基于人性化设计的公共场所消毒产品设计研究

史耀军 孙悦美

摘要：随着民众的卫生安全意识不断增强，公共场所的环境卫生情况越来越受重视，为了使民众能够安心出行，保障公共环境的安全，设计公共场所的消毒产品。以人性化理念为基础，分析用户需求，从人机、材料等方面进行设计，在产品设计过程中加入人性化关怀，使产品可以在进行公共场所进行消毒工作的同时满足用户的生理和心理需求。该方法可为公共场所消毒产品提供设计思路。

关键词：公共场所 消毒 人性化设计 用户需求 消毒机器人

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2023）19-0097-03

Abstract：As the publics awareness of health and safety increases，the environmental health of public places is becoming more and more important. In order to enable the public to travel with peace of mind and to ensure the safety of the public environment，disinfection equipment for public places is designed. Analysis of user needs based on the concept of humanization，design in terms of man-machine and materials，and humane care is added to the product design process so that the product can meet the physiological and psychological needs of the user while carrying out disinfection work in public places. This approach can provide design ideas for disinfection products in public places.

Keywords：Public places Disinfection Humanized design User requirements Disinfection robots

引言

近年来受大环境影响，国家对于卫生安全情况越来越重视，卫生投入不断增加，同时居民的卫生健康意识也持续提高，相关行业被拉动。另外，在疫情严重时，经常出现公共场所爆发大批“时空伴随者”的现象，导致商超关闭，经济损失严重，影响了正常的生活节奏，因此，设计公共场所的消毒产品，保障公共场所的卫生安全是有必要的。

一、人性化设计理论研究

（一）人性化设计概述。人性化设计的定义是设计师在产品设计中充分考虑人的行为习惯，生理结构，心理状况，思维方式等，基于对使用者生理和心理需求的满足，运用科学技术在产品原有的基本功能上对产品进行改良，优化处理，让使用者更加舒适地使用产品[1]。主要从产品的功能、造型、色彩等多种要素入手，使产品富有情感，可以丰富人们的生活，协调人机环境之间的关系，创造良好的使用氛围，核心就是满足用户更细致的精神需求，坚持以人为本的设计思想，展现更多的人文关怀。人性化设计理念结合了科学技术，艺术人性，符合大众需求，能更好地为用户服务，是未来设计的发展趋势之一，人性化设计理念在未来产品设计的发展中也会继续产生重大影响[1]。

公共设施可以装饰环境，丰富日常生活，为空间环境润色，可以促进人与环境直接互动，协调人与环境之间的关系，利用人性化理念设计出的公共消毒产品可以帮助用户通过简单的操作完成消毒，从产品的使用方式、功能实现等方面满足人们的社会尊重需求，使产品充满人情味，能够体现对人的尊重和关心，创造安全的公共空间环境，提升人们对环境的信任度，做到无忧出行。

（二）设计原则

1.功能性原则：功能是产品的基本属性，可以直观地表达出设计产品的目的，赋予产品使用价值。产品的功能是多层次的，既要有解决实际问题的物质功能，还要有能够满足心理需求的精神功能。公共场所环境复杂，人群流动性较强，所以公共场所的消毒产品应突出消毒功能，简化操作步骤，采用合理高效的方式进行消毒，创造健康衛生的空间环境，增加用户对场所的信任度，创造和谐的人机环境。

2.安全性原则：在进行产品整体设计时，应首先考虑安全性，保证产品不能对使用者造成各种形式上的伤害，产品安全可靠是正常使用的基本要求，尤其是在公共场所放置的产品，接触的用户数量较多，设计过程中应避开可能存在的安全隐患，产品造型要避免尖锐的边角或突起的装饰物，采用安全无毒的消毒方式。马斯洛需求层次理论认为，安全需求在人的基本需求当中属于低级别的需求，可见，安全是用户使用产品最起码的需求[2]。

