CN101400373B - 鞋用杀菌件 - Google Patents

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Abstract

引入紫外(UV)光线(102，202)以改变鞋内的环境，从而消灭微生物或抑制微生物生长。可见光还可以被用于防止进一步的生长。优选的实施方式包括可调节的鞋楦(200)，该鞋楦(200)配备有UV杀菌光源(202)和电子安全装置(284，370)，所述电子安全装置(284，370)防止UV射线可感知地泄露到鞋的外部。

Description

鞋用杀菌件
相关申请
本申请要求分别在2006年3月13日和2007年1月22日提交的美国临时专利申请No.60/781,276和60/881,552的权益。
版权声明
Figure GSB00000909186500011
2007Shoe Care Innovations，Inc(2007鞋护理创新公司)。本专利文件的一部分公开内容包括涉及版权保护的材料。版权所有者不反对摹写复印作为在专利和商标局的专利文件或记录中的本专利文件或专利公开内容中的任一者，但保留全部版权权利。37CFR§1.71(d)。
技术领域
本公开内容涉及将光线用作在人的鞋类中的杀菌手段。
背景技术
温暖、潮湿、黑暗的环境为传染性生物学微生物的生长提供了适宜条件，这种环境允许细菌、病原体、真菌及其相关气味的增生扩散。例如，脚在鞋内的排汗使温暖和潮湿加剧，同时存储在黑暗橱柜中的封闭的鞋可能难以接收到包括UV光分量的足够广泛的光谱环境光线以控制病菌水平。存活在鞋周围中的有害微生物的过量水平可以引起或加剧各种脚部疾病。
公知的是暴露在一定波长、强度和持续时间的紫外(UV)光线下可以破坏或抑制表面病菌的生长。例如，发射UVC射线的杀菌灯被用于处理废水以用于减少有机物。美国专利No.4,981,651和5,978,996描述了用于杀菌的紫外光线的使用；然而，不是所有UV光线的波长均能杀菌。UV光谱的波长从10nm跨越至400nm。从320nm到400nm的波段被表示为UVA；280nm到320nm被表示为UVB；以及185nm到280nm被表示为UVC。消灭微生物的类型的杀菌UV光线被限制在240nm到280nm的波长范围内，其中最大杀菌效率对应于波长254nm。UVA和包括近UV分量的可见光已被显示为抑制生长但不消灭病原体。
利用短波、高能量辐射形式的UV光线的一个担忧是UV光线可以导致人体组织被破坏。当眼睛暴露于直接入射的UV光线时，眼睛特别容易受到伤害。因此，包括UV光线的高能量辐射的任何应用均应进行保护以防止不期望的暴露。
发明内容
本公开涉及引入光线以改变鞋内环境，从而消灭微生物或抑制微生物的生长。在一个实施方式中，杀菌的UV光线的传输是通过安装一组发光二极管(LED)而实现的，所述LED被调节到适当的UV波长并位于***到鞋趾中的中空的鞋楦内部。发射杀菌范围内的光线的UV LED可以被用于消灭存在于鞋内的微生物。在第二实施方式中，作为可选择光源，UV杀菌灯泡被用于代替UV LED。在第三实施方式中，由于可见光谱内的光线与实际杀死微生物相反地抑制或防止微生物的进一步生长，因此使用了比杀菌UV光源更易获得并且更廉价的可见光LED或可见光灯泡。在第四实施方式中，适于商业使用地依赖于一个罩而不需鞋楦支撑，从而容纳从***鞋内的灯泡发出的UV光线。
与鞋楦有关的实施方式或附件与安全措施一起被使用从而包括暴露在感兴趣区域内的UV辐射。一种包括鞋内侧的UV辐射的方法需要将不透明或半透明障碍物放置在UV辐射的传播路径和鞋内的开口之间。这种障碍物的一个优选的实施方式是围绕鞋楦的***部分或跟部的密封件。可选择地，鞋楦的前段可以包括光线限制器，或者盖可以被放置在鞋中的开口上。
