利用具有经调制功率通量的脉冲光和在脉冲之间具有可见光补偿的光系统进行房间和区域消毒技术方案

提供了消毒方法和设备，所述方法和设备产生频率大于20Hz的杀菌光脉冲并且将所述光脉冲投射到离所述消毒设备1.0米的表面上。所述光脉冲包括足以在表面处产生功率通量在约200W/m

Room and area disinfection is performed using pulsed light having modulated power flux and an optical system having visible light compensation between pulses

A sterilization method and apparatus are provided that produces a bactericidal light pulse of frequencies greater than 20Hz and projects the light pulses to the surface of the 1 meter of the disinfection device. The light pulse includes sufficient to generate power flux at the surface at about 200W/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用具有经调制功率通量的脉冲光和在脉冲之间具有可见光补偿的光系统进行房间和区域消毒
技术介绍
1.
本专利技术总体上涉及光消毒系统和方法，并且更具体地涉及利用具有经调制的功率通量的脉冲光和在脉冲之间具有可见光补偿的光系统的房间和区域消毒系统和方法。2.相关技术说明以下描述和示例不得因为其包含在此部分中就被认为是现有技术。脉冲光源在各种应用中用于产生复发性紫外(UV)光脉冲。应用的实例包括但不限于聚合物固化、食物灭菌、流体和物体消毒、以及房间/区域净化。尤其是区域/房间消毒日益成为感兴趣的应用，因为脉冲UV光已显示为在短时间段内显著减少区域/房间内的致病微生物的数量。具体地，脉冲UV光已显示为使在房间/区域内离UV光源约3米内的距离处的表面上的微生物失活、并且在一些情况下将其杀灭，这取决于诸如房间内的物体的反射性和复杂性等因素。此外，脉冲UV光已显示为在少于约5分钟内将房间/区域内的致病微生物的数量减小到被认为对人类健康的危害小得多的水平。区域/房间消毒应用的示例是在医院中使用的那些以及在农业操作中使用的、例如用于繁殖用和/或畜牧用动物的那些。许多研究显示，微生物失活的杀菌功效主要是由于所施加的C亚型紫外电磁辐射(UVC)光的剂量以及B亚型紫外电磁辐射(UVB)的功效、或者在200与320纳米的波长之内的能量的剂量。这种功效是通过测量量子产率或者对于到达微生物的每个入射光子所发生的杀菌动作数量来确定的。将脉冲UV光常规地用于食物的UV灭菌总体上依赖于高水平的单位脉冲功率来将UVC剂量最大化，具体地使得UV光可以穿透到食物表面的缝隙或孔隙之中。UV固化和烧结工艺也利用相对高水平的单位脉冲功率来将UV剂量最大化。在利用脉冲UV光来使微生物失活的其他应用中，例如废水消毒中，可以使用相对低的脉冲功率但以相对高的频率来持续给定时间段将UVC剂量最大化。具体地，已知脉冲功率和脉冲频率各自对于UVC剂量具有影响(然而不一定是成比例的影响)、但相对于彼此呈反向关系(即，单位脉冲功率越高，脉冲频率越低，且反之亦然)并且因此各自可以取决于应用的需要而改变。然而，利用脉冲UV光的区域/房间消毒应用引起了限制，脉冲功率和脉冲频率的优化可能受到此限制。具体地，区域/房间消毒过程不同于其他脉冲UV光过程(例如，固化、烧结、食物灭菌、以及废水处理过程)之处在于，UV光必须传输相对长的距离(例如，离UV源高达3米)。由于平方反比定律，常规的利用脉冲UV光的区域/房间消毒应用一般局限于利用相对高水平的单位脉冲频率来确保跨房间/区域传输足够剂量的UVC。为了最大化所产生的UVC剂量，常规的利用脉冲UV光的区域/房间消毒应用使用相对低的脉冲频率(例如，小于约2Hz)。尽管存在对相对低脉冲频率的这种折中，利用脉冲UV光的区域/房间消毒装置可能由于所述装置的大小限制而在针对脉冲可以产生的功率水平方面受限制。具体地，通常优选的是使得区域/房间消毒装置是容易便携的，使得它们可以移动到建筑物的多个房间，并且因此为了操作它而使用的脉冲灯和电源的大小可能受限制。脉冲UV应用的其他应用(例如，固化、烧结、食物灭菌、以及废水处理过程)一般没有针对便携性进行设计、并且因此通常不受可以产生的UV光的量所限制。此外，常规的利用脉冲UV光的区域/房间消毒应用一般局限于小于2Hz的频率以便防止脉冲频率潜在引起抖颤(seizure)(其范围一般认为是3-60Hz)。具体地，尽管利用脉冲UV光的区域/房间消毒典型地由自动化装置在腾空的房间/区域内执行以便限制或防止UV光的暴露，但一些房间/区域可能无法阻挡由消毒装置产生的可见光。为了限制所述强度和/或脉冲速率的脉冲光的暴露，通常使用设置物来屏蔽来自所述房间/区域的可见光传输，例如房间的遮挡用窗户或在房间隔断的顶部和/或底部处的屏蔽空隙。然而，这样的屏蔽设置物可能无法阻挡来自所有区域/房间的所有光，并且因此，利用脉冲UV光的区域/房间消毒装置的脉冲频率一般可能较小地限于2Hz或者出于安全考虑而更小。鉴于普遍已知脉冲UV光的杀菌功效主要取决于总UVC剂量、以及使用脉冲UV光的区域/房间消毒装置的上述限制，利用脉冲UV光的区域/房间消毒装置的效率和功效已经受到限制。相应地，有利的是开发用于增大利用脉冲UV光的区域/房间消毒装置的效率和功效的方法和系统。
