CN101208270A - 制备灭菌水的装置、其喷雾装置，及其中使用的含盐胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备灭菌水的装置、其喷雾装置，以及其中使用的含盐胶囊，更具体地，本发明包括一个用于储水的具有储水器的容器；至少一个位于储水器中并具有至少一个负极凸体的负极；至少一个位于储水器中并具有至少一个形成于其上的与负极凸体相对的正极凸体的正极；以及用于向该负极和该正极提供电流的电源，由此可短时间内迅速制备大量的灭菌水，从而使使用者能够在制备无杀菌剂的灭菌水后立即将新鲜的灭菌水用于受伤部位或鼻炎患者的鼻内部进行消毒和灭菌。

Description

制备灭菌水的装置、其喷雾装置，及其中使用的含盐胶囊

技术领域

本发明涉及一种制备灭菌水的装置、其喷雾装置，以及其中使用的含盐胶囊，更具体地说，本发明涉及一种通过短时间内由剧烈的电解产生的氧化剂来制备灭菌水的装置、一种喷雾装置及一种含盐胶囊，该装置为便携式的并用于对受伤区域或鼻炎患者鼻部进行灭菌和清洁。

背景技术

众所周知，环境疾病已随着空气和土壤污染的加剧而增加，而且对于健康的关注也提高了。因此，使用市售的生理盐水清洗鼻部的鼻炎患者也在增加。

另一方面，生理盐水通常是如下制备的：高压下加热水约30分钟使大量的蒸馏水灭菌，再将氯化钠(NaCl)加入灭菌的蒸馏水中制成盐水，并加入抗菌剂例如dymed、溶剂化物等以限制细菌繁殖。

但是，这种抗菌剂有引起鼻炎患者过敏的风险，使得使用市场上购买的生理盐水的鼻炎患者可能过敏。并且生理盐水以大于1L的偏大规格包装，以满足消费者便利的需求和适当的包装成本。但是，如此大包装的生理盐水在打开包装后很容易被污染。为了使用新鲜的NS，使用者应在打开包装后3～4天内用完。尽管保持生理盐水未污染的状态很重要，但是使用者还是会在3～4天后继续使用而不会丢弃剩余的生理盐水。因此，使用者很容易接触其他病菌。

因此，为使用者的健康和安全着想，越来越需要一种制备灭菌水的装置，使得使用者可以在方便时自己制备和使用生理盐水，并在制备后直接使用。

发明内容

技术问题

本发明克服了现有技术中的缺陷。本发明的一个目的是提供一种使用短时间内剧烈的电解产生的氧化剂来制备灭菌水的装置。

本发明的另一个目的是，通过提供大小方便携带的制备灭菌水的装置，以便使用者随时随地制备灭菌水。

本发明还有一个目的是提供一种喷雾装置，它使消费者可在短时间内制备出灭菌水并直接为受伤的部位、发炎的部位或鼻炎患者的鼻部灭菌和清洁。

本发明的再一个目的是避免使用为长时间存放生理盐水(即等渗盐溶液)所需的灭菌剂，并通过使用当场制备的新鲜生理盐水提前排除由使用被污染的生理盐水引起的多种问题。

本发明还有一个目的是用一种简单的结构实现灭菌水喷雾装置的功能，由此将喷雾装置制成紧凑型，使其可随处使用。

本发明还有一个目的是提供一种其中装有灭菌水喷雾装置中生理盐水所需的合适量的盐溶液胶囊，以及灭菌水喷雾装置中使用的盐胶囊。

解决方案

为达到上述目的，本发明提供了用于制备灭菌水的装置，包括：一个具有用于储水的储水器的容器；至少一个位于储水器中的负极；至少一个位于储水器中的与负极相对的正极；以及用于向两个电极提供电流的电源，其中在负极上形成至少一个负极凸体(projection)，并且在正极上形成至少一个与负极凸体相对的正极凸体。

这是为了使在向负极和正极提供电流的情况下，使电荷聚集在一个或多个负极凸体和一个或多个正极凸体上，从而引起彼此相对的负极凸体与正极凸体之间更剧烈的电解。在此，优选形成多个凸体。

向分开一定间距放置的负极凸体和正极凸体提供电能后，负极凸体和正极凸体之间的水被电解。在此生成氧化剂O₃、H₂O₂、OH自由基、HOCl，它们消灭微生物、病毒、真菌和细菌。电解导致的氧化剂的形成和灭菌过程通过下述步骤(1)至(5)实现。

(1)臭氧生成的过程以H₂O的电解开始，以O和O₂的结合结束。

H₂O→H⁺+(OH)_ads+e^-

(OH)_ads→(O)_ads+H⁺+e^-

2(OH)_ads→O₂₊2H⁺+2e^-

*2(O)_ads→O₂

(O)_ads+O₂→O₃

(2)H₂O₂由O₂直接电解过程和OH自由基——一种由O₃形成的中间体——结合的间接过程获得，即，

直接过程

O₂+e^-→O₂

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂

间接过程

OH·+OH·→H₂O₂

(3)HOCl由H₂O与Cl₂进行化学反应生成，所述的Cl₂由水中的Cl^-结合后生成。

2Cl^-→Cl₂+2e^-

2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl^-

(4)OH自由基的生成和消失非常快，以至于很难直接测量。但如果臭氧存在于水中，OH自由基最终被生成，形成与HO2^-或OH^-反应的自由基链循环，其中HO2^-是H₂O₂的共轭碱，

O₃+OH→自由基链反应)→OH·

O₃+HO^2-(H₂O₂的共轭碱)→自由基链反应→OH·

(5)存在于水中的微生物被氧化剂除去或灭活，下述微生物(microorganism)被电吸附除去，而下述微量有机物(microorganics)通过与e^-的直接电解反应除去，

也即，针对微生物(microorganism)

