基于 solid works 的普通醫(yī)用眼罩可循環(huán)使用的防霧除濕設(shè)備

劉海龍 李士明 郭瑞 廖宇涵

摘 要：近期通過(guò)了解國(guó)家“抗疫”的艱難形勢(shì)，與工作在一線崗位的“天使們”，提出一種通過(guò)內(nèi)循環(huán)除濕原理，對(duì)醫(yī)護(hù)人員經(jīng)常佩戴的眼罩進(jìn)行防霧除濕功能的設(shè)計(jì)。并運(yùn)用solidworks軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行三維模型建立，以及功能展示。結(jié)果證明本設(shè)計(jì)合理，防霧除濕設(shè)備運(yùn)行情況良好。既能有效的改善眼罩鏡片出現(xiàn)霧氣的問(wèn)題，又能改善醫(yī)護(hù)工作者不分日夜“抗疫”工作帶來(lái)的眼部與身心的疲憊感。

Based on solid works， the general medical eye mask can be recycled Anti fog dehumidification equipment

Liu Hailong， Li Shiming， Guo Rui， Liao Yuhan （Hubei Institute of technology， Huangshi， Hubei）

[Abstract]： In recent years， through understanding the difficult situation of national "anti epidemic" and working with "angels" in front-line posts， this paper propos- es a design of anti fog and dehumidification function of eye mask often worn by medical staff through the principle of internal circulation dehumidification. And use the solid works software to build the3D model of the designed product， as well as the function display. The results show that the design is reasonable and the anti fog dehu- midification equipment works well. It can not only effectively improve the problem of foggy eye mask lens， but also improve the fatigue of eyes and body and mind brought by medical workers' day and night "anti epidemic" work.

1、引言

一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情防控狙擊戰(zhàn)在中華大地驟然打響，這是一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的持久戰(zhàn)，關(guān)系到每個(gè)人的生命健康。在這場(chǎng)持久戰(zhàn)中，厚重的防疫工具在一個(gè)個(gè)“沖鋒陷陣的戰(zhàn)士”身上不亞于“九天玄鐵”。傳統(tǒng)且有效的防疫眼罩卻成了牢籠，密不透風(fēng)使人難受。佩戴一天的眼罩不僅悶熱， 還會(huì)產(chǎn)生大量水霧。

因此如何在較小的空間內(nèi)，讓“抗疫”工作者們更加清晰舒適的工作，便成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。本文針對(duì)這種問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種眼罩防霧除濕系統(tǒng)，通過(guò) solid works 對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真。

2、眼罩防霧設(shè)備設(shè)計(jì)思路

本次“抗疫”工作時(shí)時(shí)緊張，不少志愿者“孩子們”也紛紛上陣。他們從來(lái)沒(méi)有機(jī)會(huì)體驗(yàn)如此緊張的救護(hù)工作，同時(shí)對(duì)于“抗疫”工作者們的工作環(huán)境也難以適應(yīng)和接受。而且，整整一天都佩戴著這種密閉的眼罩，對(duì)眼睛的傷害是毋庸置疑的，再加之人體散熱所產(chǎn)生的熱氣一時(shí)無(wú)法排出，在其中會(huì)產(chǎn)生大量的霧氣，從而導(dǎo)致視線一片模糊。那么，設(shè)計(jì)出一款適宜這種高風(fēng)險(xiǎn)，高強(qiáng)度的，同時(shí)又能自動(dòng)散發(fā)熱量，清新眼部的醫(yī)用眼罩防霧除濕系統(tǒng)是迫在眉睫的。

經(jīng)查閱資料顯示，普通醫(yī)用眼罩的防霧性能是很差的，持續(xù)佩戴一天可能會(huì)導(dǎo)致頭暈眼花;“四珠”眼罩，由于通過(guò)4個(gè)小孔對(duì)眼罩進(jìn)行透氣，使其隔離性能不佳，只適用于防御傳染性不高的病毒;至于防霧濕巾，對(duì)某些皮膚敏感的工作者來(lái)說(shuō)不僅不是福音，反而是殺手，若不慎入眼，后果不堪設(shè)想。

3、眼罩防霧設(shè)備設(shè)計(jì)

3.1???? 工作原理

使用移動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，在按壓12*12mm 開(kāi)關(guān)后，為空心杯716電機(jī)提供動(dòng)力，將電能轉(zhuǎn)換為空心杯716電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，帶動(dòng)電機(jī)上固定的氣泵內(nèi)兩個(gè)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng);此時(shí)由于小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使進(jìn)氣管內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓強(qiáng)，將眼罩中帶有汗?jié)n與有害物質(zhì)的氣體吸入氣泵中;同時(shí)由于小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣泵與濾芯之間的連接管道內(nèi)產(chǎn)生較大壓力，能夠有效的將吸入氣泵的空氣擠入濾芯中;空氣進(jìn)入濾芯后，通過(guò)熔噴布與吸水樹(shù)脂吸附，將汗?jié)n與有害物質(zhì)保留在濾芯中;通過(guò)出氣管，將過(guò)濾后的干燥，干凈的空氣重新回到眼罩中。

3.2???? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1? 底板與殼體設(shè)計(jì)

底板后側(cè)貼合額頭曲面設(shè)計(jì)，帶給人更多的舒適感;底板上有33*15*0.2的方槽，用于電路板的定位;前面一排凸起間距7mm 為電機(jī)架， 后面一排凸起間距8mm 為濾芯架。

