應對新冠疫情的便攜式空氣消毒儀設計研究

薛心怡 唐真 李佩潔

摘要：為了滿足后疫情時代下人們針對消毒類產品的需求，設計一款能夠在室外使用，便攜度更高的空間消毒類產品?；谑袌稣{研分析，從最初原型方案，經過二次調研評估，產品二次迭代，確定最終設計方案。設計出一款便攜度高，提供適用于不同環境下功能模式或產品形態的便攜式空氣消毒儀器。配合APP的使用與未來微分子消毒技術的發展，此款產品在便攜式這一特點上所做的創新可使得產品具有一定的發展價值，以期成為消毒類產品的新生力量。

關鍵詞：新冠疫情 空氣消毒儀 便攜式 微分子消毒 情感化需求

中圖分類號：J042

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）04-0109-03

引言

自2019年12月爆發新冠肺炎疫情至今，公共場所提供的消毒措施僅采取簡單提供免洗酒精消毒液等措施，收效甚微。目前，市場上有大量適用于室內空氣消毒的產品，然而針對室外使用的空間凈化消毒產品種類并不豐富，主要原因是由于當下環境特殊、發展周期短，導致此類產品的市場占有率不高。此外，相當一大部分廠家鉆研、創新積極性低，導致產品功能不完善、消毒效果弱、尺寸過大不易攜帶等問題，市場反響一般，究其原因主要有如下兩點：①大部分商家技術創新滯后，不重視產品創新，導致產品類型、功能、造型、材質同質化嚴重;②僅注重實現產品功能，缺少對消費者心理需求和使用感受的深入研究，無法做到與時俱進，滿足用戶的多重需求，使消費者無法產生購物欲望。

本文從以下三方面展開對便攜式空氣消毒儀設計研究：①對市場上現有的空氣消毒產品的種類、外觀、功能、操作方式等方面進行調研分析;②以線下走訪的形式調研、分析用戶對于便攜式空氣消毒產品的真實需求;③為當前便攜式空氣消毒產品提供一種新的設計方案，為今后室外消毒措施提供新思路。

一、空氣消毒產品的市場調研與分析

（一）空氣消毒產品設計研究

1.空氣消毒產品的造型分析：隨著制造技術、消費水平的提升和發展，產品更新周期不斷縮短。對于同一領域的常見消費級產品來說，其功能及技術水平差異甚小，而與之相對的產品形態差異卻較為明顯，因此，產品造型已經成為影響產品綜合價值的關鍵因素之一”。

（1）顯示界面：顯示界面主要分為LCD與LED兩種。LCD液晶顯示器是一種無源器件，使用熒光管來照亮圖像，它不需提供任何光來顯示字符、動畫、視頻等，因此LCD消耗能量少，重量輕。隨著技術進步，LED液晶顯示器采用背光技術取代熒光管，產生比LCD更清晰的畫面，顯示效果鮮艷飽滿。與LCD相比，LED的視角比LCD寬，有著更好的黑度、對比度、顏色精度，且壽命長、維護成本低、不產生熱量、效率高。

（2）按鈕：操作使用的按鈕主要分為旋鈕式、按鍵式、觸控式三種。旋鈕式按鈕操縱方便且省力;按鍵式按鈕常被使用在早期的電子產品上，傳遞直接的觸感與提供及時的反饋，但其常期暴露在外部環境中，縫隙中極易夾藏灰塵，不易清理;觸控式按鈕適合平整的操作界面，可通過燈光、聲音及震動等一系列現代化的方式予以用戶反饋，還可以抵御惡劣的外部環境，使得機器封閉性好，增強產品安全性、耐用性。

（3）色彩：從受眾心理學的角度來說，色彩直接影響到設計產品的視覺效果和欣賞效果，具有一定的心理暗示性作用。一般來說，暖色具有活力、喜悅、熱烈等感受;冷色系則給人簡約、平靜、沉穩等感受。通過對不同色彩的合理、靈活運用，不僅可以提升產品外觀的美觀度，還可以給用戶更多感性關懷2。市場上現有的空氣消毒產品多以簡約、大方、干凈的黑色、白色等為主，有的產品也針對不同用戶群體推出其他配色，例如女性用戶、老年用戶、青少年用戶，使產品形象更具個性化，用戶選擇也更加具有多樣性。

（4）材質：材質的選擇要保證產品結構的穩定性，同時還要考慮安全性、節能性3。產品市場上現有的空氣消毒產品外部材質主要以塑料材質為主，如：①聚碳酸酯，具有抗撞擊性好、耐高溫、耐輻射、可回收、無毒性等優點;②ABS工程塑料，具有抗壓、抗低溫、耐高溫、比重輕、光澤度好等特點;③聚氯乙烯材料，具有彈性、易上色、可印刷、可回收、抗曬、抗油、防海水等特點。考慮到本產品貼合人體肌膚，為了提升用戶體驗感，其主要采用的外部材質是具有耐輻射、抗壓縮變形、抗靜電、耐油、耐溶劑、抗撕裂等性能的硅膠材料材質。