M(微生物)→电吸附→灭活

另外，

M(微生物)+O₃→灭活

M+OH·→灭活

M+HOCl→灭活

针对微量有机物(microorganics)，

M(微量有机物)+e^-→M-

同样，

M(微量有机物)+O₃→产物

M+OH·→产物

M+HOCl→产物

也即，电解过程中，氧化或灭菌作用由步骤(1)至(5)中形成的多种氧化剂(O₃、H₂O₂、HOCl、OH自由基)活跃地进行，并且在电解后，灭菌过程可由于HOCl的高驻留特性而持续，使所有的病毒被杀灭，包括H5N1、引起的宫颈癌的HPV(人乳头瘤病毒)和真菌。

本文中，电解步骤中生成的H₂O₂可产生自由基HO·+O·，这些自由基将蛋白质分解成低分子量的肽和氨基酸，以使得蛋白质转变成水溶的物质，会聚于双键区域(double-bonded area)，并形成环氧化物。(例如，C＝C-R变成C-C-R)更具体地，H₂O₂中生成的自由基具有高反应活性，为保持自身稳定性攻击其他有机分子，例如蛋白质，因此，H₂O₂的氧化使蛋白质分解成氨基酸、水溶性物质并除去蛋白质，而蛋白质是过敏症的一个诱因。

本文中，负极和正极制成板状，其上的圆柱状或具有尖端的凸体分别制成彼此相对，以使更多的电荷聚集在凸体的端部，从而使电解过程可以更加迅速。此外，为使单位区域内的电解更剧烈，优选将负极和正极制成多对的板或杆。

另一方面，使由板状负极和板状正极各自的表面分出的分支板(branch plate)突出，并使由负极分出的分支板和由正极分出的分支板彼此相对排列，并且，负极凸体和正极凸体分别形成于相对的分支板中，由此使得最小空间内的电解区域最大。此外，还可由分支板上形成其他的分支板，并且负极凸体和正极凸体形成于从负极和正极上延伸出的该其他分支板的相对侧。

本文中，为引起负极凸体和正极凸体附近更剧烈的电解，优选负极和正极凸体由铂制成或镀铂。此处，铂可覆盖电极的整个表面，但仅给形成负极凸体和正极凸体的区域进行较厚的电镀比给其他部分电镀更有效。

或者，在表面形成凹槽代替正极凸体和负极凸体，可使电荷汇集在特定区域而达到同样的效果。

此外，如果负极凸体和正极凸体由铂制成，并形成适当大小，则可只对用完的凸体通过螺栓连接更换。另一方面，为减小生产成本，负极凸体和正极凸体可镀钛，或由钛或碳制成。

为防止无水时容器中流过的电流对电极造成损害，本发明还包括一个传感器用于监测容器中是否有水。

此外，本发明的设备还包括一个支撑物，该支撑物具有至少一个固定负极的负极槽和至少一个固定正极的正极槽，它将电源的阴极与负极槽(即负极)相连，并将电源的阳极与正极槽(即正极)相连。因此，电极可通过将其插入支撑物的槽中简便地在容器内安装和更换。

所述的水包括自来水、地下水。还可使用盐水，以引起更剧烈的电解。

另一方面，本发明提供了用于制备灭菌水的装置，其包括：一个管；至少一个负极，其在管内具有至少一个负极凸体；至少一个正极，其具有至少一个与负极凸体彼此相对的正极凸体；以及一个用于向负极和正极提供电流的电源。

由此通过向管内的负极和正极提供电流迅速且直接地使管中流动的水消毒和灭菌。从这点上看，优选将负极和正极制得足够长以使流过管的水完全灭菌。

另一方面，本发明提供一种用于喷洒灭菌水的装置，包括：一个用于储存水的容器；安装在水经过的区域中用于使水灭菌的至少一个电极单元，其包括一个负极和一个与其相对但相隔一定距离的正极；一个用于向电极单元提供电流的电源；以及一个将水从容器的内部喷洒到外部的喷嘴。

这是为了在制成灭菌水后立即通过方便地喷洒灭菌水而对发炎部位、受伤部位或鼻的内部灭菌或清洗。因此，使用者不需要使用常规方法，即喷洒购得的灭菌水，而这种灭菌水是很久以前在高温高压下制备的。相反，使用者可使用短时间内电解生成的氧化剂就地制备灭菌水。因此，可以提前预防由使用污染的水或含杀菌剂的生理盐水引起的多种副作用，并且结构简单的喷雾装置可被制成紧凑的大小以便使用者将其作为便携的装置使用。

此处，优选包括多个形成于负极上的负极凸体和多个与负极凸体相对排列的正极凸体。这会使得在向负极和正极供电时，更多的电荷汇集或集中于负极凸体和正极凸体上，从而在两个彼此相对的凸体之间引起更剧烈的电解，而且仅需少量的电力来快速制备灭菌水。

本文中，负极和正极形成板状，在其上的形状为柱形或具有尖端的凸体各自形成，使彼此相对。因此，可在凸体的末端汇集更多电荷，从而可使电解更加迅速。此外，为在单位区域内引起更多的电解，优选在负极和正极形成多对板或杆。

另一方面，从板状负极和板状正极的表面上分出至少一个分支板，其形成突出状。此外，从负极分出的分支板和从正极分出的分支板彼此相对排列，并且，负极凸体和正极凸体分别形成在正对的分支板上，由此使得最小空间内的电解区域最大化。此外，还可在分支板上形成另外的分支板，并且负极凸体和正极凸体也形成于从负极和正极上延伸出的另外的分支板的相对侧。

本文中，为引起负极凸体和正极凸体附近更剧烈的电解，优选负极凸体和正极凸体由铂制成或镀铂。此处，铂可覆盖电极的整个表面，但仅仅给形成的负极凸体和正极凸体的区域进行较厚的电镀更有效。

