CN112544023B - 用于从植物中产生空气负离子的装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明总体上涉及一种用于从植物产生空气负离子的装置，以及一种与植物一起使用以从所述植物产生空气负离子的便携式装置。所述装置包括：种植器，其包括土壤和生长在所述土壤上的一株或多株植物；和便携式设备，其能够与所述种植器协作以从所述植物中产生空气负离子。所述便携式设备包括：用于产生电压脉冲的脉冲发生器，其具有范围在从18kHz到48kHz的内部工作频率；脉冲探针，其能够插入所述土壤中以将来自所述脉冲发生器的电压脉冲传导至所述土壤；和便携式电源，其用于为所述脉冲发生器供电，其中所述植物响应于所述电压脉冲向所述土壤的所述传导而产生空气负离子。

Description

用于从植物中产生空气负离子的装置和设备

相关申请的交叉引用

本发明要求2018年3月9日提交的第10201801988Y号新加坡专利申请的权益，该申请通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于从植物中产生空气负离子的装置和设备。更具体地，本发明描述了用于从植物产生空气负离子的装置的各种实施方案，以及与植物一起使用以从所述植物产生空气负离子的便携式设备。

背景技术

由于森林火灾和其他空气污染物，世界许多地方都有雾霾污染，尤其是在东南亚。暴露在雾霾中的人可能患有与雾霾相关的疾病，当室内污染物达到根据污染物标准指数(PSI)规定的不健康、非常不健康甚至危险水平时，人们通常必须采取一些行动。虽然空气净化器可以用来降低室内环境中的PSI，但不是每个人都负担得起，并且一些公共场所，如学校，可能没有配备这种设备。有些其他改善室内空气质量的方法，可能更方便、更实惠。例如，有证据表明，环境中的空气负离子可以通过降低空气中PM_2.5和PM₁₀的浓度来帮助改善空气质量[Sawant VS.，2013]。PM_2.5是指直径为2.5微米或更小的颗粒物，PM₁₀是指直径为10微米或更小的颗粒物。

一些报告显示，空气负离子附着在颗粒物上，如灰尘、香烟烟雾、霉菌孢子和其他过敏原。因此，对于暴露在空气负离子中的人来说，对颗粒物过敏的症状往往会减轻。通常，富含空气负离子的空气具有多种有益的治疗效果，例如使动脉压和血液流变性正常化、支持组织氧合、缓解压力状况以及增强对不利因素的抵抗力。因此，空气中空气负离子的浓度是评价空气质量的一个重要因素。

人工电负离子发生器已广泛用于富集空气中的空气负离子。然而，这些空气负离子是人工产生的，可能不如自然界或自然方式产生的空气负离子对健康有益。在自然界中，空气负离子由闪电、海浪、气流摩擦、宇宙射线、瀑布和紫外线辐射产生。空气负离子在山区和林区也很丰富，这些空气负离子通常是从树木和/或植物中释放出来的。

其他人描述了一种从植物中产生空气负离子的设备[Wu R等人，2017]。该设备产生范围为0.5Hz至2Hz的极低频率的电压脉冲，这需要采用更大尺寸的设备进行复杂的电路设计[Borgoaonkar A，2015]。此外，该设备需要接地线接地，操作起来很麻烦。专利申请PCT/CN2011/077325和中国实用新型203313745U描述了一种产生频率非常低的电压脉冲的类似设备。美国专利9736993B2描述了一种由植物释放空气负离子的设备。该设备包括用于在其中放置植物盆的外壳。这种设备的一个缺点是植物盆必须容纳在外壳中，因此受到外壳尺寸的限制。

因此，为了解决或减轻上述问题和/或缺点中的至少一个，需要提供一种用于从植物产生空气负离子的改进的装置和设备。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于从植物产生空气负离子的装置。所述装置包括：种植器，其包括土壤和生长在所述土壤上的一株或多株植物；和便携式设备，其能够与所述种植器协作以从所述植物中产生空气负离子。所述便携式设备包括：用于产生电压脉冲的脉冲发生器，其具有范围在从18kHz到48kHz的内部工作频率；脉冲探针，其能够插入所述土壤中以将来自所述脉冲发生器的电压脉冲传导至所述土壤；和便携式电源，其用于为所述脉冲发生器供电，其中所述植物响应于所述电压脉冲向所述土壤的所述传导而产生空气负离子。

根据本发明的第二方面，提供了一种与植物一起使用以从所述植物产生空气负离子的便携式设备，。所述便携式设备包括：用于产生电压脉冲的脉冲发生器，其具有范围在从18kHz到48kHz的内部工作频率；用于将所述脉冲发生器联接到所述植物的脉冲探针，所述脉冲探针用于将所述电压脉冲传导到所述植物；和便携式电源，其用于为所述脉冲发生器供电，其中所述植物响应于所述电压脉冲向所述植物的所述传导而产生空气负离子。

本发明的一个优点是种植器中生长的植物被便携式设备产生的高频电压脉冲刺激，产生更多的空气负离子，这对于去除空气中的颗粒物是有用的。便携式设备使用便携式电源为脉冲发生器供电，使便携式设备更容易随身携带并用于不同位置的种植器。因此，该装置有效地消除了空气中的空气污染物，从而清洁和净化空气，并为人们提供健康益处。

因此，本文公开了根据本发明的用于从植物产生空气负离子的装置和设备。本发明的各种特征、方面和优点将从本发明实施方案的以下结合附图的详细描述中变得更加明显，这些描述仅作为非限制性示例。