2.空氣消毒產品的結構原理

（1）空氣消毒產品結構：空氣消毒產品主要包含三大部分：①外觀可視部件：由電源開關、產品參數標貼、出風口、觸控屏等組成;②送風與殺菌過濾系統：由消毒裝置、濾網層等組成;③電子電路控制系統構成：由電源板、按鍵顯示板、控制電路板等組成，用戶通過對空氣消毒產品的控制來完成各種操作。

產品充電方式為外部采用直流12V/2A外接電源供電，內部采用可充電式鋰電池供電，充一次電可使用3～4天。

（2）空氣消毒產品原理：空氣消毒產品是利用機殼內相對封閉的空間，將室內有菌空氣抽吸進入裝有等離子體、紫外線、臭氧、負離子及濾網等消毒設備機內，經過消毒、殺菌、凈化、吸附、除塵處理后，再輸出機器外，周而復始循環，使室內空氣質量達到至感控標準。在整個消毒過程中，室內即使有活動人員在場也不會收到傷害，既保證消毒殺菌效果，又解決傳統的紫外線照射或化學處理等空氣消毒方法不能有人在場連續使用的問題。此消毒方式對環境無污染，對設備無腐蝕，且操作簡單，程控設定后可實現消毒程序手控及自控。

本產品采用創新性UV紫外線加臭氧的組合消毒方式：①UV紫外線：紫外線殺菌是利用特殊設計的高效率、高強度和壽命的UVC波段紫外線外光照射流水，將各種細菌、病毒、寄生蟲以及其他病原體直接殺死;②臭氧：以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結構，以實現殺菌目的。臭氧是一種無污染的消毒劑，能迅速彌漫到整個滅菌空間，滅菌無死角。

（二）用戶需求與使用環境分析

1.用戶需求分析：通常以用戶需求為主導的產品會更受市場青睞（4。87%的人表示沒使用過但愿意嘗試使用便攜式空氣消毒產品，說明便攜式空氣消毒產品市場發展潛力巨大。然而，用戶在選擇一件產品時，通常首先考慮其基本的質量、價格，其次才是功能和外觀，因此在產品設計過程中成本因素也是必要條件之一。經調研，約84%的用戶希望產品價格在350元以下。在產品形體方面，用戶更偏向于造型圓潤、邊緣圓潤、流線型、規則型形體;在產品外觀顏色上，用戶大多選擇能夠很好地融入周邊環境的簡單大方的基礎色系，如黑色、白色、銀色。

2.使用環境分析：消毒產品設計中還要考慮使用場景。作為既可以在室內又可以在室外使用的消毒產品，其使用環境范圍廣，主要以人群密集，容易存留、滋生細菌的場所為主。在走訪調查中，有73%的用戶同樣表示在人員聚集的場所更愿意使用空氣消毒產品，如超市、醫院、餐館、車站、機場等場所。52%的用戶也同樣愿意在人員較少的場所進行使用，如辦公室、會議室等場所。以上數據說明便攜式空氣消毒產品可適用場景廣，且同時對于其消毒效果要求也相應提高。

（三）分析結論與趨勢

基于上述市場分析，筆者認為：①目前有關消毒產品的研究大多是大型消毒設備的研究，應用在室外的便攜式空氣消毒產品的研究較少;②便攜式空氣消毒產品的尺寸、消毒效果、外觀等方面研究較少;③深度挖掘用戶需求，為產品開發提供新思路。因此消毒產品的發展趨勢如下：

（1）市場及用戶情感需求：由于病毒的危險性和不確定性，消毒產品市場正處于急速發展階段，此類產品若還處于單一形態與基礎功能的情況下便難以跟上市場發展。空氣消毒產品急需研發多元化、高質量、重感情的產品。

（2）科技創新技術驅動：互聯網技術的發展促進產品智能化，很多產品都融合了人工智能、大數據、云計算等先進科技?？諝庀井a品也應該與時俱進，融合先進科技，創新功能、簡化操作，讓用戶擁有更好的使用體驗

（3）多種消毒方式組合：隨著科學技術的發展，消毒方式變化多樣，不應只局限于一種，多種消毒方式的組合才是當下發展的主要趨勢，如將負離子、臭氧或HEPA過濾網、紫外線進行組合等，更進一步更徹底地提升消毒效果，同時也要注重消毒安全性問題。

