一种智能负氢离子水分杯的制作方法

本发明涉及水分杯，尤其涉及一种具备抗菌性能，清洁时也更加容易的智能负氢离子水分杯。

背景技术：

市场上现有的具有水分检测类型的水杯，分为两种，一种是依靠水杯自身所带的压力传感器、温度传感器等组合成水量计量装置，来计算用户饮用的水量，并根据用户填写的身体数据信息结合每天的饮水量、利用特定的计算方法来计算用户体内的理论水分值。而第二种是利用辅助的智能手环等配件，佩戴在用户的身体上，通过和用户皮肤的接触检测身体的水分值，用户通过在手机APP上记录自己的年龄、性别、身高、体重、温度等条件，就能得到自己的适宜饮水量，许多的手环还能记录个人的饮水习惯，达到在适当的时间提醒用户喝水的效果，相较于“每天八杯水”的统一论调，这样的“私人订制”相对而言更能满足用户的实际需求。

常规的水量检测杯只能检测在水杯中储存过的水，这并不能代表用户实际饮用的水量；水杯的实用性不足、功能单一，仅具备计量水量和提醒饮水功能，性价比低；配合智能手环等配件使用的水分检测的产品虽然相对而言更加的准确，但是在很大程度上增加了商品的价格，用户的成本增加。

现有的水量检测型水杯只能检测到用户饮用的水，结合用户自己填写的数据来得出用户需要的饮水量，而无法针对用户本身的含水量来判断用户本身所需要摄取的水分。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术的缺陷而提供一种具备抗菌性能，清洁时也更加容易的智能负氢离子水分杯。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能负氢离子水分杯，由上至下依次为杯盖、杯身、杯底与跟杯底可拆卸连接的杯垫，杯底中间设置有显示屏，侧面设置有锂电池与充电口，内部设置有过滤材料。

在本技术方案中，智能负氢离子水杯由杯身、杯底、杯垫三部分组成，利用杯底放置的水合还原材料来对杯中的水进行电解。通过易携带的手摇发电机，以及安全环保的可再生充电电池，增加其对电解电池续航的能力，使其在出差或者旅行途中不会因为电量不足，而失去功能。达到延长续航的目的。通过对杯子底部，以及杯垫等部位的功能添加，增加其智能化程度，通过集成于杯底以及杯垫的智能模块。达到其与互联网的连接，实现网络智能。在杯子底部中央放置OLED显示屏，用以显示时间、水温，并利用凸型表面放大数字显示，打破了以往的智能杯子显示屏在杯子外围的界定，并且可视度高，给用户更新鲜的感官体验。

在杯子底部中央放置OLED显示屏，用以显示时间、水温，并利用凸型表面放大数字显示，打破了以往的智能杯子显示屏在杯子外围的界定，并且可视度高，给用户更新鲜的感官体验。

OLED四周布置2-6个消毒灯，以及左右的加热棒和热敏电阻，用于对杯内水的实时消毒、加热保温。

杯底内置蜂鸣器，通过杯垫的设置实现提醒喝水、提醒吃药和闹钟的功能，并且可自定义提示音。

杯底侧面有USB充电口，用于锂电池充电，底部有凹槽与杯垫配合用于定位，配合杯垫进行水杯的设置。

作为优选，杯垫中部设有凸起，杯底底部设有与凸起相应的凹槽，杯垫内置压力传感器。在本技术方案中，内置压力传感器，检测到杯子放上后对杯子内置电池充电，另有用WIFI或蓝牙模块向手机APP传输信息，用户可以通过手机APP对杯子进行设置。中间凸起的圆柱用于定位，内置强磁铁用以吸合充电部位，防止脱落，上有两个铜质圆环用于向杯子传输电源，外侧有两个细铜质圆环，用于杯垫主控和杯子主控通信，方便使用；

杯垫上设有电容触摸按键，和杯子连接时可以通过杯垫对加热功能、定时功能、闹钟功能进行设置。

压力传感器配合称重模块对杯子中的水量进行计算，并将数据上传云端，同时在手机APP上可以记录并设置一天的喝水总量，以及设置每天的定时喝水提醒。

作为优选，所述过滤材料为水合还原材料。

在本技术方案中，还具备水电解功能，利用杯底放置的水合还原材料来对杯中的水进行电解。水杯中的水在水合还原材料作用下,水分子被还原成氢气和氧气，水合还原材料产生的氢气能达到5倍。发生的化学方程式如下：

