应对新冠疫情的便携式空气消毒仪设计研究

薛心怡 唐真 李佩洁

摘要：为了满足后疫情时代下人们针对消毒类产品的需求，设计一款能够在室外使用，便携度更高的空间消毒类产品。基于市场调研分析，从最初原型方案，经过二次调研评估，产品二次迭代，确定最终设计方案。设计出一款便携度高，提供适用于不同环境下功能模式或产品形态的便携式空氣消毒仪器。配合APP的使用与未来微分子消毒技术的发展，此款产品在便携式这一特点上所做的创新可使得产品具有一定的发展价值，以期成为消毒类产品的新生力量。

关键词：新冠疫情 空气消毒仪 便携式 微分子消毒 情感化需求

中图分类号：J042

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）04-0109-03

引言

自2019年12月爆发新冠肺炎疫情至今，公共场所提供的消毒措施仅采取简单提供免洗酒精消毒液等措施，收效甚微。目前，市场上有大量适用于室内空气消毒的产品，然而针对室外使用的空间净化消毒产品种类并不丰富，主要原因是由于当下环境特殊、发展周期短，导致此类产品的市场占有率不高。此外，相当一大部分厂家钻研、创新积极性低，导致产品功能不完善、消毒效果弱、尺寸过大不易携带等问题，市场反响一般，究其原因主要有如下两点：①大部分商家技术创新滞后，不重视产品创新，导致产品类型、功能、造型、材质同质化严重;②仅注重实现产品功能，缺少对消费者心理需求和使用感受的深入研究，无法做到与时俱进，满足用户的多重需求，使消费者无法产生购物欲望。

本文从以下三方面展开对便携式空气消毒仪设计研究：①对市场上现有的空气消毒产品的种类、外观、功能、操作方式等方面进行调研分析;②以线下走访的形式调研、分析用户对于便携式空气消毒产品的真实需求;③为当前便携式空气消毒产品提供一种新的设计方案，为今后室外消毒措施提供新思路。

一、空气消毒产品的市场调研与分析

（一）空气消毒产品设计研究

1.空气消毒产品的造型分析：随着制造技术、消费水平的提升和发展，产品更新周期不断缩短。对于同一领域的常见消费级产品来说，其功能及技术水平差异甚小，而与之相对的产品形态差异却较为明显，因此，产品造型已经成为影响产品综合价值的关键因素之一”。

（1）显示界面：显示界面主要分为LCD与LED两种。LCD液晶显示器是一种无源器件，使用荧光管来照亮图像，它不需提供任何光来显示字符、动画、视频等，因此LCD消耗能量少，重量轻。随着技术进步，LED液晶显示器采用背光技术取代荧光管，产生比LCD更清晰的画面，显示效果鲜艳饱满。与LCD相比，LED的视角比LCD宽，有着更好的黑度、对比度、颜色精度，且寿命长、维护成本低、不产生热量、效率高。

（2）按钮：操作使用的按钮主要分为旋钮式、按键式、触控式三种。旋钮式按钮操纵方便且省力;按键式按钮常被使用在早期的电子产品上，传递直接的触感与提供及时的反馈，但其常期暴露在外部环境中，缝隙中极易夹藏灰尘，不易清理;触控式按钮适合平整的操作界面，可通过灯光、声音及震动等一系列现代化的方式予以用户反馈，还可以抵御恶劣的外部环境，使得机器封闭性好，增强产品安全性、耐用性。

（3）色彩：从受众心理学的角度来说，色彩直接影响到设计产品的视觉效果和欣赏效果，具有一定的心理暗示性作用。一般来说，暖色具有活力、喜悦、热烈等感受;冷色系则给人简约、平静、沉稳等感受。通过对不同色彩的合理、灵活运用，不仅可以提升产品外观的美观度，还可以给用户更多感性关怀2。市场上现有的空气消毒产品多以简约、大方、干净的黑色、白色等为主，有的产品也针对不同用户群体推出其他配色，例如女性用户、老年用户、青少年用户，使产品形象更具个性化，用户选择也更加具有多样性。

