手機消毒器產(chǎn)品研究與設(shè)計

汪佳文 李瑞鵬

關(guān)鍵詞：手機 消毒 產(chǎn)品創(chuàng)新 紫外線 用戶體驗

引言

隨著疫情常態(tài)化的發(fā)展，人們開始注重個人健康衛(wèi)生。手機作為當(dāng)代年輕人每天使用頻率非常高的產(chǎn)品，對于手機消毒滅菌的問題不容小覷。根據(jù)國家數(shù)據(jù)統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，截止至2019年，中國移動通信手持機產(chǎn)品已達到1.701億臺;據(jù)CNNIC中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)顯示截至2020年6月，我國網(wǎng)絡(luò)視聽用戶規(guī)模達9.01億，較2020年3月增長4380萬，網(wǎng)民使用率為95.8%;手機行業(yè)數(shù)據(jù)分析：2019年中國人民日均使用智能手機時間為134分鐘（數(shù)據(jù)來源：艾媒網(wǎng)）。然而定期給手機做清潔消毒的人少之又少，人們對于手機消毒的意識仍不強烈，現(xiàn)對手機消毒的步驟較為繁瑣且不能較好的清潔到手機外殼的許多細縫或孔洞，容易忽視或忘記對手機進行消毒，根據(jù)有關(guān)疾病預(yù)防檢測報告顯示，手機外殼所帶來的治病有害細菌，已經(jīng)接近衛(wèi)生間里馬桶所帶致病菌，所以手機消毒是當(dāng)代中國背景下急需解決的重要問題之一。

一、手機消毒方式的現(xiàn)狀及市場需求

（一）生活中手機衛(wèi)生問題和消毒方式的現(xiàn)狀

隨著科技的發(fā)展和時代前進的腳步，手機已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙偾沂褂妙l率非常高的一個產(chǎn)品。除了日常聯(lián)系通訊之外，我們的學(xué)習(xí)、工作、支付、娛樂的方方面面似乎都離不開手機?？梢娛謾C對于我們絕大多數(shù)人中都已經(jīng)有著不可替代的地位，如圖1。

手機在給我們帶來便捷的同時，也有很大的隱藏危害，其中手機上沾染的細菌可能通過一些不良衛(wèi)生習(xí)慣導(dǎo)致病從口入。在室外公共場所我們可能通過手機進行日常交流，在消費完后用到手機支付，回到家中廚房內(nèi)我們可能會在做飯途中用到手機。在不同人不同環(huán)境接觸后，與我們的手部、耳朵、臉部、嘴巴等敏感部位接觸，手部所帶的護膚品油脂、汗液等又提供一定的營養(yǎng)，在運行過程中產(chǎn)生的熱具有一定溫度，提供了很好的環(huán)境給細菌繁殖生長，所以手機衛(wèi)生問題具有極大的安全隱患，提高人們對于手機消毒的意識并有一定頻率地去實施手機消毒迫在眉睫，如圖2。

在現(xiàn)在的家庭中，使用最多的消毒方式是用75%的酒精經(jīng)行擦拭。需要將酒精導(dǎo)入噴霧瓶中搖勻，防止整瓶酒精與纖維布接觸污染酒精。然后將酒精均勻噴灑在纖維布上，從上到下同一方向擦拭手機屏幕、背面、側(cè)面，最后要將手機靜置五分鐘，待酒精揮發(fā)完成消毒。若有手機殼還需要再重復(fù)此操作。由此看來，人們對于手機上的細菌有一定的了解，具備一定的主動消毒的意識，但由于過程較為瑣碎和復(fù)雜，耗時較多，很少有人能堅持去對手機進行消毒，只是時而想起時進行大致的消毒，且手機細縫和孔洞處正是具有大量細菌堆積滋生的地方，這些細節(jié)不易于較好地進行消毒，消毒效果不佳。

