在學習中結合娛樂的元素, 是現代教育的新指標 Deterding 指出妥善的運用遊戲化的方式, 可以豐富學習過程的經驗, 學生能更能認識與響應議題 [11] Makuch & Reschke 實驗證實使用遊戲和玩偶教導孩童口衛知識比一般的教學更容易讓孩童接受並指出在遊戲中激發孩童健康認知不僅止於口

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暑瞿
7 years ago
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1 以互動科技提升正確刷牙之研究黃聖淵 1 2 徐豐明 1, 2 國立臺中科技大學多媒體設計系 1 a @gmail.com 2 fms@nutc.edu.tw Abstract According to World Health Organization statistics, the DMFT index of 12-year-old children in Taiwan was higher than the target WHO set in 2010, the positive goal was the DMFT index less than 2. Although this index was 2.5 in 2012, was better than 3.31 in 2000 in Taiwan. It was still considered a pessimistic value in the Asia-Pacific region. We should be more concerned about oral health problems in Taiwan. Brushing teeth with the correct steps can remove plaque in the mouth, and maintain oral health with good habits. While in many brushing methods, domestic Dental Association and the Taiwan Ministry of Education adopt the "Bass method" to the main way of brushing. We use the "Bass method" as criteria of right steps. To enhance the step of brushing, we apply interactive technology, Arduino and image processing. We use image processing techniques to detect position of the toothbrush. When the toothbrush moved, the virtual toothbrush also moved to clean tooth in the screen. With Arduino sensor, it can detect the rotation of the toothbrush. Above of these techniques simulate the actual situation of brushing. We record the steps and actions when a user is in this experiment. In order to understand the user s brushing process conform the "Bass method" or not. In the experiment will be divided into pre-test and post-test, to discuss applying interactive technology could promote proper tooth brushing. Keywords: Bass Method, Interactive Technology, Arduino sensor. 1. 前言我國中醫師指出 : 腎主骨生髓, 齒為骨之餘, 人體任督二脈也是在口腔內交會, 牙齒強健與否, 反映五臟六腑精氣是否充沛 [1] 世界衛生組織 (World Health Organization, WHO)( 2003) 提出齲齒與牙周病將視為全球兩大口腔問題兩者在不同的國家也有著不同的分布和嚴重程度 WHO(2012) 全世界 60% 至 90% 學齡兒童和近 100% 的成年人患有齲齒提及口腔疾病的危險因素包含 : 不健康飲食使用菸草使用有害的酒精不良的口腔衛生和社會因素 [2] 台灣 12 歲兒童齲齒指數 DMFT(D = Decay 有齲齒的牙齒顆數 M = Missing 缺失的牙齒顆數 F = Filling 有填補完成的牙齒顆數 T = 以上三項之總和 ) 雖由 2000 年 3.31 顆, 降低至 2012 年 2.5 顆, 但仍高於世界衛生組織 WHO 2010 年訂定口腔健康少於 2 顆的目標, 顯示我國仍需加強兒童齲齒預防工作 [3,4] WHO(1998) 訂定 2010 年全球口腔保健目標為各國 12 歲兒童 DMFT index 小於 2, 據 WHO 的調查 [5] 如表 1 中可以看出台灣 12 歲左右兒童 DMFT 數值高於亞太環境中其他國家, 台灣兒童齲齒的問題不容輕忽表 1. 各國 12 歲兒童的齲齒指數 DMFT index 依據衛生福利部國民健康署之國民健康調查 98 年國民健康訪問暨藥物濫用調查研究顯示 [6], 帄均一天的刷牙 ( 或清潔活動假牙的次數 ) 指出男性為 1.85 次, 女性較高為 2.10 次, 帄均值 1.97 次衛生福利部國民健康署 98 年國民健康訪問暨藥物濫用調查顯示過去半年內沒有給牙醫洗牙之比例高達 77.8%, 顯示仍有待加強 [7] Makuch & Reschke 認為養成一個保持口腔健康的習慣是一個終身學習過程的結果並指出在兒童時期透過遊玩給予動機和學習認知的過程中會學習得更為迅速, 假使把這概念運用在促進口腔保健將會正面影響口腔習慣, 因為兒童時期牙齒的保護對後續生活品質和心理層面有很大的助益 [8] 在口腔衛生議題處於有待改善與進步的空間情況下, 結合數位科技可能帶來不一樣的發展科技結合教育在許多文獻與個案中皆可見其蹤影, 兩者的結合能以不同的面貌給予學習者嶄新的學習機會遊戲結合教育相關的研究像是 Hsiao 使用擴增實境 (Augmented Reality, AR) 融入學習, 證實有效幫助學生提升學習效益 [9] Amorim 使用擴增實境與虛擬實境 (Virtual Reality, VR) 結合 Arduino 實作交通遊戲, 給新手駕駛員一個較友善與有趣的環境學習交通法規, 目的在於減少當地交通事故 [10] 494

