电动牙刷原理分析 篇九：曲柄连杆滑块伸缩式和伺服线性双电机BassModified牙刷

好久不见，终于写到第九篇了（没看过前几篇的可以去搜索）。前几年在松下的历史产品页面看到过EW-1150那种伸缩回转二合一产品，一个模式对应一种刷头，当时非常好奇，但一直找不到电商平台有卖的，只好暂时作罢。没想到今年做签到赚积分任务时，某多多的系统自动向我推荐了仿制品（某淘却没有？）：是SunStar的Gum TS-45。

之后就在某鱼上买了个62元的无刷头二手手柄，卖家特别慷慨，买一送一还送了个启动困难的半好不坏的，刚好可以做拆解，于是就有了本文~~

废话不多说，开拆。由于其是我梦寐以求的干电池结构，可以自己换镍氢或锂降压充电电池，不怕2年后电池老化换起来麻烦（色影无忌论坛有上海网友说找售后焊接更换欧乐B的带焊片电池，要跑去线下维修店，手工费加电池费50起，还是前些年的价格），逆时针一拧底部的套筒就拆开了。

上图会看到一些毛刺，那是因为我刚开始拆的时候忘了拍照，用小一字螺丝刀撬出机芯弄烂外壳，又涂抹了食品级硅胶胶水后才想起拍照的，哈哈。

言归正传，其顶部有传动杆保护罩，也是逆时针轻轻一拧就能拆下来。这时我突发奇想做了个实验，往主轴上缠绕20圈生料带，然后把松下PDP-51那种千元机附带的EW-0800 3.2毫米底板厚度，一半磨圆毛，一半磨尖毛的双重植毛刷头插上去，也能用~~

实际感受是能刷外翻智齿，摩擦力比松下DL-12那种0.9毫米幅度的大~~

不过上图我可能插反方向了，哈哈。总之，如此就不用去某鱼上买78元4支的SunStar #377刷头了，那种原装刷头的厚度估计还没有松下旗舰机的这种超薄刷头薄。当然EW-0800的价格也更贵，55元才两个，也就是我这种外翻智齿用户才特别看重。呃，不过这么玩有俩缺点，一个是每次换刷头都要补新的生料带，另一个是不像松下原装方案有临床试验数据支撑。

纽约大学搞的松下DL-90（2.85万次/分线性电机）伸缩牙刷与ADA美国牙医学会认可的手动牙刷80人单盲（检测者盲）对照试验，3周后伸缩牙刷平均斑块覆盖率降低36%，手动牙刷平均斑块覆盖率降低21%，p=0.0035有统计学显著性。1周后伸缩牙刷的牙龈炎评分显著降低，但3周后两组牙龈炎评分差异无显著性。Toothbrush efficacy for plaque removal

毕竟某多多才￥116左右的手柄，不能要求太多，而且当年松下自己的EW-1150在谷歌学术中也搜不到临床试验论文（谁能搜到欢迎在评论区告知论文标题。其实TS-45要是能被国内再二次山寨的话，我估计50包邮都行，毕竟机械干电池式特点就是便宜）。

言归正传，刚开始我用小镊子伸进去撬了半天，没效果。

不过有个意外发现是它的电池盒弹簧被压扁缩进去很多，拉出来以后当时能启动了。过几天又不灵了。

可见这是个故障点，但不是唯一故障点。所以还是只能撬，用俩镊子去掰它的机芯卡扣都撬不出来，所以没办法还是只能用小一字螺丝刀做破坏性拆解，总算在咔咔几声响后拆出了机芯。

然后继续用一字螺丝刀去顶开机芯上的卡扣，原来是类似老式蒸汽火车的曲柄连杆对心轴滑块结构。下图来自32张连杆机构动态图，你能看懂多少？，如果侵权可以删。当然这个图是简化版，省略了从动飞轮的齿轮，以及电机上的主动齿轮，而且牙刷主轴滑块的实际传动方式也不是连杆，而是飞轮中心有垂直的偏心块，在往复拉动主轴下面的扁O型套筒。

重新装好后又是当时好了，很快又启动困难了。没办法又拆了第二次、依然是先好后坏。第三次拆开后，灵机一动，往里涂抹KM-F22食品级水龙头润滑硅脂，因为搜索引擎里搜了硅脂和黄油不会有冲突。

