家用便捷式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計

施菲菲　沈佳偉　高筠　馬太郎　林久奔　劉士萌　吳佳金　毛成杰　徐歡

【摘 要】本開發(fā)設(shè)計的課題在于針對洗滌劑殘留會對人體有危害等問題，進行對適用于普通家庭的傻瓜式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品的探究和研發(fā)。其特征在于利用電導(dǎo)率原理，對污水中離子電導(dǎo)率的檢測，判斷清洗過的衣物、食品等不同物品其污水中洗滌劑殘留是否能達到相應(yīng)的對人體無害的臨界標準，通過LED顯示顏色改變來提醒用戶殘留是否達到安全標準。目的在于能最大限度減少洗滌劑殘留對人體危害，也最大限度減少水資源的浪費。

【關(guān)鍵詞】洗滌劑殘留；電導(dǎo)率檢測；家用便捷式；情趣化設(shè)計

一、引言

（一）課題研究的背景、意義和目的；

1.課題背景

洗滌劑是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚娜栈闷?。在不能自拔地使用著化學洗滌劑的同時，對洗滌劑清洗過程中殘留量的無法用肉眼直接知曉無疑是一個很傷腦筋的問題，據(jù)保健專家介紹，由家用洗滌劑殘留造成的化學污染是近年來白血病、惡性淋巴病、神經(jīng)細胞瘤、肝癌等患者增多的重要原因之一。

清洗過的衣物，殘存著少量的化學洗滌劑成分，對一些容易引起過敏的人來說，會由此刺激皮膚組織產(chǎn)生瘙癢、紅腫等不適。又如洗潔精等洗滌劑殘留在水果、廚房用具上，進入人體內(nèi)可使血液中鈣離子濃度下降，血液酸化，人容易疲倦。這些毒素還使肝臟的排毒功能降低。使原本該排出體外的毒素淤積在體內(nèi)積少成多，使人們免疫力下降，肝細胞病變加劇，容易誘發(fā)癌癥。 化學洗滌劑侵入人體后與其它的化學物質(zhì)結(jié)合后，毒性會增加數(shù)倍。尤其具有很強的誘發(fā)癌特性。人由于這種污染的危害在短時間內(nèi)不可能很明顯，因此，往往會被忽視。但是，微量污染持續(xù)進入體內(nèi)，積少成多可以造成嚴重的后果，導(dǎo)致人體的各種病變。

人類生活的都市化是無可避免的，都市生活對清潔劑的依賴也是不可避免的，因而對洗滌劑殘留物的最大限度清除并保證最的限度的水資源浪費顯得尤為必要。

2.課題意義和目的

“家用洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品”的開發(fā)設(shè)計是，以一種人性化的方式將檢測產(chǎn)品從專業(yè)的電廠、水利、化工等領(lǐng)域引入尋常生活當中，解決人們在日常生活中因為對衣物、食品等洗滌劑殘留量未知的情況下其身體受危害的問題，提供給人們參考的一個健康指標，以最大限度減少洗滌劑殘留對人體的傷害。以此同時也改善了人們因?qū)ξ锲繁砻嫦礈靹埩舸嬖谖粗^分清洗以導(dǎo)致水資源浪費的狀況。

通過已有專業(yè)電導(dǎo)率檢測儀的調(diào)研，對普通民眾能夠接受的家用便攜式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，提供給用戶一個安全、健康、環(huán)保的洗滌劑使用環(huán)境。

3.本課題開發(fā)設(shè)計的主要內(nèi)容

針對現(xiàn)有國內(nèi)外電導(dǎo)率檢測方法的研究現(xiàn)狀，并從電導(dǎo)率檢測儀已應(yīng)用的領(lǐng)域出發(fā)，對市場上已有的專業(yè)電導(dǎo)率檢測儀的工作原理進行研究分析，本文研究開發(fā)設(shè)計了一款適用于普通家庭、普通餐館等等場所使用的便捷式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品。與現(xiàn)有專業(yè)電導(dǎo)率檢測設(shè)備相比，該產(chǎn)品在技術(shù)上延續(xù)現(xiàn)有小型電導(dǎo)率檢測產(chǎn)品的基本原理，但改變了信號輸出之后顯示的方式，更簡潔直觀地給用戶傳遞相關(guān)健康標準的信息。并在外觀上，通過外形、顏色等改變，使一個檢測產(chǎn)品更具情趣化，改變用戶對檢測產(chǎn)品的生硬產(chǎn)生排斥的心理感覺。本課題主要涉及的研究設(shè)計內(nèi)容有：

