多功能口罩智能自助機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

陳雯慧，王思雅，鄧雨璇，劉馨盈，蘇樹弦，李世紅

（廣州航海學(xué)院，廣東 廣州 510725）

0 引言

隨著新冠肺炎疫情席卷全球，口罩成為人們剛需、高頻的日常生活用品。人們出行都需要佩戴口罩，在公共場所更是如此。據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，醫(yī)用口罩的有效保護(hù)時(shí)間是使用后4～6小時(shí)，使用時(shí)間越長，安全防護(hù)的實(shí)際效果越差，超過時(shí)限應(yīng)該及時(shí)更換口罩，即使是專業(yè)的N95、N92口罩，一般也需要2天更換一次。隨著口罩的使用量增大，廢棄口罩成為影響生活環(huán)境的一大隱患。因?yàn)槿藗兂Ｓ玫目谡譃橐淮涡葬t(yī)用口罩，其中的防水層和過濾層都是以聚丙烯無紡布超細(xì)纖維作為主要原料，而聚丙烯難以降解。要解決口罩對(duì)環(huán)境的影響，避免口罩成為病毒物傳人的源頭，亟須做好口罩的回收和銷毀工作。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)廣州航海學(xué)院206位學(xué)生開展了問卷調(diào)查，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，有76.21%的人因忘戴口罩、中途遺失或損壞等意外狀況，需要臨時(shí)購買口罩；有73.3%人會(huì)將廢棄口罩與生活垃圾一起丟入垃圾桶。

目前，口罩的總體需求、應(yīng)用率、復(fù)購率和廢棄率居高不下。在口罩銷售方面，百度百科的數(shù)據(jù)顯示，2022年現(xiàn)有的自助口罩售機(jī)市場投放數(shù)量將達(dá)到107萬臺(tái)。但目前市面上的“街罩”“中吉”等口罩智能自助機(jī)[1]只能售賣口罩，沒有口罩回收及其他附加功能，功能較為單一且價(jià)格偏高。

在口罩回收方面，國內(nèi)暫時(shí)沒有在公共場所面向人們開放的便民口罩回收機(jī)，大部分口罩回收機(jī)為大中型機(jī)械，用于分揀生活垃圾中的廢棄口罩。盡管部分地區(qū)有人上門回收口罩，但是人們一般不會(huì)在家里堆積廢棄口罩，等待上門回收。也有一些地方特別設(shè)置了專門的廢棄口罩回收點(diǎn)或廢棄口罩回收桶，但這一方法并沒有在全國普及，并且人們尚未養(yǎng)成將口罩分類丟棄的習(xí)慣，往往沒有把廢棄口罩放入專門的回收裝置，而是作為其他垃圾或與生活垃圾一起丟棄，在外更換口罩時(shí)也更容易隨意丟棄廢舊口罩。

此外，在日常生活中，人們不時(shí)會(huì)在路上、商場或其他公共場所遇到有人突然暈厥、受傷等緊急情況，但不少人缺乏急救知識(shí)，或者沒有藥物給傷員和患者及時(shí)用藥，造成病情延誤。

因此，開發(fā)一個(gè)帶有口罩售賣及回收功能、能夠免費(fèi)提供醫(yī)療急救用品、附帶急救措施教學(xué)視頻的公益性智能自助機(jī)，有利于適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)需要，為人們的生活帶來便利，更好地保障人民群眾身體健康，降低疫情的傳播風(fēng)險(xiǎn)，防止疫情擴(kuò)散蔓延，減少公眾交叉感染，緩解廢棄口罩污染問題。

1 多功能口罩智能自助機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 基本架構(gòu)

多功能口罩智能自助機(jī)在上方設(shè)置透明售貨柜，提供口罩[2]、藥物等應(yīng)急用品，人們可通過智能顯示屏自行購買；使用過的口罩可丟棄在下方的回收柜，自助機(jī)會(huì)自動(dòng)對(duì)投入的廢棄口罩進(jìn)行消毒處理；自助機(jī)旁配備自動(dòng)體外除顫儀、滅火器、抑菌免洗洗手液自動(dòng)出泡機(jī)以滿足人們的不時(shí)之需。多功能口罩智能自助機(jī)具體構(gòu)成如圖1所示。