殼體上表面為圓弧形，利用了以最少材料創(chuàng)造最大空間的原理，將內(nèi)部器件保護(hù)緊密;殼體上層的小塊能與底板的凸起相互配合，起到把電機(jī)與濾芯卡緊的作用;殼體右側(cè)有觸摸開(kāi)關(guān)，按下后驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，使內(nèi)循環(huán)除霧系統(tǒng)工作。

底板與殼體使用滑槽連接，關(guān)閉時(shí)，只需輕輕一推，聽(tīng)見(jiàn)“咔”的一聲， 便連接成功。

3.2.2 固定塞連接設(shè)計(jì)

硅膠材質(zhì)的固定塞，能通過(guò)變形塞入底板與眼罩上壁的孔洞中，中間的空洞用來(lái)塞入出氣管或進(jìn)氣管，不僅能起到固定底板的作用，還能帶來(lái)很好的密封性，讓眼罩的空間更加安全。

3.2.3 氣泵設(shè)計(jì)

氣泵殼體使用 ABS 塑料，其中的密封圈使用氟化橡膠，殼體卡扣連接，用密封圈對(duì)其密封。

兩片扇葉使用304食品級(jí)不銹鋼材料，大大減輕了扇葉質(zhì)量，減少電機(jī)阻力，從而減少電量消耗。

4、設(shè)計(jì)過(guò)程

本次設(shè)計(jì)中大量運(yùn)用了曲面與三維曲線造型，先對(duì)已有的普通醫(yī)用眼罩進(jìn)行建模，然后在此基礎(chǔ)上，對(duì)自主設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行建模。

4.1 普通醫(yī)用眼罩建模

使用逆向建模方法，參考網(wǎng)購(gòu)普通醫(yī)用眼罩外形對(duì)其建模。

首先利用拉伸與切除拉伸命令對(duì)眼眶的大體外形進(jìn)行建模，利用抽殼命令使壁厚為均值2mm。

然后將眼罩前表面平面向后偏移2mm，將前表面形狀向中間偏移2mm，使用拉伸不合并實(shí)體特征對(duì)鏡片進(jìn)行建模。

接著利用眼罩后表面外側(cè)輪廓與內(nèi)側(cè)輪廓分別對(duì)兩條圓弧曲線進(jìn)行掃描曲面，使用三維草圖投影形成的曲面輪廓，并通過(guò)填充曲面對(duì)三維草圖填充，最后使用縫合取名命令，將曲面縫合成實(shí)體，形成貼合面部的橡膠圈。

使用投影曲線，將兩二維草圖曲線相交，形成三維曲線，再將三維曲線套合樣條曲線，使線條更加光滑。截面為14*1.5mm 矩形，如此形成的松緊帶更加自然，真實(shí)。

4.2 內(nèi)循環(huán)防霧除濕設(shè)備設(shè)計(jì)

利用醫(yī)用眼罩橡膠圈上側(cè)曲面，并利用邊線為路徑，以直線為截面進(jìn)行掃描曲面;在眼罩前面繪制圓弧與直線形成封閉形狀，使用拉伸命令，拉伸到后側(cè)曲面，取消合并實(shí)體;利用分割與抽殼命令，繪制出殼體與底板。

使用拉伸與旋轉(zhuǎn)命令繪制出電路板、12*12開(kāi)關(guān)、716空心杯電機(jī)、電源、濾芯、氣泵等。

參考鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇外形，使用逆向重建模技術(shù)，通過(guò)放樣命令，對(duì)扇葉進(jìn)行曲面建模，并將曲面偏移2mm，利用三維草圖投影出曲面邊線，將三維曲線使用填充曲面命令繪制曲面，使用縫合曲面合并實(shí)體，將形成的實(shí)體環(huán)形陣列。

利用兩個(gè)二維草圖相交形成三維草圖，使用掃描命令將同心圓截面掃描成管路實(shí)體。

使用旋轉(zhuǎn)命令，在管路末端繪制固定塞截面。

5、結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的是一種醫(yī)用防護(hù)眼罩防霧除濕設(shè)備，與其醫(yī)用眼罩相比不同的是，它不僅僅可以有效在這次“抗疫”中發(fā)揮抵御病毒的重要作用， 同時(shí)可以無(wú)毒無(wú)害地進(jìn)行防霧除濕工作，為醫(yī)療工作者帶去許多便利和安全的保障。同時(shí)，此醫(yī)用眼罩防霧除濕設(shè)備可循環(huán)利用，僅需定期更換濾芯即可。本產(chǎn)品能夠更好的體現(xiàn)環(huán)保，綠色，高效的理念。

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作者簡(jiǎn)介：

劉海龍（2000- ），男，湖北理工學(xué)院2018級(jí)材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生;

通訊作者：李士明（1983-），男，碩士，講師。湖北省黃石市湖北理工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院;

郭瑞（1999-），男，湖北理工學(xué)院2018級(jí)材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生;

廖宇涵（2001- ），女，湖北理工學(xué)院2019級(jí)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生。

基金項(xiàng)目：本文系湖北理工學(xué)院2020年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“一種普通醫(yī)用眼罩可循環(huán)使用的防霧除濕設(shè)備的研發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào) S202010920056）成果之一。