CN116549680B - 一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置，包括调节机构；所述调节机构包括第一筒体及设置其上的第一线性自由度；所述第一筒体的以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个所述拓扑组件；（1）消毒效果好：采用超声波和电场相互作用的方式，能够在物体表面和内部产生机械和电化学效应，从而有效杀灭各种微生物，包括细菌、病毒和真菌等。（2）消毒速度快：装置采用变径式调节，可以根据被消毒物体的大小和形状自动调节超声波和电场的作用范围和强度，从而快速完成消毒过程。（3）应用范围广：适用于各种形状和大小的物体，包括生物医学设备、食品、器具等。

Description

一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置

技术领域

本发明涉及消毒装置技术领域，特别涉及一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置。

背景技术

消毒装置在食品工程、医学、主要是通过消灭微生物，保证生产过程中的卫生安全，避免微生物污染对人类健康造成的危害。

例如在食品工程中，消毒装置主要应用于食品加工和保存过程中。食品加工过程中，常常需要对食品进行消毒处理，以杀灭可能存在的细菌、病毒等微生物，避免对食品品质和人体健康造成影响。例如，在奶制品生产中，常常需要对牛奶进行高温处理，或者使用紫外线消毒装置进行杀菌处理。在食品保存和运输过程中，也需要使用消毒装置对食品包装、容器等进行消毒处理，以防止细菌、霉菌等微生物污染食品。

再例如在医学领域中，消毒装置主要应用于医疗设备、手术室、病房等场所的消毒处理。消毒装置可以对医疗设备、器械等进行高温、化学、紫外线等消毒处理，杀灭可能存在的细菌、病毒等微生物，确保医疗过程的安全性和卫生质量。

在现有技术中，采用超声波或电场进行消毒的技术是较为前沿的应用技术，但是发明人经场景的工作与研究发现，传统的消毒装置存在如下的技术问题：

（1）首先，超声波或电场单独作用于细菌时，其杀灭效果有限。超声波主要通过产生机械振动，使细胞壁产生变形破裂等作用，对一些较脆弱的细菌可以有一定的杀菌效果。电场主要通过对细胞膜和胞内物质的电离和氧化作用产生杀菌效果，但对于较为坚韧的细菌如芽孢等，其杀灭效果有限。

（2）其次，超声波或电场的单独作用范围有限。超声波在传播过程中会受到衰减和散射的影响，因此其能够作用的范围有限；电场的作用范围也受到其施加方式和强度的限制，如直流电场作用范围较小。

（3）最后，超声波或电场单独作用时难以达到深部消毒效果。超声波和电场在传播过程中会遇到不同介质的反射、散射等影响，难以穿透到物体深层进行消毒。尤其是对于复杂的物体结构和凹凸不平的表面，超声波和电场作用效果更加有限。

为此，提出一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置，包括调节机构；所述调节机构包括第一筒体及设置其上的第一线性自由度；所述第一筒体的以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个所述拓扑组件，所述第一线性自由度作用于所述拓扑组件作变径调节；每个所述拓扑组件均配合有至少一个输出电场和超声波的作声电相互的消毒组件；置物机构设于所述第一筒体内，所述置物机构包括沿所述第一筒体中轴线的第二线性自由度，及由所述第二线性自由度驱动的用于钳固被消毒件的钳固组件。

其中，所述被消毒件指的是能够被电场和超声波同时穿透的、存储有需要进行消毒器件的容器。

在上述实施方式中：这种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的实施方式是通过调节机构和置物机构相结合来实现消毒处理。调节机构包括第一筒体及设置其上的第一线性自由度，以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个拓扑组件，每个拓扑组件都能够通过第一线性自由度作变径调节。每个拓扑组件配合至少一个输出电场和超声波的消毒组件，置物机构包括沿第一筒体中轴线的第二线性自由度，以及由第二线性自由度驱动的用于钳固被消毒件的钳固组件。

在上述实施方式中：上述的第一线性自由度和第二线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

其中在一种实施方式中：所述调节机构安装于壳体内，所述壳体包括用于开启和关闭的门体，其开口部分与所述第一筒体的中轴线处于同一位置；其中，所述调节机构的所述第一筒体固定连接于所述壳体的内侧壁；所述调节机构包括滑动配合于所述第一筒体的外表面的第二筒体；还包括输出所述第一线性自由度的伸缩缸，其缸体和活塞杆分别固定连接于所述第一筒体和所述第二筒体的外表面，其驱动所述第二筒体滑动于所述第一筒体的外表面；所述拓扑组件配合于所述第一筒体和所述第二筒体。所述伸缩缸优选为伺服电缸，其缸体和活塞杆分别固定连接于所述第一筒体和所述第二筒体的外表面，其驱动所述第二筒体滑动于所述第一筒体的外表面。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，该基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的调节机构安装于壳体内。壳体包括用于开启和关闭的门体，其开口部分与第一筒体的中轴线处于同一位置。第一筒体固定连接于壳体的内侧壁，调节机构包括滑动配合于第一筒体的外表面的第二筒体，以及输出第一线性自由度的伸缩缸。拓扑组件配合于第一筒体和第二筒体。

其中在一种实施方式中：所述拓扑组件的数量为十二个，每个所述拓扑组件均包含：两个第一板体和第二板体，所述第二板体的一端铰接于所述第一板体的一端；所述第一板体面向所述第一筒体中轴线的一面安装有所述消毒组件；所有的所述拓扑组件的所述第一板体共同围绕形成一个拓扑形圆柱体。

其中在一种实施方式中：两个所述第一板体呈半叠加布置且滑动配合，所述第二板体的另一端铰接于所述第一筒体；所述拓扑组件还包括第一铰架和第二铰架；所述第一铰架的一端和另一端分别铰接于所述第二筒体和所述第二铰架的一端，所述第二铰架的另一端铰接于叠加位于最外部的所述第一板体的外表面。

当所述第二筒体由所述伺服电缸驱动滑动时，第二筒体以滑动配合的形式，带动所述第一铰架作线性调节，所述第一铰架进一步铰接且带动第二铰架作线性调节，进而第二铰架牵扯带动所述第一板体进行角度调节；因第一板体的下部由第二板体支撑，且第二板体的另一端铰接至位置固定的第一筒体，故第一板体相较于第一筒体的中轴线的位置发生靠近或原理取决于伺服电缸的行程方向；又因上述的驱动是由第二筒体的线性调节作的同步驱动，固所有的第一板体围绕行成的“拓扑圆柱体”可以实现变径式调节，带动消毒组件作变径式超声波及电场震荡消毒。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，两个第一板体呈半叠加布置且滑动配合，第二板体的另一端铰接于第一筒体；拓扑组件还包括第一铰架和第二铰架；第一铰架的一端和另一端分别铰接于第二筒体和第二铰架的一端，第二铰架的另一端铰接于叠加位于最外部的第一板体的外表面。当第二筒体由伺服电缸驱动滑动时，第二筒体以滑动配合的形式，带动第一铰架作线性调节，第一铰架进一步铰接且带动第二铰架作线性调节，进而第二铰架牵扯带动第一板体进行角度调节。因第一板体的下部由第二板体支撑，且第二板体的另一端铰接至位置固定的第一筒体，故第一板体相较于第一筒体的中轴线的位置发生靠近或远离取决于伺服电缸的行程方向。拓扑组件围绕形成的“拓扑圆柱体”可以实现变径式调节，带动消毒组件作变径式超声波及电场震荡消毒。