（1）通過對現(xiàn)有電導(dǎo)率檢測的技術(shù)分析，從考慮普通家庭用戶的使用需求出發(fā)，為更便捷更直觀的顯示方式，重新設(shè)計產(chǎn)品內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（2）通過現(xiàn)有電導(dǎo)率檢測儀對多次洗滌后污水（陰離子表面活性劑）的電導(dǎo)率變化的檢測，結(jié)合現(xiàn)有文獻確定對衣物和食品相應(yīng)的標準臨界值。

（3）設(shè)計家用便捷洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品的人機外觀，對產(chǎn)品進行定位。

二、家用便攜式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品的設(shè)計

（一） 產(chǎn)品具體硬件結(jié)構(gòu)與工作流程

1.硬件結(jié)構(gòu)

本產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電導(dǎo)率感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器、電信號轉(zhuǎn)換器、電路、單片機、LED發(fā)光二極管等等主要元件及部件組成。

2.硬件工作原理及工作流程

基于對洗滌后污水（陰離子表面活性劑）的電導(dǎo)率的檢測來反應(yīng)洗滌劑殘留量的工作原理，將為判斷洗滌液殘留是否過量設(shè)定一個電導(dǎo)率臨界值的。又因為電導(dǎo)率與溫度存在不確定的關(guān)系成，那么假設(shè)相對應(yīng)不同濃度溶液電導(dǎo)率與溫度比值可能會有線性關(guān)系，用0.122mol/L、0.488mol/L、0.9788mol/L、2.442mol/L的鹽溶液做該電導(dǎo)率與溫度線性關(guān)系的實驗。結(jié)果如圖：

如圖所示，當溶液濃度很低的時候受幾乎電導(dǎo)率幾乎不受溫度影響，隨著濃度的升高，電導(dǎo)率與溫度出現(xiàn)一定的線性關(guān)系，為了避免用戶在洗滌過程中不明確污水中洗滌劑等的濃度而產(chǎn)生溫度對電導(dǎo)率的影響，在利用電導(dǎo)率傳感器檢測水的電導(dǎo)率的變化的同時，用溫度傳感器檢測水溫的變化進行溫度補差，以確定清洗后污水中洗滌劑的殘留。

但其中仍存在不同來源的水中可能含有不同濃度不同種類的雜質(zhì)的問題，我們通過第一次測量作為校準調(diào)零的方法，來排除不同水源原有雜質(zhì)對檢測結(jié)果的影響，之后的每一次檢測與第一次作為對照，直到檢測到洗衣粉殘留濃度達到或低于該水質(zhì)環(huán)境下的安全標準，完成對衣物、碗筷、食品的清洗。

硬件基本工作流程如下圖：

（二）產(chǎn)品定位分析

1.產(chǎn)品功能定位

（1）能分別檢測蔬等食品上的洗滌劑殘留與衣物上的洗滌劑殘留有相對應(yīng)的兩個安全臨界標準。

（2）用直觀的顯示方式來提醒用戶檢測物質(zhì)是否達到安全標準。

（3）形式追隨功能，外觀體現(xiàn)其功能特征。

（4）便攜、便捷、便收納。

2.產(chǎn)品目標人群

（1）普通家庭洗滌劑使用人群。

（2）小規(guī)模餐館、旅店等廚房工作人員、洗衣房工作人員。

三、小結(jié)

基于電導(dǎo)率檢測原理而針對普通家庭非專業(yè)用戶設(shè)計的家用便捷式洗滌劑殘留檢測產(chǎn)品，打破傳統(tǒng)電導(dǎo)率檢測儀的專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，將電導(dǎo)率檢測技術(shù)引入日常生活當中。從考慮非專業(yè)用戶的使用需求出發(fā)，以趣味化的外觀區(qū)分不同功能的產(chǎn)品，用LED顯示達到直觀的提示作用要求，以“便捷、便攜、趣味、健康、綠色”為主要特色，讓專業(yè)技術(shù)與普通人生活緊密聯(lián)系在一起，讓人們在使用洗滌劑的過程中更加安心，實現(xiàn)綠色健康的生活模式。

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注：

浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）資助項目