从华为的杀菌消毒口罩聊聊抗菌防霉

华为技术有限公司申请了一项实用新型专利，公开了一种杀菌消毒装置和口罩

本申请提供一种杀菌消毒装置和口罩，涉及具有杀菌消毒功能的设备技术领域，能够提高杀菌消毒装置内紫外光的利用率和杀菌消毒效率。该杀菌消毒装置包括壳体和紫外光源；所述壳体内设有腔体，所述壳体上设有入口和出口，所述入口和所述出口均与所述腔体连通，所述壳体包括壳体本体和设置于所述壳体本体的内表面的紫外光反射层，所述紫外光反射层用于反射紫外光；所述紫外光源用于向所述腔体内发出紫外光。本申请提供的杀菌消毒装置用于杀菌消毒。

其中使用的紫外光杀菌，就是紫外光C，UVC。下面简单介绍下杀菌防霉。

抗菌家电兴起于上世纪80年代的日本，日立公司最早推出抗菌冰箱，随后东芝与松下等企业也相继开发出抗菌冰箱，推动了抗菌技术在家电行业的产业化。

中国的抗菌家电发展于上世纪90年代， 1998年海尔集团和中科院理化所合作推出了系列抗菌家电产品，自此开始，抗菌技术在中国家电行业实现产业化应用。

目前抗菌技术在国内家电行业的市场渗透率为10%左右。随着新冠肺炎疫情的发生，市场对于抗菌类健康家电产品的需求将进一步提高，未来具有较大的发展潜力和超万亿的市场前景。

目前市面上的家电，其实现抗菌的方式主要有两种：

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材料和技术

过在原料基体中加入抗菌剂实现材料优异的抗菌性能：抗菌材料可分为有机、无机、天然产物及复合抗菌剂四类。

列举无机材料介绍。

根据无机材料的抗菌活性物质以及主要的细胞作用对象的不同将抗菌机理分为以下三类：

  1. 直接接触型主要是指抗菌材料直接接触细胞,影响了细胞壁(膜)的正常功能,阻碍了细胞内外的物质传输,甚至使细胞壁(膜)破损,致使细胞内容物流出,最后导致细胞死亡

  2. 溶出-渗透型主要是指含有 Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｕ 的抗菌材料在水溶液中释放出的金属离子或无机抗菌材料中纳米级粒子穿过细菌的细胞壁(膜)进入细胞内部,与细胞内蛋白质、酶等物质发生反应,导致细胞受损失活

  3. 催化氧化型抗菌材料以活性氧(ＲＯＳ)为主要抗菌物质,由无机抗菌材料诱导产生活性氧,活性氧进入细胞体内与细胞的代谢物质、遗传物质、酶等反应,使细胞产生氧化应激从而导致细胞受损

下图所示CuO对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的破坏。

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结构上装置

在产品结构上装置抗菌设备实现空间内的除菌消毒：

  • 加热是最传统的除菌方法，其实现方式包括电加热、光波加热、红外加热

  • 光辐照技术，其代表的形式包括UVC紫外和脉冲强光，二者的有效波段均为深紫

  • 光触媒、等离子体及臭氧等除菌技术都是通过活性粒子如：·OH、 O3、 O+、 O2+、 O-、 H2O2、 N2+、 NO+等的强氧化性来除菌

目前比较流行的是紫外光UVC消毒，华为公开的杀菌消毒就是这个原理。

紫外辐射通常按波长分为三种：

  • 紫外辐射 A 波段（简称“UV-A”）：波长为 315 ～ 400 nm

  • 紫外辐射 B 波段（简称“UV-B”）：波长为 280 ～ 315

  • 紫外辐射 C 波段（简称“UV-C”）：波长为 100 ～ 280 nm

其中，UV-C 波段的紫外线能量最高，但由于其波长最短，在大气中容易被吸收，导致衰减严重，在近地太阳光谱中几乎不含该波段的紫外光，因此也被称为“日盲”紫外波段。

自然条件下，地面上接收到的紫外线大部分为 UV-A，少部分为穿透能力较弱的 UV-B，而阳光中的UV-C 成分在大气臭氧层中被吸收，无法到达地面。因此，即使在高海拔地区，人们一般也不会暴露于 UV-C 下。即使有少量的 UV-C 照射在人体上，UV-C 也只能穿透皮肤的最外层，几乎不能达到表皮的基底层，也不会穿透眼睛角膜的表层到达更深层。

UVC的杀毒原理如要有两方面：

  1. 通过破坏核酸杀菌：紫外线对微生物的灭活机理主要是利用了微生物的核酸（DNA 和 RNA）对紫外线的吸收，破坏其核酸功能，从而实现消毒净化。DNA 对波长为 265 nm 的紫外线吸收最强

  2. 产生臭氧杀菌：185 nm 的紫外线与空气作用可产生臭氧，臭氧具有强氧化性，可杀灭细菌繁殖体、芽孢、病毒和真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，靠强大的氧化作用使酶失去活性致微生物死亡。臭氧对空气中的微生物有明显杀灭作用

UV-A、UV-B和 UV-C的辐射都可以造成细菌、细菌孢子、霉菌和酵母菌等微生物的失活。此外，UV-C辐射还可以杀灭病毒。而每种类型的微生物或病毒都对应特定的失活剂量。

UV-C产品已应用于工业、商业、医疗、公共和居家环境中的空气消毒、水体消毒和表面消毒。

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参考文献

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[3]陈健. 现代紫外C水消毒系统[J]. 净水技术,2001,20(3):11-13

[4]姚希燕,唐晓宁,王晓楠,等. 无机抗菌材料抗菌机理研究进展[J]. 材料导报,2021(1):105-111.

[5]胡海梅, 张宇佳. 深紫外杀菌及应用于冰箱技术研究[J]. 家电科技, 2020, 0(zk): 47-49.

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