避免不期望的UV暴露的另一种方法需要仅在检测不到环境光线的阈值水平时激活UV光源。在鞋内侧检测到的环境光线表示了光线泄露，而该光线泄露可以允许UV辐射的溢出。光线泄露可以是因为不恰当地将UV光源***鞋中。当由例如光电二极管或光电晶体管的光传感器检测到环境光线的阈值水平时截止UV电源以避免不期望的UV暴露。
对于这种避免不期望的UV暴露的方法的变型包括使用电安全开关，该电安全开关阻止UV光源的操作除非UV光源被恰当地***鞋中。当被正确放置时，UV光源闭合电路，使得安全开关被激活到工作状态从而允许使用者激活光源。
保护使用者避免不期望地暴露于UV光线的另一种方法包括将鞋放置在容器内。所述容器由吸收至少一部分从鞋内发射出的UV光线的半透明、不透明或透明的材料构成。半透明或不透明的容器可以结合前述的光传感器使用以降低鞋内的环境光线的强度。这是以杀菌UV光线处理凉鞋或露趾鞋同时降低不期望的UV暴露的风险的一种优选的方法。
从以下参考附图的优选实施方式的详细说明中，其他方面和优点将变得清楚。
附图说明
图1是从鞋楦的中空的前段的下面看去以显示发光二极管(“LED”)的放置的鞋楦的第一优选实施方式的等比例视图；
图2A和2B分别是其中安装了紫外杀菌灯泡的鞋楦的第二优选实施方式的等比例仰视图和等比例俯视图；
图3A、3B、3C、3D和3E分别是图2A和2B中所示的鞋楦的顶部平面视图、右面侧视图、左面侧侧视图、后视图和主视图；
图3F是图2A和2B中所示的鞋楦的正面透视图；
图3G是沿图3A中的线3G-3G的截面图；
图4是图2A和2B所示的鞋楦的分解图；
图5是图2A和2B所示的鞋楦的跟部部分的局部放大截面侧视图；
图6是图2A和2B所示的鞋楦的跟部部分中的安全互锁开关的局部放大等比例视图；
图7是图2A和2B所示的鞋楦的中空的前段的局部截面侧视图；
图8是图2A和2B所示的鞋楦的前段中的宽度调节机构的局部放大示意图；
图9A、9B和9C是避免光线从安装在鞋中的鞋杀菌器中泄露的安全罩的图示。
具体实施方式
图1示出了作为第一实施方式的鞋楦100，该鞋楦100被配置为容纳LED的半圆形线性阵列102，在优选实施方式中，所述LED的半圆形线性阵列102将杀菌UV光线或包括UV分量的白色光线射入在其中***鞋楦100的鞋趾中。一种发射杀菌范围内的光线并且适于使用在LED阵列102中的UV LED是可从奥地利的维也纳的Roithner LaserTechnik获得的型号UVTOP255-BL-TO39。易于获得的可见光(蓝色或白色)LED可以用于抑制或防止鞋中的微生物进一步生长。鞋楦100包括中空的前段104，该前段104由可伸展的一体圆柱脊106连接到跟部部分108。
前段104是弯曲的半壳结构，其具有支撑多个指向内并分隔开的结构突舌112的内表面110并且具有多个大致为矩形的细长槽114，所述细长槽114在前段104的长度的横向方向上分隔开。由LED阵列102发射的光线传播经过细长槽114并且直接射到在其中放置有鞋楦100的鞋的上部的内部衬里(未示出)上。因为鞋楦100的前段104是中空的，因此鞋的内部鞋床被LED阵列102照射。壁120限定了前段104的后端并且具有内表面122，在该内表面122上安装有LED阵列102。由LED阵列102发射的光线主要在向着鞋的鞋头的前向方向上传播。当需要调节鞋楦100的总长度以配合具体鞋时，在壁120中的半椭圆形切口122允许延伸出并缩进跟部部分108内部的圆柱脊106伸入鞋的鞋头内或缩进到鞋的中部。鞋楦100的跟部部分108是可在传统的鞋楦中找到的设计。跟部部分108是被改良的具有圆头下表面126的实心矩形块的形状，其中实心块的深度128从前至后逐渐增厚以更好地符合鞋的跟部。跟部部分108的底部可以被刻划两次从而将其表面沿长度划分为三个部分。