附图说明

图1是根据本发明的各种实施方案的用于从植物产生空气负离子的装置的图示。

图2A至图2D是根据本发明的各种实施方案在室内条件下在生长室中进行实验的种植器的图示。

图2E是根据本发明的各种实施方案的图2A至图2D的实验结果的表格。

图3A至图3C是根据本发明的各种实施方案在脉冲电场刺激下在室外进行实验的种植器的图示。

图3D至图3F是根据本发明的各种实施方案的图3A至图3C的实验结果。

图4是根据本发明的各种实施方案将图1的装置与市售空气负离子发生器进行比较的表格。

图5A至图5D是根据本发明的各种实施方案对图1的装置的便携式电源进行的实验的结果。

图6A和图6B是根据本发明的各种实施方案对图1的装置的接地连接进行的实验的结果。

图7A至图7C是根据本发明的各种实施方案的植物物种的分类/系统树的图示。

图8A是根据本发明的各种实施方案基于室内条件下空气负离子的产生而选定的植物物种的图示。

图8B和图8C是根据本发明的各种实施方案针对颗粒物的去除对图8A的选定植物物种进行的实验的结果。

图9A是根据本发明的各种实施方案基于在脉冲电场刺激下产生空气负离子而选定的植物物种的图示。

图9B示出了根据本发明的各种实施方案在脉冲电场刺激下针对空气负离子的产生对图9A的选定植物物种进行的实验的结果。

图10是将产生低频电压脉冲的设备与根据本发明的各种实施方案的装置进行比较的实验结果。

图11A和图11B示出了评估根据本发明的各种实施方案的装置的烟雾去除的实验结果。

图12A和图12B示出了评估根据本发明的各种实施方案的装置的长时间空气负离子产生和颗粒物去除的实验结果。

图13A至图13D示出了根据本发明的各种实施方案的装置的各种示例。

图14A和图14B示出了根据本发明的各种实施方案的装置的各种照片。

图15A和图15B示出了根据本发明的各种实施方案的装置的各种照片。

具体实施方式

在本发明中，在特定附图中对给定元素的描述或特定元素编号的考虑或使用或在相应描述材料中对其的引用可以包括在另一个附图或与其相关的描述材料中标识的相同、等同或类似的元素或元素编号。除非另有说明，否则图或相关文本中“/”的使用应理解为“和/或”。如本文中所使用的，术语“集合”对应于或被定义为根据已知的数学定义在数学上呈现至少一个基数的元素的非空有限组织(例如，本文中定义的集合可以对应于单位、单元素或单元素集合、或者多元素集合)。本文中特定数值或数值范围的叙述应理解为包括或为近似数值或数值范围的叙述。

为了简洁和清楚的目的，根据附图，本发明的实施方案的描述针对用于从植物产生空气负离子的装置和设备。虽然将结合本文提供的实施方案来描述本发明的各方面，但是应当理解，它们并不旨在将本发明限制于这些实施方案。相反，本发明旨在覆盖在此描述的实施方案的替代、修改和等同物，其包括在由所附权利要求书限定的本发明的范围内。此外，在以下详细描述中，阐述了具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员，即技术人员，将认识到本发明可以在没有特定细节的情况下实施，和/或具有由具体实施方案的方面的组合产生的多个细节。在许多情况下，没有详细描述已知的系统、方法、过程和组件，以免不必要地模糊本发明实施方案的各个方面。

参照图1，本发明的代表性或示例性实施方案描述了用于从植物产生空气负离子的装置100。如本文所用，装置100指的是用于产生空气负离子的装置或一组装置。特别地，装置100包括便携式设备200和种植器300，例如盆栽植物。便携式设备200是与种植器300协同工作的电子设备，用于从种植器300产生空气负离子。种植器300包括容器302(例如，盆、盒、花瓶或器皿)、设置在容器302中的土壤304以及生长在土壤304上的一株或多株植物306。植物306为各种物种，即陆生植物物种和水生/水养植物物种。此外，植物306可以是开花植物或非开花植物，例如蕨类植物。可以基于各种因素筛选和选择植物306，例如基于它们产生或释放空气负离子的能力，如下所述。由于装置100依赖于植物306的生物机制来产生空气负离子，所以装置100也可以被称为生物发生器。

便携式设备200被配置为与种植器300中的植物306一起使用，以从植物306产生空气负离子。便携式设备200被设计成易于由人运输，即携带或移动。便携式设备200包括脉冲发生器202，用于从范围在18kHz到48kHz的内部工作频率产生电压脉冲。此外，电压脉冲的输出脉冲频率范围为0.02kHz至40kHz。例如，输出脉冲频率的范围可以从0.02kHz到5kHz，或者从5kHz到40kHz，这取决于脉冲发生器202的配置/电路和/或取决于内部工作频率。脉冲发生器202是被配置成产生预定电压水平的矩形脉冲(即电压脉冲)的电子机器。脉冲发生器202因此可以被称为电压源。脉冲发生器202产生或输出电压脉冲，其输出范围从1kV到40kV。优选地，输出范围从15kV到40kV。在一些实验中，在内部工作频率为48kHz的50μA开路中，输出为20kV。在一些实验中，在内部工作频率范围为18kHz到35kHz的80μA开路中，输出为30kV。在一些实施方案中，输出为7kV，并且对植物物种Dracena surculosa进行实验以去除颗粒物，如下文进一步描述的。

便携式设备200进一步包括脉冲探针204，用于将脉冲发生器202联接到种植器300中的植物306。具体地，脉冲探针204包括连接到脉冲发生器202的输出端子的近端206，以及能够插入到种植器300中的土壤304中的远端208。例如，远端208插入土壤304中10cm深。脉冲探针204被配置用于将电压脉冲从脉冲发生器202传导到植物306。具体而言，脉冲探针204将来自脉冲发生器202(近端206连接到其上)的电压脉冲传导到土壤304(远端208被插入其中)。包括其近端206和远端208的脉冲探针204可以按各种设计和形状制造，以使其更容易由用户操作。

在一些实施方案中，便携式设备200与种植器300分开放置，并且脉冲探针206延伸一定距离并插入土壤304中。在一些其他实施方案中，便携式设备200与种植器300集成在一起，例如通过与容器302的联接机构。脉冲探针206延伸较短的距离并插入土壤304中。

植物306响应于电压脉冲向植物306的所述传导而产生并释放空气负离子。尽管植物306天然地释放空气负离子，但是空气负离子的产生由于电压脉冲而得到增强或改善。具体地，脉冲探针204响应于电压脉冲从脉冲发生器202到土壤304的所述传导而产生脉冲电场。脉冲电场刺激生长在土壤304内的植物306的根，从而刺激或增强来自植物306的空气负离子的产生。为了减少对脉冲电场的干扰，种植器300可以放置在由电绝缘材料制成的升高的基座上。容器302也可以由类似的电绝缘材料制成。

便携式设备200进一步包括用于给脉冲发生器202供电的便携式电源210。在一些实施方案中，便携式电源210包括并联布置的一组电池。电池可以是标准碱性电池或可充电电池。在一个实施方案中，电源210包括单个9伏DC电池。在另一个实施方案中，电源210包括并联布置的六个9伏DC电池。在一些其他实施方案中，电源210包括一个或多个12伏DC电池。在一些其他实施方案中，电源210是可充电的，例如通过将便携式设备200插入电源插座或插口、计算机的通用串行总线(USB)端口或充电宝。应当理解，合适类型的可充电电池可以用于电源210，例如锂离子电池。在一些其他实施方案中，电源210可以包括用于将(来自电源插座/插口的)交流电转换成直流电的电源转换器或变压器。

空气负离子是空气中带有一个或多个额外电子的颗粒，例如原子或分子。空气负离子的一些例子包括但不限于氧离子(O₂ ^–)、羟基离子(OH^–)和碳酸根离子(CO₄ ^–)。空气负离子通常与一组或一簇水分子结合，从而分别形成O₂ ^–(H₂O)_n、OH^–(H₂O)_n和CO₄ ^–(H₂O)_n离子。在光合作用和其他酶反应期间，空气负离子(如氧离子)可以通过多种途径从植物306中释放出来。此外，体外可能有生化反应生成氧离子。值得注意的是，具有六重复单元的肽的存在与氧离子的产生相关。