阳极反应：H₂O→2H⁺+0.5O₂+2e^-

阴极反应：2H⁺+2e^-→H₂

总反应：H₂O→H₂+0.5O₂

普通饮用水中的ORP在+200mV以上，甚至可能达到+500mV，这么高的氧化还原电位无法帮助人们清楚体内的自由基。而电解过后的富氢水中，ORP值可以降低到-50mV与-300mV之间，这就可以有效清除氧化性极强的羟自由基(·OH)和过氧亚硝酸根阴离子(ONOO^-)了。

负氢水的优点：

1.负电位可以平衡人体的酸碱度，促进肠胃蠕动，净化血液，减缓动脉硬化

2.负电位可以促进人体新陈代谢，增强人体免疫力；促进伤口愈合；促进细胞生成SOD(超氧化物歧化酶)延缓衰老。

3.负电位可以促进神经细胞的活跃和调节神经功能，缓解肌体疲劳和肌肉疼痛。

4.氢水对人体因有害自由基产生的氧化起到一个还原作用，可以消除人体内的自由氧基，延缓人体衰老，同时对预防糖尿病，心脑血管疾病有很好的作用。

作为优选，水合还原材料的制备方法为：

(1)分别配制浓度为140-160g/L的硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液；将三种溶液在避光容器中混合，搅拌均匀后得到溶液A；

(2)分别用稀盐酸溶解镁和锌，得到含有氢气的氯化镁溶液和含有氢气的氯化锌溶液，将氯化镁溶液和氯化锌溶液混合均匀，得到溶液B；

(3)将铜、28-32wt％的过氧化氢溶液、30-35wt％的硫酸溶液按质量比1:2.5-3.5:0.4-0.6混合反应，得到溶液C；

(4)将溶液A、溶液B、溶液C混合，得到混合溶液D，在80-140℃下保温搅拌4-6min，然后降温至20-35℃，向混合溶液D中添加其1.5-2.5倍质量的沸石，加热至120-140℃，充分进行离子交换和吸附后，烘干，得到水合还原材料。

在本技术方案中，针对于金属铜的溶解，则要采用对环境无污染的过氧化氢溶液，因为铜位于氢之后，也就是说在过氧化氢溶液中铜不能反应。但可以用氧化还原法。这个方法的原理是：在酸性溶液中加入氧化剂，氧化剂在酸性条件下能够把铜氧化生成铜离子，从而将金属铜溶解得到溶液C。反应方程为：

Cu+H₂SO₄+H₂O₂＝CuSO₄+2H₂O。

沸石具有防爆沸的效果，在材料的添加初始时期添加，可以防止一些易溶解原料在一定熔点和沸点时的产生爆沸。但是需要注意的是，必须在降温后再添加沸石，若是在实验过程中加入，如不控制温度，可能会立即出现爆沸的现象，所以为了保证实验的安全性，要控制实验的温度，在常温状态下添加。其次，沸石作为抗菌剂的载体，是用于吸附的作用，能够将溶液中的各种金属以及少量的氢气等物质进行吸附。

本发明的通过离子的作用来达到抗菌的效果，在常温下抗菌性能比一般的抗菌剂要好。这种材料内部能够形成原电池效应，之所以会形成这种效应的原因是该材料内部含有的几种金属离子，这几种金属之间的价格差导致它们之间形成了电位差，形成原电池效应，从而提高了抗菌的活性。同时，本发明的水合还原材料由于含有氢气，其具有强还原性，能够起到抗氧化作用，延长使用寿命。

作为优选，步骤(4)中溶液A、溶液B、溶液C按质量比1.5-2.5:1.5-2.5:1混合。

作为优选，步骤(2)中，用浓度为23-25％的稀盐酸溶液溶解其0.4-0.5倍质量的镁，用浓度为25-27％的稀盐酸溶液溶解其0.4-0.5倍质量的锌。

作为优选，步骤(2)中，所述氯化镁溶液和氯化锌溶液按质量比0.8-1.2:0.8-1.2混合。

作为优选，步骤(1)中，所述硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液按质量比0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2混合。