其中在一种实施方式中：在所有的所述拓扑组件的所有所述第一板体的叠加布置中，一个位于外部的所述第一板体的内部两端滑动配合有两个所述第一板体，且外部的所述第一板体通过连接架滑动配合于另两个位于内部的所述第一板体。所述连接架的两端滑动配合有销轴，两个销轴分别固定连接于外部的所述第一板体和内部的所述第一板体，实现两个不同位置的所述第一板体之间相互限位。

在这种实施方式中，所有的拓扑组件的所有的第一板体都叠加布置，其中一个位于外部的第一板体的内部两端滑动配合有两个第一板体，外部的第一板体通过连接架滑动配合于另两个位于内部的第一板体。连接架的两端滑动配合有销轴，两个销轴分别固定连接于外部的第一板体和内部的第一板体，实现两个不同位置的第一板体之间相互限位。

其中在一种实施方式中：所述消毒组件包括固定连接于所述第一板体的电场发生器和超声波发生器。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，消毒组件包括电场发生器和超声波发生器，它们被固定连接在拓扑组件的第一板体上。

其中在一种实施方式中：所述置物机构包括固定连接于所述第一筒体内部的机架，所述机架的轴向与所述第一筒体的中轴线呈平行或叠加；所述机架的外表面沿轴向滑动配合有移动架，并设有输出所述第二线性自由度的线性模组，所述第二线性自由度连接并驱动于所述移动架沿所述机架滑动；所述移动架远离所述机架的一面安装有所述钳固组件。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，置物机构包括固定连接于第一筒体内部的机架，机架的轴向与第一筒体的中轴线呈平行或叠加。机架的外表面沿轴向滑动配合有移动架，移动架远离机架的一面安装有钳固组件。同时，置物机构还设有输出第二线性自由度的线性模组，第二线性自由度连接并驱动于移动架沿机架滑动。

其中在一种实施方式中：所述线性模组包括相互啮合的齿条和齿轮，所述齿条固定连接于所述移动架，所述齿轮由固定连接于所述机架的第一旋转执行件驱动旋转。

所述第一旋转执行件优选为第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴固定连接于所述齿轮，其本体固定连接于所述机架。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，线性模组包括相互啮合的齿条和齿轮，齿条固定连接于移动架，齿轮由第一旋转执行件驱动旋转。第一旋转执行件优选为第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴固定连接于齿轮，其本体固定连接于机架。

其中在一种实施方式中：所述钳固组件包括固定连接于所述移动架的第二旋转执行件，和由所述第二旋转执行件驱动旋转的用于钳固上述被消毒件的电动卡爪。

所述第二旋转执行件优选为第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴固定连接于所述电动卡爪的外部壳体，其本体固定连接于所述移动架。

在上述实施方式中：在这种实施方式中，钳固组件包括固定连接于移动架的第二旋转执行件，和由第二旋转执行件驱动旋转的用于钳固被消毒件的电动卡爪。第二旋转执行件优选为第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴固定连接于电动卡爪的外部壳体，其本体固定连接于移动架。

其中在一种实施方式中：所述置物机构的数量为两个，且对称安装于所述第一筒体的内侧壁。

在上述实施方式中：该消毒装置采用两个置物机构，分别安装于第一筒体的内侧壁，且对称布置。这种实施方式可以同时对至少两个被消毒件进行消毒，提高消毒效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）消毒效果好：采用超声波和电场相互作用的方式，能够在物体表面和内部产生机械和电化学效应，从而有效杀灭各种微生物，包括细菌、病毒和真菌等。

（2）消毒速度快：装置采用变径式调节，可以根据被消毒物体的大小和形状自动调节超声波和电场的作用范围和强度，从而快速完成消毒过程。

（3）应用范围广：适用于各种形状和大小的物体，包括生物医学设备、食品、器具等。

（4）操作方便：装置使用简单，操作方便，无需使用化学药品或高能辐射等方法进行消毒，减少了环境污染和对操作人员的危害。

（5）高效节能：装置采用变径式调节和声电相互作用的方式，能够实现精准控制消毒剂量，节约能源和消毒剂使用量，从而降低了消毒成本。

综上所述，基于变径式调节及声电相互作用的消毒装置具有消毒效果好、消毒速度快、应用范围广、操作方便、高效节能等优点，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一视角立体结构示意图；

图2为本发明的另一视角立体结构示意图；

图3为本发明的壳体结构示意图；

图4为本发明的壳体内部结构示意图；

图5为本发明的壳体内的调节机构及置物机构立体结构示意图；

图6为本发明的调节机构立体结构示意图；

图7为本发明的拓扑组件一视角立体结构示意图；

图8为本发明的拓扑组件另一视角立体结构示意图；

图9为本发明的置物机构一视角立体结构示意图；

图10为本发明的置物机构另一视角立体结构示意图；

图11为本发明的调节机构的控制程序（C++）图（第一部分）；

图12为本发明的调节机构的控制程序（C++）图（第二部分）；

图13为本发明的调节机构的控制程序（C++）图（第三部分）；

图14为本发明的调节机构的示意性程序的运行；

图15为本发明的消毒组件控制程序（C++）图；

图16为本发明的置物机构的控制程序（C++）图（第一部分）；

图17为本发明的置物机构的控制程序（C++）图（第二部分）；

图18为本发明的置物机构的控制程序（C++）图（第三部分）；

图19为本发明的置物机构的控制程序（C++）图（第四部分）。

附图标记：1、工作台；2、控制器；3、壳体；

4、调节机构；

401、第一筒体；402、伸缩缸；403、第二筒体；404、拓扑组件；4041、第一板体；4042、第一铰架；4043、第二铰架；4044、连接架；4045、第二板体；

5、消毒组件；

501、电场发生器；502、超声波发生器；

6、置物机构；

601、机架；602、第一旋转执行件；603、移动架；604、线性模组；605、第二旋转执行件；606、电动卡爪。

实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在现有技术中，超声波或电场单独作用的杀菌效果均有一定的限制；在现有的理论中，超声波和电场可以相互作用，这种相互作用称为声电相互作用。声电相互作用可以发生在介质中，如气体、液体和固体。当声波通过介质传播时，会引起介质中的电荷的运动，从而产生电场。反过来，当电场施加在介质上时，会影响介质中的电荷的分布和运动，从而影响介质中声波的传播。当声波和电场同时存在于介质中时，它们可以相互影响和作用。