由于便携式设备200产生脉冲电场，来自植物306的空气负离子的产生得到增强。因此，空气中空气负离子的数量和浓度增加。空气中存在更多的空气负离子对人体健康和空气清洁/净化特别有益。在空气负离子浓度高的环境中，人们往往会有一种焕然一新的活力或幸福感。空气负离子被认为具有有益的治疗效果，改善情绪和身体健康、生产力和整体幸福感，如稳定儿茶酚胺调节和昼夜节律，使动脉压和血液流变性正常化，支持组织氧合，缓解压力条件，增强对不利因素的抵抗力。

空气负离子还通过磁引力附着在空气中的颗粒或颗粒物上，如污染物、灰尘、香烟烟雾、霉菌孢子、宠物皮屑、花粉、病毒、细菌和其他过敏原，形成更大的颗粒。新形成的较大颗粒太重，不能留在空气中，只能从空中落下。这也可以称为颗粒物的沉淀。从空气中沉淀或去除颗粒物降低了空气中颗粒物的浓度并改善了空气质量。空气因此被空气负离子清洁和/或净化。由于空气中的颗粒物浓度较低，人们将颗粒物吸入肺部(这往往会导致过敏症状或过敏反应等问题)的风险较低。

空气中的颗粒物是空气中所有固体和液体颗粒的集合，其中许多可能对人类有害。颗粒物可分为两大类：(i)PM_2.5，尺寸为2.5微米或更小的颗粒；和(ii)PM₁₀，尺寸在2.5微米到10微米之间的颗粒。颗粒物可以更加细分为四类：(i)PM1，尺寸为1微米或更小的颗粒；(ii)PM_2.5，尺寸在1微米到2.5微米之间的颗粒；(iii)PM4，尺寸在2.5微米到4微米之间的颗粒；和(iv)PM₁₀，尺寸在4微米到10微米之间的颗粒。如本领域技术人员容易理解的，颗粒的尺寸或颗粒大小可以根据它们的空气动力学直径来定义。

空气质量可以用各种指数来表示，如污染物标准指数(PSI)和空气质量指数(AQI)。在一些国家，空气质量更具体地由空气中PM_2.5和/或PM₁₀颗粒的浓度来表示。PM_2.5颗粒对健康特别有害，因为这些细颗粒太小又轻，它们在空气中停留的时间往往比较重的颗粒长，增加了人们吸入它们的风险。PM_2.5颗粒由于体积小，能够通过鼻子和喉咙，深入肺部，有些颗粒甚至可能进入心血管系统。吸入PM_2.5颗粒可能会引发或加重慢性疾病，如哮喘、心脏病、支气管炎和其他呼吸问题。在一些极端的情况下，早产最终可能是由心脏和肺部疾病引起的。

例如，新加坡以1小时PM_2.5浓度(过去1小时空气中PM_2.5颗粒的平均浓度)提供当前空气质量的近乎实时的指标。新加坡还提供其他空气质量指标，如24小时PM_2.5浓度和24小时PM₁₀浓度。1小时PM_2.5浓度以不同的带和描述符定义，这有助于人们更好地解释读数并规划他们的活动，特别是因为新加坡有出现雾霾的风险。在雾霾期间，主要的空气污染物是PM_2.5颗粒，因为它们会损害心脏和肺部，特别是对于已经患有慢性心脏或肺部疾病的人。1小时PM_2.5浓度定义为四个带——带I、带II、带III和带IV。在带I中，1小时PM_2.5浓度正常(55μg/m³或更低)并且被描述为健康。在带II中，1小时PM_2.5浓度升高(56μg/m³至150μg/m³)并且被描述为不健康。在带III中，1小时PM_2.5浓度高(151μg/m³至250μg/m³)并且被描述为危险。在带IV中，1小时PM_2.5浓度非常高(超过250μg/m³)并且被描述为有害。

进行了各种实验来评估包括便携式设备200和种植器300的装置100从种植器300、特别是从其中生长的植物306产生空气负离子的能力。在这些实验中，测量了空气负离子、PM_2.5颗粒和PM₁₀颗粒的浓度。

在一个实验中，对于具有和不具有植物306的种植器300，以及具有和不具有由便携式设备200产生的脉冲电场的刺激，测量由种植器300中的植物306自然产生的空气负离子的浓度。如图2A至图2D所示，每个种植器300放置在密封的透明生长室400中，每侧尺寸为80cm。将土壤304和植物306置于室内条件下，并在荧光照明(具体地为两个各为40W的荧光灯管)下在室内进行测量。空气离子计数器500，例如来自Kilter Electronic Institute有限公司的DLY-4G(232)空气离子计数器，用于测量或检测生长室400内的空气负离子浓度。空气离子计数器500放置在与种植器300距离5cm的地方。测量持续2小时，2小时的平均值计算为每个种植器300产生的空气负离子的平均浓度。

实验结果如图2E中的表1所示。具体而言，在没有脉冲电场刺激的室内条件下，具有土壤304但没有植物306的种植器300产生最低浓度的空气负离子(negative air ion，NAI)——55NAIs/cm³。在没有脉冲电场刺激的室内条件下，具有土壤304和植物306的种植器300产生120NAIs/cm³的浓度。在便携式设备200的脉冲电场刺激下，具有土壤304但没有植物306的种植器300产生253NAIs/cm³的浓度。在便携式设备200的脉冲电场刺激下，具有土壤304和植物306的种植器300产生最高浓度的空气负离子，80百万NAIs/cm³。显然，由于便携式设备200与种植器300合作并刺激空气负离子的产生，装置100显著增加了由种植器300产生的空气负离子的量。

在另一个实验中，装置100被放置在室外，特别是在开放空间的温室中，并且具有自然光和温度条件。种植器300受到脉冲电场刺激，然后用空气离子计数器500测量空气负离子的浓度。由于预期在脉冲电场刺激下的浓度比在室内条件下的浓度高得多，所以该实验提供了对种植器300、特别是种植在其中的植物306产生空气负离子的能力的更好评估。如图3A至图3C所示，在与空气离子计数器500距离5cm、50cm和100cm的三个不同距离处测量浓度。对于每一个距离，在60秒的时间内获得60个测量读数。空气负离子浓度的最小值、最大值和平均值由这60个测量读数确定。

实验结果如图3D至图3F所示，分别针对5cm、50cm和100cm三种距离。对于种植器300中生长的大多数植物物种306，在5cm距离处检测到最高浓度的空气负离子。具体而言，在如图3D所示的5cm距离处，空气负离子的浓度根据植物306的物种在4.67百万至158.67百万NAIs/cm³的范围内，平均为82.03百万NAIs/cm³。在如图3E所示的50cm距离处，空气负离子的浓度范围在从0到3.12百万NAIs/cm³，平均为1.27百万NAIs/cm³。在如图3F所示的100cm距离处，空气负离子的浓度范围在从0到0.86百万NAIs/cm³，平均为0.38百万NAIs/cm³。显然，在脉冲电场刺激下从种植器300产生的可检测到的空气负离子随着远离种植器300的距离增加而显著减少。

