开拓自动化口腔清洁新时代 | 北大口腔孙玉春教授谈个性化全自动智能口腔清洁器（PAOC）的诞生

开拓自动化口腔清洁新时代 | 北大口腔孙玉春教授谈个性化全自动智能口腔清洁器（PAOC）的诞生

你是否想过，有一天刷牙可以不再依赖双手？如果有一种设备，能在短短几十秒内完成传统刷牙无法达到的清洁效果，甚至让牙缝中的难清洁菌斑无处遁形，我们是否需要重新定义“刷牙”这件事？

在北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心，一项革命性的口腔清洁设备已悄然问世。这不仅是一次技术突破，更是对口腔清洁方式的颠覆性重构。当清洁牙缝成为机器的精准任务，当便携装置在方寸之间释放超越手工的清洁力——“高能气泡水射流”如何取代传统牙刷？这项技术又是如何实现“千人千面”的个性化清洁？

带着这些疑问，《今日口腔》记者走进北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心拜访了孙玉春教授，让我们通过本篇专访，一起揭开这项清洁设备的神秘面纱。

受访者简介


孙玉春教授

孙玉春，男，47岁。北京大学口腔医院口腔医学数字化研究中心主任，口腔修复学教授/主任医师/知名专家，长江学者、首都科技（创新）领军人才。

现任中国医疗器械行业协会口腔专委会理事长（主任委员），口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心“口腔智能技术和装备平台”负责人、国家卫健委口腔数字医学重点实验室副主任、国家科技部“增材制造与激光制造”重点专项总体专家组专家、口腔数字化医疗器械标准化技术归口单位专家组专家、口腔健康北京实验室特聘PI（主任：王松灵院士），美国电气工程协会 (IEEE)会员。

研究方向：口腔数智仿生诊疗技术的自主创新研发与转化。从事研究20余年，发表论文250篇，第一/通讯作者SCI 86篇。以第一发明人申请发明专利162项（含PCT 19项），已授权66项，转化专利84项（含受理），部分专利技术填补了我国口腔数字化修复技术领域的空白。成果转化为口腔三维扫描仪、义齿智能设计软件、专用3D打印系统和仿生氧化锆材料等产品10套，原创建立“口腔数智仿生修复”核心理论与技术体系（含扫描、设计、打印、材料），实现义齿修复过程的“快、简、准”，及戴入后功能易适，并完成大规模转化应用。转化成果卓著，10套转化产品国内市占率达20~40%，均出口海外（材料应用120个国家），合计年用量>1亿颗义齿，销售累计>13亿元。以第一排名获第48、49连续两届日内瓦国际发明展金奖、北京市科学技术奖技术发明一等奖，入选中国科协“科创中国”先导技术榜、首发专项2012-2023年第二批十大成果，获国家卫健委第一届医学科技创新大赛医研组金奖，第一届中日韩口腔修复学年会最佳学术报告奖，首都首届转化医学创新大赛最佳创意奖等各类科技奖励16项。

主持国自然重点、国家重点研发计划项目（首席）等省部级以上项目13项，受聘为国家自然科学基金委员会《机械工程学科发展战略报告（2021～2035）》、国际期刊《Big Data and Artificial Intelligence》、《Translational Dental Research》编委。原创成果被国家级规范化教材《口腔修复学》（第3版，编委）收录，这也是该系列教材首次编入“中国完全自主知识产权的口腔数字化修复技术”，获北京市高等教育教育成果一等奖（7/10）。带领团队开展国内外技术培训交流100余场次，覆盖23个省份，学员2万余人次（含线上）。

01

从临床痛点到技术革新
个性化全自动智能口腔清洁器的诞生

今日口腔

个性化全自动智能口腔清洁器（Personalized Automated Oral Cleaner，后文简称“PAOC清洁器”）研究的最初想法源自哪里？这些想法是如何逐步实现的？