因此，基于声电相互的原理，可以设计出一种超声波消毒装置。超声波可以产生高频振动，使细菌、病毒等微生物受到机械应力，从而破坏其结构和生命活动，起到杀灭微生物的作用。同时，声电相互也可以用来产生电场，通过电场作用，可以将带电的微生物吸附在特定的表面上，实现对微生物的固定和杀灭。基于这些原理，可以设计出一种超声波消毒装置，其工作原理是利用超声波和电场相互作用，对微生物进行杀菌和消毒。具体实现方式可以是在消毒设备中引入一定频率和能量的超声波，并在装置内设置一定的电场，在微生物通过消毒设备时，超声波和电场同时作用于微生物表面，达到消毒的效果。

实施例一：为此，请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案以达到上述需求：一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置，包括调节机构4；调节机构4包括第一筒体401及设置其上的第一线性自由度；第一筒体401的以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个拓扑组件404，第一线性自由度作用于拓扑组件404作变径调节；每个拓扑组件404均配合有至少一个输出电场和超声波的作声电相互的消毒组件5；置物机构6设于第一筒体401内，置物机构6包括沿第一筒体401中轴线的第二线性自由度，及由第二线性自由度驱动的用于钳固被消毒件的钳固组件。

需要指出的是，在本具体实施方式中，被消毒件指的是能够被电场和超声波同时穿透的、存储有需要进行消毒器件的容器。

在本方案中：这种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的实施方式是通过调节机构4和置物机构6相结合来实现消毒处理。调节机构4包括第一筒体401及设置其上的第一线性自由度，以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个拓扑组件404，每个拓扑组件都能够通过第一线性自由度作变径调节。每个拓扑组件404配合至少一个输出电场和超声波的消毒组件5，置物机构6包括沿第一筒体401中轴线的第二线性自由度，以及由第二线性自由度驱动的用于钳固被消毒件的钳固组件。

具体的：该装置利用了声电相互的原理，将电场和超声波相互作用来进行消毒处理。首先通过调节机构4实现拓扑组件404的变径调节，使得拓扑组件404的直径与被消毒件的直径匹配。然后置物机构6将被消毒件钳固在拓扑组件404上，使其能够同时受到电场和超声波的作用。在此过程中，拓扑组件404中的消毒组件5输出电场和超声波，将其作用于被消毒件上，杀灭微生物，实现消毒处理。

在本方案中：上述的第一线性自由度和第二线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

可以理解的是，在本具体实施方式中：这种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的主要功能是通过电场和超声波的相互作用来对被消毒件进行彻底的消毒处理，能够有效地杀灭微生物。该装置可以钳固不同直径的被消毒件，并通过变径调节实现匹配处理，具有较高的灵活性和适用性。在实际应用中，可以广泛应用于医疗、食品、环境等领域，能够满足消毒需求。

进一步的，上述“容器”的材质选择，需要具体考虑被消毒物品的特性以及使用场景的要求。一般来说，可以选用能够同时传递电场和超声波的材料，如一些常见的聚合物材料，比如聚乙烯、聚丙烯等。

在本方案中，上述的调节机构4和置物机构6为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；在上述调节机构4和置物机构6的基础上，其安置于壳体3内；具体的，壳体3作为整体装置的基准支撑结构，为上述装置提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业；

具体的，通过壳体3对上述机构的支撑，可将整体装置配合一工作台1安放并应用于需要进行消毒作业的场景中，使得本装置整体作为一个附加的工序于现有的进行消毒作业的场景中，实现提供消毒作业功能；

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠市电进行供能；具体的，装置整体的电器元件与市电输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件还可以依靠工作台1内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，本装置的外部还设有一控制器2，该控制器2用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图4~8：调节机构4安装于壳体3内，壳体3包括用于开启和关闭的门体，其开口部分与第一筒体401的中轴线处于同一位置；其中，调节机构4的第一筒体401固定连接于壳体3的内侧壁；调节机构4包括滑动配合于第一筒体401的外表面的第二筒体403；还包括输出第一线性自由度的伸缩缸402，其缸体和活塞杆分别固定连接于第一筒体401和第二筒体403的外表面，其驱动第二筒体403滑动于第一筒体401的外表面；拓扑组件404配合于第一筒体401和第二筒体403。

优选的，伸缩缸402优选为伺服电缸，其缸体和活塞杆分别固定连接于第一筒体401和第二筒体403的外表面，其驱动第二筒体403滑动于第一筒体401的外表面。

在本方案中：在这种实施方式中，该基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的调节机构4安装于壳体3内。壳体3包括用于开启和关闭的门体，其开口部分与第一筒体401的中轴线处于同一位置。第一筒体401固定连接于壳体3的内侧壁，调节机构4包括滑动配合于第一筒体401的外表面的第二筒体403，以及输出第一线性自由度的伸缩缸402。拓扑组件404配合于第一筒体401和第二筒体403。

具体的：该实施方式的基本原理与之前的基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置相同。调节机构4通过伸缩缸402的输出第一线性自由度，驱动第二筒体403滑动于第一筒体401的外表面，实现对拓扑组件404的变径调节。被消毒件置于拓扑组件404中央，受到电场和超声波的相互作用，达到消毒目的。

可以理解的是，在本具体实施方式中：在这种实施方式中，通过将调节机构4安装于壳体3内，并设置门体，方便操作和维护。伸缩缸402采用伺服电缸，能够实现高精度的变径调节，提高消毒效果。该装置适用于对不同大小被消毒件的消毒，能够广泛应用于医疗、食品、环境等领域，达到高效、精准、安全的消毒效果。

需要指出的是，为了隔离电场和超声波对外部人员造成可能的伤害，壳体3及其门体可以选择具有隔离性能的材料，例如金属屏蔽材料、绝缘材料等。此外，壳体3的内部可以进行特殊的涂层处理，例如铅涂层、聚合物涂层等，以增强其对电磁辐射和声波的隔离能力。同时，壳体3设计为密封性壳体，以确保电场和超声波不会通过任何裂缝或孔洞泄漏出来。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图6~8：拓扑组件404的数量为十二个，每个拓扑组件404均包含：两个第一板体4041和第二板体4045，第二板体4045的一端铰接于第一板体4041的一端；第一板体4041面向第一筒体401中轴线的一面安装有消毒组件5；所有的拓扑组件404的第一板体4041共同围绕形成一个拓扑形圆柱体。

在本方案中：在这种实施方式中，该基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置的拓扑组件404的数量为十二个，每个拓扑组件均包含两个第一板体4041和第二板体4045，第二板体4045的一端铰接于第一板体4041的一端。所有的拓扑组件404的第一板体4041面向第一筒体401中轴线的一面安装有消毒组件5，共同围绕形成一个拓扑形圆柱体。

具体的：该实施方式中，拓扑组件404的基本原理与之前的基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置相同。拓扑组件中的消毒组件5通过超声波和电场的作用对被消毒件进行消毒处理。所有的拓扑组件均匀分布在第一筒体401的环形阵列上，能够钳固不同大小的被消毒件，达到高效消毒的目的。

