CN105715842A - 一种具有致病菌扫描功能的水龙头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有致病菌扫描功能的水龙头，包括本体、液晶显示屏、出水口、光源与扫描窗口、红外感应器件、耦合光纤、暗室、准直镜、光栅、光电耦合器件、运算与控制芯片；所述光源与扫描窗口能够以多种波长的光波顺序辐照其扫描范围内的物体，激发常见致病菌使其发射特定波长的荧光，被探测系统接收和处理，在所述液晶显示屏上显示并发出警告。通过该水龙头，人们在洗手时可以直观地感受清洁程度，从而养成良好的洗手习惯，减少疾病的感染与传播。

Description

一种具有致病菌扫描功能的水龙头
技术领域
本发明涉及光谱学和细菌检测领域，尤其是在自动感应式水龙头上的应用。
背景技术
勤洗手是避免感染和传播疾病的重要手段之一。然而，由于细菌不能直接被肉眼所见，人们很难直观感受手部上附着的大量细菌，从而造成洗手的随意性。据统计，人们平均洗手时间只有6秒，远少于美国疾病控制和预防中心推荐的15～30秒。这些残留在手部的大量致病菌极易引起传染性疾病的感染和传播。因此，让人们养成良好的洗手习惯，彻底清洁双手就显得尤为重要。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种具有致病菌扫描功能的水龙头。该水龙头可在清洁双手的过程中通过光谱技术分析致病菌信息并适时提醒，从而使人们对手部的清洁程度有直观感受，确保彻底的清洁以及养成良好的洗手习惯。
本发明提供的技术解决方案如下：
一种具有致病菌扫描功能的水龙头，包括本体和出水口，其特点在于，还包括液晶显示屏、光源与扫描窗口、红外感应器件、耦合光纤、暗室、运算与控制芯片，以及设置在所述暗室内的准直镜、光栅和光电耦合器件；
所述的液晶显示器嵌入在本体顶部，且与运算与控制芯片相连；
所述的出水口位于本体顶部的液晶显示器偏下位置，且与运算与控制芯片相连；
所述的光源与扫描窗口位于本体中部位置并向下，该光源与扫描窗口分为多波长扫描光源和广角透镜组合，所述的多波长扫描光源与运算与控制芯片相连，所述广角透镜组合的一端与所述光纤的一端相连接，该光纤的另一端经过狭缝耦合入所述暗室，在该暗室内、沿光路传播方向依次放置所述准直镜、光栅和光电耦合器件(10)，该光电耦合器件与运算与控制芯片相连，将采集的光谱传送至运算与控制芯片；
所述的红外感应窗口位于本体底部并朝向正前方，且与运算与控制芯片相连。
所述的多波长光源在运算和控制芯片的控制下，以多种波长的光波顺序辐照其扫描范围内的物体，并通过广角透镜组合将被扫描物体发出的光线耦合汇聚，进入光纤；通过广角透镜组合汇聚入光纤的光子将从光纤的另一端耦合进暗室，先后入射到准直镜和光栅，并最终辐照光电耦合器件，由光电耦合器件将采集的光谱通过线缆传送至控制与运算芯片。
所述的多波长光源与光电耦合器件通过控制与运算芯片联动，对于多波长光源的每一扫描波长均有对应的发射光谱被光电耦合器件采集并被控制与运算芯片存储和处理。
所述运算与控制芯片内存储有各种常见致病菌在特定激发波长下的特征辐射光谱；通过对光电耦合器件采集的特定激发波长下的光谱进行运算和分析，得出该光谱内是否包括与致病菌相关的特征光谱。
所述运算与控制芯片将通过分析光电耦合器件所采集的光谱信息，确认被扫描物体是否包含有致病菌并通过光谱的强度信息获得致病菌的数量；之后，将致病菌种类与数量信息显示在液晶显示屏，并在致病菌种类和数量达到需要危险程度时给予特定的警告。
所述出水口与红外探测器通过运算与控制芯片联动；当红外探测器触发时，出水口自动出水；当红外探测器停止触发时，出水口自动停止出水；当运算控制芯片检测到致病菌达到危险等级时，无论红外探测器是否被触发，水龙头出水口的关闭时间均会向后延迟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在人们洗手时能够照射手上致病菌并使其发射荧光的水龙头，使得人们能够直观地看到手上的致病菌，因而将手清洗干净，并养成良好的洗手习惯。
附图说明
图1是本发明一种具有致病菌扫描功能的水龙头的整体结构示意图；
图2是本发明一种具有致病菌扫描功能的水龙头的元器件连接示意图。
具体实施方式
下面结合实施实例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1和图2，图1是本发明一种具有致病菌扫描功能的水龙头的整体结构示意图，图2是本发明一种具有致病菌扫描功能的水龙头的元器件连接示意图。由图可见，一种具有致病菌扫描功能的水龙头，包括：本体1、液晶显示屏2、出水口3、光源与扫描窗口4、红外感应器件5、耦合光纤6、暗室7、准直镜8、光栅9、光电耦合器件10、运算与控制芯片11；所述的光源与扫描窗口4分为两个部分，分别对应于多波长扫描光源4a和广角透镜组合4b。
上述元部件的位置关系如下：所述的液晶显示器2嵌入在本体1顶部；所述的出水口位3于本体1顶部的液晶显示器2偏下位置；所述的光源与扫描窗口4位于本体1中部位置并向下倾斜；所述的红外感应窗口5位于本体底部并朝向正前方；所述的广角透镜组合4b的末端与光纤6耦合；所述光纤6的一端与广角透镜组合4b相连接，另一端经过狭缝耦合入暗室7；所述的暗室7内部包括准直镜8、光栅9和光电耦合器件10；所述的准直镜8位于从光纤耦合进暗室的光线的传播方向的前方，所述的光栅9位于准直镜8的反射光线的前方，所述的光电耦合器件10位于光栅9的反射光线的前方。所述的液晶显示屏2、水龙头出水口3、多波长光源4a、红外感应器件5和光电耦合器件10均通过线缆与运算和控制芯片11相连接；所述的耦合光纤6、暗室7、准直镜8、光栅9、光电耦合器件10、运算与控制芯片11等部件均位于本体1的内部。
所述的多波长光源4a在运算和控制芯片11的控制下，以多种波长的光波顺序辐照其扫描范围内的物体，并通过广角透镜组合4b将被扫描物体发出的光线耦合汇聚，进入光纤6；通过广角透镜组合4b汇聚入光纤6的光子将从光纤6的另一端耦合进暗室7，先后入射到准直镜(8)和光栅9，并最终辐照光电耦合器件10，由光电耦合器件10将采集的光谱通过线缆传送至运算与控制芯片11。
所述的多波长光源4a与光电耦合器件10通过控制与运算芯片11联动，对于多波长光源4a的每一扫描波长均有对应的发射光谱被光电耦合器件10采集并被运算与控制芯片11存储和处理。
所述运算与控制芯片11内存储有各种常见致病菌在特定激发波长下的特征辐射光谱；通过对光电耦合器件10采集的特定激发波长下的光谱进行数值模拟，并与已存储的致病菌特征光谱进行比对，得出所采集的光谱内是否包含致病菌的光谱成分及其所占的比例。
所述运算与控制芯片11将通过分析光电耦合器件10所采集的光谱信息，确认被扫描物体是否包含有致病菌并通过光谱的强度信息获得致病菌的数量；之后，将致病菌种类与数量信息显示在液晶显示屏2，在致病菌种类和数量达到危险程度时，液晶显示屏2还将显示警告信息，提醒用户延长洗手时间。
所述出水口3与红外探测器5通过运算与控制芯片11联动；当红外探测器5触发时，出水口3自动出水；当红外探测器5停止触发时，出水口3自动停止出水；当运算控制芯片11检测到致病菌达到危险等级时，无论红外探测器5是否被触发，出水口3的关闭时间均会向后延迟。