技术实现思路
以下对各个设备实施例的描述不得以任何方式解释为限制了所附权利要求书的主题。一种用于减少适合于人类占用的封闭空间内的表面上的细菌污染的方法的实施例包括：从被安置在所述封闭空间内的消毒设备的杀菌光源产生频率大于约20Hz的光脉冲；以及将所述光脉冲投射到所述封闭空间内离所述消毒设备至少1.0米的表面上。所述杀菌光源产生的光脉冲包括足以在表面处产生功率通量在约200W/m2与约5000W/m2之间、波长范围在200与320nm之间的紫外光的脉冲持续时间和能量通量。一种用于实施此类方法的设备的实施例包括杀菌光源，所述杀菌光源在所述设备内被安置成使得，由所述杀菌光源产生的杀菌光被投射到所述设备外部。所述设备还包括被配置成用于由所述杀菌光源产生频率大于约20Hz的光脉冲的电路。对表面进行消毒的方法的其他实施例包括：由杀菌光源产生光脉冲，其中，来自所述杀菌光源的光脉冲包括杀菌光和可见光；以及由不同于所述杀菌光源的可见光源产生光脉冲。来自所述可见光源的可见光的投射和来自所述杀菌光源的可见光的投射产生了可见光连续流或以大于60Hz的频率脉动的可见光集合流。一种用于实施此类方法的消毒设备的实施例包括：被配置成用于发出杀菌光和可见光的杀菌光源；以及被配置成用于由所述杀菌光源产生设定频率的光脉冲的脉冲电路。所述设备还包括：不同于所述杀菌脉冲光源的可见光灯、以及被配置成用于致使所述可见光灯发光的额外电路。附图说明通过阅读以下参照附图进行的详细描述，本专利技术的其他目的和优点将变得更加清楚，在附图中：图1展示了房间/区域消毒装置的示例；图2展示了针对本文披露的设备的光源可以使用的冷却系统的示例；图3展示了不同的房间/区域消毒装置的示例；图4和5展示了封闭空间的示例；图6展示了灯表面的以及离所述灯1.0、2.0和3.0米的距离处的在约200nm与约320nm之间的紫外光的能量通量和功率通量的目标范围；图7展示了图表，示出了在离杀菌脉冲光源约2米的表面处五个触发电压频率随时间变化的消毒功效；图8展示了具有杀菌光源和分开的可见光源的设备的示例；以及图9展示了在图8中描绘的设备的每个光源处产生光的可能性的图。虽然本专利技术易于有多种不同的修改和替代形式，但通过举例方式在附图中示出了其具体实施例并且在此对其加以详细描述。然而，应理解，本专利技术的附图和详细说明并不意图将本专利技术限于所披露的特定形式，而相反，本专利技术意图涵盖落在所附权利要求书所限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等效物以及替代物。具体实施方式提供了用于对表面进行消毒的方法和设备，所述方法和设备由杀菌光源产生频率大于约3Hz的光脉冲。具体地，提供了频率大于约20Hz、并且与常规消毒设备相比具有显著更低的功率通量的紫外光脉冲的方法和设备。下文参见图1-7更详细地描述这样的方法和设备。此外，提供了以下方法和设备，所述方法和设备由一个灯产生频率在约3Hz与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消毒设备，包括：杀菌脉冲光源，所述杀菌脉冲光源布置在所述消毒设备内以使得由所述杀菌脉冲光源产生的杀菌光被投射到所述消毒设备外部；功率调节电路，所述功率调节电路用于以大于约20Hz的设定频率向所述杀菌脉冲光源施加触发电压；电源电路；耦合至所述电源电路和所述杀菌脉冲光源上的一个或多个电荷存储器件；耦合在所述一个或多个电荷存储器件与所述杀菌脉冲光源之间的脉冲持续时间电路，其中所述一个或多个电荷存储器件和所述脉冲持续时间电路被配置成用于在设定量的时间内放出设定量的存储能量，使得在所述杀菌脉冲光源处产生的在200nm与320nm之间的波长范围内的紫外光的能量通量在约20J/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.18 US 62/052,0361.一种消毒设备，包括：杀菌脉冲光源，所述杀菌脉冲光源布置在所述消毒设备内以使得由所述杀菌脉冲光源产生的杀菌光被投射到所述消毒设备外部；功率调节电路，所述功率调节电路用于以大于约20Hz的设定频率向所述杀菌脉冲光源施加触发电压；电源电路；耦合至所述电源电路和所述杀菌脉冲光源上的一个或多个电荷存储器件；耦合在所述一个或多个电荷存储器件与所述杀菌脉冲光源之间的脉冲持续时间电路，其中所述一个或多个电荷存储器件和所述脉冲持续时间电路被配置成用于在设定量的时间内放出设定量的存储能量，使得在所述杀菌脉冲光源处产生的在200nm与320nm之间的波长范围内的紫外光的能量通量在约20J/m2与约1000J/m2之间；占用传感器，所述占用传感器用于确定在从所述消毒设备延伸至少1.0米的区域内的个体的存在；处理器；以及程序指令，所述程序指令可由所述处理器执行以在所述占用传感器检测到个体的存在时抑制和终止由所述杀菌脉冲光源产生光。