基于产生的空气负离子的量，进行实验以将装置100与其他市售电发生器进行比较。选择了市售的三种电发生器——(i)轻空气离子发生器型(LightAir Ion GeneratorStyle)；(ii)医疗离子迷你型(Medical Ion Mini)；和(iii)夏普离子发生器(Sharp IonGenerator)IG-GC2E。对于每种电发生器，空气负离子的最大浓度从制造商的产品规格中获得，该浓度在距电发生器0-1cm的距离处测量。由装置100产生的空气负离子的最大浓度也是在与种植器300距离0-1cm处测量的。测量结果如图4中的表2所示。具体来说，夏普离子发生器IG-GC2E得到的所释放的空气负离子的最大浓度最低，为0.075百万NAIs/cm³。其余两个电发生器，轻空气离子发生器型和医用离子迷你型，所释放的空气负离子最大浓度较高，分别为19百万NAIs/cm³和8.5百万NAIs/cm³。装置100得到的所释放的空气负离子的最大浓度最高，超过100百万NAIs/cm³。显然，装置100在商业上是可行的，因为与这些市售的电发生器相比，它能够产生明显更大量的空气负离子。

进行了另一个实验来评估该装置产生的空气负离子去除空气中颗粒物的能力。在该实验中，装置100被放置在生长室400中，并且人工产生颗粒物。高浓度的PM_2.5和PM₁₀颗粒通过在生长室400中燃烧香棒2分钟而产生。香棒燃烧后，PM_2.5和PM₁₀的浓度分别约为500μg/m³和1300μg/m³。然后打开电风扇以促进生长室400内的空气循环。颗粒计数器，例如来自MetOne仪器公司的Aerocet 831气溶胶质量监测仪，用于测量或检测生长室400内PM_2.5和PM₁₀的浓度。在生长室400内针对三种情况测量PM_2.5和PM₁₀浓度：(i)空的生长室400；(ii)没有脉冲电场刺激的情况下具有种植器300的生长室400；和(iii)在脉冲电场刺激下具有种植器300的生长室400。对于该实验，种植器300中生长的植物306的物种是隆克舟萼苣苔(Nautilocalyx lynchii)。图5A至图5D示出了针对用于为脉冲发生器202供电以产生脉冲电场的便携式电源210的不同类型的实验结果。

参考图5A和图5B，便携式电源210包括单个9伏DC电池以产生脉冲电场。在没有脉冲电场刺激的情况下，具有种植器300的生长室400中的PM_2.5和PM₁₀浓度降低不显著。相比之下，PM_2.5浓度在20分钟后从约500μg/m³降低到小于50μg/m³，并且在20分钟后进一步降低到几乎为零。类似地，PM₁₀浓度在15分钟后从约1300μg/m³降低到小于100μg/m³，并且在25分钟后进一步降低到几乎为零。

参考图5C和图5D，便携式电源210包括并联布置的六个9伏DC电池，以产生脉冲电场。在没有脉冲电场刺激的情况下，具有种植器300的生长室400中的PM_2.5和PM₁₀浓度降低不显著。相比之下，PM_2.5浓度在6分钟后从约500μg/m³降低到小于50μg/m³，并且在10分钟后进一步降低到几乎为零。类似地，PM₁₀浓度在10分钟后从约1300μg/m³降低到小于100μg/m³，并且在15分钟后进一步降低到几乎为零。

一些研究表明，由脉冲发生器202产生的电压脉冲的电压水平影响脉冲电场的强度，从而影响在脉冲电场刺激下从种植器300产生空气负离子。例如，与15kV或更低电压脉冲的脉冲电场刺激相比，20kV电压脉冲的脉冲电场刺激导致更多的空气负离子释放。电压水平的变化不依赖于所用电源的类型，这是参考图5A至图5D的实验目标之一。在该实验中，使用不同的便携式电源210来评估种植器300在脉冲电场刺激下降低PM_2.5和PM₁₀浓度的能力。结果显示，与具有单个电池的便携式电源210相比，具有并联布置的多个电池的便携式电源210加速了PM_2.5和PM₁₀浓度的降低。因此，该实验表明，通过使用便携式电源210的不同变型，可以改善使用装置100的空气负离子的产生。

脉冲电场刺激已经应用于各个领域，包括食品保存、食品加工和水处理。在所有这些应用中，接地被认为是一个常规和必要的步骤。接地需要与大地的物理连接，或者与一个与大地物理连接的结构的物理连接。进行了一项实验，以评估接地如何影响PM_2.5和PM₁₀的去除。装置100被放置在生长室400中，种植器300处于脉冲电场刺激下。对于该实验，作为示例，种植器300中生长的植物306的物种是隆克舟萼苣苔(Nautilocalyx lynchii)。颗粒物是在生长室400中人工产生的，初始PM_2.5和PM₁₀浓度分别为400μg/m³和700μg/m³。实验在装置100上进行，在便携式设备200和地之间首先没有到大地的接地连接，然后增加了独立的接地连接。

实验结果如图6A和图6B所示。不管是否有接地连接，生长室400中PM_2.5和PM₁₀浓度的降低都是相似的。因此，即使在便携式设备200和大地之间没有传统的接地连接，装置100仍然可以有效地去除颗粒物。接地连接的省略允许便携式设备200被设计成更便携并且更方便由人或用户随身携带。

在参考图1的一些实施方案中，便携式设备200包括用于启用和停用脉冲发生器202的开关212。因此，开关212接通和切断从便携式电源210到脉冲发生器202的电功率流。便携式设备200还可以包括连接到开关212且能够与电子设备通信的无线通信模块。该电子设备可以是移动设备，例如移动电话，或者用于远程控制便携式设备200的遥控器。具体地，电子设备被配置为通过接通和切断便携式电源210来远程启用和停用脉冲发生器202。无线通信模块可以通过已知的无线通信协议与电子设备通信，例如蓝牙、Wi-Fi、NFC、红外、RF等。

在一些实施方案中，便携式设备200进一步包括一组颗粒物传感器，其用于检测颗粒物浓度，例如PM_2.5和PM₁₀浓度。可以有一个或多个颗粒物传感器来提高检测到的颗粒物浓度的准确性。每个颗粒物传感器可以是一个颗粒计数器，如Aerocet 831气溶胶质量监测仪。便携式设备200可以基于来自颗粒物传感器的反馈被自动控制，例如通过控制开关212来启用/停用脉冲发生器202。例如，在当前状态下，开关212被切断，并且脉冲发生器202被停用。如果颗粒物传感器检测到颗粒物浓度高于预定水平，开关212自动接通并启用脉冲发生器202。该预定水平或阈值可以是50μg/m³的PM_2.5浓度。预定义级别可以根据新加坡使用的带来定义。例如，当PM_2.5浓度从带I(健康)穿越到带II(不健康)时，即PM_2.5浓度超过55μg/m³时，脉冲发生器202被自动启用以促进空气负离子的产生，从而去除颗粒物。

