Патенты

Дезинфекция жилых помещений и территорий с применением световых импульсов с модулируемым потоком мощности и систем освещения с компенсацией видимого света между импульсами - RU2663459C1

Код документа: RU2663459C1

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем смысле, относится к системам и способам световой дезинфекции, и, более конкретно, к системам и способам дезинфекции жилых помещений и территорий с применением световых импульсов с модулируемым потоком мощности и систем освещения с компенсацией видимого света между импульсами.

2. Описание уровня техники

Приведенные ниже описания и примеры не признаются предшествующим уровнем техники на основании их включения в данный раздел.

Импульсные источники света применяются во множестве приложений для генерации повторяющихся импульсов ультрафиолетового (UV) света. Примеры приложений включают, но не ограничиваются указанным, отверждение полимеров, стерилизацию пищевых продуктов, дезинфекцию жидкостей и объектов и дезинфекцию жилого помещения/территории. Дезинфекция территории/жилого помещения, в частности, становится вызывающим все больший интерес применением, поскольку было показано, что пульсирующий УФ свет значительно сокращает количество патогенных микроорганизмов на территории/в жилом помещении за короткий период времени. В частности, было показано, что пульсирующий УФ свет деактивирует и, в некоторых случаях, убивает микроорганизмы на объектах и поверхностях в жилом помещении/на территории на расстояниях в пределах около 3 метров от источника УФ света, в зависимости от таких факторов, как отражающая способность и сложность объектов в жилом помещении. Кроме того, было показано, что пульсирующий УФ свет сокращал количество патогенных микроорганизмов в жилом помещении/территории до уровня, который считался намного менее вредным для здоровья человека, за период, меньший чем приблизительно 5 минут. Примеры применений дезинфекции территории/жилого помещения включают применение в больницах, а также применение в сельскохозяйственных операциях, таких как размножение и/или разведение животных.

Множество исследований предполагает, что бактерицидная эффективность для деактивации микроорганизмов в основном зависит от приложенной дозы ультрафиолетового света электромагнитного излучения подтипа C (UVC), а также от эффективности ультрафиолетового электромагнитного излучения подтипа B (UVB), или дозы энергии в пределах длины волны от 200 и 320 нанометров. Эту эффективность определяют путем измерения квантового выхода или числа бактерицидных действий, происходящих на один падающий фотон, поступающий в микроорганизм. Стандартные применения импульсного УФ света УФ санитарной обработки пищевых продуктов обычно основаны на высоком уровне мощности на один импульс для максимизации дозы UVC, в частности, таким образом, что УФ свет может проникать в щели или поры поверхности пищевых продуктов. В процессах УФ-отверждения и спекания также применяется относительно высокий уровень мощности на импульс для максимизации дозы УФ. В других приложениях, в которых применяется пульсирующий УФ свет для деактивации микроорганизмов, таких как дезинфекция сточных вод, может использоваться относительно низкая мощность импульса, но при относительно высокой частоте для максимизации дозы UVC в течение заданного периода времени. В частности, известно, что как импульсная мощность, так и частота импульсов оказывают влияние на дозу UVC (однако, не обязательно пропорциональное влияние), но имеют обратно пропорциональную зависимость друг относительно друга (то есть, чем выше мощность на один импульс, тем ниже частота импульсов, и наоборот), и, таким образом, каждую из них можно изменять в зависимости от потребностей приложения.

