基于EOW技術(shù)的消毒噴霧創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

王浩羽，諸俊杰，周 旬 上海工程技術(shù)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院

1 前言

在2019年年末爆發(fā)的疫情，其規(guī)模之浩大，蔓延之迅速為人們敲響了反疫抗疫的警鐘。如今市場(chǎng)上現(xiàn)有的具有防疫措施的產(chǎn)品大多為傳統(tǒng)的酒精洗手液和擦紙一類針對(duì)于個(gè)人的消毒用品，“室內(nèi)消毒”的空白為現(xiàn)防疫設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)I造了良好的前景。由于疫情爆發(fā)之迅速、影響周期之長，原本并不受人們關(guān)注的防疫產(chǎn)品市場(chǎng)成為了人們?nèi)缃耜P(guān)注的重點(diǎn)。但是新市場(chǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，導(dǎo)致大多商家的產(chǎn)品缺少創(chuàng)新性和切入點(diǎn)，由此使得買家的反響并不高漲。

本論文將綜合分析目前防疫市場(chǎng)的走向趨勢(shì)，進(jìn)而開展對(duì)室內(nèi)智能可控式消毒設(shè)備的設(shè)計(jì)研究，具體內(nèi)容將分為以下;

（1）針對(duì)目前市面上的防疫產(chǎn)品進(jìn)行外觀、造型、功能、使用人群、操作方式進(jìn)行具體調(diào)研。

（2）對(duì)于智能可控化消毒設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，以及基于現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行的可行性創(chuàng)新分析。

（3）作為一款室內(nèi)消毒產(chǎn)品，為當(dāng)前的市場(chǎng)空白投入一份實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)報(bào)告。

2 對(duì)于中國市場(chǎng)消毒設(shè)備（防疫產(chǎn)品）現(xiàn)狀分析及用戶調(diào)研

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在如今的消毒設(shè)備市場(chǎng)上，定點(diǎn)、定位型的消毒噴霧器占比和購買率較高，而其中的消毒劑種類運(yùn)用在很大程度上決定了消毒產(chǎn)品的使用率和購買率，目前市面上常見的消毒劑主要分為四大類：第一類為添加次氯酸鈉的消毒劑，如84和威猛，此種消毒劑多直接作用于物品上，功效強(qiáng)大且價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是對(duì)于人體危害較大（圖1）；第二類為添加對(duì)氯間二甲苯酚的消毒劑，如滴露、威露士與藍(lán)月亮，此類消毒用劑是被目前廣大家庭中普遍使用的，但有諸如刺激性氣味和殘留物等缺點(diǎn)（圖2）；第三類為添加納米銀成分的消毒用劑，無色無味、無刺激性氣味是其目前最大的優(yōu)點(diǎn)，如若作為消毒用劑來說確實(shí)是不二之選；第四類便是目前市面上最為泛用的酒精類消毒劑（圖3）。

圖1

圖2

圖3

同時(shí)，針對(duì)目前市面上主流的消毒設(shè)備也進(jìn)行了調(diào)研分類：

2.1 便攜、智能化消毒設(shè)備

便攜式的消毒設(shè)備為近兩年自疫情起在市場(chǎng)上逐漸出現(xiàn)的一種銷售趨勢(shì)，以智能化可控化為時(shí)代前提，進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字化、個(gè)性化為目的，從而實(shí)現(xiàn)消毒設(shè)備等產(chǎn)品的一體化和人性化是當(dāng)前消毒設(shè)備的主流設(shè)計(jì)和研究方向。從性質(zhì)上屬于主動(dòng)型消毒產(chǎn)品。

2.2 非便攜、非智能化消毒設(shè)備

非便攜、非智能化消毒設(shè)備大部分并不隸屬于電器類消毒設(shè)備，其往往以衣物、遮蔽物和消毒液體等形式在市場(chǎng)上進(jìn)行售賣，對(duì)用戶個(gè)體起到一定程度上的保護(hù)和隔離作用，在疫情尚未爆發(fā)之前，這類消毒用品被廣泛運(yùn)用和銷售。成本低廉、在定點(diǎn)場(chǎng)所的隨時(shí)取用性使此類產(chǎn)品在疫情之前成為消毒市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，從性質(zhì)上屬于被動(dòng)型消毒產(chǎn)品。

在對(duì)于使用人群的調(diào)研過程中，我們發(fā)現(xiàn)，目前占比消費(fèi)市場(chǎng)消毒防疫類產(chǎn)品的群峰為24至33歲左右的青年在業(yè)者。其中，從事高強(qiáng)度工作的在業(yè)者占比高達(dá)78%，而在剩余的22%中，多數(shù)為從事自由職業(yè)者和商務(wù)精英。

