一种用于病原微生物治理的植物净化空气系统的制作方法

本发明涉及空气净化设备，尤其涉及一种用于病原微生物治理的植物净化空气系统。

背景技术：

致病微生物可以通过直接接触、间接接触、空气、水、食物等途径传播，其中空气是致病微生物传播的重要途径，世界上有14种以上的传染病主要经空气传播。空气中的有害微生物数量庞大、种类繁多，不仅包括了常见的一些细菌、真菌，还包括了一些藻类病菌等，这些有害微生物难以通过肉眼进行辨识，且具有长期的危害性，目前已经能够查明的空气真菌、细菌种类分别达到了40000、1200种。2003年发生的严重急性呼吸综合征(sars)就是经近距离空气飞沫为主要传播途径。在我国城市特别是在医院、宾馆、火车汽车站等场所人口密度大且流动性高，大量的带菌废弃物、排泄物等造成空气中致病微生物的聚集，增加了空气传播的危险性，严重威胁人们的健康。随着人们对健康关注，空气中的病原微生物的种类和数量已经被重视。室内空气中散布着多种细菌，其中不乏是对人类有害的病菌，尤其是医院等场所，存在着大量的病原微生物，这些病原微生物可能会导致就诊的患者出现交叉感染，加重了患者的病情，导致了较差的就医体验。植物包括能分泌对人体无毒性的香豆素、大蒜素、萜类化合物(烃类及其含氧衍生物)、碳酰基化合物和氧化物酯类中的一种或多种。

植物杀菌素、植物精气或植物挥发性有机物，在城市环境中发挥着重要的生态功能.随着工业化及城市化发展，也带来了诸如热岛效应、大气污染、土壤污染、水污染、生物多样性丧失等一系列的环境问题，再加上城市快节奏的生活和竞争压力使人们的精神经常处于紧张状态，出现疲劳、失眠、情绪不稳定等亚健康症状.随着诸多人类健康与环境问题的加剧，具有杀菌、减压、调节、疗养、治病等多种保健功能的植物挥发性有机物的研究也日益受到重视。对于在室内种植植物而言，考虑到一种植物只对一种污染物或者几种污染物具有较好的净化效果，用户查阅大量的资料才能选好对应的植物；而且在种植植物的过程中，部分植物由于得不到有效的光照，会发生枯死等情况，导致了空气净化效果不佳。

室内环境的光照强度明显不同于自然光照，如果植物在室内的摆放符合其所需的光照特性，则植物的光合作用强，生长健壮，叶色翠绿，茎杆挺拔，叶片厚实。光照在植物挥发性有机物合成中发挥着重要功能，通常认为，叶绿体内三磷酸腺苷(atp)或二甲基丙烯基二磷酸(dnaoo)的浓度可控制异戊二烯合成酶的活性，而atp或dmapp的合成又受光合电子转移的影响。因此，光照可以通过间接控制异戊二烯合成酶的活性，从而影响异戊二烯的合成及释放。还有研究发现，在无光照或低光照时，植物异戊二烯释放速率极低，随着光合有效辐射强度增加，异戊二烯的释放速率迅速增加。

居室内光照强度范围为50～5218lux。据资料显示，一般认为低于300lx的光照强度将导致植物生长衰弱，不能维持生长。特别是在二月份时，室内的光照强度较低，达不到大部分植物的最低需求。南向窗户附近或阳台的光照强度较高，据有关资料显示，距窗80cm高100cm处是窒内散射光较强的区域。随着向室内的延伸，光照强度逐渐减小，不能满足植物对光的要求。在这种情况下，植物的光合作用大大降低，降解酶的活性受到极大影响，污染物降解能力表现微弱。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种用于病原微生物治理的植物净化空气系统，至少解决了上述技术问题中的一个。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种用于病原微生物治理的植物净化空气系统，其包括植物和光照装置；

其中，所述植物为杀死和/或抑制病原微生物的植物；

所述光照装置向所述植物提供优化的植物生长光环境，其中，所述光照装置所照射植物冠层的有效光合光量子通量密度在50μmol·m^-2.s^-1～250μmol·m^-2.s^-1之间。