最后再重装，要注意把密封圈翻回去，对了，忘了说了，其实我还顺便用山西老陈醋洗掉了密封圈上的沉淀水垢~~

这样组装起来以后，原来3节不能启动它的旧镍氢电池中，有2节可以启动了。另外在破裂处涂抹的食品级硅胶胶水干燥后，会形成一层类似密封圈的结构加强防水。

对这个牙刷感兴趣的网友，可以自行去某多多搜索声波旋转两用电动牙刷。不过说实话，严格来说SunStar官方没宣称自己是声波旋转二合一产品，因为声波在飞利浦收购的Optiva公司的实验中，明确宣称是每分钟1.5万次单摆的电动牙刷才算的，低于这个频率没有振水脱菌效果，论文如下：

1997年斯坦福大学搞的疑似飞利浦3系纵抖式的实验，把真人牙齿切片标本，装在假牙上，让两个有种植牙的志愿者佩戴16小时培养细菌生物膜弄出一些样本，然后进行非接触振荡剥脱生物膜的测试，直接接触5秒清除95%，10秒或以上清除100%；后续测试估计都是有水的情况下，距离2毫米时，5秒去除65%（这个和欧乐B的那个实验结论无法清除超过60%不一致，猜测要么是细菌种类不同，要么是持续时间不一样）？距离3毫米时，5秒减少58%，10秒减少63%，15秒减少76%。对照组是把每分钟4200次刷动次数的扭转牙刷放在距离3毫米处，没有发现去除效果（免费的摘要里没有说这么详细的数据，具体数据来自animated-teeth网站）。Efficacy of the Sonicare toothbrush fluid dynamic action on removal of human supragingival plaque - PubMed

斯坦福实验的那种初代以机械原理达成声波频率的产品我也买了，下次拆~~

欧乐B也有这种声波实验，论文如下：

2010年体外生物膜声波冲击实验，使用的是欧乐B的D-34手柄的3D往复扭转叩击牙刷，和欧乐B的声波牙刷sonic Complete（至少是S-18纵摆式，不是S-15偏心轴纵抖叩击式），结论是刷毛与生物膜无接触的水流冲击也有对细菌生物膜的破坏效果，原理尚不明确，但整体清除率不如接触式清洗，不可能超过60%，因为无法剥脱基底生物膜。另外手动牙刷无接触水流冲击没有生物膜剥脱效果（由于该实验不是人体试验，且细菌20分钟就能繁殖一代，所以这点声波冲击效果在宏观上有没有影响不好说。如果不是欧乐B有个3D牙刷比飞利浦的扭转式和纵抖式在抑制牙龈出血略快的论文，几乎不能证明什么）。Oral biofilm models for mechanical plaque removal - PMC

松下也是有这类实验的，但貌似就是用测速仪测了测水流速度，论文如下：

【目标：临床观察表明，声波牙刷（ST）在邻近间隙（IS）中产生了显著的流动，可能会导致局部生物膜的部分或完全破坏。据推测，这种流动在很大程度上取决于声波牙刷头的工作模式（旋转和/或平移）。本研究的目标是可视化和量化邻近间隙流动（IF），并将流动的特性与工作模式联系起来。方法：测试了三种不同的市售声波牙刷（Panasonic EW-DL40，Braun Oral-B Plaque Control 3D，Philips Sonicare Elite e9500）。将被测试的声波牙刷安装在一个充满水的容器中。刷子接触到一对金属圆柱体（直径8mm），它们之间有一个窄缝（0.3至0.5mm之间变化），以模拟邻近间隙。使用粒子图像测速仪（PIV）可视化和量化间隙流动。为此，水中加入了被薄激光片照亮的小颗粒。通过对被照亮颗粒的连续图像进行统计交叉相关，确定流速。结果：测试的声波牙刷能够产生超过1m/s的间隙流动速度。流速包括一个平均分量，最高可达0.1m/s，朝远离声波牙刷的方向，并且一个振荡流动分量（与声波牙刷头的频率相同），振幅可达1m/s。此外，发现具有平移工作模式的声波牙刷比纯旋转工作模式的声波牙刷产生更强的平均间隙流动。结论：实验装置证明声波牙刷能够产生由定向和振荡分量组成的显著间隙流动。这种流动导致水动力力量，据推测可以支持在与刷毛直接接触的区域之外的区域破坏生物膜。这些力量与间隙流动的大小成正比，而间隙流动的大小在很大程度上取决于声波牙刷的工作模式。（注：这里的飞利浦elite一般是指大电磁铁往复拉动连接有带铁氧体磁铁的A型支架的杠杆式传动轴，从而使得刷头扇形平移抖动的机型，所以论文里说的平移声波牙刷效果好，可能并不是指松下DL-40？但两种声波式的产生振荡水流效果似乎都比欧乐B的3D回转叩击式更显著？）】Inter-Proximal Flow Generated by Sonic Toothbrushes | Request PDF

