廢棄口罩回收桶的創(chuàng)新設(shè)計研究

丁雪 孟凡博 鄭雨凝 付春華 杭周 楊洪澤

摘? 要：后疫情時代，仍舊存在著許多流感性疾病，人們秉承著“保護自己”的理念進行著衛(wèi)生防控，口罩回收問題在今天仍然需要被重視。為此，該研究利用創(chuàng)新設(shè)計基本原則和經(jīng)濟基本原則等理論知識，解決現(xiàn)存廢棄口罩桶的不完全密封、消毒不徹底、成本過高以及口罩回收困難的問題，來幫助防疫工作者和生活在疫情大環(huán)境下的普通人們解決切實的問題。并詳細闡述如何通過改善內(nèi)部無菌環(huán)境、運用凸輪機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)，達到無接觸投放口罩、低成本高效率的目的。

關(guān)鍵詞：新型；消毒式；無接觸；醫(yī)療廢物回收桶；創(chuàng)新設(shè)計

中圖分類號：X705? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）10-0051-04

Abstract： In the post-Covid 19 pandemic era， there remain many epidemic diseases. People carry out health prevention and control with the concept of "protecting themselves"， and the problem of mask recycling still needs to be paid attention to today. For this reason， this study will use the theoretical knowledge of innovative design basic principles and economic basic principles to solve the problems of incomplete sealing， incomplete disinfection， high cost and difficult recovery of existing abandoned mask buckets. to help epidemic prevention workers and us ordinary people living in the epidemic environment to solve practical problems. This paper will elaborate on how to achieve the purpose of contactless mask delivery， low cost and high efficiency by improving the internal aseptic environment and using cam mechanism and gear transmission mechanism.

Keywords： new type; disinfection type; non-contact; medical waste recycling bin; innovative design

在目前的時代大背景下，口罩回收成了我們必須面臨的一個重要問題。對此，本研究通過應(yīng)用一些專業(yè)知識來設(shè)計改良廢棄口罩回收桶，希望通過優(yōu)化此裝置能幫助緩解口罩不可回收、回收難的問題。通過對廢棄口罩回收問題的關(guān)注和改進，可以為整個社會提供一個減少垃圾堆積和環(huán)境污染的解決方案。這將有助于保護環(huán)境，同時也為防疫工作者提供更好的工作條件。期待通過這種改進設(shè)計的廢棄口罩回收裝置能夠為我們共同面對的挑戰(zhàn)提供實際解決方案。

1? 項目設(shè)計研究

1.1? 項目設(shè)計概述

1）傳統(tǒng)的口罩回收不能夠用來消毒一次性醫(yī)用口罩，只能夠用于消毒比較厚的口罩，且只能清除表面的病菌。將消毒液裝到噴壺里面，只能夠噴涂少量在外面，有消毒不徹底的情況。

2）目前使用后的口罩最安全的處置方式是焚燒。在醫(yī)院這些高危環(huán)境下使用后的口罩是和醫(yī)療廢物一起，有專門的焚燒方式。而普通人使用后的大部分口罩都隨生活垃圾一起丟了，即使有地方會收集使用后的口罩，最終的處理方式也只是焚燒。主要是為了避免二次污染，焚燒是最安全的。但是會不可避免地造成環(huán)境污染。又因為口罩不可回收，或者說回收不產(chǎn)生效益。因此，對于如何給口罩消毒滅菌，如何利于口罩的收取工作以及如何將產(chǎn)生的污染降到最小就是我們的主要目的。

3）本研究將對現(xiàn)存廢棄口罩回收桶進行整理和分析，運用創(chuàng)新設(shè)計基本原則[1]中的“設(shè)計越簡單越好、產(chǎn)品創(chuàng)新實用、兼顧環(huán)保、精益求精”等原則和經(jīng)濟基本原則[2]“兼顧生產(chǎn)者和消費者的共同利益”等知識理論以及對當(dāng)前科技的利用，進一步完善廢棄口罩回收桶裝置。

4）通過進一步的優(yōu)化，設(shè)計出了這款新型半自動噴劑消毒紫外線殺菌廢棄口罩回收桶。達成了本研究最初的設(shè)想，通過抗菌材料[3]和噴劑式消毒液的共同作用，保障了口罩投遞箱內(nèi)的無菌環(huán)境，也就實現(xiàn)了“無接觸”；通過紫外線滅菌裝置[4]，也降低了口罩的病毒污染，有效解決了回收難的問題。

1.2? 產(chǎn)品應(yīng)用范圍

1）本文中提及的項目產(chǎn)品是在后疫情大背景下，為了改變民生和社會現(xiàn)狀而設(shè)計的，項目產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展面向全社會。主要投放于需要更換口罩的公共場所，如：醫(yī)院、學(xué)校、酒店、火車站和機場等地；也可以投放于小區(qū)、街道等需定點投放口罩的場所。

2）本研究的主旨是將科技與人民的需求相結(jié)合，為人民服務(wù)。隨著科技的不斷發(fā)展和社會的變化，我們將不斷改進和適應(yīng)新的科技和防控要求。在后續(xù)的發(fā)展中，我們會緊跟科技的步伐，積極探索新的科技應(yīng)用，并將其運用到我們的服務(wù)中，以更好地滿足人民的需求。

