便攜式紫外線消毒牙具盒

◆深圳市第七高級中學 李杰瑞

我的爸爸經(jīng)常出差，每次回家打開牙具盒時都會聞到一股難聞的氣味，他說這是被“捂”出來的。能不能想個辦法將牙具盒內(nèi)的細菌消滅掉呢？通過查找資料我了解到，牙具在使用過程中，其表面會沾染很多對人體有害的細菌和微生物。特別是便攜牙具盒內(nèi)的濕度大且不通風，更加有利于微生物的滋生。

我還注意到，現(xiàn)有的牙具消毒裝置大多為柜式或箱式，體積較大，且都是針對衛(wèi)生間等固定場所使用。于是，我萌發(fā)了發(fā)明一種具有消毒功能的便攜牙具盒的想法。

一、基本思路

借鑒現(xiàn)有牙具消毒設備的消毒方式和結構，針對現(xiàn)有便攜牙具盒中密閉、潮濕、易滋生細菌的弊端，在便攜牙具盒的盒蓋內(nèi)側安裝紫外線發(fā)射裝置。設計電路并進行實驗，最終進行組裝。結構如圖1 所示，實物如圖2 所示。

圖1 結構圖

圖2 便攜式紫外線消毒牙具盒

二、工作原理

使用牙具后，將牙具盒體底部的磁條靠近盒蓋，干簧管繼電器觸點在磁條的作用下閉合，電源電壓經(jīng)過電阻R1 加在三極管VT1 的基極，三極管VT1 導通，紫外線二極管通過發(fā)射紫外線對盒體進行消毒。

磁條與盒蓋分離后，干簧管繼電器的觸點斷開。電容C1 通過電阻R1 向三極管VT1釋放電荷，定時電路開始工作，一次消毒時間預設為3～5 分鐘。電容C1 的電荷釋放完畢后，定時結束，紫外線二極管熄滅，消毒完成。電路處于待機狀態(tài)。

圖3 電路原理圖

三、實驗測試

經(jīng)過試用，發(fā)現(xiàn)2 個紫外線二極管的消毒效果較差。將紫外線二極管增加到4 個后，對密封在塑料袋的臟抹布進行消毒效果實驗。將磁性膠條粘在牙具盒底部，將電路組裝到便攜牙具盒的頂蓋部并進行防水處理。

試用組裝好的牙具盒，牙具盒中那股難聞的氣味基本消除，證明消毒效果良好。

四、創(chuàng)新點

利用紫外線二極管和定時電路，對便攜式牙具盒的內(nèi)部環(huán)境進行消毒，杜絕對人體有害的細菌在牙刷上滋生，把住“病從口入”關。消毒電路的開關采用干簧管繼電器，提高了電路的防水性能。

五、進一步設想

（一）在消毒的同時，將牙具盒內(nèi)的濕氣排出盒外。

（二）當牙刷的使用次數(shù)超出使用期限后，語音提示使用者更換牙刷。

專家點評

李杰瑞同學的便攜式紫外線消毒牙具盒，是一件創(chuàng)客作品。這個作品的完成，首先體現(xiàn)李杰瑞同學富有愛心和強烈的責任心。因為高中階段的學習壓力大、時間緊，要完成這個作品就得花一定的時間，付出一定的精力。如果不具備這種情感和品格，這項作品就不可能完成。其次是體現(xiàn)李杰瑞同學具有初步的科技創(chuàng)新實踐能力。這個作品看似簡單，但要很好地實現(xiàn)設計要求，達到真正給牙具消毒的目的，材料的配備、電路的設計、制作裝配、實驗測試等，有一定的難度。因此，通過對這個創(chuàng)客作品的探究實踐，李杰瑞同學相關的知識與技能等無疑都有提升。

這里提出的建議是，高中生進行科技創(chuàng)新實踐活動的目的，就是要在有限的時間盡可能使批判性思維、跨學科知識與部分新技術的應用、創(chuàng)新能力與創(chuàng)新品格等得到培養(yǎng)，因此在科創(chuàng)實踐時，應盡可能做具有原創(chuàng)性的課題，這樣才更有利于自身的創(chuàng)新成長。