图2A、2B、3A-3G以及4-7示出了作为第二实施方式的杀菌鞋楦200，在该鞋楦200中安装有UV杀菌灯泡202，从而取代在鞋楦100中使用的LED阵列102。鞋楦200包括中空的前段204，该前段204被加载有弹簧的可展开的脊206连接到跟部部分208。实现UV安全特征的电子元件被隐藏地遍布跟部部分208、脊206和中空的前段204，并且因此不出现在鞋楦200的外部。跟部部分208终止在闭合的环形手柄210中以促进长度的调节；加载有弹簧的可伸展的脊206允许进出跟部部分208的线性运动；并且中空的前段204具有非均匀尺寸的大开口或窗口并且具有光线可以通过其传播进入鞋内部的形状。电源线212自跟部部分208的后面延伸并且提供如下所述用于运输到UV杀菌灯泡202的电力。手柄210的顶部包括通电按钮214，该通电按钮214随同UV灯泡的安全检查一起激活UV灯泡。鞋楦200的制造可以通过在材料中注入液体、固体或凝胶体而将香味结合入该材料。例如，鞋楦200可以由具有香味的聚合物构造而成，该聚合物例如新泽西州林登的Rotuba(罗图巴)制造的AURACELL产品中使用的具有香味的聚合物。
具体参考图3A，前段204由包括左面侧骨骼部分218和右面侧骨骼部分220的两个骨骼部分形成。骨骼部分218具有从前到后的类似于三角形形状的窗口222和大致为平行四边形形状的窗口224。骨骼部分220具有从前到后的大致为平行四边形形状的窗口230、232和234。
图3A示出了鞋楦200的中空的前段204的不对称设计。窗口224和234关于中心纵向轴线238对称，该中心纵向轴线238在骨骼部分218和220被装配在一起时沿骨骼部分218和220的接缝处。中心纵向轴线238笔直地延伸经过鞋楦200的脚背，在趾区域中向侧面偏离约60°，从而使得最前端的窗口开口222和230为不规则的形状。一对鞋杀菌器包括左面和右面鞋楦，左面鞋楦被配置为图3A中所示的右面鞋楦200的镜像。
具体参考图4，骨骼部分218具有地面部分244，突舌构件246自该地面部分244延伸并且接触自骨骼部分220的地面部分250延伸的突舌构件248(还是看图3g)。当骨骼部分218和220在中空的前段204的底部被装配在一起时，突舌构件246和248形成平滑表面区域。骨骼部分218和220支撑在其各自的地面部分244和250以及安装块252上，所述地面部分和安装块的尺寸被设计为接收和支撑开缝的灯泡承载器254。开缝的灯泡承载器254是个组件，其中T形凸出物258延伸自可配合的半部分(matable half section)256。T形凸出物258的基部260与形成在相应的安装块252中的互补形状的槽262配合从而在骨骼部分218和220被装配在一起时将开缝的灯泡承载器254保持在适当位置。通过限制可移动的骨骼部分218和220在其相关联的槽266内的侧向移动，从灯泡承载器254的半部分256的基部260向上延伸的突舌264提供了中空前段204的宽度调节，其中的一者在图2B和4中示出。
开缝的灯泡承载器254形成接收杀菌灯泡202的螺纹基部280的螺纹插座以及用于小型电路板282的承载器，在该小型电路板282上安装有电子环境光传感器284。适合的UV杀菌灯泡202是可从加利福尼亚的Cypress(赛普拉斯)的Ushio，Inc.(优志旺公司)获得的型号GTL3。适于在鞋楦200中使用的环境光传感器284是从加利福尼亚的Irvine(尔湾)的Microsemi(美高森美)获得的型号LX1972IBC-TR。连接到电路板282前面的一对板簧286确保接触到UV杀菌灯泡202的正极和负极。环境光传感器284的输出信号控制鞋楦200的杀菌操作的初始激活并且由此对于杀菌操作的瞬时部分是活性的。输出信号通过电缆288传输到跟部部分208。
具体参考图4和5，跟部部分208是由螺丝钉302保持在一起的可配合半壳部分300的组件。每个半壳部分300具有内部安装突舌304，所述内部安装突舌304支撑低于并沿手柄210的底部的长度的电路板306。电路板306为电源线212提供电源形式的连接点308并为电缆288提供连接点310。电路板306承载控制在鞋楦200中执行的操作和安全功能的微控制器312。微控制器312控制电力传输通过电缆288到达UV杀菌灯泡202并且控制对于环境光传感器284输出信号的处理。加载有弹簧的可调节脊206包括在其前端处的骨骼部分伸展盘320和在其后端处的长盘簧322，所述骨骼部分伸展盘320终止在中空的前段204中，所述长盘簧322终止在跟部部分208中。