此外，在實際投放后，我們還將進行市場調(diào)研。通過收集大家的意見和建議，我們能夠及時了解用戶的需求和期望，從而更好地優(yōu)化我們的服務(wù)。我們將嚴肅對待每一個意見和建議，并在可能的范圍內(nèi)采納和實行，以改進用戶體驗并提供更好的服務(wù)。

2? 研究主要內(nèi)容

醫(yī)療垃圾是指醫(yī)療機構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以及其他相關(guān)活動中產(chǎn)生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物，具體包括感染性、病理性、損傷性、藥物性和化學(xué)性廢物[5]。

這些廢物含有大量的細菌性病毒，而且有一定的空間污染、急性病毒傳染和潛伏性傳染的特征，如不加強管理、隨意丟棄，任其混入生活垃圾、流散到人們生活環(huán)境中，就會污染大氣、水源、土地以及動植物，造成疾病傳播。如果在轉(zhuǎn)運過程中，不慎流失、遺漏、擴散，不僅會對一些地區(qū)造成污染，也加大了相關(guān)人員的工作量，甚至?xí)绊懸恍┚用竦恼Ｉ睢Ｒ蛭覈t(yī)療廢物大多處理方式為焚燒處理[6]，并且不允許一次性醫(yī)療器具和敷料的回收[7]，所以，為了盡可能地減少醫(yī)療廢物產(chǎn)生的污染，應(yīng)在回收環(huán)節(jié)對其進行合理化消毒。

2.1? 研究內(nèi)容

本研究對現(xiàn)存的一些廢棄口罩回收桶進行了整理與分析，如下。

1）不完全密封的回收桶。如果不能及時消毒，箱內(nèi)口罩密度過大會使病毒繼續(xù)傳播，如圖1—圖4所示。

2）具有紫外消毒、粉碎效果、GPS定位以及紅外感應(yīng)等各種多功能的回收箱。這類回收箱不僅會提高回收箱的成本，而且可能會因機器故障給回收點造成維修損失和不完全消毒，如圖1所示[8]。

3）開蓋式回收桶。這些開蓋式回收桶會使病毒傳播，而且還不能防止盜竊丟失，可能被有心之人加以利用，如圖2所示。

4）噴消毒劑式簡單回收桶。因口罩不一定是展開樣式，即使噴射消毒液也不能保證完全消毒，病毒還是有傳播機會，如圖3所示[8]。

5）由垃圾桶直接改造的回收桶。由于是直接改造，所以有些居民或者垃圾回收人員可能會誤投放、誤回收，造成無法挽回的后果及影響，如圖4所示。

2.2? 設(shè)計研究的創(chuàng)新點

為了解決上述問題，通過現(xiàn)存的技術(shù)手段對其進行了分析改善，在此基礎(chǔ)上我們對廢棄口罩回收桶進行了創(chuàng)新設(shè)計，如下。

本項目設(shè)計外觀如圖5所示，結(jié)構(gòu)內(nèi)里如圖6所示。其中，金屬色的方體零件為踏板，深灰色的部分是存放噴劑式消毒液的機構(gòu)，踏板通過齒條連接齒輪機構(gòu)進行傳動來控制投遞箱的翻轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)口罩回收。

圖7為本研究設(shè)計的口罩回收桶的工作流程。首先，在投放口罩之前，人體會不自覺地踩上踏板。此時，人腳下的回彈踏板向下，并通過踏板連接的齒條將動作傳遞至旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，暫存口罩的小格子旋轉(zhuǎn)到下方，掉進有紫外線輻照殺菌的口罩存放桶里。

3? 項目設(shè)計分析

本研究針對上述提出的問題進行了分析討論，并制定了新的設(shè)計方案，為了確保設(shè)計方案的可行性和實用性，本研究也對此進行了分析。

3.1? 實用性分析

1）采用密閉式回收桶的設(shè)計。制造簡單、節(jié)約成本，可以大批量生產(chǎn)、投放。

2）運用簡單機械原理的結(jié)構(gòu)。以人體自身重量就能實現(xiàn)機構(gòu)運轉(zhuǎn)，可以減少制造工序和成本、機械維修難度也大大降低。

3）設(shè)有防盜鎖的設(shè)計。有效保障了居民的健康安全，也為運輸人員提供了便利。

4）采用噴劑式消毒劑和抗菌材料。通過低成本實現(xiàn)無接觸的無菌環(huán)境，在有效節(jié)約了資源的同時，也切實解決了投遞口罩時可能感染病毒的問題。

5）采用安裝電池的紫外線殺菌裝置。不必擔(dān)心紫外線裝置的電源問題。并且通過紫外線殺菌裝置能夠?qū)谡诌M行全面的滅菌消毒，有效降低了處理一次性口罩時所消耗的資源和成本，同時也為口罩的回收運輸提供了便利。