可以理解的是，在本具体实施方式中：在这种实施方式中，通过将拓扑组件404的数量增加至12个，并以环形阵列布置于第一筒体401上，能够更加均匀地分布在被消毒件的周围，实现更加全面的消毒处理。拓扑组件中的第一板体4041和第二板体4045的铰接设计，使得拓扑组件能够根据不同大小的被消毒件自适应变径，提高消毒效果。该装置能够广泛应用于医疗、食品、环境等领域，能够高效地杀灭微生物，保证被消毒物品的卫生安全。

进一步的，请参阅图7~8：两个第一板体4041呈半叠加布置且滑动配合，第二板体4045的另一端铰接于第一筒体401；拓扑组件404还包括第一铰架4042和第二铰架4043；第一铰架4042的一端和另一端分别铰接于第二筒体403和第二铰架4043的一端，第二铰架4043的另一端铰接于叠加位于最外部的第一板体4041的外表面。

当第二筒体403由伺服电缸驱动滑动时，第二筒体403以滑动配合的形式，带动第一铰架4042作线性调节，第一铰架4042进一步铰接且带动第二铰架4043作线性调节，进而第二铰架4043牵扯带动第一板体4041进行角度调节；因第一板体4041的下部由第二板体4045支撑，且第二板体4045的另一端铰接至位置固定的第一筒体401，故第一板体4041相较于第一筒体401的中轴线的位置发生靠近或原理取决于伺服电缸的行程方向；又因上述的驱动是由第二筒体403的线性调节作的同步驱动，固所有的第一板体4041围绕行成的“拓扑圆柱体”可以实现变径式调节，带动消毒组件5作变径式超声波及电场震荡消毒。

在本方案中：在这种实施方式中，两个第一板体4041呈半叠加布置且滑动配合，第二板体4045的另一端铰接于第一筒体401；拓扑组件404还包括第一铰架4042和第二铰架4043；第一铰架4042的一端和另一端分别铰接于第二筒体403和第二铰架4043的一端，第二铰架4043的另一端铰接于叠加位于最外部的第一板体4041的外表面。当第二筒体403由伺服电缸驱动滑动时，第二筒体403以滑动配合的形式，带动第一铰架4042作线性调节，第一铰架4042进一步铰接且带动第二铰架4043作线性调节，进而第二铰架4043牵扯带动第一板体4041进行角度调节。因第一板体4041的下部由第二板体4045支撑，且第二板体4045的另一端铰接至位置固定的第一筒体401，故第一板体4041相较于第一筒体401的中轴线的位置发生靠近或远离取决于伺服电缸的行程方向。拓扑组件404围绕形成的“拓扑圆柱体”可以实现变径式调节，带动消毒组件5作变径式超声波及电场震荡消毒。

具体的：该实施方式中，通过拓扑组件404的铰接结构，以及第二筒体403的线性调节，实现对拓扑组件的变径调节。当第二筒体403滑动时，第一铰架4042和第二铰架4043受到驱动，以及拓扑组件内部的协同作用，实现了变径式的调节。被消毒件置于拓扑组件中央，受到电场和超声波的相互作用，达到消毒目的。

可以理解的是，在本具体实施方式中：在这种实施方式中，通过拓扑组件404的铰接和线性调节结构，能够实现高精度的变径调节，提高消毒效果。该装置能够钳固不同大小的被消毒件，达到高效消毒的目的。同时，拓扑组件404的数量和布局，能够适应不同尺寸的被消毒件，增强了装置的适用性。

在本方案中，需要指出的是，超声波和电场一起使用可以提高消毒效果的原理主要是两个方面:声波和电场的物理效应以及二者协同作用的增强效应。首先，声波和电场都有直接杀灭微生物的效果。超声波在介质中传播时，会产生剧烈的压缩和稀释作用，造成细胞膜和细胞壁的破坏，从而导致细胞死亡。而电场可以对细胞膜和核膜产生直接的破坏作用，从而使细胞死亡。因此，超声波和电场的物理效应可以直接杀灭微生物。

其次，超声波和电场的联合作用可以相互增强，产生协同作用。声波会引起介质中的电荷分布和运动，从而增强电场的作用。另一方面，电场也会影响介质中的声波传播，使声波在介质中产生更强的压缩和稀释效应。因此，超声波和电场的协同作用可以产生更强的杀菌效果，比单独使用任--种方法都要更加有效。

进一步的，超声波可以在介质（空气或水）产生压缩和稀释效应，从而形成剧烈的声波运动。这种运动可以激发分子中的电荷并形成电场，增加了电场的杀菌效果。此外，超声波还可以产生微小的气泡和涡流，这些气泡和涡流可以加速分子的运动和增加分子的表面积，从而提高了消毒效率；因此，本装置的壳体3内可设置一个水泵进行灌水，满足不同的介质传递需求。

需要指出的是，如果采用上述的水泵设计，则本装置的所有电器元件均应选用防水型号，且电性连接端需进行防水处理，例如使用防水胶灌封；同时，水泵还需要搭配一个水箱，对壳体3内实现充水与放水的功能。

需要指出的是，本装置的所有电器元件均应选用抗超声波和抗电场的设计，例如使用金属壳体作为法拉第笼，隔绝电场；可以使用抗超声波涂层，实现抗超声波。

进一步的，超声波和电场的联合作用可以相互增强，这种协同作用能够产生更强的杀菌效果，比单独使用任意一种方法都要更加有效。这是因为当超声波和电场同时作用于介质中的微生物时，电场能够使细胞壁、细胞膜和核酸等细胞结构发生变化，从而增强超声波的穿透力，使超声波更容易进入微生物细胞内部，进而破坏细胞壁、膜和核酸等结构，导致微生物死亡。同时，超声波也能够促进电场在介质中的传播，从而增强电场的作用，使电场更容易穿透微生物细胞壁，进入细胞内部，破坏细胞膜和核酸等结构，导致微生物死亡。因此，超声波和电场的协同作用能够提高杀菌效果，是一种比单独使用任意一种方法都更加有效的消毒方法。

进一步的，介质中产生压缩和稀释效应，从而形成剧烈的声波运动，进而影响了电荷的剧烈运动。电荷的剧烈运动可以导致产生强烈的电场和电流，这些电场和电流能够破坏微生物的细胞膜和DNA等生物分子，从而杀死或抑制微生物的生长。此外，电场和电流还可以在微生物中引起化学反应，产生自由基等有害物质，加速微生物的死亡。因此，通过利用超声波和电场的联合作用，在水中形成剧烈的声波运动，进而影响电荷的剧烈运动，可以增强消毒效果，从而有效地杀灭细菌和病毒。

除了产生强烈的电场和电流外，电荷的剧烈运动还会导致以下变化:

（1）电子的碰撞增多∶在电场作用下，电子受到的力增大，电子之间的碰撞也就增多了。这会导致电子与分子或原子之间发生碰撞，从而产生更多的化学反应，有助于提高消毒效果。

