一种紫外消毒杀菌装置及面罩的制作方法

本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种紫外消毒杀菌装置及面罩。

背景技术：

紫外光源已经被证明具有良好的杀灭病毒和细菌的功能，紫外光波长在240-280nm范围内最具杀破坏细菌病毒中的dna(脱氧核糖核酸)或rna(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

现有技术中，有些防护面具内安装有紫外光灯进行杀菌消毒，但是，其杀菌消毒的效果并不好。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种紫外消毒杀菌装置及面罩，具有更好的杀菌消毒的效果。

第一方面，本申请提供一种紫外消毒杀菌装置，包括装置本体、固定罩、能够截留细菌的过滤层和能够产生紫外光的紫外杀菌部。装置本体具有净化侧，固定罩与装置本体连接，固定罩上具有进气口和出气口，出气口位于装置本体的净化侧。过滤层设置于固定罩内，使进气口进入的气体穿过过滤层以后，从出气口排出。紫外杀菌部设置于固定罩内，且位于过滤层与进气口之间，且紫外杀菌部产生的紫外光可直接照射过滤层的进气面，以使被截留于过滤层的细菌能被紫外光灭杀。

现有技术中，一般在防护面罩的气流通道的壁上安装有紫外光灯，紫外光灯发出紫外光，对经过气流通道的气流进行杀菌消毒。发明人研究发现，由于紫外杀菌消毒需要一定的时间(至少大于20s)，才能够杀死细菌，而人佩戴防护面罩呼吸的时候，气流速度非常快，气流通道短，很快就可以通过气流通道(例如：1-2s)，所以，虽然紫外光对气流内的细菌进行照射，但也存在很多细菌不能够被杀死的情况，杀菌效果不好。

而本申请中，由于细菌先经过过滤层进行过滤，大量的细菌被拦截在过滤层的靠近进气口的一侧，紫外杀菌部位于过滤层与进气口之间，可以通过紫外杀菌部产生的紫外光直接照射过滤层上的细菌，由于细菌被拦截在过滤层外，所以，紫外光可以较长时间照射细菌，能够有效将细菌杀死，具有很好的杀菌消毒效果。

在一种可能的实施方式中，紫外杀菌部包括分散的多个紫外点光源，多个紫外点光源之间具有供气体通过的气流通道，多个紫外点光源产生的紫外光均可直接照射所述过滤层的进气面。

多个紫外点光源可以均匀发光，产生分散均匀的紫外光，可以对过滤层的进气面更好地杀菌。

在一种可能的实施方式中，紫外杀菌部还包括线路板，紫外点光源为紫外灯珠，线路板设置于固定罩内且位于过滤层与进气口之间，多个紫外灯珠设置于线路板的靠近过滤层的一侧，并与线路板电性连接，使多个紫外灯珠发出的紫外光均可直接照射于过滤层的进气面。

如果使用紫外灯管，具有如下缺点：紫外灯管含汞不安全，回收困难，污染环境；灯管波长很宽，大部分是不需要的波长，实际有用于杀毒波长光功率少，杀菌效果不好。本实施例中，使用多个紫外灯珠进行杀菌，能够克服上述问题。进一步地，多个紫外灯珠通过线路板进行连接，方便对多个紫外灯珠进行供电。通过多个紫外灯珠发出的紫外光对过滤层上的细菌进行杀菌，光照更加均匀，以便发出的紫外光可以全部覆盖过滤层，杀菌效果更好。

在一种可能的实施方式中，线路板与过滤层基本平行，线路板与过滤层的距离为2-20cm。

可以使线路板上的紫外灯珠发出的紫外光能够均匀照射至过滤层上，且紫外光照射至过滤层上时，紫外光的强度较高，能够增加杀菌的效率。如果二者的距离过大，则会使光密度不够，杀菌时间较长；如果二者的距离过小，则灯珠与灯珠之间会有暗区，可能会产生照射盲区。