或者，可形成凹槽而不是凸体，通过使电荷汇集在特定区域而达到相同的效果。

此外，如果负极凸体和正极凸体由铂制成并形成适当的大小，凸体可通过螺栓连接简便地更换。另一方面，为降低生产成本，负极凸体和正极凸体可镀钛或由钛制成。

此外，通过再包括一个开关来提供预设时长的电力，使用者可通过简单地按一个开关方便地为容器内的水灭菌，所述的预设时长是装置在工厂中制造时输入的。

供电电源可以是一个具有电压转换器的AC电源，通过该电压转换器将AC电源转换成DC电源。但是，为使用者方便起见，更希望供电电源是市场上容易买到的电池，从而实现该装置的便携性。本文中更希望是充电电池。

另一方面，所述容器可形成一个大室，用于容纳大量的水，并且可根据使用者的需要向使用者提供带有专用泵的喷雾装置。也即，这种大规格的容器可用于医院或牙科诊室，为口腔或受伤的部位灭菌或消毒达到治疗的目的。在这样的大容器中，需要安装较大的电极，并使用AC电源向电极供电，通过转换器将其转换成直流电。

为释放电极单元的热量，至少应在电极附近形成一个用于释放热量的翅片(fin)，且还可以包括一个风扇，用于将转移到翅片上的热量吹到外部。

用于喷洒灭菌水的喷雾装置包括：容器中的水可以流入并且在其中安装至少一个所述电极单元的第一室；以及其中安装有电源和控制器的第二室，其中第一室和第二室通过分隔物隔开，以阻止第一室中的水渗透入第二室。在此结构下，容器中的水流入第一室以便被电极单元中生成的氧化剂灭菌。由于第二室中的电源和控制器应是防水的，所以在分隔物的周缘形成橡胶环。

此外，应在第一室内安装循环桨，用于使水在第一室和容器之间循环，从而加速灭菌水在电极附近的循环。本发明中，仅当向电极单元供电时循环桨才运行的情形是有效。因此，可以在迅速使水灭菌的同时保持容器的内部区域处于无菌的环境。

此外，本发明包括一个支持物，该支持物具有至少一个用于固定负极的负极槽和至少一个用于固定正极的正极槽，并将电源的阴极与负极槽连接，电源的阳极与正极槽连接。因此，可通过将电极插入支持物的槽中在容器内简便地安装电极并简便地更换电极。

另一方面，供电电源可将向电极单元供电的电流方向逆转。例如，阳极电源首先被提供至作为正极工作的电极单元，然后，一定时间之后，阴极电源被改成向作为负极的第二电极单元供电，由此可阻止电解过程中的残留物粘附在电极表面。该特定的时间段可提前预设为1至10次或2至5天，或由使用者处理。

该装置可使用自来水、地下水、蒸馏水和净化水中的一种。为产生更剧烈的电解可使用盐水。据此，虽然希望使用蒸馏水或净化水而不是含有少量杂质的自来水，但也可直接使用在另外的容器中过滤后的含有少量杂质的自来水或地下水。

此外，当要使用盐水时，虽然可使用市场上购得的生理盐水，但适合的生理盐水可由以下步骤制备：首先将自来水或蒸馏水注入容器中，再根据容器中的水量向水中加入适量的高浓度盐溶液，然后，将水和盐溶液混合。使用盐度为0.5％至5％的NS代替水可使消毒效果最大化，并由更剧烈的电解快速制备灭菌水。此处，当使用市场上购得的生理盐水时，有可能引起例如使用者过敏的副作用，鉴于此，使用由自来水与高浓度的盐溶液或盐粉当场制备的新鲜的盐水更有效。

另一方面，本发明提供了装填有盐溶液或盐的盐胶囊或盐溶液胶囊，以在使用喷洒灭菌水的喷雾装置时简便地制备想要盐度的盐水。这是为了使使用者仅通过携带小的盐胶囊或盐ample，即可在需要时方便且简单地制备灭菌水，而不需携带盐度为0.9％的生理盐水。

本文中，胶囊中装填的盐水或盐的量是用于将装置中的水制成盐度为0.5％至5.0％的盐溶液，更期望盐度为约0.9％，该盐度下的盐溶液对鼻炎患者的鼻部具有最好的灭菌效果。因此，使用者可通过向容器中加入胶囊的内容物(即盐粉或高浓度的盐溶液)简单地制备盐度为0.9％的盐水。在此，所述的盐溶液可以饱和的盐溶液使用，但是更希望使用对应于容器中的水量具有适当盐度的盐溶液。

另一方面，本发明提供一种水过滤器，包括用于过滤自来水或地下水中的杂质的过滤器，以便在容器中使用纯化的水。

有益效果

如上文中说明，本发明提供一种制备灭菌水的装置，包括：一个用于储水的具有储水器的容器；至少一个位于储水器中的负极；至少一个位于储水器中的与负极相对的正极；以及用于向两个电极提供电流的电源，其中在负极上形成至少一个负极凸体，在正极上形成至少一个与负极凸体相对的正极凸体，由此，它可在短时间内使用负极凸体和正极凸体之间剧烈的电解产生的氧化剂来杀灭病毒和细菌。

由于本发明的用于制备灭菌水的装置可以使用饮用水(例如自来水，地下水)在2～3分钟内制备灭菌水，因此该装置可在任何有饮用水的地方使用。

此外，本发明的制备灭菌水的装置结构简单，因此可降低制造成本，并可制成便携式。因此，本发明的用于制备灭菌水的装置可用于任何地方，具有多种用途，例如清洗镜片、口腔灭菌、鼻部消毒等。

