化学品消杀设备百年创变（上）
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化学品消毒，是指将液态化稀释后的化学消毒药物制剂喷撒在被病毒污染的区域、物体表面的杀菌消毒方式。虽然人类社会以化学品消毒的历史可追朔至公元前800年，但真正使用专门设计的消杀设备喷撒工业化生产的消毒药剂杀菌，则迟至19世纪末才开始，并在1918年的 “西班牙大流感” 后开始逐步推广，创新求变过程经历了 130 多年。
1920年，一位伦敦人用手拉加压的器具喷撒流感病毒消毒剂｜图源：网络
1950年代，欧美发达国家为了抗击疟疾，开始把农药喷雾剂 “DDT” 在家庭推广，用来喷撒消杀蚊虫、飞蛾、甲虫，抗击这些飞虫携带病毒的传染病滋扰，令手拉加压的“DDT喷雾器” 成为那个时代特有的印记，初步建立起现代社会公共卫生防疫体系的 “专用消杀设备”概念，但对化学品消毒剂给人类健康与环境的负面影响则认识不足。
1950年代的 DDT 喷雾器｜图源：网络
今年2月18日，国家卫健委在颁发的《消毒剂使用指南》中指出：目前尚无新型冠状病毒抗力的直接资料，基于以往对冠状病毒的了解，所有经典消毒方法应都能杀灭冠状病毒。并对醇类、含氯类、二氧化氯类、过氧化物类、含碘类、含溴类、酚类、季铵盐类共8类化学消毒剂的使用给予了指引，并以“七不宜”警示了在环境、空间、人居、消毒剂类型、消毒剂含量等方面的正确使用。
2003年，北京抗击“非典”中，消杀人员用改制的设备喷撒“84消毒液”｜图源：网络
虽然包括WHO及世界各国CDC在内，都对大流行病中正确使用消毒剂做了细致指引，甚至美国CDC还联手FDA公布了持续更新的各种合规的消毒剂产品注册号、品牌、企业等详尽信息，但对消毒设备、器具的使用却基本缺乏必要指引。
如果把消毒剂作为防疫消杀中的“耗材”，那么消毒设备则是极其重要的“硬件”。在探究其创新设计之先，我们需要先对各类消毒剂的特性与技术创新趋势有个大致了解，因其直接与消杀设备的创新设计发展关联。
化学消毒剂的进化
化学消毒剂的技术创新，是沿着一条更有利于人身安全与健康、更友好环境的路径发展。我们可“以人为中心”，从正大量使用、将大力推广与消毒喷施新科技发展三方面加以概括了解。
1 强氧化类消毒剂—正大量使用
冠状病毒是包膜病毒，是很容易被杀灭的病毒。所以诸如75%的酒精、氯类、酚类、醛类以及广为人知的“84消毒液”等、以强氧化特性有效破坏病毒蛋白质细胞而杀灭病毒的消毒剂，成为疫情爆发初期被主要推荐使用的低成本化学消毒剂。但其强刺鼻气味、易燃、高腐蚀性、不易分解、容易残留等鲜明的负面特性，以及使用不当易对人体、环境造成造成伤害与破坏，且在稀释配置、运输与保存等方面有诸多安全隐患。
3月，湖北某地化学消毒液仓库｜图源：网络
武汉市水务局公布的数据表明，截至2月18日累计出动6520人次，投放消毒药剂1963.58吨。但其消杀功效如何以及对环境安全的影响，未见有后续追踪研究评估。而据重庆市林业局表示，防控期间已报告多起因滥用消毒液而导致乌鸫、白头鹎、灰胸竹鸡、野猪、黄鼠狼等野生动物异常死亡案例。
2、环境友好型消毒剂—须大力推广
目前被业界认可的环境友好型消毒剂主要有四类：季铵盐类消毒剂、胍类消毒剂、生物酶消毒剂与纳米消毒涂料。
季铵盐类消毒剂 ——低毒安全，副作用小的阳离子季铵盐化合物，无色、无臭、刺激性低。其中复合季铵盐与异丙醇复配的消毒剂，可30秒灭活冠状病毒、流感病毒等多种人类病毒。
国内市场几种季铵盐、胍类消毒剂 ｜图源：网络
胍类消毒剂 ——所含的“胍基”具极强的正电性，很容易吸附呈负电性的各类细菌、病毒并破坏其脂质层，从而使细菌、病毒无法分裂繁殖丧失活性。它具有无色、无味、无毒、不燃、不爆等安全特性，可用于医用消毒液、隐形眼镜护理液、个人护理品和家用消毒。