Приложения дезинфекции территории/жилого помещения, использующие пульсирующий УФ свет, однако, индуцируют ограничения, до которых могут быть оптимизированы импульсная мощность и частота импульсов. В частности, процессы дезинфекции территории/жилого помещения отличаются от других процессов с применением импульсного УФ света (например, отверждение, спекание, санитарная обработка пищевых продуктов и процессы обработки сточных вод) в том, УФ свет должен быть передан на относительно большое расстояние (например, до 3 метров от источника УФ). Вследствие закона обратных квадратов, стандартные приложения дезинфекции территории/жилого помещения с применением пульсирующего УФ света обычно ограничены применением относительно высокого уровня мощности на импульс, с тем чтобы обеспечить передачу достаточной дозы UVC через жилое помещение/территорию. В целях максимизации дозы сгенерированного UVC, стандартные приложения дезинфекции территории/жилого помещения, применяющие пульсирующий УФ свет, используют относительно низкую частоту импульсов (например, меньше, чем около 2 Гц). Несмотря на компромисс в отношении относительно низкой частоты импульсов, устройство дезинфекции территории/жилого помещения, использующее пульсирующий УФ свет, может быть ограничено в уровне мощности, который оно может генерировать для импульса, вследствие ограничений размера устройства. В частности, для устройств дезинфекции территории/жилого помещения часто является предпочтительным, чтобы их было легко переносить, с тем чтобы они могли быть перемещены в множество жилых помещений здания, и, таким образом, размеры импульсной лампы и блока питания, используемого для ее функционирования, могут быть ограничены. Другие приложения импульсного УФ (например, отверждение, спекание, санитарная обработка пищевых продуктов и процессы обработки сточных вод) обычно не разрабатываются для мобильности, и, таким образом, часто не ограничены по объему УФ света, который они могут сгенерировать.

Кроме того, стандартные приложения дезинфекции территории/жилого помещения, использующие пульсирующий УФ свет, обычно ограничиваются частотами, меньшими, чем 2 Гц, чтобы предотвратить возникновение частоты, потенциально вызывающей возможность эпилептических припадков (диапазон которой обычно считается составляющим 3-60 Гц). В частности, несмотря на то, что дезинфекция территории/жилого помещения, использующая УФ свет, обычно выполняется автоматизированным устройством в освобожденной жилом помещении/территории, чтобы ограничить или предотвратить воздействие УФ света, некоторые территории/жилые помещения могут не блокировать видимый свет, генерируемый устройством дезинфекции. В целях ограничения воздействия интенсивности и/или частоты импульсов импульсного света, для экранирования передачи видимого света из жилого помещения/территории часто используются приспособления, такие как блокирование окон жилого помещения или экранирование зазоров в верхней и/или нижней части межкомнатной перегородки. Такие блокирующие приспособления, однако, могут не блокировать весь свет от всех территорий/жилых помещений, и, таким образом, частота импульсов устройства дезинфекции территории/жилого помещения, применяющего УФ свет, обычно может быть ограничена значениями 2 Гц или меньше по соображениям безопасности.

Ввиду общедоступных сведений о том, что бактерицидная эффективность импульсного УФ света в основном зависит от суммарной дозы UVC и вышеупомянутых ограничений устройств дезинфекции территории/жилого помещения, использующих пульсирующий УФ свет, эффективность и сила воздействия стандартных устройств дезинфекции территории/жилого помещения, использующих пульсирующий УФ свет, были ограничены. Соответственно, было вы выгодно разработать способы и системы для повышения эффективности и силы воздействия устройств дезинфекции территории/жилого помещения, использующих пульсирующий УФ свет.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное ниже описание различных вариантов осуществления устройств не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающее объект прилагаемой формулы изобретения.

Варианты осуществления способа сокращения бактериального загрязнения на поверхностях в замкнутом пространстве, подходящем для присутствия людей, включают в себя генерацию импульсов света с частотой, большей чем около 20 Гц, от источника бактерицидного света устройства дезинфекции, расположенного в замкнутом пространстве, и проецирование импульсов света на поверхности в замкнутом пространстве на расстоянии по меньшей мере 1,0 метра от устройства дезинфекции. Импульсы света, сгенерированные бактерицидным источником света, обладают длительностью импульса и энергетическим потоком, достаточными для создания потока мощности между приблизительно 200 Вт/м2 и приблизительно 5000 Вт/м2 ультрафиолетового света в диапазоне волн между 200 нм и 320 нм на поверхностях. Вариант осуществления устройства для выполнения такого способа включает в себя источник бактерицидного света, размещенный в устройстве таким образом, что бактерицидный свет, сгенерированный от источника бактерицидного света, проецируется наружу устройства. Устройство также включает в себя электрические схемы, сконфигурированные для генерации импульсов света от источника бактерицидного света с частотой, превышающей приблизительно 20 Гц.

