DIY үс хатаагч N95 агааржуулагч ариутгагч: 13 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

SONG et al -ийн хэлснээр. (2020) [1], үс хатаагчийн 30 минутын дотор үйлдвэрлэсэн 70 ° C дулаан нь N95 -ийн амьсгалын замын вирусыг идэвхгүй болгоход хангалттай юм. Тиймээс, энгийн хүмүүс өдөр тутмын үйл ажиллагааныхаа туршид N95 агааржуулагчаа дахин ашиглах боломжтой байдаг, тухайлбал: амьсгалж буй хүн цусаар бохирдохгүй, амьсгал нь эвдэрч болохгүй гэх мэт.

Зохиогчид үс хатаагчийг асааж, 3-4 минутын турш халаах ёстой гэж мэдэгджээ. Дараа нь бохирдсон N95 агааржуулагчийг цахилгаан товчны уутанд хийж, үс хатаагчийн үйлдвэрлэсэн 30 минутын халуунд өгөх ёстой. Энэ хугацааны дараа тэдний хийсэн судалгаагаар вирусыг маск дээр үр дүнтэй идэвхгүй болгох болно.

Дээр дурдсан бүх үйлдлүүд нь автоматжуулаагүй бөгөөд халаалтын температур хэт бага (эсвэл хэт өндөр) гэх мэт ариутгах үйл явцыг доройтуулж болзошгүй хязгаарлалтууд байдаг. Тиймээс энэхүү төсөл нь SONG et al дээр суурилсан автомат маск ариутгагч бүтээхийн тулд үс хатаагч, микроконтроллер (atmega328, Arduino UNO -д байдаг), реле бамбай, температур мэдрэгч (lm35) ашиглах зорилготой юм. олдворууд.

Хангамж

1x Arduino UNO;

1х LM35 температур мэдрэгч;

1х буухиа бамбай;

1x 1700W хос хурдтай үс хатаагч (лавлахын тулд Taiff Black 1700W)

1х талхны самбар;

2х эрэгтэй-эрэгтэй холбогч кабель (тус бүр 15 см);

6х эрэгтэй, эмэгтэй холбогч кабель (тус бүр 15 см);

2х 0.5м 15А цахилгаан утас;

1х эмэгтэй цахилгаан холбогч (танай улсын стандартын дагуу - Бразил бол NBR 14136 2P+T);

1х эрэгтэй цахилгаан холбогч (танай улсын стандартын дагуу - Бразил бол NBR 14136 2P+T);

1х USB кабель А төрөл (Arduino програмчлах);

1х компьютер (ширээний, дэвтэр, дурын);

1х виск;

1х Савны таг;

2х резинэн тууз;

1х хатуу хавтастай спираль тэмдэглэлийн дэвтэр;

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

1х наалдамхай туузны өнхрөх

1х 5В USB тэжээлийн хангамж

Алхам 1: Автомат N95 агааржуулагч ариутгалын загварчлал

Өмнө дурьдсанчлан, энэхүү төсөл нь SONG et дээр суурилсан автомат ариутгагч үйлдвэрлэх зорилготой юм. al (2020) судалгааны үр дүнд хүрэхийн тулд дараах алхмуудыг хийх шаардлагатай байна.

1. 70 ° C температурт хүрэхийн тулд үс хатаагчийг 3-4 минутын турш халаана;

2. Үс хатаагчийг Ziploc® уутны доторх N95 агааржуулагч руу зааж 30 минутын турш байлга

Тиймээс шийдлийг бий болгохын тулд загварчлалын асуултуудыг томъёолсон болно.

a. Бүх үс хатаагч 3 ~ 4 минутын турш халаасны дараа 70 ° C -ийн температур гаргадаг уу?

б. Үс хатаагч 3-4 минутын дараа халаахад 70 ° C -ийн температурыг тогтмол байлгадаг уу?

c. Ziploc® уутны доторх температур 3-4 минутын дараа халаахад гаднах температуртай тэнцэх үү?

d. Ziploc® уутны доторх температур гадна талын температуртай ижил хэмжээгээр нэмэгддэг үү?

Эдгээр асуултанд хариулахын тулд дараах алхмуудыг хийжээ.

I. Хоёр өөр үс хатаагчийн халаалтын муруйг 3-4 минутын турш бичиж, хоёулаа 70 ° C -т хүрч чадах эсэхийг шалгаарай

II. Үс хатаагчийн халаалтын муруйг тэмдэглэнэ (LM35 мэдрэгч нь энэ үе шатанд Ziploc® уутны гадна байх ёстой) 3-4 минутын дараа анхны халаалт хийсний дараа 2 минутын турш

III. Анхны халаалт 3-4 минутын дараа Ziploc® уут доторх температурыг 2 минутын турш тэмдэглээд II алхамд бүртгэгдсэн өгөгдөлтэй харьцуулна.