此外，制备灭菌水的装置还采用了这样一个原理，即电荷聚集到凸体上，例如负极凸体和正极凸体上，并由此缩短了制备灭菌水的时间，可仅使用少量的电力完成灭菌水的制备。

此外，如上所述，本发明提供一种用于喷洒灭菌水的装置，该装置可在制备灭菌水后立刻将灭菌水喷洒至鼻内部或受伤的部位，该装置包括：一个用于储水的容器；至少一个电极单元，用于使水能够流入的区域中的水灭菌，该电极单元包括一个负极和一个与该负极相对并彼此相隔的正极；一个用于向电极单元提供电流的电源；以及一个用于将水从容器的内部喷到容器外部的喷雾装置，通过这些，电解过程中短时间内生成大量氧化剂，这些氧化剂使容器中的水灭菌和消毒，然后，使用者可以立即将灭菌水喷洒到需要的地方。

也即，使用者可使用不含任何比例抗菌剂的灭菌水为鼻部或受伤的区域灭菌，并且，使用者可在制备后立即使用未污染的新鲜灭菌水。

常规的灭菌装置需要大型仪器在高温高压下工作，而本发明的装置通过向电极单元供电引起电解使水灭菌和消毒，由此，使用者直接制备灭菌水之后可直接向希望喷洒的地方喷洒或应用灭菌水，例如发炎部位、受伤部位或鼻的内部。因此，可预先避免由使用污染的水或含有杀菌剂的生理盐水引起的副作用。另外，简单结构的喷雾装置可以制成紧凑型，便于使用者简便地将其作为便携式装置携带。

在此，由于负极凸体和正极凸体在负极和正极上彼此相对，电解可以更剧烈地实现，以在很短的时间内生成大量的氧化剂，并且进一步地，它们有效地杀灭和消除病毒和细菌。此外，由于电荷聚集在每个电极凸体上，小规格的电池就足够使水消毒和灭菌。

此外，由于本发明的喷洒灭菌水的装置使用任何类型的饮用水，例如自来水、地下水，并且通过将适当盐度的高浓度盐溶液与水混合来制备盐度为0.75％至1％的生理盐水(即等渗盐溶液)，因此该装置可制备适合喷洒部位的多种盐度的灭菌水。

此外，本发明的用于喷洒灭菌水的装置结构简单，因此可降低制造成本并制成紧凑型。

另一方面，为制备用于喷洒灭菌水的装置中使用的盐水，本发明提供了一种盐溶液胶囊和一种盐胶囊，借此使用者可简单地制备约0.9％盐度的灭菌水，使用者仅需将胶囊中的盐放入装置的水中即可随时随地制备生理盐水。

附图说明

因此，通过考虑并参照以下附图，并结合相关的优选实施方案的详细描述，可更好地理解本发明，各个附图中相同的引用号表示相同的结构，其中：

图1是本发明的用于制备灭菌水的装置的原理图解。

图2是本发明的一个实施方案中制备灭菌水的装置的结构示意图。

图3是图2中电极结构的透视图。

图4是图3的分解图。

图5是沿图4中V-V切割线的截面图。

图6是向图2中电极供电的线路图。

图7是第二个实施方案中电极结构的截面图。

图8是第三个实施方案中电极结构的示意图。

图9是第四个实施方案中电极结构的截面图。

图10是检测盐水电解过程中氯离子增加情况的实验数据曲线图。

图11是本发明第一个实施方案中制备灭菌水的装置的分解透视图。

图12是图11中的电极和控制器的分解透视图。

图13是图11的组装透视图。

图14是固定于图12中分隔物上的电极的透视图。

图15是图11的喷雾单元的示意图。

具体实施方式

在对本发明的描述中，为阐明本发明的要点，省略了对已示出的功能或结构的详细描述。

如图1中所示，本发明采用了如下原理，即将正极41和负极42彼此相隔安装在容器10内的水11中，通过电源线61接收来自电源60的电能引起水的电解，并使用电解产生的氧化剂，如臭氧、HOCl、OH自由基等杀灭细菌和病毒。

如图2中所示，用于制备灭菌水的装置100包括一个用于储存水111的容器110、固定在容器110底面的多个电极单元140，以及用于向电极单元140提供电能的电源160。

容器110由增强的塑料制成，以免由于外部震荡导致损坏，还包括一个传感器(未示出)，以监测容器110内部安装有电极140处是否有水。

电源160可使用由AC电转换的DC电，或至少由一节电池提供的DC电。从电源160中出来的阴极线161与负极板141相连，并且从电源160出来的阳极线162与正极板142相连。

如图3至图5所示，电极单元140包括一个其表面上具有多个负极凸体141a的负极板141，一个在其表面上具有多个正极凸体142a的正极板142，用于固定负极板141和正极板142的固定于容器100底面上的支持物143，以及一个穿过支持物143上的固定孔143a将其固定于容器底面上的固定螺栓。

在此，负极板141和正极板142被固定在支持物132上，其中板141与142彼此相隔一距离d2。此外，负极141和正极142均被固定在支持物132上。负极凸体141a和正极凸体142a分别凸起形成于负极141和正极142的表面B上，以使彼此相对，由此，使提供于电极板141、142上的电荷被聚集在凸体141a和142a的最末端上，并促进了负极凸体141a和正极凸体142a之间的电解。

此外，将负极凸体141a和正极凸体142a上镀较厚的铂，以更活跃地产生电解。

如图4中所示，支持物143包括一个凹入形成的用于固定负极板141的连接槽1431和一个凹入形成的用于固定正极板142的连接槽1432。如图6中所示，在支持物143的内部，阴极线161与负极板141的连接槽1431相连，阳极线与阳极板的连接槽1432连接，使得只需将电极板141、142插入支持物143的槽1431、1432中，即可向电极板141、142提供电流。

因此，当电极板141、142上的铂用完时，只需将用完的电极板141、142从支持物143上分离，然后向槽1431、1432中插入新的电极板即可完成替换。因此，如上构造的用于制备灭菌水的装置可永久使用。