在一些实施方案中，便携式设备200进一步包括一组接近传感器，用于检测便携式设备200附近包括人在内的物体的存在。便携式设备200周围可以设置一个或多个接近传感器，以检测来自所有方向的物体。每个接近传感器可以包括超声波或红外控制器模块。应当理解，运动检测器可以类似地用于基于人们在便携式设备200附近的运动来检测他们的存在。便携式设备200可以基于来自接近传感器的反馈被自动控制，例如通过控制开关212来启用/停用脉冲发生器202。例如，在当前状态下，开关212被接通，并且脉冲发生器202被启用。如果接近传感器检测到物体(例如人)正在接近并且在接近传感器的预定距离内，则开关212自动切断并停用脉冲发生器202。该预定距离可以被定义为30cm或防止人们伸出手接触植物306的距离。

当脉冲发生器202被启用时，电压脉冲从脉冲发生器202传导到土壤304。电压脉冲刺激生长在土壤中的植物306的根，导致植物306释放空气负离子。如果一个人非常靠近或接触植物306，可能会有强的空气负离子从植物306的叶点/叶尖流向身体，即从植物306向身体放电，并且该人可能会感到触电。在轻微的情况下，触电可能不会对人造成伤害，但这仍然是一种不良体验。为了减轻触电的风险，装置100可以安装在人们不能碰到的地方。可选地，机械保护系统可以安装在装置100周围，以防止人们触碰它。装置100中的接近传感器的实施提供了安全特征，即人们可以保持安全，免受触电和潜在电伤害(如果他们触碰植物306)，因为当人们到达接近传感器的预定距离内时，脉冲发生器202被自动停用。替代地或附加地，便携式设备200可以包括电压感测预防电路，该电压感测预防电路响应于检测到物体或人触碰植物306，例如释放空气负离子的植物叶子，而自动停用脉冲发生器202。

如上所述，种植器300中生长的植物306可以是基于各种因素筛选和选择的各种物种。在一个实验中，120种维管植物被识别用于筛选和选择，以确定哪些植物物种在没有脉冲电场刺激的情况下在生长室400中具有产生空气负离子的最佳能力。然后，在装置100中使用具有所述植物物种中的一种植物306的每个种植器300来评估相应植物物种的能力。用空气离子计数器500测量从种植器300释放的空气负离子的平均浓度。

图7A显示了120个植物物种的分类/系统树。具体来说，这120个植物物种包括113种种子植物和7种蕨类植物。113种种子植物包括109种开花植物和4种其他种子植物。109种开花植物包括54种真双子叶植物、51种单子叶植物和4种其他开花植物。7种蕨类植物由1种粗马尾(rough horsetail)和6种其他蕨类植物组成。图7B显示了54种真双子叶植物的分类/系统树，图7C显示了51种单子叶植物的分类/系统树。图7A至图7C列出了具体的植物物种名称，以及120个植物物种中每一种产生的空气负离子的平均数量。

实验结果表明，不同的植物306释放不同量的空气负离子。一些植物306释放非常少量的空气负离子(小于10NAIs/cm³)，而其他植物释放明显更大量的空气负离子。值得注意的是，开花植物通常比不开花的植物产生更高浓度的空气负离子。120个植物物种的平均值为120NAIs/cm³。参照图7A，不包括真双子叶植物和单子叶植物在内的种子植物释放的空气负离子范围为6NAIs/cm³(含笑(Magnolia figo)和南美苏铁(Zamia pumila))至211NAIs/cm³(狭叶南洋杉(Araucaria angustifolia)或巴拉那松(Paranápine))，平均为97NAIs/cm³。蕨类植物释放的空气负离子范围从11NAIs/cm³(食用双盖蕨(Diplaziumesculentum))到188NAIs/cm³(木贼(Equisetum hyemale)或粗马尾(rough horsetail))，平均为106NAIs/cm³。参考图7B，真双子叶植物释放的空气负离子范围从零(彩云阁(Euphorbia trigona))或1NAIs/cm³(胡枝子(Lespedeza bicolor))到297NAIs/cm³(变叶木(Codiaeum variegatum或garden croton)，平均为140NAIs/cm³。参考图7C，单子叶植物释放的空气负离子范围从1NAI/cm³(棒叶虎尾兰(Sansevieria cylindrical))到293NAIs/cm³(百合竹(Dracaena reflexa))，平均值更高，为132NAIs/cm³。

基于这些结果，选择了平均浓度超过250NAIs/cm³的8种植物，如图8A所示。这8种植物物种要么来自真双子叶植物物种，要么来自单子叶植物物种。这8种植物为穿心莲(Andrographis paniculata，common andrographis herb；271NAIs/cm³)、冬青(Ilexaquifolium，common holly herb；251NAIs/cm³)、琴叶榕(Ficus lyrata，fiddle-leaffig；278NAIs/cm³)、千蛇木(Euphorbia flanaganii，medusa head；282NAIs/cm³)、变叶木(Codiaeum variegatum，garden croton；297NAIs/cm³)、星点木(Dracaena surculosa；289NAIs/cm³)、百合竹(Dracaena reflexa，pleomele；293NAIs/cm³)、和舌叶凤梨(romeliaagavifolia；262NAIs/cm³)。这8种植物比其他植物更能释放空气负离子，可能是用于室内装饰、如作为观赏植物的良好选择。

在另一个实验中，在没有脉冲电场刺激的情况下，对选定的8种植物物种进行评估，以确定这些植物物种去除颗粒物和降低生长室400中PM_2.5和PM₁₀浓度的能力。在生长室400中人工产生颗粒物，用颗粒计数器测量PM_2.5和PM₁₀的浓度。颗粒物也在空的生长室400中产生，即没有任何植物306，用作比较参照。PM_2.5和PM₁₀的初始浓度分别为500μg/m³和900μg/m³。

实验结果如图8B和8C所示。在没有任何植物306的空生长室400中，PM_2.5和PM₁₀的浓度在2小时后分别自然降低到418.6μg/m³和466.8μg/m³。再2小时后，PM_2.5和PM₁₀的浓度分别进一步降至225.7μg/m³和301.3μg/m³。在8种不同的植物306被单独引入到生长室400中以在没有脉冲电刺激的情况下自然释放空气负离子之后，PM_2.5浓度在4小时后被降低到41.1μg/m³和130.5μg/m³，如图8B所示。同样，PM₁₀浓度在4小时后降至43.9μg/m³和150.5μg/m³，如图8C所示。显然，植物306明显有助于颗粒物的去除。基于这些结果，发现2种植物，星点木(Dracaena surculosa)和琴叶榕(Ficus lyrata)，在降低PM_2.5和PM₁₀浓度方面表现出显著更好的能力。

