DIY чач кургаткыч N95 дем алуучу стерилизатор: 13 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

SONG et al боюнча. (2020) [1], 30 мүнөт ичинде фен чыгарган 70 ° C жылуулук N95 дем алуусунда вирустарды инактивациялоо үчүн жетиштүү. Ошентип, бул кадимки адамдар күнүмдүк иш-аракеттер учурунда N95 дем алуучуларын кайра колдонуунун мүмкүн болгон жолу, мисалы, кээ бир чектөөлөрдү эске алуу менен: дем алуучу кан менен булганбашы керек, дем алгыч сынбашы керек ж.

Авторлор фенди күйгүзүп, 3, 4 мүнөткө жылытуу керектигин айтышат. Андан кийин, булганган N95 дем алдыргычты баштыктын ичине салып, чач кургаткыч чыгарган 30 мүнөттүк жылуулукка берүү керек. Бул изилдөөлөргө ылайык, бул убакыттан кийин, вирустар маскада эффективдүү түрдө өчүрүлөт.

Жогоруда айтылган бардык аракеттер автоматташтырылган эмес жана стерилдөө процессин начарлатуучу чектөөлөр бар, ысытуу температурасы өтө төмөн (же өтө жогору). Ошентип, бул долбоор фенди, микроконтроллерди (atmega328, Arduino UNOдо жеткиликтүү), реле калканчын жана температура сенсорун (lm35) SONG et al. жыйынтыктар.

Жабдуулар

1x Arduino UNO;

1x LM35 температура сенсору;

1x Реле калканы;

1x 1700W кош ылдамдыктагы чач кургаткыч (маалымдама үчүн Taiff Black 1700W)

1x нан тактасы;

2х эркектен эркекке секирүүчү кабель (ар бири 15 см);

6х эркек-ургаачы секирүүчү кабелдер (ар бири 15 см);

2х 0,5м 15А электр зымы;

1х аял электр туташтыргычы (сиздин өлкөнүн стандартына ылайык - Бразилия NBR 14136 2P+T);

1х эркек электр туташтыргычы (сиздин өлкөнүн стандартына ылайык - Бразилия NBR 14136 2P+T);

1x USB Cable түрү A (Arduino программасы үчүн);

1х компьютер (рабочий, ноутбук, каалаган);

1x Vise;

1х казандын капкагы;

2x Резина Bands;

1х Катуу мукабалуу спираль блокноту;

1x Ziploc® Quart Size (17.7cm x 18.8cm) сумка;

1x Жабыштыруучу лента

1x 5V USB Power Supply

1 -кадам: Автоматтык N95 дем алуучу стерилизаторду моделдөө

Жогоруда айтылгандай, бул долбоор SONG et негизинде автоматтык стерилизаторду курууга багытталган. al (2020) жыйынтыктары. Ага жетүү үчүн төмөнкү кадамдар зарыл:

1. 70 ° C температурага жетүү үчүн чач кургаткычты 3 ~ 4 мүнөт жылытуу;

2. Вентилятордогу вирустарды инактивдештирүү үчүн чач кургаткычты Ziploc® баштыгынын ичиндеги N95 дем алгычына көрсөтүп 30 мүнөт күйгүзүңүз

Ошентип, чечим чыгаруу үчүн моделдөө суроолору иштелип чыккан:

а. Бардык фендер 3 ~ 4 мүнөт ысыткандан кийин 70 ° C температураны чыгарабы?

б. Фен кургаткычтар 3 ~ 4 мүнөттөн кийин 70 ° C туруктуу температураны сактайбы?

в. Ziploc® каптын ичиндеги температура 3 ~ 4 мүнөттөн кийин анын сыртындагы температурага барабарбы?

г. Ziploc® каптын ичиндеги температура анын сыртындагы температура менен бирдей жогорулайбы?

Бул суроолорго жооп берүү үчүн төмөнкү кадамдар жасалды:

I. Жазуунун ысытуу ийри сызыктары эки башка чач кургаткычтан 3 ~ 4 мүнөткө чейин экөө тең 70 ° Cге жете алабы?

II. Record чач кургаткыч (тар) жылытуу ийри (LM35 сенсор бул кадамда Ziploc® баштыгынын сыртында болушу керек) 3 ~ 4 мүнөт баштапкы жылытуудан кийин 2 мүнөт

III. Алгачкы жылытуудан 3 ~ 4 мүнөттөн кийин Ziploc® каптын ичиндеги температураны 2 мүнөткө жазыңыз жана II кадамда катталган маалыматтар менен салыштырыңыз.