本发明的有益效果是：

本发明打破了传统的无针对性的统一饮水需求论调，针对个人实际情况做出相应的饮水建议；实时检测用户的皮肤水含量，及时调整饮水计划，比传统的水分检测型水杯更加人性化；结合水分检测杯和负氢水杯于一体，减少用户的使用成本，增强用户的使用体验；可以直接使杯子本身具备还原、抗菌性能，打造更为健康的饮水环境。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是杯垫的结构示意图。

图中，1、杯盖；2、杯身；3、杯底；4、杯垫；5、显示屏；6、充电口；7、凸起。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，但这些阐述并不对本发明做任何形式上的限定。除另有说明，否则本发明所用的所有科学和技术术语具有本发明所属和相关领域的一般技术人员通常所理解的含义。

下面结合具体实施例对本发明做出进一步详细的阐述，但应当明白，实施例不应理解为对本发明保护范围的限制。

参照图1与图2，杯盖：采用食品级PP塑料材质，螺纹拧紧、硅胶材质密封圈保证高密封性，内置304不锈钢盒状茶隔，精细滤孔，可有效过滤茶汤。

杯身：杯身容量在200ml-600ml范围内，食品级材质、耐高温、保证健康、安全、美观、实用。采用高硼硅玻璃内胆，(高硼硅，瞬间温度为-20℃-150℃，透光度、折射度、耐磨度都很好，杯身通透，杯壁光滑，易清洗，不易滋生细菌，不易变色)杯口加厚处理，防止烫嘴。

杯底：OLED和消毒灯平放在杯子底部，上方做一个凸镜用于防水同时凸面放大字体，加热棒和热敏电阻放在两侧，杯子底部有个圆柱形的凹槽和杯垫配合用于定位，杯子侧面有USB充电口用于锂电池充电；由于加热棒和消毒灯功耗较大，所以只在杯子检测到连接杯垫后才可启动加热、消毒和保温，最高加热温度为70℃，可以根据使用者的自身需要进行设定，闹钟(定时提醒喝水、吃药)功能使用蜂鸣器或音乐芯片发声提醒，同时消毒灯连续闪烁5-60秒。

智能部分以圆柱状放置，周边设置环状滤网，下面放置过滤材料。过滤材料理论上需要定期更换，更换过滤材料时先旋开杯子底盖、卸下底座托架、取出密封硅胶、即可将过滤材料取出，更换后依次将密封硅胶、底座托架、杯子底盖装回。杯底附带USB充电口，在没有杯垫的情况下也可以充电。

杯垫：杯垫放在易连接电源的地方，使用12V-24V电源，使用WIFI或蓝牙模块向手机APP传输信息，充电模块检测到杯子放到杯垫上后对杯子内置电池充电，杯子内置强磁铁，中间是个凸起的圆柱用于定位，突起上有两个铜质圆环用于向杯子传输5V和12V电源，在突起圆柱外侧有两个细铜质圆环，用于杯垫主控和杯子主控通信，方便使用(在杯子上相对应位置有铜质探针，确保杯子放在杯垫上时电源和串口连接紧密)；杯垫上设有电容触摸按键，和杯子连接时可以对水温、闹钟进行设置。杯垫下方放置压力传感器用于检测杯子是否放在杯垫上，放在杯垫上不用再去连接电源线方便用户充电及使用。称重模块对杯子中的水量进行计算，并将数据上传云端，同时在手机APP上可设置一天的喝水总量，定时喝水提醒，用户可以查看自己有没有完成自己一天的目标。

实施例1

一种智能负氢离子水分杯，由上至下依次为杯盖1、杯身2、杯底3与跟杯底3可拆卸连接的杯垫4，杯底3中间设置有显示屏5，侧面设置有锂电池与充电口6，内部设置有过滤材料。杯垫4中部设有凸起7，杯底3底部设有与凸起7相应的凹槽，杯垫4内置压力传感器。