3.易用性原则：易用性通常与产品功能相关，要求产品的功能明显，能够被用户较容易地发现，同时产品的功能还要易学，当熟练使用的时候可以更快地操作。公共设备的工作效率与用户数量和操作方式相关，复杂的使用方式会降低产品的工作效率，公共场所消毒产品的操作方式应以简单为主，方便广大用户快速完成消毒。应在操作区设置明显的提示信息，利用图片或文字告知用户操作方式，复杂的操作会令使用者产生厌倦情绪，只有具备易用性的产品才能让消费者喜爱，增加消费者黏度[3]。

4.整体性原则：整体性原则也叫系统性原则，要求把决策对象视为一个系统，以系统或整体性的优化为标准，协调系统中各个子系统的相互关系，使其更加完整、平衡。在设计过程中，应将各个小系统的特性放到大系统的整体中去，权衡以整体系统的总目标来协调各个小系统之间的关系[4]。公共消毒产品的可以分为消毒系统、净化系统、移动系统等，这几个系统之间互相配合进行工作，完成不同的功能，共同改善空间环境质量。

5.美观性原则：产品造型的协调美观能够展现一定的精神功能，主要包括产品的形式、结构、工艺、材质这几方面。产品的造型美感也能给用户带来良好的视觉体验和舒适的心理感受，清晰的结构布局能令使用流程更加流畅，产品表面的文字信息应表述清楚，易读懂易理解，能够快速地向使用者传达有用的信息。在公共卫生安全领域的产品造型设计中，要避免较为尖锐的直角，能够使产品更柔和、亲切，减少距离感[5]。

6.情感化原则：在智能交互时代，人们对产品的要求不只是局限在产品的功能上，也开始注重寄托在产品上的情感，情感化设计是相对于现代主义强调产品的技能导向，忽略人的情感需求而提出的[6]。公共消毒产品设计过程中考虑用户的情感体验，满足用户的基本消毒需求，简化操作流程可以降低用户对产品的排斥程度，发挥产品的情感属性，通过产品的基础功能与用户进行情感交流。

二、用户研究

人性化设计强调以人为本，在设计过程中首先要对用户进行分析，研究用户的特征，调查用户的真实需求，然后根据分析得到的使用痛点进行针对性设计，才能更好地解决关键问题。

（一）用户特征分析。公共场所内的人群复杂多样，年龄、行为、形体、职业等都不同，用户具有很大的不确定性，按照产品与用户之间的关系将用户分为使用者和管理者两类进行分析。使用者是用户研究中的重点用户，占比较大，这类人群与产品的主要功能联系密切，与产品的交互较频繁，着重分析使用者的特征。

使用者处在公共场所时，他们的主要目的并不是使用某种产品，在使用公共设备方面不愿花费太长时间，比较关注产品的功能、外观、效率等要素。在场所内的停留时间受环境影响较大，倾向于舒适、安全的空间环境。与独处相比，使用者在公共环境中的警惕性稍有提高，对新事物会存在质疑的情绪，担心使用过程中对自身造成危害，例如，泄露个人信息、操作不当引起误伤等情况。另外，部分使用者会对公共设备存在抵触心理，认为产品接触的用户过多，表面不卫生，导致用户不愿意直接接触。场所的视觉美感也会影响使用者的接受度，设备的造型、色彩、表面肌理等都会影响使用者的心理感受，有良好的视觉感受才能使用户更好地接受新的产品。

管理者与产品的交互频率较低，主要负责产品的清洁、维修、运输等工作，关注产品的结构、材料、经济性等要素，与使用者的关注点不同，管理者关注产品使用寿命和维修成本等问题，会考虑产品的使用情况以及产品投入对环境的影响，注重产品与所在环境的统一性，所以产品的造型、色彩等要素也在管理者的关注范围内。

（二）用户需求。通过问卷调查、用户访谈等方法进行用户需求分析，调查用户对于公共场所消毒产品的需求，结果如下：

产品应能满足用户基本的生理需求，调研结果显示，用户认为现有的产品存在一些问题，如图1所示，在设计过程中针对调研结果中的主要问题进行解决，需要产品能够对环境、物品、公共设备、手部等多个对象进行消毒，如图2所示，产品还应保证用户的基本人身安全，造型不能带有尖角、凸起等容易给用户造成伤害的结构，采用安全的消毒方法或避开人群进行消毒，同时要考虑功能的通用性，产品应不受用户个人因素影响，被所有用户公平使用，功能大众化。使用者希望在接触公共产品时无需更多的理性思考便可直接做出反应，通过简单的提示就能够掌握产品的使用方法，快速完成消毒。

