多功能口罩智能自助机的创新设计研究

陈雯慧，王思雅，邓雨璇，刘馨盈，苏树弦，李世红

（广州航海学院，广东 广州 510725）

0 引言

随着新冠肺炎疫情席卷全球，口罩成为人们刚需、高频的日常生活用品。人们出行都需要佩戴口罩，在公共场所更是如此。据科学数据统计，医用口罩的有效保护时间是使用后4～6小时，使用时间越长，安全防护的实际效果越差，超过时限应该及时更换口罩，即使是专业的N95、N92口罩，一般也需要2天更换一次。随着口罩的使用量增大，废弃口罩成为影响生活环境的一大隐患。因为人们常用的口罩为一次性医用口罩，其中的防水层和过滤层都是以聚丙烯无纺布超细纤维作为主要原料，而聚丙烯难以降解。要解决口罩对环境的影响，避免口罩成为病毒物传人的源头，亟须做好口罩的回收和销毁工作。

研究团队对广州航海学院206位学生开展了问卷调查，调查数据显示，有76.21%的人因忘戴口罩、中途遗失或损坏等意外状况，需要临时购买口罩；有73.3%人会将废弃口罩与生活垃圾一起丢入垃圾桶。

目前，口罩的总体需求、应用率、复购率和废弃率居高不下。在口罩销售方面，百度百科的数据显示，2022年现有的自助口罩售机市场投放数量将达到107万台。但目前市面上的“街罩”“中吉”等口罩智能自助机[1]只能售卖口罩，没有口罩回收及其他附加功能，功能较为单一且价格偏高。

在口罩回收方面，国内暂时没有在公共场所面向人们开放的便民口罩回收机，大部分口罩回收机为大中型机械，用于分拣生活垃圾中的废弃口罩。尽管部分地区有人上门回收口罩，但是人们一般不会在家里堆积废弃口罩，等待上门回收。也有一些地方特别设置了专门的废弃口罩回收点或废弃口罩回收桶，但这一方法并没有在全国普及，并且人们尚未养成将口罩分类丢弃的习惯，往往没有把废弃口罩放入专门的回收装置，而是作为其他垃圾或与生活垃圾一起丢弃，在外更换口罩时也更容易随意丢弃废旧口罩。

此外，在日常生活中，人们不时会在路上、商场或其他公共场所遇到有人突然晕厥、受伤等紧急情况，但不少人缺乏急救知识，或者没有药物给伤员和患者及时用药，造成病情延误。

因此，开发一个带有口罩售卖及回收功能、能够免费提供医疗急救用品、附带急救措施教学视频的公益性智能自助机，有利于适应当今社会需要，为人们的生活带来便利，更好地保障人民群众身体健康，降低疫情的传播风险，防止疫情扩散蔓延，减少公众交叉感染，缓解废弃口罩污染问题。

1 多功能口罩智能自助机的创新设计

1.1 基本架构

多功能口罩智能自助机在上方设置透明售货柜，提供口罩[2]、药物等应急用品，人们可通过智能显示屏自行购买；使用过的口罩可丢弃在下方的回收柜，自助机会自动对投入的废弃口罩进行消毒处理；自助机旁配备自动体外除颤仪、灭火器、抑菌免洗洗手液自动出泡机以满足人们的不时之需。多功能口罩智能自助机具体构成如图1所示。

图1 多功能口罩智能自助机的构成

1.2 模块设计及应用分析

多功能口罩智能自助机针对目前市面上自助口罩售卖机功能单一的问题，进行改进设计，机器采用模块化设计思路，设备标准化程度较高，具体含有5个模块。

（1）口罩回收模块。回收柜设计45°投放口，符合人体工学，方便投放，并且设有负压功能，通过真空负压吸入口罩，避免其他不明垃圾掉入[3]。机器在消毒阶段采用100 ℃高温灯消毒，可消灭包括新型冠状病毒在内的绝大多数病菌，之后再使用84消毒液或医用酒精消毒，充分灭菌。回收柜底部设置粉碎机构，对口罩进行切割粉碎，防止二次利用。此外，机器设置口罩回收与回馈机制，即检测到有口罩递进回收模块，便从库存调出一个自售口罩回馈回收人，鼓励人们养成正确的口罩丢弃习惯。