生物酶消毒剂 ——疫情爆发前即已在国内各大医院推广使用的“杀毒新兵”，可高效、彻底分解去除医疗器械上的生物组织、血渍、蛋白质、脂肪、人体粘液与残留的病原体等有机污物以及医疗器械上难以清洗的小缝隙，并且无毒、无腐蚀性。
国内外市场几种生物酶消毒剂｜图源：网络
纳米消毒涂料 ——能吸收和灭活病毒、杀毒效率可达96.5-99.9％的新型纳米材料。它是一种液态聚合物涂料，可用高效的静电喷雾设备将其喷涂在被频繁触摸的公共场所器物表面（如座椅扶手、电梯升降钮等）上杀灭新冠病毒。这种喷涂层由数百万个含有消毒剂的纳米胶囊制成，即使干燥后仍能在长达90天中有效杀死细菌、病毒和孢子，其突出的高技术效能超越了所有的传统消毒剂。中国、香港、印度的研究人员在4-6月间都先后宣布了这种纳米级消毒新材料的研制成功。
香港科研人员在测试纳米消毒涂料｜图源：网络
3、静电喷雾技术—消毒喷施新科技
在化学消毒剂发生技术变革的同时，专用喷施产品也进入了静电喷雾技术广泛应用的创新时代。
静电喷雾 (Electrostatic Spray)，是利用“电晕放电”产生静电吸引原理，在将液态涂料喷涂到物体表面时，因喷雾器内的电极把涂料与空气混合雾化成包含带正电荷的粒子，主动粘附并严密覆盖目标物的表面。因此，使用静电喷雾设备对高污染区域、物体进行消毒，会令带正电荷的雾化消毒剂颗粒均匀包裹、覆盖所有可见区域与背面等难以触达的空间缝隙以及形体巨大难以移动的物体，实现更彻底的清洁。
静电喷雾液滴包裹物体的原理｜图源：网络
与现在大量使用的传统消杀设备相比，静电喷雾设备不仅能将消杀所需的时间减少50％以上，而且还能减少多达60％的化学消毒剂使用，令消杀作业的综合人工成本和耗材费用大幅度下降，高性价比效益非常明显。
静电喷雾枪喷涂工业品表面｜图源：网络
早在1940年，静电喷雾技术即已被美国发明家哈罗德·兰斯堡（Harold Ransburg）发明出来，并以“兰斯堡1号（Ransburg No1）”产品申请获得了发明专利，50-60年代被用于改善工业化生产的金属制品表面涂装，以超细喷雾、98％的喷涂效率确保产品零件所有表面都被均匀包裹，大幅度减少涂料使用并显著降低成本、减少了VOC排放。之后迅速被汽车工业采用提升表面喷装的品质与效率。直至1980年代，该技术才被引入农业用于杀虫剂喷涂，近年来才开始被用于公共场所的清洁与消毒。
消杀设备大观
在世界各国先后进入疫情爆发初期，所有大型都市并未有应对超大规模疫情袭来的消杀系统准备，紧急状态下调用了公共环境部门的雾炮车、洒水车、农业与园林用杀虫喷雾器等所有可喷撒化学消毒剂的设备匆忙上阵，对交通要道、机场车站、工业园区、医院学校、购物中心等人员密集区域进行地毯式消毒喷撒，让公众从这些场景中认知、感受了这些消杀设备。
韩国（上）、中国（下）防疫消杀人员列队推进的工作场景｜图源：网络
而应对未来长周期的防控与确保人与动植物安全，不仅需要一场化学消毒剂的变革，更需要一场消毒设备的全面创新提升。以现用消杀设备的作业活动范围与规模角度分类，可分为“机动消毒车”、“背负式消毒喷雾机”、“手持式消毒喷雾器”三类。
1 机动消毒车
雾炮车 （也称“抑尘车”），疫情中被紧急调用装载消毒剂，对机场、车站、国道及高速路口、养殖厂入口、城乡交接处、出入境检疫等重要区域的运输车辆进行消毒，防止车辆带来的病原体扩散。
中国（左）、印度（右）用雾炮车为街道、厂房消杀的场景｜图源：网络
雾炮车是配置了高压远程风送喷雾机系统与超大容量水罐（如10顿）的机动车辆，依功率和射程不同有大型、中小型之分。其中，大型雾炮车的尺度与常见的洒水车相仿，可喷射120米远、70米高的水雾，但比洒水车喷出的水雾颗粒要细小，原用于扬尘、雾霾、高温天气频发的城市进行水雾降尘降温、分解淡化空气中漂浮的尘霾颗粒浓度，达到清洁净化空气的效果。中小型雾炮车一般搭载在皮卡或电动三轮车上，车型小巧、灵活度高，疫情中多用于小区、单位、学校内部路面消毒。