在另一个实验中，同样的120个植物物种在室外环境中被评估。装置100被放置在具有自然光和温度条件的温室中。然后，在装置100中使用具有所述植物物种中的一种植物306的每个种植器300来评估相应植物物种的能力。种植器300受到便携式设备200的脉冲电场刺激，并且用空气离子计数器500在与空气离子计数器500相距5cm、50cm和100cm的三个不同距离处测量空气负离子的平均浓度。

实验结果如图3D至图3F所示，包括空气负离子浓度的最小值、最大值和平均值。基于这些结果，选择了10种植物物种，如图9A所示。所选的10种植物中的每一种都符合与空气负离子浓度相关的标准：(i)在5cm距离处超过100百万NAIs/cm³；(ii)50cm距离处超过2百万NAIs/cm³；以及(iii)在100cm距离上超过0.5百万NAIs/cm³。

图9B中的表3显示了10种植物在三个距离的每一个距离处的空气负离子的平均测量浓度。这10种植物物种要么来自真双子叶植物物种，要么来自单子叶植物物种。这10种植物分别是红穗铁苋菜(Acalypha hispida)、变叶木(Codiaeum variegatum)、伞花假木豆(Dendrolobium umbellatum)、金钱草(Desmodium chinensis)、绿萝(Epipremnum aureum，devil’s ivy)、千蛇木(Euphorbia flanaganii)、橡皮树(Ficus elastica，rubber fig)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、羽叶蔓绿绒(Philodendron bipinnatifidum)、虎尾兰(Sansevieria trifasciata，viper's bowstring hemp)。

值得注意的是，在没有脉冲电场刺激的室内条件下选择的8种植物和在有脉冲电场刺激的室外条件下选择的10种植物中共有的植物物种是变叶木(Codiaeum variegatum或garden croton)。这种植物物种对于与装置100一起使用以在脉冲电场刺激下产生空气负离子和去除颗粒物可能是最有效的。

植物306的植物结构和/或叶子形态可能影响植物306产生空气负离子的能力。密集的叶子也可能削弱植物释放空气负离子的能力。具体而言，尽管更多的叶片可能产生更多的空气负离子，但是叶片之间用于将产生的空气负离子释放到空气中的空间有限。在一些实施方案中，植物306可以可选地被剪枝或修剪以去除拥挤的叶子并增加叶子之间的空间，从而促进由植物306产生的空气负离子的释放。

实验表明，不同的植物物种产生不同数量的空气负离子。因此，通过种植某些植物物种可以改善空气负离子的产生。这些产生空气负离子能力较好的植物物种，可以通过育种选择和基因改造进一步改良，也可以用于今后的选择，开发产生空气负离子能力较好的植物品种。

用于从植物产生空气负离子的其他设备，例如在[Wu R，等人，2017]和PCT/CN2011/077325中描述的设备，产生具有从0.5Hz到2Hz范围的非常低的输出频率的电压脉冲。相反，本发明的便携式设备200产生高频的电压脉冲。进行了一项实验来评估频率如何影响空气负离子的产生。实验结果如图10中的表4所示。

参考图10，[Wu R等人，2017]的设备用于宽42cm、高41cm的植物物种韭兰(Zephyranthes carinata)。该设备产生的电压脉冲输出为20kV，输出频率范围为0.5Hz至2Hz。空气负离子的测量浓度范围为3.24百万至3.95百万NAIs/cm³[Wu R，等人，2017]。PCT/CN2011/077325的设备用于吊兰。该设备产生的电压脉冲输出为20kV，输出频率为0.5Hz。空气负离子的测量浓度约为0.04百万NAIs/cm³[PCT/CN2011/077325]。

与本发明相比，便携式设备200与植物物种星点木(Dracaena surculosa)一起使用，其植株大小为35cm宽和35cm高。空气负离子的测量浓度范围为63.29至64.92百万NAIs/cm³。便携式设备200也与相同的植物物种星点木(Dracaena surculosa)一起使用，但是植株大小为46cm宽和60cm高。当植物大小增加到46cm宽和60cm高时，测量的空气负离子浓度在75.89到84.91百万NAIs/cm³之间。因此，基于如表4所示的实验结果，便携式设备200产生最高浓度的空气负离子，因此实现了比产生非常低的输出频率电压脉冲的现有设备更高的效率。

进行实验以评估装置100去除烟雾的有效性。烟雾是通过在生长室400中燃烧卫生纸产生的。装置100与植物物种星点木(Dracaena surculosa)一起使用。图11A示出了装置100被启用后0至5分钟不同时间的生长室400的照片。该实验包括一个对照，在该对照中生长室400中没有装置100来去除烟雾。在装置100被启用后0至1分钟，烟雾是可见的。通过装置100处理2分钟后，生长室400是透明的，几乎看不到烟雾。相反，没有装置100的对照显示没有显著差异。该实验的结果显示了装置100在除烟方面的高效率。图11B显示了使用装置100与植物物种星点木(Dracaena surculosa)在15分钟内对PM_2.5浓度的降低。具体地，设备200产生输出为7kV的电压脉冲。该实验表明，装置100在1kV至40kV范围的较低区域的输出电压下工作。

进行实验以检查长时间(每天8小时)脉冲电场刺激对植物生长、从植物中产生空气负离子以及使用装置100去除颗粒物的影响。在实验中，植物物种虎尾兰(Sansevieriatrifasciata)用装置100处理9个月，每天8小时。装置100具有12V的DC输入，并产生具有20kV输出的电压脉冲。在正常生长条件下生长的相同植物物种的相似植物作为对照(CK)。空气离子计数器500每月测量装置100处理期间和对照中的空气负离子的浓度。如图12A所示，该实验的结果显示，在9个月期间，对于对照，空气负离子的浓度在100至110百万NAIs/cm³的范围内，对于由装置100进行的处理，在101至115百万NAIs/cm³的范围内。因此，通过装置100的长时间处理，空气负离子的浓度与对照没有显著差异，这表明植物306可以经受便携式设备200的长时间处理或刺激，而不会损坏植物306并减少空气负离子的产生。

该实验进一步评估了对照(CK)和装置100处理对颗粒物的去除。PM_2.5浓度每月测量一次，持续10分钟。如图12B所示，该实验的结果显示，在对照和通过装置100进行处理的10分钟内，PM_2.5的浓度均从大于1000μg/m³降低到小于50μg/m³。结果显示，在颗粒物去除方面，对照和装置100的处理之间具有相似的效果。此外，在由装置100进行处理的9个月期间没有观察到可见的损害，这表明植物306可以由便携式设备200进行长时间的处理或刺激，而不会损伤植物，不会减少空气负离子的产生，并且不会减弱颗粒物的去除。