3.2? 可行性分析

1）舊版本的口罩回收箱存在一些不足之處，比如無法形成封閉環(huán)境、不能對箱內(nèi)進行殺菌等問題。這就導(dǎo)致在投放廢舊口罩時，人們可能會被病毒感染。而本項目的口罩回收箱解決了這些問題，通過構(gòu)建一個密閉環(huán)境并對箱內(nèi)進行殺菌處理，有效保護了人們在投放口罩時的安全。這樣可以防止病毒從廢棄口罩傳播出來，同時也能確保防疫工作者在處理回收口罩時不受到污染的威脅。這樣的改進設(shè)計可以有效緩解口罩回收難的問題，提高社會防疫工作的整體效率和安全性。

2）舊版本的回收箱大多數(shù)是翻蓋式，翻蓋式回收箱用手直接接觸，衛(wèi)生性差，本項目的口罩回收箱運用機械原理，優(yōu)化口罩回收桶的結(jié)構(gòu)，做到“低成本，高效率”，既不會提高過多的成本，又可以減少病毒的傳播。

3）針對口罩回收問題，在口罩回收箱增加了防盜鎖。這樣可以防止普通外部人員隨意取出口罩，從而避免了兒童拿出口罩或者被進行二次銷售的情況發(fā)生。這項措施能夠確?；厥盏目谡职踩行У靥幚恚Ｗo公眾健康與安全。

4）針對廢棄口罩回收的問題，設(shè)計了一種改良的投遞箱。這個投遞箱采用抗菌材料制作，并在口罩投遞口處設(shè)有噴劑式消毒液。這樣一來，投遞箱內(nèi)的環(huán)境能夠保持無菌狀態(tài)，有效阻斷了病毒的傳播途徑。投遞口上的噴劑式消毒液可以定期噴灑消毒，確保投放的口罩得到有效的殺菌處理。這種設(shè)計在實現(xiàn)了無接觸投放口罩的同時，也能夠保護防疫工作者和其他人員的安全。通過采用這種改良的投遞箱，可以更好地解決口罩回收難的問題，提高回收效率，減少廢棄口罩對環(huán)境的影響，并降低病毒傳播的風(fēng)險。

5）在解決口罩回收過程中的消毒問題上，本研究選擇在口罩存放箱內(nèi)設(shè)置紫外線殺菌裝置。由于紫外線具有較強的穿透能力，可以有效地殺滅細菌和病毒，從而解決口罩不完全消毒的問題。通過放置紫外線殺菌裝置，可以在口罩投遞進存放箱后進行自動消毒，確?；厥盏目谡值玫接行У臍⒕幚?。

4? 結(jié)論與展望

4.1? 結(jié)論

通過對廢棄口罩回收桶的創(chuàng)新設(shè)計研究，意識到了口罩回收的重要性，也了解到了目前尚不完善的口罩回收體系，在疫情這個大背景下，口罩回收的重要性進一步提高，成為了不得不解決的又一重大問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療廢物回收桶還有很大的發(fā)展空間。而目前在節(jié)約資源和成本的同時，還應(yīng)考慮到實際應(yīng)用問題和人民切身的利益，由此，本研究對廢棄口罩回收桶進行了改善。切實保障人民的生活質(zhì)量和切身利益是未來發(fā)展必須考慮到的重要部分。

4.2? 展望

本研究旨在解決口罩回收問題，希望通過實際投放的改良回收裝置來改善民生問題、促進合理垃圾分類以及保護環(huán)境不受污染。該研究初步運用了相關(guān)技術(shù)，達到了最初設(shè)定的預(yù)期。其環(huán)保理念和共同效益以及使用的簡單機械機構(gòu)在其他領(lǐng)域的研究中也能有所應(yīng)用，有望提供幫助。此外，本研究強調(diào)了“低成本，高效率”設(shè)計的實現(xiàn)。這一目標(biāo)一直是許多項目設(shè)計所追求的，雖然本研究初步實現(xiàn)了“高效率，低成本”的目標(biāo)，但仍有進一步改進的空間。將繼續(xù)完善研究，探尋更好的方法來降低成本并提高效率。本研究的成果有望在實際應(yīng)用中改善民生問題，可以為防疫工作者提供更好的工作條件，減少垃圾堆積，避免環(huán)境污染。此外，該研究的理念和設(shè)計思路也可以在其他領(lǐng)域的研究中得到借鑒和應(yīng)用?？傊?，通過針對口罩回收問題進行的研究，更好地理解了如何改進回收裝置，并初步實現(xiàn)了“高效率，低成本”的設(shè)計目標(biāo)。此研究對于解決口罩回收問題、改善民生、促進垃圾分類和環(huán)境保護具有重要的實踐意義。將繼續(xù)努力完善這項研究，并尋找更好的方法來降低成本、提高效率，為解決當(dāng)下社會面臨的問題做出更大的貢獻。

參考文獻：

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[7] 國家環(huán)境保護總局，國家貿(mào)易委員會，科學(xué)技術(shù)部.危險廢物污染防治技術(shù)政策[EB/OL].https：//www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/wrfzjszc/200607/t20060725_91281.shtml.

[8] 2020中國防疫設(shè)計思考與行動[J].設(shè)計，2020（5）：161.