抗菌型材料在医疗公共空间家具创新设计中的应用探索

罗媛　徐雯琪　陈振栋等

关键词：医疗空间 公共家具 实地调研 抗菌型材料 自清洁

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）02-0011-03

一、研究背景

现有的医疗公共空间设计无论是在装饰风格还是空间布局上都存在较强的疏离感，就诊者在其中难免产生抵触心理，这在新冠肺炎疫情期间尤为突出。如何使医院给人们带来更好的心理体验，是当下学界一直在研究的课题。

从家具的角度来看，医疗公共空间作为一个特殊的场合，对其功能需求要求更高。近年来，新型功能材料在医疗公共空间的整体应用逐渐发展起来，通过材料来满足功能需求的同时提升民众的心理体验成为一种高效解决办法，例如北大妇儿医院将具有防菌和耐磨特点的透光膜应用到了顶板的装修设计中，西安、武汉健康管理中心使用了具有抑制细菌繁殖的功能的亚麻地板，以及新世纪妇儿医院在家具材料中使用了具有耐冲击、耐热、硬度高、耐污和自清洁性好透光树脂等。除在硬装上对新型功能材料的应用之外，软装上关于清洗消毒的新型材料也备受关注，现已有研究针对病床的清洗消毒，将一种新型材料应用于床垫，具有整体清洗、速干且避免微生物积聚的特点。 笔者将从人群密集的医疗公共空间里如何尽可能减少病菌在设施表面的沾染与停留的角度，结合调研數据和材料特性，研究抗菌型材料在医疗公共空间应用，提出设计建议以其改善就诊体验。

二、医疗公共空间家具用材料及使用现状

（一）材料应用情况。以现有研究的基础可将目前医疗家具主要使用的材料分为人造板、塑料、金属和软性材料四类（有时还会使用人造石等）。

人造板在保留木材诸多特点的同时又克服了天然木材的缺陷，其性能大大优化，在综合抗耐性、易清洁性和环保无害等方面表现良好;聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃或亚克力，这种塑料多被用于医疗家具领域，特点是强度大，耐腐蚀，表面光滑，绝缘性能和隔声性都较好。而金属尺寸稳定，具有良好的机械性能、加工性能，因此利于提高构件精度，使构件具有良好的互换性，同时，经过表面处理可以增强其性能并丰富外观造型（在医疗家具领域使用较多的金属为不锈钢、电解钢板和冷轧钢板）。金属因其易清洁、可控性，成为医用等候椅应用最广泛的材料，不过其缺点也同样明显——易给人带来冷冰冰的触感和心理感受，市场上的金属家具产品大多通过增加座垫以及背垫的方式进行改善。软性材料多选用纺织纤维及皮革，增加舒适感及设计感，其色彩鲜艳、图案丰富;质地柔软，富有弹性;吸音降噪，吸尘，保温性能好，如图1、2。

（二）医疗公共空间家具种类。适用于医院室内外并符合医务人员操作标准的一系列家具称为医疗家具，其中医疗公共家具包括（1）坐具：如候诊椅、诊椅（凳）、输液椅、轮椅、陪护椅（凳）、沙发等坐用器具;（2）卧具：如病床、监护床、平车（担架车）等卧具器具;（3）配件设施：如病床隔帘、窗帘、垃圾桶、装配式护士台、药品柜、护理车、餐车等。

三、医疗公共空间家具使用情况调研

为了解当前医疗空间公共家具的使用情况，收集人们的反馈意见，更好地为之后的设计方案做准备，项目组对北京大学第三医院进行了实地调研。

（一）使用对象的主观感受调研

1.调研目的：结合人们日常就医的习惯，从主观层面调查人们对于目前等候区及其坐具的使用情况和感受。

2.调研内容与方法：设计等候区座椅使用情况的调查问卷，并前往北京大学第三医院进行实地走访，在一楼取药处以及每层楼不同科室（如妇产科、儿科、内科等）前的等候区处，采访患者与陪护人员并填写问卷表格，以调查患者和陪护人员目前就医的基本情况、就医过程中的习惯行为、基本环境调查、等候区坐具改进与建议等。本次调查共发放55份问卷，回收有效答卷55份。

3.结果分析，如图3、4

就医基本情况：如图5、6从问卷结果来看，人们在等候就诊的行为可划分为三类：在休息区就坐、在科室附近走动或站定。其中，超过50%的候诊者会选择坐在医院的公共座椅上休息。根据候诊时间的长短，绝大部分就诊者的候诊时间超过半小时，就诊者选择在座椅上休息的机会增大，绝大部分人群与医院公共区域的家具接触密切程度较高。