Другие варианты осуществления способа дезинфекции поверхностей включают в себя генерацию импульсов света из источника бактерицидного света, при этом импульсы света из источника бактерицидного света содержат бактерицидный свет и видимый свет, и генерацию импульсов света из источника видимого света, который отличен от источника бактерицидного света. Проецирование видимого света из источника видимого света и проецирование видимого света из источника бактерицидного света создает непрерывный поток видимого света, или объединенный поток видимого света, пульсирующего на частоте, превышающей 60 Гц. Вариант осуществления устройства дезинфекции для выполнения такого способа включает в себя источник бактерицидного света, сконфигурированный для испускания бактерицидного света и видимого света, и импульсную схему, сконфигурированную для генерации импульсов света из источника бактерицидного света на установленной частоте. Устройство также включает в себя лампу видимого света, отличную от импульсного источника бактерицидного света, и дополнительную электронную схему, сконфигурированную для вызывания генерирования света лампой видимого света.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие объекты и преимущества изобретения станут очевидными после чтения приведенного ниже подробного описания и при обращении к прилагаемым чертежам, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует пример устройства дезинфекции жилого помещения/территории;

Фиг. 2 иллюстрирует пример системы охлаждения, которая может использоваться для источников света устройств, раскрытых в настоящем описании;

Фиг. 3 иллюстрирует пример другого устройства дезинфекции жилого помещения/территории;

Фиг. 4 и 5 иллюстрируют примеры замкнутых пространств;

Фиг. 6 иллюстрирует целевые диапазоны потока энергии и потока мощности ультрафиолетового света между около 200 нм и около 320 нм для поверхности лампы и расстояний 1,0, 2,0 и 3,0 метров от лампы;

Фиг. 7 иллюстрирует график, показывающий эффективность дезинфекции пяти различных частот пускового напряжения с течением времени на поверхности, находящейся на расстоянии приблизительно 2 метра от импульсного источника бактерицидного света;

Фиг. 8 иллюстрирует пример устройства, имеющего источник бактерицидного света и отдельный источник видимого света; и

Фиг. 9 иллюстрирует диаграмму вариантов для генерации света в каждом из источников света устройства, изображенного на фиг. 8.

Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные варианты его осуществления показаны в качестве примера на чертежах и будут описаны подробно в настоящем описании. Однако, следует понимать, что чертежи и дополняющее их подробное описание не предназначены для ограничения изобретения конкретной раскрытой формой, но, напротив, предполагается покрытие всех модификаций, эквивалентов и альтернатив, находящихся в пределах формы и объема настоящего изобретения, в соответствии с определенным в прилагаемой формуле изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предоставлены способы и устройства для дезинфекции поверхностей, которые генерируют импульсы света из источников бактерицидного света с частотой, превышающей приблизительно 3 Гц. В частности, предоставлены способы и устройства, которые генерируют импульсы ультрафиолетового света с частотой, превышающей приблизительно 20 Гц, со значительно более низким потоком мощности, чем импульсы света, сгенерированные от стандартных устройств дезинфекции. Такие способы и устройства описаны более подробно ниже в отношении фиг. 1-7. Кроме того, предоставлены способы и устройства, которые генерируют импульсы света, содержащего ультрафиолетовый свет и видимый свет от одной лампы, с частотой между приблизительно 3 Гц и приблизительно 60 Гц, и также излучают видимый свет от отдельной лампы в целях обеспечения того, чтобы видимый свет, излучаемый этими двумя лампами, создавал непрерывный поток видимого света или объединенный поток видимого света, пульсирующий на частоте, превышающей 50 Гц. Такие способы и устройства описаны более подробно ниже в отношении фиг. 8 и 9. Как будет более подробно изложено ниже, устройства и компоненты, описанные в настоящем описании, не ограничиваются изображениями на чертежах. Несколько других конфигураций устройств и компонентов может быть рассмотрено. Кроме того, следует отметить, что чертежи не обязательно чертятся в масштабе.

