第四章 案例探討---漱口杯之改良
4.2 TRIZ 方法應用於漱口杯之改良
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口杯改良方案。
表 4-2 漱口杯改良問題與 TRIZ 方法應用
需改善問題 方法應用
1.漱口杯放置潔牙用具，不利於衛生、
空間及經濟考量→改良漱口杯以利學 生放置潔牙用具
技術矛盾 物理矛盾 質-場分析 2.學生收納漱口杯不符衛生考量，也不
利於教室空間與美觀→改良漱口杯以 利學生收納漱口杯能符合衛生考量，
及利於教室空間與美觀
物理矛盾 質-場分析
3.漱口杯無提高學生收納動機的趣味 設計→改良漱口杯以提高學生的收納 動機
技術矛盾 質-場分析
4.漱口杯無提高學生對環境友善的情 感設計→改良漱口杯以傳達對環境友 善的教育意義。
技術矛盾 質-場分析
4.2.1 「漱口杯放置潔牙用具，不利於衛生、空間及經濟考量」
的改善策略
學在校潔牙必須使用的潔牙用具有牙刷、牙線及鏡子，立鏡因尺寸大小不一無法 收納於杯內，若是為置物而加大漱口杯的體積，則需較大的收納空間，再則放置潔牙 用具於漱口杯內，會使杯內沾染髒污及無法倒置晾乾，以下將按照 TRIZ 解題流程進 行漱口杯放置潔牙用具的改善，希望找到最佳解決方案。
1. 問題描述:
(1) 問題分析
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目標:希望學生的漱口杯能放置潔牙用具（牙刷、牙線及鏡子）。
(2) 矛盾衝突
希望漱口杯能放置潔牙用具
如果潔牙用具放置於漱口杯內
但是漱口杯體積要加大以放置鏡子，漱口杯內會沾染髒污及無法倒置晾 乾。
2. 矛盾定義:
(1) 技術矛盾
將潔牙用具放置於漱口杯內，能使用品不會散置各處，提升了漱口杯的功能，
但為了放置用具會增加杯體體積，則不利於收納；而潔牙用具放置於漱口杯內 會讓漱口杯內沾染用具的髒污，也由於放置物品無法充分晾乾，:即「可靠度」
vs.「移動件體積」和「物體外在有害因素」之間產生矛盾。
(2) 將矛盾的兩方轉換成適當的參數如表 4-3
表 4-3 漱口杯改良的矛盾參數
改善方 惡化方 矛盾屬性
可靠度 27 移動物體體積 7 技術矛盾
會影響系統的有害因素 30 技術矛盾 3. 矛盾矩陣
分別找到兩組需要改善參數及惡化參數，如表 4-4 所示，所示，再依據 TRIZ 解題 方法，進行改良漱口杯，找到最佳解決方案，以解決學生放置潔牙用具所產生的 問題。
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表 4-4 漱口杯改良問題對應矛盾矩陣 系統特徵
參數
惡化參數
移動物體體積 7 會影響系統的有害因素 30 改
善 參 數
可 靠 度 27
3，10，14，24 27，35，2，40
4. 推薦的創新原理
「可靠性」vs.「移動件體積」和「物體外在有害因素」，兩組參數在矛盾矩陣中 找到的創新原理如表 4-5 所示。各發明原理及對應可行解之說明如表 4-6 所示。
表 4-5 矛盾矩陣對應之發明原理
改善參數 惡化參數 矛盾矩陣解答 特定解
可靠度 27 移動物體體積 7
03 改變局部品質 10 預先行動 14 球面化 24 中介物質
03 14
可靠度 27
會影響系統的有 害因素 30
27 拋棄與再生 35 參數改變 02 分離 40 複合材料
2 40
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表 4-6 漱口杯改良之創新發明原理與應用
推薦原理 有用的具體提示 應用改進方案
3 改變局部品質
→將依物體或系統結構 由均質變成異質
→物體的不同部分執行 不同功能
→改變漱口杯部分杯身 品質為鏡面
→漱口杯的半面部分可 照鏡
14 球面化
→以曲線取代直線 →將平面鏡子改成曲面
2 分離
分離物體中有害的部分 或屬性