IV. II ба III үе шатанд бүртгэгдсэн халаалтын муруйг харьцуулах (Ziploc® ууттай холбоотой дотор ба гадна температур)

I, II, III алхмуудыг LM35 температур мэдрэгч болон LM35 мэдрэгчийн бүртгэсэн температурыг цаг тухайд нь мэдээлэх зорилгоор боловсруулсан Arduino алгоритмыг ашиглан хийсэн.

Температур ба бүртгэгдсэн температурыг бүртгэх алгоритмыг эндээс олж болно [2]

IV алхам нь II ба III алхамуудад бичигдсэн өгөгдлүүд болон хоёр Python скриптээр хийгдсэн бөгөөд Ziploc® багийн дотор болон гадна талын халаалтыг дүрслэх зориулалттай халаалтын функцүүдийг үүсгэсэн бөгөөд хоёр үе шатанд бичигдсэн өгөгдлүүдээс авсан болно. Эдгээр Python скриптүүдийг (мөн тэдгээрийг ажиллуулахад шаардлагатай номын сан) эндээс авах боломжтой [3].

Тиймээс I, II, III, IV алхамуудыг хийсний дараа a, b, c, d асуултуудад хариулах боломжтой болно.

Асуултын хувьд А. Хариулт нь Үгүй, 2 үс хатаагчаар бүртгэгдсэн өгөгдлийг харьцуулж үзэхэд нэг үс хатаагч 70 хэм хүртэл, бусад нь 44 хэм хүртэл халдаг.

B асуултанд хариулахын тулд 70 хэм хүртэл халааж чадахгүй байгаа үс хатаагчийг үл тоомсорлодог. 70 ° C хүрэх боломжтой өгөгдлийг шалгаж үзэх (step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv [2] файлд байгаа) b -ийн хариулт нь бас үгүй, учир нь эхний 4 минутын халаалтын хугацааны дараа 70 ° C -ийн температурыг тогтмол байлгаж чадахгүй.

Дараа нь, Ziploc доторх болон гаднах температур тэнцүү эсэхийг мэдэх шаардлагатай (асуулт c), мөн ижил хэмжээгээр өсөх эсэхийг (асуулт d). Step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv [2] болон step_III_heating_data_inside_ziploc_bag.csv [2] файлууд дээрх өгөгдөл [3] дээрх муруй тохируулах ба диаграммын алгоритмд оруулсан файлууд нь Ziploc® уутны доторх температур хамгийн ихдээ 70 хүрсэн тул хоёуланд нь хариулах боломжтой. ~ 71 ° C байхад гаднах температур хамгийн ихдээ 77 ~ 78 ° C хүрч, Ziploc® -ийн уутны доторх температур гадныхаас удаан өссөн байна.

Зураг 1 - Curvas de Aquecimento Fora e Dentro do Involucro нь цаг хугацааны функцээр Ziploc® уутны гаднах / доторх температурыг харуулдаг (улбар шар өнгийн муруй нь доторх температуртай, цэнхэр муруй нь гадна талынхтай нийцдэг). Эндээс харахад дотор болон гадна температур өөр өөр байдаг бөгөөд Ziploc багийн дотор гаднаасаа аажмаар нэмэгддэг. Энэ зураг нь температурын функцууд дараах хэлбэртэй байгааг мэдээлж байна.

Температур (t) = Байгаль орчны температур + (Эцсийн температур - Байгаль орчны температур) x (1 - e^(температурын өсөлтийн хурд x t))

Ziploc® багийн гаднах температурын хувьд цаг хугацааны хувьд температурын функц нь:

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

Мөн Ziploc® уут доторх температурын хувьд цаг хугацааны хувьд температурын функц нь:

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

Энэхүү бүх өгөгдөл (болон бусад эмпирик үр дүн) байгаа тул энэхүү DIY N95 ариутгалын загварчлалын процессын талаар дараахь зүйлийг хэлж болно.

