基于EOW技术的消毒喷雾创新设计研究

王浩羽，诸俊杰，周 旬 上海工程技术大学艺术设计学院

1 前言

在2019年年末爆发的疫情，其规模之浩大，蔓延之迅速为人们敲响了反疫抗疫的警钟。如今市场上现有的具有防疫措施的产品大多为传统的酒精洗手液和擦纸一类针对于个人的消毒用品，“室内消毒”的空白为现防疫设备市场的发展营造了良好的前景。由于疫情爆发之迅速、影响周期之长，原本并不受人们关注的防疫产品市场成为了人们如今关注的重点。但是新市场产品设计经验的不足，导致大多商家的产品缺少创新性和切入点，由此使得买家的反响并不高涨。

本论文将综合分析目前防疫市场的走向趋势，进而开展对室内智能可控式消毒设备的设计研究，具体内容将分为以下;

（1）针对目前市面上的防疫产品进行外观、造型、功能、使用人群、操作方式进行具体调研。

（2）对于智能可控化消毒设备的设计方法，以及基于现技术进行的可行性创新分析。

（3）作为一款室内消毒产品，为当前的市场空白投入一份实验性设计报告。

2 对于中国市场消毒设备（防疫产品）现状分析及用户调研

通过调研发现，在如今的消毒设备市场上，定点、定位型的消毒喷雾器占比和购买率较高，而其中的消毒剂种类运用在很大程度上决定了消毒产品的使用率和购买率，目前市面上常见的消毒剂主要分为四大类：第一类为添加次氯酸钠的消毒剂，如84和威猛，此种消毒剂多直接作用于物品上，功效强大且价格低廉，缺点是对于人体危害较大（图1）；第二类为添加对氯间二甲苯酚的消毒剂，如滴露、威露士与蓝月亮，此类消毒用剂是被目前广大家庭中普遍使用的，但有诸如刺激性气味和残留物等缺点（图2）；第三类为添加纳米银成分的消毒用剂，无色无味、无刺激性气味是其目前最大的优点，如若作为消毒用剂来说确实是不二之选；第四类便是目前市面上最为泛用的酒精类消毒剂（图3）。

图1

图2

图3

同时，针对目前市面上主流的消毒设备也进行了调研分类：

2.1 便携、智能化消毒设备

便携式的消毒设备为近两年自疫情起在市场上逐渐出现的一种销售趋势，以智能化可控化为时代前提，进一步推进数字化、个性化为目的，从而实现消毒设备等产品的一体化和人性化是当前消毒设备的主流设计和研究方向。从性质上属于主动型消毒产品。

2.2 非便携、非智能化消毒设备

非便携、非智能化消毒设备大部分并不隶属于电器类消毒设备，其往往以衣物、遮蔽物和消毒液体等形式在市场上进行售卖，对用户个体起到一定程度上的保护和隔离作用，在疫情尚未爆发之前，这类消毒用品被广泛运用和销售。成本低廉、在定点场所的随时取用性使此类产品在疫情之前成为消毒市场的领头羊，从性质上属于被动型消毒产品。

在对于使用人群的调研过程中，我们发现，目前占比消费市场消毒防疫类产品的群峰为24至33岁左右的青年在业者。其中，从事高强度工作的在业者占比高达78%，而在剩余的22%中，多数为从事自由职业者和商务精英。

基于综上的调研分析，我们计划设计一款可以让现年轻一代的在业者在各种办公和居家场所之间来回切换的智能可控、便携的消毒喷雾装置，同时又能够彰显年轻一代的主流个性化思想。

3 智能可控式消毒设备的创新设计方法与分析

通过对于当前国内消毒设备市场的发展状况的了解，再对现阶段消毒方式、用剂、效用，消毒设备的材料、工艺和结构等方面进行分析研究，找出智能可控化与现阶段消毒设备技术结合的创新方向。

3.1 新式消毒剂成分与效用分析

区别于目前国内市场上流行的消毒剂，新式消毒剂特指为在消毒功效和研究发展方面具有优异特性的消毒材料。近年来，由于受疫情影响，各式各样的消毒剂层出不穷，而目前为止最为普遍化和泛用化的便是含有乙醇类的消毒剂，如酒精和过氧乙酸。作为家用消毒剂而言，优先考虑的应该是人身的安全问题，根据消毒用剂的结构安全性以及用剂的环保性和可持续性出发，对适合本次消毒设备设计的用剂进行了分析。