图4示出了在伸展盘320的端部处的U形夹326和弹簧承载器328，伸展盘320具有支撑表面330，在该支撑表面330上放置有开缝的灯泡承载器254的半部分256。当脊206的长度变化时，通过约束开缝的灯泡承载器254的前向移动，从而伸展盘320的直立端突舌332将开缝的灯泡承载器254保持在适当位置。伸展盘320中的两个定向槽334会聚在朝向前段204的趾端的前向方向内。阶梯的定向销336穿过伸展盘320内的定向槽334以及骨骼部分218和220的安装块252内的孔338从而将伸展盘320固定到骨骼部分218和220并且响应脊206的缩短而将骨骼部分218和220分开。伸展盘320被定位在前段204中从而使UV杀菌灯泡202被设置为距安装有鞋楦200的鞋的端部5cm的固定距离处。这样放置灯泡的原因是作为杀菌手段的UV能量的强度且因此其效率随着距光源的距离的增大而减小。由两个可配合的U形轨道344形成的弹簧承载器328包括盘簧322的端部346并将其固定在该弹簧承载器328内部。弹簧承载器328被销350固定到伸展盘320的U形夹326。
图5示出了盘簧322，该盘簧322穿过跟部部分208前端内的管状外罩部分352的盘簧322并且盘簧322的端部354被安置为抵靠跟部部分208后端内的止动件356。盘簧322在脊206中被保持为部分地轻微压缩的状态。在脊206的长度发生变化时，应变消除夹子(strain relief clamp)358将电缆288保持在跟部部分208的外罩部分352上的适当位置中。定位在前段204和跟部部分208之间的铰接橡胶套360安装在弹簧承载器328之上并且将该弹簧承载器328隐藏为不可见。
图5和6示出了光电断续器370，该光电断续器370包括分离的红外(IR)发射机/检测器对。在盘簧322处于其部分地轻微压缩状态下时，连接到U形轨道344的后端的鳍状物372阻碍由发射机发出的IR光线到达接收机。当鞋楦200被放入鞋中时弹簧322的压缩使得鳍状物372向后移动，由此允许IR光线到达检测器。来自光电断续器370的输出信号被发送到电路板306上的微控制器312以使电力能够通过电缆288被应用到UV杀菌灯泡202。适当的光电断续器370是从伊利诺州的Romeoville(罗密欧维尔)的Sharp ElectronicsCorporation(夏普电子公司)获得的零件号GP1S092HCPIF。
图7和8示出了***开缝的灯泡承载器254以固定UV杀菌灯泡202的电缆288的前端。作为中空前段204的结构支撑的三个平行肋374自骨骼部分220的顶部内表面向下延伸。图7示出了位于开缝的灯泡承载器254的外表面上的肋374，所述肋374与位于覆盖脊206的橡胶套360的任一侧上的两个垂直隔板376(图3G)一起阻挡光线从鞋趾处泄露。参考图8，对于每个骨骼部分218和220，盘簧348被置于弹簧张紧柱364和定向销336之间以在鞋楦200不位于鞋中时将骨骼部分218和220保持在一起。(在图8中，仅出现了一个盘簧348，并且该盘簧348显示为脱离与弹簧张紧柱364的连接)。弹簧张紧柱364和定向销336被置于UV杀菌灯泡202的螺纹基部280的外侧。定向销336限制骨骼部分220的横向位移。接合了开缝的灯泡承载器254的半部分256的圆形铆钉378的端部在图7中可见，同时还可见位于伸展盘320后部的U形夹326中的销350。销350形成枢点，该枢点允许脊206相对于前段204铰接向上。