在大量的口腔修复临床工作中，我们发现，无论是在术前预防还是术后维护，大多数患者因刷牙技巧不足或依从性差，导致菌斑控制不佳，进而影响修复效果和长期预后。传统口腔清洁方式，如巴氏刷牙法，对使用者的精准操作要求较高，许多患者难以保持45°角的稳定颤动；后牙区常因口腔空间限制，难以彻底清洁；此外，邻面区域的深度清洁需额外配合牙线或间隙刷才能完成。这种多步骤、高技巧依赖的清洁模式，不仅耗时，还因个体差异导致效果参差不齐。

基于上述临床痛点，我们开始系统探索如何将口腔清洁模式从经验依赖型手动操作，转型升级为数字化驱动的智能化清洁系统，以期通过标准化清洁流程降低龋病、牙周炎等常见口腔疾病的发病率，实现口腔清洁不再因人而异，确保每位使用者都能达到一致、标准的口腔卫生维护效果。

为了实现这一目标，我们团队提出“从经验型清洁到算法驱动清洁”的理念，依托口腔数字化、人工智能和3D打印等多方面技术积累，逐步攻克了装置小型化、水流控制精准化和适配个性化等难题，开发了一套全自动化的口腔智能清洁技术，最终研制出PAOC清洁器。PAOC清洁器在传统冲牙器技术框架上实现了三大核心升级：一是采用“高能气泡水射流”技术，通过高压气泡和水流的气液耦合空化效应，利用气泡爆裂产生的瞬时压力峰值定向清除菌斑生物膜；二是基于3D打印技术制造微孔喷头，精准贴合使用者的口腔结构，实现全牙面精准覆盖；三是构建模块化清洁液体平台，可根据患者的不同需求扩展功能组分，实现多功能的口腔保健效果。

02

从实验室构想到量产落地
PAOC清洁器的技术攻坚

今日口腔

PAOC清洁器研发过程中遇到了哪些关键技术瓶颈？又是如何克服这些困难的？

PAOC清洁器研发历程充满挑战，其核心技术瓶颈在于微型化和精准化的矛盾。

作为一种家庭口腔护理装置，PAOC清洁器需要兼顾装置微型化与清洁效能的平衡难题。初级原型因需要搭载大容量储液系统导致体积超标，严重制约使用便捷性。一次偶然灵感——浇花时发现水泵吸入空气后水流力量显著增强，这一现象启发了我们可以利用空气与水流的结合来增强喷射效果。通过流体力学与多学科交叉研究，我们验证了“高能气泡水射流”技术能够实现理想的清洁效果。这项技术的核心机制是将高压水流与空气结合，形成高能气泡水流。当这些气泡接触到牙面时，配合空化效应，其迅速爆裂释放的瞬时能量能够有效瓦解牙菌斑，大幅提升清洁效率，实现高效的口腔清洁。

此外，为达成全口牙齿自动化清洁目标，还需要确保高能气泡水射流精准喷射至牙齿的每个面及角落。为实现喷头微孔（直径＜0.5 mm）的高精度制造，合作企业对3D打印技术工艺进行了优化和升级，不断提升3D打印的精度与可靠性，以确保喷射水流能精准覆盖牙齿每个角落。

经过长达5年的不懈研发与持续改进，PAOC清洁器如今已实现“体积小巧、性能高效”的双重优势，30 s内便可完成一次全口清洁，整个过程仅需不超过600 ml清洁液。今年还将计划量产1万～2万台，并同步启动国内外市场推广。

03

让智能清洁触手可及
PAOC清洁器的用户体验与未来升级

今日口腔

PAOC清洁器将为用户带来怎样的使用体验？未来还有哪些升级方向？

PAOC清洁器操作简单，用户只需将其放入口腔中并启动，装置模拟牙龈按摩的水流设计能够带来舒适的使用体验。此外，PAOC清洁器提供个性化定制和通用型两种设计，满足不同用户需求。同时，课题组张旭老师带领团队构建模块化清洁液体平台，可根据用户需求调整配方（如防龋、美白、脱敏等）模块化配备多功能清洁液，实现个性化口腔保健。