→分離潔牙用具的髒污
40 複合材料
→使用複合材質取代均 質物質
→使用抗菌的複合材質
5. 綜合可行的改進方案
(1) 改變局部品質/球面化---半面鏡身漱口杯
學生潔牙時使用的鏡面為方型立鏡，為了能與漱口杯結合放置，利用球面化原 理，將鏡面由平面改為曲面，如圖 4-2a 所示。接著運用改變局部品質原理，將漱口 杯半面杯身的品質改變為鏡面，解決鏡子難以放置於漱口杯的問題。
根據上述球面化及改變局部品質化之發明原理，改良漱口杯為半面鏡身漱口杯，
如圖 4-2b 所示。
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（2）分離/複合材料---雙層抗菌漱口杯
漱口杯體上半三分之二採 PP 材質，下半三分之一部份由於必須裝水漱口，接 觸潔牙用具有衛生之虞，則使用抗菌的複合材料，TPE（Thermal Plastic Elastomer），
為高彈性之可塑性彈性體的複合材料，材質特性為密閉性的結構組織，可防濕氣 進入氣孔，以抗細菌滋生，分離髒汙，並以不同顏色以區分，學生漱口時裝水至 複合材料部分，也能節省漱口用水，如圖 4-3 所示。
圖 4-2a 平面鏡改曲面鏡實物圖[46]
圖 4-2b 半面鏡身漱口杯設計圖 鏡
面 非
鏡 面
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（3）物理矛盾
○1 問題分析
由於漱口杯內置放潔牙用具會有沾染髒污的衛生考量，但是牙刷、牙線等 潔牙用具放置於漱口杯內是最方便取用的方式，形成「又要放在一起、又 不要放在一起」，形成「可靠度」vs「可靠度」，同一參數自身的矛盾，再則 漱口杯要放置潔牙用具，尤其是要配合鏡子的大小，又不希望加大杯體，
不利於收納，這種「杯體要大，杯體又不要大」，形成「移動件體積」vs「移 動件體積」，同一參數自身的矛盾，以上為參數自身產生的矛盾。解決物理 矛盾的重點是讓雙方分離，其解決模式如圖 4-4 所示。
圖 4-3 雙層抗菌漱口杯設計圖 抗菌複合材料
2/3
1/3
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○2 目標
希望漱口杯能放置潔牙用具以利取用，又希望漱口杯能不接觸到潔牙用具，以符 合衛生考量，希望漱口杯能加大置物空間，又希望杯體不加大以利收納。
漱口杯能放置潔牙用具，以 方便學生使用，也要加大以
利置物
漱口杯能不放置潔牙用具，
以符合衛生考量，也不加大 以利收納
圖 4-5 漱口杯放置潔牙用具形成的矛盾 潔牙用具要放在一起又不要
放在一起，漱口杯體要大又不 要大（物理矛盾)
步 驟
1
拿取方便-放置於杯內 衛生考量-不放置於杯內
置物空間-杯體要加大 利於收納-杯體不加大
步驟 2 1
創新發明原理 1、2、6、17、30、31
步 驟
3
特定解決方案 轉化
分離原理
應用
圖 4-4 TRIZ 物理矛盾解題模式
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○3 矛盾衝突
○4 矛盾分析
漱口杯能放置潔牙用具以利拿取，杯體要加大以利置物。
→潔牙用具要和漱口杯放在一起，杯體要大
漱口杯不要沾染到潔牙用具的髒污，杯體不要大以利收納。
→潔牙用具要和漱口杯分開，杯體要小
○5 策略應用分析
根據 TRIZ 理論分析，工程參數裡若有參數自相衝突時可使用分離原理，本研究 適用之原理為「空間分離」、「條件分離」及「個體與整體分離」，對應的發明原 則為 NO.01、02、06、17、30、31。
表 4-7 空間分離對應創新發明原理 空間分離
01 分割 13 逆向思維 02 分離 17 多維化 03 局部品質 24 仲介物 04 非對稱 26 複製
07 嵌套 30 柔性外殼或薄膜
表 4-8 條件分離對應創新發明原理 條件分離