（二）手機消毒的產(chǎn)品市場需求

目前，市面山手機消毒產(chǎn)品主要為消毒盒或消毒袋，主要采用的是UVC紫外燈照射消毒，可將手機、化妝刷、眼鏡、耳機、鑰匙、首飾等都放入其中進行消毒。該產(chǎn)品可以消毒隨身攜帶的一些小物件，缺少對于手機消毒的針對性，且物品堆積在小空間內(nèi)，手機背面和物品重疊處容易照射不到導(dǎo)致消毒不完全，消毒完成后缺少反饋與交互，在消毒過程中無法接收到信息而產(chǎn)生的焦慮的心態(tài)無法解決。其二是某些品牌比如華為有對應(yīng)產(chǎn)品的消毒設(shè)備。該設(shè)備是將手機消毒與無線充電一體化，在充電的過程中通過UVC與UVA照射達到消毒目的。消毒盒前蓋為透明設(shè)計，在充電消毒過程中可以看到屏幕的閃爍與消息，以便于及時交流。但問題在于該消毒器對應(yīng)的手機型號有所限制，并不能達到很多手機型號的兼容。在使用過程中有許多的不便。

從上述現(xiàn)有手機消毒產(chǎn)品的調(diào)研分析中可以發(fā)現(xiàn)，人們逐漸開始關(guān)注手機消毒。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在調(diào)查中，將近一半的大學(xué)生對手機細菌有所了解，約七成學(xué)生覺得手機可能會或會傳播疾病，且絕大多數(shù)大學(xué)生認為手機有消毒的必要性。但是對于上述兩款產(chǎn)品的普及率并不廣，許多人購買產(chǎn)品后，產(chǎn)品的使用頻率并不高，由于工作的忙碌等原因經(jīng)常忘記對手機進行消毒，且消毒后維持清潔時間較短，容易沾染新的菌落。所以本課題將針對此問題，做一款具有引導(dǎo)性的手機消毒器，讓工作繁忙的人也會對手機進行每天的消毒，且不需要額外的時間，加強人們對手機消毒，個人衛(wèi)生問題的重視。

二、手機消毒產(chǎn)品技術(shù)原理的可行性分析

（一）手機消毒器的消毒技術(shù)與功能選擇

為使此款手機消毒器設(shè)計簡單可靠，所選用的消毒技術(shù)應(yīng)是市面上已被成熟應(yīng)用的、安全的、實用的、高效的。

目前市面上常見成熟家電、家具消毒技術(shù)有煮沸法消毒、噴灑化學(xué)試劑、紫外線燈光（UV）等。對于手機這種精密的電子設(shè)備而言，很顯然，煮沸法并不適用。然而常用的化學(xué)試劑，如：酒精、84消毒液、過氧乙酸等，會對人體建康造成一定的危害。并且如使用化學(xué)試劑，對設(shè)備的維護和保養(yǎng)將成為使用該產(chǎn)品過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)，這將與本產(chǎn)品使用方便、操作方便等設(shè)計理念所沖突。綜上，故紫外線燈光照射是一款理想的消毒技術(shù)[5] 。

（二）消毒技術(shù)的可行性分析

紫外線（UV）殺菌是通過波長200～280nm的紫外線照射，破壞及改變微生物的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）結(jié)構(gòu)，是細菌死亡或者不能繁殖后代，達到殺菌的目的。其中紫外線波長在260nm左右時殺菌作用最強。當(dāng)細菌、病毒吸收超過3600～650μW/cm? 劑量時，對細菌和病毒具有致命作用，使其喪失繁殖力，從而達到滅菌效果[2] 。本項目擬采用紫外燈管作為紫外線光源，紫外線燈管的強度為100μW/cm? ，在2mins的有效消毒時間內(nèi)，手機所受到輻射強度為（燈管與手機表面距離近，不考慮紫外線的損失）12000μW/cm? ，遠大于細菌、病毒的致命劑量。

