废弃口罩回收桶的创新设计研究

丁雪 孟凡博 郑雨凝 付春华 杭周 杨洪泽

摘  要：后疫情时代，仍旧存在着许多流感性疾病，人们秉承着“保护自己”的理念进行着卫生防控，口罩回收問题在今天仍然需要被重视。为此，该研究利用创新设计基本原则和经济基本原则等理论知识，解决现存废弃口罩桶的不完全密封、消毒不彻底、成本过高以及口罩回收困难的问题，来帮助防疫工作者和生活在疫情大环境下的普通人们解决切实的问题。并详细阐述如何通过改善内部无菌环境、运用凸轮机构和齿轮传动机构，达到无接触投放口罩、低成本高效率的目的。

关键词：新型；消毒式；无接触；医疗废物回收桶；创新设计

中图分类号：X705       文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）10-0051-04

Abstract： In the post-Covid 19 pandemic era， there remain many epidemic diseases. People carry out health prevention and control with the concept of "protecting themselves"， and the problem of mask recycling still needs to be paid attention to today. For this reason， this study will use the theoretical knowledge of innovative design basic principles and economic basic principles to solve the problems of incomplete sealing， incomplete disinfection， high cost and difficult recovery of existing abandoned mask buckets. to help epidemic prevention workers and us ordinary people living in the epidemic environment to solve practical problems. This paper will elaborate on how to achieve the purpose of contactless mask delivery， low cost and high efficiency by improving the internal aseptic environment and using cam mechanism and gear transmission mechanism.

Keywords： new type; disinfection type; non-contact; medical waste recycling bin; innovative design

在目前的时代大背景下，口罩回收成了我们必须面临的一个重要问题。对此，本研究通过应用一些专业知识来设计改良废弃口罩回收桶，希望通过优化此装置能帮助缓解口罩不可回收、回收难的问题。通过对废弃口罩回收问题的关注和改进，可以为整个社会提供一个减少垃圾堆积和环境污染的解决方案。这将有助于保护环境，同时也为防疫工作者提供更好的工作条件。期待通过这种改进设计的废弃口罩回收装置能够为我们共同面对的挑战提供实际解决方案。

1  项目设计研究

1.1  项目设计概述

1）传统的口罩回收不能够用来消毒一次性医用口罩，只能够用于消毒比较厚的口罩，且只能清除表面的病菌。将消毒液装到喷壶里面，只能够喷涂少量在外面，有消毒不彻底的情况。

2）目前使用后的口罩最安全的处置方式是焚烧。在医院这些高危环境下使用后的口罩是和医疗废物一起，有专门的焚烧方式。而普通人使用后的大部分口罩都随生活垃圾一起丢了，即使有地方会收集使用后的口罩，最终的处理方式也只是焚烧。主要是为了避免二次污染，焚烧是最安全的。但是会不可避免地造成环境污染。又因为口罩不可回收，或者说回收不产生效益。因此，对于如何给口罩消毒灭菌，如何利于口罩的收取工作以及如何将产生的污染降到最小就是我们的主要目的。

3）本研究将对现存废弃口罩回收桶进行整理和分析，运用创新设计基本原则[1]中的“设计越简单越好、产品创新实用、兼顾环保、精益求精”等原则和经济基本原则[2]“兼顾生产者和消费者的共同利益”等知识理论以及对当前科技的利用，进一步完善废弃口罩回收桶装置。

4）通过进一步的优化，设计出了这款新型半自动喷剂消毒紫外线杀菌废弃口罩回收桶。达成了本研究最初的设想，通过抗菌材料[3]和喷剂式消毒液的共同作用，保障了口罩投递箱内的无菌环境，也就实现了“无接触”；通过紫外线灭菌装置[4]，也降低了口罩的病毒污染，有效解决了回收难的问题。

1.2  产品应用范围

1）本文中提及的项目产品是在后疫情大背景下，为了改变民生和社会现状而设计的，项目产品的生产和发展面向全社会。主要投放于需要更换口罩的公共场所，如：医院、学校、酒店、火车站和机场等地；也可以投放于小区、街道等需定点投放口罩的场所。

2）本研究的主旨是将科技与人民的需求相结合，为人民服务。随着科技的不断发展和社会的变化，我们将不断改进和适应新的科技和防控要求。在后续的发展中，我们会紧跟科技的步伐，积极探索新的科技应用，并将其运用到我们的服务中，以更好地满足人民的需求。