言归正传，SunStar官网说明书只宣称TS-45每分钟伸缩频率是2500回/分（不知道是2500次单向运动还是往复运动？如果是往复，相当于飞利浦的5000次单向运动/分），每次幅度3毫米，按理说各种百科网站介绍的Bass刷法的水平震颤幅度是1到2毫米，他们为啥3毫米？或者是考虑刷毛会有扭力衰减吧？

对了，其实TS-45在疫情期间已经停产了，取代它的是频率翻倍的SP-01纯回转式，不过TS-45刷头他们的官网还在卖，另外两者的回转刷头其实可以通用的，哪怕其说明书说不能通用~~

差点忘了，那个好心的二手卖家把二手70度回转刷头也送给我一个，所以也给拆了，用手指甲扣开背板，可以看到传动杆和刷头圆片背面的一字型推杆，原来就是往复推拉那么简单。

其特别的地方是那个传动杆有弹性，在压力过大时能形变，从而实现机械版的过压降幅，但实际从我用SP-01的刷头实验的结果来看意义不大，刷外翻智齿反而有软弱无力感，但另一方面PBT刷毛还没有做松下EW-0800那样的一半磨尖处理，反而给我刷出血一次。

呃，下下次再拆SP-01的刷头了……那个刷头比欧乐B的薄2.5到3毫米，有点新意。有点类似瑞典Bruzzoni的WallStreet薄款回转式刷头的感觉。不过出能兼容机械式欧乐B接口尺寸，外形又是仿欧乐B的IO云感刷刷头的口柔的客服说，类似的一字型结构还有happybrush，都不太稳定，这可能是说这些新式回转刷头都有机械降幅结构？刷外翻智齿可能都无力？……

还有个很不明白的地方是SunStar的电动牙刷统统都不在其天猫旗舰店卖的，那边只有手动牙刷和酵素（猜测是类似FE溶菌酶的）牙膏？但是京东国际里有SP-01，只是价格比TS-45贵很多？不知道他们官方咋想的？

（有兴趣的可以去参观下，其文案详细程度比我差多了~~）

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有同学可能想问了，国产的有没有曲柄滑块伸缩式电动牙刷？这个看着很简单呀？有的，只是厂家好像没有学过Bass刷法，设定是10毫米幅度加叩击动作（山寨松下PDP-51？），问过客服了。

由于欧乐B做过最大幅度的回转式刷头逆转牙龈退缩的实验，可能也就5到6毫米，所以不清楚10毫米能否用，因此就不介绍品牌了。论文如下：

欧乐B D17不加重反改善牙龈退缩，但这种改善和学会正确刷牙法的手动刷牙组相比，差异不具统计学意义。2009年109人6个月单盲实验，（百度翻译）结果：与基线相比，PT（D17）组6个月时的整体衰退从2.35+/-0.35 mm降至1.98+/-0.55 mm（p<0.001），MT（手动）组从2.26+/-0.31 mm降至1.90+/-0.45 mm（p<0.001）。数据显示，40%（动力）和38%（手动）的所有衰退点至少改善了0.5毫米，而51%和54%保持不变。8%和7%的衰退随着时间的推移而增加。两组之间的差异在两个时间点均无统计学意义。结论：刷牙6个月后，PT和MT均显著减少了预先存在的牙龈退缩。这可能是由于刷牙技术的改进（即霍桑效应）。A prospective clinical study to evaluate the effect of manual and power toothbrushes on pre-existing gingival recessions - PubMed

如果说国产的伸缩式里，有啥特别的厂家的话，我觉得可以关注下传说中大疆工程师出来搞的evowera planCK O2 Lite（一唔未来普朗克二代简化版），没有完整版的蓝牙连接app档位微调等功能，但是是伺服无刷旋转电机加环形线性电机的纵摆伸缩混合型运动，