（4）材质：材质的选择要保证产品结构的稳定性，同时还要考虑安全性、节能性3。产品市场上现有的空气消毒产品外部材质主要以塑料材质为主，如：①聚碳酸酯，具有抗撞击性好、耐高温、耐辐射、可回收、无毒性等优点;②ABS工程塑料，具有抗压、抗低温、耐高温、比重轻、光泽度好等特点;③聚氯乙烯材料，具有弹性、易上色、可印刷、可回收、抗晒、抗油、防海水等特点。考虑到本产品贴合人体肌肤，为了提升用户体验感，其主要采用的外部材质是具有耐辐射、抗压缩变形、抗静电、耐油、耐溶剂、抗撕裂等性能的硅胶材料材质。

2.空气消毒产品的结构原理

（1）空气消毒产品结构：空气消毒产品主要包含三大部分：①外观可视部件：由电源开关、产品参数标贴、出风口、触控屏等组成;②送风与杀菌过滤系统：由消毒装置、滤网层等组成;③电子电路控制系统构成：由电源板、按键显示板、控制电路板等组成，用户通过对空气消毒产品的控制来完成各种操作。

产品充电方式为外部采用直流12V/2A外接电源供电，内部采用可充电式锂电池供电，充一次电可使用3～4天。

（2）空气消毒产品原理：空气消毒产品是利用机壳内相对封闭的空间，将室内有菌空气抽吸进入装有等离子体、紫外线、臭氧、负离子及滤网等消毒设备机内，经过消毒、杀菌、净化、吸附、除尘处理后，再输出机器外，周而复始循环，使室内空气质量达到至感控标准。在整个消毒过程中，室内即使有活动人员在场也不会收到伤害，既保证消毒杀菌效果，又解决传统的紫外线照射或化学处理等空气消毒方法不能有人在场连续使用的问题。此消毒方式对环境无污染，对设备无腐蚀，且操作简单，程控设定后可实现消毒程序手控及自控。

本产品采用创新性UV紫外线加臭氧的组合消毒方式：①UV紫外线：紫外线杀菌是利用特殊设计的高效率、高强度和寿命的UVC波段紫外线外光照射流水，将各种细菌、病毒、寄生虫以及其他病原体直接杀死;②臭氧：以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌目的。臭氧是一种无污染的消毒剂，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。

（二）用户需求与使用环境分析

1.用户需求分析：通常以用户需求为主导的产品会更受市场青睐（4。87%的人表示没使用过但愿意尝试使用便携式空气消毒产品，说明便携式空气消毒产品市场发展潜力巨大。然而，用户在选择一件产品时，通常首先考虑其基本的质量、价格，其次才是功能和外观，因此在产品设计过程中成本因素也是必要条件之一。经调研，约84%的用户希望产品价格在350元以下。在产品形体方面，用户更偏向于造型圆润、边缘圆润、流线型、规则型形体;在产品外观颜色上，用户大多选择能够很好地融入周边环境的简单大方的基础色系，如黑色、白色、银色。

2.使用环境分析：消毒产品设计中还要考虑使用场景。作为既可以在室内又可以在室外使用的消毒产品，其使用环境范围广，主要以人群密集，容易存留、滋生细菌的场所为主。在走访调查中，有73%的用户同样表示在人员聚集的场所更愿意使用空气消毒产品，如超市、医院、餐馆、车站、机场等场所。52%的用户也同样愿意在人员较少的场所进行使用，如办公室、会议室等场所。以上数据说明便携式空气消毒产品可适用场景广，且同时对于其消毒效果要求也相应提高。

（三）分析结论与趋势

基于上述市场分析，笔者认为：①目前有关消毒产品的研究大多是大型消毒设备的研究，应用在室外的便攜式空气消毒产品的研究较少;②便携式空气消毒产品的尺寸、消毒效果、外观等方面研究较少;③深度挖掘用户需求，为产品开发提供新思路。因此消毒产品的发展趋势如下：

（1）市场及用户情感需求：由于病毒的危险性和不确定性，消毒产品市场正处于急速发展阶段，此类产品若还处于单一形态与基础功能的情况下便难以跟上市场发展。空气消毒产品急需研发多元化、高质量、重感情的产品。

（2）科技创新技术驱动：互联网技术的发展促进产品智能化，很多产品都融合了人工智能、大数据、云计算等先进科技。空气消毒产品也应该与时俱进，融合先进科技，创新功能、简化操作，让用户拥有更好的使用体验

（3）多种消毒方式组合：随着科学技术的发展，消毒方式变化多样，不应只局限于一种，多种消毒方式的组合才是当下发展的主要趋势，如将负离子、臭氧或HEPA过滤网、紫外线进行组合等，更进一步更彻底地提升消毒效果，同时也要注重消毒安全性问题。

