TWI581744B - Automatic sterilization of the plasma toilet - Google Patents

Description

自動滅菌之電漿馬桶

本發明係有關於一種自動滅菌之電漿馬桶，特別是一種使用電漿殺菌機制以達到馬桶座墊表面殺菌之功效，致使馬桶座墊得以自動滅菌。

普通馬桶座墊上許多肉眼看不到的微生物，有引發傳染性疾病的病毒、細菌、真菌或寄生蟲。據相關公共衛生權威部門的調查結果發現，32%的馬桶坐墊上有痢疾桿菌，其中一種名為「宋內」的痢疾桿菌在馬桶坐墊上存活的時間長達17天；另一份實驗報告也指出，將1億個脊髓灰質炎病毒投入馬桶內，濺到座墊上的病毒竟有3000個。馬桶坐墊容易吸附、滯留排泄污染物，傳播疾病的可能性非常大。

長久以來細菌傳染總是大家非常擔心的議題，尤其是在醫院或是人口較密集的區域更容易發現傳染病爆發的現象。而日常生活中常見的傳染病，很多都是因為物體表面上的不清潔並經由人為接觸所傳染，像是公共空間的桌椅，廁所的馬桶座墊等，都非常容易造成細菌的傳遞。而這些容易造成多人重複接觸的物體表面，傳統上對於這些物體的清潔處理往往都是以抹布擦拭或是清潔劑、酒精噴灑表面。但是這些處理方式卻有一些較為不足的地方，例如滅菌維持時間短，滅菌效果不佳，或是滅菌時 間較長等缺陷，而廁所的馬桶座墊除了常見的傳染病以外，甚至還有皮膚病、性病與陰道炎等威脅。

市面上已經有發展出很多馬桶座墊表面清潔的產品，像是抗菌馬桶座墊、馬桶坐墊紙與馬桶座墊墊清潔劑等，但是這些產品都有一些不足的地方，像是抗菌馬桶座墊添加了奈米銀等的抗菌材料，可以抑制馬桶座墊表面上的細菌，卻無法達到殺菌的效果；而馬桶坐墊紙雖然隔絕了馬桶座墊表面的細菌與皮膚的直接接觸，但沒有殺菌清潔的效果，並且是一次式的消耗品，也有環保上的憂慮；馬桶坐墊清潔劑則是化學藥劑，雖然有著良好的殺菌效果，卻可能有毒性物質殘留的問題，而且需要定時的補充藥劑，電漿中包含了許多物種如離子、電子、光子與活性自由基，這些電漿物種能夠在短時間內達到顯著的滅菌效果，與傳統的滅菌方法相比之下有更多的優勢；因此提供一種新式電漿滅菌反應器結合在馬桶座墊的表面上，並在短時間內有效滅除馬桶座墊上細菌的方法係為當務之急。

相較於傳統滅菌，電漿具有快速、低成本、低熱效應，並且適用於各種滅菌材料等優點。其原理是當原子、分子被外加電場影響後，轉變成為帶有電荷的離子、電子或者是中性氣體分子、自由基以及原子構成的氣體，即為電漿。根據一些文獻的記載，這些電漿產生的物種是造成細菌死亡的重要機制。

鑑於先前技術之缺失，本發明提供一種自動滅菌之電漿馬桶，該自動滅菌之電將馬桶具有一馬桶及一電漿反應器，該電漿反應器包 含複數個電極、一介電層、一絕緣層、一電源供應器及一高壓放大線圈，能夠在該馬桶座墊表面或馬桶座墊直接產生電漿，電漿激發出的活性物種對細菌有蝕刻的效果，進而造成細菌死亡達到滅菌之功效，且本發明可在常壓大氣下直接使用，不需要真空環境或是提供特殊氣體，進而達成簡單方式之馬桶座墊自動滅菌的功效。

該複數個電極外包覆一避免產生電弧放電之介電層；該電源供應器與該複數個電極相互電連結，該複數個電極可透過該電源供應器形成電場，使大氣當中之可解離氣體產生解離形成電漿進行消毒，該可解離氣體可為氧氣及惰性氣體，且可解離氣體可為氧氣與惰性氣體相混合之氣體，其中氧氣佔5%以下為佳，其中該電源供應器內部包含一高壓可調控頻率之震盪電路，該高壓可調控頻率之震盪電路得以改變頻率來調整電漿的激發強度，當頻率改變時將使高壓耦合線圈的輸出電壓以及頻率改變，因電壓參數的改變也將產生不同形態的電漿，另該反應器更具有一調整器，能夠調整頻率，調整當前所需之電漿形態。