接近Bass Modified第二版改良Bass椭圆震颤刷牙法：

和历史上的松下EW-1035双电机牙刷相似，但后者松下当年卖850，国产的只卖299~~

不过EW-1035后来也是停产了的，好像也没搜到过临床实验论文？不知道是噪音太大还是电池寿命损耗太快所以停产的？其实最新的松下PDP-51也没搜到过学术类的临床实验论文，只有个SGS报告说牙菌斑清除率超过了EW-1031那种用1节镍氢电池带动铁芯旋转电机，从而令电机主轴上的磁铁旋转，接下来再吸附或排斥连接有复位弹簧轴的另一块磁铁的旋磁伸缩式电动牙刷。也搞不清是不是疫情闹得松下也没钱做80人的随机分组单盲对照临床试验了？

国行代工的DC-12线性电机伸缩式，他们也就做了个两周的32人单臂实验了事~~论文如下：

国内搞的松下单中心单臂DC-12伸缩牙刷（3.1万次/分，1.1毫米最大幅度）实验，32人都用伸缩牙刷，第4天比第1天降低41.67%的菌斑指数（p<0.001），第15天比第4天降低18.57%的牙菌斑块指数（p=0.003）。两次数据差异有统计学意义但缺乏对照组。使用3天后探诊出血百分比降低了35.86%（p=0.001）。A two-week single-group longitudinal test of a new sonic-powered toothbrush simulating the ‘bass brushing technique’ with tapered bristles on the brush head for reduction of dental plaque and gingivitis

则……如果要追求有临床试验的，可以插薄款刷头的伸缩式，而且还频率相对高一些，幅度在1毫米左右，其实还是只能选择DC-12——每分钟3.1万次，幅度0.3、0.6，1.1毫米3档可选。

（其实某多多有带发票缺刷头的7天无理由退货机，算用过7天的准二手~~更便宜，最低见过285~~反正外翻智齿用户，易干呕用户也要自己买新的EW-0800薄款刷头，不如用准二手划算。）

普朗克2代的频率似乎是每分钟3.1万次加3万次，但幅度不公开的。欧乐B的IO云感刷有简化版，好像去掉了液晶屏，但频率也不公开。

IO倒是也有临床试验的，可惜就是刷头厚，连SunStar这种日本山寨都在研究8毫米薄款刷头了，也没见IO宣称刷头变薄。论文只是在强调PK胜过飞利浦~~

2020年90名牙龈出血患者8周单盲实验，所有受试者出血部位的平均数（标准差[SD]）为32.8（16.43），8周后，io云感刷（型号M7？）组降低出血到<10%者比率为84%，飞利浦声波牙刷hx-9903此数据为53%，p=0.003。io组口腔牙菌斑调整（减少？）指数0.158，声波牙刷组此数据为0.123，p≤ 0.011。详细数据：io组和9系声波组基线改良牙龈（炎？）指数中位数得分分别为2.128和2.113，8周后分别减少0.437（20.5%）和0.269（12.7%）；io组和9系声波组基线牙龈出血中位数得分分别为0.246和0.226，8周后分别减少0.174（70.73%）和0.115（50.88%）；io组和9系声波组出血部位基线中位数分别为33.4和32.2，8周后分别减少23.6（70.65%）和14.8（45.9%）。io组和9系声波组基线全口RMNPI牙菌斑指数中位数分别为0.603和0.607，8周后分别减少0.158（26.2%）和0.123（20.26%）；io组和9系声波组基线牙龈边缘RMNPI牙菌斑指数中位数分别为0.999和1.000，8周后分别减少0.058（5.8%）和0.039（3.9%）；io组和9系声波刷组近端区域RMNPI牙菌斑指数中位数分别为0.990和0.976，8周后分别减少0.458（46.26%）和0.324（33.19%）。实验者有2人是宝洁员工，2人无利益冲突（宝洁收购吉列，吉列收购博朗，博朗收购欧乐B）。Evaluation of an oscillating-rotating toothbrush with micro-vibrations versus a sonic toothbrush for the reduction of plaque and gingivitis: results from a randomized controlled trial

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话说，其实蛮希望国内有厂家能基于曲柄滑块伸缩式或旋磁伸缩式做些廉价的简单电路干电池款Bass牙刷的，现在经济不景气，还故意出一些电路板不涂环氧树脂防水胶，2年后就内部进水坏掉的计划报废产品太坑了。

在日本BicCamera网站上，有些SunStar Gum TS-45的用户评论说，TS-45用了10多年，顶多也就是润滑黄油风干耗电大，但还是能用，就是刷头在药妆店越来越难买了（有的就说只好换了SP-01）。

2008年次贷危机以前的机械式产品真是太实在了。和现在的计划报废理念设计下的妖艳贱货根本不一样。

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