Каждый из способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, включает в себя применение источника бактерицидного света. Термин «источник бактерицидного света» при использовании в настоящем раскрытии относится к источнику света, спроектированному для генерации и излучения бактерицидного света, то есть, света, который способен деактивировать и уничтожать микроорганизмы, в частности, переносящие заболевание и/или вызывающие заболевания микроорганизмы (также известные как микробы). Термин «уничтожение» при использовании в настоящем раскрытии означает вызывание смерти организма. Термин «деактивация» при использовании в настоящем раскрытии означает лишение организма способности к воспроизводству без его уничтожения. Источники бактерицидного света, которые рассматривают для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, могут быть сконфигурированы для генерации бактерицидного света любого типа. Диапазоны света, которые, как известно, являются бактерицидными, включают ультрафиолетовый свет между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм и видимый фиолетово-голубой свет (также известный как свет узкого спектра высокой интенсивности (HINS)) между приблизительно 400 нм и приблизительно 470 нм. Примеры источников бактерицидного света, которые могут быть сконфигурированы для генерации ультрафиолетового света и/или света HINS включают разрядные лампы, полупроводниковые светодиодные устройства (LED) и эксимерные лазеры. Лампы HINS обычно конструируют из LED. В некоторых случаях источники бактерицидного света, которые рассматривают для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, могут быть многоцветными, то есть, они могут генерировать свет с более чем одной длиной волны. В некоторых дополнительных вариантах осуществления источники бактерицидного света, которые рассматривают для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, могут генерировать свет, который не является бактерицидным, такой как, но не ограничиваясь указанным, видимый свет, но такая способность не означает, что такие источники не будут называться бактерицидными.

В любом случае источники бактерицидного света, которые рассматривают для устройств, описанных в настоящем раскрытии, могут иметь любой размер и форму, в зависимости от спецификаций конструкции устройств. Лампы, имеющие внешние поверхность между приблизительно 50 см2 и приблизительно 250 см2, могут являться особенно подходящими для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, поскольку они предназначены для процессов дезинфекции жилого помещения/территории, но могут использоваться лампы с меньшими или большими внешними поверхностями.

Как отмечено выше, способы и устройства, описанные в настоящем раскрытии, генерируют повторяющиеся импульсы света из источников бактерицидного света на частотах, превышающих приблизительно 3 Гц. Таким образом, способы и устройство, описанные в настоящем раскрытии, включают конфигурации, посредством которых можно генерировать импульсы света из источников бактерицидного света. Например, способы и устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут использовать импульсный источник бактерицидного света и соответствующую электронную схему для подачи сохраненного объема электрической энергии в течение установленной продолжительности импульса к импульсному бактерицидному источнику света. Пример устройства с такой конфигурацией компонентов описан более подробно ниже в отношении фиг. 1. Термин «импульсный источник бактерицидного света» при использовании в настоящем раскрытии относится к лампе, спроектированной для генерации и испускания повторяющихся импульсов бактерицидного света (то есть, он не может генерировать и испускать непрерывные потоки бактерицидного света). Такие лампы отличаются от «непрерывных источников бактерицидного света», сконфигурированных для генерации и испускания непрерывных потоков бактерицидного света после приложения к ним непрерывного тока. В некоторых случаях способы и устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут использовать непрерывный источник бактерицидного света и соответствующую электронную схему для включения и выключение непрерывного источник бактерицидного света на установленной частоте, с тем чтобы непрерывный источник бактерицидного света мог генерировать и испускать повторяющиеся импульсы бактерицидного света. Пример устройства с такой конфигурацией компонентов описан более подробно ниже в отношении фиг. 3. В целях приспособления источников света обоих типов для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, способы и устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут называться способами, установками, устройствами или системами, которые генерируют повторяющиеся импульсы бактерицидного света.