未来，PAOC清洁器将融入AI算法与内窥镜技术，实现菌斑自动识别、清洁效果实时反馈，并根据菌斑分布动态调整喷射角度与压力，实现个性化清洁。此外，PAOC清洁器还将扩展口腔健康监测功能，如龋病风险预警和牙周炎早期筛查，成为真正的家庭口腔保健智能助手。随着技术成熟和规模化生产，PAOC清洁器的成本将进一步降低，售价更亲民，让更多人享受到这一创新技术。

04

口腔保健领域的创新布局
北大口腔数字化技术的多维拓展

今日口腔:

在口腔保健领域，北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心还有哪些创新布局？

在口腔保健领域，研究团队从“0”（做好预防，不得病）和“1”（一次治疗解决问题）两个方向出发，在“极薄强韧氧化锆贴面技术”、“功能易适数字化全口义齿”系统、“光学数字整塑扫描技术”、“气动排龈扫描技术”和“细胞生理功能的可编程调控”等多方面进行了创新研究。

为实现“0”的目标，除了PAOC清洁器外，团队针对中老年人常见的牙齿问题（如重度磨耗、牙周病、酸蚀症等），研发了“极薄强韧氧化锆贴面技术”。这项技术通过隔绝外界刺激，有效缓解牙齿敏感症状，同时避免因机械、物理和化学刺激对牙齿造成进一步伤害。贴面厚度仅为80 μm，却具备极高的强度（三点弯曲强度媲美500 μm厚的玻璃陶瓷，剪切粘接强度达25.96 MPa），且无需磨牙即可贴合牙齿表面。目前，该技术已在美日两国投入使用，并在国内获得三类医疗器械注册证，计划通过临床试验逐步推广，以满足中老年人群的口腔保健需求。

为实现“1”的目标，研究团队通过人工智能设计和3D打印技术，开发了“功能易适数字化全口义齿”系统。该技术突破了传统义齿制作繁琐、多次复诊的局限，能够在就诊当日2.5小时之内快速为患者制作义齿。团队原创的“光学数字整塑扫描技术”和“气动排龈扫描技术”，分别实现了活动义齿功能性印模的全数字化获取和牙齿预备体龈下边缘区域的全自动化气动排龈精准扫描，为义齿制作提供了更高效、精准的解决方案。

此外，团队还提出基于细胞生理功能可编程调控的基础理论和技术体系，并探索了短链脂肪酸等多种天然产物在日常口腔清洁和疾病治疗的创新应用。如在日常口腔清洁中，利用开发含有短链脂肪酸（如丁酸、3-羟基丁酸等）的清洁液和PAOC清洁器形成多功能清洁系统，实现“新鲜”菌斑的快速清除和受损牙周组织的稳固愈合，达到口腔“组织-菌群”的稳态。

这些创新研究秉持着以患者需求为核心的原则，通过医工结合和跨学科协作的创新思路，深入到临床问题的各个层面。它们从实际的临床问题出发，经过深入的探索和研究后又将成果应用于临床，形成了“从实践到创新，再回归于实践”的闭环模式。为患者提供更加精准高效的医疗服务，正是医学探索源源不断的动力和方向。

北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心始终以临床需求为导向，致力于将前沿数字化技术转化为具有实际应用价值的解决方案。PAOC清洁器的问世不仅是口腔清洁工具的革新，更是数字化技术赋能口腔健康的生动实践。这项技术的落地不仅能够改善临床患者的治疗效果，还为龋病、牙周炎、种植体周围炎等多种疾病的预防带来了福音。

对于口腔临床工作而言，数字化研究成果的推广与应用能够突破地域与资源限制，将先进的理念和技术普及至更广泛的区域，从而有效提高全民口腔健康水平。随着这些创新成果的逐步落地与深入应用，一个更加智能、精准、便捷的口腔健康新时代正在到来。