手機上常見的致病菌有大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌。有研究表明，某種紫外線消毒器輻射強度達707μW/cm? ，輻射劑量超細菌、病毒的致命劑量時，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌殺滅對數(shù)值均>3.00。因此根據(jù)經(jīng)驗，我們可以大膽推斷，本裝置在使用單根紫外線燈管進行殺菌時，對以上三種常見致病菌的滅殺對數(shù)值也能達到3.00以上[3] 。

并且上述研究中還提到，紫外線燈管強度達707μW/cmcm? ，密閉條件良好的情況下，工作1h臭氧的泄露量僅為0.02mg/m? ，達到國家對于紫外線消毒器的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[4] 。

（三）手機消毒器的功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計

本產(chǎn)品的設(shè)計初衷是為了引導(dǎo)人們建康生活、養(yǎng)成習(xí)慣。本產(chǎn)品的使用需要盡可能人性化、方便操作。目前市面上的手機消毒器基本都為平臥開蓋式，操作麻煩，并且手機正面或者反面會與內(nèi)腔底部接觸，紫外線無法觸及此區(qū)域，消毒存在局限性[6] 。

作者通過聯(lián)想到共享充電寶的存取結(jié)構(gòu)和模式想到設(shè)計一種類似的存取方式，該存取方式非共享充電寶式橫向存取，而是采用豎直存取的方式。并且我們把存取方式分為7個步驟，手動插入—自動定位—自動下降—開始消毒—消毒完畢—自動抬升—手動取出。其中需要人工干預(yù)的只有首尾兩項任務(wù)—手動插入和手動取出。采用這種自動化工作模式，能夠進一步增加消費者使用體驗。其中已知消毒過程需要紫外線燈管，接下來作者將對其余產(chǎn)品模塊進行探討。

各個模塊的功能如下表所示：

三、手機消毒器的設(shè)計探索

（一）手機消毒器的設(shè)計理念分析

（1）隨著社會和時代的發(fā)展進步，我們的物質(zhì)生活不斷豐富，人們對生活品質(zhì)以及干凈衛(wèi)生的要求也越來越高。但是對于大多數(shù)現(xiàn)代人來說，手機卻成為了身邊的一個定時炸彈。大多數(shù)人們都知道手機上含有很多種致病菌和病毒，但是有很少一部分人會頻繁地給手機消毒。作者分析其原因有：缺乏足夠的消毒知識、手機光潔的表面給人一種干凈衛(wèi)生的錯覺、清理手機麻煩、沒有正確合理的引導(dǎo)。作者通過對以上問題進行考究和思索提出一種智能化的手機消毒器。消毒器在用戶使用時能夠起到引導(dǎo)作用，使用戶使用過程成為一種無意識行為，讓用戶養(yǎng)成一種良好的習(xí)慣。由于手機在消毒的過程中不能被繼續(xù)使用，所以選取一個用戶放下手機時機作為給手機消毒時機，更加容易強化用戶的這種無意識行為。使手機消毒器不僅僅成為給手機消毒的設(shè)備，也是一個隨手放置手機的固定位置。這種生活習(xí)慣的改變是完全不經(jīng)意間發(fā)生的，當(dāng)用戶使用次數(shù)、頻率增加，清潔消毒的衛(wèi)生習(xí)慣將被慢慢訓(xùn)練強化，洗手和給手機消毒兩個概念會在用戶心中綁定在一起持續(xù)相互強化。

（2）洗手和手機消毒的過程使互補的。作者注意到：人們對手機的依賴越來越大，甚至去衛(wèi)生間手機都不離手，在公共衛(wèi)生間更是如此，只有在洗手時會將手機隨手放在洗手臺或放進口袋里，待洗完手后用干凈的手拿起滿是細菌的手機，然而在這個過程中，細菌和病毒通過手接觸到口鼻眼等，帶來疾病傳播的隱患。

