在 2014 年發表的一項研究1中，加拿大多倫多的研究人員發現，醫院電梯按鈕的葡萄球菌、鏈球菌和大腸菌群檢測呈陽性的可能性明顯高于同一醫院的公共廁所。重要的是不要危言聳聽，因為檢測到的大多數細菌的致病性都很低。但是，下次有人想知道要選擇哪個樓層時，它應該暫停。這也使得 UVENTIONS 的UVPANEL 電梯更加關鍵。該面板安裝在醫院電梯的天花板上，是第一個自動化紫外線 C 消毒過程的面板。

VPANEL：使用 UV-C 的挑戰

為什么殺菌輻照有效？

UVPANEL 包含三個VL53L5CX飛行時間傳感器和兩個 STM32 微控制器。他們一起工作，自動確定電梯推車需要多少 UV-C 光以及需要多長時間。飛行時間傳感器發送激光并等待它們返回。如果附近有物體或人，光線會反彈回來。然后，傳感器計算光子返回所需的時間，以確定電梯中是否有人或物品。然后，UVENTIONS 使用 STM32H733ZG 處理來自傳感器的數據，映射電梯，并確定打開紫外線燈是否安全。

出于衛生目的在表面上照射 UV-C 燈的想法并不新鮮。全球大流行導致家用 UV-C 燈的普及。消費者將手機、牙刷等物品放入裝有燈的盒子中，然后按下按鈕開始消毒循環。簡而言之，殺菌輻射利用了光的波長。位于 100 到 280 納米之間的紫外線 C 光譜非常短，以至于會損壞細菌的 DNA。結果，該生物體不能再繁殖和/或污染其宿主。

為什么殺菌輻射很復雜？

傳統 UV-C 衛生設施的問題在于，它需要適當調整光量和爆炸持續時間。事實上，未能發送足夠的輻射意味著光線對細菌的影響不足以產生影響。因此，對醫院電梯中的所有表面進行適當的消毒可能會令人生畏。工程師必須確定推車的尺寸，然后定制 UV-C 光的數量及其持續時間。然而，定制每個設置的需要成本高昂。因此，UVENTIONS 需要找到一種方法來自動化該過程。

另一個關鍵考慮因素與安全有關。為了保護公眾免受 UV-C 的有害影響，制造商必須實施可靠的保障措施。例如，當用戶打開外殼時，大多數家用電器都會關閉 UV-C 燈。就 UVPANEL 而言，UVENTIONS 必須創建一個系統，該系統將在門打開后立即關閉輻射過程。它必須非常快速和萬無一失。此外，該系統必須適合 UVPANEL，以避免增加成本或減慢安裝操作。

UVPANEL：自動 UV-C 消毒的解決方案

映射電梯

為了解決確定電梯推車尺寸的問題，UVENTIONS 求助于 ST 飛行時間傳感器。最初，該公司在其原型上使用了 10 個VL53L1 。原因是它將提供詳細的圖片并提供冗余。事實上，使用多個傳感器測量同一表面可確保數據準確性。VL53 系列器件也比大多數競爭解決方案更具成本效益。

然而，盡管具有所有這些優勢，UVENTIONS 仍然不得不面對使 UVPANEL 難以制造的成本問題。巧合的是，由于全球大流行正在減緩面板上的進展，ST 發布了我們剛剛在 IEEE Sensors 2021 上公開的 VL53L5CX。由于其更寬的視野（63o 而不是 27o），該公司只需要三個飛行時間傳感器而不是十個，并且能夠在最終設計中使用它們。

正如 UVENTIONS 的首席執行官兼聯合創始人 Daniel Ehlers 和其首席技術官兼聯合創始人 Axel Gro?klaus 所解釋的：

“VL??53L5CX 非常適合我們 ［UVENTIONS］！我們的應用受益于更寬的視野和靈活的刷新率。因此，我們以 15 Hz 的頻率監控 64 個獨立區域，以提高準確性并從一些冗余中受益。一個傳感器檢查機艙的中央部分，而另外兩個傳感器處于一個角度。因此，它可以檢測電梯內是否有一個或多個人或物體以及持續多長時間。該系統還兼作監控工具。如果有人倒塌或留下惡意包裹，UVPANEL 可以發送警報通知安全人員。”

保護公眾

正如我們已經看到的，安全是使用 UV-C 光自動消毒表面的另一個關鍵方面。ToF 傳感器有助于檢測人和物體。此外，UVENTIONS 使用 ST 的LIS2DH12高性能 3 軸加速度計來確定電梯是否正在移動或門是否打開。因此，一旦有人要進入，系統就可以停止電梯的照射。它還可以預測人們何時進出購物車。簡而言之，加速度計足夠快速和精確，可以快速關閉 UV-C 燈并保護公眾。

因此，該系統是如何簡化設計的一個很好的例子。從技術上講，UVENTIONS 可以使用 ToF 傳感器來檢測門的打開和關閉。但是，它需要一個完全不同的應用程序，并面臨一系列挑戰。實際上，檢測人或物體的存在與確定門是否在移動是非常不同的。工程師常常沒有意識到使用另一種類型的傳感器更容易。在這種情況下，該公司通過認識到使用運動傳感器將簡化其方法并縮短上市時間而脫穎而出。

固定 UVPANEL 電梯

鑒于該應用程序極其敏感，該公司從一開始就專注于保護其代碼。這就是PCB有兩個STM32微控制器的原因。STM32H7 托管運行燈和傳感器的應用程序。它與系統的其余部分隔離，只能通過 USB 或 SWD 端口訪問。另一方面，STM32L5和STSAFE-A110通過藍牙或以太網網關安全地連接到云端。UVENTIONS 甚至包括一個無線更新機制，以促進補丁部署。因此，STM32L5 上運行的代碼可以發送警報、狀態更新并為 UVPANEL 提供更大的可訪問性，而不會危及 UV 光控制器。

在未經檢驗的市場中前進的挑戰

UVENTIONS 繼續致力于其 UVPANEL 和更大的 UV-C 消毒主題。他們的團隊明白，醫院需要非常高的衛生水平，并將細菌減少 1/10 4倍。因此，該公司正在與一家經過認證的德國微生物實驗室合作，在不同的條件下進行實驗。該公司應在年底前取得成果，這將有助于整個 UV-C 衛生領域。事實上，雖然用紫外線 C 燈進行消毒越來越普遍，但仍需要進行大量研究才能更好地了解特定病例所需的光量和時間。

UVENTIONS 還與當地醫院合作，以更好地了解他們的需求。事實上，由于這是一個新興的用例，當前的 UVPANEL 將有助于塑造下一代功能，以更好地為醫療保健提供者服務。因此，該公司分享了他們如何使用 ST 微控制器和傳感器來構建一個可以適應未來發現的平臺。使用具有足夠內存、功率和準確性的組件對于應對未來的變化至關重要。因此，UVPANEL 證明了與設備制造商密切合作以尋找能夠以有意義的方式改善人們生活的長期解決方案的好處。

審核編輯：郭婷