CN105708028B - 一种具有杀菌功能的鞋子及其杀菌方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有杀菌功能的鞋子及其杀菌方法，包括鞋子本体，以及在鞋子本体上安装的若干个紫外光杀菌器；紫外光杀菌器包括安装在贴片电路基板上的发光芯片，发光芯片的光发射侧朝向鞋子本体内部；紫外光杀菌器还包括用于封装发光芯片和贴片电路基板的外壳；发光芯片连接电源。本发明通过在鞋子本体上设置紫外光杀菌器，两者结为一体，无需再携带独立的杀菌器以及活性炭鞋垫等，使用方便；同时通过设置外壳，用于封装发光芯片和贴片电路基板，改善了紫外光杀菌器的耐冲击撞击性能和防水性，提升了本发明的使用品质和可靠性，耐候性好，寿命长，结实耐用。

Description

一种具有杀菌功能的鞋子及其杀菌方法

【技术领域】

本发明涉及杀菌鞋领域，具体涉及一种具有杀菌功能的鞋子及其杀菌方法。

【背景技术】

现有与杀菌鞋有关的各种发明中，或本身具备杀菌功能、或者配备有杀菌功能配件的鞋子的专利主要有下述几种：

1.最常见的实现鞋内杀菌功能的方式是，使用一个具有杀菌作用的、外观类似鞋插的、可以插入放置在鞋内空间的、独立的杀菌器，作为一个功能附属件，来使用所发出的紫外线、或产生的臭氧、或电热等方式实现鞋内杀菌。

参见：紫外线杀菌鞋CN102894534A；紫外线杀菌干鞋器CN202051682U；整形、杀菌、除臭鞋撑CN2584005Y；鞋内光体杀菌除臭器CN101007178A；鞋内电子杀菌消毒除臭除湿装置CN2701286Y；臭氧杀菌鞋CN102894533A；一种电热紫外线杀菌洁鞋器CN204275085U。

该类外部独立杀菌器，杀菌器本身是作为附属品，独立在鞋子之外，还需要使用外接电源，所以无法提供随时随地方便的鞋子杀菌功能，这就不能满足环境多变、且没有合适供电来源的野外训练等复杂环境下的使用要求。另外，由于杀菌器本身的结构设计上不具备防冲击、撞击等保护性设计，所以需要单独保管、放置和管理，这增加了使用难度与不方便性。

2.还有使用活性炭鞋垫方式、或者类似鞋垫的活性碳纤维芯层来实现鞋内杀菌作用。

参见：运动鞋除臭杀菌垫CN2891739Y；具有自杀菌消毒作用的工作鞋CN204409755U。

该类活性炭鞋垫杀菌，虽然是可以与鞋子结合在一起方便地使用，但是作为活性炭或者碳纤维，主要都是通过吸附空气中的细菌来实现杀菌作用，对于附着在鞋子内部表面的细菌滋生是无能为力的，杀菌效果有限。并且活性炭和碳纤维方式的吸附效能也存在使用寿命短等问题，杀菌效力的维持需要不断地更换新的碳纤维或活性炭芯层才能维持下去，十分不便。

3.最后一种是使用了制作在鞋子本体上的杀菌功能组件来直接对鞋内杀菌，

例如专利：一种杀菌保健鞋CN202222523U，采用了设置在鞋子内后端的电池盒与马达连接，同时连接一个紫外杀菌器来实现脚部按摩和鞋内杀菌功能。

再例如专利：可发电储电的自动杀菌登山鞋CN203105796U，采用了压电陶瓷发动机直接将走路的机械能装换为电能驱动一个安装在鞋子内的臭氧发生装置，产生臭氧来在鞋内杀菌。

