■福建省廈門集美中學(xué)

腳可能是最容易被人們忽視的身體部位，隨之而來的一系列腳部問題令人束手無策。腳部疾病的誘因之一就是鞋子過于潮濕，很多腳癬、腳氣患者往往忽略對(duì)鞋子及襪子的消毒，導(dǎo)致足部疾病久治不愈。

市面上各種聲稱具有殺菌功能的鞋子烘干器應(yīng)運(yùn)而生，但質(zhì)量參差不齊，有的甚至夸大其殺菌、除臭的功能。

我對(duì)市面上幾款不同價(jià)位、銷量較高的產(chǎn)品進(jìn)行拆解、分析，發(fā)現(xiàn)它們存在以下問題：負(fù)氧離子鞋子烘干器內(nèi)根本沒有負(fù)氧離子發(fā)生器，只有簡(jiǎn)單的加熱片；宣稱具有紫外線、臭氧殺菌功能的烘干器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，紫外燈照射范圍有限，無法全方位對(duì)鞋子進(jìn)行殺菌；一些宣稱有臭氧殺菌功能的產(chǎn)品通過紫外燈電離空氣產(chǎn)生臭氧，但紫外燈產(chǎn)生臭氧需要較大的功率，而多數(shù)產(chǎn)品的功率較小，產(chǎn)生的臭氧量較少，實(shí)際殺菌效果有待檢測(cè)。

雖然現(xiàn)在市面上也有許多組合類的殺菌產(chǎn)品，但效果不佳，有些功能甚至是無意義的疊加與重復(fù)。能否將已有的這些功能通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選，選擇性地將其有效組合？我進(jìn)行了如下探究。

一、設(shè)計(jì)原理

1.干燥抑菌

采用160W 的PTC 陶瓷發(fā)熱，使鞋子保持干燥，抑制細(xì)菌、真菌生長(zhǎng)和繁殖。

2.紫外線殺菌

紫外線波長(zhǎng)在250～270nm 范圍內(nèi)能破壞細(xì)菌病毒中DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡和（或）再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌、消毒的效果。

3.臭氧滅菌

臭氧殺菌徹底、無殘留，可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌等。

4.超聲波除螨

利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高達(dá)40kHz 的超聲波，抑制塵螨生命周期中的進(jìn)食和繁殖過程，達(dá)到除螨目的。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

塑料外殼，紫外線發(fā)光二極管模組，臭氧發(fā)生器模塊，加熱板及加熱器，定時(shí)器，12V 電源，各種樣式的鞋子烘干器，負(fù)氧離子發(fā)生器，40kHz（0.5～1W）超聲波發(fā)生器。

菌落總數(shù)測(cè)試片，生理鹽水，無菌棉花，滴管，鑷子，量筒，燒杯，錐形瓶，無菌操作臺(tái)，恒溫箱，高壓蒸汽滅菌鍋等。

三、實(shí)驗(yàn)過程

1.檢測(cè)菌落

先從鞋子中取樣，將樣品放入裝有生理鹽水的錐形瓶后制成樣品勻液，將菌落總數(shù)測(cè)試片置于水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，揭開上層膜，用無菌吸管吸取1ml 樣品勻液并將其均勻地滴加到紙片上，再將上層膜緩慢蓋下，靜置10s 左右使培養(yǎng)基凝固。每種稀釋度接種兩片，同時(shí)設(shè)置一片空白測(cè)試片作為陰性對(duì)照。

將測(cè)試片疊在一起放回原自封袋中并封口，透明面朝上，水平置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)。培養(yǎng)溫度設(shè)置為36℃，培養(yǎng)24h 后，細(xì)菌在測(cè)試片上生長(zhǎng)后會(huì)顯示紅色斑點(diǎn)，對(duì)測(cè)試片進(jìn)行計(jì)數(shù)并記錄。

2.確定消毒方法

我選用負(fù)氧離子、臭氧等消毒方式進(jìn)行對(duì)比，用菌落檢測(cè)紙檢測(cè)菌落數(shù)量，并放入恒溫箱進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

表1

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，負(fù)氧離子對(duì)鞋子的菌群無殺菌效果，因此我舍去負(fù)氧離子的殺菌方案，最終采用臭氧和紫外線的組合殺菌方案。

四、制作裝置

新型除螨除臭殺菌鞋子烘干器的結(jié)構(gòu)圖及電路圖如圖1、圖2。

圖1 結(jié)構(gòu)圖

圖2 電路圖

圖3 實(shí)物圖

五、實(shí)驗(yàn)測(cè)試

表2

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本作品在鞋子不同位置的殺菌效果均優(yōu)于同類產(chǎn)品，總體滅菌率達(dá)95%。對(duì)比產(chǎn)品的總體滅菌率分別為50%、45%。特別是本作品對(duì)鞋后部的滅菌效果明顯優(yōu)于對(duì)比產(chǎn)品。

六、創(chuàng)新點(diǎn)

1.采用不同波長(zhǎng)的紫外線，增強(qiáng)殺菌效果。

2.將紫外線發(fā)光二極管嵌在烘干器的外殼上，增強(qiáng)紫外線強(qiáng)度。

3.使用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，臭氧彌漫到整個(gè)滅菌空間，達(dá)到快速殺菌、消毒、除臭效果。

4.設(shè)置臭氧獨(dú)立控制開關(guān)。在有人的室內(nèi)使用時(shí)，可關(guān)閉臭氧發(fā)生器，避免臭氧對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。

5.設(shè)置倒L 型導(dǎo)聲管。在倒L 型導(dǎo)聲管的上方開導(dǎo)聲口，底部安裝40kHz（0.5～1W）超聲波發(fā)生器，通過光滑內(nèi)壁將超聲波導(dǎo)入鞋子內(nèi)部，并利用紫外LED 燈的安裝傾角、凸形表面通過孔徑兩倍的導(dǎo)孔將超聲波漫反射到鞋子內(nèi)部，使其受到超聲波的振蕩，達(dá)到殺螨的目的。

目前，該裝置中的臭氧開關(guān)還需人工控制，消毒和烘干流程未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。今后可增加相對(duì)應(yīng)的控制模塊，實(shí)現(xiàn)烘干、消毒、除螨、除臭的自動(dòng)化控制。除螨功能的實(shí)際效果因?qū)嶒?yàn)條件的限制沒有進(jìn)行測(cè)試。