（2）洗手测温模块。免洗消毒洗手液取口处利用近场红外感应的原理，在人手靠近时可自动流出免洗消毒洗手液，无须接触即可达到手部消毒的目的。此外，免洗消毒洗手液取口旁接有红外测温探头，人们在取洗手液时，测温仪能感应到人的手部温度，进行精确测温。

（3）屏幕模块。机器采用LED触碰显示屏，购买系统及购买界面设计依托鸿蒙OS，不添加多余的小程序及积分累计模式，更加简洁易用。此外，显示屏幕设置为常亮模式，待机时循环播放公益广告、寻亲启事等视频。

（4）取物模块。取物口采用光电检测技术，通过红外线扫描监测，自动识别商品是否成功出货，若出货失败，机器自动取消订单并退款。同时，机器采用防盗挡板，若无购买行为而强制打开取物口时，防盗挡板会自动关闭，隔绝货仓。

（5）AI智能控温模块。机器安装AI系统，可远程实时检测机器内部温度，并控制仓内保持低温状态，避免部分药品因高温而产生变质。

2 多功能口罩智能自助机的推广建设措施

2.1 以大客流量场所为主体的多点式安放

在新冠肺炎疫情防控常态化及偶有零散病例出现的形势下，人们对口罩仍有较大的需求。同时因口罩为一次性产品且需经常更换的特性，口罩的回收处理目前存在较大缺口。研究团队对校内同学开展抽样调查，结果显示，有86.41%的人曾因各种意外情况，在外临时购买口罩。因此，多功能口罩智能自助机应以大客流量场所为安放主体，在大型商场、机场、购物中心、服务中心、地铁口、医院等的人流量大的场所的显眼位置（如入口、办理窗口旁、出口等）安放，解决人们的不时之需。同时，本研究设计的多功能口罩智能自助机可对口罩进行环保回收，因此可在同一场所采用多点式布局，方便人们合理、安全、环保地丢弃口罩。在收治隔离新型冠状病毒感染的肺炎确诊患者和无症状感染患者的定点医院，安放多功能口罩智能自助机有利于提升便民服务水平。

2.2 积极融入医疗急救体系建设

我国心源性猝死流行病学调查结果显示，心源性猝死（SCD）发生率为41.84例/10万人，死亡率极高。心脏骤停在日常生活中随时随地都可能发生，而自动体外除颤器（Automated External Defibrillator，AED）可以将心源性猝死患者的挽救率提高到50%，因此有必要在公共场所配备AED等应急救助用品并附上简洁明了的使用说明。然而2019年浙江大学医学院医师提供数据显示，目前全国AED配置率为0.2～0.3台/10万人，远低于100台/10万人的国际水平，总体配置率极低。2021年国家卫生健康委办公厅印发了《公共场所自动体外除颤器配置指南（试行）的通知》（国卫办医函〔2021〕602号），首次从技术层面明确AED规划配置、安装要求，要求各地加大AED配置密度。各省也在加速完善公共场所急救类医疗设备的配置工作。随着人们健康意识的不断提高，群众对急救知识和医疗用品的需要也在不断增长。为此，本研究设计的多功能口罩智能自助机将配备AED，自助零售各种应急药品（如创可贴、避孕药具、葡萄糖等），帮助人们了解应急救助知识，把握急救“黄金四分钟”。在人口流动量大、意外发生率高、环境相对封闭或发生意外后短时间内无法获得院前医疗急救服务的公共场所，多功能口罩智能自助机可按照科学规划，加大应急救助药品、物品的配置。通过积极融入医疗急救体系建设，提升多功能口罩智能自助机社会效益。

2.3 提升公益性、服务性

研究团队对“街罩”“磐众”等多个自助医疗售卖机开展了市场调研，并将其中的内置商品与医院、药店进行横向对比，结果显示，本研究的多功能口罩智能自助机有着集口罩回收、医疗应急用具与药物配备和自助售卖为一体的多样功能优势。研究团队充分考量自助机市场和医院、药店等实体店市场，认为多功能口罩智能自助机应对所售物品进行综合定价，并且在不恶意扰乱市场秩序的基础上，优先考虑公益性、服务性，即与政府、公益性组织（如红十字会）开展广泛合作，面向公众普及心肺复苏法、止血包扎法等常见的急救知识，提高全民自救互救能力，依托LED显示屏播放各种寻人寻物启事、政府宣传栏目等，提升公益性基础性服务水平。