本发明的各种实施方案描述了用于从植物306产生空气负离子的装置100，以及用于与植物306一起使用以从植物306产生空气负离子的便携式设备200。已经进行了各种实验来评估装置100和便携式设备200产生空气负离子和去除颗粒物的有效性。在装置100中，便携式设备200能够与包括植物306的种植器300协同操作，以使植物306受到脉冲电场刺激。在脉冲场刺激下，植物306产生更多的空气负离子，在100百万NAIs/cm³的数量级，这通常高于许多市售电发生器。因此，装置100更有效地产生空气负离子，并因此更有效地去除空气中的颗粒物。装置100的效率也通过优化便携式电源210来提高，例如通过使用并联布置的一组电池。由于脉冲发生器202由便携式电源210供电，便携式设备200更容易携带，并且可以在不同位置与种植器300一起使用。装置100可用于各种场所，例如家庭/办公空间、公共公园、草坪、绿墙和绿色建筑。

图13A至图13D示出了适用于家庭/办公室空间的装置100的各种示例。设备200可以与数据连接器214集成，例如USB或微型USB端口，并且可以由外部USB充电器供电或充电。设备200具有带有远端208的脉冲探针206，所述远端能够插入到种植器300的土壤304中，用于将电压脉冲传导到土壤304。远端208可以由未包覆的金属材料形成。设备200可以包括照明元件216，例如发光二极管，以向用户提供视觉指示。例如，这些视觉指示涉及设备200的电源状态。各种植物物种可以用作种植器300中的植物306。一些非限制性例子包括虎尾兰(Sansevieria trifasciata)(图13B)、星点木(Dracaena surculosa)(图13C)和富贵竹(Dracaena sanderiana)(图13D)。种植器300的容器302可以通过增材制造工艺(例如使用3D打印机)由绝缘材料制成。

图14A和图14B示出了装置100的附加照片。装置100包括具有可充电电源210的便携式设备200。可充电电源210可以包括可充电电池，例如锂离子电池。便携式设备200可以经由充电插头104和用于对电源210充电的充电电缆106插入或连接到电源插座或插口102。充电插头104和充电电缆106可以来自移动设备或电话的常规USB充电设备。充电电缆106可替代地插入充电宝或计算机USB端口，用于对电源110充电。在电源210被充电和/或具有足够的电力之后，设备200可以被拔出，并且设备200可以与种植器300一起使用，以刺激空气负离子的产生。设备200也可以在保持连接或插在电源插座102上的同时与种植器300一起使用。

图15A和图15B示出了具有不同设计的装置100和设备200的附加照片。

在前面的详细描述中，参照所提供的附图描述了与用于从植物产生空气负离子的装置和设备相关的本发明的实施方案。本文中对各种实施方案的描述并不旨在引出或仅限于本发明的具体或特定表示，而仅仅是为了说明本发明的非限制性示例。本发明用于解决与现有技术相关联的至少一个上述问题。尽管本文中仅公开了本发明的一些实施方案，但是对于考虑到本发明的本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对公开的实施方案进行各种改变和/或修改。因此，本发明的范围以及所附权利要求书的范围不限于本文中描述的实施方案。

参考文献

在本说明书中对明显在先出版的文件的任何列举或讨论不一定被视为承认该文件是现有技术的一部分和/或是公知常识。

Anpilov AM,Barkhudarov EM,Christofi N,Kop'ev VA,Kossyi IA,Taktakishvili MI,Zadiraka Y.2002.Pulsed high voltage electric dischargedisinfection of microbially

Aubrecht L,Koller J and Stanek Z.2000.Onset voltages of atmosphericcorona discharges on plants.Czech J Phys.50(S3):313-318

Aubrecht L,Stanek Z.and Koller J.2001.Corona discharge on coniferoustrees–spruce and pine.Europhys Lett.53:304-390

Bachman CH and Hademenos DG.1971.Ozone and air ions accompanyingbiological applications of electric fields.J Atmos Terr Phys.33:497-505

Bhattacharjee S.2005.Reactive oxygen species and oxidative burst:Roles in stress,senescence and signal transduction in plants.Curr Sci 89:1113-1121

Borgaonkar A.2015.Solid state transformers:a review of technology andapplications.10.13140/RG.2.1.1491.1443

Borra JP,Roos RA,Renard D,Lazar H,Goldman A and GoldmanM.1997.Electrical and chemical consequences of point discharges in a forestduring a mist and a thunderstorm.J Phys D:Appl Phys.30:84-93

Cabane M.,Playe P.1980.Mass spectra of negative ions in air-like gasmixtures at atmospheric pressure.Journal of Aerosol Science.11:475-482

China Utility Model 203313745U

Daniels SL.2002.Applications of Air Ionization for Control of VOCsand PMx.The 2002 federal aviation administration technology transferconference.Atlantic City,NJ-May,2002,Paper#918

Goldstein N.2002.Reactive oxygen species as essential components ofambient air.Biochemistry(Mosc).67:161-170

Harrison RG,Carslaw KS.2003.Ion-aerosol-cloud processes in the loweratmosphere.Rev Geophys.41(3)1012:2-1-2-26

Hart FX,Mudano MJ,Atchley AA.1981.Plant damage produced by thepassage of low level direct current.ii.further observations and possiblemechanisms.Int J Biometeor.25:151-159

Hart FX,Schottenfeld RS.1979.Evaporation and Plant Damage in ElectricFields.Int J Biometeor.23:63-68

Hoppel WA,Anderson RV,Willet JC.1986.Atmospheric electricity in theplanetary boundary layer’,The Earth's Electrical Environment,NAS Press,Washington,D.C.,pp.195-205

Jeyamkondan S,Jayas DS,Holley RA.1999.Pulsed electric fieldprocessing of foods:A review.J Food Protect.62:1088-1096

International Patent Application PCT/CN2011/077325

Krueger AP,Strubbe AE,Yost MG,Reed EJ.1978.Electric fields,small airions and biological effects.Int J Biometeorol.22:202-212

Murr LE.1963.Plant growth response in a simulated electric field-environment.Nature 200:490-491

Murr LE.1965.Biophysics of plant growth in an electrostaticfield.Nature.206:467-470

Ogungbe AS,Akintoye OH,Idowu BA.2011.Effects of gaseous ions on theenvironment and human performance.Trends Applied Sci Res.6:130-133

Perez V,Alexander DD,Bailey WH.2013.Air ions and mood outcomes:areview and meta-analysis.BMC Psychiatry 13:29

Pino O,Ragione FL.2013.There’s something in the air:empiricalevidence for the effects of negative air ions(NAI)on psychophysiologicalstate and performance.Res Psychol Behavioral Sci.1:48-53

Sawant VS,Meena GS,Jadhav DB.2012.Effect of negative air ions on fogand smoke.Aerosol Air Qual Res.12:1007-1015

Sawant VS.2013.Removal of particulate matter by using negativeelectric discharge.Int J Eng Innov Technol.2:48-51