在一种可能的实施方式中，固定罩的相对的两个底壁分别设置有进气口和出气口，线路板的周缘与固定罩连接，线路板的靠近进气口的位置设置有多个透气孔，使多个紫外灯珠之间形成气流通道，多个紫外灯珠设置于线路板的靠近透气孔的区域。

从进气口进入的空气通过透气孔以后，接触过滤层，通过过滤层的过滤，细菌吸附在过滤层上，过滤层正对透气孔的区域可以阻隔更多的细菌，而紫外灯珠设置在透光孔的周围，可以使紫外灯珠产生的紫外光直接近距离照射过滤层上的细菌，杀菌消毒的效果更好。

在一种可能的实施方式中，紫外灯珠的最大发光角度为120℃。

该紫外灯珠的发光角度较小，单位面积照度好，杀菌效果更好。

在一种可能的实施方式中，紫外灯珠包括：基板、环形的导热围坝、紫外芯片和透镜。基板固定于线路板；导热围坝设置于基板的背离线路板的一侧并凸出基板的表面，使导热围坝与基板之间形成凹槽。紫外芯片设置于基板上且位于凹槽内，紫外芯片与线路板电性连接。透镜覆盖于紫外芯片，透镜的边缘设置有环形的可焊层，可焊层与导热围坝的远离基板的一侧焊接。

现有技术中，安装了紫外光灯以后，紫外光灯的长时间使用，会使紫外光灯的封装时效，不能够再起到很好的杀菌效果。发明人发现，产生上述问题的原因是：紫外光灯的透镜均是通过有机胶进行黏合的，紫外光灯长时间使用，会使有机胶黄化和裂化，紫外光灯的封装会时效。

所以，本申请中，通过导热围坝的设置，不仅可以形成具有安装紫外芯片的空间，还可以通过导热围坝进行散热，并可以实现与透镜的边缘上的可焊层的焊接，可以实现透镜的焊接，不需要使用有机胶进行黏合就能够实现透镜的封装，避免了有机黏合胶的黄化或裂化等问题，改善了因有机胶的使用产生的封装失效问题。并且，由于导热围坝的设置，可以使紫外灯珠的发光角度减小，达到更好的杀菌效果。

在一种可能的实施方式中，可焊层包括金可焊层、银可焊层、锡可焊层、及其合金可焊层中的一种。

可选地，可焊层为圆环形结构，可焊层的宽度为1.5-2.5mm，可焊层的厚度为0.15-0.25mm。

选择上述可焊层，能够更加容易通过共晶焊的方式实现透镜的无胶连接。上述宽度和厚度的可焊层，可以使透镜的焊接更加牢固。

在一种可能的实施方式中，透镜为玻璃透镜或陶瓷透镜。

现有技术中，安装了紫外光灯以后，紫外光灯的长时间使用，会使紫外光灯的出光率偏低，不能够再起到很好的杀菌效果。发明人发现，产生上述问题的原因是：紫外芯片发出的紫外光被有机胶透镜的有机胶吸收，会使紫外光灯的出光率偏低。

本申请中，使用玻璃制成的玻璃透镜或者陶瓷制成的陶瓷透镜替换传统的有机胶透镜，不需要使用有机胶，可以避免紫外芯片发出的紫外光被有机胶透镜的有机胶吸收，可以避免改善紫外灯珠长时间使用后出光率偏低的问题。

第二方面，本申请提供一种紫外消毒杀菌装置，包括面罩本体、固定罩、能够截留细菌的过滤层和能够产生紫外光的紫外杀菌部。面罩本体具有佩戴面，固定罩与面罩本体连接，固定罩上具有进气口和出气口，出气口位于装置本体的佩戴面的一侧。过滤层设置于固定罩内，使进气口进入的气体穿过过滤层以后，从出气口排出。紫外杀菌部设置于固定罩内，且位于过滤层与进气口之间，且紫外杀菌部产生的紫外光可直接照射过滤层的进气面，以使被截留于过滤层的细菌能被紫外光灭杀。