此外，在实际投放后，我们还将进行市场调研。通过收集大家的意见和建议，我们能够及时了解用户的需求和期望，从而更好地优化我们的服务。我们将严肃对待每一个意见和建议，并在可能的范围内采纳和实行，以改进用户体验并提供更好的服务。

2  研究主要内容

医疗垃圾是指医疗机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性的废物，具体包括感染性、病理性、损伤性、药物性和化学性废物[5]。

这些废物含有大量的细菌性病毒，而且有一定的空间污染、急性病毒传染和潜伏性传染的特征，如不加强管理、随意丢弃，任其混入生活垃圾、流散到人们生活环境中，就会污染大气、水源、土地以及动植物，造成疾病传播。如果在转运过程中，不慎流失、遗漏、扩散，不仅会对一些地区造成污染，也加大了相关人员的工作量，甚至会影响一些居民的正常生活。因我国医疗废物大多处理方式为焚烧处理[6]，并且不允许一次性医疗器具和敷料的回收[7]，所以，为了尽可能地减少医疗废物产生的污染，应在回收环节对其进行合理化消毒。

2.1  研究内容

本研究对现存的一些废弃口罩回收桶进行了整理与分析，如下。

1）不完全密封的回收桶。如果不能及时消毒，箱内口罩密度过大会使病毒继续传播，如图1—图4所示。

2）具有紫外消毒、粉碎效果、GPS定位以及红外感应等各种多功能的回收箱。这类回收箱不仅会提高回收箱的成本，而且可能会因机器故障给回收点造成维修损失和不完全消毒，如图1所示[8]。

3）开盖式回收桶。这些开盖式回收桶会使病毒传播，而且还不能防止盗窃丢失，可能被有心之人加以利用，如图2所示。

4）喷消毒剂式简单回收桶。因口罩不一定是展开样式，即使喷射消毒液也不能保证完全消毒，病毒还是有传播机会，如图3所示[8]。

5）由垃圾桶直接改造的回收桶。由于是直接改造，所以有些居民或者垃圾回收人员可能会误投放、误回收，造成无法挽回的后果及影响，如图4所示。

2.2  设计研究的创新点

为了解决上述问题，通过现存的技术手段对其进行了分析改善，在此基础上我们对废弃口罩回收桶进行了创新设计，如下。

本项目设计外观如图5所示，结构内里如图6所示。其中，金属色的方体零件为踏板，深灰色的部分是存放喷剂式消毒液的机构，踏板通过齿条连接齿轮机构进行传动来控制投递箱的翻转，以实现口罩回收。

图7为本研究设计的口罩回收桶的工作流程。首先，在投放口罩之前，人体会不自觉地踩上踏板。此时，人脚下的回弹踏板向下，并通过踏板连接的齿条将动作传递至旋转构件，暂存口罩的小格子旋转到下方，掉进有紫外线辐照杀菌的口罩存放桶里。

3  项目设计分析

本研究针对上述提出的问题进行了分析讨论，并制定了新的设计方案，为了确保设计方案的可行性和实用性，本研究也对此进行了分析。

3.1  实用性分析

1）采用密闭式回收桶的设计。制造简单、节约成本，可以大批量生产、投放。

2）运用简单机械原理的结构。以人体自身重量就能实现机构运转，可以减少制造工序和成本、机械维修难度也大大降低。

3）设有防盗锁的设计。有效保障了居民的健康安全，也为运输人员提供了便利。

4）采用喷剂式消毒剂和抗菌材料。通过低成本实现无接触的无菌环境，在有效节约了资源的同时，也切实解决了投递口罩时可能感染病毒的问题。

5）采用安装电池的紫外线杀菌装置。不必担心紫外线装置的电源问题。并且通过紫外线杀菌装置能够对口罩进行全面的灭菌消毒，有效降低了处理一次性口罩時所消耗的资源和成本，同时也为口罩的回收运输提供了便利。

3.2  可行性分析

1）旧版本的口罩回收箱存在一些不足之处，比如无法形成封闭环境、不能对箱内进行杀菌等问题。这就导致在投放废旧口罩时，人们可能会被病毒感染。而本项目的口罩回收箱解决了这些问题，通过构建一个密闭环境并对箱内进行杀菌处理，有效保护了人们在投放口罩时的安全。这样可以防止病毒从废弃口罩传播出来，同时也能确保防疫工作者在处理回收口罩时不受到污染的威胁。这样的改进设计可以有效缓解口罩回收难的问题，提高社会防疫工作的整体效率和安全性。