圖1 多功能口罩智能自助機(jī)的構(gòu)成

1.2 模塊設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

多功能口罩智能自助機(jī)針對(duì)目前市面上自助口罩售賣機(jī)功能單一的問題，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，機(jī)器采用模塊化設(shè)計(jì)思路，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，具體含有5個(gè)模塊。

（1）口罩回收模塊。回收柜設(shè)計(jì)45°投放口，符合人體工學(xué)，方便投放，并且設(shè)有負(fù)壓功能，通過真空負(fù)壓吸入口罩，避免其他不明垃圾掉入[3]。機(jī)器在消毒階段采用100 ℃高溫?zé)粝荆上麥绨ㄐ滦凸跔畈《驹趦?nèi)的絕大多數(shù)病菌，之后再使用84消毒液或醫(yī)用酒精消毒，充分滅菌。回收柜底部設(shè)置粉碎機(jī)構(gòu)，對(duì)口罩進(jìn)行切割粉碎，防止二次利用。此外，機(jī)器設(shè)置口罩回收與回饋機(jī)制，即檢測到有口罩遞進(jìn)回收模塊，便從庫存調(diào)出一個(gè)自售口罩回饋回收人，鼓勵(lì)人們養(yǎng)成正確的口罩丟棄習(xí)慣。

（2）洗手測溫模塊。免洗消毒洗手液取口處利用近場紅外感應(yīng)的原理，在人手靠近時(shí)可自動(dòng)流出免洗消毒洗手液，無須接觸即可達(dá)到手部消毒的目的。此外，免洗消毒洗手液取口旁接有紅外測溫探頭，人們?cè)谌∠词忠簳r(shí)，測溫儀能感應(yīng)到人的手部溫度，進(jìn)行精確測溫。

（3）屏幕模塊。機(jī)器采用LED觸碰顯示屏，購買系統(tǒng)及購買界面設(shè)計(jì)依托鴻蒙OS，不添加多余的小程序及積分累計(jì)模式，更加簡潔易用。此外，顯示屏幕設(shè)置為常亮模式，待機(jī)時(shí)循環(huán)播放公益廣告、尋親啟事等視頻。

（4）取物模塊。取物口采用光電檢測技術(shù)，通過紅外線掃描監(jiān)測，自動(dòng)識(shí)別商品是否成功出貨，若出貨失敗，機(jī)器自動(dòng)取消訂單并退款。同時(shí)，機(jī)器采用防盜擋板，若無購買行為而強(qiáng)制打開取物口時(shí)，防盜擋板會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，隔絕貨倉。

（5）AI智能控溫模塊。機(jī)器安裝AI系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測機(jī)器內(nèi)部溫度，并控制倉內(nèi)保持低溫狀態(tài)，避免部分藥品因高溫而產(chǎn)生變質(zhì)。

2 多功能口罩智能自助機(jī)的推廣建設(shè)措施

2.1 以大客流量場所為主體的多點(diǎn)式安放

在新冠肺炎疫情防控常態(tài)化及偶有零散病例出現(xiàn)的形勢下，人們對(duì)口罩仍有較大的需求。同時(shí)因口罩為一次性產(chǎn)品且需經(jīng)常更換的特性，口罩的回收處理目前存在較大缺口。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)校內(nèi)同學(xué)開展抽樣調(diào)查，結(jié)果顯示，有86.41%的人曾因各種意外情況，在外臨時(shí)購買口罩。因此，多功能口罩智能自助機(jī)應(yīng)以大客流量場所為安放主體，在大型商場、機(jī)場、購物中心、服務(wù)中心、地鐵口、醫(yī)院等的人流量大的場所的顯眼位置（如入口、辦理窗口旁、出口等）安放，解決人們的不時(shí)之需。同時(shí)，本研究設(shè)計(jì)的多功能口罩智能自助機(jī)可對(duì)口罩進(jìn)行環(huán)保回收，因此可在同一場所采用多點(diǎn)式布局，方便人們合理、安全、環(huán)保地丟棄口罩。在收治隔離新型冠狀病毒感染的肺炎確診患者和無癥狀感染患者的定點(diǎn)醫(yī)院，安放多功能口罩智能自助機(jī)有利于提升便民服務(wù)水平。

2.2 積極融入醫(yī)療急救體系建設(shè)