使用者通过抓住手柄210并且将前段204定位在鞋的鞋头内，从而实现脊206的长度调节以将鞋楦200放置在鞋中。使用者之后在跟部部分208上施加压力以压缩盘簧322，同时将跟部部分308降低到鞋的跟部中。压缩盘簧322缩短了脊206并且向前推动了伸展盘320，由此分离了骨骼部分218和220，并且使鞋楦200在鞋中产生滑动配合从而使UV光线不会从其中泄露。
在鞋楦200被放置在鞋内后，通过通电按钮214的启动而经由电源线212应用电力会触发以下一系列事件以保护使用者的安全：使用光检测器284起动初始环境光检查以确保被保持在鞋内的UV源202没有被检测到的光泄露。如果环境光检查为负(即未检测到可感知的光泄露)，则使用作为电安全开关的光电断续器370的跟部压缩检查被起动以确保鞋楦200被恰当地置于鞋内。如果跟部压缩检查为正(即未检测到不恰当的鞋楦安装)，则微控制器312接合UV光源202以对鞋进行约30分钟的杀菌。如果在30分钟的鞋杀菌操作期间，鞋楦200被从鞋中移除或取出，则安全开关370使UV光源202无效。使用传感器284的前段环境光检查在30分钟的操作期间不被起动。
一个不使用鞋楦的可选择的实施方式导致了该鞋楦的商业应用并且通过在鞋杀菌操作期间阻挡UV射线溢出而阻止了UV光线到达离鞋很近的个体。本可选择的实施方式包括将UV灯泡***鞋中并且以由保护性“浴帽”围绕鞋以把鞋封装入的保护性袋子内或者密封鞋的开口。
更特别地，图9A示出了说明将鞋380(图像A1)封装在浴帽形罩382(图像A2和A3)中并且将连接有长的圆柱手柄386(图像A4)的UV灯泡384经由罩382中的开口388而***鞋380内(图像A5)的一系列图像。通过拉紧束带390而将罩382固定在鞋380周围。图9B示出了说明在封闭的袋子392中封装鞋380(图像B1)的一系列图像。连接到手柄386的UV灯泡384被***在袋子392中的开口394中(图像B2)并且该UV灯泡384被***鞋380内(图像B3和B4)。通过拉紧会封闭袋子392开口侧的束带396而将袋子392固定在鞋380周围。
罩382和袋子392均由UV挡光材料构成。UV灯泡384可以被封装在保护性金属网笼398中。
图9C示出了说明以帽状物400密封鞋80的开口顶部从而代替完全封装鞋380的一系列图像(图像C1)。帽状物400具有开口402，连接到手柄386的UV灯泡384通过该开口402被***(图像C2)。从手柄386拆卸下UV灯泡384和笼398被执行以促使该手柄386通过开口402和帽状物400(图像C3)。
对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的原理的情况下可以对上述实施方式的细节进行许多改变。由此，本发明的范围应该仅由所附权利要求确定。

Claims (16)

1.一种用于对人的鞋类进行杀菌的设备，所述鞋类具有开口，人通过该开口***其脚以便放置在鞋类内部区域中从而穿上该鞋类，该设备包括：
光源，该光源发射一定波长范围内的射线，在该波长范围内的该射线通过抑制存在于所述鞋类内部区域中的微生物的生长或消灭所述微生物而对所述鞋类进行杀菌；
中空前段，该中空前段成形为穿过所述鞋类的所述开口并且被装入所述鞋类内部区域中，所述中空前段被配置为包括多个窗口的骨骼结构形式；
伸展部件，其位于所述中空前段后方并且被配置为在所述中空前段装入所述鞋类内部区域中以后将所述开口挡住，所述伸展部件输送来自电源的电力从而致动所述光源并开始射出所述射线；
所述光源的支撑物，用以将所述光源设置在引导所述射线通过所述中空前段的所述多个窗口至所述鞋类内部区域的杀菌位置上；以及
安全开关电路，其可运行从而防止对从所述鞋类内部区域溢出的射线的不期望的暴露，所述安全开关电路包括运动检测装置，并且通过由所述运动检测装置检测到所述光源在射出射线过程中不在所述杀菌位置上而使得射线从所述光源的射出中断。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述人的鞋类包括鞋。