所述过滤材料为水合还原材料。水合还原材料的制备方法为：

(1)分别配制浓度为140g/L的硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液；将三种溶液在避光容器中混合，搅拌均匀后得到溶液A；硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液按质量比0.8:0.9:1.2混合；

(2)用浓度为23％的稀盐酸溶液溶解其0.4倍质量的镁，用浓度为25％的稀盐酸溶液溶解其0.4倍质量的锌，得到含有氢气的氯化镁溶液和含有氢气的氯化锌溶液，氯化镁溶液和氯化锌溶液按质量比0.8:1.2混合均匀，得到溶液B；

(3)将铜、28wt％的过氧化氢溶液、30wt％的硫酸溶液按质量比1:2.5:0.4混合反应，得到溶液C；

(4)将溶液A、溶液B、溶液C混合，得到混合溶液D，溶液A、溶液B、溶液C按质量比1.5:1.5:1混合；在80℃下保温搅拌4min，然后降温至20℃，向混合溶液D中添加其1.5倍质量的沸石，加热至120℃，充分进行离子交换和吸附后，烘干，得到水合还原材料。

实施例2

一种智能负氢离子水分杯，由上至下依次为杯盖1、杯身2、杯底3与跟杯底3可拆卸连接的杯垫4，杯底3中间设置有显示屏5，侧面设置有锂电池与充电口6，内部设置有过滤材料。杯垫4中部设有凸起7，杯底3底部设有与凸起7相应的凹槽，杯垫4内置压力传感器。

所述过滤材料为水合还原材料。水合还原材料的制备方法为：

(1)分别配制浓度为150g/L的硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液；将三种溶液在避光容器中混合，搅拌均匀后得到溶液A；硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液按质量比0.9:1.2:0.8混合；

(2)用浓度为24％的稀盐酸溶液溶解其0.5倍质量的镁，用浓度为26％的稀盐酸溶液溶解其0.4倍质量的锌，得到含有氢气的氯化镁溶液和含有氢气的氯化锌溶液，氯化镁溶液和氯化锌溶液按质量比1:0.8混合均匀，得到溶液B；

(3)将铜、30wt％的过氧化氢溶液、34wt％的硫酸溶液按质量比1:3:0.5混合反应，得到溶液C；

(4)将溶液A、溶液B、溶液C混合，得到混合溶液D，溶液A、溶液B、溶液C按质量比2:2:1混合；在95℃下保温搅拌5min，然后降温至25℃，向混合溶液D中添加其2倍质量的沸石，加热至130℃，充分进行离子交换和吸附后，烘干，得到水合还原材料。

实施例3

一种智能负氢离子水分杯，由上至下依次为杯盖1、杯身2、杯底3与跟杯底3可拆卸连接的杯垫4，杯底3中间设置有显示屏5，侧面设置有锂电池与充电口6，内部设置有过滤材料。杯垫4中部设有凸起7，杯底3底部设有与凸起7相应的凹槽，杯垫4内置压力传感器。

所述过滤材料为水合还原材料。水合还原材料的制备方法为：

(1)分别配制浓度为160g/L的硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液；将三种溶液在避光容器中混合，搅拌均匀后得到溶液A；硝酸银溶液、硝酸锌溶液和硫酸钠溶液按质量比1.2:0.8:1混合；

(2)用浓度为25％的稀盐酸溶液溶解其0.5倍质量的镁，用浓度为27％的稀盐酸溶液溶解其0.5倍质量的锌，得到含有氢气的氯化镁溶液和含有氢气的氯化锌溶液，氯化镁溶液和氯化锌溶液按质量比1.2:1混合均匀，得到溶液B；

(3)将铜、32wt％的过氧化氢溶液、35wt％的硫酸溶液按质量比1:3.5:0.6混合反应，得到溶液C；

(4)将溶液A、溶液B、溶液C混合，得到混合溶液D，溶液A、溶液B、溶液C按质量比2.5:2.5:1混合；在140℃下保温搅拌6min，然后降温至35℃，向混合溶液D中添加其2.5倍质量的沸石，加热至140℃，充分进行离子交换和吸附后，烘干，得到水合还原材料。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。