我國心源性猝死流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，心源性猝死（SCD）發(fā)生率為41.84例/10萬人，死亡率極高。心臟驟停在日常生活中隨時(shí)隨地都可能發(fā)生，而自動(dòng)體外除顫器（Automated External Defibrillator，AED）可以將心源性猝死患者的挽救率提高到50%，因此有必要在公共場所配備AED等應(yīng)急救助用品并附上簡潔明了的使用說明。然而2019年浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)師提供數(shù)據(jù)顯示，目前全國AED配置率為0.2～0.3臺(tái)/10萬人，遠(yuǎn)低于100臺(tái)/10萬人的國際水平，總體配置率極低。2021年國家衛(wèi)生健康委辦公廳印發(fā)了《公共場所自動(dòng)體外除顫器配置指南（試行）的通知》（國衛(wèi)辦醫(yī)函〔2021〕602號(hào)），首次從技術(shù)層面明確AED規(guī)劃配置、安裝要求，要求各地加大AED配置密度。各省也在加速完善公共場所急救類醫(yī)療設(shè)備的配置工作。隨著人們健康意識(shí)的不斷提高，群眾對(duì)急救知識(shí)和醫(yī)療用品的需要也在不斷增長。為此，本研究設(shè)計(jì)的多功能口罩智能自助機(jī)將配備AED，自助零售各種應(yīng)急藥品（如創(chuàng)可貼、避孕藥具、葡萄糖等），幫助人們了解應(yīng)急救助知識(shí)，把握急救“黃金四分鐘”。在人口流動(dòng)量大、意外發(fā)生率高、環(huán)境相對(duì)封閉或發(fā)生意外后短時(shí)間內(nèi)無法獲得院前醫(yī)療急救服務(wù)的公共場所，多功能口罩智能自助機(jī)可按照科學(xué)規(guī)劃，加大應(yīng)急救助藥品、物品的配置。通過積極融入醫(yī)療急救體系建設(shè)，提升多功能口罩智能自助機(jī)社會(huì)效益。

2.3 提升公益性、服務(wù)性

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)“街罩”“磐眾”等多個(gè)自助醫(yī)療售賣機(jī)開展了市場調(diào)研，并將其中的內(nèi)置商品與醫(yī)院、藥店進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋Y(jié)果顯示，本研究的多功能口罩智能自助機(jī)有著集口罩回收、醫(yī)療應(yīng)急用具與藥物配備和自助售賣為一體的多樣功能優(yōu)勢。研究團(tuán)隊(duì)充分考量自助機(jī)市場和醫(yī)院、藥店等實(shí)體店市場，認(rèn)為多功能口罩智能自助機(jī)應(yīng)對(duì)所售物品進(jìn)行綜合定價(jià)，并且在不惡意擾亂市場秩序的基礎(chǔ)上，優(yōu)先考慮公益性、服務(wù)性，即與政府、公益性組織（如紅十字會(huì)）開展廣泛合作，面向公眾普及心肺復(fù)蘇法、止血包扎法等常見的急救知識(shí)，提高全民自救互救能力，依托LED顯示屏播放各種尋人尋物啟事、政府宣傳欄目等，提升公益性基礎(chǔ)性服務(wù)水平。

3 多功能口罩智能自助機(jī)的競爭優(yōu)勢

（1）多功能性。多功能口罩智能自助機(jī)有口罩回收、應(yīng)急用具與藥物配備和自助售賣、測溫等多種功能，在“回收模塊、洗手測溫模塊、取物模塊、AI智能控溫模塊、屏幕模塊”等模塊對(duì)智能自助機(jī)進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，在一定程度上填補(bǔ)了市場空白。

（2）靈活性。相比于店鋪，多功能口罩智能自助機(jī)占地較小，擺放不受場地限制，靈活機(jī)動(dòng)。機(jī)器可通過定點(diǎn)定位，分析口罩、各種藥品及醫(yī)療設(shè)備在不同區(qū)域的需求程度，有針對(duì)性地投放、安排；機(jī)器間還可構(gòu)建聯(lián)系，對(duì)柜內(nèi)物品進(jìn)行靈活調(diào)度。