可选的，所述植物包括能分泌对人体无毒性的萜类化合物、香豆素、大蒜素、黄酮类化合物、碳酰基化合物和氧化物酯类中的一种或多种。

可选的，所述植物包括乙酰coa、乙酰基转移酶、甲羟戊酸合成途径酶系、异戊二烯基转移酶和萜烯合成酶、p-450羟化酶和可溶性脱氢酶、脂肪氧化酶和苯丙氨酸裂解酶中的一种或多种酶。

可选的，所述光照装置包括第一光源部，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层；

所述固体发光芯片为发射蓝光的固体发光芯片，所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉；或者，所述固体发光芯片为发出紫外光的固体发光芯片，所发出的紫外光成分在波长320～400nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉以及吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出蓝光的蓝光荧光粉。

所述第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子通量密度比例即r/b在1:1～8:1的范围内。

可选的，所述光照装置还包括第二光源部，

所述第二光源具有从400nm至490nm范围选择的波长的固体发光元件，固体发光元件所发射的光部分被黄/绿荧光粉转化为绿色和黄色波长范围的光；

所述第二光源部所发射的未转换光和转换光混合发出白光，其色温在2000k-8000k之间。

可选的，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；

或者，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和紫外光的有效光量子流比例。

可选的，所述第一光源部和第二光源部的光源数量为多个，第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量或者工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；

或者，所述第一光源部和第二光源部的光源数量为多个，第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量或者工作电流，调整红光、蓝光和紫外光的有效光量子流密度比例。

可选的，所述的用于病原微生物治理的植物净化空气系统还包括生物识别装置，所述生物识别装置用于检测是否有人靠近用于病原微生物治理的植物净化空气系统，当人与所述植物净化空气系统的距离在预设范围内时，所述控制器控制第一光源部和/或第二光源部关闭。

可选的，所述控制器还根据病原微生物浓度传感器所检测的室内病原微生物浓度控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种通过上述的用于病原微生物治理的植物净化空气系统净化空气的方法，其特征在于，包括：

s1，检测室内病原微生物污染物种类和浓度；

s2，根据检测到的病原微生物污染物种类和浓度配置植物空气净化系统中的植物种类与数量；

s3，根据检测到的病原微生物污染物种类和浓度，通过所述控制器的第一光源部和/或第二光源部的工作电路和工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；

s4、通过红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例，调控植物体内酶系的降解能力。

本发明具有如下有益效果：本发明在植物能够对空气净化的基础上，选取合适的植物，并且通过光照装置刺激植物生长，从而提高了植物对空气中的特定污染物的净化效果；而且根据不同的植物制定了不同的光照策略，进一步提升了空气净化效果。

附图说明

图1为本发明的用于病原微生物治理的植物净化空气系统的结构示意图；

图2为本发明的用于病原微生物治理的植物净化空气系统的结构示意图；

图中标记示意为：1-植物；2-光照装置。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种用于病原微生物治理的植物净化空气系统，其包括植物和光照装置；

其中，所述植物为杀死和/或抑制原菌的植物；例如所述植物中可以包括酶，这些酶能够起到杀死和/或抑制病原微生物的功能，所述酶可以为乙酰coa、乙酰基转移酶、甲羟戊酸合成途径酶系、异戊二烯基转移酶和萜烯合成酶、p-450羟化酶和可溶性脱氢酶、脂肪氧化酶和苯丙氨酸裂解酶中的一种或多种酶。