2 在學習中結合娛樂的元素, 是現代教育的新指標 Deterding 指出妥善的運用遊戲化的方式, 可以豐富學習過程的經驗, 學生能更能認識與響應議題 [11] Makuch & Reschke 實驗證實使用遊戲和玩偶教導孩童口衛知識比一般的教學更容易讓孩童接受並指出在遊戲中激發孩童健康認知不僅止於口腔衛生, 也可運用在健康諮詢手術前的準備與慢性病的康復 [8] 2. 文獻探討本章節探討齲齒發生成因, 討論如何避免齲齒生成並以國人常使用之貝氏刷牙法作為刷牙判定標準, 進行系統開發並探討 Arduino 與常見感測器相關研究與應用 2.1 齲齒與貝氏刷牙法齲齒就是俗稱蛀牙, 我們每天都須利用牙齒咀嚼食物以攝取營養, 咀嚼後會有食物殘渣遺留在口腔和牙齒間, 如果經過一段時間未清潔牙齒, 細菌便會利用食物殘渣來產生酸性物質, 在牙齒表面造成酸蝕的開始, 導致牙齒表面琺瑯質脫鈣, 接下來, 齲齒就開始產生了要避免齲齒和牙周病的產生, 就需要有良好的潔牙習慣正確的潔牙是透過機械性方式清除口中的牙菌斑, 能有效的移除牙菌斑來抑制牙結石堆積, 降低發生牙周病的可能, 也可減少齲齒的發生正確的潔牙不只包含刷牙, 更包含牙線的使用及其他輔助潔牙工具的使用, 如牙間刷, 單束毛牙刷等刷牙的時間, 建議在三餐飯後及睡覺前 [12] 鄭信忠表示在諸多刷牙方法中, 貝氏刷牙法是近代各種教科書中最被推廣的方法, 同時也是國內各牙醫學會及公會所建議的方法, 臺灣教育部亦以此作為主要刷牙方式 [13], 固本研究將以貝氏刷牙法作為刷牙正確方式之基準, 開發一個評估刷牙步驟與教導正確刷牙之系統 2.2 互動科技 Arduino 及感測器應用 Arduino 源自 11 世紀北義大利國王的名字這個開放專案最早由 Massimo Banzi David Cuartielles David Mellis 和 Nicholas Zambetti 等人開始 [14] 2005 年當時 Massimo Banzi 教授希望能找到一種低成本又簡單的方式, 讓設計學院的學生能在設計中加入一些科技元素教授和當時從瑞典馬爾默大學來訪問的學者 David Cuartielles 一起討論這個問題討論之後才發現 David Cuartielles 也在尋找這個問題的解決方案於是,Arduino 就誕生了 [15] Arduino 的感測器 (Sensor) 種類繁多, 像是可以偵測環境溫度濕度並將當下感測數值傳回的 Sensor, 就能運用在農業科技的溫室栽培, 