（3）便利性。多功能口罩智能自助機(jī)采取自動(dòng)售賣的方式，節(jié)省人力，運(yùn)營成本低；支持移動(dòng)支付和手部消毒，最大限度地降低口罩及藥品售賣、口罩回收時(shí)接觸和交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)；機(jī)器可24 h營業(yè)，不易損壞，只需定期補(bǔ)貨，為消費(fèi)者提供了便利。

（4）電子屏視頻播放。多功能口罩智能自助機(jī)可在待機(jī)時(shí)播放防疫宣傳、急救措施宣傳等公益視頻，進(jìn)行健康知識(shí)普及，增強(qiáng)群眾健康意識(shí)。

（5）環(huán)保性。多功能口罩智能自助機(jī)對(duì)廢棄口罩進(jìn)行回收，利用口罩回收與回饋機(jī)制，鼓勵(lì)人們養(yǎng)成口罩分類丟棄的習(xí)慣。機(jī)器內(nèi)利用高溫消毒、84消毒、醫(yī)用酒精消毒、切割粉碎的方法對(duì)口罩進(jìn)行消毒、銷毀，避免廢棄口罩進(jìn)入自然環(huán)境或產(chǎn)生二次污染。

4 多功能口罩智能自助機(jī)的作用

（1）助力疫情防控。多功能口罩智能自助機(jī)的推廣普及，有利于人們便捷地獲取干凈衛(wèi)生的新口罩，減少口罩購買過程中的近距離接觸，有利于減少廢棄口罩造成二次污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免塑料對(duì)環(huán)境、生物和人造成危害，避免口罩成為新型冠狀病毒傳播的載體，有效遏制疫情的擴(kuò)散[4]，更好地保障人民的生命安全和身體健康。口罩的激勵(lì)回收機(jī)制也鼓勵(lì)了人們積極參與到口罩的正確回收處理中，增強(qiáng)人們的垃圾分類意識(shí)。

（2）提升便民服務(wù)水平。多功能口罩智能自助機(jī)以需求為導(dǎo)向，集便民購物、應(yīng)急救助、公益宣傳等功能于一體，解決了口罩及急救藥物臨時(shí)購買麻煩、口罩丟棄不規(guī)范、公共場所急救設(shè)備和急救藥品配備不足等問題，操作過程簡單易懂，對(duì)于群眾來說方便實(shí)用，促進(jìn)便利消費(fèi)，更好地服務(wù)民生。

（3）助力醫(yī)療急救體系建設(shè)。多功能口罩智能自助機(jī)宣傳急救知識(shí)、配備急救設(shè)備、增售急救藥品，有利于提高群眾的自救互救意識(shí)，解決缺乏急救知識(shí)、急救技能“不會(huì)救”和缺少急救設(shè)備、急救藥物“不能救”的問題，助力公眾應(yīng)急急救高質(zhì)量發(fā)展。

（4）助力智慧城市建設(shè)。多功能口罩智能自助機(jī)能精確收集、分析各臺(tái)機(jī)器的消費(fèi)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)藥品智能調(diào)度、補(bǔ)貨，可為城市的智能化和精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（5）降低運(yùn)營成本。多功能口罩智能自助機(jī)可以減少非營利性機(jī)構(gòu)派發(fā)口罩的人力物力，有效提升派發(fā)效率和安全性。

5 結(jié)語

研究團(tuán)隊(duì)關(guān)注了人們對(duì)口罩的購買需求、廢棄回收需求和急救設(shè)備、急救藥品、急救知識(shí)的普及需求，針對(duì)市面上現(xiàn)有的自助口罩售賣機(jī)功能單一的問題，進(jìn)行了技術(shù)和功能上的改進(jìn)，設(shè)計(jì)了集口罩銷售、口罩回收、急救用品使用、急救藥品銷售、洗手測溫、AI智能控溫、公益廣告宣傳等功能于一體的多功能口罩智能自助機(jī)。多功能口罩智能自助機(jī)可以有效提高外出購買口罩的便捷性，有利于實(shí)現(xiàn)口罩自助，推動(dòng)口罩環(huán)保回收，而急救知識(shí)視頻的宣傳和急救用品的供給，有利于引導(dǎo)全社會(huì)共同關(guān)注、學(xué)習(xí)、鞏固急救技能和急救常識(shí)，增強(qiáng)公眾自救、互救能力，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。