Shiue A,Hu SC.2011.Contaminant particles removal by negative airionic cleaner in industrial minienvironment for IC manufacturingprocesses.Build Environ.46:1537-1544

Shiue A,Hu SC,Tu ML.2011.Particles removal by negative ionic airpurifier in cleanroom.Aerosol Air Qual Res.11:179-186

Sitzmann V.1995.High voltage pulse techniques for foodpreservation.In G.W.Gould(ed.),New methods for food preservation.BlackieAcademic and Professional,London,UK.pp 236-252

Takhistov P.2012.High-voltage food processing technology:theory,processing design and applications,in handbook of food process design(edsJ.Ahmed and M.Shafiur Rahman),Wiley-Blackwell,Oxford,UK.doi:10.1002/9781444398274.ch40

Tikhonov VP,Tsvetkov VD,Litvinova EG,Sirota TV,KondrashovaMN.2004.Generation of negative air ions by plants upon pulsed electricalstimulation applied to soil.Russ J Plant Physiol.51:414-419

Voeikov VL.2006.Reactive oxygen species--(ROS)pathogens or sources ofvital energy？Part 1.ROS in normal and pathologic physiology of livingsystems.J Altern Complement Med.12:111-118

Wang J,Li SH.2009.Changes in negative air ions concentration underdifferent light intensities and development of a model to relate lightintensity to directional change.J Environ Manage.90:2746-2754

Wu R,Zheng J,Sun Y,Wang Q,Deng C,Ye D.2017.Research on generation ofnegative air ions by plants and stomatal characteristics under pulsedelectrical field stimulation.Int J Agric Biol.DOI:10.17957/IJAB/15.0431

Yokawa K,Kagenishi T,Kawano T.2011.Superoxide generation catalyzed bythe ozone-inducible plant peptides analogous to prion octa repeat motif.PlantSignal Behav.6:477-482

Zhu M,Zhang J,You Q,Banuelos GS,Yu Z,Li M,Bazai NA,Tahir M.2016.Bio-generation of negative air ions by grass upon electrical stimulation appliedto lawn.Fresen Environ Bull 25:2071-2078。

Claims (19)

1.一种用于从植物产生空气负离子的装置，所述装置包括：

种植器，其包括土壤和生长在所述土壤上的一株或多株植物；和

便携式设备，其能够与所述种植器协作以从所述植物中产生空气负离子，所述便携式设备包括：

脉冲发生器，其用于从范围在从18kHz到48kHz的所述脉冲发生器的内部工作频率产生电压脉冲，所述电压脉冲具有范围在从5kHz到40kHz的输出脉冲频率以及范围在1kV到40kV的输出电压；

脉冲探针，其能够插入所述土壤中以将来自所述脉冲发生器的电压脉冲传导至所述土壤；和

便携式电源，其用于为所述脉冲发生器供电，

其中响应于所述电压脉冲向所述土壤的所述传导而产生脉冲电场，所述脉冲电场刺激从所述植物产生空气负离子。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述便携式设备进一步包括一组颗粒物传感器，其用于检测颗粒物浓度。

3.根据权利要求2所述的装置，其中如果所述颗粒物浓度高于预定水平，则所述脉冲发生器自动启用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述便携式设备进一步包括一组接近传感器，用于检测所述便携式设备附近物体的存在。

5.根据权利要求4所述的装置，其中如果在距所述接近传感器的预定距离内检测到物体，则所述脉冲发生器自动停用。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于远程控制所述便携式设备的电子设备。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述便携式设备包括能够与所述电子设备通信的无线通信模块。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述便携式电源包括并联布置的一组电池。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述植物属于以下各项中的一种或多种植物物种：穿心莲(Andrographis paniculata)、冬青(Ilex aquifolium)、琴叶榕(Ficus lyrata)、千蛇木(Euphorbia flanaganii)、变叶木(Codiaeumvariegatum)、星点木(Dracaenasurculosa)、百合竹(Dracaena reflexa)、和舌叶凤梨(Bromelia agavifolia)。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述植物属于以下各项中的一种或多种植物物种：红穗铁苋菜(Acalypha hispida)、变叶木(Codiaeum variegatum)、伞花假木豆(Dendrolobium umbellatum)、金钱草(Desmodium chinensis)、绿萝(Epipremnumaureum)、千蛇木(Euphorbia flanaganii)、橡皮树(Ficus elastica)、木芙蓉(Hibiscusmutabilis)、羽叶蔓绿绒(Philodendron bipinnatifidum)、和虎尾兰(Sansevieriatrifasciata)。

11.一种与植物一起使用以从所述植物产生空气负离子的便携式设备，所述便携式设备包括：

脉冲发生器，其用于从范围在从18kHz到48kHz的所述脉冲发生器的内部工作频率产生电压脉冲，所述电压脉冲具有范围在从5kHz到40kHz的输出脉冲频率以及范围在1kV到40kV的输出电压；

用于将所述脉冲发生器联接到所述植物的脉冲探针，所述脉冲探针用于将所述电压脉冲传导到所述植物；和

便携式电源，其用于为所述脉冲发生器供电，

其中响应于所述电压脉冲向所述植物的所述传导而产生脉冲电场，所述脉冲电场刺激从所述植物产生空气负离子。

12.根据权利要求11所述的便携式设备，进一步包括一组颗粒物传感器，其用于检测颗粒物浓度。

13.根据权利要求12所述的便携式设备，其中如果所述颗粒物浓度高于预定水平，则所述脉冲发生器自动启用。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的便携式设备，进一步包括一组接近传感器，用于检测所述便携式设备附近物体的存在。

15.根据权利要求14所述的便携式设备，其中如果在距所述接近传感器的预定距离内检测到物体，则所述脉冲发生器自动停用。

16.根据权利要求11所述的便携式设备，进一步包括用于启用和停用所述脉冲发生器的开关。

17.根据权利要求16所述的便携式设备，进一步包括无线通信模块，其连接到所述开关并且能够与电子设备通信，所述电子设备被配置用于远程启用和停用所述脉冲发生器。

18.根据权利要求11所述的便携式设备，其中所述便携式电源包括并联布置的一组电池。

19.一种使用便携式设备与植物以从所述植物产生空气负离子的方法，所述方法包括：

将所述便携式设备的脉冲探针联接到所述植物，所述脉冲探针用于将所述植物联接到所述便携式设备的脉冲发生器，并且用于将电压脉冲从所述脉冲发生器传导到所述植物；

用便携式电源为所述脉冲发生器供电；以及

启用所述脉冲发生器以从范围在从18kHz到48kHz的所述脉冲发生器的内部工作频率产生电压脉冲，所述电压脉冲具有范围在从5kHz到40kHz的输出脉冲频率以及范围在1kV到40kV的输出电压，

其中响应于所述电压脉冲向所述植物的所述传导而产生脉冲电场，所述脉冲电场刺激从所述植物产生空气负离子。

Images