在心理方面，用户对于公共卫生设备会有抵触心理，产品外观应简洁、干净，颜色柔和，可利用图文标志告知用户产品是安全可信赖的，通过造型表达产品的亲和性。另一方面，若产品的操作步骤繁琐，用户在使

用过程中会产生消极情绪，怕影响后续的使用者，容易不耐烦失去耐心，所以功能区域要合理布局，采用简单的操作方式配合明显的指示性图文增加产品的易用性和易学性，降低用户的焦躁情绪。

三、公共场所消毒产品研究

（一）公共场所产品研究。公共场所是指人群经常聚集、供公众使用或服务于人民大众的活动场所，特点是短时间内会聚集大量的人群，并且人群中包含着各种年龄、性别的人，空间环境有限，人口相对集中，人员之间相互接触的概率也比较大，流动性大。

公共场所产品大部分都是服务型产品，不归属于个人，可重复完成某种或几种特定的工作，主要是为人提供便民公共服务。面对的用户数量众多，會经常与场所中的用户进行交互，所以设计过程中要考虑到与人和环境之间的关系，产品功能应以实用性为主，要易学易用，保证用户快速正确地完成操作，还应考虑交互过程中的舒适度，建立良好的人机关系，从产品的形状、尺寸、材料等多方面考虑，确保用户获得安全舒适的使用体验，产品语义应准确地表达关键信息。另外，产品还需要方便清洁、修理，控制产品的成本，造型风格要与公共场所一致，融入环境。

（二）消毒产品的分类。消毒是指通过各种生物，物理，化学等的方法来消除病原微生物，消毒产品则是用这种方法进行工作，作用对象是环境中的微生物或病原体。消毒产品不能够进行病理的诊治，可用于预防传染，用户可以通过使用消毒产品创造卫生安全的环境。消毒产品种类众多，不同的标准会有不同的分类，按照安装方式分类，可以将消毒产品分为4个大类，分别是壁挂式、移动式、携带式和内嵌式。

1.壁挂式：常见的壁挂式消毒机外形与空调类似，对一定范围内的空气进行消毒净化。常见的消毒方法是等离子体和臭氧消毒，也有一些小型的壁挂式消毒机，可以对用户的手部进行单一消毒，小型产品一般采用消毒液喷雾或者是酒精凝胶进行消毒。在人员密集地、办公室等公共场所较常见，不适用于家庭室内。

2.移动式：通常放置在地面上，可以根据场所需求随时移动，对空气进行消毒。与壁挂式消毒机相比，消毒范围更广泛一些，常见的消毒方法是等离子体、臭氧、紫外线等，若采用臭氧、紫外线作为消毒方法，使用时要在无人环境使用，一般也附带有空气净化的功能，在封闭公共场所较常见，也可以家庭室内使用。

3.携带式：携带式消毒机形体较小，仅能对部分物品进行消毒，例如各种把手、扶手，口罩等物品，仅能对小范围进行消毒，常用紫外线、酒精喷雾的方式。功能单一，消毒范围小，不适用于大型场所使用。

4.内嵌式：内嵌式消毒机作用范围广，配合通风管道使空气循环，可以对大面积的空气进行消毒，不能移动。一般采用等离子体、紫外线进行消毒，适用于室内场所，不占用地面空间，但仅能对空气进行消毒，对人流量较大的场所还需配合其他消毒产品才能达到高效杀菌的效果。

（三）消毒产品分析

1.功能分析：总结现有产品的优缺点进行分析。目前现存的公共场所消毒产品大部分是对空气进行消毒，主要利用等离子体、臭氧、紫外线照射这三种方式，大型公共场所中移动式消毒机器人较常见，固定式消毒产品一般用于小空间场所，例如办公室、客厅等；大型消毒机主要消毒对象是空气和公共设备，小型消毒机会采用感应开关的方式进行手部、物品消毒；一些消毒方式会有副产物生成，为避免不良影响会增加过滤功能，将消毒副产物以及空气中的颗粒物吸附，达到空气净化的目的。

