


Цивилизация, которая так любит побаловать себя приятными, но отнюдь не полезными для зубов, гастрономическими изысками, беспрестанно и поголовно страдала бы от кариеса, если бы на заре времен не поняла, что почистив зубы после еды, можно избежать многих неприятностей. А как их чистить? Например, можно пожевать что-то волокнисто-шершаво-растительное. Еще лучше использовать палочку с размочаленным до волокон концом. Она очистит не только жевательные, но и переднюю и внутренюю поверхности. Китайцы усовершенствали это нехитрое приспособление: именно они изобрели первую щетку пучок свиной щетины на костяной или бамбуковой ручке. Щетина крепилась перпендикулярно ручке, потому что так было сподручнее ею пользоваться, и технология крепления щетины в продольной щели ручки была несложна и достаточно надежна.
Изобретение пластмассы позволило произвольно менять формы ручки, головки, расположения щетины. А в 50-х годах негигиеничную щетину заменил нейлон.
На этом поэтапно-последовательное развитие щетки закончилось, она стала развиваться сразу по многим направлениям. Каждый элемент щетки стремится выполнить свои функции идеально, для этого используются разнонаправленные способы, а сочетание нескольких новых идей дает умопомрачительный эффект.

Устройство зубной щетки:

Щетина взаимодействует с зубами, очищая налет с них и пищевые остатки между ними. Щетина состоит из нескольких рядов пучков, а пучки из щетинок, обычно нейлоновых.
Головка передает на щетину усилие, которое пользователь прикладывает к ручке, и служит основой для крепления щетины. Это соединенный с ручкой жесткий плоский элемент, обычно пластмассовый.
Ручка позволяет удерживать щетку и передавать усилие на головку щетки. Это продолговатый, обычно плоский элемент, изрядной длины, обычно пластмассовый.

Функции и проблемы зубной щетки в процессе эксплуатации:
Главная функция:
Зубная щетка удаляет грязь с зубов
качественно и эффективно, а еще лучше, если она будет производить профилактику зубных болезней. На пути эффективности и качества возникают противоречия:
1. Зубы имеют неровную поверхность, но нужно обеспечить одинаково качественную очистку и выступающих и углубленных частей.
2. Щелочки между зубами надо очищать от набившихся туда пищевых остатков, но это труднодоступные места.
3. Сложно добраться до внутренних поверхностей зубов, но это необходимо для эффективной очистки.

Сопутствующие функции:
Зубная щетка должна обеспечивать безопасность
для эмали зубов, десен, внутренней поверхности щек и прочих мягких тканей, не наносить травм и не приносить микробов. Возникает несколько противоречий:
1. Чтобы хорошо очистить зубы, щетина должна быть достаточно жесткой, но жесткая щетина травмирует десны, а мягкая щетина, безопасная для десен, неэффективна для чистки.
2. Головка щетки должна быть жесткой, чтобы хорошо передавать усилие трения, но такая головка может повредить мягкие ткани.
3. Пользователь производит значительные усилия на ручку, чтобы эффективнее очистить зубы, но это усилие, переданное на головку и щетину может травмировать мягкие ткани.
4. На щетке (в благоприятной среде) со временем поселяются многочисленные бактерии, а это негигиенично. Этот процесс идет быстрее, если щетка нужна в условно-экстремальных обстоятельствах (в дороге, например).
Щетка должна обеспечивать удобство
тактильного взаимодействия с деснами, зубами, рукой. Возникают проблемы:
1. Зубы человека отличаются по форме есть несколько типов зубов (резцы, клыки...), и для разных зон оптимальны разные формы головки и щетины.
2. Возможность открывания рта не безграничны, но нужно, чтобы щетка достигала самых труднодоступных мест при минимально распахнутом рте.
3. Рука бывает влажной или мокрой, и щетка может держаться ненадежно.
4. Нужно применять лишнее усилие, чтобы и удерживать и эффективно чистить зубы, а процесс, наоборот, требует гибкости, подвижности захвата.

Линии развития элементов щетки

Щетина
Форму среза щетины (щетины в целом, пучка, отдельной щетинки) нужно согласовать с особенностями строения зубов (с зубами в целом и с каждым отдельным зубом). С этой задачей справляется изменение геометрии поверхности щетины и ее дробление.