下文中将阐明本发明的一个实施方案中制备灭菌水的装置100的操作原理。

使用本发明的一个实施方案的制备灭菌水的装置100制备灭菌水时，使用者首先将自来水111放入容器100中，并通过将电力供给负极板的连接槽1431和正极板的连接槽1432而由电源160向电极单元140供电。然后，阴极电通过连接槽1431被提供给负极板141，阳极电通过连接槽1432被提供给正极板142。在此，虽然电能被分别提供至负极板141和正极板142，但是电荷聚集在板141、142的相对侧形成的负极凸体141a和正极凸体142a上。从而使凸体141a、142a之间的电解活跃地进行，由此生成许多氧化剂，例如臭氧、H₂O₂、HOCl、OH自由基，它们在短时间内杀灭病毒和细菌，因此使用者可简便地制备灭菌水。

本发明的一个实施方案中制备灭菌水的装置需要在容器中安装具有凸体141a和142a的电极板141、142，以使其可被设计成便于携带的紧凑型。虽然装置中不能包括控制器，但是可以包括一个进行预设时间操作的计时器。

另一方面，图7中所示是本发明的第二个实施方案的制备灭菌水装置的截面图，电极板241、242可包括由板241、242分出的分支板2411、2421，分支板2411、2421上还具有以更近的距离彼此相对的负极凸体2411a和正极凸体2421a。

如上的结构可保证预定面积中的宽电解区域，以在更短的时间内获得灭菌水。

图8是第三个实施方案的电极结构的概略图。第三个实施方案的制备灭菌水的装置包括：一个用于自来水或地下水通过的管310；形成于管310中的电极341、342；以及一个用于向电极341、342供电的电源360。

电极341、342中的一个与另一供水管相连。例如，该管可直接与一个供应自来水的管相连，或者该管可以是一个电极341、342形成于其中的供应自来水的管。

电极341和342包括一个负极341和一个正极342，所述的负极341由从电源360引出的阴极线361供电，所述的正极342由从电源360引出的阳极线362供电。在此，负极凸体341a在负极341上以不同长度形成，阳极凸体342a突出地形成于阳极342上，并与负极凸体341a相对，以使负极凸体341a末端与正极凸体342a末端之间产生剧烈的电解。负极凸体(未示出)与正极凸体(未示出)也可形成于相对的负极凸体341a和正极凸体342a的侧面341b、342b上，由此可使聚集在这些凸体(未示出)的最末端的电荷引起更活泼的电解。

也即，第三个实施方案的制备灭菌水的装置沿管的长度方向具有多个带有负极凸体和正极凸体的电极341、342。因此，当水在管310内流过时向电极341、342供电，由于通过管310的水变成湍流，因此水和电极341、342接触的面积更大，时间更长。因此，通过管310的水被剧烈地电解，形成更多的氧化剂。结果使通过管道的水在从管中流出时变成灭菌水。

图9是第四个实施方案中电极结构的截面图。如图9中所示，与上述本发明的一个实施方案100相比，第四个实施方案中的制备灭菌水的装置只是具有不同的电极结构(即电极430、440)。该装置包括一个负极430和一个正极440，所述的负极430由电源420通过阴极线421向其供电，所述的正极440由电源420通过阳极线422向其供电。

负极单元430包括一对负极支持杆431，其由电导体彼此平行分开形成，并与负极电源线421相连；多个负极杆432，连接于一对负极支持杆431之间；负极凸体433，其以圆筒形柱体状突出于负极杆432的下表面以使电荷聚集其上；以及配合凸体(fitting protrusion)434，形成于负极支持杆431的下表面以保证与正极440之间的预留间距。

相似地，正极单元440包括一对正极支持杆441，其由电导体彼此平行分开形成，并与正极电源线422相连；多个负极杆442，连接于一对负极支持杆441之间；正极凸体443，以圆筒形柱体状突出于正极杆432的上表面以使电荷聚集其上；以及配合凹槽(fitting groove)444，形成于正极支持杆441的上表面以保证其与负极430之间的预留间距。

为防止在负极430和正极440之间有电流通过，将绝缘垫插入配合凸体434和配合槽444之间。或者，配合凸体434和配合槽444的表面可涂覆绝缘材料。此外，当凸体434与槽444各自配合时，负极凸体433的最末端与正极凸体443的最末端保持一定间距以在它们之间诱导剧烈的电解。

如上构造的第四个实施方案中制备灭菌水装置的电极430、440的电极凸体433、443形成于电极杆432、442上，便于通过简单的模塑法制成，并可减少电荷的损失，降低制备电极的成本。

图10是说明随电解过程盐离子增加的实验数据曲线图，所述的电解是在向盐度为0.98％且pH为6.39的盐水提供5V、2.2A的电能时进行的。如图10所示的实验中，电解在盐水中更活跃，以至于可达到快速灭菌的效果。此外，如果在电极板141、142上形成可汇集更多电荷的凸体141a、142a，则可获得比图10中的实验更活泼的电解，并使灭菌时间大大缩短。因此，本发明使用的水除了自来水和蒸馏水外还可包括盐水，。

图11至15涉及一个实施方案中制备灭菌水的装置。图11是制备灭菌水的装置的分解透视图，图12是图11中的电极和控制器的分解透视图，图13是图11的组合透视图，图14是固定于图12的分隔物上的电极的透视图，图15是图11的喷雾单元的示意图。

如这些图中所示，一个实施方案中制备灭菌水的装置包括：一个用于储存制备灭菌水所用水的容器110；一个用于向受伤部位或鼻的内部喷洒灭菌水的喷雾单元120；可接于容器110的下表面的壳体130；壳体130内部的几个电极单元140，容器110中的水可流入此处而使水灭菌；一个控制电极单元140的控制器150；以及一个用于向电极单元140供电的电源160。