人们在森林中游憩，普遍感到舒适、安逸、情绪稳定，对人体的心率、血压、脑电波、脑血流、皮肤及瞳孔均有不同程度的影响。据测定，游客在森林公园中游览，人体皮肤温度可降低1～2℃，脉搏恢复率可提高2～7倍，脉搏次数要明显减少4～8次，呼吸慢而均匀，血流减慢，心脏负担减轻。对于长期生活在紧张环境中的游人，可通过森林疗养在身体和心理上得到调整和恢复。植物释放的挥发油还可以调节人的情绪，可以用于芳香治疗。早在古代人们就已经开发利用了植物挥发物。最早利用香料治疗疾病是20世纪30年代法国的医学家rmgattefosse。他无意中发现薰衣草油对火烧伤口不但具有杀菌和冷却效果，而且其特有的柔和芳香还可起到安神镇定作用。历经十几年的研究，这位医学家将研究成果集结成书，书名为《芳香疗法》(aromathempy)。从菖蒲、马郁兰、檀香木和薰衣草中提炼的香挥发油，对人有镇静作用；罗勒、丁香和胡椒、薄荷的挥发油是人的兴奋剂；柠檬的挥发油即可作镇静剂，又可以作兴奋剂，主要取决于用药量；台湾扁柏油的芳香气味可使人集中注意力；对于独创能力较低的人，芳香物质对其想象力的促进作用表现得更明显；挥发物中的乙酰乙酸乙酯具有类似水果的清香；松油醇、丁香酚、柠檬醛、苯乙酮等具有花香；薄荷精油、桉叶油可使人体精神振奋，头脑清醒，敏捷性提高；薄荷醇具有提神醒脑、活血的作用；水杨酸是类似心血管保健药成分的物质；丁香花香气可镇痛镇静；桂花有解郁、避秽之香，有助于治疗狂躁性精神病；薰衣草之香气，缓解精神紧张、心率过速，还可以调节人的睡眠，使人体进入镇静状态；茉莉花和米兰花香气可驱蚊等。

作为一个示例，所述植物可以选自玫瑰、桂花、紫罗兰、云杉、茉莉、石竹、文竹、秋海棠、铃兰、天竺葵、菊花、彩叶草、羽衣甘蓝、矮牵牛、一串红，鹅掌柴、鸟巢蕨、铁线蕨、竹芋、香草植物(薄荷、罗勒)、菖蒲、马郁兰、檀香木、薰衣草中、丁香、胡椒、珍珠梅、圆柏、雪松、碧桃、核桃、龙柏、木兰花、紫薇等所组成的组中的一种或者多种。

通过试验可以证明，抑菌、杀菌或抗菌的化学成分，其结构类型涉及萜类、生物碱类、黄酮类、苷类、皂甙、醌类、香豆素、木脂素、芪类、酯类、酚类、醛类、醇类、甾类、有机酸及精油类等化合物。另外氨基酸也可能具有抗菌、杀菌活性。

植物vocs的合成途径主要包括3条：(1)类异戊二烯合成途径(isoprenoidpathway)，主要是合成萜类化合物(如单萜、倍半萜和二萜等)；(2)脂肪酸合成途径(fattyacidpathway)，主要是合成小分子醇类和醛类等化合物；(3)莽草酸合成途径(shikimicacidpathway)，主要是合成芳香族化合物(如丁子香酚、大茴香脑等)。

所述病原微生物可以为细菌、真菌、病毒、支原体和衣原体等；所述细菌包括微球菌、葡萄球菌、芽孢杆菌、结核杆菌、肺炎双球菌和绿脓杆菌等；所述真菌包括球孢子菌、组织胞桨菌、隐球酵母、青霉和曲霉等；所述病毒有鼻病毒、腺病毒等。

具体地，柏科、槭树科、松科、忍冬科、木兰科、桃金娘科等很多植物对结核杆菌有抑制作用。上述植物能分泌生物碱、单帖、倍半萜以及醇类、酚类、醚类、醛、酮、羧酸和酯等含氧衍生物、香豆素、大蒜素、萜烯类化合物、碳酰基化合物、醇系列的烃基化合物、氧化物酯类物质等。一般而言，抗菌、杀菌活性物质主要是精油类，即酯、醛、酮、酚和萜烯等。

碧桃对黑曲霉、黄曲霉有较强的杀伤力；云杉对绿脓杆菌的杀菌作用较强；珍珠梅对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的杀菌作用非常强。核桃、油松、白皮松、云杉、法国梧桐对葡萄球菌有抑制作用。

所述光照装置向所述植物提供优化的植物生长光环境，本实施例中，所述光照装置所照射植物冠层的有效光合光量子通量密度在50μmol·m^-2.s^-1～250μmol·m^-2.s^-1之间，以使得植物的污染物净化能力能够满足一般家庭使用，或者满足人流密集地区使用，例如机场、地铁站、火车站、图书馆和医院等。