2）旧版本的回收箱大多数是翻盖式，翻盖式回收箱用手直接接触，卫生性差，本项目的口罩回收箱运用机械原理，优化口罩回收桶的结构，做到“低成本，高效率”，既不会提高过多的成本，又可以减少病毒的传播。

3）针对口罩回收问题，在口罩回收箱增加了防盗锁。这样可以防止普通外部人员随意取出口罩，从而避免了儿童拿出口罩或者被进行二次销售的情况发生。这项措施能够确保回收的口罩安全有效地处理，保护公众健康与安全。

4）针对废弃口罩回收的问题，设计了一种改良的投递箱。这个投递箱采用抗菌材料制作，并在口罩投递口处设有喷剂式消毒液。这样一来，投递箱内的环境能够保持无菌状态，有效阻断了病毒的传播途径。投递口上的喷剂式消毒液可以定期喷洒消毒，确保投放的口罩得到有效的杀菌处理。这种设计在实现了无接触投放口罩的同时，也能够保护防疫工作者和其他人员的安全。通过采用这种改良的投递箱，可以更好地解决口罩回收难的问题，提高回收效率，减少废弃口罩对环境的影响，并降低病毒传播的风险。

5）在解决口罩回收过程中的消毒问题上，本研究选择在口罩存放箱内设置紫外线杀菌装置。由于紫外线具有较强的穿透能力，可以有效地杀灭细菌和病毒，从而解决口罩不完全消毒的问题。通过放置紫外线杀菌装置，可以在口罩投递进存放箱后进行自动消毒，确保回收的口罩得到有效的杀菌处理。

4  结论与展望

4.1  结论

通过对废弃口罩回收桶的创新设计研究，意识到了口罩回收的重要性，也了解到了目前尚不完善的口罩回收体系，在疫情这个大背景下，口罩回收的重要性进一步提高，成为了不得不解决的又一重大问题。随着科学技术的发展，医疗废物回收桶还有很大的发展空间。而目前在节约资源和成本的同时，还应考虑到实际应用问题和人民切身的利益，由此，本研究对废弃口罩回收桶进行了改善。切实保障人民的生活质量和切身利益是未来发展必须考虑到的重要部分。

4.2  展望

本研究旨在解决口罩回收问题，希望通过实际投放的改良回收装置来改善民生问题、促进合理垃圾分类以及保护环境不受污染。该研究初步运用了相关技术，达到了最初设定的预期。其环保理念和共同效益以及使用的简单机械机构在其他领域的研究中也能有所应用，有望提供帮助。此外，本研究强调了“低成本，高效率”设计的实现。这一目标一直是许多项目设计所追求的，虽然本研究初步实现了“高效率，低成本”的目标，但仍有进一步改进的空间。将继续完善研究，探寻更好的方法来降低成本并提高效率。本研究的成果有望在实际应用中改善民生问题，可以为防疫工作者提供更好的工作条件，减少垃圾堆积，避免环境污染。此外，该研究的理念和设计思路也可以在其他领域的研究中得到借鉴和应用。总之，通过针对口罩回收问题进行的研究，更好地理解了如何改进回收装置，并初步实现了“高效率，低成本”的设计目标。此研究对于解决口罩回收问题、改善民生、促进垃圾分类和环境保护具有重要的实践意义。将继续努力完善这项研究，并寻找更好的方法来降低成本、提高效率，为解决当下社会面临的问题做出更大的贡献。

参考文献：

[1] 陈冬亮.和谐是设计创新的基本原则[J].美术观察，2006（10）：19.

[2] 李兆前，齐建国，吴贵生.从3R到5R：现代循环经济基本原则的重构[J].数量经济技术经济研究，2008（1）：53-59.

[3] 诸葛依娜，刘福娟.仿生微纳结构抗菌材料综述[J].现代纺织技术，2022，30（5）：222-234.

[4] 曹小兵，陈磊，冉崇高，等.紫外线杀菌产品在消毒杀菌领域的应用研究[J].中国照明电器，2020（4）：6-10.

[5] 国家卫生健康委员会，生态环境部.医疗废物分类目录（2021年版）[EB/OL].（2021-12-01）.https：//wjw.wuxi.gov.cn/doc/2023/02/13/3881859.shtml.

[6] 中华人民共和国衛生部.医疗机构医疗废物管理方法[EB/OL].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2004/content_62768.htm.

[7] 国家环境保护总局，国家贸易委员会，科学技术部.危险废物污染防治技术政策[EB/OL].https：//www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/wrfzjszc/200607/t20060725_91281.shtml.

[8] 2020中国防疫设计思考与行动[J].设计，2020（5）：161.