Геометрическая эволюция поверхности щетины:
Плоский срез плохо согласован.
Вогнутый срез соответствует дугообразной форме зубного ряда.
Сферообразный срез (внутренние пучки ниже наружных) позволяет хорошо очищать неровную поверхность жевательных зубов.
Существует щетка, у которой пучки имеют наклон в разные стороны, разную высоту и ширину пучков, ее поверхность сложно-комбинированная

 

(Развитие элементов щетины пучка и щетинки подчинено той же тенденции. Вначале нейлоновая щетинка была плоско срезана. Затем технологии позволили закруглять торец, это сделало щетку более безопасной. Сейчас в некоторых щетках щетинки, наоборот, имеют острый конусообразный кончик, они служат для лучшей очистки зубов возле десен, и они безопасны, потому что сделаны из очень мягкой щетины.



Пучок щетинок тоже вначале имел плоский срез. Но такая щетка чистит очень поверхностно. Чтобы щетка лучше проникала в труднодоступные участки между зубами, щетинки срезались под углом. Более точные технологии позволили «затачивать» пучок под конус. А для повышения безопасности делать срез в форме сферы. Новый тип щеток имеет в одном пучке щетинки разной высоты, самые мягкие сильно выступают вверх, остальные тоже имеют неравномерную высоту. Такая комбинированная форма наилучшим образом согласована с требованиями к щадящей и качественной чистке).

     

Дробление поверхности щетины:
Волнообразный срез хорошо очищает неровности, в то же время действует мягко, а зубчатый позволяет проникать в промежутки.
«Шахматное» строение поверхности с выступами когда одни пучки выше, а другие ниже увеличивает разнообразие возможностей.
А если неравномерность высот пучков совместить с неравномерностью высот щетинок, то возникает непредсказуемое разнообразие вариантов, удовлетворяющее самые изощренные зубы.



Щетину можно Активизировать добавлением объектов:
(Добавление объектов идет не произвольно, а подчиняясь тенденции дробления: начиная вводить твердое вещество мы заканчиваем полем, пройдя через порошок, жидкость, газ и проч.).
На щетинки щетки заранее нанесен порошок, это удобно для одноразовой компактности.
Если обеспечить герметичную упаковку, то на одноразовую щетку можно заранее нанести пасту.
Через канальцы в щетинках можно подавать очищающую (например, бактерицидную) жидкость, или впаять в щетинки микрогранулы с такой жидкостью, которые будут при чистке лопаться.
По тому же принципу можно сделать щетку с запахом, если внедрить микрогранулы с ароматизатором (в этом случае для активизации используется газ).
Существует щетка, в которую встроен ионизатор, генерирующий полезные для здоровья ионы на кончиках щетины. Щетка с ультразвуком наилучшим образом очищает зубы. Микровибрации легко отслаивают загрязнения.
Есть щетка, которая создает статическое электрическое поле при чистке зубов, заряжая эмаль так, что она отталкивает загрязнения.
Если еще не изобретена, то скоро будет щетка с ультафиолетом, генерирующая убийственное для бактерий поле.


У щетины есть параметр жесткость, а у зубов и десен разные требования к жесткости. У пользователей тоже к ней разные требования.
Эти требования нуждаются в Согласовании:
Все щетки одинаковой жесткости. Так было, когда нейлон был только что изобретен, и это отсутствие выбора не нравилось пользователям.
Есть несколько исполнений щетины, и можно выбрать ту щетку, которая тебе подходит. Решается только часть проблемы: если щетина мягкая она безопасна для десен, но плохо чистит зубы, и наоборот.
Проблема решилась, когда стали выпускать щетки, в которых пучки имеют разную жесткость контактирующие с деснами были более мягкие.
Полезное свойство можно усилить, если собирать в пучок щетинки разной жесткости подлиннее помягче, покороче пожестче.


Головка
Безопасность головки напрямую связана с ее формой: жесткие углы прямоугольного торца травмируют десны или, как минимум, вызывают неприятные ощущения. Происходило изменение фомы ручки геометрическая эволюция:
Чтобы обезопасить десны, торец стал закругленным.
Затем головка стала эллипсообразной.
Сферическая поверхность головки пока не встречалась, но такая головка явно увеличит безопасность и добавит приятных тактильных ощущений.
Есть щетка с О-образным отверстием посередине головки, которое завихряет водяной поток при мытье щетки.
Есть треугольная щетка. Она, может, не столь безопасна, но зато лучше остальных проникает в самые отдаленные уголки зубного ряда.