（2）温度升高:电场作用下电荷的剧烈运动会使介质中的分子和原子加速运动，从而导致温度升高。当温度升高时，细菌和病毒的活性会下降，从而有助于提高消毒效果。

（3）离子的产生:在电场作用下，一些化合物会被电离，即分解成带正电荷和带负电荷的离子。这些离子具有较强的化学反应性，可以攻击和破坏细菌、病毒等微生物体表面的膜结构，从而有助于提高消毒效果。

（4）气泡的形成和破裂:水中的气泡受到声波压缩和稀释效应的影响，会形成并快速破裂，释放出大量的能量。这种能量释放会破坏细菌和病毒的细胞壁，从而有助于提高消毒效果。

在本方案中，本装置使用20kHZ的超声波和10V/cm的电场，同时上述技术的声电相互作用理论及该超声波与电场的参数，均基于《超声波和电场相互作用消毒水中细菌的研究》提供理论支持，作者是中国科学院大学，发表在《环境科学》杂志上，编号为DOI：10.13227/j.hjkx.2022.0010。

需要指出的是，在本具体实施方式中，超声波和电场可以同时作用，但是超声波的作用不会对电场的强度产生明显的影响。超声波是机械波，通过介质的压缩和膨胀来传播，而电场则是电磁波，通过电荷的运动来传播。在个质中，超声波和电场是通过不同的机制传播的，因此它们的作用是相互独立的。也就是说，超声波的存在不会对电场的强度造成影响。所以设定上述强度的超声波和电场并不会因相互的存在而发生精确性的变化，进而不会导致灭菌效果的不理想。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图6：在所有的拓扑组件404的所有第一板体4041的叠加布置中，一个位于外部的第一板体4041的内部两端滑动配合有两个第一板体4041，且外部的第一板体4041通过连接架4044滑动配合于另两个位于内部的第一板体4041。连接架4044的两端滑动配合有销轴，两个销轴分别固定连接于外部的第一板体4041和内部的第一板体4041，实现两个不同位置的第一板体4041之间相互限位。

调节机构4是这项技术的核心部件之一，它的作用是通过变径式调节，控制被消毒件所处的电场和超声波场强度分布，从而达到更加均匀和有效的消毒效果。

具体来说，调节机构4由第一筒体401、第二筒体403、拓扑组件404和伸缩缸402组成。伸缩缸402负责控制第二筒体403的滑动运动，而第二筒体403则通过滑动配合的方式带动拓扑组件404作线性调节，并进一步带动被消毒件所处的电场和超声波场强度分布进行变化。

在本方案中：在这种实施方式中，所有的拓扑组件404的所有的第一板体4041都叠加布置，其中一个位于外部的第一板体4041的内部两端滑动配合有两个第一板体4041，外部的第一板体4041通过连接架4044滑动配合于另两个位于内部的第一板体4041。连接架4044的两端滑动配合有销轴，两个销轴分别固定连接于外部的第一板体4041和内部的第一板体4041，实现两个不同位置的第一板体4041之间相互限位。

具体的：该实施方式中，通过连接架4044的设计，实现了两个不同位置的第一板体4041之间的限位。当第二筒体403滑动时，拓扑组件内部协同作用，实现变径式的调节。同时，限位装置的设置能够确保拓扑组件的调节不超过规定的范围，避免了装置的误差和损坏。

可以理解的是，在本具体实施方式中：在这种实施方式中，通过连接架4044和销轴的限位设计，确保了拓扑组件的调节在规定的范围内，提高了装置的精度和稳定性。同时，所有的第一板体4041叠加布置，实现了更大的调节范围和更好的适应性。因此，该装置能够适应不同尺寸和形状的被消毒件，达到高效消毒的目的。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图11~13：图中所示的为本具体实施方式中调节机构4的控制程序，其中：

（1）void move(double distance)：该函数用于控制伺服电缸的伸缩，从而带动所有的拓扑组件进行变径调节。该函数的参数distance表示需要移动的距离，函数内部根据该距离计算出需要伸缩的距离，并调用伺服电缸的控制函数进行操作。

（2）double calc_radius(double r0, double r1, double l, double L)：该函数用于计算拓扑圆柱的变径后的半径大小。函数的四个参数分别表示：拓扑圆柱变径前的半径大小r0、变径后的半径大小r1、拓扑圆柱的长度l和拓扑组件的长度L。函数内部根据这些参数计算出变径后拓扑圆柱的半径大小，并返回计算结果。

（3）double calc_thickness(double r)：该函数用于计算拓扑圆柱的厚度。函数的参数r表示拓扑圆柱的半径大小。函数内部根据该半径计算出拓扑圆柱的厚度，并返回计算结果。

（4）double calc_surface_area(double r, double L)：该函数用于计算拓扑圆柱的表面积。函数的两个参数分别表示拓扑圆柱的半径大小r和长度L。函数内部根据这些参数计算出拓扑圆柱的表面积，并返回计算结果。

（5）double calc_volume(double r0, double r1, double l, double L)：该函数用于计算拓扑圆柱的体积。函数的四个参数分别表示拓扑圆柱变径前的半径大小r0、变径后的半径大小r1、拓扑圆柱的长度l和拓扑组件的长度L。函数内部根据这些参数计算出拓扑圆柱的体积，并返回计算结果。

（5）void test()：该函数用于进行测试，测试变径式调节机构的功能是否正常。该函数内部调用了move函数进行伸缩缸的控制，以及calc_radius、calc_thickness、calc_surface_area和calc_volume函数进行计算。函数的具体实现可以根据需要进行修改。

以上是这个C++控制程序中的所有函数，它们的实现都是基于已经设计好的机械结构和电气控制系统，通过计算和控制，实现了变径式调节机构的功能。

在本方案中，通过计算拓扑圆柱的体积、面积和直径半径，可以得到拓扑圆柱的尺寸参数，进而控制了消毒组件5的电场发生器501和超声波发生器502相对于被消毒件的间距方位。在变径式调节过程中，拓扑圆柱的尺寸随着伸缩缸402的伸缩而变化；因此，通过计算拓扑圆柱的尺寸参数，可以控制电场和超声波的消毒作业，进而实现对消毒效果的优化控制。

示例性的，请参阅图14：在这个程序中，首先调用Servo库，创建了一个伺服电缸对象servo1。在setup()函数中，将servo1对象连接到数字引脚9。在loop()函数中，使用servo1.write()函数来控制伺服电缸的伸缩，并通过delay()函数来设置每次控制的时间间隔。具体来说，首先将伺服电缸控制为初始位置（即拓扑圆柱的最小直径），然后延迟1秒；接着将伺服电缸控制为中间位置，再次延迟1秒；最后将伺服电缸控制为最大位置（即拓扑圆柱的最大直径），并再次延迟1秒。通过不断循环这个过程，就可以实现拓扑圆柱的变径式调节。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图8：消毒组件5包括固定连接于第一板体4041的电场发生器501和超声波发生器502。