该类技术使用了制作在鞋子本体上的杀菌功能组件来直接对鞋内杀菌，虽然也实现了与鞋子一体化的结构，但是结构设计都十分复杂，要在鞋子内部镶嵌设置入至少三个以上的不同的独立组件，包括：供电电源(压电陶瓷发电机、或电池箱等)、马达、齿轮、电路模块、充电电池、臭氧发生器、紫外光装置等，要在鞋子使用过程中、甚至是高强度野外训练中，保证这么多的镶嵌在鞋子内部的功能组件正常工作，其质量可靠性的要求会非常高，这往往导致鞋子的造价大幅提升。同时，CN202222523U中的紫外杀菌器存在光照不均匀的缺陷；而CN203105796U中的臭氧发生器安装在鞋体前端，容易造成对整个鞋子杀菌不均匀的结果或局部杀菌效果不好，在走路和鞋子的使用过程中、过量高能的紫外光辐照和大量臭氧会对脚部的皮肤造成很大伤害。

同时，目前市场上多用含汞紫外灯(多谱段，需要昂贵的滤波片配合)进行杀菌，成本高；而对于无汞技术尤其是深紫外无汞光源，目前世界上技术进展尚为初期极端，市场上产品的应用很少，主要是由于深紫外波段，LED光效还很差，输出能量不高，如何有效配合最佳光谱分布是实现杀菌的关键。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种具有杀菌功能的鞋子及其杀菌方法，能够有效将紫外光杀菌器和鞋子结为一体，有效杀菌。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括鞋子本体，以及在鞋子本体上安装的若干个紫外光杀菌器；紫外光杀菌器包括安装在贴片电路基板上的发光芯片，发光芯片的光发射侧朝向鞋子本体内部；紫外光杀菌器还包括用于封装发光芯片和贴片电路基板的外壳；发光芯片连接电源。

进一步地，发光芯片的光发射侧安装有光路扩散透镜。

进一步地，发光芯片采用发射波长为200～400nm的紫外光LED芯片。

进一步地，发光芯片安装在贴片电路基板的内侧；外壳上设置有用于连接外部电源的供电接口，供电接口与发光芯片相连且位于贴片电路基板的外侧。

进一步地，供电接口采用标准USB接口。

进一步地，电源包括位于贴片电路基板外侧的充电电池，发光芯片连接充电电池；外壳上设置有与充电电池相连的充电接口。

进一步地，供电接口和充电接口上均设置密封盖。

进一步地，在鞋子本体底部设置有与充电电池相连的压力发电组件。

进一步地，外壳的材质为树脂。

本发明杀菌方法的技术方案是：包括以下步骤：

(1)通过电源对紫外光杀菌器的发光芯片进行供电；

(2)发光芯片发射紫外光照射鞋子本体内部，进行光照杀菌，光照杀菌时间为1～60000s。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在鞋子本体上设置紫外光杀菌器，两者结为一体，无需再携带独立的杀菌器以及活性炭鞋垫等，使用方便；同时通过设置外壳，用于封装发光芯片和贴片电路基板，大大改善了紫外光杀菌器的耐冲击撞击性能和防水性，大幅提升了本发明的使用品质和可靠性，耐候性好，寿命长，结实耐用，尤其适合运动、作训和野外环境使用。

进一步地，本发明通过设置光路扩散透镜，调整发光芯片发出的紫外光光路，将传统聚集性很强的点状发光改为分散发光，使发光芯片所发出的紫外光在大角度范围均匀地照射出去，从而改善照射范围狭窄的缺点，更适宜于大面积的辐照杀菌。

进一步地，本发明通过采用发射波长为200～400nm的紫外光LED芯片，寿命长达2万小时以上，同时该紫外光LED芯片作为深紫外无汞光源，配合杀菌最适合的光谱，覆盖了杀菌最有效的波段，匹配后实现高效灭杀多种病毒和细菌。

进一步地，本发明通过采用标准USB接口作为供电接口，方便使用。

进一步地，本发明通过设置充电电池，更利于携带和电能提供。

进一步地，本发明通过设置密封盖，更好地耐受各种环境下运动、震动带来的冲击，且防止水渗入，利于提高耐候性和可靠性。

进一步地，本发明通过设置位于鞋底部的压电型压力发电组件，可以利用人行走过程中的足部压力来发电，充入充电电池。

进一步地，本发明通过采用树脂外壳，防水性好，同时轻便，成本低。

本发明杀菌方法简单，杀菌率高，可以达到99％以上，且对人体无不良影响。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明紫外光杀菌器的主视图；