本申请实施例提供一种面罩，由于细菌先经过过滤层进行过滤，大量的细菌被拦截在过滤层的靠近进气口的一侧，紫外杀菌部位于过滤层与进气口之间，可以通过紫外杀菌部产生的紫外光直接照射过滤层上的细菌，由于细菌被拦截在过滤层外，即使气流通道较短，也可以使紫外光能够较长时间照射细菌，能够有效将细菌杀死，具有很好的杀菌消毒效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例提供的紫外消毒杀菌面罩的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的紫外消毒杀菌面罩的爆炸结构示意图；

图3为本申请实施例提供的紫外消毒杀菌面罩的原理示意图；

图4为本申请实施例提供的紫外杀菌部的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的紫外灯珠的爆炸结构示意图。

图标：110-面罩本体；120-固定罩；130-过滤层；140-紫外杀菌部；111-弧形板；112-上端板；113-下端板；1111-佩戴面；114-呼吸腔；121-进气口；122-出气口；150-出气筒；1131-气孔；123-第一罩体；124-第二罩体；1231-第一底壁；1232-第一侧壁；1233-第一凹槽；1241-第二底壁；1242-第二侧壁；141-线路板；1411-透气孔；142-紫外灯珠；160-电池仓；1421-基板；1422-导热围坝；1423-紫外芯片；1424-透镜。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例提供的紫外消毒杀菌装置可以是紫外消毒杀菌面罩、空气净化器的净化消毒部位等能够对空气净化的设备，本申请不做限定，只要能够对空气进行净化消毒的设备均在本申请的保护范围之内。下面以紫外消毒杀菌装置为紫外消毒杀菌面罩为例进行说明。

图1为本实施例提供的结构示意图；图2为本实施例提供的紫外消毒杀菌面罩的爆炸结构示意图。请参阅图1和图2，本申请实施例中，紫外消毒杀菌面罩包括面罩本体110、固定罩120、过滤层130和紫外杀菌部140。

其中，面罩本体110主要佩戴在使用者头部，当使用者佩戴上面罩本体110以后，靠近使用者面部的一表面为面罩本体110的佩戴面1111(如果不限定为面罩，则可以是装置本体具有净化侧)。在面罩本体110上设置固定件(例如：固定绳)，以便将面罩本体110固定在使用者的头部。面罩本体110为透明面罩，避免影响使用者的视线。

可选地，面罩本体110包括弧形板111、上端板112和下端板113，弧形板111的一表面为佩戴面1111，弧形板111朝向远离佩戴面1111的一表面凸出。上端板112固定在弧形板111的上端，下端板113固定在弧形板111的下端，上端板112、弧形板111和下端板113围合形成一个放置使用者面部的呼吸腔114(呼吸腔114位于面罩本体110的佩戴面1111的一侧)。

本申请实施例中，固定罩120与面罩本体110连接，固定罩120上具有进气口121和出气口122，出气口122位于面罩本体110的佩戴面1111一侧(如果不限定为面罩，则可以是出气口122位于装置本体的净化侧)。可选地，固定罩120的出气口122上设置有出气筒150，出气筒150的一端与出气口122连接，另一端连接于下端板113上的气孔1131上，从而使出气口122排出的气体经过出气筒150以后，从气孔1131排出至呼吸腔114内，以便使用者呼吸洁净的空气。

进一步地，固定罩120具有相对的两个底壁，相对的两个底壁分别设置有进气口121和出气口122。可选地，固定罩120包括第一罩体123和第二罩体124，第一罩体123和第二罩体124扣合形成内部为空腔的固定罩120。

可选地，第一罩体123和第二罩体124的结构相同，且为对称结构。其中，第一罩体123具有第一底壁1231和第一侧壁1232，第一侧壁1232设置在第一底壁1231上并凸出第一底壁1231，从而使第一底壁1231与第一底壁1231围合形成第一凹槽1233；第二罩体124具有第二底壁1241和第二侧壁1242，第二侧壁1242设置在第二底壁1241上并凸出第二底壁1241，从而使第二底壁1241与第二底壁1241围合形成第二凹槽，第一罩体123和第二罩体124扣合在一起以后(第一侧壁1232的远离第一底壁1231的一端与第二侧壁1242的远离第二底壁1241的一端连接)，第一凹槽1233和第二凹槽合并形成内部的空腔。进气口121设置在第一罩体123的第一底壁1231上，出气口122设置在第二罩体124的第二底壁1241上。