2.技术分析：在消毒技术中常用等离子体、臭氧、紫外线这3种，对这3种技术进行对比分析，总结优缺点，如表1所示。

感应开关功能利用的技术是红外线反射，由发射器和接收器组成，当人体的手出现在红外线区域内，发出的红外线受人体阻碍后反射回接收器，通过微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，电磁阀控制开关，当人体离开红外线感应范围，电磁阀没有接收信号，内部结构复位关闭开关。

避障技术中的超声波避障与红外避障原理类似，都是由信号发射器和信号接收器两部分配合完成，信号发出后遇到障碍物会被反射回来，依据反射回波时间或光线强弱判断前方障碍物的距离，经过计算后控制产品移动，避开障碍物。视觉避障是基于视差原理，利用两个相机获取空间坐标信息，能够得到高度、平面度等，目前的3D机器视觉利用相机拍照能获得空间结构，算法精准，可用于人脸识别，识别准确度较高，近几年应用也比较广泛。

四、公共场所消毒产品的设计实践

（一）产品创新点分析。产品的主要功能是消毒，与现有产品相比的创新点是扩大了消毒范围，可同时对用户、环境、物品等进行消毒，采用人机共存的消毒方式，产品可自主移动，扩大消毒范围，保证安全高效地完成消毒工作，配合空气净化功能，创造健康舒适的公共空间环境。在操作方面选取感应开关，缩短操作时间，降低操作难度，满足用户心理需求，产品外观简洁，配色柔和，增加产品的亲和感，使用户愿意主动进行消毒。

（二）功能介绍

1.消毒功能：消毒是产品的主要功能，消毒方式多种多样，主要分为物理和化学两种方式，物理消毒包括煮沸、高压蒸汽灭菌、紫外线、电离辐射灭菌[7]，化学方法主要利用化学药物使微生物或病毒失去活性最终导致死亡，但个别方式不适用于公共环境也不能够接触人体，经过研究后最终确定的消毒方式主要有222nm紫外线和过氧化氢喷雾。配合过氧化氢喷雾共同对空间环境进行消毒，这两种消毒方式无副产物消毒效率高，能够满足公共场所的消毒要求，如图3所示。

2.空氣净化功能：公共场所中空气质量也会影响用户的心理体验，主要利用电机驱动风扇，使空气循环进入机体内，通过内部的多层过滤网吸附空气中的颗粒物，然后排出洁净的空气，利用活性炭、沸石等材料吸附空气中的杂质和细菌，保证空气清新健康、无异味，创造舒适的公共环境，如图4所示。

3.自动避障功能：自动避障功能在扫地机器人和无人机中运用比较广泛，常见的几种技术是超声波、红外线和视觉避障。公共场所的特点就是短时间内会有人员高度集中，而产品在场所内移动时会与人员有接触，为避免发生碰撞，选用双目视觉避障，获取精确的地图，避免横冲直撞，合理规划路线进行高效消毒。

4.感应开关功能：消毒产品在进行消毒工作时并不需要实时开启手部消毒模块，可以采用感应开关对该模块进行控制，只在有需求的时候开启手部消毒功能，既能节省资源，又不影响正常使用。感应人体自动开关的功能利用红外反射原理，在感应到手部的时候喷洒消毒喷雾，完成手部消毒。

（三）CMF分析

1.色彩：目前公共场所智能产品的颜色基本以黑、白、灰、银这几种为主，因为消毒产品属于公共卫生领域，部分用户对这类产品有抵触情绪，应选择饱和度低较柔和的颜色，增加用户的接受度，这类颜色也能与环境融合得更好，不突兀。除图文装饰外，产品整体应用的颜色数量不能超于5种，过多的配色会导致产品看起来复杂，功能凌乱，用户的视觉体验差，不适用于公共场所中与人交互的产品。最终产品选择以白色为主，灰色和少量的蓝色作配色，使产品整体效果干净且不沉闷。