- Янз бүрийн үс хатаагч нь өөр өөр температур гаргаж чаддаг - Зарим нь 70 хэм хүртэл халах боломжгүй байхад зарим нь энэ үзүүлэлтээс хамаагүй өндөр байх болно. 70 хэмд хүрч чадахгүй байгаа хүмүүсийн хувьд эхний халаалтын хугацааны дараа унтраасан байх ёстой (үр ашиггүй энерги зарцуулахаас зайлсхийхийн тулд), мөн энэ талаар мэдээлэх ариутгагч операторт алдааны мэдэгдэл өгөх шаардлагатай. Гэхдээ 70 ° C хэмээс хэтэрсэн хүмүүсийн хувьд температур нь тодорхой температураас (70 + дээд хязгаар) ° C -аас дээш байх үед үс хатаагчийг унтрааж (N95 агааржуулагчийн хамгаалалтын чадварыг гэмтээхгүйн тулд) унтраах шаардлагатай байдаг. ариутгалын процессыг үргэлжлүүлэхийн тулд N95 -ийг (70 - доод зах) хэмээс доош температурт хөргөсний дараа дахин асаах;

-LM35 температур мэдрэгчийг Ziploc® уутанд хийж болохгүй, учир нь өрөөний вирусын омогоор халдварлахгүйн тулд уутыг битүүмжлэх шаардлагатай тул LM35 температурыг уутны гадна байрлуулах ёстой;

-Доторх температур нь гадныхаас бага байдаг ба түүнийг нэмэгдүүлэхэд илүү их цаг хугацаа шаардагддаг тул хөргөлт (буурах) үйл явц хэрхэн явагдаж байгааг ойлгох шаардлагатай байдаг, учир нь хэрэв дотоод температур гаднах температураас буурахад илүү их цаг зарцуулдаг бол энэ нь Ziploc® -ийн уутны температурыг нэмэгдүүлэх/бууруулах үйл явцын хоорондын учир шалтгааны хамаарал ба ингэснээр халаалт/хөргөлтийн бүх процессыг зохицуулахын тулд гадаад температурыг лавлагаа болгон ашиглах боломжтой болно. Гэхдээ тэгэхгүй бол өөр хандлага хэрэгтэй болно. Энэ нь 5 дахь загварчлалын асуултанд хүргэж байна:

д. Ziploc® уутны доторх температур гаднаасаа удаан буурдаг уу?

Энэ асуултанд хариулах 5 дахь алхам хийгдсэн бөгөөд хөргөлтийн явцад олж авсан температурыг (Ziploc® уутны дотор/гадна) бүртгэсэн (эндээс авах боломжтой [4]). Эдгээр температураас эхлэн Ziploc® уутны гадна болон дотор хөргөх зориулалттай хөргөлтийн функцууд (мөн тэдгээрийн хөргөлтийн хурд) нээгдэв.

Гаднах Ziploc® хөргөлтийн функцын баг нь: 42.17 * e^(-0.0089t) + 33.88

Дотоод түнш нь: 37.31 * e^(-0.0088t) + 30.36

Үүнийг анхаарч үзвэл, хоёр функц нь тэнцүү байдлаар (-0.0088 ≃ -0.0089) буурч байгааг харах боломжтой байна.)

Ziploc® уут доторх температур нь түүний гаднах температуртай ижил хэмжээгээр буурдаг тул гаднах температур нь доторх температур, гаднах температураас илүү хурдан нэмэгддэг тул халаах шаардлагатай үед үс хатаагчийг асаахад ашиглах боломжгүй юм. Дотоод температур (70 + дээд хязгаар) хүрэх нь амьсгалыг ариутгахад шаардлагатай температураас бага байх болно. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам доторх температур дунджаар буурах болно. Тиймээс температурыг (70 - доод захын) ° С -аас хамгийн багадаа 70 ° C хүртэл нэмэгдүүлэх шаардлагатай хугацааг тодорхойлохын тулд дотоод температурын функцийг ашиглах шаардлагатай байна.

Ziploc® уутны доторх температурын функцын дагуу 3 ° C -ийн доод хязгаараас (үүний үр дүнд эхлэх температур 67 ° C) ≃ 70 ° C хүрэхийн тулд дор хаяж 120 секунд хүлээх шаардлагатай..

Дээрх загварчлалын асуултуудын бүх хариултыг авснаар хамгийн бага ашигтай шийдлийг бий болгож чадна. Мэдээжийн хэрэг, энд ойртох боломжгүй онцлог шинж чанар, сайжруулалт байх ёстой - олж мэдэх эсвэл сайжруулах зүйл үргэлж байдаг, гэхдээ гарч ирсэн бүх элементүүд шаардлагатай шийдлийг бий болгож чаддаг.

Энэ нь тогтсон загварт хүрэхийн тулд Arduino дээр бичих алгоритмыг боловсруулахад хүргэдэг.