项目组在对候诊者地随机采访中进一步了解到，清洁卫生问题是人们最为关注的话题，以外与科室的距离和安全性也具有较高地关注度。等候区近1/5的受访者对其卫生程度具有一定的抵触心理，受访者中，大多数人表示目前环境的卫生程度一般甚至较差，没有达到预期，且医疗空间环境还有待提升。就诊者在回家之后会主动进行清洁消毒工作，但仍有部分群众防护意识不够到位，这对目前特殊时期医疗空间的清洁消毒工作提出了更高的要求。

除此之外，医院中与皮肤相接触的地方最为人们所关注，对这一部分清洁卫生的调查和考量具有较高的研究价值。在对家具舒适度的调研中，考虑到就诊时长，大部分人喜欢带软包的座椅样式;不少人将舒适与卫生问题并重，偏好金属带软包材质，易于清洁维护。

（二）实际使用情况的调研

1.调研目的：结合前半部分的主观感受调研结果，从实际的客观角度调研人们在医疗空间等候区中坐具的使用情况，为后续研究提供参考依据。

2.调研内容：观察地点为北医三院一楼取药处和二至六楼科室等候区，每个楼层半小时，总观察时长为3小时，以当前北医三院就诊患者与陪护人员为观察对象，观察人们在等候区时的坐姿，记录人群肢体与座椅实际接触情况。

3.调研方法：拍摄一张空白座椅作为空白模板，利用PS等软件记录人们除臀部以外，肢体触碰座椅的点。利用Photoshop软件将每位观察对象设置为一个图层，观察时长三分钟，期间记录被观察人手触碰座椅不同部位的次数，利用红点在图中做好标记，触摸时长表示为点的大小，观察结束后进行结果汇总和数据整理，如图7。

4.调研结论：结合实地采访情况，超过50%的人在就诊时会有陪护人员陪同就诊，医院公共家具的使用频率较高。等候区座椅的使用情况与使用者的性别，年龄，等待时长都有很大关系。

对于医院的共用家具，绝大部分人最不愿接触的是扶手部位，其次为座面和靠背。对扶手椅进行有效接触、即裸露皮肤接触座椅的共105人，其中仅接触座面与靠背11人，其余均接触扶手。在实地观察中，大部分人下意识摸到扶手后会在一定时间范围内收回，总体接触时间都较短;在取药区休息时，使用者会利用扶手支撑手臂玩手机、交流等;在起立和坐下时会撑着扶手进行助力。通常年长者用手接触座椅时间更长，接触范围更广。观察发现，当不存在裸露皮肤直接接触座位时（衣物将皮肤与家具表明隔离）人们会在坐姿上显得更加随意，但是裸露的手部仍旧会尽量避免对于公共坐具的触碰。

在对就诊者主观感受的调研问卷中，不同年龄层的人普遍反映，不愿意接触或会尽量减少接触座椅扶手。但实际使用情况显示，在所有接触部位中，扶手却是高频接触点，说明该部分是大家不愿意触碰却又不得不使用的部位，因此对座椅扶手的改进十分必要。

现阶段，人们对于医院的消毒工作仍然处于低信任程度阶段，对医院的清洁卫生状况有一定怀疑态度。在医疗公共家具的材料选择上，使用易清洁的材料比不易清洁的材料更令大多数人有安全感。 这为项目组指明了研究方向：将具有自清洁作用的抗菌型材料运用到医疗公共家具中，或许可以在一定程度上改善人们的顾虑，使得休息区座椅更好地服务于人们的生活。

四、抗菌型材料在一般家具及医疗公共空间中的应用研究

细菌存在于自然界的各个角落，其中不乏对人类造成健康威胁的种类。医疗空间作为一个特殊的公共场合，复杂人群带来各类细菌、病毒等微生物聚集，且很容易通过带菌者呼吸、咳嗽、打喷嚏等各种途径附着到地面、座椅、墙面上，大大增加人群感染几率。医院消毒杀菌工作的主要目的就是为了消灭环境中的细菌等微生物，以改善医疗空间卫生状况。

通过多方面对比多种新型材料，在保证可行性的前提下，项目组希望能利用具有自清洁作用的抗菌型材料进一步提高医疗空间的卫生水平。因此，将着重关注抗菌型材料在医院公共家具中的应用前景。

