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“防病毒交叉污染电梯按钮”上的那些民间智慧和脑洞大开的专利技术

今年年初,一场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情打乱了全国人民的生活节奏,也给本应热闹喜庆的春节浇了一盆冷水。为有效遏制新型冠状病毒感染,在疫情期间,全国范围内采取了封路、封村、封小区等有效的隔离措施,但是电梯作为保障和出行的重要工具,多数没有停运,在目前复工形势迫切的情况下,电梯空间小、乘客多,易受污染,特别是被频繁使用的电梯按钮,存在交叉感染病毒的巨大隐患。

一、电梯按钮比马桶座圈脏5倍,防污染刻不容缓

经过健康实验室(health.msn.com.cn)对日常办公接触的电脑键盘、鼠标、手机、门把手、饮水机按钮、电梯按钮、马桶座圈和马桶冲水时上方的空气中的菌落数的实验,结果发现最脏的地方竟然是电梯按钮,比马桶座圈还要脏5倍,下表是办公场所8种位置菌落数检测结果。从上表可以看出,日常办公中接触的8个位置中,电梯按钮中菌落总数最大,电梯按钮菌落总数是马桶座圈的近5倍。关于电梯按键的交叉污染问题,也引起了卫生专业人员的关注,如广西壮族自治区河池市第一人民医院所做的《医院电梯按键细菌污染及消毒效果调查》(《中国消毒学杂志》2011年第6期,作者张庆娟、程勇),对80个电梯按键进行采样检测及细菌菌落计数,结果显示80个电梯按键消毒前细菌污染率为100%,其中有的电梯按键还同时被几种细菌污染,菌落数最高为560cfu/cm2。又另据中山大学附属第一医院医学检验科和佛山市高明区人民医院检验科所做《医院电梯按钮的细菌污染调查》,在医院电梯按钮上分离出的菌株主要是革兰阳性球菌,占68.80%,其中常见葡萄球菌占45.49%,其他革兰阳性球菌占23.31%;革兰阳性杆菌占28.91%,革兰阴性杆菌占2.29%。所有分离菌种中条件致病菌占89.14%,致病菌分别为金黄色葡萄球菌(8.57%)、鲍曼不动杆菌(2.29%)。这些调查都认为电梯按钮的清洁状况是引起医院感染的潜在因素,应引起医院的重视并加强监测与整改。

二、防止电梯按钮交叉污染的民间智慧多有隐患在新冠病毒疫情防控中,人们注意到了电梯按键交叉传染的危害,因此全国各地人民积极发挥了民间智慧,自行采取一些简易实用的防止电梯按钮交叉污染的方法,诸如采取带帽圆珠笔、牙签、餐巾纸、打火机、钥匙、一次性手套,甚至自制脚踩式简易电梯按钮装置等方式实现间接按压电梯按钮的目的。下面先让我们展示一下民间高手的杰作吧(图片来源于网络,文字由作者加注)!

1.贴膜防污染,定时对薄膜消毒,不美观,薄膜渗漏破坏电路,会有安全隐患

2.餐巾纸阻隔病菌,很方便,但废纸回收会造成二次污染

3.牙签戳按键,也很方便,但和餐巾纸一样存在二次污染问题,同时由于头部太尖,时间长会破坏按键表面

4.签字笔带帽去芯,这不错,就怕忘了带

5.打火机按电梯,打火机也会被污染,不抽烟的人咋办?最可怕的还有人爱心满满打火再为按键消毒,安全隐患大,已经发生了多起事故

6.电梯旁放置免洗消毒液,很贴心,就是人多时太麻烦按电梯的人,非长久之计

7.土法上马的脚触电梯按键神器,就是无法解决轿厢内楼层按键控制

除此之外,各地疫情防控均要求对电梯间和按键进行消毒,有些消毒人员将消毒液或酒精喷洒在电梯按钮上,直接对着电梯按钮喷消毒液易造成电梯按钮控制板短路、腐蚀,引起电梯故障,存在安全隐患。仅据电梯资讯网(http://www.haolift.com)2月13日报道,已经有因消毒致50台电梯出现故障。

三、防污染电梯按钮技术路线和典型专利解决电梯按钮交叉污染已经是当务之急,前面那些土法上马的办法要么不方便,要么存在安全隐患,那么我们看看电梯按钮防污染解决方案中都有哪些专利公开吧。即使非专业人士,也知道要实现对电梯按钮防污染设计,可以采取不接触污染介质的非手触式和对手触式污染按钮进行消毒两种方式,即可大大降低交叉感染的可能性。下面将按照这两个技术路线对这一领域专利布局和典型专利给与介绍,期望对欲进入这一领域的企业或发明人起到抛砖引玉作用。