3.1.1 应用安全环保型消毒用剂

对于家用型的消毒设备来说，所选用的消毒用剂的安全性和环保性尤为重要，目前，安全环保型的消毒用剂主要为电解水，即氧化电位水。作为目前消毒用剂而言，优先考虑的氧化电位水为微酸性次氯酸水，此种氧化电位水通过水与盐电解之后生成DCW 次氯酸。在20世纪80年代初，经由日本科研组发现此种电解水产生的次氯酸成分对MRSA，即金黄色葡萄球菌具有显著的杀菌效果，因而将其最先作用于医用领域。近年来，DCW次氯酸水在经过验证后被认定为其具有高效率的杀菌消毒作用，杀菌后的无残留毒性以及对人体的无害性和对环境的无污染性已经逐渐被人们所接受。

3.1.2 应用效果及可持续性

微酸性从氯酸电解水可以在瞬时杀灭耐甲氧西林的MRSA、大肠杆菌、PYO、CAL 及曲霉菌等菌落的繁殖体，同时，其还能够破坏乙肝表面抗原，杀灭HIV和枯草杆菌黑色变种芽孢等菌群。

（一）泛用性

微酸性次氯酸电解水无色无味，对生物皮肤无刺激性作用，对金属等材质无腐蚀性效果，使用后可降解为水，无明显残留物，其标准已经符合绿色生态的消毒产品，被目前国内多家食品企业使用。

（二）结构稳定性

实验证明酸性氧化电位水对于金属等无腐蚀作用，因此，该种消毒剂可以被广泛运用于各类的容器、工具、地面、指定设备、物品的消毒。

3.2 消毒设备的材料应用分析

消毒设备的材料是消毒用剂兼容性的根本取决因素之一，同时，消毒设备的材料应该做到可利于回收、降解等。因此消毒设备的材料选用应该严格符合于环保、可回收的绿色理念。

在产品的材质选择上，基于家居电器用品角度出发，首先应当考虑的是关于其化学结构的稳定性、耐冲击性、耐磨损性、绝缘性和导热性等，这些要素都将事关产品后期成型时的整体感。

通用塑料作为大多数家居产品的首选项，其低廉的成本和用途的良好泛型是市场商家的不二选择，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）。

聚丙烯的品种主要分为均聚聚丙烯（homopp），嵌段共聚聚丙烯（copp）和无规共聚聚丙烯（rapp），其中copp 在居家电器的注射件中有着极为广泛的运用，也是我们本次在关于材质调研中首先考虑到的一种塑料材质。

ABS作为工程塑料，是目前市场上被运用和拓展面最广、最普遍的一种材质，尤其在居家电器方面。杰出的抗腐蚀、耐冲击、抗热、抗高温性能使其成为产品外造型设计时的首要选择项。

4 智能可控化消毒设备的设计实践

在后疫情时代的市场环境中，用户所呈现出的需求空白往往便是之后产品的主流设计导向，在疫情爆发的第一年间，市场上新增了以下的几种主流消毒产品，其中包括空气净化消毒器（占比10%），消毒柜（占比5%），紫外线消毒灯（占比4%），在此之前，消毒液和免洗洗手液几乎占领消毒产品市场的75%。在短短的一年间，新式的消毒产品理念和设计成品在市场中便占了近20%。而新型产品的涨幅也证明了智能化的居家消毒设备在后疫情时代中倍受关注和青睐。

4.1 消毒用剂与消毒设备材料的选择

在设计过程中产品经过两次迭代，对一代的造型功能以及消毒方式作出重大更新，对无毒、无害、环保的消毒方式进行进一步调研。传统消毒方式主要依靠酒精、漂白剂、洗涤剂等消毒溶液，其中除了酒精以外的消毒溶液，多少都有空气污染、水污染、难以降解、对人体产生过敏反应甚至绝育的危害，而酒精消毒的优点在于造价低廉、产量大、易挥发、可杀灭98%%的细菌种类，但是经过我们的调研发现仍然有小部分用户对酒精的气味表示十分厌恶，而极其个别的皮肤接触酒精会造成过敏的症状，所以我们决定对消毒溶液进行重新选择。通过查阅大量的资料，了解到了一种弱酸性氧化电位水消毒方式（electrolyzed oxidizing water，简称EOW），这种消毒方式于20世纪80年代由日本首先研制并使用，对MRSA（耐甲氧西林的金色葡萄球菌有着“超级细菌”的称号）有着显著的杀菌效果，广泛应用于医药学领域。经过多年的研究与实践下，弱酸性氧化电位水依靠着其高效的杀菌性、杀菌后无残留毒性、对人体的无害性、对环境的无污染行、利于环保等优点已经逐渐开始被人们所接受。弱酸性氧化电位水除了可以瞬间消灭耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）以外，对大肠杆菌、淋球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌以及曲霉菌等细菌繁殖体都有着极强的杀灭作用，还能够破环乙肝表面抗原，杀灭艾滋病毒（HIV）和枯草杆菌黑色变种芽孢等。除此之外，弱酸性氧化电位水具有无色无味、对人体皮肤和黏膜无刺激、对金属无腐蚀、用后还原为水毫无残留等优点，是真正绿色生态消毒产品，同时其在食品、医疗等相关行业应用相当广泛，对蔬菜、水果、肉类、瓜类等食品的消毒效果也是十分的理想。由于其对金属无腐蚀，可以广泛用于各种容器、工具、地面、物品的消毒。选用该种消毒剂不仅在极大程度上减少了用户在居家和办公环境中消毒时产生的刺激性气味和残留物，同时，也大幅度降低了对于有低龄儿童家庭中由于（儿童或其他原因）误操作而引起的安全隐患，如误食等。