（一）抗菌型材料的定义及分类

1.抗菌型材料定义：抗菌型材料指本身能够杀灭一定的细菌等微生物或者可以抑制这类微生物活性的材料。主要成分为抗菌剂，为某些霉菌、细菌等微生物高度敏感的化学成分。将少量的抗菌添加剂加入到普通材料中，便为抗菌型材料。

随着科技的发展和时代的进步，人们对生活水平的要求逐步提高，除了满足基本需求之外对生活环境卫生程度也越来越重视。为了降低细菌带来的健康危险，开发抗菌材料逐渐成为二十世纪以来的研究重点。抗菌型材料作为一类具有杀灭和抑制微生物生长功能的新型材料，已经逐渐在各个领域崭露头角。将抗菌型材料加入生产、制成抗菌型产品具有广阔的市场前景。

2.抗菌型材料分类：抗菌型材料分为有机抗菌型材料、天然抗菌型材料和无机抗菌型材料三大类。

（1）天然抗菌型材料：从天然动、植物体内提取的有机物质，具有一定的抗菌性能。包括多糖、多肽、糖肽聚合物等物质。由于其耐热性差，安全性较难得到保证且加工水平有限，目前并未实现大规模市场化。

（2）有机抗菌型材料：以开发专效于生物分子为发展方向。该材料通过细胞壁和细胞膜、酶、遗传物质等发挥抗菌作用。但目前研究表明，有机抗菌型材料作用时间短并可能对人类健康造成不利反应，反应条件极其有限，使用中存在严重的安全隐患。

（3）無机抗菌型材料：光催化型：TiO2光催化技术广泛应用于抗菌材料研究领域;金属离子型：指本身具备抗菌性能的离子或者包含这些离子的氧化物等附着在介孔氧化硅、活性炭等材料商制成的抗菌材料;复合型：由两种及以上的无机抗菌材料结合在一起得到的复合型材料;银型：银颗粒和银基化合物由于其独特的光学、电化学、催化性和优异的抗菌性能受到极大的关注。

（二）抗菌型材料在医疗空间中的应用方式

目前在医疗空间中多应用无机抗菌型材料，其中又以添加TiO2或Ag+居多。以下是三种主要的材料结合方式。

1.附着表面-抗菌涂料：在普通涂料的生产过程中添加具有抗菌材料的抗菌剂，经过特殊工艺加工制成。传统的抗菌涂料主要添加Hg和Pb等无机抗菌剂，其应用面积大，操作过程简单，但这类金属离子毒性较大，目前被暂停使用。新型抗菌涂料的无机抗菌剂主要为银系和氧化物类，这些离子能从载体中缓慢释放，能长久有效杀灭表面有害细菌。

2.一体成型-抗菌塑料：具有杀灭或抑制细菌生长繁殖的新型功能塑料，不仅具有广谱高效的抗菌效果，且无毒无污染、化学稳定性好，在市场中脱颖而出，普遍应用于医院器具、食品包装、家用电器等领域，在净化环境和安全防护性上具有重要意义。

3.外包内填-菌纺织品：不仅能增长家具的使用寿命，还能帮助消灭部分细菌，确保清洁卫生。目前市场上已经研发出具有光催化自洁抗菌的纺织品，其防止表面表现出优良的抗菌效果和自我清洁效果。除此之外，将对病原体表现出高抗菌活性的苦参乙醇提取物与用于静电纺丝过程的聚合物溶液混合，合成的草药提取电纺纳米纤维对葡萄球菌显示出99.99%的抗菌活性，可以有效控制空气质量，应用前景非常广泛。

五、对抗菌型材料在医院公共空间家具中的设计建议

结合目前的抗菌型材料的发展和调研情况，对于人流量大的区域内设施，人们普遍存在较强的抵触情绪和更高的清洁卫生需求。所以，医疗公共空间家具的设计应该首要着重于清洁卫生层次。目前医疗家具领域内TiO2光催化型的抗菌材料在综合耐性及应用方式等综合考量来看较为成熟。项目组成员在市场调研时了解到与其他常规杀菌消毒方法相比，TiO2光催化型的抗菌材料本身物理化学性质稳定，属于安全物理消毒范畴;材料安全无毒，无刺激，无致癌、致畸、致突变等副作用，在杀菌过程中仅起到催化作用，自身不消耗，可以重复利用，后续使用成本低且不造成二次污染。将该材料运用到医院公共家具上提供了理论支柱，降低了生产成本。