1.手触式电梯按钮,通过对按钮消毒或隔离确保不被污染手触式电梯按钮并非不够安全,只要手触式电梯按钮采取一定改进措施后,使得活性病毒和细菌含量大大降低甚至为零,即可有效避免因手触电梯按钮造成的交叉感染。这类技术便于对现有手触按钮改装或加装。据中国报告网2019年9月2日发布的《2019年中国电梯行业分析报告-行业竞争现状与未来动向研究》披露,截至2018年底,国内电梯注册总量达到627.83万台,这些电梯绝大部分为传统手触按钮电梯,对此进行改装或加装也是一个巨大市场,这类技术也有较好市场前景。手触式电梯按钮防污染技术路线和典型专利如下:

(1)通过物理方式给电梯按钮消毒在电梯按钮位置,增设物理杀菌结构(如医学常用高温消毒、紫外灯光照杀菌和辐照灭菌等),实现对电梯按钮自动进行杀菌消毒,避免电梯乘用人员之间的交叉感染,该消毒设备结构简单,高效便捷,便于安装和管理。如日立电梯公司申请的名称为“带消毒功能的电梯按钮”有权发明专利,通过微型杀菌灯给电梯按钮实施杀菌,即便用手直接接触该类型电梯按钮,也无需担心交叉感染。

(2)通过化学方式给电梯按钮消毒在电梯按钮位置,增设化学杀菌装置,通过自动喷洒消毒液实现对电梯按钮自动进行杀菌消毒,避免电梯乘用人员之间的交叉感染。如康达电梯公司申请的中国实用新型专利“电梯按键消毒装置”(专利号:201822106196.9),公开了一种电梯按键的消毒机构,包括外罩、电机、储液箱、风机和电路板,电机、储液箱和风机都安装在外罩上,外罩内部设有固定块,固定块上设有齿条。电机上设有电机杆,电机杆上设有齿轮,齿轮与齿条啮合。储液箱上设有出液管和进液管,风机上设有风机管。齿条的前端设有清洁刷。电路板的前端设有按键,外罩上设有按键孔,电路板的后端设有磁铁,磁铁的后端设有电磁铁,电磁铁安装在外罩上。该电梯按键的消毒机构结构简单,自动化程度高,能够自动将电梯按键进行清洗消毒,使得电梯按键卫生,干净,方便乘梯人员使用。

(3)选用具备有效灭活病毒和细菌的材料制造电梯按钮如名称为“埃银纳米孔复合材料及在吸附、杀死细菌和病毒中的应用”有权发明专利,该专利中涉及的复合材料呈粉体状,热稳定性很好,可以根据需要制成各种尺寸和形状,方便、安全、零污染,可回收,无限次重复使用,在吸附、杀死广谱的细菌和病毒特别是SARS病毒方面具有重要的应用。如果采取一定的生产工艺后,将该复合材料用于制造电梯按钮,是不是可以有效降低因频繁使用电梯按钮造成的交叉感染呢?!

(4)对电梯按钮采取物理隔离在现有手触电梯按钮表面贴一层隔离膜,简单又方便,成本基本忽略不计。是一个很不错的主意,例如无锡市第二人民医院申请的“一种可以逐层剥离的电梯按钮隔离垫”(申请号:CN201520229271.4),包括若干层叠在一起的透明薄膜,所述透明薄膜彼此贴合在一起,所述透明薄膜中间部位有竖直排列的圆形凸起,其直径大于通用型电梯按钮直径,所述相邻2层透明薄膜顶部的边缘不重合,外层顶部的边缘总是高于或者低于内层顶部的边缘。前边按完电梯的人粘连在手上撕掉隔膜,始终保持电梯按钮表面干净。

一种可以逐层剥离的电梯按钮隔离垫示意图

2.非手触方式启动电梯,无接触避免交叉污染使用非手触电梯按钮方式,采用隔离病毒、细菌的思路,完全避免因触摸电梯按钮造成的交叉感染,这种解决方案比较适合于新装电梯。《2019年中国电梯行业分析报告-行业竞争现状与未来动向研究》指出,我国电梯行业保有量逐年增加,预计到2023年突破千万台,新增电梯采用这类技术含量较高,技术难度较大的方案是一个发展趋势。非手触电梯按钮防污染技术路线和典型专利具体如下:

(1)感应式非手触电梯按钮将电梯按钮设计成合适深度的凹槽,使用时,只需将手指深入凹槽内,无需碰触电梯按钮表面,通过感应装置(如红外感应、可见光感应等)即可实现按键操作,同时具备防勿触发功能。如名称为“一种非接触式电梯按钮箱”,该电梯按钮采用非接触式,整个使用过程中无需接触按钮,有效的避免了按钮的机械劳损和交叉感染病毒、细菌。