Алхам 2: Амьсгалын замын ариутгалын N95 автомат алгоритм

2 -р алхамд тавигдсан шаардлага, загварчлалын асуултуудыг үндэслэн дээрх зурагт тайлбарласан алгоритмуудыг боловсруулсан бөгөөд github.com/diegoascanio/N95HairDryerSterilizer дээрээс татаж авах боломжтой.

Алхам 3: Arduino руу код байршуулж байна

1. Arduino Timer номын санг татаж авах - https://github.com/brunocalou/Timer/archive/master.zip [5]
2. N95 үс хатаагч ариутгагчийн эх кодыг татаж авах -
3. Arduino IDE -ийг нээнэ үү
4. Arduino Timer Library нэмнэ үү: Sketch -> Номын сан оруулах -> ZIP номын сан нэмээд Timer-master.zip файлыг татаж авсан фолдероос сонгоно уу.
5. N95hairdryersterilizer-master.zip файлыг задлах
6. N95hairdryersterilizer.ino файлыг Arduino IDE ашиглан нээнэ үү
7. Ноорог хавтас үүсгэх хүсэлтийг хүлээн аваад n95hairdryersterilizer.ino -ийг тийш нь зөөнө үү
8. A төрлийн USB кабелийг Arduino UNO -д оруулна уу
9. А төрлийн USB кабелийг компьютерт оруулна уу
10. Arduino IDE дээр ноорог аль хэдийн нээгдсэн байхад Sketch -> Upload (Ctrl + U) дээр дарж кодыг Arduino руу байршуулна уу.
11. Arduino ажиллуулахад бэлэн боллоо!

Алхам 4: Цахилгаан холбогчдод реле бамбай холбох

Реле бамбай цахилгаан хүйн барилга:

1. Цахилгаан эрэгтэй холбогчоос 15А цахилгаан утас бүхий цахилгаан эмэгтэй холбогчийн газардуулгын утас руу газардуулгын утас;

2. Цахилгаан эрэгтэй холбогчоос 15А цахилгаан утастай реле бамбайны C дамжуулагч холбогч руу зүү залгаарай;

3. Цахилгаан эрэгтэй холбогчоос нөгөө зүүгээ 15А цахилгаан утсаар цахилгаан эмэгтэй холбогчийн зүүн зүү рүү залгаарай;

4. Цахилгаан эмэгтэй холбогчоос зөв зүүг реле бамбайны 15А цахилгаан утсаар холбогдоогүй холбогч руу шууд залгаарай;

Үс хатаагчийг Relay Shield цахилгаан залгуурт залгах:

5. Үс хатаагчийн цахилгаан эрэгтэй холбогчийг Relay Shield Power Cord -ийн цахилгаан эмэгтэй холбогч руу залгаарай

Алхам 5: Ардуино руу реле бамбай холбох

1. Arduino-аас GND-ийг эрэгтэй-эрэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн сөрөг шугам руу холбоно уу;

2. Arduino-аас 5V зүүг эрэгтэй-эрэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн эерэг шугам руу холбоно уу;

3. Arduino-аас 2-р дижитал зүүг эрэгтэй-эмэгтэй холбогч кабелиар буухиа бамбайны дохио залгуурт залгаарай;

4. Relay Shield-аас 5V-ийн зүүг эрэгтэй-эмэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн эерэг шугам руу залгаарай;

5. Relay Shield-аас GND зүүг эрэгтэй-эмэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн сөрөг шугам руу холбоно уу;

Алхам 6: LM35 температур мэдрэгчийг Arduino руу холбох

LM35 мэдрэгчийн хавтгай талыг урд талын лавлагаа болгон авах:

1. LM35-аас 5V зүү (зүүнээс баруун тийш 1-р зүү) -ийг эмэгтэй-эрэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн эерэг шугам руу залгаарай;

2. Утас дохионы зүү (зүүнээс баруун тийш 2-р зүү) LM35-аас Arduino-ийн A0 зүү рүү эмэгтэй-эрэгтэй холбогч кабелиар;

3. LM35-аас GND зүү (зүүнээс баруун тийш 1-р зүү) -ийг эмэгтэй-эрэгтэй холбогч кабель бүхий Breadboard-ийн сөрөг шугам руу оруулах;

Алхам 7: Үс хатаагчийг Висейд бэхлэх

1. Ширээг дэнжээр засаарай

2. Үс хатаагчийг тавиур дээр тавь

3. Үс хатаагчийг сайн бэхлэхийн тулд хаалгыг тохируулна уу

Алхам 8: Ziploc® багийн дэмжлэгийг бэлтгэх

1. Хатуу хавтастай спираль тэмдэглэлийн дэвтэр сонгож, хоёр зураг дээр үзүүлсэн шиг хоёр резинэн туузыг байрлуул;

