牙科医生依然认为，刷牙是预防龋齿和牙龈疾病最可靠的方法。本版此前介绍过一款可以自行测量牙龈炎症进展程度的自我检测试剂盒，那项技术测量的是疾病是否已经在发展。而台湾阳明交通大学研究团队最近发表的这项研究，测量的是更早的一个阶段，也就是预防龋齿和牙龈疾病的刷牙行为本身是否做到了面面俱到。研究人员用绑在手腕和牙刷上的两个小型传感器，将当前正在清洁的口腔部位细分为多达18处并加以识别，尽管这只是基于一名参与者数据的初步研究，准确率却超过了96%。
两个惯性传感器读取牙刷的位置
这项技术读取的是两个惯性传感器（通过加速度和旋转速度测量运动的传感器）发出的信号。一个装在套在牙刷柄上的支架里，另一个戴在手腕上，原理与智能手机自动切换屏幕方向时使用的相同。研究团队在此基础上还加入了欧拉角（表示牙刷当前倾斜角度的数值）的计算。像上颌前牙内侧和下颌前牙内侧这类仅凭手腕动作难以区分的部位，只要知道牙刷朝上还是朝下，就能加以区分。研究人员将这样采集到的信号输入六种机器学习模型进行比较，结果显示，通过建立多个判断标准并以多数决方式得出结论的随机森林模型准确率最高。
仅靠手腕传感器还不够
现有的智能牙刷大多直接把传感器内置在刷柄里出售。但牙刷是消耗品，每隔两三个月就要更换一次，这也意味着每次都要连同昂贵的传感器一起丢弃。这项研究则将市售的可穿戴传感器装进用3D打印机制作的廉价支架中，使其可以套用在任何一款普通牙刷上。不过，如果只使用装在牙刷上的传感器，准确率停留在95%左右；如果只使用戴在手腕上的传感器，准确率则降至82%。这是因为手腕能捕捉手臂移动的方向，却无法读取在口腔狭小空间内用手指细微转动牙刷的动作。只有同时使用两个传感器，准确率才能超过96%。
只有过滤掉移动区间，才能看清实际刷牙的时间
以往划分刷牙部位的研究，大多把从一个部位移动到另一个部位的短暂瞬间也计入了刷牙时间。这样一来，实际上并未刷到的时间也被算作刷牙时间，从而对是否刷得均匀给出了比实际情况更宽松的评价。这项研究先区分出牙刷移动的区间和实际清洁牙面的区间，然后才判断刷到的是18个部位中的哪一处。加入欧拉角之后，左右对称部位混淆的错误也大多消失了。不过，像下颌左侧咀嚼面和内侧面这类彼此靠得很近的两处，仍然容易混淆，准确率分别只有83%和91%。
实验室准确率与实际使用是两回事
这项研究是基于一名参与者两周内刷牙三十次的数据完成的初步研究。由于每个人的手部大小和习惯各不相同，能否在更多人身上得到同样的准确率尚未得到验证。实际上，高露洁棕榄公司曾向409名英国小学生发放智能联网牙刷进行试验，结果29%的参与者根本没有将设备与应用程序连接起来。即便成功连接的孩子中，一天刷牙两次的天数也不到一半。这说明，即使有能够精准识别部位的技术，让孩子持续使用设备又是另一个层面的问题。
绑在牙刷柄和手腕上的两个廉价传感器，加上融入方向信息的机器学习模型，如今已经能将刷牙部位细分至18处。这是过去那些配备昂贵内置传感器的牙刷，或仅靠一个手腕传感器都无法达到的精度。接下来的课题，是在更多人身上重现这一精度，并让人们真正持续使用这类设备。