国内的雾炮车设备｜图源：网络
但用雾炮车进行路面大范围喷洒，除了震撼人心的场景效果外，消杀效率至今未见权威数据评价。而且，由于雾炮车的技术原理与功能定位是用于抑尘降温的，并非针对消杀仅有60纳米、相当于头发丝千分之一左右大小的新冠病毒而设计，消杀效能肯定大打折扣。此外，绝大多数雾炮车都不具备防腐功效，在装载强氧化类消毒剂消杀作业后，若不及时用清水冲洗，管路与罐体将会快速损坏。
2 背负式消杀设备
主要有烟雾机、背包式喷雾器两类，均为单人背负消毒设备在行走中进行消杀作业。
烟雾机 ，也称弥雾机、热雾机、打药机等，属于便携式农业植保用于杀虫、杀菌与消毒的喷雾设备。
德国 Swingfog 烟雾机｜图源：Swingtec 官网
早在上世纪40年代末，烟雾机的技术、工艺与形态即由创立于德国的Swingtec公司发明出来，以先进的脉冲式发动机原理“降维打击”设计制造了第一台产品Swingfog。该技术是将汽油-空气混合物在燃烧室中点燃，在每秒90次频率振荡的共振器中形成高速气流，送入谐振管末端，将化学杀虫/消毒剂雾化成超细气溶胶液滴喷射出去，在空气中形成可停留较长时间的悬浮雾，大幅度提升消杀效能。在尔后70多年的产品持续优化与系列化拓展中，Swingfog 已成为全球烟雾机的标志性品牌。
德国 Swingtec 发明的烟雾机工作原理｜图源：Swingtec 官网
与手动压力喷雾、普通燃油或电动喷雾的单人背负式喷雾设备相比，烟雾机最长可达1.2米的一字形筒状结构具有功率强劲、喷雾细密、射程远（烟雾可达15-30米远）、工作面半径可达6.5米的突出优势。
Swingfog 烟雾机与应用场景｜图源：Swingtec 官网
所以，疫情中可看到包括中国、韩国在内许多国家的商业步行街等人流密集场所，大量呈现多人斜挎烟雾机推进、消毒液雾遮天蔽日的撼人心魄场面。所用产品虽品牌不同，形态略有差异，但基本都是Swingfog的仿制品或改款品。
中国、韩国、伊朗防疫人员使用烟雾机消杀场景｜图源：网络
烟雾机虽在消杀功效上有突出优势，但最大的劣势——“笨重”也非常明显，药箱容积6升、油箱容积1.4升、机器净重8公斤——满负荷时总重量接近16公斤！劳动强度一般人承受不了。
背包式喷雾器 ，是消杀设备问世以来历史最悠久、使用范围最广泛的品类。尽管其有手动、电动之分，但工作原理都源自最初的手摇式产品，通过单手握住手摇杆上下推拉，令皮碗在唧筒和气室内轮回开启与关闭，使气室内压力逐渐升高形成压缩空气，将药液从液箱底部的出水管传输到手持喷杆，由喷嘴喷射出雾化的消毒液。
一位防疫人员用背包式喷雾器为健身房器械消毒｜图源：网络
手摇式背包喷雾器 ，具有结构简单、价格低廉的优点，缺点是效率低、劳动强度大，不适宜大面积作业，且品质不高的产品会有药液跑冒滴漏现象，导致消毒人员易受伤害。
国际市场的手摇（左）、电动（右）背包式喷雾器 ｜图源：网络
1903年，最早带有压缩空气罐的手动喷雾器由美国纽约州的拉尔夫·E·查平（Ralph E. Chapin）创建的Chapin公司发明并开始制造。至今，采用最优质材料、并以远超最严格行业品质标准设计制造、并拥有最庞大产品生态系统的Chapin喷雾器，始终被视为全球喷雾器行业的著名品牌。
美国 Chapin 品牌的专业手摇背包式喷雾器｜图源：网络
电动背包喷雾器 ，则是以可调速直流电机驱动的压力泵输出压缩空气而喷雾的产品。它降低了劳动强度，不仅比手摇喷雾器提高了工作效率3到4倍，而且使用更加方便。尤其是近年来以高能锂电池取代笨重电瓶后的新一代节能环保型电动喷雾器，便捷、耐腐蚀、无噪音，按动开关即可喷射扇形的雾面，成为背包式喷雾器创新变革的主流。