IV. II жана III этаптарда катталган жылытуу ийри сызыктарын салыштырыңыз (Ziploc® баштыгына байланыштуу ички жана тышкы температура)

I, II, III кадамдар LM35 температура сенсорун жана Arduino алгоритмин мезгил -мезгили менен кабарлоо үчүн иштелип чыккан (1Гц - USB сериялык байланыш аркылуу) LM35 сенсору тарабынан убакыт функциясы боюнча катталган.

Температураны жана жазылган температураны жазуу үчүн иштелип чыккан алгоритм бул жерде [2]

IV кадам II жана III кадамдарда жазылган маалыматтар аркылуу, ошондой эле Ziploc® сумкасынын ичинде жана сыртында жылытууну сүрөттөө үчүн жылытуу функцияларын жараткан эки Python скрипти аркылуу ишке ашты, ошондой эле эки баскычта жазылган маалыматтардын сюжеттери. Бул Python скрипттери (жана аларды иштетүү үчүн керектүү китепканалар) бул жерде жеткиликтүү [3].

Ошентип, I, II, III жана IV кадамдарды жасагандан кийин a, b, c жана d суроолоруна жооп берсе болот.

Суроо үчүн А. жооп жок, бул 2 фенден катталган маалыматтарды салыштырып, [2], бир фен 70 ° C га жетет, ал эми экинчиси 44 ° C га жетет

B суроосуна жооп берүү үчүн, 70 ° Сге жете албаган чач кургаткыч этибарга алынбайт. Маалыматтарды текшерүү 70 ° Cге жетет (step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv файлында жеткиликтүү) жооп жок, анткени ал 4 мүнөт жылытуу убактысынан кийин туруктуу 70 ° C температураны сактай албайт.

Андан кийин, Ziploc ичиндеги жана сыртындагы температуралар барабар экенин билүү керек (c суроо) жана алар бирдей ылдамдыкта жогоруласа (суроо d). Файлдарда жеткиликтүү болгон step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv [2] жана step_III_heating_data_inside_ziploc_bag.csv [2] ийкемдүү орнотуу жана график алгоритмдерине берилген [3] эки суроого тең жооп берет, анткени Ziploc® баштыгынын ичиндеги температура максимум 70ке жеткен ~ 71 ° C, ал эми сырткы температура 77 ~ 78 ° C максимумга жетти, ал эми Ziploc® каптын ичиндеги температура сырткы кесиптешине караганда жайыраак жогорулады.

Figure 1 - Curvas de Aquecimento Fora e Dentro do Involucro убакыттын функциясы боюнча Ziploc® сумкасынын сыртындагы / ичиндеги температуранын сюжетин көрсөтөт (кызгылт сары ийри ички температурага, көк ийри сырттагыга туура келет). Көрүү мүмкүн болгондой, ички жана сырткы температуралар ар кандай, ошондой эле ар кандай ылдамдыкта жогорулайт - Ziploc баштыгынын ичинде акырындык менен сырттан. Сүрөт ошондой эле температура функциялары төмөнкүчө экенин билдирет:

Температура (t) = Айлана -чөйрөнүн температурасы + (Акыркы температура - Айлана -чөйрөнүн температурасы) x (1 - e^(температуранын өсүү темпи x t))

Ziploc® баштыгынын сыртындагы температура үчүн температура функциясы убакыт боюнча:

T (t) = 25.2 + 49.5 * (1 - e^(- 0.058t))

Жана Ziploc® баштыгынын ичиндеги температура үчүн убакыт боюнча температура функциясы:

T (t) = 28.68 + 40.99 * (1 - e^(- 0.0182t))

Ошентип, бардык ушул маалыматтар (жана башка эмпирикалык жыйынтыктар) колдо болгондо, бул DIY N95 стерилизаторун моделдөө процесси жөнүндө төмөнкүлөрдү айтууга болот:

- Ар кандай чач кургаткычтар ар кандай температураны чыгара алат - Кээ бирлери 70 ° C га жете албайт, ал эми башкалары бул көрсөткүчтөн бир топ ашат. 70 ° Сге жете албагандар үчүн, алар алгачкы жылытуу убактысынан кийин өчүрүлүшү керек (пайдасыз энергияны коротпоо үчүн) жана бул маселе боюнча стерилизатордун операторуна кандайдыр бир ката тууралуу кабар берилиши керек. Бирок 70 ° C градустан ашкандар үчүн, температура белгилүү бир температурадан (70 + жогору маржа) ° C жогору болгондо, фенди өчүрүү керек (N95 дем алуучунун коргоо жөндөмүнө зыян келтирбөө үчүн) жана аны буруш керек. кайра стерилизация процессин улантуу үчүн, N95 (70 - төмөн маржа) ° Сге чейинки температурага чейин муздагандан кийин;

-LM35 температура сенсору Ziploc® каптын ичинде болушу мүмкүн эмес, анткени баштык вирустардын штаммдары менен булганбашы үчүн мөөр басылышы керек, андыктан LM35 температурасы баштыктын сыртына коюлушу керек;

-Ичиндеги температура сырткы кесиптешине караганда азыраак болгондуктан жана көбөйтүү үчүн көбүрөөк убакыт талап кылынат, муздатуу (азайуу) процесси кандай жүрөөрүн түшүнүү керек, анткени, эгер ички температура тышкы температурага караганда төмөндөшү үчүн көбүрөөк убакыт талап кылса, анда Ziploc® каптын ичиндеги/сыртындагы температуранын жогорулашы/төмөндөшүнүн ортосундагы себептик байланыш жана ошону менен бүткүл жылытуу/муздатуу процессин жөнгө салуу үчүн тышкы температураны шилтеме катары колдонууга болот. Бирок андай болбосо, башка мамиле керек болот. Бул 5 -моделдөө суроосуна алып келет:

д. Ziploc® каптын ичиндеги температура сыртка караганда жайыраак төмөндөйбү?

Бул суроого жооп берүү үчүн 5 -кадам жасалды жана муздатуу процессинде алынган температуралар (Ziploc® каптын ичинде/сыртында) катталды (бул жерде жеткиликтүү [4]). Бул температуралардан Ziploc® баштыгынын сыртында жана ичинде муздатуу үчүн муздатуу функциялары (жана алардын муздатуу ылдамдыгы) ачылган.

Сырткы Ziploc® муздатуучу функция сумкасы: 42.17 * e^(-0.0089t) + 33.88

Ички кесиптеши: 37.31 * e^(-0.0088t) + 30.36

Муну эске алуу менен, бул эки функция тең бирдей түрдө азайганын көрүүгө болот (-0.0088 ≃ -0.0089) Figure 2 -Curvas de Resfriamento Fora e Dentro do Invólucro көрсөткөндөй: (көк/кызгылт сары түстө Ziploc® баштыгынын сыртында/ичинде))

Ziploc® каптын ичиндеги температура анын сыртындагы температурага окшоп төмөндөйт, сырткы температураны ысытуу керек болгондо фенди күйгүзүү үчүн шилтеме катары колдонууга болбойт, анткени сырткы температура ички температурага караганда тезирээк жогорулайт жана сырткы температура (70 + жогорку маржа) ° C ички температурасы дем алуучуну стерилдөө үчүн зарыл болгон температурадан азыраак болмок. Жана убакыттын өтүшү менен ички температура орточо наркынын төмөндөшүнө дуушар болот. Ошентип, анын температурасын (70 - төмөн маржа) ° Cдан кеминде 70 ° C чейин жогорулатуу үчүн керектүү убакытты аныктоо үчүн ички температура функциясын колдонуу зарыл.

° 70 ° Cге жетүү үчүн 3 ° C астындагы (жана демек, баштапкы температура 67 ° C) баштап, Ziploc® баштыгынын ичиндеги температура функциясына ылайык, бери дегенде 120 секунд күтүү керек..

Жогорудагы моделдөө суроолоруна бардык жооптор менен минималдуу ишке жөндөмдүү чечимди курууга болот. Албетте, бул жерде жетүүгө мүмкүн болбогон өзгөчөлүктөр жана жакшыртуулар болушу керек - дайыма ачыла турган же жакшыртыла турган нерсе бар - бирок бардык элементтер керектүү чечимди түзө алат.