Как отмечено выше, примеры источников бактерицидного света, которые могут быть сконфигурированы для генерации ультрафиолетового света и/или света HINS, включают в себя разрядные лампы. Разрядная лампа при использовании в настоящем раскрытии относится к лампе, генерирующей свет посредством внутреннего электрического разряда между электродами в газе. Термин охватывает газоразрядные лампы, которые генерируют свет путем отправки электрического разряда через ионизированный газ (то есть, плазму). Термин также охватывает лампы поверхностного разряда, генерирующие свет путем отправки электрического разряда вдоль поверхности диэлектрической подложки в присутствии газа, в результате чего создается плазма вдоль поверхности подложки. Таким образом, разрядные лампы, которые могут быть рассмотрены для источников бактерицидного света, описанных в настоящем раскрытии, могут включать в себя газоразрядные лампы, а также лампы поверхностного разряда. Разрядные лампы могут быть дополнительно охарактеризованы по типу используемого(-ых) газа(-ов) и давлению, при котором они функционируют. Разрядные лампы, которые могут быть рассмотрены для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, включают в себя лампы низкого давления, среднего давления и высокой интенсивности. Кроме того, используемый(-е) газ(-ы) может включать в себя гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ, ртутный пар, пар натрия и любую комбинацию указанного. В некоторых вариантах осуществления различные добавки и/или другие вещества могут быть включены в газ(-ы). В любом случае разрядные лампы, которые рассматривают для бактерицидных источников, описанных в настоящем раскрытии, могут включать в себя лампы, которые генерируют непрерывный свет и лампы, которые генерируют повторяющиеся импульсы света, при этом последние часто называют импульсными лампами или лампами-вспышками.

Обычно используемой газоразрядной лампой, используемой для получения непрерывного света, является ртутная лампа, которая может быть рассмотрена для некоторых бактерицидных источников, описанных в настоящем раскрытии. Она испускает сильный пик света на 253,7 нм, что считают особенно применимым для бактерицидной дезинфекции и, таким образом, обычно называют ультрафиолетовым бактерицидным облучением (UVGI). Обычно используемой лампой-вспышкой, которая может быть рассмотрена для устройств дезинфекции, описанных в настоящем описании, является ксеноновая импульсная лампа. Ксеноновая импульсная лампа генерирует широкий спектр света от ультрафиолетового до инфракрасного (включая видимый свет), и, таким образом, предоставляет ультрафиолетовый свет во всем спектре, известном как бактерицидный (то есть, между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм). Кроме того, ксеноновая импульсная лампа может обеспечить относительно достаточную интенсивность в диапазонах волн, которые, как известно, являются оптимально бактерицидными (то есть, между приблизительно 229 нм и приблизительно 231 нм, и между приблизительно 260 нм и приблизительно 265 нм). Кроме того, ксеноновая импульсная лампа генерирует экстремальное количество тепла, которое может дополнительно способствовать деактивации и уничтожению микроорганизмов.

Как отмечено выше, лампа поверхностного разряда может также быть рассмотрена для некоторых устройств дезинфекции, описанных в настоящем раскрытии. Аналогично ксеноновой импульсной лампе, лампа поверхностного разряда производит ультрафиолетовый свет во всем спектре, известном бактерицидному (то есть, между около 200 нм и около 320 нм). Напротив, однако, лампы поверхностного разряда функционируют на более высоких энергетических уровнях на один импульс и, таким образом, с большей эффективностью УФ, а также обеспечивают более продолжительный срок службы лампы по сравнению с ксеноновыми импульсными лампами. Следует отметить, что приведенные выше описания и сравнения ртутной лампы, ксеноновой лампы-вспышки и лампа поверхностного разряда никоим образом не ограничивают устройства дезинфекции, описанные в настоящем раскрытии как включающие в себя такие лампы. Напротив, приведенные выше описания и сравнения предоставлены только для предложения факторов, которые специалист в данной области техники может рассмотреть при выборе разрядной лампы для устройства дезинфекции, в частности, в зависимости от цели и применения устройства.