3 多功能口罩智能自助机的竞争优势

（1）多功能性。多功能口罩智能自助机有口罩回收、应急用具与药物配备和自助售卖、测温等多种功能，在“回收模块、洗手测温模块、取物模块、AI智能控温模块、屏幕模块”等模块对智能自助机进行了技术创新，在一定程度上填补了市场空白。

（2）灵活性。相比于店铺，多功能口罩智能自助机占地较小，摆放不受场地限制，灵活机动。机器可通过定点定位，分析口罩、各种药品及医疗设备在不同区域的需求程度，有针对性地投放、安排；机器间还可构建联系，对柜内物品进行灵活调度。

（3）便利性。多功能口罩智能自助机采取自动售卖的方式，节省人力，运营成本低；支持移动支付和手部消毒，最大限度地降低口罩及药品售卖、口罩回收时接触和交叉感染的风险；机器可24 h营业，不易损坏，只需定期补货，为消费者提供了便利。

（4）电子屏视频播放。多功能口罩智能自助机可在待机时播放防疫宣传、急救措施宣传等公益视频，进行健康知识普及，增强群众健康意识。

（5）环保性。多功能口罩智能自助机对废弃口罩进行回收，利用口罩回收与回馈机制，鼓励人们养成口罩分类丢弃的习惯。机器内利用高温消毒、84消毒、医用酒精消毒、切割粉碎的方法对口罩进行消毒、销毁，避免废弃口罩进入自然环境或产生二次污染。

4 多功能口罩智能自助机的作用

（1）助力疫情防控。多功能口罩智能自助机的推广普及，有利于人们便捷地获取干净卫生的新口罩，减少口罩购买过程中的近距离接触，有利于减少废弃口罩造成二次污染，保护生态环境，避免塑料对环境、生物和人造成危害，避免口罩成为新型冠状病毒传播的载体，有效遏制疫情的扩散[4]，更好地保障人民的生命安全和身体健康。口罩的激励回收机制也鼓励了人们积极参与到口罩的正确回收处理中，增强人们的垃圾分类意识。

（2）提升便民服务水平。多功能口罩智能自助机以需求为导向，集便民购物、应急救助、公益宣传等功能于一体，解决了口罩及急救药物临时购买麻烦、口罩丢弃不规范、公共场所急救设备和急救药品配备不足等问题，操作过程简单易懂，对于群众来说方便实用，促进便利消费，更好地服务民生。

（3）助力医疗急救体系建设。多功能口罩智能自助机宣传急救知识、配备急救设备、增售急救药品，有利于提高群众的自救互救意识，解决缺乏急救知识、急救技能“不会救”和缺少急救设备、急救药物“不能救”的问题，助力公众应急急救高质量发展。

（4）助力智慧城市建设。多功能口罩智能自助机能精确收集、分析各台机器的消费数据，实现药品智能调度、补货，可为城市的智能化和精细化管理提供数据支撑。

（5）降低运营成本。多功能口罩智能自助机可以减少非营利性机构派发口罩的人力物力，有效提升派发效率和安全性。

5 结语

研究团队关注了人们对口罩的购买需求、废弃回收需求和急救设备、急救药品、急救知识的普及需求，针对市面上现有的自助口罩售卖机功能单一的问题，进行了技术和功能上的改进，设计了集口罩销售、口罩回收、急救用品使用、急救药品销售、洗手测温、AI智能控温、公益广告宣传等功能于一体的多功能口罩智能自助机。多功能口罩智能自助机可以有效提高外出购买口罩的便捷性，有利于实现口罩自助，推动口罩环保回收，而急救知识视频的宣传和急救用品的供给，有利于引导全社会共同关注、学习、巩固急救技能和急救常识，增强公众自救、互救能力，具有良好的社会效益和经济效益。