在本方案中：在这种实施方式中，消毒组件5包括电场发生器501和超声波发生器502，它们被固定连接在拓扑组件404的第一板体4041上。

具体的：电场发生器501和超声波发生器502被用来产生相互作用的电场和超声波，以实现声电相互作用。电场发生器501利用高压电源产生高电压，从而产生强电场，进而杀死细菌和病毒。超声波发生器502产生高频振动的超声波，产生的压力波能够破坏细菌和病毒细胞壁，同时还能够将消毒剂渗透到深层细胞内，从而达到更好的消毒效果。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图15：图中所示的为本具体实施方式中消毒组件5的控制程序，该程序定义了一个名为Disinfection的类，其中包含了开关、功率和消毒功能。开关和功率可以通过类的成员函数turnOn、turnOff和setPower进行控制，消毒操作则使用disinfect函数进行调用。

示例性的，设置了功率为50，打开消毒开关，进行消毒，最后关闭消毒开关。

可以理解的是，在本具体实施方式中：在这种实施方式中，消毒组件5通过使用电场和超声波相互作用的方式，能够实现高效消毒。电场能够杀死微生物，超声波能够破坏微生物细胞壁和促进消毒剂的渗透，从而使得消毒效果更加彻底。另外，通过将消毒组件5安装在拓扑组件404的第一板体4041上，能够将消毒作用直接作用于被消毒件，提高消毒效率。

可以理解的是，在本具体实施方式中，通过调节机构4运载消毒组件5，实现对超声波和电场相对于被消毒件的间距进行全方位无死角的调节，可以更加有效地利用声电相互作用的效果，增强杀菌效果。因为超声波与电场的相互作用是双向的，即声波可以引起电场的作用，电场也可以影响声波的传播，因此，通过变径式调节，可以优化声电相互作用的效果，增强消毒效果。另外，这种调节方式还可以避免因为被消毒件的大小不同而导致的消毒效果差异问题，提高了消毒的全面性和稳定性。

进一步的，通过变径式调节，可以让实际不同尺寸规格的被消毒件的相较于消毒组件5的之间的间距，精确控制在同等的范围内，从而可以达到优化声电相互作用的效果，增强消毒效果的目的。超声波在介质中传播时，会产生一定的压缩和稀释效应，从而影响声场的强度分布。当超声波与电场相互作用时，声波会引起介质中的电荷分布和运动，从而影响电场的分布和强度。这种声电相互作用是双向的，超声波可以影响电场，电场也可以影响超声波，从而达到协同增强的效果。

而当被消毒件的大小、形状、位置等因素不同时，声波与电场之间的相互作用也会发生变化。如果能够通过变径式调节，调整被消毒件与消毒装置之间的间距，使得声波和电场能够在最佳的范围内相互作用，就可以获得最佳的消毒效果。这种变径式调节可以优化声电相互作用的效果，增强消毒效果。

进一步的，如果按照同等的驱动频率，对调节机构4通过不停地进行变径调节，可以不断或者说动态变化消毒组件5超声波和电场的相对位置和距离，从而使其相互作用的效果发生变化。这种动态变化可以让声波和电场更充分地作用于被消毒件的不同部位，避免了消毒效果因为空间位置而不同的情况。此外，由于声波和电场的照射方位在变径调节过程中也会发生变化，因此可以使声电相互作用的效果更加均匀和全面，从而提高了消毒效果。

同时，调节机构4的“圆形变径”的技术特征，相较于传统技术中一些丝杠滑台的设计，调节机构4的全方位变径调节的机构还具有以下优势：

（1）更快速的调节速度：全方位变径调节的机构可以通过线性调节的形式实现对消毒件的径向调节，而丝杠滑台通常需要旋转多轴才能够实现类似的调节，因此调节速度相对较慢。

（2）更高精度的调节精度：全方位变径调节的机构可以径向调节，而丝杠滑台通常需要旋转多轴才能够实现类似的调节，因此精度相对较低，机构之间的冗余度、复杂度也较高。

（3）更简单的结构设计：全方位变径调节的机构结构相对较简单，只需要一个伺服电缸即可实现变径调节，而丝杠滑台需要更多的轴和复杂的结构设计来实现多自由度调节。

（4）更大的适用范围：全方位变径调节的机构可以适用于各种形状和尺寸的被消毒件，而丝杠滑台只适用于平面形状的物体。

因此，全方位变径调节的机构具有更快速、更高精度、更简单、更大适用范围等方面的优势。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图9~10：置物机构6包括固定连接于第一筒体401内部的机架601，机架601的轴向与第一筒体401的中轴线呈平行或叠加；机架601的外表面沿轴向滑动配合有移动架603，并设有输出第二线性自由度的线性模组604，第二线性自由度连接并驱动于移动架603沿机架601滑动；移动架603远离机架601的一面安装有钳固组件。

在本方案中：在这种实施方式中，置物机构6包括固定连接于第一筒体401内部的机架601，机架601的轴向与第一筒体401的中轴线呈平行或叠加。机架601的外表面沿轴向滑动配合有移动架603，移动架603远离机架601的一面安装有钳固组件。同时，置物机构6还设有输出第二线性自由度的线性模组604，第二线性自由度连接并驱动于移动架603沿机架601滑动。

具体的：当第二线性自由度被驱动时，线性模组604沿机架601滑动，进而带动移动架603沿机架601滑动。钳固组件能够钳固被消毒件，将其固定在置物机构6上进行消毒。这种设计能够保证被消毒件能够保持稳定，确保消毒的效果。

可以理解的是，在本具体实施方式中：置物机构6通过线性模组604、移动架603和钳固组件的设计，能够将被消毒件固定在特定位置，进行消毒。这种设计能够确保消毒的效果，同时提高了消毒的稳定性和准确性。因此，在食品工程、医学、环境工程等领域中，该装置可以更加有效地进行消毒处理。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图9~10：线性模组604包括相互啮合的齿条和齿轮，齿条固定连接于移动架603，齿轮由固定连接于机架601的第一旋转执行件602驱动旋转。

优选的，第一旋转执行件602优选为第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴固定连接于齿轮，其本体固定连接于机架601。

在本方案中：在这种实施方式中，线性模组604包括相互啮合的齿条和齿轮，齿条固定连接于移动架603，齿轮由第一旋转执行件602驱动旋转。第一旋转执行件602优选为第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴固定连接于齿轮，其本体固定连接于机架601。

具体的：当第一伺服电机被驱动时，输出轴带动齿轮旋转，齿轮的运动进一步带动齿条沿机架601滑动，实现输出第二线性自由度的功能。通过这种设计，能够保证置物机构6能够在需要的位置稳定地钳固被消毒件进行消毒。