在消毒设备材料的选择上，本次设计采用ABS工程塑料和聚丙烯作为主要成分，为确保结构的可靠性和消毒过程的稳定性。实验证明，ABS与聚丙烯这两种材料结合之后的设备稳定性最优，其既确保了在消毒过程中可控定量的可靠性，同时也将消毒的可控范围做到最大化。

图4 电解水设备

4.2 消毒设备的使用功能

在本次的设计中，本设备采用多喷头替换式的设计。在居家消毒时，基于不同地形的影响，同一种喷头会由于兼容性不足导致在消毒时不能全方面地进行消毒剂覆盖。因此，在设计时，考虑添加了两种喷头，分别为微喷赛式喷头以及高面积覆盖喷头，由此一来，既可以实现大面积的消毒范围覆盖，也可以对于细小的地方进行喷洒消毒。

图5 高压喷头

图6 普通喷头

消毒设备本体的安全防护功能也是重点的研究对象，添加了儿童设备锁功能，提高了有儿童在家时的安全性。

图7 防误触锁

4.3 智能可控化的实践

在智能化方面，虽然设计初期，首选APP 远程控制，经过深入调研，大部分使用过APP智控化家电的用户均表示与产品配套的APP反应太慢，甚至不如直接在产品本身进行手动调试。因此，我们在最终的设计方案中，确定了智能化芯片的运用，其中包括：消毒设备可以根据消毒用剂的剩余用量来自动改变消毒模式，以此确保能够使用最少的消毒剂达到最大的消毒效率；消毒设备的电解滤芯会进行定期自检，确保点解功率在正常范围内。

4.4 设计方案

4.4.1 造型

在现如今家用电器产品的市场上，基于人机工程学出发的现代造型设计已经成为产品吸流必不可少的要素之一，而在此之上，智能、可控等技术的融合也成为了消费市场上衡量产品差异性的关键点。其次，手枪造型的选用融入了未来的赛博感，使得产品本身更富有感染力和张力。

4.4.2 按键

经调研分析，目前市场上流行的主要按键种类大致分为三类：按键式、旋钮式、触控式。按键式和旋钮式作为早期电子产品的鼻祖，拥有足够的可靠性。触控式按键填补了后两者的不足之处——（例如产品的落灰和密封性问题），触控式按键在智能化家电方面表现出了优良的人机交互理念，进一步拉近了人们与产品之间的关系，让人们可以更加完整地了解到产品的设计理念和初衷，确切地实现产品与人之间的零距离交互观念。（图8）

图8 按键开关

4.4.3 色彩

作为一款智能化家居产品，形态和交互方面的占比固然多数，但是配色的合理运用也会对产品起到极大的改进效果。一款产品所运用的不同色彩色系所带来的视觉效果，所赋予产品的定位和含义都会给使用者带来直观的感受。由此，针对不同的用户人群，也应当给出不同的色系方案，使得产品更具个性化，让产品富有感情色彩与呼吸感。（图9）

图9 整体效果图

5 结语

在疫情时代的大背景中，控制疫情的进一步恶化是必须的，而市场的空白为智能化防疫产品提供了一个良好的发展平台。秉承“人性化设计”的理念，从时代背景出发，融合多元文化与不同用户之间的个性化需求，进而设计出高效、智能化、个性化的防疫产品，通过多平台的交互，为现消毒产品市场上增加一股新生力量。

本设计基于疫情时代大背景而进行调研至最终方案，但是仍存在一定的不足，在智能化方面以及微可控技术方面应该进一步进行改良。