該電漿反應器係設置於該馬桶上之一表面，該表面得以為馬桶蓋之內側或馬桶座墊之表面，藉此，電漿所產生的可解離氣體可以作用在馬桶座墊表面上，透過該電源供應器與該高壓放大線圈使該複數個電極產生反應形成電場，促使該氣體內的電子獲得能量並加速撞擊該氣體，使得該氣體解離並產生連鎖效應而形成電漿，利用電漿內的多型態物種對細菌及微生物產生破壞，使馬桶座墊表面達到殺菌消毒之功效，且該電漿反應器係為平面式，可黏貼於馬桶座馬桶座墊或馬桶蓋內側表面上，達到安全且衛生之目的。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

1‧‧‧馬桶座墊

2‧‧‧馬桶蓋

3‧‧‧電漿反應器

5‧‧‧電源供應器

7‧‧‧高壓放大線圈

9‧‧‧電漿

31‧‧‧電極

33‧‧‧介電層

35‧‧‧絕緣層

311‧‧‧正電極

312‧‧‧負電極

第一圖為本發明自動滅菌之電漿馬桶之示意圖；第二圖為電漿反應器之示意圖形；第三圖為電漿反應器之解剖圖。

請參酌第一圖所繪示，第一圖為本發明自動滅菌之電漿馬桶之示意圖，藉由第一圖可知電漿反應器3得設置於馬桶之一表面上，第一圖揭示該電漿反應器3係設置於馬桶蓋2上，當馬桶蓋2蓋起來時，該電漿反應器3靠近馬桶座墊1表面，該電漿反應器3產生的自由基會破壞微生物結構藉此達到馬桶座馬桶座墊1之滅菌。

請再參酌第二圖所繪示，第二圖係為該電漿反應器3之示意圖，在印刷電路板(PCB)上設計一個連續並排的線路模擬馬桶座墊1之形狀的設計作為電漿反應器3的複數個電極31，且其正電極311(標示於第三圖)與負電極312(標示於第三圖)交錯，藉此以產生電漿9(標示於第三圖)。

請再參酌第三圖所繪示，第三圖係為電漿反應器3之解剖 圖。由此圖可以了解電漿反應器3具有一個或複數個正電極311、一個或複數個負電極312、一介電層33、一絕緣層35、一電源供應器5及一高壓放大線圈7。

本發明係將正電極311及負電極312貼附於介電層33上並接上高壓放大線圈7，又於複數個電極31之間覆蓋絕緣層35使其不會產生電弧，再用以電源供應器5提供能量，即會在負電極312的介電層33上激發出大氣電漿9。

其中高壓放大線圈7係設置於複數個電極31與該電源供應器5之間，又該介電層33係由玻璃纖維、聚二甲基矽氧烷(dimethylsiloxan,PDMS)、瓷器、雲母、塑料和各種金屬氧化物等介電材料所形成。

本發明不同於以往的電漿型式將電漿反應器3製作為平面式，以此構造的電漿反應器3作為馬桶座墊1的表面或設置於馬桶蓋2內側表面上，使馬桶座墊1之表面達到自主表面滅菌的效果，且該電漿反應器3係為平面式，其可黏貼於馬桶座墊1上或馬桶蓋2內側表面上，黏貼於馬桶座墊1上得以直接消毒馬桶座墊1之表面或將該電漿反應器3黏於馬桶蓋2內側表面上，將馬桶蓋2蓋起時，重啟電漿反應器3，得以對於馬桶座墊1做滅菌。

本發明所述之該電源供應器5得以為直流電電源供應器、交流電電源供應器、高周波電源供應器或微波電源供應器，其也得用電池做為電源供應器5，以達到方便攜帶的目的，又該電源供應器5連接一開關，可開啟或關閉電源供應器5以提供或停止該電漿反應器3之動力。

本發明所述之自動滅菌之馬桶更包含短路偵測系統，其得以偵測該電漿反應器3的阻抗來得知目前是否有短路的現象，並具有一指示器 來指示其短路現象，該指示器得以以閃光、聲音來提示該電漿反應器3之短路現象，並具有一斷電系統，該斷電系統係於該電漿反應器3短路時啟動，以致能該電源供應器5，使該電源供應器5斷電無法供電。