可以理解的是，在本具体实施方式中：这种实施方式中，利用第一伺服电机和齿轮齿条的设计，能够实现置物机构6的第二线性自由度的输出。这种设计能够确保被消毒件能够稳定地固定在置物机构上进行消毒。同时，这种设计具有高精度和高准确性的特点，能够更加有效地进行消毒处理。因此，这种消毒装置在食品工程、医学、环境工程等领域中具有重要的应用价值。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图9~10：钳固组件包括固定连接于移动架603的第二旋转执行件605，和由第二旋转执行件605驱动旋转的用于钳固上述被消毒件的电动卡爪606。

第二旋转执行件605优选为第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴固定连接于电动卡爪606的外部壳体，其本体固定连接于移动架603。

在本方案中：在这种实施方式中，钳固组件包括固定连接于移动架603的第二旋转执行件605，和由第二旋转执行件605驱动旋转的用于钳固被消毒件的电动卡爪606。

优选的，第二旋转执行件605优选为第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴固定连接于电动卡爪606的外部壳体，其本体固定连接于移动架603。

具体的：当第二伺服电机被驱动时，其输出轴带动电动卡爪606旋转，电动卡爪的运动能够将被消毒件固定在置物机构上，从而进行全方位的消毒处理。通过这种设计，能够确保被消毒件能够牢固地固定在置物机构上，避免在消毒过程中出现松动或者摆动的情况。

可以理解的是，在本具体实施方式中，在具体应用本装置时，可以先将壳体3的门体打开，随后通过控制器2控制置物机构6，其中通过第一旋转执行件602驱动线性模组604输出线性自由度，驱动移动架603移动，进而将电动卡爪606“伸出”壳体3，随后工作人员将被消毒件及其容器由电动卡爪606钳固，随后再驱动第一旋转执行件602反转，将电动卡爪606及其钳固的被消毒件及其容器“缩回壳体3内，并根据实际消毒件的尺寸，将电动卡爪606的位置置于拓扑组件404所围绕行成的“拓扑圆柱”的中部；随后关闭门体，进行消毒作业。

进一步的，请参阅图16~19，图中所示的为上述置物机构6的控制程序，其中其核心原理为移动钳固组件的部分使用了一个线性模组604，通过驱动第一旋转执行件602，旋转驱动齿轮，从而将线性模组604移动，控制钳固组件的位置。同时，为了保证钳固组件的位置在拓扑圆柱的中部，程序使用计算出的拓扑圆柱直径的一半作为钳固组件的初始位置，然后通过测量被消毒件的尺寸，动态地调整钳固组件的位置，直到被消毒件的中心与拓扑圆柱的中心重合。控制电动卡爪的部分主要是开关电动卡爪，使其“伸出”壳体3并固定被消毒件及其容器，然后再次开关电动卡爪，使其将被消毒件及其容器“缩回”壳体3内部。这个过程需要根据实际情况对电动卡爪的状态进行判断，并使用对应的函数来控制电动卡爪的开关。

具体的：当使用该控制程序控制置物机构时，首先会执行linearMovement()函数，该函数通过驱动伺服电机，带动线性模组实现移动架的线性自由度，使电动卡爪伸出或缩回壳体内，以及将被消毒件钳固或释放的功能。

当被消毒件被钳固在电动卡爪上时，接下来会执行rotateMovement()函数，该函数通过驱动伺服电机，带动第二旋转执行件实现拓扑圆柱的旋转运动，进而实现置物机构的旋转自由度，使电动卡爪和被消毒件的位置能够调整到最优位置，以实现最佳的消毒效果。

在程序中，linearMovement()和rotateMovement()函数的输入参数是被消毒件的尺寸和重量，以及相应的运动轨迹，通过对这些参数进行计算和处理，控制伺服电机的输出，使置物机构按照要求的运动轨迹运行。同时，该程序还提供了开关和功率的调节功能，可以根据实际需要进行设置，以实现更加精确的控制。

综上所述，该控制程序的原理是基于伺服电机的控制，通过对输入参数的计算和处理，控制线性模组和第二旋转执行件的运动，从而实现置物机构的运动自由度和最优位置的调节，以达到最佳的消毒效果。

可以理解的是，在本具体实施方式中：利用第二伺服电机和电动卡爪的设计，能够实现钳固被消毒件的功能。这种设计具有高精度和高准确性的特点，能够确保被消毒件能够牢固地固定在置物机构上，避免在消毒过程中出现松动或者摆动的情况。同时，电动卡爪的设计能够适应不同尺寸和形状的被消毒件，具有广泛的适用性。因此，这种消毒装置在食品工程、医学、环境工程等领域中具有重要的应用价值。

其中在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图5：置物机构6的数量为两个，且对称安装于第一筒体401的内侧壁。

在本方案中：该消毒装置采用两个置物机构，分别安装于第一筒体401的内侧壁，且对称布置。这种实施方式可以同时对至少两个被消毒件进行消毒，提高消毒效率。

具体的：两个置物机构可同时对两个被消毒件进行定位，钳固在所需位置，消毒组件对被消毒件进行消毒。同时使用两个置物机构可以充分利用设备内部空间，提高设备的处理能力。

可以理解的是，在本具体实施方式中：这种实施方式可以提高设备的处理能力，减少消毒时间和提高消毒效率。同时，多个被消毒件可以同时进行消毒，可以满足大批量消毒的需求。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例二：本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：在一个医院内，有一个需要消毒的医疗设备，其放置于容器内，该容器符合被消毒件的要求（可以被超声波和电场同时穿透）：

S1、将需要消毒的医疗设备放置于容器内，确保容器符合被消毒件的要求。

S2、将容器放入置物机构6中的一个，确保放置正确且稳定。

S3、打开装置的电源，启动控制系统，程序开始运行。

S4、控制系统首先对置物机构6进行检测，以确保电动卡爪606能够正确地钳住容器。

S5、驱动调节机构4，将所有的消毒组件5相对于被消毒件作间距调节，使其适配与当前被消毒件的规格。

S6、启动消毒组件5，设置消毒功率和时间。该装置的控制系统将调整超声波和电场的输出，同时进行变径调节，以确保超声波和电场穿透并覆盖整个容器，从而消毒医疗设备。

S7、当消毒完成后，停止消毒组件5，关闭电源，取出已消毒的医疗设备和容器。

S8、清洁和消毒装置，并进行必要的维护。

通过以上步骤，可以使用该技术对医疗设备进行消毒，从而达到保障医疗设备卫生安全的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例三：本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：在一个环境治理工程规划中，需要对一批工业设备进行消毒，这些设备大小不一，形状各异，并且有一些设备表面不光滑，难以被传统消毒方法彻底消毒。为了保证设备彻底消毒，使用上述具体实施方式提供的基于声电相互作用的变径式超声波及电场震荡消毒装置。

首先，工作人员将需要消毒的设备放入容器中，这个容器应该是能够被超声波和电场同时穿透的。例如，工作人员可以使用塑料容器，它们比较坚固，同时也能很好地承受超声波和电场的作用。工作人员需要确保所有设备都被放置在容器内，并且设备之间的距离是合适的，以便声电相互作用的效果最大化。