（4）多元化环境运用：随着环境的变化，空气消毒产品也应需而变，空气消毒产品应逐步走出室内，朝着不仅可以适应室内消毒且便于让用户携带的适应室外空气消毒的产品方向开发，满足多元化环境下的用户需求。

二、便携式空气消毒仪原型测试与迭代

（一）空气消毒产品的设计基本要点

（1）安全性：产品的设计应该同时满足使用者的安全需求和生理需求。便携式的产品定位应注意把握产品尺寸，避免绐用户带来因产品尺寸问题而产生的不易于携带、使用麻烦的不良体验感;同时作为一款随身携带且使用时靠近人类听觉器官的产品，产品噪音不宜过大，否则会大大降低用户的使用体验和购买欲望;同时要注意选择合适的消毒方式，以免对造成对人体的伤害及对环境的二次污染;使用过程中可能会接触有水的环境，设计中应考虑产品的防水防触电性能。

（2）人性化：从以人为本的设计理念出发，对于不同年龄段的用户所处的不同的环境或动作下，产品都应具有可视性和易通性。可以让使用者做到无障碍、轻松启动产品，实现“一键消毒”的无障碍化操作;同时让使用户对于产品的信息一目了然，如消毒模式、消毒时间、产品电量等。人性化的设计可以让用户获得更好的产品使用体验。

（3）创新性：创新是发展的原动力，跨界、融合与交叉是创新的源泉]。产品可以通过形态、材质、加工工艺、Ul交互等方面进行创新，给用户带来新鲜的使用感受，提升市场竞争力。

（二）初代原型设计

基于前期市场调研，得知用户基本需求为：造型简单，颜色简洁不突兀，消毒效果显著，能够在日常作业时起到一定的保护作用，可替代口罩的使用，减少浪费与环境污染。初步原型设计一款造型圆润，线条简单适宜，款式小巧，颜色简约，适合各类人群需求的一款产品，如图1。该设计造型形如圆饼状，空气由产品侧方进入滤网，再由产品中心部分滤出，起到净化空气的作用。本产品可进行局部的空气净化作用，可做挂坠，随身携带，也可做摆件，放置在办公桌上，进行环境消毒工作。满足用户前期调查时所提出的部分问题。

（三）产品二次迭代设计

通过二次访问实验，近78%的用户群体认为其并不足够便携，并且表示使用欲望并不强烈。部分用户由于产品体积过小，质疑其放置在桌上进行消毒的时候，其消毒功效是否足够强，是否有足够的功率能够对人体周身的空气进行消毒净化。部分用户认为作为挂坠挂在脖颈上过于笨拙，且作为类似于“项链”这一产品的大小过于庞大且笨拙，并不美观，长时间佩戴，产品的重量会给脖子带来一定的负担。基于上述反馈，贴身携带与轻便成为产品二次改良的重点目标。

改良后的便捷式空气消毒仪，形如一个头箍，如图2。其造型前卫且合乎人体工程学，使用户对产品存在的感知性降低，打破了传统市场上绳挂式、落地式空气产品可能带来的使用体验感差、不易携带、占地面积大的局限。

减少无用的附加设计使得产品本身体积减小，出气口的位置进行前移，使消毒后的空气在人的口鼻周围释放，空气中的病毒细菌最容易通过飞沫在口鼻附近进行传播感染，改良后的消毒范围更具针对性，如图3。

改良后的产品能使用户在任何环境下都可以携带，包括进行一些户外运动等，手上不方便拿取物品且身上也没有口袋的此类情况都可以使用本产品。

三、便携式空气消毒仪细节设计

（一）造型

挂颈式设计近年常运用于运动耳机，其小巧便携、前卫时尚的设计特点受到许多消费者青睐。将此设计运用在消毒产品上，使其外观焕然一新，兼具技术与美感，打破消费者对传统产品造型的刻板印象。挂颈式设计使产品更体贴合人体，优于由于下坠重力而导致脖颈产生酸痛感的绳挂式产品造型设计，同时也解决了落地式消毒产品占据空间的难题，体现了便携、轻巧、实时实地消毒的特点。

跟随产品外形，留有一条波浪纹样的缝隙以吸收外在空气，如图4。此外，在缝隙中嵌入LED灯带，其灯光效果会随着产品电量的使用逐渐由绿色渐变至红色。当电量使用至1%时，产品会轻微震动以提醒用户，同时用户也可随时根据产品外显颜色判断电量的多少。

