一种自动感应手部消毒装置应用设计

一种自动感应手部消毒装置应用设计

强一恒，东鑫渊，王波

西安思源学院，陕西西安710038

摘要：新冠疫情发生以来，越来越多的人开始重视手部卫生。参加核酸检测是日常防疫的一项重要措施。对于核酸采样工作人员要求每采集一次就要进行手部消毒工作。常见的消毒方式是按压式的免洗消毒液。这种消毒方式会浪费大量时间和精力，对于采样人员高强度、高频繁的工作是不利的。常见的智能装置需要电源且体积较大，还要安装固定，在户外或条件不允许情况下很难得到应用。因此，设计一种自动感应手部消毒装置，具有体积小，价格低，灵敏高效，只需要电池或充电宝就可使用，该装置可以广泛用于医院、家庭、学校等场所，也特别适用于户外核酸采样工作中。

关键词：自动感应；手部消毒装置；抗疫防疫

作者简介：强一恒（2001-），男，陕西榆林市人，西安思源学院，主要研究方向：机电一体化设计。

通讯作者：东鑫渊（1988-），男，陕西西安人，西安思源学院，硕士研究生，讲师，主要研究方向：机电一体化设计，自动化控制。

西安思源学院省级大学生创新训练计划项目资助（S202213121010）

1 自动感应手部消毒装置的基本概述1.1 市场需求分析

由于时代和科技的发展，特别是自新冠疫情以来，智能感应式手部消毒装置被广泛应用于各大场所，尤其是医院，大家都知道医院是一个卫生重地，肯定就离不开手消毒器。感应手消毒器最大的特点是无接触，安全无污染。感应消毒器广泛应用于制药公司、食品加工厂（公司）、医疗卫生、银行、酒店、餐饮站、幼儿园等，用于手部消毒，确保卫生。

直到现在为止，我国疫情仍处于广泛传播时期，伴随我国逐步开放和对防疫措施的优化，未来会有越来越多的人感染新冠病毒。且纵观世界，共有上千万人感染，其中造成死亡的人数多达上百万人。所以，防范疫情必须从自身做起，而除了戴好口罩以外，手部的清洁消毒也非常重要。手是人体接触细菌的主要部位，如果不能保证手部的清洁消毒，病毒细菌很容易通过手部与鼻腔、口腔或眼睛的接触而造成传播的。

1.2 分类及特点

随着疫情常态化的发展，人们越来越注重手部卫生消毒，手部智能消毒机的应用也越来越广泛，从应用上来看其主要类型有台置式、壁挂式、立式三种，台置式手部消毒机的工作区域主要在柜台、货平台等，壁挂式手部消毒机的工作区域主要在卫生间、出入口等，立式手部消毒机的工作区域主要在大厅、广场等。根据其独有特点及环境要求选择相契合的手部消毒机显得尤为重要。从手部消毒机的电源供给方式上来看,主要是外接电源，外接电源续航较长，但应用条件受限。挤压式免水型消毒液的免水洗特点，较为环保和便利。但该方式需要频繁挤压，耗时耗力，对于核酸采样工作者来说每天采样样本巨大，工作任务繁重，使得挤压式消毒过程占据大量时间和精力。

在生活中我们经常会遇到许多突发情况，就如当下如果疫情严重时或有自然灾害时等一系列突发情况，在电源水源供应不足时，手部自动消毒机仍能快捷使用显得尤为重要。因此，本项目研究的这种不使用电源也能快速自动感应消毒装置具有很好的现实意义。

2 自动感应手部消毒装置的方案设计

2.1 整体方案设计

本装置设计初步以8引脚sop的九齐单片机NY8A053E型号单片机作为该消毒装置的主控芯片，通过单片机程序开发设计而成，由电路板控制电路系统。通过热红外人体感应传感器捕捉手部方位，超声雾化器进行雾化驱动，USB供电接口可以连接蓄电池模块，也可以使用充电宝作为供电电源。液体检测口主要连接检测消毒液，使用70%浓度酒精即可。根据上述主要的硬件系统可以基本确定装置的整体结构尺寸，用三维绘图软件绘制出外形尺寸，将电源接口，雾化喷嘴等位置保留。主电路板、芯片和各接口的位置如图1所示。

图1 整体结构图

2.2 硬件方案设计

1、主控芯片选用单片机NY8A053E

系统主要以8引脚sop的九齐单片机NY8A053E型号单片机作为该消毒装置的主控芯片。其基本功能包括：组建了一个热红外感应超声传感器和用来切换感应方向的传感器，即可允许其监测节点数据写入该控制电路中,并且可以对整个过程进行管理。在本系统中,将给每个终端节点分配一个唯一地址,通过热红外传感器将监测到的数据实时上传到处理器进行处理,并实时处理上传的数据判断是否要控制超声雾化器将消毒液雾化喷出。如图2所示，主控电路板和超声传感器组装。

图2 主控电路板和超声传感器组装

2、超声雾化器

雾化器具有结构简单，价格便宜，响应迅速等优点，广泛用于各种消毒场合，医疗设备，加湿器，人造雾等。

超声雾化器的工作原理主要是电子的高频振荡原理。雾化器中的核心元件是雾化片，当其高频震动时，超声波的定向压强使雾化器中的消毒液产生隆起并迅速发生空化作用，将液态水分子不需要通过加热等方式转化成气雾状态，通过雾化器的喷口迅速向外漂浮，形成如图所示的喷雾效果。消毒时，只需将手部放至喷雾口处，就会在短时间内完成消毒。

3 自动感应手部消毒装置的工作流程

当需要消毒时，将手放在自动喷雾感应器的喷头前，靠近距离小于15cm，自动喷雾感应器内通过红外线人体感应器开始工作，通过识别传导信息，将信号由传感器传输给超声雾化器开关装置，从而打开超声雾化器，将机内的消毒液雾化输出，输出过程会通过感应传感器识别方向，使喷头调整喷射方位，对手部进行全方位的清洁与消毒。当手部撤离时，感应开关自动关闭。

4 结论

自动感应手部消毒装置，具有体积小，价格低，灵敏高效，只需要电池或充电宝就可以使用。通过本装置的设计开发和应用结果来看，本装置可以广泛用于医院、公司、学校等室内场所。特别是对于户外、频繁更换场地或环境条件较差的地方，均可使用。比如户外的核酸检测场所使用该装置，可以避免医护工作者不断频繁挤压免息消毒液，降低医护者的劳动强度，提高检测效率。同时，本装置的开发应用对于其他场合的自动感应消毒装置起到了一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] 林枫然.全方位手部消毒机[J].设计，2020，33（06）.

[2] 王振清. 全自动多腔清洗消毒机故障分析及改进[J].中国医疗器械信息，2019，25（10）.

[3] 王小霞. 一种基于校园等群居场所使用的多功能自助消毒机[J].科技创新与应用，2015，（13）.

基金：西安思源学院省级大学生创新训练计划项目资助（S202213121010）