而且，本实施例并不限定植物的种植方式，水培、基质培养或者水培与基质培养相结合的种植方式均可。其中，水培与基质培养相结合的方式，其种植容器包括内容器和外容器，内容器放在外容器的内部，内容器上部有结合部，从而使得内容器可以固定在外容器上；内容器和外容器之间有空腔，外容器可以储存有水或者营养液；内容器中有种植介质，内容器的底部可以设置有可吸液和导液的柔性材料，即所述可吸液和导液的柔性材料上端埋在内容器的种植介质内，下端沉浸在外容器的水中或者营养液中。本实施例中，所述柔性材料可以为吸水纤维材料、棉线或橡胶等。

本实施例中，所述的植物空气净化系统可以为一层或者立体多层，每一层具有相应的光照装置，为植物提供光合作用所需的光照。

本实施例中，所述光照装置包括第一光源部，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层；

所述固体发光芯片为发射蓝光的固体发光芯片，所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉；或者，所述固体发光芯片为发出紫外光的固体发光芯片，所发出的紫外光成分在波长320～400nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉以及吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出蓝光的蓝光荧光粉。

所述第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子通量密度比例即r/b在1:1～8:1的范围内。

而且，所述光照装置还包括第二光源部，

所述第二光源具有从400nm至490nm范围选择的波长的固体发光元件，固体发光元件所发射的光部分被黄/绿荧光粉转化为绿色和黄色波长范围的光；

所述第二光源部所发射的未转换光和转换光混合发出白光，其色温在2000k-8000k之间。

，此时，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；或者通过调整第一光源部和/或第二光源部的工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。

为实现对光照装置的智能控制，所述用于病原微生物治理的植物净化空气系统还包括生物识别装置，所述生物识别装置用于检测是否有人靠近用于病原微生物治理的植物净化空气系统，当人与所述植物净化空气系统的距离在预设范围内时，所述控制器控制第一光源部和/或第二光源部关闭；作为一种优选，所述生物识别装置为红外传感器。

并且，所述控制器还根据病原微生物浓度传感器所检测的室内病原微生物浓度控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流，即在室内的病原微生物浓度大于某一预设值时，增加第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最大，并且第一光源部和第二光源部全部打开，当室内的病原微生物浓度小于等于该预设值时，降低第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最小，并且第一光源部和第二光源部全部关闭。

为实现对光照装置更精确的控制，所述用于病原微生物治理的植物净化空气系统还包括摄像头，所述摄像头用于采集植物的图像，并将该植物的图像传输至所述控制器，所述控制器根据该植物的图像分析植物的种类，并根据该植物的种类，控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最大或最小，并且第一光源部和第二光源部全部打开或者全部关闭。

所述用于病原微生物治理的植物净化空气系统还包括多个空气散布单元，所述多个空气散布单元中的每个空气散布单元中均容纳有风扇和马达，所述风扇产生空气流以散布空气，所述马达驱动所述风扇，从而起到加速室内空气循环的效果，以进一步提高杀死和/或抑制病原微生物的效率。

在一个相对密闭的空间里用植物来净化里面的空气的病原微生物污染物，选用黄金葛、白鹤芋、常春藤三种植物，设计了一个试验装置，用普列克斯玻璃做成的边长50cm³的立方体，用植物led生长灯提供光照，使得叶片表面的光照强度为50μmol·m^-2.s^-1。试验结果显示，在4小时的时间内，有光照和无光照的对比，在1±0.2ppm病原微生物浓度下，有特定光照参数的植物的病原微生物降解速度比白光下的植物提升了42％～90％；同时试验结果还显示花盆、盆土，微生物也吸收部分病原微生物。

实施例2

本实施例提供了一种利用实施例1所述的用于病原微生物治理的植物净化空气系统净化空气的方法，其包括：

s1，检测室内病原微生物污染物种类和浓度；

s2，根据检测到的病原微生物污染物种类和浓度配置植物空气净化系统中的植物种类与数量；

s3，根据检测到的病原微生物污染物种类和浓度，通过所述控制器的第一光源部和/或第二光源部的工作电路和工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；

s4、通过红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例，调控植物体内酶系的降解能力。

所述病原微生物包括各种球菌，芽孢菌，还有霉菌、放线菌、病毒、蕨类孢子、花粉、微球藻类、原虫及少量厌氧芽孢菌。其中至少有百余种是致病微生物，如结核杆菌、肺炎双球菌、绿脓杆菌、组织胞桨菌、隐球酵母、青霉和曲霉、鼻病毒、腺病毒等。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。