(2)利用生物识别技术实现非手触方式使用电梯此类电梯主要通过人体独有的生物特征形成身份识别,免去了手指碰触电梯按钮的过程,实现物理隔离。例如,非接触式静脉识别智能电梯。静脉识别是一种新兴的红外生物识别技术,它是根据静脉血液中脱氧血色素吸收近红外线或人体辐射远红外线的特性,用相应波长范围的红外相机摄取手背(或指背、指腹、手掌、手腕)的静脉分布图,通过归一化、去噪等预处理后进行滤波增强与静脉纹路分割、细化修复,然后提取其特征,再与预先注册到数据库特征数据进行匹配以确定个人身份。使用时,只需要将手背或手指靠近感应设备即可实现按钮操作。如名称为“一种基于指静脉识别的系统”有权实用新型专利,可实现非接触式电梯控制功能。

在比如,利用人脸识别实现电梯控制。用户通过人脸识别设备,通过刷脸即可实现开门、呼梯、自动点亮目的楼层,无须携带任何卡、手机等物品,自在通行,目前市面上已有相应产品。

(3)利用图像动作解析方式使用电梯通过摄像头捕捉图像并解析人的动作,从而实现对人体指令的识别。包括:上下行选择指示装置,其包括投影装置,所述投影装置将上下行的图标和/或文字投影到墙面;指令动作检测装置,其包括摄像头,摄像头捕捉在投影装置指示区域内的投射的图像变化;图像解析器,其连接有摄像头,所述图像解析器对摄像头捕获的图像进行对比解析,从而得到指令信息。此方式为用户提供了一种全新的非接触式按钮,避免了接触式使用电梯时的病毒、细菌的传播交叉感染。如名称为“层站图像解析按钮及使用该装置的电梯”有权实用新型专利。

(4)通过RFID无线方式,实现非接触IC使用电梯该类型电梯,主要通过一套无线设备(如RFID设备),预先在电梯IC中写入相应的数据(如楼层信息),将IC随身携带(无需人工刷卡),在靠近电梯时,电梯自动读取IC中信息,无需进行按键操作,自动实现楼层选取。如名称为“一种非接触式智能呼梯登记系统”有权发明专利。

(5)通过手机控制电梯这类使用电梯的方式,完全依赖一部智能手机即可实现电梯的正常使用。手机最为终端设备,可以通过蓝牙、二维码、通讯软件与电梯控制系统连接实现对电梯控制操作。例如,手机蓝牙梯控装置。解放双手蓝牙卡梯控,自动感应,可同时识别多个用户,自动判断并点亮用户目的楼层,让用户做到无接触电梯按键,即可乘坐电梯。如名称为“一种蓝牙电梯控制系统”实用新型专利。

又如,手机APP等方式控制电梯。用户可通过手机APP、微信小程序,实现室内可视化预约呼梯,将电梯呼到用户所在楼层,用户进入电梯后,自动点亮目的楼层。该类型电梯控制系统通过在手机上安装APP,并使所述APP与电梯相应通信模块产生通信连接,通过控制器控制操作面板,使乘客可以直接通过所述APP来控制所述操作面板,其操作简单、便捷,同时,因人体无需用手去操作所述操作面板,减少了人体接触病毒、细菌的机会,提高了人体安全健康系数。

实现如上方案的专利是名称为“电梯控制系统”的实用新型专利,主要通过手机APP实现对电梯的远程控制。

四、已经上市的电梯按钮防污染新产品

有了上面这些专利的技术支持,相信会有越来越多的电梯按钮防污染新产品推向市场,特别是此次疫情过后,这类新产品必将会更加普及,下面梳理了已经见诸报道的新产品,让我们先看一下有什么新奇之处。

1.免触摸电梯按钮

瞧这网公开了一种消毒电梯按钮,采用了免触摸设计,每个按钮都被做成了一个小孔,只要将手指伸进去,即可实现与按按钮相同的效果,而且,每个小孔里面还配有紫外线杀菌设备,不仅不会传播细菌,还可以起到消毒的作用。利用光电开关在手指插进小孔时启动楼层按钮,同时利用紫外线为手指消毒。

2.电梯按钮病毒杀灭装置

舟山网2月22日报道,由舟山巨洋技术开发有限公司和中国航天科工集团航天涉海技术研究所联合研发的“电梯按钮病毒冷杀灭装置”已申请了国家发明专利并陆续推向市场。该套装置由电脑控制芯片、电机控制器、自动擦拭板三部分组成。整套装置紧贴电梯按钮悬挂,其中的自动擦拭板持续上升和下降,通过频繁地擦拭,达到对电梯按钮自动消杀的作用。这一套装置特别适合加装在现有电梯按钮上。

3.脚踩式电梯按钮

唯淘网2018年05月24日在《有趣的电梯创意设计》中公布了脚踩式电梯按钮,通过脚触方式实现对电梯门的开闭及楼层的选择功能,避免手部与外界的接触,物理隔离更安全,同时如果手里抱太多东西用脚踢也很方便。当你手里抱着东西时用脚踢按钮是不是很方便?