Бул белгиленген моделге жетүү үчүн Arduinoдо жазыла турган алгоритмдин иштелип чыгышына алып келет.

2 -кадам: Автоматтык N95 дем алуучу стерилизатордун иштөө алгоритми

2 -кадамда келтирилген талаптардын жана моделдөө суроолорунун негизинде, жогорудагы сүрөттө сүрөттөлгөн алгоритмдер иштелип чыккан жана github.com/diegoascanio/N95HairDryerSterilizer дарегинен жүктөп алууга болот

3 -кадам: Кодду Arduinoго жүктөө

1. Arduino Timer китепканасын жүктөп алыңыз - https://github.com/brunocalou/Timer/archive/master.zip [5]
2. N95 чач кургаткыч стерилизаторунун баштапкы кодун жүктөп алыңыз -
3. Arduino IDE ачыңыз
4. Arduino Timer китепканасын кошуу: Эскиз -> Китепкананы кошуу ->. ZIP Китепканасын кошуу жана Timer-master.zip файлын жүктөлүп алынган папкадан тандоо
5. N95hairdryersterilizer-master.zip файлын алыңыз
6. N95hairdryersterilizer.ino файлын Arduino IDE менен ачыңыз
7. Эскиз папкасын түзүүнү жана n95hairdryersterilizer.ino дегенди ошол жерге жылдырууну суранууну кабыл алыңыз
8. USB кабелин A түрүн Arduino UNOго салыңыз
9. Компьютерге А типтеги USB кабелин салыңыз
10. Arduino IDEде, эскизи ачык болуп турганда, Arduinoго кодду жүктөө үчүн Sketch -> Жүктөө (Ctrl + U) дегенди басыңыз.
11. Arduino иштөөгө даяр!

4 -кадам: Электрдик туташтыргычтарга өткөргүч реле калканы

Реле калканы Power Cord Building:

1. Электрдик эркек туташтыргычтан жасалган зым жер казыгы, 15А электр зымы бар электрдик аял коннекторунун жерге төөнөгүчүнө;

2. Электр эркек туташтыргычынан пинди 15А электр зымы менен релейлик калканчтын C туташтыргычына туташтырыңыз;

3. Эркек туташтыргычтан башка пинди 15А электр зымы менен электрдик ургаачы туташтыргычтын сол пинине киргизиңиз;

4. 15A электр зымы менен реле калканынын NO туташтыргычына түздөн -түз электрдик аял коннекторунан туура пин туташтырыңыз;

Фенди Relay Shield Power Cordко туташтыруу:

5. Чач кургаткычтын электрдик эркек коннекторун Relay Shield Power Cordтун электрдик аял коннекторуна сайыңыз

5 -кадам: Ардуиного өткөрүүчү реле калканы

1. Ардуинодон GND Breadboardдун эркек-эркек секирүүчү кабели бар терс линиясына;

2. Wire 5V Arduino тартып Breadboard оң линиясына эркек-эркек секирүүчү кабели;

3. Ардуинодон санариптик пин #2 реле калканынын сигналдык түйүнүнө эркек-ургаачы секирүүчү кабель менен;

4. Релей калканынан 5V зым эркек-аял секиргич кабели менен Breadboardдун оң линиясына;

5. Relay Shield тартып Wire GND пин эркек-аял секирүүчү кабели менен Breadboard терс линиясына;

6 -кадам: LM35 температура сенсорун Arduinoго туташтыруу

LM35 сенсорунун жалпак тарабын фронталдык шилтеме катары алуу:

1. WM 5V пин (солдон оңго карай 1-пин) LM35тен Breadboardдун оң линиясына аялдан эркекке секирүүчү кабель менен;

2. WM сигналдын пини (солдон оңго карай 2-пин) LM35тен Arduino А0 пинине ургаачы-эркек секирүүчү кабели менен;

3. WM GND пини (солдон оңго карай 1-пин) LM35тен Breadboardдун терс линиясына аялдан эркекке секирүүчү кабель менен;

7 -кадам: Фенди Визага тиркөө

1. Визаны столдун үстүнө орнотуңуз

2. Фенди вискага салыңыз

3. Фенди жакшы жабыштыруу үчүн висканы тууралаңыз

8 -кадам: Ziploc® баштык колдоосун даярдоо

1. Катуу мукабалуу ноутбукту тандап, ичине эки резина боону биринчи сүрөттө көрсөтүлгөндөй коюңуз;