Claims (6)

1.一种具有致病菌扫描功能的水龙头，包括本体(1)和出水口(3)，其特征在于，还包括液晶显示屏(2)、光源与扫描窗口(4)、红外感应器件(5)、耦合光纤(6)、暗室(7)、运算与控制芯片(11)，以及设置在所述暗室(7)内的准直镜(8)、光栅(9)和光电耦合器件(10)；
所述的液晶显示器(2)嵌入在本体(1)顶部，且与运算与控制芯片(11)相连；
所述的出水口(3)位于本体(1)顶部的液晶显示器(2)偏下位置，且与运算与控制芯片(11)相连；
所述的光源与扫描窗口(4)位于本体(1)中部位置并向下，该光源与扫描窗口(4)分为多波长扫描光源(4a)和广角透镜组合(4b)，所述的多波长扫描光源(4a)与运算与控制芯片(11)相连，所述广角透镜组合(4b)的一端与所述光纤(6)的一端相连接，该光纤(6)的另一端经过狭缝耦合入所述暗室(7)，在该暗室(7)内、沿光路传播方向依次放置所述准直镜(8)、光栅(9)和光电耦合器件(10)，该光电耦合器件(10)与运算与控制芯片(11)相连，将采集的光谱传送至运算与控制芯片(11)；
所述的红外感应窗口(5)位于本体(1)底部并朝向正前方，且与运算与控制芯片(11)相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有致病菌扫描功能的水龙头，其特征在于：所述的多波长光源(4a)在运算和控制芯片(11)的控制下，以多种波长的光波顺序辐照其扫描范围内的物体，并通过广角透镜组合(4b)将被扫描物体发出的光线耦合汇聚，进入光纤(6)；通过广角透镜组合(4b)汇聚入光纤(6)的光子将从光纤(6)的另一端耦合进暗室(7)，先后入射到准直镜(8)和光栅(9)，并最终辐照光电耦合器件(10)，由光电耦合器件(10)将采集的光谱通过线缆传送至运算和控制芯片(11)。
3.根据权利要求1所述的一种具有致病菌扫描功能的水龙头，其特征在于：所述的多波长光源(4a)与光电耦合器件(10)通过运算和控制芯片(11)联动，对于多波长光源(4a)的每一扫描波长均有对应的发射光谱被光电耦合器件(10)采集并被运算和控制芯片(11)存储和处理。
4.根据权利要求1所述的一种具有致病菌扫描功能的水龙头，其特征在于：运算与控制芯片(11)内存储有各种常见致病菌在特定激发波长下的特征辐射光谱；通过对光电耦合器件(10)采集的特定激发波长下的光谱进行运算和分析，得出该光谱内是否包括与致病菌相关的特征光谱。
5.根据权利要求1所述的一种具有致病菌扫描功能的水龙头，其特征在于：运算与控制芯片(11)将通过分析光电耦合器件(10)所采集的光谱信息，确认被扫描物体是否包含有致病菌并通过光谱的强度信息获得致病菌的数量；之后，将致病菌种类与数量信息显示在液晶显示屏(2)，并在致病菌种类和数量达到需要危险程度时给予特定的警告。
6.根据权利要求1所述的一种具有致病菌扫描功能的水龙头，其特征在于：出水口(3)与红外探测器(5)通过运算与控制芯片(11)联动；当红外探测器(5)触发时，出水口(3)自动出水；当红外探测器(5)停止触发时，出水口(3)自动停止出水；当运算控制芯片(11)检测到致病菌达到危险等级时，无论红外探测器(5)是否被触发，出水口(3)的关闭时间均会向后延迟。
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