（二）消毒方式

科技与设计在长期的造物过程中相互作用，并产生不同程度的关联7。随着科技的发展，消毒技术与消毒方式也应随环境而变。本产品结合采用UV紫外线加臭氧的组合消毒方式。在日常环境状态下，产品默认启动“臭氧消毒模式”，用户可通过APP进行风速调节，雾气大小调节等个性化的调整。在办公环境下，用户可长按红外线感应区，启动产品，通过APP更改模式为“紫外线消毒模式”，针对办公桌等个体环境进行消毒。不仅涉及到环境，包括环境中所存在的实体都可以通过不同消毒模式的转换实现消毒，并可通过APP实时查看消毒进程。

在产品前端，设有释放消毒净化后空气的开槽，如图5，气体匀速且缓慢向上释放，人体呼出的二氧化碳重力相较于空气要沉，向下释放，从而推动新鲜空气向上运输，以起到呼吸净化后无菌空气的作用。此处设计在原有的设计基础之上，规避原先“体积过小，消毒功效不高”，“消毒時长过长，起效时间过久”等弊端，利用简单的物理原理，解决产品先前的矛盾。

（三）材质

本产品主要采用具有耐辐射、抗压缩变形、抗静电、耐油、耐溶剂、抗撕裂等性能的硅胶材料材质，其良好的可塑性使产品具有一定的延展性，使得产品形状具有一定的调整范围，可适应更为广泛的用户群体和环境。例如当人在运动时，肢体摆动幅度大，为避免产品掉落，可以手动调整产品前端进行收缩以防止滑落。同时考虑到产品贴合人体皮肤，为防止汗液或灰尘泥土残留在产品上产生不舒适感，产品表面添加了纳米技术，既保证产品的清洁程度，又大大减少细小杂物进入槽口的可能性，延长了产品的寿命。

产品前端的下方也设有气口，起到一定的散热功效，如图6，使产品不论是炎热的夏天或是寒冷的冬天，使用久后不会发热发烫，尽可能减少产品的“存在感”，让用户感受到人体与科技的完美共存。

（四）U交互

产品附带一款APP，如图7，用户可通过APP配合仪器使用，进行消毒模式的切换、风速的调整、定时开关的设置等，针对产品使用进行个性化定制。同时还可知晓产品的运转现状、电量、清洁效果、空气质量等信息，在产品与用户之间形成一道信息传递的枢纽，以带绐用户使用的安心与安全感。

产品内部还设有红外线感应仪器，如图8。产品初始状态时，打开手机蓝牙，轻点红外线感应区3下，激活产品。下载手机APP，通过蓝牙进行绑定。绑定后，用户佩戴于脖颈之上，当红外线感应到皮肤接触后，可通过蓝牙信号，弹屏至手机，用户点击“使用”便可一键开启产品。

产品APP设置两种使用模式。①自动模式：当红外线感应区无感应物且完成紫外线消毒后，静置五分钟进入休眠模式，十分钟自动关机（时长可通过APP内的设置进行人为更改）;②人工锁模式：当用户启动该模式后，取消“自动模式”下的自动休眠关机系统，可人工远程通过APP控制产品关机或启动时长等操作。

产品通过外接电源进行充电，如图9。Type-c类型的充电口，可以纤薄的设计贴合产品本身的造型，并以更快的传输速度（最高10Gbps）和更强悍的电力传输（最高100w）成为产品续航能力的保证，当电量充至100%，产品自动切断电源，保护电池。

结语

为全力应对新型冠状病毒的疫情防控问题，保证产品的消毒能力是必要的，采用臭氧杀菌并使用活性炭离子技术可实现对人体周围空气实时消毒。同时也要保证产品的个性化和差异化以增强产品的竞争力，产品的造型、服务、设计等因素不再盲目遵从“功能决定形式”的现代主义思想原则，差异化成为保证产品竞争力的核心因素之一，进而推动品牌核心价值的构建与发展8，本产品挂颈式的造型既能减少人体口鼻周围的细菌病毒的靠近，又能将便携式这一优势最大化。将来如若微分子消毒杀菌技术得以发展，此款便携式的消毒仪以期成为消毒设备市场发展的新力量。

基金项目：上海工程技术大学2020年大学生创新训练项目（项目编号：CX2007017）;上海市教委高校青年教师培养资助项目（项目编号：ZZGCD19046）。

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