2. Хатуу хавтастай спираль тэмдэглэлийн дэвтэрийг шулуун байрлалд үлдээхийн тулд тогоо (хоёр дахь зурагт үзүүлсэн шиг) эсвэл тулгуур болгон ашиглаж болох зүйлийг сонгох;

3. Савны тагны дээд талд хоёр резинэн тууз бүхий хатуу бүрхүүлтэй спираль дэвтэр тавь (гурав дахь зурагт үзүүлсэн шиг)

Алхам 9: Ziploc® уутны дотор агааржуулагч байрлуулна

1. Өрөөг бохирдуулахгүйн тулд N95 Breather -ийг Ziploc® уутанд болгоомжтой хийж сайтар битүүмжилнэ үү (Зураг 1);

2. Ziploc® цүнхийг тулгуур хэсэгт байрлуул (өмнөх алхам дээр барьсан), хатуу хавтастай спираль тэмдэглэлийн дэвтэр дээр байрлуулсан хоёр резинэн туузыг татаж ав (Зураг 2);

Алхам 10: Температур мэдрэгчийг Ziploc® уутанд гаднаас нь холбоно уу

1. LM35 мэдрэгчийг Ziploc® багийн гадна талд бага зэрэг наалддаг туузаар бэхлээрэй.

Алхам 11: N95 агааржуулагч ба түүний дэмжлэгийг зөв байрлалд байрлуулах

1. N95 агааржуулагч нь үс хатаагчаас 12.5 см зайд байх ёстой. Хэрэв илүү хол зайд байрлуулсан бол температур 70 хэмээс дээш өсөхгүй бөгөөд ариутгал нь зохих ёсоор хийгдэхгүй. Хэрэв илүү хол зайд байрлуулсан бол температур 70 хэмээс дээш өсч, амьсгалахад хор хөнөөл учруулна. Тиймээс 12.5 см нь 1700 Вт -ийн үс хатаагчийн хамгийн тохиромжтой зай юм.

Хэрэв үс хатаагч нь их бага чадалтай бол температурыг аль болох 70 ° C -т ойр байлгахын тулд зайг зөв тохируулах хэрэгтэй. Энэ тохируулгын процессыг янз бүрийн үс хатаагчаар хийх боломжтой болгохын тулд Arduino програм нь 1 секунд тутамд температурыг хэвлэдэг;

Алхам 12: Бүгдийг ажил хэрэг болгох

Өмнөх алхмуудын бүх холболтыг хийсний дараа Relay Shield цахилгаан кабелийн цахилгаан эрэгтэй холбогчийг залгуурт залгаж, USB кабелийн А хэлбэрийг Arduino -д, USB тэжээлийн хангамжид (эсвэл компьютерийн USB порт) оруулна уу. Дараа нь ариутгагч нь дээрх видео шиг ажиллаж эхэлнэ

Алхам 13: Ашигласан материал

1. Дуу Wuhui1, Pan Bin2, Kan Haidong2 等. Эмнэлгийн маск дээрх вирусын халдварын дулааны идэвхгүй байдлын үнэлгээ [J]. МИКРОБ, ХАЛДВАРЫН СОНГОЛТ, 2020, 15 (1): 31-35. (https://jmi.fudan.edu.cn/EN/10.3969/j.issn.1673-6184.2020.01.006 дээрээс авах боломжтой, 2020 оны 4-р сарын 08-нд хандсан)

2. Сантос, Диего Асканио. Temperature Capturing Algorithm and Temperature Over Time Datasets, 2020. (https://gist.github.com/DiegoAscanio/865d61e3b774aa614c00287e24857f83 дээрээс авах боломжтой, 2020 оны 4 -р сарын 09 -нд нэвтэрсэн болно)

3. Сантос, Диего Асканио. Алгоритм ба түүний шаардлага, 2020. (https://gist.github.com/DiegoAscanio/261f7702dac87ea854f6a0262c060abf дээрээс авах боломжтой, 2020 оны 4 -р сарын 09 -нд нэвтэрсэн болно)

4. Сантос, Диего Асканио. Температур хөргөлтийн мэдээллийн сан, 2020. (https://gist.github.com/DiegoAscanio/c0d63cd8270ee517137affacfe98bafe дээрээс авах боломжтой, 2020 оны 4 -р сарын 09 -нд нэвтэрсэн болно)