容器110包括一个用于储水的容器111和一个被插入容器111的下面用于阻止水从容器111中漏到外面的环112。

在此，如果受伤的部位很易被杂质感染，更优选使用蒸馏水或纯化的水，尽管也可以使用自来水或地下水。也可使用通过外部的带有过滤器的容器纯化后的自来水和地下水。在此，为达到快速的电解，希望使用盐水，此外，盐水具有最好的灭菌或清洗鼻内部的效果。因此，优选盐度为0.75％至1％的盐水，更优选盐度为0.9％的盐水。

喷雾单元120包括一个喷体121、一个喷管122、一个喷嘴123和一个真空室124，所述的喷体121被连接在形成于容器111上部的螺纹111a上，所述的喷管122是用于将灭菌水从容器111内部喷洒到外部的竖直方向的通道，所述的喷嘴123用于将生成的灭菌水喷洒到喷体121的外面，所述的真空室124用于产生吸力，将灭菌水从容器111中抽到外面。

本文中，为了将灭菌水通过喷雾单元120喷到外部，使用者以图11中箭头所示的方向按压该装置，然后灭菌水通过喷管122被吸到喷雾单元120中，此过程是由于真空室124体积的瞬间变化，并且灭菌水可通过喷雾单元120以细小水滴的形式喷洒。此结构已通过多种喷雾装置公开。

壳体130与容器111内表面的下部形成的螺纹相结合，并且包括用于安装电极单元140的第一室131，用于容纳控制器150和电源160的第二室132，以及一个用于显示操作状态的指示器134。

本文中，第一室131形成为可使容器110中的水通过孔131a流入其中，第二室132独立于第一室形成，以使水不会在第一室131和第二室132之间渗透。

当使用者按压操作开关133时，电源向电极单元140提供预设时长的电能。

电极单元140用固定螺丝144固定在第一室131的分隔物148上，并与控制器相连，以使控制器150可向其提供电能或信号。在此，为连接电极单元140和控制器上的电源杆161、162，在安置电极单元140的分隔物148上形成孔(未示出)。此外，在支持物143下部的圆周上接有一个橡胶密封圈148a，以使水不会通过这些孔从第一室131渗透入第二室。

在此，分隔物148的下部有橡胶密封板，其直径比第一室131的内径大，以使橡胶密封板能够紧密地嵌入第一室131的内表面，由此阻止第一室131中的水向第二室132渗透。因此，分隔物148的直径d比第一室131的内径稍小，以使橡胶密封板148a能够实现防水。本文中，橡胶密封板148a可以为环形，覆盖分隔物14的边缘部分，而不是制成板形。另一方面，电极140可以制成图3至9中所描述的电极140、240、340之一的形式，还可以水平放置或垂直安装。

控制器150包括一个控制电路固定板151a；一个控制电路152，该控制电路用于根据操作状态控制电流方向的改变以向电极单元140提供电能、用于通过指示器134显示操作状态，并用于根据控制电路固定板151上操作开关的输入向电极单元140提供预设时长的电能；一个用于容纳电池160的电池盒153，该电池160用于向单极单元140提供电能；固定在控制电路固定板151下面的下板(low plate)154；以及电池盒盖155，其可选择性地关闭或打开下板154上的孔154a。

在此，侧壁151a垂直且突出地沿控制电路固定板151的周缘形成，且侧壁151a的上表面(即边)与第二室132的顶部132a或橡胶密封板148a接触，由此稳定地得到第二室132，用于在控制电路固定板151和分隔物148之间安装控制电路152。也即，控制电路固定板151的底面与第二室132的上面132a之间的空间准备用于固定控制电路152。

然后，穿过下板154上的孔155b将固定螺栓156与控制电路固定板151上的紧固件孔151b固定，即完成了壳体130内控制器150和电源160的安装。

133a是连接控制器150、操作开关133和指示器134的信号线。155a是提供电池160的电能的金属板。从金属板155a另外引出信号线与控制器150相连。

电源160包括一个电池160、一个正极电源杆161和一个负极电源杆162。来自电池的电能通过正极电源杆161和负极电源杆162被提供至电极单元140。据此，当电极单元140被安装在第一室131中时，如果控制电路固定板151和下板154被固定螺栓156固定，那么正极电源杆161和负极电源杆162与电极单元140相连。这样，电极单元140可以由电池提供电流。

另一方面，如图15(a)中所示，喷雾单元120可以制成可控制喷洒方向的形式，以及如图15(b)中所示的另一种向前喷洒的形式。此外，在不使用喷嘴时，可使用一个如图15(c)中所示的瓶盖以阻止容器111中的灭菌水或水漏到外部。

如上构造的制备灭菌水的装置100如下组装。

将壳体130与塑料制成的容器111组装，并将环112置于其间。然后，将电极单元140通过壳体130下面的开口侧插入第一室131。并且，在控制电路固定板151被置于第二室132中的条件下，将控制电路固定板151与下板154重叠并与电路固定板151固定在一起，并通过固定螺栓156固定在壳体130上。在此，电极杆161、162与电极单元140相连并可由电池160向电极单元140提供电流。

当电极单元140的电极板141、142上的铂用完时，应替换电极单元140。这种情况下，使用者以与组装时相反的顺序将制备灭菌水的装置分解，将具有电极单元140的支持物143与分隔物148拆开并替换。

下文将描述本发明的制备灭菌水的装置的原理。

制造商预先计算用于使容器111中的水灭菌的最佳时长，并在该制备灭菌水的装置100投放市场前使得控制电路记忆该时长。在购买此装置100用于使用即刻制备的灭菌水给受伤的部位或鼻部灭菌时，使用者将相对干净的水例如自来水或地下水倒入容器111中。然后，打开一个高盐度的盐胶囊(未示出)，通过使胶囊与水在容器111中混合制备盐度为0.9％的NS，容器111中的水变成与NS相同的浓度，即盐度约0.9％。另一方面，也可使用市场上购买的生理盐水。