本發明所述之自動滅菌之馬桶更包含保險絲，其係設於電源供應器5及電漿反應器3之間避免電路上電流過大，導致電漿反應器3燒掉。

本發明所述之自動滅菌之馬桶具有一工作燈，該工作燈得以指示電源供應器5正常供電。

本發明所述之，該電漿反應器3更包含一計時器，得以調整或設定電漿產生之時間。

本發明所述之該絕緣層35設置於底部(該絕緣層35在相對於複數個電極31的另一側)得以設置一膠，使該電漿反應器3可設置於馬桶座墊1或馬桶蓋2上，或使用得以貼覆於馬桶座墊1或馬桶蓋2之高摩擦係數之材料做為該絕緣層，例如矽膠、橡膠、聚二甲基矽氧烷(dimethylsiloxan,PDMS)等材料，使絕緣層35之高摩擦力而固定於該馬桶座墊1上。

本發明所述之電漿反應器3其厚度在0.01公分至5公分之間，複數個電極31得以為無氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、石墨烯(graphene)、氧化金(gold oxide，AuOx)等之可撓性材料，承上文所述介電層33及絕緣層35也係由可撓性材料形成，因此本發明所述之電漿反應器3係可為可撓性之平面電漿。

藉此，本發明提供一種自動滅菌之電漿馬桶，透過平面的電漿反應器3，利用複數個電極31、介電層33及絕緣層35再配合電源供應器5與該高壓放大線圈7使該複數個電極3產生反應形成電場，促使大氣當中可 解離氣體內的電子獲得能量並加速撞擊該可解離氣體，使得該可解離氣體解離並產生連鎖效應而形成電漿9，利用電漿9內的多型態物種對細菌及微生物產生破壞，使電漿反應器3的表面達到快速殺菌消毒之功效。

前文係針對本發明之較佳實施例為本發明之技術特徵進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在不脫離本發明之精神與原則下對本發明進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

1‧‧‧馬桶座墊

2‧‧‧馬桶蓋

3‧‧‧電漿反應器

Claims (18)

1. 一種自動滅菌之電漿馬桶，其包括一馬桶及一電漿反應器，該電漿反應器包含：複數個電極，係設置於該馬桶之一表面；一電源供應器，係與該複數個電極相互電連結；一高壓放大線圈，係用以將該電源供應器之電壓調變，設置於該複數個電極與該電源供應器之間；一絕緣層，係包覆該複數個電極之一側，以避免產生電弧放電；及一介電層，係設置於該複數個電極之另一側，該複數個電極係透過該電源供應器形成電場以產生一電漿，該電漿係產生於該介電層之上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電漿反應器係為平面式。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，該表面係為馬桶蓋內側或馬桶座墊上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電源供應器連接一開關，該開關用以控制開啟或關閉該電源供應器之電源供應。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，更包含一短路偵測系統，該短路偵測系統用以偵測該電漿反應器的阻抗來得知是否產生一短路現象。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自動滅菌之電漿馬桶，更包含一指示器，該指示器用以提示該電漿反應器之該短路現象，其中該指示器係以一閃光與一聲音中之至少一者來提示。
7. 如申請專利範圍第5項所述之自動滅菌之電漿馬桶，更包含一斷電系統，該斷電系統係於該電漿反應器短路時啟動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，更包含一保險絲，該保險絲係設於該電源供應器及該電漿反應器之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，更包含一工作燈，該工作燈用以指示該電源供應器正常供電。
10. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該絕緣層在相對於該複數個電極的另一側設有一膠。
11. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電漿反應器的厚度在0.01公分至5公分之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電漿反應器係為可撓式。
13. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電漿反應器更包含一高壓可調控頻率之震盪電路。
14. 如申請專利範圍第13項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該電漿反應器更包含一調整器，該調整器用以控制高壓可調控頻率之該震盪電路之頻率。
15. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，該電漿反應器更包含一計時器，該計時器用以調整或設定電漿產生之時間。
16. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該介電層之厚度為0.03~5毫米之間；該複數個電極之厚度係於0.03~5毫米之間；該絕緣層之厚度係於0.03~15毫米之間；該複數個電極之線寬係於0.03~0.5 毫米之間；該複數個電極之間之間距為係於0.03~2.5毫米之間。
17. 如申請專利範圍第1項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該複數個電極係包含至少一正電極及至少一負電極。
18. 如申請專利範圍第17項所述之自動滅菌之電漿馬桶，其中該至少一正電極及該至少一負電極係設置於同一平面或交錯之平面。