其次，在设计对象上，项目组成员发现现存的医院公共空间家具使用最多的有两类椅子，输液椅以及等候椅。输液椅上与人体直接接触的地方一般为皮革材质，而等候椅使用金属材料更多，较少会有皮质、布料出现。由于输液椅与人体接触时间长，接触范围广，是一类很好的医院公共家具改进对象。在前期调研中观察到扶手处的高频使用现象，因此在抗菌部位的选择上可以从扶手处入手。对于不同形态和材质的座椅，根据其使用特点，运用不同形式的抗菌材料，例如在塑料作为单一材料的座椅扶手上应该采用一体成型式的抗菌型材料;在软包上应该使用抗菌型织品，并结合附着型的抗菌型材料进行具体应用。

另外，考虑到就诊时长和陪护人员的陪同需求，对于坐具的舒适性也应当予以考量。如以人坐姿状态下坐骨结节点的高度为基准点，座椅高度经常定位在390～420mm，坐深、坐宽、靠背高度、靠背宽度、靠背弯曲程度、靠背倾斜度均会影响座椅的舒适程度。同时，要考虑到各种医用家具的不同功能。人在使用过程中需要自由伸展，而在医用家具中的行为范围应该稍微大一些，否则会使人感到局限和不便。随着医用家具布局和用户数量的变化，医用家具的行为间距可以在一定范围内进行多样化处理。医疗家具针对使用群体和使用场所的特殊性，要关注和设计出基于人体工学的互动式家具，以人为本，更好地服务大众。

目前，项目组成员正在思考如何将新型抗菌材料和家具造型结合起来，并提出“recover”椅造型，该椅形侧视图形似英文字母R，意为“recover，疗养”之意，并且与人的拥抱形似，是医院家具的人情味表达。在与新型材料的结合方式上，提出概念性想法：将新型材料置于扶手下方的隐蔽性盒子内，使用者在就座时将扶手上的覆面材质进行更替，使原先的扶手覆面材料进入盒内，原先在盒内已经浸染清洁材料的一面成为新的扶手表面，由此来达到清洁卫生目的，这种扶手表面覆膜的转换原理就类似于“传送带”机制，如图8。

其次，鉴于目前抗菌型材料在市场尚未被广泛接受，我们在调研过程中也发现部分使用者仅仅出于不了解椅子的清洁情况而出现抵触心理，所以在推广应用的同时首先应该加大对大众的宣传和普及工作，在显眼的位置进行标示增加人们对其的了解，同时确保对人体无害，并考虑对儿童孕妇的影响及使用成本（包括对于医院是否愿意承担相应费用、自清洁材料的有效时间与更换频次等）。对于医疗空间公共家具，只有在扩大公众的接受度和对医疗空间公共家具的信任程度的基础上，才能进行进一步的设计完善和探索工作，从而使得医疗空间公共家具更好地服务于人们的生活，真正提升人们的服务体验。

结语

近年新型功能性材料在各个领域都显露出良好势头来，对于医院这样一个特殊的公共场合，将新型材料结合在医疗家具里，使其带有“自清洁”等功能，将卫生问题从源头开始扼制，提高其就诊环境质量。医院作为公共场所，人群流量大，人群画像杂，每天不可避免地有大量细菌病毒传播，拥有极大交叉传染的风险。尤其在此次疫情之后，人们对于传染性疾病在医疗卫生领域的关注度更高。因此，高效利用抗菌材料的自洁功能、提高医院卫生条件、满足更高卫生要求、有效减轻清洁消毒工作量将成为当前医院公共家具设计与制造的未来发展趋势。

现代家具创新设计已经成为材料与家具的多重设计，艺术与技术的双重考量。设计师不仅要了解当今家具材料应用的发展趋势，还要了解新型材料特性和表达语言，熟知各种材料、胶黏剂和涂料的工艺与表现，进而思考和探索医疗公共空间中家具设计的方法。

随着时代发展，人们对物质生活水平的要求不断提高，医院作为人流量位居前列的公共场所，已不仅仅是提供医学治疗的简单场所。除了能够满足基础功能以外，医院环境还需要开始注重空间的高情感和高人情味。在设计中强调人和家具与环境之间的协调关系，在医疗家具中增加人性化设计，将会增加患者与其家属幸福感，增加医院的人文关怀有利于为患者及其家属营造积极的心理环境。从近几年国内的家具展可以看出，多数参展家具均为普通民用家具，医用家具还是家具行业的新兴概念，近些年逐渐出現在大众的视野中。[10] 有关领域的设计研究还有很大发展空间，医疗家具市场前景广阔，尤其在经过此次疫情之后，相信该领域的发展将会越来越为人们所重视，未来医疗空间将会为更多人带来优异的服务。