基于微波技术的智能型消毒柜的研制

　　引　言

　　微波消毒是近年来发展较快的一种消毒方法,已在食品工业领域得到推广应用。近年来,国内外对其进行了大量研究。20世纪70年代我国开始生产微波设备,军事医学科学院率先开展了微波对医疗用品杀菌的研究。笔者针对SARS病毒怕热、怕潮、怕酸的弱点,采用微波技术、超声雾化技术和单片机技术研制了具有加热、加湿、加酸、加压、温度检测、显示及报警等功能的DY-1智能型病毒消毒柜,解决了SARS感染者及医务人员衣物一次性烧毁而造成财力、物力和人力浪费的问题,同时,该病毒消毒柜还可作为医院传染科、手术室以及其他科室衣物及器械的消毒工具。

　　1　微波消杀毒原理

　　微波是一种频率高(300~300 000 MHz)、波长短(1 mm~1 m)的电磁波。按其波长可分为3个波段:分米波、厘米波与毫米波。目前,消毒中常用的微波频率有(915±25) MHz与(2 450±50) MHz两种,其波长均属于分米波波段。微波杀菌是由于微波热效应和非热效应及其他因素共同作用的结果[1]。在微波场的作用下,细菌中的水分因在高频电磁场作用下,其极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向,这些取向按交变电磁的频率不断变化,这一过程造成分子的运动和相互摩擦吸收微波能量而升温,从而使体内蛋白质发生变性,导致菌体死亡,同时由于场力的作用,细胞膜断面上的电位发生变化,从而改变了细胞膜质的通透性能,影响营养物质进入细胞,使细菌正常的新陈代谢过程受到干扰或破坏,细胞结构功能紊乱,结果导致细菌生长发育的抑制、丧失和死亡。微波消毒本身有很多优点,其中最主要的是操作简单,能耗低且不产生二次污染[2]。微波杀毒效果与波长或频率有关,微波的频率越低,波长越长,穿透物品越深,但微波的频率低,加热速度减慢,消毒时间延长,所以只适于处理大件物品。微波的频率高,物品升温快,杀菌作用强,但其穿透力差,因此只适用于消毒小件或厚度不大的物品[3]。

　　2　仪器总体设计

　　DY-1智能型病毒消毒柜主要由大功率模块和控制模块两部分组成。大功率模块包括微波发生器、加湿装置、超声发生器和旋转部件,主要是创造杀毒环境。控制模块包括电源模块、控制器模块、隔离模块和温度检测模块,主要是对系统的微波发生器启动时间、加湿装置加湿时间、病毒消毒柜工作时间及温度测量和过热保护等参数进行控制。其总体设计框图如图1所示。

　　3　单元设计

　　3·1　微波发生器

　　微波发生器由微波管和微波管电源两部分组成。其中微波管电源(简称电源或微波源)的作用是把常用的交流电能变成直流电能,为微波管工作创造条件。微波管是微波发生器的核心,它将直流电能转变成微波能[3,4]。通过微波对各种衣物及非金属器械进行杀毒。