2.材料：公共场所的产品是提供给广大市民使用的设备，属于易耗物品，耐用和经济性较为重要，一些材料可能满足了产品使用的需求，但表面不够美观，可以选择后期加工，表面涂装或镀层，所以在材料选择过程中应以材料性质为主。

（1）外壳：常用于产品外壳的材料是金属和塑料。由于消毒产品的造型不是简单的几何形体，塑料的成型难度要低于金属，并且一些消毒液可能会对金属有一定腐蚀作用，影响产品的造型美观度，所以外壳材质选用ABS塑料，具有一定的强度硬度，易加工，防腐耐磨。（2）内部容器：普通产品为了延长产品的使用寿命一般会采用金属作为内部的主要结构，但消毒产品由于需要盛装消毒液，所以采用PE作为内部容器材料，PE塑料耐酸碱、防腐蚀，不易老化、易清洗，满足盛装消毒液的条件。（3）其他：底部移动轮采用橡胶，耐磨；外壳透明部分可采用PC或PMMA；内部承重或一些机械结构采用金属。

3.加工工艺：

（1）注塑成型：塑料外壳可选择注塑成型工艺，成型效率高，适用于生产复杂精密的产品，生产速度快、自动化操作，也适用于大批量生产。主要流程可以概括为填充-定型-冷却-脱模四个阶段。（2）滚塑成型：内部承装消毒液的塑料容器可以选择滚塑成型的方式，先将原料到加入模具中，在模具闭合后，使之沿两垂直旋转轴旋转，同时使模具加热，模内的原料会逐渐均匀地涂布、熔融黏附于模腔的整个表面上，成型为与模腔相同的形状，再经冷却定型、脱模制得所需形状的制品。（3）冲压成型：金属部件在加工时根据成型条件可以选择一次冲压成型，将金属块或板冲压成型，若需要打孔则需要在冲压后进行。若板材太厚或造型复杂，可选择先冲裁成需要的形状再进行焊接组合成型。

（四）人机。人机工程学主要研究如何让人-机-环境这个系统更协调，研究范围广泛，包括解剖学、生理学、心理学等多种学科，在产品设计中提供合理的科学依据和数据尺寸，使产品更加人性化。人性化设计要求以用户为中心，始终考虑用户的感受，产品提供良好的使用体验满足人性化设计的要求，而在人机交互过程中，合理的人机关系才能使用户得到良好的使用体验，所以消毒产品的尺寸、形状、按钮位置等要素都应合理配置。在设计过程中要考虑用户群体的人体功能尺寸参数，确定产品的整体高度和手部消毒部分的高度，使用户不需要高抬手或弯腰就能够轻松完成手部消毒。产品的人机交互情况如图5所示。

结论

公共场所是反映一个国家、民族经济发展状况和精神文明的窗口。并且，公共场所平时会聚集大量的流动人口，为人们的生产、生活发挥了重要的作用，代表着一个城市的精神文明[8]。通过设计公共场所消毒产品，利用安全且高效的消毒杀菌方式，支持人机共存的工作状态，对环境和人群进行消毒，在消毒的同时改善空气质量。改善公共卫生安全状况，可以在一定程度上预防疾病，也能够增强群众的公共卫生意识，帮助解决卫生监督管理问题，对保障群众健康，促进社会进步，展现社会精神文明有积极的意义。▃

参考文献

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[2]吴利锋.用户体验设计的主要支撑理论探析[J].设计，2015（04）：46-48.

[3]贾晓磊.基于用户体验的儿童可穿戴智能产品情感化设计[J].设计，2022，35（03）：71-73.

[4]杨茜.公共空间产品的设计原则[J].现代装饰（理论），2014（05）：85.

[5]李燕，刘元寅.防疫产品设计中的人性化关怀[J].设计，2020，33（06）：88-91.

[6]刘子萍，张远杰.产品的情感化设计研究[J].工业设计，2021（10）：73-74.

[7]朱宗成，陈红，张伟，于旭东.新型低温等离子体消毒装置研制及性能测试[J].解放军医院管理杂志，2021，28（10）：944-946.

[8]宮景波.浅谈公共场所卫生监督管理工作中存在的问题及应对策略[J].中国卫生业，2019，16（27）：165-166.