基于綜上的調(diào)研分析，我們計(jì)劃設(shè)計(jì)一款可以讓現(xiàn)年輕一代的在業(yè)者在各種辦公和居家場(chǎng)所之間來回切換的智能可控、便攜的消毒噴霧裝置，同時(shí)又能夠彰顯年輕一代的主流個(gè)性化思想。

3 智能可控式消毒設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法與分析

通過對(duì)于當(dāng)前國內(nèi)消毒設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r的了解，再對(duì)現(xiàn)階段消毒方式、用劑、效用，消毒設(shè)備的材料、工藝和結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析研究，找出智能可控化與現(xiàn)階段消毒設(shè)備技術(shù)結(jié)合的創(chuàng)新方向。

3.1 新式消毒劑成分與效用分析

區(qū)別于目前國內(nèi)市場(chǎng)上流行的消毒劑，新式消毒劑特指為在消毒功效和研究發(fā)展方面具有優(yōu)異特性的消毒材料。近年來，由于受疫情影響，各式各樣的消毒劑層出不窮，而目前為止最為普遍化和泛用化的便是含有乙醇類的消毒劑，如酒精和過氧乙酸。作為家用消毒劑而言，優(yōu)先考慮的應(yīng)該是人身的安全問題，根據(jù)消毒用劑的結(jié)構(gòu)安全性以及用劑的環(huán)保性和可持續(xù)性出發(fā)，對(duì)適合本次消毒設(shè)備設(shè)計(jì)的用劑進(jìn)行了分析。

3.1.1 應(yīng)用安全環(huán)保型消毒用劑

對(duì)于家用型的消毒設(shè)備來說，所選用的消毒用劑的安全性和環(huán)保性尤為重要，目前，安全環(huán)保型的消毒用劑主要為電解水，即氧化電位水。作為目前消毒用劑而言，優(yōu)先考慮的氧化電位水為微酸性次氯酸水，此種氧化電位水通過水與鹽電解之后生成DCW 次氯酸。在20世紀(jì)80年代初，經(jīng)由日本科研組發(fā)現(xiàn)此種電解水產(chǎn)生的次氯酸成分對(duì)MRSA，即金黃色葡萄球菌具有顯著的殺菌效果，因而將其最先作用于醫(yī)用領(lǐng)域。近年來，DCW次氯酸水在經(jīng)過驗(yàn)證后被認(rèn)定為其具有高效率的殺菌消毒作用，殺菌后的無殘留毒性以及對(duì)人體的無害性和對(duì)環(huán)境的無污染性已經(jīng)逐漸被人們所接受。

3.1.2 應(yīng)用效果及可持續(xù)性

微酸性從氯酸電解水可以在瞬時(shí)殺滅耐甲氧西林的MRSA、大腸桿菌、PYO、CAL 及曲霉菌等菌落的繁殖體，同時(shí)，其還能夠破壞乙肝表面抗原，殺滅HIV和枯草桿菌黑色變種芽孢等菌群。

（一）泛用性

微酸性次氯酸電解水無色無味，對(duì)生物皮膚無刺激性作用，對(duì)金屬等材質(zhì)無腐蝕性效果，使用后可降解為水，無明顯殘留物，其標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)符合綠色生態(tài)的消毒產(chǎn)品，被目前國內(nèi)多家食品企業(yè)使用。

（二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)證明酸性氧化電位水對(duì)于金屬等無腐蝕作用，因此，該種消毒劑可以被廣泛運(yùn)用于各類的容器、工具、地面、指定設(shè)備、物品的消毒。

3.2 消毒設(shè)備的材料應(yīng)用分析

消毒設(shè)備的材料是消毒用劑兼容性的根本取決因素之一，同時(shí)，消毒設(shè)備的材料應(yīng)該做到可利于回收、降解等。因此消毒設(shè)備的材料選用應(yīng)該嚴(yán)格符合于環(huán)保、可回收的綠色理念。

在產(chǎn)品的材質(zhì)選擇上，基于家居電器用品角度出發(fā)，首先應(yīng)當(dāng)考慮的是關(guān)于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐沖擊性、耐磨損性、絕緣性和導(dǎo)熱性等，這些要素都將事關(guān)產(chǎn)品后期成型時(shí)的整體感。

通用塑料作為大多數(shù)家居產(chǎn)品的首選項(xiàng)，其低廉的成本和用途的良好泛型是市場(chǎng)商家的不二選擇，主要包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS），以及苯乙烯共聚合物（ABS）。

聚丙烯的品種主要分為均聚聚丙烯（homopp），嵌段共聚聚丙烯（copp）和無規(guī)共聚聚丙烯（rapp），其中copp 在居家電器的注射件中有著極為廣泛的運(yùn)用，也是我們本次在關(guān)于材質(zhì)調(diào)研中首先考慮到的一種塑料材質(zhì)。