图3为本实施例提供的紫外消毒杀菌装置的原理示意图。请参阅图2和图3，本申请实施例中，过滤层130能够截留细菌。可选地，过滤层130可以是滤棉，滤网、滤膜等结构，本申请不做限定。只要能够截留细菌的层结构均在本申请的保护范围之内。

进一步地，过滤层130设置于固定罩120的空腔内，使进气口121进入的气体穿过过滤层130以后，从出气口122排出。可以使细菌先经过过滤层130进行截留，大量的细菌或病毒被拦截在过滤层130的靠近进气口121的一面，以避免细菌或病毒被使用者呼吸。可选地，过滤层130的周缘与固定罩120连接(第一罩体123的第一侧壁1232或第二罩体124的第二侧壁1242连接)，过滤层130与固定罩120的两个底壁基本平行。

进气口121位于第一底壁1231的中部，出气口122也位于第二底壁1241的中部，过滤层130正对两个底壁的进气口121和出气口122，使空气中的细菌更多地阻隔在过滤层130的中部。发明人研究发现，过滤层130长时间使用以后，细菌或病毒会对过滤层130进行浸润，细菌或病毒可能会透过过滤层130，使用者呼吸空气的时候同时呼吸进细菌或病毒，使用者存在感染的风险。

所以，对截留的细菌进行杀菌尤其重要。本申请提供的紫外杀菌部140能够产生紫外光，紫外光照射在过滤层130上以后，可以将过滤层130上截留的细菌杀死。

本申请实施例中，紫外杀菌部140设置于固定罩120内，且位于过滤层130与进气口121之间，使紫外杀菌部140产生的紫外光可直接照射过滤层130的进气面，以使被截留于过滤层130的细菌能被紫外光灭杀。为了杀死过滤层130上截留的细菌，且由于过滤层130的阻隔作用，可以延长对细菌的照射时间，能够有效将细菌杀死，具有很好的杀菌消毒效果。当过滤层130上截留有细菌以后，即被紫外光杀死，避免细菌在过滤层130上堆积，也就避免了细菌浸润过滤层130，可以有效隔绝细菌，确保使用者呼吸的气体不会被细菌病毒入侵。

图4为本实施例提供的紫外杀菌部140的结构示意图。请参阅图3和图4，紫外杀菌部140包括分散的多个紫外点光源，多个紫外点光源之间具有供气体通过的气流通道，多个紫外点光源产生的紫外光均可直接照射过滤层130的进气面。多个紫外点光源可以均匀发光，产生分散均匀的紫外光，可以对过滤层130的进气面更好地杀菌。

进一步地，紫外杀菌部140包括线路板141和多个紫外灯珠142，线路板141设置于固定罩120内且位于过滤层130与进气口121之间，多个紫外灯珠142设置于线路板141的靠近过滤层130的一侧，并与线路板141电性连接，使多个紫外灯珠142发出的紫外光均可直接照射于过滤层130的进气面。可以使紫外杀菌部140发出的紫外光更加均匀，可以较为均匀地照射至过滤层130上，对过滤层130进行全部覆盖，杀菌效果更好。进一步地，线路板141与过滤层130基本平行，线路板141与过滤层130的距离为2-20cm。可以使线路板141上的紫外灯珠142发出的紫外光能够均匀照射至过滤层130上，且紫外光照射至过滤层130上时，紫外光的强度较高，能够增加杀菌的效率。如果二者的距离过大，则会使光密度不够，杀菌时间较长；如果二者的距离过小，则灯珠与灯珠之间会有暗区，可能会产生照射盲区。在一些可能的实施方式中，线路板141与过滤层130的距离为2cm、5cm、10cm或20cm。