（4）多元化環境運用：隨著環境的變化，空氣消毒產品也應需而變，空氣消毒產品應逐步走出室內，朝著不僅可以適應室內消毒且便于讓用戶攜帶的適應室外空氣消毒的產品方向開發，滿足多元化環境下的用戶需求。

二、便攜式空氣消毒儀原型測試與迭代

（一）空氣消毒產品的設計基本要點

（1）安全性：產品的設計應該同時滿足使用者的安全需求和生理需求。便攜式的產品定位應注意把握產品尺寸，避免紿用戶帶來因產品尺寸問題而產生的不易于攜帶、使用麻煩的不良體驗感;同時作為一款隨身攜帶且使用時靠近人類聽覺器官的產品，產品噪音不宜過大，否則會大大降低用戶的使用體驗和購買欲望;同時要注意選擇合適的消毒方式，以免對造成對人體的傷害及對環境的二次污染;使用過程中可能會接觸有水的環境，設計中應考慮產品的防水防觸電性能。

（2）人性化：從以人為本的設計理念出發，對于不同年齡段的用戶所處的不同的環境或動作下，產品都應具有可視性和易通性?？梢宰屖褂谜咦龅綗o障礙、輕松啟動產品，實現“一鍵消毒”的無障礙化操作;同時讓使用戶對于產品的信息一目了然，如消毒模式、消毒時間、產品電量等。人性化的設計可以讓用戶獲得更好的產品使用體驗。

（3）創新性：創新是發展的原動力，跨界、融合與交叉是創新的源泉]。產品可以通過形態、材質、加工工藝、Ul交互等方面進行創新，給用戶帶來新鮮的使用感受，提升市場競爭力。

（二）初代原型設計

基于前期市場調研，得知用戶基本需求為：造型簡單，顏色簡潔不突兀，消毒效果顯著，能夠在日常作業時起到一定的保護作用，可替代口罩的使用，減少浪費與環境污染。初步原型設計一款造型圓潤，線條簡單適宜，款式小巧，顏色簡約，適合各類人群需求的一款產品，如圖1。該設計造型形如圓餅狀，空氣由產品側方進入濾網，再由產品中心部分濾出，起到凈化空氣的作用。本產品可進行局部的空氣凈化作用，可做掛墜，隨身攜帶，也可做擺件，放置在辦公桌上，進行環境消毒工作。滿足用戶前期調查時所提出的部分問題。

（三）產品二次迭代設計

通過二次訪問實驗，近78%的用戶群體認為其并不足夠便攜，并且表示使用欲望并不強烈。部分用戶由于產品體積過小，質疑其放置在桌上進行消毒的時候，其消毒功效是否足夠強，是否有足夠的功率能夠對人體周身的空氣進行消毒凈化。部分用戶認為作為掛墜掛在脖頸上過于笨拙，且作為類似于“項鏈”這一產品的大小過于龐大且笨拙，并不美觀，長時間佩戴，產品的重量會給脖子帶來一定的負擔。基于上述反饋，貼身攜帶與輕便成為產品二次改良的重點目標。

改良后的便捷式空氣消毒儀，形如一個頭箍，如圖2。其造型前衛且合乎人體工程學，使用戶對產品存在的感知性降低，打破了傳統市場上繩掛式、落地式空氣產品可能帶來的使用體驗感差、不易攜帶、占地面積大的局限。

減少無用的附加設計使得產品本身體積減小，出氣口的位置進行前移，使消毒后的空氣在人的口鼻周圍釋放，空氣中的病毒細菌最容易通過飛沫在口鼻附近進行傳播感染，改良后的消毒范圍更具針對性，如圖3。

改良后的產品能使用戶在任何環境下都可以攜帶，包括進行一些戶外運動等，手上不方便拿取物品且身上也沒有口袋的此類情況都可以使用本產品。

三、便攜式空氣消毒儀細節設計

（一）造型

掛頸式設計近年常運用于運動耳機，其小巧便攜、前衛時尚的設計特點受到許多消費者青睞。將此設計運用在消毒產品上，使其外觀煥然一新，兼具技術與美感，打破消費者對傳統產品造型的刻板印象。掛頸式設計使產品更體貼合人體，優于由于下墜重力而導致脖頸產生酸痛感的繩掛式產品造型設計，同時也解決了落地式消毒產品占據空間的難題，體現了便攜、輕巧、實時實地消毒的特點。

跟隨產品外形，留有一條波浪紋樣的縫隙以吸收外在空氣，如圖4。此外，在縫隙中嵌入LED燈帶，其燈光效果會隨著產品電量的使用逐漸由綠色漸變至紅色。當電量使用至1%時，產品會輕微震動以提醒用戶，同時用戶也可隨時根據產品外顯顏色判斷電量的多少。