根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，一次洗手時間維持在70～105秒，所以產(chǎn)品一次消毒時間在120秒左右，既可讓用戶標(biāo)準(zhǔn)清洗手部衛(wèi)生，養(yǎng)成一個良好的洗手流程習(xí)慣，同時，120秒的時間又可以將手機消毒完成，又不需要用戶在洗完手后有消毒手機的等待時間。

從消毒的效果來看，根據(jù)相關(guān)的國家日用品消毒標(biāo)準(zhǔn)，一次消毒過后手機表面的致病菌殺滅對數(shù)值應(yīng)大于等于1。

（二）手機消毒器外部形態(tài)推敲

（1）手機消毒器外形所擁有的含義。用戶在給手部做清潔時，因注意力分散、缺少清洗殺菌意識或時間倉促導(dǎo)致清洗不夠細致，未達到較好的清潔作用。手機消毒器的定時設(shè)置，是保證消毒效果的同時，提醒用戶好好洗手，保持干凈和衛(wèi)生。在外觀設(shè)計中，關(guān)鍵詞為：簡質(zhì)、細節(jié)、交互。（如圖3）通過少量的按鍵與燈光提示以減少產(chǎn)品的使用學(xué)習(xí)成本，用戶不需要額外去設(shè)定太多的數(shù)據(jù)和功能即可使用。

（2）巧妙富有設(shè)計的外形作為用戶行為的引導(dǎo)。當(dāng)用戶每次使用產(chǎn)品時，120秒的消毒時間會用led燈帶的燈光變化形式以可視化，運用沙漏的意向，使用戶能夠注意到時間的流逝以及洗手所用時間，隨著日復(fù)一日的使用，會給用戶形成一種專心洗手的心理暗示，監(jiān)督用戶充分清潔手部衛(wèi)生，同時使產(chǎn)品不在購買后被閑置。（如圖4）用戶將手機放進去時，電源鍵燈光會閃爍，用戶得到反饋，上方的凹陷造型給予用戶放置手機的產(chǎn)品造型語義，引導(dǎo)用戶使用手機消毒器。當(dāng)手部清潔和手機清潔這兩個行為綁定時，逐漸形成一種潛意識，幫助用戶培養(yǎng)關(guān)注手部衛(wèi)生的良好習(xí)慣。

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，市面上常見手機正面尺寸范圍是4.0～6.7英寸，厚度范圍是6.5～8mm?？紤]到內(nèi)部裝置占用空間和手機消毒器內(nèi)部腔體的空間，手機消毒器的設(shè)計尺寸為：高240mm、寬120mm、厚80mm。手機消毒器并不會占用洗漱臺太多空間。此外消毒器一側(cè)的燈帶與人交互良好，削減科技感和鋁合金材質(zhì)給人的冰冷感受。

（三）手機消毒器結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

經(jīng)過上述對手機消毒器設(shè)計理念以及設(shè)計思路的討論和分析，手機消毒器功能和外觀都已初具雛形。接下來將進一步對具體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行闡述。

（1）手機消毒器主要結(jié)構(gòu)為升降裝置，裝置由直流減速電機驅(qū)動，同步帶輪和同步帶傳遞動力，直線軸承和光軸約束運動軌跡。具體實現(xiàn)過程為，皮帶和凹型槽固連，直流減速電機轉(zhuǎn)動，帶動皮帶的運動，從而凹型槽能上下移動，實現(xiàn)手機的升降。升降裝置最大行程為120mm，能滿足市面上現(xiàn)存的所有智能手機，如圖5、6。

（2）為了保持手機在升降和消毒過程中保持一個固定的姿態(tài)，增加了帶有彈簧的接近開關(guān)。為了能夠滿足消毒任務(wù)在升降裝置兩側(cè)布置U形紫外線燈管，并在側(cè)面和底部安放LED交互燈帶，電源和控制芯片。

手機在放入腔體的時候，腔體的上部裝有一對接近開關(guān)，它具有檢測是否有手機置入腔體和與底部的凹型槽協(xié)同維持手機保持固定姿態(tài)等兩個功能。