进一步地，线路板141的周缘与固定罩120连接，线路板141的靠近进气口121的位置设置有多个透气孔1411，使多个紫外灯珠142之间形成气流通道，多个紫外灯珠142设置于线路板141的靠近透气孔1411的区域。从进气口121进入的空气通过透气孔1411以后，接触过滤层130，通过过滤层130的过滤，细菌被阻隔在过滤层130上，过滤层130正对透气孔1411的区域可以阻隔更多的细菌，而紫外灯珠142设置在透气孔1411的周围，可以使紫外灯珠142产生的紫外光直接近距离照射过滤层130上的细菌，杀菌消毒的效果更好。

可选地，透气孔1411设置在线路板141的中部和靠近中部的位置，多个紫外灯珠142也设置在线路板141的中部和靠近中部的位置，且紫外灯珠142位于透气孔1411旁边的区域。由于进气口121、出气口122和过滤层130的位置关系(进气口121和出气口122正对过滤层130的中部)，过滤层130的中部可以截留更多的细菌病毒，而紫外灯珠142设置在上述位置，可以使紫外灯珠142产生的紫外光对过滤层130具有更好的杀菌效果。请继续参阅图2，为了对线路板141提供电源，紫外消毒杀菌装置还包括电池仓160，电池仓160设置在固定罩120的第二罩体124上，电池仓160内放置电池以后，可以对线路板141提供电源。

图5为本实施例提供的紫外灯珠142的爆炸结构示意图。请参阅图4和图5，本申请实施例中，紫外灯珠142包括基板1421、环形的导热围坝1422、紫外芯片1423和透镜1424。基板1421固定于线路板141；导热围坝1422设置于基板1421的背离线路板141的一侧并凸出基板1421的表面，使导热围坝1422与基板1421之间形成凹槽。紫外芯片1423设置于基板1421上且位于凹槽内，紫外芯片1423与线路板141电性连接。透镜1424覆盖于紫外芯片1423，透镜1424的边缘设置有环形的可焊层，可焊层与导热围坝1422的远离基板1421的一侧焊接。

本申请中，通过导热围坝1422的设置，不仅可以形成具有安装紫外芯片1423的空间，还可以通过导热围坝1422进行散热，并可以实现与透镜1424的边缘上的可焊层的焊接，可以实现透镜1424的焊接，不需要使用有机胶进行黏合就能够实现透镜1424的封装，避免了有机黏合胶的黄化或裂化等问题，改善了因有机胶的使用产生的封装失效问题。并且，由于导热围坝的设置，可以使紫外灯珠的发光角度减小，达到更好的杀菌效果。

可选地，紫外芯片1423的厚度小于导热围坝1422的厚度，可以使紫外灯珠的最大发光角度为120℃，该紫外灯珠的发光角度较小，单位面积照度好，杀菌效果更好。

可选地，导热围坝1422是金属导热围坝(例如：金属导热围坝的材料为铜或铝)，不仅容易实现可焊层与导热围坝1422的焊接，还可以使导热围坝1422的散热效果更好。

可选地，可焊层包括金可焊层、银可焊层、锡可焊层、及其合金可焊层中的一种。例如：可焊层可以为金可焊层；可焊层可以为银可焊层；可焊层可以为锡可焊层；可焊层可以为金银合金可焊层；可焊层可以为金锡合金可焊层；可焊层可以为银锡合金可焊层。选择上述可焊层，能够更加容易通过共晶焊的方式实现透镜1424与导热围坝1422的焊接，以实现无胶连接。

进一步地，可焊层为圆环形结构，可焊层的宽度为1.5-2.5mm，可焊层的厚度为0.15-0.25mm。能够在有效避免可焊层和紫外芯片1423导通的情况下，实现透镜1424的牢固焊接。在一些可能的实施方式中，可焊层的宽度为1.5mm、2mm或2.5mm，可焊层的厚度为0.15mm、0.2mm或0.25mm。

