滤菌及灭菌装置的制作方法

1.本新型是有关一种过滤装置，特别是有关一种利用吸附作用去除流体中的微生物的滤菌及灭菌装置。


背景技术：

2.在疾病传播的过程中，病原体会经由不同的传播途径寻找新宿主，而传播途径又可分为空气传播、食物传播、接触传播等等。其中，空气传播是指病原体通过飘散于空气中、或是通过感染者的飞沫来进行传播，因此通过空气传播的疾病，其传播速度较快且范围广泛；此外，病原体也可能存在于感染者接触过的污水中，若上述污水的排放过程处理不慎，极有可能污染民生用水、饮用水甚至食物。
3.若要降低空气传播疾病的传播能力，可以通过空气过滤设备去除空气中的有害病菌。现有过滤设备包含使用高效滤网(hepa滤网)、活性碳滤网或静电集尘等方式进行过滤。
4.高效滤网由无序排列的化学纤维或玻璃纤维所制成，并通过纤维的阻挡，除去空气中大部分的微粒及病原体。然而，高效滤网的良好过滤能力来自于其紧密的纤维排列，却也造成气流不易通过滤网，反而需要耗费相当多的能源来确保出风量稳定。此外高效滤网的材料无法再生，必须支出较多的耗材成本进行更换维护。
5.活性碳滤网的活性碳材料中具有细小孔洞，因此可以将空气中的污染物吸附于孔洞之中，达到净化效果。但吸附饱和后的活性碳不易再生，同样需要支出较多的耗材成本进行更换。
6.静电集尘则是对空气施加电压，以电离空气中的粒子，使粒子通过静电力的作用而被集尘板吸附。在施加电压时，可能会进一步使空气中的氧气及氮气反应形成有毒的臭氧及氮氧化物(no
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)，而对人体造成危害。
7.另一方面，若要去除污水或一般用水当中的病原体，可以通过薄膜过滤或紫外线杀菌等方法进行处理。
8.薄膜过滤所使用的薄膜孔径为0.5纳米至10微米左右，当水流通过薄膜时，水中大部分的污染物及病原体会受薄膜阻挡，进而达到净化水质的效果。然而，因为薄膜的孔径过小，通常需要施加极大的压力来帮助水流通过薄膜，且薄膜易被污染物堵塞，需要经常更换，导致耗材及能源成本居高不下。
9.紫外线杀菌则是对水流照射紫外线，破坏水中的病原体内的核酸，使病原体无法再繁殖。但紫外线杀菌需要较长的照射时间来确保完全杀菌，紫外线灯管也会逐步衰减，故同样需要较高的耗材及能源成本。
10.有鉴于此，如何降低空气及水等流体过滤设备的耗材及运转能源成本，同时避免产生有害物质，遂成为相关业者努力的目标。