U形紫外線燈管對側(cè)分布，保證手機正反兩面均能充分接受到紫外線的照射。U形燈管通過燈座固定于裝置內(nèi)部，如圖7、8。

另外，側(cè)面的LED燈帶和LED燈作為手機消毒器與用戶交互的媒介。電池的作用是對裝置供電，能使其不受電源插頭的限制。集成電路板由微型MCU、傳感器、電源接口等構(gòu)成，是手機消毒器的大腦，負責(zé)調(diào)控裝置全自動化運行，如圖9。

（3）以上即為裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)，升降裝置運動平穩(wěn)無噪音，整體設(shè)計緊湊合理，充分利用了內(nèi)部空間，能夠順利流暢的完成整個手機消毒過程。

（四）從用戶體驗的角度解析

從反思層的角度來看本設(shè)計，希望用戶在使用結(jié)束后能獲得愉悅和釋懷的感受，一開始有意識地控制去進行手機消毒，LED燈帶的設(shè)計刺激用戶的本能視覺，從而影響用戶的反思層，讓用戶注意手部的清洗和衛(wèi)生，兩者相輔相成、循序漸進。良好的用戶體驗使用戶更高頻地使用本產(chǎn)品，從而養(yǎng)成一個較好的習(xí)慣。當(dāng)形成習(xí)慣時，潛意識便開始作用，消毒的起始動作從反思層降為行為層，能夠讓用戶自然而然地在進行手部消毒時進行手機消毒，不再需要刻意的思維去有意識地進行動作。這樣的流程設(shè)計可以減少用戶的心理負擔(dān)，不需要額外的思考和精力去考慮這件事，讓它一開始變得容易起來，實際在操作過程中也會更加順暢。

在戰(zhàn)略層上，用戶需求是需要一個可以高效利用反復(fù)使用的手機消毒產(chǎn)品，產(chǎn)品的目標(biāo)也是希望提高產(chǎn)品的利用率，讓用戶養(yǎng)成手機消毒的習(xí)慣，同時提高利潤率。因此，在范圍層，我們提供了多種可以達到產(chǎn)品目標(biāo)的消毒方式，每種方式都有不同的優(yōu)勢和劣勢，紫外線照射、Ag+水溶液性價比較高，能夠更好地達到用戶需求，但在戰(zhàn)略層的限定下，考慮到成本和用戶操作步驟及難易程度，我們最終將功能實現(xiàn)的方式確定為用紫外線照射這種相對成熟的方式。在結(jié)構(gòu)層的交互設(shè)計中，依照我們的在戰(zhàn)略層就確定的設(shè)計理念以及在范圍層確定的功能規(guī)格，將消毒過程可視化以及在開啟和關(guān)閉的物理按鍵的燈光閃爍作為反饋，并將消毒過程自動化，減少用戶使用的繁瑣程度，使產(chǎn)品更加易用好用。在表現(xiàn)層中，產(chǎn)品使用鋁合金的材質(zhì)，貼合使用場所，外觀設(shè)計的更為簡潔，是當(dāng)代手機等產(chǎn)品的設(shè)計趨勢，使產(chǎn)品和手機達到高度一致性，也讓產(chǎn)品更好地融入環(huán)境。

結(jié)論

本文針對解決家庭手機的消毒問題，經(jīng)過對手機消毒的研究與設(shè)計探索，分析了手機產(chǎn)品的市場需求、使用環(huán)境和基本技術(shù)原理，結(jié)合功能結(jié)構(gòu)和外形推敲，證明了手機消毒器有良好的市場需求及技術(shù)原理實施的可行性。并且在后續(xù)手機消毒器中融入情感設(shè)計，旨在促進用戶養(yǎng)成一種干凈衛(wèi)生的優(yōu)良習(xí)慣，使其不僅僅是手機消毒工具，更是人們的生活伴侶。經(jīng)研究后的設(shè)計方案能夠有效的實施，能夠滿足人們對家庭手機消毒器的需求。