2. Катуу мукабалуу ноутбукту түз абалда калтыруу үчүн казанды (экинчи сүрөттө көрсөтүлгөндөй) же таяныч катары колдонууга боло турган нерсени тандаңыз;

3. Катуу жабылган спираль блокнотту идиштин капкагынын үстүнө эки резина боосу менен коюңуз (үчүнчү сүрөттө көрсөтүлгөндөй)

9 -кадам: Дем алуучуну Ziploc® баштыгынын ичине коюу

1. N95 дем алуучуну Ziploc® сумкасынын ичине кылдаттык менен салып, бөлмөнүн булгануусун болтурбоо үчүн ошого жараша мөөр басып коюңуз (1 -сүрөт);

2. Ziploc® баштыгын колдоосуна коюңуз (мурунку баскычта курулган), катуу резинадан жасалган ноутбуктун үстүнө коюлган эки резина боону тартып алыңыз (2 -сүрөт);

10 -кадам: Температура сенсорун Ziploc® баштыгына сырттан тиркөө

1. LM35 сенсорун Ziploc® сумкасынын сыртына бир аз жабышчаак скотч менен жабыңыз, жогоруда көрсөтүлгөндөй;

11 -кадам: N95 дем алуучуну жана аны колдоону туура абалга коюу

1. N95 Дем алгыч фенден 12,5 см алыстыкта болушу керек. Эгерде алысыраак жерге койсоңуз, анда температура 70 ° Cдан жогору көтөрүлбөйт жана стерилдөө керек болгондой болбойт. Эгерде жакыныраак жерге койсо, температура 70 ° Cдан жогору көтөрүлүп, дем алуучуга зыян келтирет. Ошентип, 12,5 см - 1700W фен үчүн оптималдуу аралык.

Эгерде фендин аздыр -көптүр потенциалы болсо, анда температураны мүмкүн болушунча 70 ° Сге жакын кармоо үчүн аралыкты туура жөнгө салуу керек. Ардуинодогу программалык камсыздоо ар бир 1 секундада бул жөндөө процессин ар кандай чач кургаткычтар үчүн мүмкүн болушунча басып чыгарат;

12 -кадам: Баарын ишке ашыруу

Мурунку кадамдардын бардык туташуулары аткарылганда, Relay Shield электр шнурунун эркек розеткасын розеткага сайыңыз жана USB Cable Type Aны Arduino менен USB кубат булагына (же компьютердин USB портуна) салыңыз. Андан кийин, стерилизатор жогорудагы видео сыяктуу иштей баштайт

13 -кадам: Шилтемелер

1. Ыр Wuhui1, Pan Bin2, Kan Haidong2 等. Медициналык маскадагы вирустун булгануусун жылуулук менен инактивациялоону баалоо [J]. МИКРОБДОР ЖАНА ИНФЕКЦИЯЛАР ЖУРНАЛЫ, 2020, 15 (1): 31-35. (жеткиликтүү https://jmi.fudan.edu.cn/EN/10.3969/j.issn.1673-6184.2020.01.006, Апр. 08, 2020де жеткиликтүү)

2. Сантос, Диего Асканио. Температураны тартуу алгоритми жана убакыттын өтүшү менен маалыматтар базасы, 2020. (Жеткиликтүү https://gist.github.com/DiegoAscanio/865d61e3b774aa614c00287e24857f83, Апр. 09, 2020)

3. Сантос, Диего Асканио. Алгоритмдерди орнотуу жана анын талаптары, 2020. (Жеткиликтүү https://gist.github.com/DiegoAscanio/261f7702dac87ea854f6a0262c060abf, Апр. 09, 2020)

4. Сантос, Диего Асканио. Температураны муздатуу маалымат топтому, 2020. (Жеткиликтүү https://gist.github.com/DiegoAscanio/c0d63cd8270ee517137affacfe98bafe, 09 -апрелде, 2020 -жылы жеткиликтүү)