4.智能控制电梯系统

站长之家2020-02-09刊载的《无接触乘梯才是真正的解决之道!》一文中介绍了深圳市旺龙智能科技有限公司,称其先后发明IC卡电梯、云电梯、机器人乘梯,目前已推出多种无接触乘梯的解决方案,并已成熟应用于市场:

方案一:人脸识别乘梯用户通过扫脸即可实现开门、呼梯、自动点亮目的楼层,无须携带任何卡、手机等物品,自在通行。

方案二:手机蓝牙乘梯业主回家,开启手机蓝牙和APP,走到单元门口自动感应手机开门,同时将电梯提前呼到一楼等待业主,业主进入电梯后,自动感应并点亮楼层按键,电梯自动将业主送到目的楼层。

方案三:蓝牙卡无感乘梯解放双手蓝牙卡梯控,自动感应,可同时识别多个用户,自动判断并点亮用户目的楼层,让用户做到无接触电梯按键,即可乘坐电梯。

全国第一个实际使用“解放双手”蓝牙一卡通感应系统的项目

采用旺龙“解放双手,蓝牙无感通行”系统

方案四:手机APP/微信预约呼梯用户可通过手机APP、微信小程序,实现室内可视化预约呼梯,将电梯呼到用户所在楼层,用户进入电梯后,自动点亮目的楼层。

方案五:云电梯无感通行(最新黑科技)旺龙云电梯无感通行方案整合以上几种方案优势,将门禁、访客、通道等多个系统与电梯系统进行联动融合,采用智能识别技术(人脸识别、手机蓝牙、蓝牙卡、二维码等),快速识别用户身份并调度就近电梯前往用户所在楼层。用户乘坐先达电梯,电梯自动点亮并将用户送达目的楼层,用户全程无需手动操作,无感通行。

通过该公司官网介绍,旺龙公司与华为联手推出的无接触智能乘梯解决方案,基于华为云与旺龙构建的园区物联网平台,实现电梯、门禁、通道闸、访客机、停车场、智能家居等终端授权联动,通过手机APP/小程序/手机蓝牙等方式实现远程呼叫电梯、自动点亮目的楼层,解决传统电梯的身体接触、长时间等待、陌生人使用等问题,实现物业科学管控、用户安全通行。

五、总结:防病毒、细菌交叉感染电梯按钮应用场景

前文提出了各类具有防病毒、细菌交叉感染的电梯按钮或控制方法,考虑加入人员身份认证这一安全因素后,这些电梯应用场景并不相同,具体如下:序号类别使用方式应用场景

1手触式选用具备有效灭活病毒和细菌的材料制造电梯按钮可广泛应用于单位、医院、社区、商场等各类场景

2具备消毒、杀菌功能的电梯按钮装置

3非手触式脚踩式电梯按钮

4感应式非手触电梯按钮

5图像动作解析方式使用电梯

6非接触式静脉识别智能电梯(身份认证类)考虑到要进行身份认证,因此,这类电梯主要用于相对独立、用户相对固定且具有安全要求的小区或单位等场景,不适宜用在医院、商场、电影院等人员不固定、复杂的场景

7利用人脸识别实现电梯使用(身份认证类)

8通过RFID无线方式,实现非接触IC使用电梯(身份认证类)

9手机蓝牙梯控装置

10手机APP等方式控制电梯上述提及的电梯类型中,笔者将“通过手机控制的电梯类型”的应用场景暂且归到相对独立、用户相对固定且具有一定安全要求的小区或单位等场景。主要原因在于,现阶段网络技术发展还不够完善,在人流量大、人员不固定的医院、商场、电影院等场景使用时,易出现控制电梯混乱、效率低下的现象发生,同时也影响电梯使用寿命。

事实上,待物联网技术极大发展成熟后且广泛应用于人类生活后,通过手机APP控制使用的电梯则可以广泛应用于各个场景。最后笔者又想到,“将来会不会发明一种完全通过人类意念控制的电梯呢?”,仅根据笔者掌握的专利数据信息,暂时尚未发现存在相应的有权专利。笔者相信,随着电梯制造技术的不断发展,未来更智能、更便捷、更安全的电梯必将应用而生,完全用意念控制电梯使用在不远将来也必定能够实现,因为全球范围内各国对“用意念控制物体”的实验正进行着越来越深入的持续性研究!(苟红东、王建雄撰稿)

转载自《宝鸡知识产权

原文始发于微信公众号(专利课堂):“防病毒交叉污染电梯按钮”上的那些 民间智慧和脑洞大开的专利技术真是令人大开眼界

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