然后，使用者按压用于使容器111中的水灭菌的操作开关133，然后，负极电和正极电分别被提供至壳体130内的负极板和正极板上，并持续预设的时长。此时，“正在进行”的信息出现在指示器134上，提醒人们注意正在对电极单元供电。如果容器111中没有水，彼此分开放置的正极和负极自动停止电流流通，因为在正极142和负极板141之间没有任何介质使电流流动。

在预设时长内，由于有电能提供，活跃的电解在短时间内产生氧化剂，且壳体130中的循环桨(未示出)使水循环，从第一室131中流出进入容器111。同时，为释放电极单元140中生成的热量，翅片(未示出)附近的通风扇(未示出)运转并通过壳体上的通风口(未示出)将热空气释放到外面。

电极在预设时长内生成的氧化剂使水灭菌的过程完成后，“完成”的消息显示在指示器134上。灭菌的过程完成后，使用者可以将灭菌水喷洒在使用者需要的地方。或者，使用者可以保存灭菌水，只需将喷雾单元120、120′卸下并用瓶盖盖上，阻止外部空气侵入壳体内部。这样，灭菌水就可在较长时间内保持无菌和清洁的状态。

另一方面，当使用者想要再次使用已用过1次至10次的装置100制备灭菌水时，可将电源160提供的电流方向反转。因此，电极单元140的负极和正极可以保持清洁的状态，而不会有电解产生的残留附着。

此外，对于按压操作开关133一次或两次的不同识别的可不同地控制向电极单元140输送电能的时长。也即，由于普通的水比盐水需要更长的反应时长，使用者可根据水的类型按压操作开关133两次或一次来控制时长。或者，只向电极单元30的一部分(非所有部分)提供电能的结构可以实现前述的相似效果。

换句话说，如图12中所示，本发明的一个实施方案中用于喷洒灭菌水的装置100使用了下述原理，即正极141和负极142在容器110的水111中彼此分开一定间距，并且通过电源线161从供电电源160接收电能，引起水中电解发生，并使用电解生成的如臭氧、OH自由基的氧化剂杀灭细菌和病毒。更具体地说，本发明的一个实施方案中电极单元140的结构可以是如图3至9中所示的电极140、240、340中的一个。

本文中，如图12所示，具有一个电极单元140的装置100包括一个用于盛水111的容器110，被固定在容器110底面上的电极140，以及一个向电极单元140供电的电源160。

供电电源160可使用由AC电转换成的DC电或者由电池提供的DC电。由供电电源引出的负极线161与负极板141连接，正极线162与正极板142连接。

如图3至6所示，电极单元140包括在其表面具有多个负极凸体141a的负极板141，具有多个正极凸体142a的正极板142以及固定在容器110的底面上的支持物143，它通过其上的固定孔143a固定负极板141和正极板142。

本文中，负极板141和正极板142以一定间距d1被固定在支持物142上，且负极凸体141a和正极凸体142a在B面上突出地形成类圆锥体，彼此相对且间距为d1，由此，向电极板141、142输送的电荷聚集在凸体141a、142a的最末端B上。因此，使用相同量的电能，负极凸体和正极凸体在它们之间产生更剧烈的电解。

此外，负极凸体141a和正极凸体142a与其他部分相比被涂覆更多的铂以使电解更活泼。

如图4中所示，支持物143包括用于固定负极板141的凹入的连接槽1431，和用于固定正极板142的凹入的连接槽1432。如图7所示，负极线161与支持物143上的负极板141的连接槽1431相连，正极线162与支持物143上的正极板142的连接槽相连，以简单地通过将电极板141、142插入支持物143的槽1431、1432中向电极板131、132供电。在此，为方便起见，供电线161、162被标记在图4的一侧。但事实上，电能是通过插入图12的供电杆161、162提供的。

当电极板141、142上的铂用完时，可将电极板141、142拆下，并用新的电极板141、142替换之，将它们分别插入槽1431、1432中。因此，如上构造的用于喷洒灭菌水的装置100可以永久使用。

下文中将描述具有电极单元的装置100。

当使用者想使用装置100制备水用于消毒和杀灭病毒时，使用者将自来水111倒入容器100中，并使用供电电源160供电，然后将电能提供至负极板141的连接槽1431和正极槽142的连接槽1432上。然后，通过各自的连接槽1431、1432将负电提供至负极板141，正电提供至正极板142上。在此，电能分别被送至负极板141和正极板12上，且电荷聚集在电极板141、142的彼此相对的负极凸体141a和正极凸体142a上。因此，凸体141a、142a之间的电解活跃地生成氧化剂，例如臭氧、H2O2、HOCl、OH自由基，以使其在短时间内对残留物、杂质、病毒和细菌进行清洁、消毒和灭菌。

装置100在容器中只需要带有凸体141a、142a的电极板141、142，因此可被设计成便携的大小。在此还可包括一个具有定时器以诱导预设时长的电解的控制器。

另一方面，如图7所示，作为图12的另一种形状的剖视图，电极板241、242可包括由电极板241、242引出的分支板2411、2421，并且负极凸体2411a和正极凸体2421a可以较电极板241、242之间的距离更近的间距彼此相对地形成于分支板2411、2421上，。

由于可实现更大区域的电解，上述的结构的优点是可在短时间内制备灭菌水并直接使用。

图9是示例说明图12的电极的另一种结构的剖视图。与图3的电极单元140相比，图9中的电极单元140的特征在于，其包括一个负极430和一个正极单元440，所述的负极430由负极电源线421从供电电源420向其提供负电，所述的正极单元440由正极电源线从供电电源420向其提供正电。