接下来，工作人员将使用控制程序控制消毒装置的各个组件。首先，工作人员需要将置物机构6移动到容器的中心位置，并使用电动卡爪606将容器固定。然后，工作人员需要调节拓扑组件404的直径和高度，以适应容器内的设备的尺寸。这可以通过控制拓扑组件404的直径和高度来实现，工作人员可以使用上述具体实施方式中提供的C++控制程序来控制。

一旦拓扑组件404被正确地调节，工作人员就可以启动超声波和电场震荡。这可以通过控制消毒组件5的开关和功率来实现。工作人员需要根据容器中设备的大小和数量来调节消毒组件的功率，以确保超声波和电场能够透彻地穿透整个容器，将设备表面的细菌和病毒杀灭。

当消毒过程结束后，工作人员需要将置物机构6移动回原始位置，并使用电动卡爪606将容器从消毒装置中取出。然后工作人员需要将设备从容器中取出，并检查设备表面是否彻底消毒。如果发现设备表面还有细菌和病毒，则需要进行第二轮消毒。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例四：本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：设上述具体实施方式提供的基于声电相互作用的变径式超声波及电场震荡消毒装置被应用于一家医院的手术室内，手术室内有多种尺寸不同的器械需要消毒，这些器械的形状和大小不一，有些器械可能是弯曲的，有些可能是细长的，有些可能是平面的，这些器械需要在每次手术前进行消毒，确保手术室的卫生安全。

操作步骤：

S1、将被消毒的器械和容器放入置物机构6中，并关闭置物机构6的门，启动电源。

S2、打开消毒组件5的电源开关，设置所需的消毒功率和时间。

S3、启动控制程序，调用伸缩缸402的函数，通过线性模组604移动移动架603，将电动卡爪606伸出，将被消毒件和容器夹住。

S4、根据实际消毒件的尺寸，通过调用拓扑组件404的函数，控制伸缩缸402的伸缩，驱动所有拓扑组件404对拓扑圆柱进行变径式调节，以保证消毒组件5和被消毒件之间的间距最小化，以实现更好的消毒效果。

S5、持续循环调节机构4的变径调节，一会儿大，一会儿小，使消毒组件5相较于被消毒件动态变化，以优化声电相互作用的效果。

S6、当消毒时间结束后，关闭消毒组件5的电源开关，同时通过调用伸缩缸402的函数，反向移动移动架603，将电动卡爪606及其钳固的被消毒件和容器缩回壳体3内，并打开置物机构6的门，取出被消毒件和容器，完成消毒过程。

通过以上步骤，上述操作方式可以完美地解决手术室内多种尺寸不同的器械消毒难题，以及弯曲、细长或平面的器械消毒问题。并且，通过循环驱动调节机构4不停地作变径调节，一会儿大、一会儿小，可以优化声电相互作用的效果，实现更好的消毒效果。同时，该技术可以自动化地进行消毒，提高了效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于声电相互的变径式超声波及电场震荡消毒装置，其特征在于，包括调节机构（4）；

所述调节机构（4）包括第一筒体（401）及设置其上的第一线性自由度；

所述调节机构（4）包括滑动配合于所述第一筒体（401）的外表面的第二筒体（403）；

所述第一筒体（401）的以其中轴线为基准，环形阵列布置有至少十个拓扑组件（404），所述第一线性自由度作用于所述拓扑组件（404）作变径调节；每个所述拓扑组件（404）均配合有至少一个输出电场和超声波的作声电相互的消毒组件（5）；

每个所述拓扑组件（404）均包含：

两个第一板体（4041）和第二板体（4045），所述第二板体（4045）的一端铰接于所述第一板体（4041）的一端；所述拓扑组件（404）还包括第一铰架（4042）和第二铰架（4043）；所述第一铰架（4042）的一端和另一端分别铰接于所述第二筒体（403）和所述第二铰架（4043）的一端；

所有的所述拓扑组件（404）的第一板体（4041）共同围绕形成一个拓扑形圆柱体；

置物机构（6）设于所述第一筒体（401）内，所述置物机构（6）包括沿所述第一筒体（401）中轴线的第二线性自由度，及由所述第二线性自由度驱动的用于钳固被消毒件的钳固组件；

所述调节机构（4）安装于壳体（3）内；

还包括输出所述第一线性自由度的伸缩缸（402），其缸体和活塞杆分别固定连接于所述第一筒体（401）和所述第二筒体（403）的外表面；所述伸缩缸（402）以固定的频率循环伸出或缩回；两个所述第一板体（4041）呈半叠加布置且滑动配合，所述第二板体（4045）的另一端铰接于所述第一筒体（401）；所述第二铰架（4043）的另一端铰接于叠加位于最外部的所述第一板体（4041）的外表面。

2.根据权利要求1所述的消毒装置，其特征在于：所述拓扑组件（404）的数量为十二个；

所述置物机构（6）包括固定连接于所述第一筒体（401）内部的机架（601），所述机架（601）的轴向与所述第一筒体（401）的中轴线呈平行或叠加；

所述第一板体（4041）面向所述第一筒体（401）中轴线的一面安装有所述消毒组件（5）。

3.根据权利要求2所述的消毒装置，其特征在于：在所有的所述拓扑组件（404）的所有所述第一板体（4041）的叠加布置中，一个位于外部的所述第一板体（4041）的内部两端滑动配合有两个所述第一板体（4041），且外部的所述第一板体（4041）通过连接架（4044）滑动配合于另两个位于内部的所述第一板体（4041）。

4.根据权利要求2~3任意一项所述的消毒装置，其特征在于：所述消毒组件（5）包括固定连接于所述第一板体（4041）的电场发生器（501）和超声波发生器（502）。

5.根据权利要求4所述的消毒装置，其特征在于：

所述机架（601）的外表面沿轴向滑动配合有移动架（603），并设有输出所述第二线性自由度的线性模组（604），所述第二线性自由度连接并驱动于所述移动架（603）沿所述机架（601）滑动；

所述移动架（603）远离所述机架（601）的一面安装有所述钳固组件。

6.根据权利要求5所述的消毒装置，其特征在于：所述线性模组（604）包括相互啮合的齿条和齿轮，所述齿条固定连接于所述移动架（603），所述齿轮由固定连接于所述机架（601）的第一旋转执行件（602）驱动旋转。

7.根据权利要求6所述的消毒装置，其特征在于：所述钳固组件包括固定连接于所述移动架（603）的第二旋转执行件（605），和由所述第二旋转执行件（605）驱动旋转的用于钳固上述被消毒件的电动卡爪（606）；

所述第二旋转执行件（605）为第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴固定连接于所述电动卡爪（606）的外部壳体，其本体固定连接于所述移动架（603）。

8.根据权利要求7所述的消毒装置，其特征在于：所述置物机构（6）的数量为两个，且对称安装于所述第一筒体（401）的内侧壁。