进一步地，透镜1424为玻璃透镜或陶瓷透镜。使用玻璃制成的玻璃透镜或者陶瓷制成的陶瓷透镜替换传统的有机胶透镜，不需要使用有机胶，可以避免紫外芯片1423发出的紫外光被有机胶透镜的有机胶吸收，可以避免改善紫外灯珠142长时间使用后出光率偏低的问题，可以延长紫外灯珠142的杀菌时间，以便其能够长时间杀菌。

本申请实施例中，基板1421为氮化铝基板或氧化铝基板等，不仅能够起到支撑作用，还能够起到绝缘和导热的作用。由于基板1421绝缘，所以，在基板1421上设置线路层，紫外芯片1423焊接在线路层上，并在基板1421上设置第一通孔和第二通孔，第一通孔内设置第一极柱，第二通孔内设置第二极柱，第一极柱的一端与线路层连接，当基板1421焊接在线路板141上时，第一极柱的远离线路层的一端与线路板141连接；第二极柱的一端与线路层连接，当基板1421焊接在线路板141上时，第二极柱的远离线路层的一端与线路板141连接，从而实现紫外芯片1423与线路板141的电性连接。

上述紫外灯珠142的制备方法为：在透镜1424的边缘形成环形的可焊层(可焊镀层)。在基板1421上形成贯穿基板1421的两个表面的第一通孔和第二通孔，在第一通孔内设置第一极柱，在第二通孔内设置第二极柱，在基板1421上设置线路层，使线路层与第一极柱的一端连接，以及第二极柱的一端连接。

在基板1421上设置环形的导热围坝1422，使导热围坝1422凸出基板1421的表面，导热围坝1422与基板1421之间形成凹槽。将紫外芯片1423放在凹槽内并且与线路层共晶焊在一起。将透镜1424覆盖于紫外芯片1423上，可焊层与导热围坝1422的远离基板1421的一侧共晶焊得到紫外灯珠142。

然后进行紫外杀菌部140的制备，先在线路板141上设置透气孔1411，然后将多个紫外灯珠142焊接于线路板141上(紫外灯珠142位于靠近透气孔1411的位置)，使线路板141与紫外芯片1423电性连接(第一极柱的远离线路层的一端与线路板141连接，第二极柱的远离线路层的一端与线路板141连接)，得到紫外杀菌部140。

紫外消毒杀菌面罩的制备，将过滤层130和紫外杀菌部140均固定于固定罩120内，使紫外杀菌部140位于过滤层130和固定罩120的进气口121之间。将固定罩120与面罩本体110连接使固定罩120的出气口122位于面罩本体110的佩戴面1111一侧(将出气筒150的一端连接固定罩120的出气口122，另一端连接面罩本体110的下端板113的通孔上，从而实现固定罩120与面罩本体110的连接)，得到紫外消毒杀菌面罩。

将上述制备方法制备得到的紫外消毒杀菌面罩进行杀菌检测得到下述检测数据如表1：

表1紫外消毒杀菌面罩的检测数据

从表1可以看出，本申请提供的紫外消毒杀菌面罩具有很好的杀菌消毒的效果。

本申请提供的紫外消毒杀菌面罩的有益效果包括：

(1)、先通过过滤层130将空气中的细菌病毒阻隔，然后通过紫外灯珠142产生的紫外光直接照射过滤层130(也就直接照射在过滤层130上阻隔的细菌病毒上)，可以较长时间对过滤层130上的细菌病毒进行照射，杀死细菌病毒，有效防止过滤层130浸润后细菌病毒被吸入的风险，加强了面罩的防护效果。可应用加强细菌病毒防护；具体地，防护面罩可应用发热门诊、隔离留观病区(房)、隔离病区(房)和隔离重症监护病区(房)等区域，以及进行采集呼吸道标本、气管插管、气管切开、无创通气、吸痰等可能产生气溶胶的操作时使用，大幅度降低感染风险，前景广阔。

(2)、紫外灯珠142的光源更加稳定，光照射强度，以及光照更加均匀，可以使产生的紫外光全面覆盖过滤层130，杀菌消毒的效果更好。

以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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