图3是本发明紫外光杀菌器去掉充电电池后的侧视图；

图4是本发明紫外光杀菌器的侧视图；

图5是本发明中采用265nm UV-LED的紫外光发射光谱图例；

图6是本发明中采用280nm UV-LED的紫外光发射光谱图例。

其中：1-鞋子本体；2-紫外光杀菌器；3-供电接口；4-发光芯片；5-外壳；6-光路扩散透镜；7-充电电池；8-贴片电路基板。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1，本发明包括鞋子本体1，以及在鞋子本体1上安装的若干个小型的紫外光杀菌器2。紫外光杀菌器2可以为一个或多个，其不影响鞋子的正常使用，如在鞋子本体1的外侧安装两个，或者在鞋子本体1的外侧和里侧各安装两个。

参见图2至图4，紫外光杀菌器2包括发光芯片4、外壳5、光路扩散透镜6和贴片电路基板8；还可以设置用于直接外部供电的供电接口3，或者/以及设置充电电池7和相应电池充电接口。

其中，供电接口3和充电电池7位于贴片电路基板8外侧，发光芯片4安装在贴片电路基板8的内侧，可以采用一个或多个发射波长为200～400nm的紫外光LED芯片，紫外LED光源的寿命长达2万小时以上；发光芯片4的内侧为光发射侧且朝向鞋子本体1内部，发光芯片4的光发射侧安装有能够使深紫外波段可以高效透过的光路扩散透镜6，光路扩散透镜6可以采用单个的凹透镜或者透镜组，用于调整发光芯片4发出的紫外光光路，将发光芯片4所发出的紫外光在大角度范围均匀地照射出去，从而改善通常LED点状发光的照射范围狭窄的缺点。外壳5采用高耐候性的树脂材料，用于将发光芯片4、光路扩散透镜6、充电电池7和贴片电路基板8封装为一个全固态整体。供电接口3设置在外壳5上，且与充电电池7相连或者直接与贴片电路基板8上的电路相连，用于通过可充电电池组件给发光芯片4供电，或者给发光芯片4直接外部供电；贴片电路基板8上的电路为使发光芯片4发光所必须的驱动和控制电路；外壳5上还可以单独设置充电电池7的充电接口，为紫外光LED芯片供电的直接外部供电接口3或者自带可充电电池的充电接口为各类型的标准USB接口，可以方便地使用对应于该种类USB标准接口的各类便携电池或供电设施、通过必要的连接线缆向其直接供电或者充电。供电接口3或充电接口上均设置密封盖，可以更好地耐受各种环境下运动、震动带来的冲击，以及防止雨水、泥水等渗入，具有高可靠性，耐候性好，寿命长，结实耐用，尤其适合运动、作训和野外环境使用。

本发明主要的工作过程及原理如下：

首先打开密封盖，然后通过外部电源和供电接口3直接对紫外光杀菌器2进行供电，或者通过充电电池7对紫外光杀菌器2进行供电，或者通过压力发电组件向充电电池7充电后再通过充电电池7向紫外光杀菌器2供电，使紫外光杀菌器2上的发光芯片4发射紫外光，紫外光光线通过光路扩散透镜6进行扩散，均匀照射鞋子本体1内部，进行紫外光杀菌；光照杀菌时间为1～60000s，优选5～10s即可结束，关闭紫外光杀菌器2，并盖上密封盖。如果采用充电电池7，可以在电量不足时通过充电接口或者通过压力发电组件对其进行充电。

本发明提供了一种更为安全成熟的、自身具备杀菌功能的、实用性更为可靠的杀菌鞋的实现结构与方法，具有以下优点：

1.本发明通过使用全固态封装在鞋子上的超低能耗、超长使用寿命的微型LED紫外光杀菌器，无需独立杀菌器或活性炭鞋垫来进行杀菌。

2.本发明通过使用全固态树脂外壳5封装在鞋子本体1上的高集成度、超低能耗、超长使用寿命的微型LED紫外光杀菌器，结合可靠性极高的便携式或同一封装的供电/充电电池组，成本低，且质量可靠性高。