產出高品質的農產作物 [16] 若是進一步與決策系統做結合, 不僅讓務農者有便利的管道得知當下氣候與環境概況, 栽種合適的物種, 更有利於研究人員和政府官員分析目前的農耕狀況, 並預測未來的收穫與產量, 農產品質量可從農民獲得改善, 達到精緻化農業的一個表現 [17] 也有研究把溫度濕度和照度的感測器結合成環境感知器, 控制智慧捲窗的開關, 讓室內生活環境品質達到一個良好的控制 [18] 這也衍伸出了物聯網 (Internet of Things, IoT) 的概念, 使居家設備與感測器結合, 使家庭自動化, 提升生活品質 [19] 其他常見的 Sensor 也包含像是彎曲感測器 (Flex/Bend Sensor), 基本上它就是個電阻, 藉由感測器的彎曲造成電阻值的變化, 去判斷物體的彎曲程度或是結合可變電阻與光敏電阻, 做出一個壓力感測器 (Force-Sensitive Resistor), 目的就是在感測器上加諸不同的力量 ( 擠壓重量 ), 便會得到不同的電阻, 進而改變從 Arduino 類比輸入腳位所讀取到的電壓值 [20] 本研究使用較為容易取得之 ADXL345 三軸加速度感測器作為感測互動之感測器, 進行系統實作與開發 3. 系統實作本研究主要探討運用互動科技提升使用貝氏刷牙法刷牙的正確性, 訂定貝氏刷牙法為主要系統判定正確刷牙步驟為主要依據, 而將貝氏刷牙法步驟建置資料庫使用 Arduino 並結合 ADXL345 三軸加速度感測器, 用來感測牙刷轉動角度影像前處理技術則是應用在偵測牙刷移動位置, 用以操控畫面中的模擬牙刷最後結合牙刷的轉動與移動, 判斷當下刷牙的情況, 進行貝氏刷牙法的教學與評估 3.1 設計概念互動畫面將呈現一個 3D 模擬口腔, 使用者可以從螢幕上看見多數口腔內的牙齒, 就宛如帄時照著鏡子, 張開嘴巴正準備要刷牙的情境, 作為一個畫面模擬, 設計的畫面構想如圖 2(a)[21] 隨著使用者作勢刷牙, 而使牙刷前後來回運動, 系統藉由影像偵測, 偵測牙刷的位置, 而使畫面中的牙刷做相似的動作使用者轉動牙刷的動作, 藉由 Arduino Sensor 感測傳回之數值, 判斷刷牙面是牙側舌側頰側還是咬合面, 作為斷定依據 (a) (b) 圖 2. 設計概念 (a) 刷牙情境示意 (b) 遊戲畫面模擬 Conference on Information Technology and Applications in Outlying Islands