Жесткая монолитная головка хорошо передает усилие, но она такая негибкая. Чтобы головка лучше проникала во все участки и могла адаптироваться к разнообразным условиям и потребностям, ей нужно добавить динамичности:
Передний край щетки самый ответственный, именно ему отведена роль добираться до самых труднодоступных мест и вычищать их. Участок головки отделили от остального массива, изменив угол наклона.
Запатентована щетка (но пока незамечена в свободной продаже), у которой каждый ряд щетинок на отдельном элементе. Элементы подвижно соединены между собой, создавая адаптирующуюся к форме головку щетки.
Следующим шагом должна быть эластичная головка, у которой изгиб может быть не только по длине, но и поперек при необходимости.
Отпустив воображение на волю, представим головку из гибкой оболочки с жидкостью или гелем внутри, трансформирующуюся идеально на каждом участке зубного ряда.


Моно-би-поли это тенденция к увеличению числа полезных частей в одном объекте.
На обычной щетке с одной чистящей головкой (моно-щетка) человеческая мысль не остановилась.
Появились щетки с двумя головками на разных концах или с параллельными головками (би-щетки). (Уточним, что это были щетки с особой функцией для чистки зубных протезов).
Зубная щетка «Каприз» поли-щетка изобретателя Игоря Иванова имеет пять(!) головок разной формы и жесткости, объединенных в один блок с револьверной подачей.
Теперь дожидаемся новой моно-щетки, но со всеми положительными качествами вышеуказанной поли-щетки.


Ручка Форма ручки вначале была плоская и прямая. Ее геометрия эволюционировала согласно общей тенденции.
Для руки удобнее округлая форма, поверхность ручки стала немного выпуклой, (условно-цилиндрической).
Еще более удобна форма, слегка расширенная в центре и суженная к концам со сферическими поверхностями.
Но по-настоящему эргономичная ручка имеет сложную, скульптурную, комбинированную поверхность, согласованную с формой руки и особенностями захвата и передачи усилия.
А совсем хороша ручка с податливой, но упругой оболочкой, наполненная жидкостью, или гелем, или даже газом.


Мокрые руки, скользкая поверхность ручки. Менять свойства рук пользователей не позволено, поэтому изменяли свойства поверхности ручки, а, именно дробили поверхность:
Ребрышки на отдельных участках, или на всей поверхности ручки дают возможность ухватить щетку покрепче.
Пупырышки вместо ребрышек приятнее на ощупь и могут давать массажный эффект.
Но и ребрышки и пупырышки, вернее углубления между ними имеют неприятную способность быстро загрязняться.
А вот упругая поверхность справляется со скольжением и более гигиенична.


А теперь вспомним о проблемах безопасности, координации усилий и «проникабельности». Все три проблемы одним махом решает простое решение сделать соединение ручки и головки динамичным.
Монолитное соединение заменяется шарнирным, который допускает изгиб в небольших пределах.
Затем два шарнира, которые значительно повышают подвижность.
Следующий шаг «гармошка» гофрированный участок пластмассы, увеличивающий гибкость соединения.
Затем, чтобы в углублениях гармошки или соединениях шарнира не собиралась грязь, участок соединения делают монолитным, гладким, но из гибкого, эластичного материала.
Пропустив остальные шаги, представим головку щетки, физически отделенную от щетки, но удерживаемую и управляемую магнитным полем, такая головка будет абсолютно приспособляема и подвижна.


Щетка вцелом
Зубная щетка это основная часть технической системы для чистки зубов (кроме нее, в систему входят зубная паста, рука пользователя и его голова для управления процессом), а каждая техническая система стремится к идеальности полному отсутствию самой себя при сохранении выполнения функции. К этому блаженному состоянию она может приближаться двумя способами: первым, прямым, свертывается, пока не исчезнет совсем, и вторым, окольным, выполняя все больше и больше сопутствующих функций, пока главная функция не затеряется среди них.

Свертывание щетки:
В технической системе с участием зубной щетки мы не вправе менять зубы, руки и головы. Ограничимся щеткой.
Щетка, свернутая количественно. Вместо того, чтобы выбрасывать щетку за щеткой, мы отделяем и выбрасываем только потерявшую свежесть головку, надевая на старую ручку новую головку.
Щетка, в которой нет ручки. Вернее, ее заменяет палец, вставленный в щетку-кольцо или в щетку-напальчник.
Цельнолитая щетка, надеваемая на палец. Ее щетина сделана из того же материала, что и чехол для пальца, она не так хороша, как нейлоновая, но функцию свою выполняет.
Щетка, которая не нуждается ни в ручке, ни в ее замене. Это щетка, сделанная в форме зубного ряда, она вставляется в рот и приводится в действие движением челюстей.
Предлагаем идею «жевательной щетки» - щетинки на эластичной оболочке, своеобразный зубной ежик. Ее надо просто тщательно пожевать.
Не очень эффективный, но с тем же принципом действия, объект уже существует, это жевательная резинка, у нее нет даже щетинок.
В романе Макса Фрая «Гнезда Химер» описана абсолютно идеальная зубная щетка: достаточно прополоскать рот особой жидкостью, и зубы вычищены, вылечены и защищены от всех болезней раз и навсегда.