ABS作為工程塑料，是目前市場(chǎng)上被運(yùn)用和拓展面最廣、最普遍的一種材質(zhì)，尤其在居家電器方面。杰出的抗腐蝕、耐沖擊、抗熱、抗高溫性能使其成為產(chǎn)品外造型設(shè)計(jì)時(shí)的首要選擇項(xiàng)。

4 智能可控化消毒設(shè)備的設(shè)計(jì)實(shí)踐

在后疫情時(shí)代的市場(chǎng)環(huán)境中，用戶所呈現(xiàn)出的需求空白往往便是之后產(chǎn)品的主流設(shè)計(jì)導(dǎo)向，在疫情爆發(fā)的第一年間，市場(chǎng)上新增了以下的幾種主流消毒產(chǎn)品，其中包括空氣凈化消毒器（占比10%），消毒柜（占比5%），紫外線消毒燈（占比4%），在此之前，消毒液和免洗洗手液幾乎占領(lǐng)消毒產(chǎn)品市場(chǎng)的75%。在短短的一年間，新式的消毒產(chǎn)品理念和設(shè)計(jì)成品在市場(chǎng)中便占了近20%。而新型產(chǎn)品的漲幅也證明了智能化的居家消毒設(shè)備在后疫情時(shí)代中倍受關(guān)注和青睞。

4.1 消毒用劑與消毒設(shè)備材料的選擇

在設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品經(jīng)過兩次迭代，對(duì)一代的造型功能以及消毒方式作出重大更新，對(duì)無毒、無害、環(huán)保的消毒方式進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)研。傳統(tǒng)消毒方式主要依靠酒精、漂白劑、洗滌劑等消毒溶液，其中除了酒精以外的消毒溶液，多少都有空氣污染、水污染、難以降解、對(duì)人體產(chǎn)生過敏反應(yīng)甚至絕育的危害，而酒精消毒的優(yōu)點(diǎn)在于造價(jià)低廉、產(chǎn)量大、易揮發(fā)、可殺滅98%%的細(xì)菌種類，但是經(jīng)過我們的調(diào)研發(fā)現(xiàn)仍然有小部分用戶對(duì)酒精的氣味表示十分厭惡，而極其個(gè)別的皮膚接觸酒精會(huì)造成過敏的癥狀，所以我們決定對(duì)消毒溶液進(jìn)行重新選擇。通過查閱大量的資料，了解到了一種弱酸性氧化電位水消毒方式（electrolyzed oxidizing water，簡(jiǎn)稱EOW），這種消毒方式于20世紀(jì)80年代由日本首先研制并使用，對(duì)MRSA（耐甲氧西林的金色葡萄球菌有著“超級(jí)細(xì)菌”的稱號(hào)）有著顯著的殺菌效果，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域。經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐下，弱酸性氧化電位水依靠著其高效的殺菌性、殺菌后無殘留毒性、對(duì)人體的無害性、對(duì)環(huán)境的無污染行、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸開始被人們所接受。弱酸性氧化電位水除了可以瞬間消滅耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌（MRSA）以外，對(duì)大腸桿菌、淋球菌、綠膿桿菌、白色念珠菌以及曲霉菌等細(xì)菌繁殖體都有著極強(qiáng)的殺滅作用，還能夠破環(huán)乙肝表面抗原，殺滅艾滋病毒（HIV）和枯草桿菌黑色變種芽孢等。除此之外，弱酸性氧化電位水具有無色無味、對(duì)人體皮膚和黏膜無刺激、對(duì)金屬無腐蝕、用后還原為水毫無殘留等優(yōu)點(diǎn)，是真正綠色生態(tài)消毒產(chǎn)品，同時(shí)其在食品、醫(yī)療等相關(guān)行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，對(duì)蔬菜、水果、肉類、瓜類等食品的消毒效果也是十分的理想。由于其對(duì)金屬無腐蝕，可以廣泛用于各種容器、工具、地面、物品的消毒。選用該種消毒劑不僅在極大程度上減少了用戶在居家和辦公環(huán)境中消毒時(shí)產(chǎn)生的刺激性氣味和殘留物，同時(shí)，也大幅度降低了對(duì)于有低齡兒童家庭中由于（兒童或其他原因）誤操作而引起的安全隱患，如誤食等。

在消毒設(shè)備材料的選擇上，本次設(shè)計(jì)采用ABS工程塑料和聚丙烯作為主要成分，為確保結(jié)構(gòu)的可靠性和消毒過程的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)證明，ABS與聚丙烯這兩種材料結(jié)合之后的設(shè)備穩(wěn)定性最優(yōu)，其既確保了在消毒過程中可控定量的可靠性，同時(shí)也將消毒的可控范圍做到最大化。