3.1 系統架構本研究系統架構圖如圖 3 在使用者移動與轉動牙刷同時, 藉由 Webcam 和 Arduino Sensor 分別處理影像偵測與轉動感測, 在螢幕上模擬使用者與牙刷的互動情形本研究的應用程式中含記錄使用者行為的資料庫, 用以校正數據和數據紀錄的功用, 貝氏刷牙法步驟資料庫用來做步驟測驗的判斷標準環境底下圖 3.

2 系統流程系統流程如圖 8 所示, 系統主要分成兩個主要功能, 分為互動式的貝氏刷牙法步驟教學以及貝氏刷牙法步驟測驗在系統教學過程中, 會提示使用者, 目前牙刷應該擺放在牙齒的哪一個部分, 以利於清潔使用者必須依照系統提示並藉由系統逐步帶領下, 完成貝氏刷牙法刷牙步驟在步驟測驗中, 會要求使用者完成以貝氏刷牙法為標準的刷牙方式, 並由系統紀錄刷牙步驟, 再進行完成度評分,

3 3.1 系統架構本研究系統架構圖如圖 3 在使用者移動與轉動牙刷同時, 藉由 Webcam 和 Arduino Sensor 分別處理影像偵測與轉動感測, 在螢幕上模擬使用者與牙刷的互動情形本研究的應用程式中含記錄使用者行為的資料庫, 用以校正數據和數據紀錄的功用, 貝氏刷牙法步驟資料庫用來做步驟測驗的判斷標準環境底下圖 3. 系統架構圖 4 為實體示意圖, 使用者使用裝有 Arduino sensor 的牙刷, 並在裝有 Webcam 鏡頭的系統面前, 在使用者移動牙刷和轉動牙刷的同時,Arduino sensor 回傳轉動角度,Webcam 偵測牙刷影像並在螢幕上做相對回應圖 7. 系統軟硬體與開發過程 3.2 系統流程系統流程如圖 8 所示, 系統主要分成兩個主要功能, 分為互動式的貝氏刷牙法步驟教學以及貝氏刷牙法步驟測驗在系統教學過程中, 會提示使用者, 目前牙刷應該擺放在牙齒的哪一個部分, 以利於清潔使用者必須依照系統提示並藉由系統逐步帶領下, 完成貝氏刷牙法刷牙步驟在步驟測驗中, 會要求使用者完成以貝氏刷牙法為標準的刷牙方式, 並由系統紀錄刷牙步驟, 再進行完成度評分, 最後完成貝氏刷牙法教學或測驗圖 4. 實體示意圖圖 5. Arduino IDE 圖 6.ADXL345 接線情形 3.2 系統軟體與硬體在系統硬體方面, 影像偵測使用一般 Webcam 進行影像偵測再做後續處理 Arduino 選取基本 UNO 板進行開發, 以 ADXL345 三軸加速度作為偵測用感測器, 圖 6 為感測器實際接線情形, 感測器將會安裝在牙刷上以利於本研究之互動開發過程如圖 7, 軟體部分 Arduino IDE 為 Arduino 自動控制程式的開發工具, 其開發介面如圖 5 所示, 最後系統在 Unity5.0 以上的版本開發並輸出於 Windows 圖 8. 系統流程 3.3 刷牙步驟設定根據貝氏刷牙法的主要原則為刷上方牙齒刷毛朝上, 下方牙齒刷毛朝下, 刷毛放在牙齒和牙肉交接的地方, 牙刷的刷毛呈現 45 度至 60 度角, 並且照著右邊開始, 右邊結束的口訣進行 [13,22] 496

牙刷角度分類牙刷的旋轉角度辨識牙側頰側舌側和咬合面, 分類如表 2 所示考量到每個人刷牙習慣不同, 以及慣用手的差異, 在做後續刷牙互動教學與測驗之前, 系統會先要求使用者遵照畫面的指示轉動牙刷指示的內容如同給予使用者刷牙情境, 當使用者在刷上側的牙側牙齒時, 記錄使用者所會採用的刷牙角度, 用以校正該項角度, 避免因個人因素而造成系統判定錯誤和學習過程認知錯誤之相關情況發生