Дополнительные функции:
Попробуем представить щетку-мечту (идеал, полное отсутствие щетки при сохранении функции, мы уже вообразили в предыдущем пункте). Такая щетка прекрасно очищает зубы и делает профилактику, но это цель любой щетки. Еще она сообщает, что ее пора менять, но в то же время она всегда стерильна. Сообщает правила чистки зубов. Сама, без участия родителей, приучает ребенка к этой необходимой процедуре. И, самое главное, приносит радость.

Сигнализатор срока использования бывает разным. Химический: часть щетинок меняет цвет (линяет) по мере использования. Механический: на ручке есть вращающийся календарик, указатель устанавливают на месяц начала использования, второй указатель показывает месяц замены. Принудительный: используется недолговечная щетина, после того как она распушилась, щеткой пользоваться очень неудобно, и ее выбрасывают.


Сохранение стерильности. Чехлы, как для всей щетки, так и для одной головки. Щетка с ручкой-чехлом, эта схема реализована тысячью разнообразных способов. Щетка, которая всегда стерильная перед использования, потому что она одноразовая (дешевая и легкоутилизируемая). Щетка со сменными головками развитие той же темы. Кроме того, щетку можно поместить не только в чехол, а, например, в жидкость, убивающую микробов. Или в бактерицидное поле, есть уже такие приборчики. А лучше всего (но такая щетка нам пока не встретилась) щетка сама себя стерилизует, например, после использования через головку к щетинкам поступает вещество или поле, нейтрализующее загрязнения и микробов.


Щетка-инструктор. Щетка с таймером дает сигнал через положенное количество минут чистки. Щетка со счетчиком движений выполняет ту же функцию, но более ненавязчивым способом. Озвученная щетка, которая может прочитать правила ухода за зубами приятным голосом. Или молчаливая щетка, на ручку которой те же правила нанесены в виде картинок или текста.


Сделать процедуру привлекательной для ребенка щетка тоже вполне в состоянии. Щетка-игрушка в виде какого-то персонажа. Щетка-погремушка, причем она звучит только, когда движения при чистке правильные. Музыкальная щетка. Яркая, красивая, и с рисунками. Щетка с фруктовым (шоколадным, леденцовым) запахом.

С задачей доставить радость справляется все вышеуказанное, а также привлекательный дизайн и цветовая гамма. Радуют приятные тактильные ощущения ладони, которая держит щетку, и зубов, которые бережно и эффективно обрабатываются интеллектуальными щетинками. И просто мысль об обладании престижной высокотехнологичной щеткой (в которой совмещены все новейшие идеи, указанные выше). Ну, и, конечно, прекрасный результат красивые здоровые зубы. 

Вторая формула ТРИЗ / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №2) / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №1) / Эволюция технологий обработки почвы / Нари, нари, генари... / ТРИЗ и Six Sigma – друзья или соперники?  / Использование метода ФСА+ТРИЗ для совершенствования очесывающего зерноуборочного устройства / Беда в Мексиканском заливе (продолжение) / Беда в Мексиканском заливе / Этажи ТРИЗ / Алгоритм работы с изобретательскими проектами / История Галльской жатки  / Эмоциональная Toyota  / Безразмерные кроссовки / Переход на микроуровень одна из основных тенденций развития дисплея  / Преобразование структурно подобных элементов технических систем  / «Медный Всадник»  / ТРИЗ-приемы для арт-композиции / Человек и Техническая Система (часть II)
Идеи и решения / Инструменты и методы / Решённые задачи / Старые и новые байки / Эволюция
Алгоритмы решения задач / Деревья эволюции / Идеальный конечный результат / Приемы Альтшуллера / Противоречие / Ресурсы / Физические эффекты / ...
Автомобили / Безопасность / Дисплеи / Материалы с особыми свойствами / Медицина / Приятные мелочи / Юзабилити / ...
Обзорный семинар по ТРИЗ / Семинар «Прогнозирование как метод управления бизнесом» / Семинар «Технология обхода патентов»

Copyright © 2002-2019 «Генератор»
Авторы сайта Н.Шпаковский, Е.Новицкая