技术实现要素：

11.本新型提供一种滤菌及灭菌装置，其包含一吸附模块、一抽取模块以及一控制模
块。吸附模块包含多个吸附单元，各吸附单元穿设有至少一流道，流道呈螺旋状，各吸附单元由内部往外依序包含一吸附层及一传导层，且流道由吸附层界定而成。抽取模块连通吸附单元的流道，抽取模块用以带动一带菌流体，使带菌流体具有足够动力通过流道。控制模块电连接抽取模块及吸附单元的传导层，控制模块用以控制抽取模块对带菌流体所施加的过滤流速，及控制传导层的温度。当带菌流体进入流道时，带菌流体中的一微生物被吸附单元的吸附层吸附后，使带菌流体形成一净化流体并离开流道。
12.据此，本新型的滤菌及灭菌装置设有螺旋状的流道及可调整温度的传导层，在不产生明显压降及有害物质的情况下，即可获得良好的过滤能力，并利用传导层的高温消灭被吸附层吸附的微生物，同时达到吸附材料再生的效果，有助于降低耗材及运转能源成本，也提高了使用时的安全性。
13.依据前述的滤菌及灭菌装置，各吸附单元由内部往外可以依序包含吸附层、传导层及一绝缘层。
14.依据前述的滤菌及灭菌装置，传导层的材料可以为活性碳、碳黑、石墨烯、石墨、金属氧化物或金属基材料。
15.依据前述的滤菌及灭菌装置，吸附模块还可以包含一金属网，使带菌流体通过金属网后才进入流道，控制模块电连接金属网，以控制金属网与吸附单元带有相反的电性。
16.依据前述的滤菌及灭菌装置，吸附单元的吸附层的孔隙率可以为20％～ 80％。
17.依据前述的滤菌及灭菌装置，各吸附单元的吸附层可以具有多个孔洞，且所述孔洞的孔径可以为0.2nm～300nm。
18.依据前述的滤菌及灭菌装置，各吸附单元的吸附层可以具有多个孔洞，且吸附层的比表面积可以大于1000m2/m3。
19.依据前述的滤菌及灭菌装置，吸附单元的吸附层可以由碳族元素材料、沸石材料、无机孔洞吸附材料、金属有机骨架材料、金属氧化物材料或有机
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无机复合材料所制成。
20.依据前述的滤菌及灭菌装置，吸附单元的吸附层还可以包含金属离子、金属颗粒或金属氧化物材料。
附图说明
21.图1为本新型的一实施方式的一种滤菌及灭菌装置的结构示意图；
22.图2为图1的一吸附单元的局部放大示意图；
23.图3a为本新型的另一实施方式的一吸附单元的局部放大示意图；
24.图3b为本新型的又一实施方式的一吸附单元的局部放大示意图；以及
25.图4为图2的一吸附层在区域r的局部放大示意图。
26.【附图标记列表】
27.100：滤菌及灭菌装置
28.200：吸附模块
29.210,510,610：吸附单元
30.211,511,611：流道
31.212：吸附层
32.212a：骨架
33.212b：孔洞
34.212c：活性颗粒
35.213：传导层
36.214：绝缘层
37.220：金属网
38.300：抽取模块
39.400：控制模块
40.r：区域
具体实施方式
41.下述将更详细讨论本新型各实施方式。然而，此实施方式可为各种新型概念的应用，可被具体实行在各种不同的特定范围内。特定的实施方式是仅以说明为目的，且不受限于公开的范围。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出。
42.请参照图1，图1为本新型的一实施方式的一种滤菌及灭菌装置100的结构示意图。滤菌及灭菌装置100包含一吸附模块200、一抽取模块300以及一控制模块400，抽取模块300连通吸附模块200，且控制模块400电连接吸附模块200及抽取模块300。
43.请一并参照图2，图2为图1的一吸附单元210的局部放大示意图。吸附模块200包含多个吸附单元210，各吸附单元210穿设有至少一流道211，且流道211呈螺旋状，当流体在流道211中流动时，流体中的杂质及微生物会因为流道211的形状而产生惯性运动，并与流体产生不同的移动路径，进而达到分离的效果，过滤细节将于后续段落中详述，于此不再赘述。
44.请特别留意，本新型所指的“流体”包含气体(如：空气)及液体(如：水)等物质，亦即，本新型的滤菌及灭菌装置100可以用于处理流体，且本新型并不以流体的种类为限。
45.请一并参照图3a及图3b，图3a为本新型的另一实施方式的一吸附单元510的局部放大示意图，图3b为本新型的又一实施方式的一吸附单元610 的局部放大示意图。在图2中，各吸附单元210仅具有一条流道211，且流道211形成单螺旋形状，而在图3a及图3b中，吸附单元510及吸附单元 610分别具有两条流道511及三条流道611，且两条流道511或三条流道611 分别各自交错旋转，形成如图所示的麻花形结构。上述的流道数量及旋转形态均可调整，且吸附模块中每一吸附单元的流道数量均可以不同，以获得更佳的过滤效果，故本新型并不以流道的大小、数量及旋转形态为限。