本发明创新性地提出了一种全新的、具有与鞋子一体化构造的、高集成度、高可靠性耐冲击撞击的全固态封装、超低能耗超长使用寿命(2万小时以上)的微型LED紫外光高效杀菌器的鞋子结构，通过高集成度的LED光源、结合使用全固态树脂外壳5封装，大大改善了紫外光杀菌器2的耐冲击撞击性能，大幅提升了鞋子的使用品质和可靠性。低功耗节能环保的LED芯片可以大幅降低紫外光杀菌器2的能耗和提升使用便利性。完美地解决了现存技术和产品存在的问题。本发明使用结构简单的电路构造，没有分离组件，并且设置有压力发电组件，以及采用充电电池7，不需要使用电池盒、不需要更换电池。并且本发明选用了特定波长的紫外光，短时间内即可完成杀菌。

按照ISO-DIS-21348，波长范围在100nm～400nm的紫外辐射分类如下表1：

表1 紫外辐射分类

参见上表1以及图5和图6，本发明杀菌用紫外光波长范围为200nm～400nm，光谱分布范围窄，能量密度高，发光波长与最优的杀菌波长很好吻合，直接作用于细菌细胞DNA，具有强力杀菌效果，说明本发明该波段的紫外光可以高效灭杀多种病毒和细菌。下面为紫外杀菌实例介绍：

菌种：枯草菌(芽胞)

紫外光线波长：260～280nm；辐射能量：50％x25mW·sec/cm²

杀菌效果：可杀死99％以上枯草菌(芽胞)

表2 紫外光杀灭枯草菌实验数据

上面的实验结果表明，本发明用于草枯菌(芽胞)杀菌处理时，只需短短数秒时间，即可对草枯菌(芽胞)实现99％以上的杀灭。

本发明中高效的紫外发光光源技术匹配了最适合破坏细菌DNA的输出光谱，可以实现高效杀菌效果。本发明中杀菌谱线最优在265～275nm。本发明还具有以下优点：

1、本发明的深紫外无汞光源能够高效杀菌，对于现有水银光源是很大的革新；

2、深紫外LED技术当前能量输出和能量效率都还很低，本发明从杀菌最适合的光谱去采用了合适的深紫外LED，覆盖了杀菌最有效的波段；

3、一般的LED发光形态都是点状发光，光束的聚集性很强，不适宜分散光照用于大面积的辐照杀菌，因此本发明中使用针对深紫外波段可以高效透过(普通玻璃镜片紫外光很容易被吸收)的光路扩散透镜6来分散光照面积，同时保证紫外光的透过率。

Claims (4)

1.一种具有杀菌功能的鞋子，其特征在于，包括鞋子本体(1)，以及在鞋子本体(1)上安装的若干个紫外光杀菌器(2)；紫外光杀菌器(2)包括安装在贴片电路基板(8)上的发光芯片(4)，发光芯片(4)的光发射侧朝向鞋子本体(1)内部；紫外光杀菌器(2)还包括用于封装发光芯片(4)和贴片电路基板(8)的外壳(5)；发光芯片(4)连接电源；

发光芯片(4)的光发射侧安装有光路扩散透镜(6)；

发光芯片(4)采用发射波长为265～275nm的紫外光LED芯片；

发光芯片(4)安装在贴片电路基板(8)的内侧；外壳(5)上设置有用于连接外部电源的供电接口(3)，供电接口(3)与发光芯片(4)相连且位于贴片电路基板(8)的外侧；

电源包括位于贴片电路基板(8)外侧的充电电池(7)，发光芯片(4)连接充电电池(7)；外壳(5)上设置有与充电电池(7)相连的充电接口；

供电接口(3)和充电接口上均设置密封盖；

外壳(5)的材质为树脂。

2.根据权利要求1所述的一种具有杀菌功能的鞋子，其特征在于，供电接口(3)采用标准USB接口。

3.根据权利要求1所述的一种具有杀菌功能的鞋子，其特征在于，在鞋子本体(1)底部设置有与充电电池(7)相连的压力发电组件。

4.一种基于权利要求1所述具有杀菌功能的鞋子进行的杀菌方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过电源对紫外光杀菌器(2)的发光芯片(4)进行供电；

(2)发光芯片(4)发射紫外光照射鞋子本体(1)内部，进行光照杀菌，光照杀菌时间为5～10s。