3.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括鞋楦，该鞋楦包括脊，该脊可操作地连接所述中空前段和所述伸展部件，所述中空前段包括所述光源、所述光源的所述支撑物和所述多个窗口，所述射线可以通过所述多个窗口传播以入射到所述鞋类内部区域中的微生物上。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述脊是可伸展的且具有伸展长度，并且其中所述延伸部件包括手柄，该手柄适于使用者抓握以改变所述可伸展的脊的所述伸展长度。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述运动检测装置包括光检测器以使其能够可操作地防止过量的射线从所述鞋类中溢出。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源发射紫外UV光线。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述光源包括灯泡。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源发射可见光。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源包括发光二极管LED。
10.根据权利要求3所述的设备，其中所述鞋楦包括具有香味的材料。
11.根据权利要求1所述的设备，其中安全开关电路能够运行从而致动所述光源从而发射射线，并且进一步包括环境光传感器，该环境光传感器被配置为布置在所述鞋类内部区域中并且可操作地关联于所述安全开关电路，从而检测泄露到所述鞋类内部区域中的光泄露的存在，由此使得所述光源不致动进而抑制射线发射。
12.一种用于对人的鞋类进行杀菌的设备，所述鞋类具有人的脚被***以穿上该鞋类的开口，该设备包括：
光源，该光源能够发射一定波长范围内的射线，在该波长范围内的该射线通过抑制存在于所述鞋类的内部区域中的微生物的生长或消灭所述微生物而对所述鞋类进行杀菌；
所述光源的支撑物，用以将所述光源设置在引导所述射线至所述鞋类的所述内部区域的杀菌位置上；
安全开关电路，其响应于所述光源相对于所述鞋类的位置的改变，防止对从所述鞋类内部区域溢出的射线的不期望的暴露，所述安全开关电路包括运动检测装置，并且通过由所述运动检测装置检测到所述光源在射出射线过程中不在所述杀菌位置上而使得射线从所述光源的射出中断；以及
挡光块，该挡光块能够抑制所述射线在杀菌期间危害靠近所述鞋类的个体，所述挡光块包括被配置为安装在所述鞋类周围的外部罩，并且所述罩包括所述支撑物以将所述光源定位在所述罩中从而将所述射线引导至所述鞋类的所述内部区域。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述鞋类具有外部并且所述罩是适于覆盖所述鞋类的暴露光的至少大部分外部的浴帽的形式。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述鞋类具有外部并且所述罩是适于覆盖所述鞋类的暴露光的至少大部分外部的袋子的形式。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述安全开关电路能够运行从而致动所述光源从而发射射线，并且进一步包括环境光传感器，该环境光传感器被配置为布置在所述鞋类内部区域中并且可操作地关联于所述安全开关电路，从而检测泄露到所述鞋类内部区域中的光泄露的存在，由此使得所述光源不致动进而抑制射线发射。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述挡光块包括帽状物，该帽状物遮掩所述鞋类中的开口，并且其中所述支撑物定位所述光源并且将所述射线引导至所述鞋类的所述内部区域。
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