46.请再参照图1及图2，各吸附单元210由内部往外依序包含一吸附层212及一传导层213，且流道211由吸附层212界定而成，而吸附层212用以吸附流体中的杂质及微生物。其中，吸附层212可以由碳族元素材料、沸石材料、无机孔洞吸附材料、金属有机骨架材料、金属氧化物材料或有机
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无机复合材料所制成，吸附层212的孔隙率可以为20％～80％，吸附层212 具有多个孔洞，孔洞的孔径可以为0.2nm～300nm，吸附层212的比表面积可以大于1000m2/m3，因此，可以依据欲吸附的杂质及微生物种类，挑选吸附层212的材料并调整吸附层212的结构，以提升吸附效果。
47.请一并参照图4，图4为图2的吸附层212在区域r的局部放大示意图。在图4中，吸附
层212的骨架212a界定出多个孔洞212b，且在孔洞212b 中容置有活性颗粒212c，活性颗粒212c可以为金属离子、金属颗粒、金属氧化物材料和/或触媒材料，借此在过滤过程中，吸附层212中的活性颗粒 212c会与流体中的杂质及微生物作用，破坏微生物或病菌的细胞膜/壁，进而造成微生物或病菌的死亡，有助进一步去除被吸附的杂质及微生物或病菌。
48.请再参照图1及图2，传导层213可以传导电流，同时受电流作用而产生热能，因此在通电的状态下，传导层213会升温并对吸附层212加热，以消灭吸附层212所吸附的微生物等杂质，而传导层213的材料可以为活性碳、碳黑、石墨烯、石墨、金属氧化物、金属基材料或可导电和/或可导热的材料。各吸附单元210的传导层213外还可以包含一绝缘层214，以阻绝传导层213处的热能及电流，避免高温或电流影响滤菌及灭菌装置100的其他构件。
49.抽取模块300连通吸附单元210的流道211，且抽取模块300用以带动一带菌流体，使带菌流体具有足够动力通过流道211，当带菌流体进入流道 211时，带菌流体中的一微生物会被吸附单元210的吸附层212吸附，使带菌流体形成一净化流体并离开流道211。
50.控制模块400电连接抽取模块300及吸附单元210的传导层213。控制模块400用以控制抽取模块300对带菌流体所施加的过滤流速，使带菌流体能以最适当的速度通过流道211，提升吸附层212对带菌流体中的微生物的吸附率；控制模块400也用于控制传导层213的温度，以确实利用高温消灭吸附层212所吸附的微生物，同时使吸附层212的材料再生。
51.除此之外，吸附模块200还可以包含一金属网220，使带菌流体通过金属网220后才进入流道211，且控制模块400电连接金属网220，以控制金属网220与吸附单元210带有相反的电性，借此可以通过静电力作用，促使带菌流体中的微生物被吸附层212吸附，进一步提升过滤效果。
52.利用上述结构，滤菌及灭菌装置100可以利用不同的模式来达到净化带菌流体的效果。举例而言，滤菌及灭菌装置100可以具有一普通吸附模式及一静电吸附模式，在普通吸附模式时，控制模块400控制抽取模块300 抽送带菌流体，当带菌流体通过流道211时，由于流道211呈螺旋状，带菌流体中的微生物会受到离心力作用，与吸附层212接近或碰撞而被吸附层 212吸附，达到过滤的效果。由于滤菌及灭菌装置100并非利用传统孔洞筛选的滤网等结构来拦阻微生物，因此流体通过流道211时，不会产生明显压降，可以降低运转所需的能源。
53.在静电吸附模式时，控制模块400除了控制抽取模块300抽送带菌流体外，更控制金属网220与吸附单元210带有相反的电性，当带菌流体通过金属网220时，当中的微生物便带有电性，并被带有相反电性的吸附层212 所吸附，因此吸附层212吸附微生物的效果得以提升。
54.滤菌及灭菌装置100还可以具有一杀菌模式，利用控制模块400对吸附单元210的传导层213通电，以加热吸附单元210的吸附层212，利用高温消灭吸附层212中的微生物，且吸附层212的材料经过高温杀菌后能再次使用，减少耗材更换的频率及成本。
55.综上所述，本新型的滤菌及灭菌装置设有螺旋状的流道及可调整温度的传导层，在不产生明显压降及有害物质的情况下，即可获得良好的过滤能力，并利用传导层的高温消灭被吸附层吸附的微生物，同时达到吸附材料再生的效果，有助于降低耗材及运转能源成本，也提高了使用时的安全性。