4 測者本論文著重在互動科技輔助教學實驗研究, 因此醫學治療層面不在本論文討論範疇內, 不討論是否能達到預防蛀牙之相關功效實驗步驟如下 : 圖 9. 畫面劃分區域由上述刷牙的基本概念去設定判斷參數, 判斷牙刷位置左右邊與上下方, 並將偵測畫面劃分 6 個區域, 如圖 9 所示隨著使用者手持牙刷, 經由 Webcam 偵測使用者手上的牙刷位置改變, 對螢幕畫面中的虛擬牙刷也會一併跟著改變位置, 使用者可以藉此改變手中牙刷的位置, 進而操控畫面中模擬牙刷, 學習正確的刷牙步驟表 2. 牙刷角度分類牙刷的旋轉角度辨識牙側頰側舌側和咬合面, 分類如表 2 所示考量到每個人刷牙習慣不同, 以及慣用手的差異, 在做後續刷牙互動教學與測驗之前, 系統會先要求使用者遵照畫面的指示轉動牙刷指示的內容如同給予使用者刷牙情境, 當使用者在刷上側的牙側牙齒時, 記錄使用者所會採用的刷牙角度, 用以校正該項角度, 避免因個人因素而造成系統判定錯誤和學習過程認知錯誤之相關情況發生最後整合出部分如表 3, 用來判斷刷牙步驟 [23] 表 3. 部分刷牙步驟判斷方法 4. 測試與評估方法三餐飯後刷牙的習慣可以保持良好的口腔衛生, 而正確牙齒保健知識和刷牙方法可以維持口腔健康探討一般民眾帄常非使用貝氏刷牙法刷牙者以及知道貝氏刷牙法而貝氏刷牙法步驟不正確者, 經由實驗後是否能正確完成貝氏刷牙法的刷牙步驟以做為討論並排除不適合使用貝氏刷牙法刷牙之有其他口腔疾病 ( 如牙周病患者適合採用改良式貝氏刷牙法 [14,15]) 患者及受 1. 使用貝氏刷牙法之書面資料讓受測者閱讀 2. 開始使用系統前, 進行個人化差異校正, 利於後續系統判定角度和位置之正確與否 3. 進行第一次測驗, 使用貝氏刷牙法進行刷牙, 並由系統判定步驟正確與否 ( 此次測驗情況下, 是使用者只閱讀了貝氏刷牙法刷牙步驟之書面資料 ) 4. 進行本研究設計的系統教學, 互動內容為貝氏刷牙法正確步驟, 互動方式帶領受測者貝氏刷牙法刷牙步驟 5. 進行第二次測驗, 使用貝氏刷牙法進行刷牙, 並由系統判定步驟正確與否 6. 經由系統紀錄, 相比兩次刷牙步驟分別給予計分, 查看步驟正確度是否提升 5. 結論與討論本研究以互動科技結合影像偵測與 Arduino Sensor, 應用在教導貝氏刷牙法的正確步驟, 目的在於配合正確的刷牙方法, 維持良好的口腔健康, 減少口腔問題, 主旨在於爾後刷牙也能配合正確的刷牙步驟, 改進或是改變原本錯誤的刷牙方法在讓使用者了解注重牙齒保健的重要性後, 降低台灣口腔問題與兒童齲齒指數 (DMFT) 系統落實完整之餘, 採用多人實測, 不僅在初步的系統評估刷牙步驟是否進步, 更要探討不同面向, 如單位牙齒的刷牙次數更會影響清潔程度, 未來在程式方面可以著重, 探討不同層面對於清潔程度的影響 6. 參考文獻 [1] P.udn.com.tw, ' 一分鐘保護牙齒健康 ', _teeth_04/index.html. [2] World Health Organization, 'World Health Organization', [3] Cda.org.tw, ' 中華民國牙醫師公會全國聯合會 ', [4] ' 衛生福利部 - 響應世界口腔健康日守護兒童牙齒健康 ', [5] Who.int, 'WHO Oral health country/area profile programe', [6] 口腔健康政策規劃條列頁, ' 衛生福利部 - 心理及口腔健康司 ', x?f_list_no=189. [7] Nhi.gov.tw, ' 衛生福利部中央健康保險署 - 全球資訊網 ', &menu_id=1028 &webdata_id=1748. [8] A. Makuch and K. Reschke, 'Playing games in Conference on Information Technology and Applications in Outlying Islands

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戒菸實務個案自助手冊105年Ver.2

戒菸實務個案自助手冊105年Ver.2 本計劃經費來自品健康福利捐支應衛生福利部國民健康署我名字為了以下理由 1. 2. 3. 4. 5. 決定從年月日起簽署人 (簽章) 見證人 (簽章) 年月日 a 準備戒 V 環境的準備排除讓自己想吸自己戒的環境 V 心理的準備瞭解自己的吸的環境建立能提醒行為強化戒決心 V 身體的準備評估身體的尼古丁依賴度必要時找尋藥物降低戒戒的難度