（二）消毒方式

科技與設計在長期的造物過程中相互作用，并產生不同程度的關聯7。隨著科技的發展，消毒技術與消毒方式也應隨環境而變。本產品結合采用UV紫外線加臭氧的組合消毒方式。在日常環境狀態下，產品默認啟動“臭氧消毒模式”，用戶可通過APP進行風速調節，霧氣大小調節等個性化的調整。在辦公環境下，用戶可長按紅外線感應區，啟動產品，通過APP更改模式為“紫外線消毒模式”，針對辦公桌等個體環境進行消毒。不僅涉及到環境，包括環境中所存在的實體都可以通過不同消毒模式的轉換實現消毒，并可通過APP實時查看消毒進程。

在產品前端，設有釋放消毒凈化后空氣的開槽，如圖5，氣體勻速且緩慢向上釋放，人體呼出的二氧化碳重力相較于空氣要沉，向下釋放，從而推動新鮮空氣向上運輸，以起到呼吸凈化后無菌空氣的作用。此處設計在原有的設計基礎之上，規避原先“體積過小，消毒功效不高”，“消毒時長過長，起效時間過久”等弊端，利用簡單的物理原理，解決產品先前的矛盾。

（三）材質

本產品主要采用具有耐輻射、抗壓縮變形、抗靜電、耐油、耐溶劑、抗撕裂等性能的硅膠材料材質，其良好的可塑性使產品具有一定的延展性，使得產品形狀具有一定的調整范圍，可適應更為廣泛的用戶群體和環境。例如當人在運動時，肢體擺動幅度大，為避免產品掉落，可以手動調整產品前端進行收縮以防止滑落。同時考慮到產品貼合人體皮膚，為防止汗液或灰塵泥土殘留在產品上產生不舒適感，產品表面添加了納米技術，既保證產品的清潔程度，又大大減少細小雜物進入槽口的可能性，延長了產品的壽命。

產品前端的下方也設有氣口，起到一定的散熱功效，如圖6，使產品不論是炎熱的夏天或是寒冷的冬天，使用久后不會發熱發燙，盡可能減少產品的“存在感”，讓用戶感受到人體與科技的完美共存。

（四）U交互

產品附帶一款APP，如圖7，用戶可通過APP配合儀器使用，進行消毒模式的切換、風速的調整、定時開關的設置等，針對產品使用進行個性化定制。同時還可知曉產品的運轉現狀、電量、清潔效果、空氣質量等信息，在產品與用戶之間形成一道信息傳遞的樞紐，以帶紿用戶使用的安心與安全感。

產品內部還設有紅外線感應儀器，如圖8。產品初始狀態時，打開手機藍牙，輕點紅外線感應區3下，激活產品。下載手機APP，通過藍牙進行綁定。綁定后，用戶佩戴于脖頸之上，當紅外線感應到皮膚接觸后，可通過藍牙信號，彈屏至手機，用戶點擊“使用”便可一鍵開啟產品。

產品APP設置兩種使用模式。①自動模式：當紅外線感應區無感應物且完成紫外線消毒后，靜置五分鐘進入休眠模式，十分鐘自動關機（時長可通過APP內的設置進行人為更改）;②人工鎖模式：當用戶啟動該模式后，取消“自動模式”下的自動休眠關機系統，可人工遠程通過APP控制產品關機或啟動時長等操作。

產品通過外接電源進行充電，如圖9。Type-c類型的充電口，可以纖薄的設計貼合產品本身的造型，并以更快的傳輸速度（最高10Gbps）和更強悍的電力傳輸（最高100w）成為產品續航能力的保證，當電量充至100%，產品自動切斷電源，保護電池。

結語

為全力應對新型冠狀病毒的疫情防控問題，保證產品的消毒能力是必要的，采用臭氧殺菌并使用活性炭離子技術可實現對人體周圍空氣實時消毒。同時也要保證產品的個性化和差異化以增強產品的競爭力，產品的造型、服務、設計等因素不再盲目遵從“功能決定形式”的現代主義思想原則，差異化成為保證產品競爭力的核心因素之一，進而推動品牌核心價值的構建與發展8，本產品掛頸式的造型既能減少人體口鼻周圍的細菌病毒的靠近，又能將便攜式這一優勢最大化。將來如若微分子消毒殺菌技術得以發展，此款便攜式的消毒儀以期成為消毒設備市場發展的新力量。

基金項目：上海工程技術大學2020年大學生創新訓練項目（項目編號：CX2007017）;上海市教委高校青年教師培養資助項目（項目編號：ZZGCD19046）。

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