在添加药液方式上，电动喷雾器经历了基于消杀人员操作体验的创新变革：最初是药箱、电动空气压缩机与手持喷杆完全固化的设计，需要消杀人员把大桶内消毒液手工倾倒入背负的药箱，操作过程危险性很高。
美国 SOLO 品牌的电动背包式喷雾器｜图源：网络
后经过结构创新，采用人机工学更优的双肩登山包配件与电动空气压缩机、手持喷杆固化接合，设计出可轻松、快速卸换药箱的新产品。药箱被设计为可在工厂批量化封装药液、现场进行快捷装载与更换的新系统，大大提升了消杀效率与人身的安全性。
中国云南某地两位女性疾控人员在移动笨重的背包式喷雾器｜图源：网络
这种注重消杀人员体验的创新，导致后来出现了把药箱放到有轮子的轻便手拉车上的新设计。由于药箱不需背负，则可用手拉车携带容积更大的药箱，减少去消毒液药箱集中地更换的往返频次，进一步减轻了工作强度。
3 手提式消杀设备
特指因重量轻可单手提拿与使用的消杀设备。主要有手提式、手持式两类。与前述的消毒设备更带有“专业”属性不同，此类更接近“消费品”属性。
手提式喷雾器 ，可视为背包式喷雾器的轻量化版本，同样有手动、电动两种类型。药箱容积多为2-4升，适用于数百平米范围内的室外环境或室内场所消毒，使用时可一手提整合了加压装置的药箱，另一手持喷杆在行走中喷撒。
手提式喷雾器工作场景｜图源：网络
手动型产品多为竖向筒形罐体，盖口组件巧妙融合了提手与垂直按压为气室加压的功能，售价低廉且结构设计与形制已趋于固化，疫情前即是发达国家都市中许多有花园的大别墅家居常备的“花园工具”，用于喷撒植保杀虫剂。
国际市场 3 款手压式手提喷雾器产品｜图源：网络
电动型产品则呈现出更加多样化、消费化的特色。尤其在使用电动工具的即插即用型大容量锂电池作为电源、以微型直流电机为压力泵的新技术后，更为手提式电动喷雾器的体验创新提供了很大空间。
如日本著名的电动工具品牌Ryobi化学喷雾设备中的18V ONE+ 1加仑、2加仑手提喷雾器系列与18V ONE+0.5加仑烟雾机即是好设计的代表。
前者是一个将通用型手提部件与任一种容量的药箱、锂电池组合的模块化产品，其可嵌入喷杆的提手可令你实现单手提拿消毒，与兼作消毒药计量、搅拌杯的药箱盖等细节均充分呈现了巧妙的设计智慧。而且其2.0 Ah的锂电池满电时，可支持配装2加仑药箱的喷雾器喷撒15次的长效使用。
Ryobi 18V ONE+手提无线锂电喷雾器系列｜图源：Ryobi 官网
后者则是一款将烟雾机高度小型化的革命性产品，喷射出的超细烟雾可达1.5米高，1分钟内可喷射出覆盖100平米面积的烟雾，装载一个满电的2.0 Ah锂电池可完成1000平米场地的消杀任务，已成为疫情中越来越多高端商务办公、餐馆、医院、高铁、客机进行定期消杀工作的首选产品。
一位纽约铁路防疫人员使用Ryobi 18V ONE+ 0.5加仑手持烟雾机｜图源：网络
手持式消毒喷雾器 ，是更加微型化、可单手使用的喷雾器具，多配置1升以下的药液罐，可对几十平米空间进行日常消杀，有手扣、电动两种。
手扣式喷雾器，是用与液体罐盖整合为一、经手指反复扣压产生压力喷射药液雾的产品。由于结构简单、压力小、喷雾射程短，雾化效果也无过高要求，所以这类产品售价较为低廉，疫情前多用于家庭喷水养花、喷撒清洁剂，被归类于家居用品。
图1、2 为国外市场手扣式喷雾器，图3为珠海高铁站WC在用的产品｜图源：网络/实景
国外市场的有线、无线手持式电动喷雾器｜图源：网络
手持电动喷雾器，是以有线的交流电机或无线的低压直流电机驱动的压力泵输出超细雾化液滴的产品。尤以锂电池供电的无线类产品因移动便携、操控方便、高效快速与超长耐用的突出优势，而成为疫情中此类产品创新焦点。这类产品多由专业电动工具企业以手持电钻、手持喷枪的产品框架与零部件系统为基础改进而来。
（未完待续）