负极430包括：两个负极支持杆431，该两个支持杆以一定间距放置并与负极线421连接；负极杆432，在负极支持杆431之间形成的多个杆；负极凸体433，以圆筒形柱体状突出于负极杆432的下表面以使电荷聚集其上；以及配合凸体434，形成于负极支持杆431的下表面以保证与正极440之间的预留间距。

正极单元440包括：两个正极支持杆441，其以一定间距放置，并与正极电源线422相连；正极杆442，在正极支持杆441之间形成的多个杆；正极凸体443，以圆筒形柱体状突出于正极杆442的上表面以使电荷聚集其上；以及配合凹槽444，形成于正极支持杆441的上表面以保证与负极430之间的预留间距。

一个实施方案中用于喷洒灭菌水的装置的如上构造的另一种电极430、440具有形成于电极杆432、442上的电极凸体433、443，以使其可通过模塑法制造，并且可以减少电荷的损失和电极的成本。

此外，如图10所示，电解在盐水中变得更活泼，因此该装置可被设计成制备和喷洒盐度为0.9％的灭菌水的结构。此外，电极板141、142具有凸体141a、142a，以便通过更剧烈的电解进一步缩短灭菌时间。因此，用于本发明的水除自来水、蒸馏水外也可包括更高效的盐水。

由于本发明可在不背离本发明的主旨或必要特征的前提下以多种形式实施，因此还应理解的是，除非另有说明，以上描述的实施方案不受前述说明书中任何细节的限制，而应在本发明的如附加权利要求书所限定的主旨和范围内更广泛地被解读，因此，所有落入权利要求书的界限和范围内的改变和修改，或与这些界限和范围等价的也应被包括在附加的权利要求书中。也即，本发明的示例性的实施方案包括形状为圆柱形的用于聚集电荷的电极凸体，但其形状并不限于圆柱形，而应包括能够诱导电荷聚集的任何形状。

工业应用

本发明的制备灭菌水的装置不限于小型的装置，例如向鼻内部喷洒灭菌水的装置，而很明显也包括大型装置，用来制备大量灭菌水并喷洒。例如，本发明的装置中的容器可以被放置在医院的任何地方，且容器中制备的灭菌水可被送至许多医务诊室或治疗台，之后该灭菌水可通过喷洒单元喷洒或提供给许多病人以满足他们的需要。

此外，本领域技术人员应清楚，本发明的范围不限于附图中所示的电极构造，而是包括任何可以引起电解的电极。

Claims (24)

1.一种制备灭菌水的装置，包括

一个用于储水的具有储水器的容器；

至少一个位于储水器中的负极，该负极上具有至少一个负极凸体；

至少一个位于储水器中的正极，其上具有至少一个与负极凸体相对的正极凸体；以及

用于向该负极和该正极提供电流的电源。

2.如权利要求1的装置，其中所述的负极在其上具有多个负极凸体，且所述的正极在其上具有多个正极凸体。

3.如权利要求2的装置，其中所述的负极被制成板状或杆状，且所述的正极被制成板状或杆状。

4.如权利要求3的装置，其中该装置具有多对所述的正极和负极。

5.如权利要求3的装置，其中至少一个负极分支和至少一个正极分支由负极和正极各自的表面引出，其中所述的负极分支的表面与正极分支的表面相对，其中多个负极凸体和多个正极凸体形成于负极分支和正极分支的各个表面上。

6.如权利要求2的装置，其中所述的负极凸体和所述的正极凸体通过凸体附近的凹槽突出地形成。

7.如权利要求5的装置，其中所述的负极凸体和所述的正极凸体突出地形成于彼此相对的所述负极和所述正极的整个表面上。

8.如权利要求2的装置，还包括：

一个用于感应储水器中是否有水的传感器。

9.如权利要求2的装置，其中多于一个的所述负极凸体和所述正极凸体形成尖末端。

10.如权利要求1的装置，其中多于一个的所述负极凸体和所述正极凸体形成柱形。

11.如权利要求2的装置，其中所述负极凸体和所述正极凸体中的一个是可替换的。

12.如权利要求3的装置，其中所述板状负极和所述板状正极凸体中的一个是可替换的。

13.如权利要求2的装置，其中所述负极凸体和所述正极凸体中的一个是镀铂的或由铂、碳中的一种制成。

14.如权利要求2的装置，其中所述负极凸体和所述正极凸体中的一个由铂制成，且所述负极和所述正极中的一个由除铂以外的导电材料制成。

15.如权利要求2的装置，还包括：

一个支持物，包括至少一个用于固定负极的负极槽，以及至少一个用于固定正极的正极槽，

其中所述的正极槽与电源阴极相连并与负极槽相连，所述负极槽与电源阳极相连并与所述正极槽相连。

16.如权利要求15的装置，其中所述的支持物被固定在容器中。

17.如权利要求2的装置，其中所述的水不止是自来水和地下水中的一种。

18.如权利要求2的装置，其中所述的水是盐水。

19.一种制备灭菌水的装置，包括：

一个管；

位于该管内的至少一个具有至少一个负极凸体的负极；

位于该管内的至少一个具有至少一个与负极凸体彼此相对的正极凸体的正极；以及，

一个用于向所述负极和所述正极提供电流的电源。

20.如权利要求19的装置，其中所述负极和所述正极沿管的长度方向形成。

21.如权利要求19的装置，其中所述负极凸体和所述正极凸体中的一个镀铂或由铂制成。

22.如权利要求19的装置，其中所述负极和所述正极凸体中的一个是可替换的。

23.如权利要求19的装置，其中所述的管是用于输送自来水的水管。

24.如权利要求19的装置，其中所述的水是盐水、地下水和自来水中的一种。

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