01 分割 22 變害為利 05 組合 23 回饋 06 萬用性質 25 自服務 07 嵌套 27 一次性用品 08 重量補償 33 同質性 13 逆向思維 35 參數改變
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14 曲面化
表 4-9 個體與整體分離對應創新發明原理
○6 綜合可行的改進方案
轉換到另一維度/分割/多孔材料/柔性外殼/分離/萬用性質---雙層矽膠漱口杯 運用多維化及分割原理，將漱口杯設計為可組合的上下雙層，上層為放置牙 刷及牙線等用具的置物杯體，並運用多孔材料原理將杯底改為多孔性，下層 為漱口用的小杯，材質運用柔性外殼原理改為矽膠材質，利用矽膠彈性佳的 材質特性，使用後可反面清洗，套於杯底收納，如圖 4-6a 所示，多孔杯底有 利於漱口杯及用具晾乾，如圖 4-6b 所示，雙層設計分離了潔牙用具的髒污，
而矽膠材質特性耐高溫，除可當漱口杯使用外，也可彈性運用於喝水用的水 杯，則是運用萬用性質原理。
個體與整體分離 12 等位能量 36 相轉變 28 置換機械系統 38 熱膨脹 31 多孔材料 39 加速氧化 32 改變顏色 40 複合材料 35 參數改變
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（4）質-場分析
○1 問題分析
因為經濟考量，需改良漱口杯放置潔牙物品的設計，利用收納漱口杯的杯架以放置潔 牙用具，需考量教室牆面杯架的購置、裝設及拆卸移動，不利於漱口杯購買成本的經 濟考量，漱口杯放置潔牙用具的設計對漱口杯的成本產生有害的作用，可以採用質-場分析方法，再應用 76 個標準解來解決，步驟如圖 4-7 所示。
○2 目標
希望漱口杯的經濟成本不會因放置潔牙用具而太高。
質場模型 待解決的問題
76 標準解法 最終方案
圖 4-7 TRIZ 質-場模型與 76 標準解的解題模式 圖 4-6b 上層多孔性
杯底以利晾乾 圖 4-6a 上層為多孔杯
底，下層矽膠杯可套於杯 底收納
圖 4-6ab 雙層矽膠漱口杯設計圖
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○3 確定相關元素與質-場模型繪製
運用質-場分析方法將此技術系統以符號表達，繪製出模型以進行解題。質-場 分析方法將所有功能分為兩個物質和一個場，彼此間產生交互作用以實現系統的 功能。漱口杯與潔牙用具之間的場為重力場 F，物質 S1 就是「潔牙用具」，作用對 象 S2 就是「漱口杯」，潔牙用具與漱口杯共同收納之質-場分析模型為一效應有害 的完整模型，如圖 4-8 所示:
○4 使用標準系統解法
從上面質-場模型來看，3 個元素（F、S1、S2）齊全，但產生了有害的效應，被歸 類為「效應有害的完整模型」，其一般解法有 2 種：
a. 增加另一個物質 S3 來阻止有害效應的產生，S3 可以是現成物質，或是 S1、S2 的 變異，或是通過分解環境而獲得的物質。
b. 增加另一個場 F2 來平衡產生有害效應的場。
○5 綜合可行的解決方案
作法:在已有物質 S2 的外部引入物質 S3，引入場 F2 以消除有害效應，如圖 4-9。
F
S2 S1
圖 4-8 漱口杯之質-場分析模型圖 重力場
潔牙用具 漱口杯
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說明:伸縮腰身漱口杯
為了不增加潔牙用具的放置對漱口杯造成經濟成本的不利，在漱口杯的杯體中 央加裝現成的矽膠環帶，運用矽膠材質的伸縮性，將牙刷、手拿鏡及牙線以彈力束於 杯外，如圖 4-10 所示，除了矽膠環帶購置成本不高，學生也能使用自己的矽膠手環 或彈性較佳的圍束物（如髮帶）套置於漱口杯體上，伸縮腰身漱口杯除了改善了置物 設計不利於經濟的考量，同時也有利於衛生及空間考量。
F2
S1
S3 潔牙用具
矽膠環帶
漱口杯 彈力場
圖 4-9 引入另一「物質」S3 及引入另一「場」F2 S2