2.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述功率调节电路用于以大于约40Hz的频率施加触发电压。3.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述功率调节电路用于以大于约60Hz的频率施加触发电压。4.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述功率调节电路用于以在约55Hz与约80Hz之间的频率施加触发电压。5.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述一个或多个电荷存储器件和所述脉冲持续时间电路被配置成用于在设定量的时间内放出设定量的存储能量，使得在所述杀菌脉冲光源处产生的在200nm与320nm之间的波长范围内的紫外光的能量通量在约20J/m2与约500J/m2之间。6.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述杀菌脉冲光源具有在约50cm2与约250cm2之间的外表面积。7.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述杀菌脉冲光源是多色杀菌光源。8.如权利要求1所述的消毒设备，其中，杀菌脉冲光源是氙放电灯。9.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述程序指令可进一步由所述处理器执行以接收关于封闭空间的特性的数据，所述消毒设备有待在该封闭空间中操作。10.如权利要求1所述的消毒设备，还包括：环绕所述杀菌脉冲光源的壳体，其中，所述壳体的侧壁是对紫外光透明的，并且其中，所述杀菌脉冲光源和所述壳体布置在所述消毒设备中以使得，从所述杀菌脉冲光源发出且传输透过所述壳体的紫外光被投射到所述消毒设备外部；布置在所述壳体的第一端处的气体入口；以及布置在所述壳体的与所述第一端相反的第二端处的气体出口。11.如权利要求10所述的消毒设备，还包括：靠近所述气体出口布置的臭氧过滤器。12.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述杀菌脉冲光源基本上垂直于所述消毒设备的水平面纵向地安置。13.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述消毒设备不含360°围绕所述杀菌脉冲光源的长形部分的不透明部件，使得从所述杀菌脉冲光源发出的光离所述消毒设备至少1米地包围所述消毒设备。14.如权利要求1所述的消毒设备，还包括：用于影响所述消毒设备的便携性的轮子。15.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述消毒设备包括用于使所述杀菌脉冲光源在所述消毒设备内移动的致动器。16.如权利要求1所述的消毒设备，还包括：连接至所述电源电路上的电池。17.如权利要求1所述的消毒设备，还包括：电源线和/或电源插座入口，所述电源线和/或电源插座入口包括用于连接到建筑物的输电干线交流电源上的支撑结构，其中，所述电源电路包括：用于增大经由所述电源线和/或所述电源插座入口接收的交流电的升压变压器；以及用于将从所述升压变压器接收的交流电转换成直流电的整流器。18.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述杀菌脉冲光源产生紫外光和可见光，其中，所述消毒设备还包括不同于所述杀菌脉冲光源的可见光源，并且其中，所述可见光源和所述杀菌光源包括的外表面积在彼此的约20％之内。19.一种用于减少适合于人类占用的封闭空间内的表面上的细菌污染的方法，其中，所述方法包括：从被安置在适合于人类占用的封闭空间内的消毒设备的杀菌光源以大于约20Hz的频率产生光脉冲；以及将所述光脉冲投射到所述封闭空间内离所述消毒设备至少1.0米的表面上，其中所述杀菌光源产生的光脉冲包括足以在所述表面处产生功率通量在约200W/m2与约5000W/m2之间、波长范围在200nm与320nm之间的紫外光的脉冲持续时间和能量通量。20.如权利要求19所述的方法，还包括：基于来自构成所述消毒设备的占用传感器的检测信号来抑制或终止所述消毒设备的运行。21.如权利要求19所述的方法，其中，投射光脉冲的步骤包括将所述光脉冲直接投射到所述封闭空间内离所述消毒设备至少2.0米的表面上。22.如权利要求19所述的方法，其中，产生光脉冲的步骤包括以大于约40Hz的频率产生光脉冲。23.如权利要求19所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·施蒂比希，C·戴尔，小爱德华·C·格雷罗，P·P·弗劳坦，S·E·西蒙斯，B·西欧内乌，
申请(专利权)人：XENEX消毒服务有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US