圖4 電解水設(shè)備

4.2 消毒設(shè)備的使用功能

在本次的設(shè)計(jì)中，本設(shè)備采用多噴頭替換式的設(shè)計(jì)。在居家消毒時(shí)，基于不同地形的影響，同一種噴頭會(huì)由于兼容性不足導(dǎo)致在消毒時(shí)不能全方面地進(jìn)行消毒劑覆蓋。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮添加了兩種噴頭，分別為微噴賽式噴頭以及高面積覆蓋噴頭，由此一來，既可以實(shí)現(xiàn)大面積的消毒范圍覆蓋，也可以對(duì)于細(xì)小的地方進(jìn)行噴灑消毒。

圖5 高壓噴頭

圖6 普通噴頭

消毒設(shè)備本體的安全防護(hù)功能也是重點(diǎn)的研究對(duì)象，添加了兒童設(shè)備鎖功能，提高了有兒童在家時(shí)的安全性。

圖7 防誤觸鎖

4.3 智能可控化的實(shí)踐

在智能化方面，雖然設(shè)計(jì)初期，首選APP 遠(yuǎn)程控制，經(jīng)過深入調(diào)研，大部分使用過APP智控化家電的用戶均表示與產(chǎn)品配套的APP反應(yīng)太慢，甚至不如直接在產(chǎn)品本身進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試。因此，我們?cè)谧罱K的設(shè)計(jì)方案中，確定了智能化芯片的運(yùn)用，其中包括：消毒設(shè)備可以根據(jù)消毒用劑的剩余用量來自動(dòng)改變消毒模式，以此確保能夠使用最少的消毒劑達(dá)到最大的消毒效率；消毒設(shè)備的電解濾芯會(huì)進(jìn)行定期自檢，確保點(diǎn)解功率在正常范圍內(nèi)。

4.4 設(shè)計(jì)方案

4.4.1 造型

在現(xiàn)如今家用電器產(chǎn)品的市場(chǎng)上，基于人機(jī)工程學(xué)出發(fā)的現(xiàn)代造型設(shè)計(jì)已經(jīng)成為產(chǎn)品吸流必不可少的要素之一，而在此之上，智能、可控等技術(shù)的融合也成為了消費(fèi)市場(chǎng)上衡量產(chǎn)品差異性的關(guān)鍵點(diǎn)。其次，手槍造型的選用融入了未來的賽博感，使得產(chǎn)品本身更富有感染力和張力。

4.4.2 按鍵

經(jīng)調(diào)研分析，目前市場(chǎng)上流行的主要按鍵種類大致分為三類：按鍵式、旋鈕式、觸控式。按鍵式和旋鈕式作為早期電子產(chǎn)品的鼻祖，擁有足夠的可靠性。觸控式按鍵填補(bǔ)了后兩者的不足之處——（例如產(chǎn)品的落灰和密封性問題），觸控式按鍵在智能化家電方面表現(xiàn)出了優(yōu)良的人機(jī)交互理念，進(jìn)一步拉近了人們與產(chǎn)品之間的關(guān)系，讓人們可以更加完整地了解到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和初衷，確切地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與人之間的零距離交互觀念。（圖8）

圖8 按鍵開關(guān)

4.4.3 色彩

作為一款智能化家居產(chǎn)品，形態(tài)和交互方面的占比固然多數(shù)，但是配色的合理運(yùn)用也會(huì)對(duì)產(chǎn)品起到極大的改進(jìn)效果。一款產(chǎn)品所運(yùn)用的不同色彩色系所帶來的視覺效果，所賦予產(chǎn)品的定位和含義都會(huì)給使用者帶來直觀的感受。由此，針對(duì)不同的用戶人群，也應(yīng)當(dāng)給出不同的色系方案，使得產(chǎn)品更具個(gè)性化，讓產(chǎn)品富有感情色彩與呼吸感。（圖9）

圖9 整體效果圖

5 結(jié)語

在疫情時(shí)代的大背景中，控制疫情的進(jìn)一步惡化是必須的，而市場(chǎng)的空白為智能化防疫產(chǎn)品提供了一個(gè)良好的發(fā)展平臺(tái)。秉承“人性化設(shè)計(jì)”的理念，從時(shí)代背景出發(fā)，融合多元文化與不同用戶之間的個(gè)性化需求，進(jìn)而設(shè)計(jì)出高效、智能化、個(gè)性化的防疫產(chǎn)品，通過多平臺(tái)的交互，為現(xiàn)消毒產(chǎn)品市場(chǎng)上增加一股新生力量。

本設(shè)計(jì)基于疫情時(shí)代大背景而進(jìn)行調(diào)研至最終方案，但是仍存在一定的不足，在智能化方面以及微可控技術(shù)方面應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行改良。