Обратимся к чертежам; фиг. 1 иллюстрирует пример устройства, сконфигурированного для генерации импульсов ультрафиолетового света на частотах, превышающих приблизительно 20 Гц, со значительно более низким потоком мощности относительно импульсов света, сгенерированных из стандартных устройств дезинфекции. В частности, на фиг. 1 показано устройство 20 с основанием 24 с рядом компонентов, влияющих на такие функциональности для импульсного источника 22 бактерицидного света, специфика которых будет более подробно описана ниже. Более конкретно, фиг. 1 иллюстрирует основание 24, включающее в себя накапливающий(-е) энергию элемент(-ы) 26, электрическую схему 28 пускового напряжения, электрическую схему 30 питания, электрическую схему 32 длительности импульса, программные инструкции 34, процессор 36 и необязательную батарею 38. Как также показано на фиг. 1, устройство 20 может включать в себя дополнительные компоненты, такие как удаленный пользовательский интерфейс 40, шнур 42 питания, колеса 44 и датчик 46 присутствия. Следует отметить, что размещение отмеченных компонентов не ограничивается изображением с фиг. 1, и, напротив, компоненты могут быть размещены в любом месте, в котором они будут оказывать влияние на функциональность, которую они придают устройству 20. Таким образом, компоненты, показанные в основании 24 на фиг. 1, не обязательно должны быть расположены в основании 24. Кроме того, шнур 42 питания, колеса 44 и датчик 46 присутствия могут быть расположены в других местах устройства 20. В любом случае, устройство 20 может включать в себя дополнительные или альтернативные компоненты, не показанные на фиг. 1, такие как, но не ограничиваясь указанным, пользовательский интерфейс на устройстве (в дополнение или как альтернатива удаленному пользовательскому интерфейсу 40), рукоятка для способствования мобильности устройства, штепсельная розетка (в дополнение или как альтернатива шнуру 42 питания) и/или дополнительные датчики, такие как дополнительные датчики присутствия и светочувствительные датчики.

Независимо от их расположения в устройстве 20, электрические компоненты устройства 20, как правило, находятся в электрической связи друг с другом через проводные и/или беспроводные соединения с целью воздействия на операции устройства. Например, электрическая схема 30 питания электрически соединена с накапливающим(-и) энергию элементом(-ами) 26, электрической схемой 28 пускового напряжения и электрической схемы 32 длительности импульса для генерации импульса света из импульсного источника 22 бактерицидного света, и электрическая схема 30 питания также электрически соединена с процессором 36, удаленным пользовательским интерфейсом 40 (и/или пользовательским интерфейсом на устройстве) и датчиком 46 присутствия для оказания влияния на начало и завершение операций устройства. Кроме того, процессор 36 электрически соединен с программными инструкциями 34 таким образом, что программные инструкции могут быть выполнены процессором, и, кроме того, процессор 36 электрически соединен с удаленным пользовательским интерфейсом 40 (и/или пользовательским интерфейсом на устройстве) и/или любыми датчиками устройства 20 в целях воздействия на операции импульсного источника 22 бактерицидного света в соответствии с программными инструкциями 34. Другие электрические соединения могут быть включены в устройство 20 между любым из отмеченных компонентов и другими компонентами устройства 20 в целях оказания влияния на его операции.

Как отмечено выше, устройство 20 включает в себя ряд компонентов в основании 24 для воздействия на генерацию импульсного света от импульсного источника 22 бактерицидного света с частотой, превышающей приблизительно 20 Гц, со значительно более низким потоком мощности относительно импульсов света, сгенерированных стандартными устройствами дезинфекции. В частности, основание 24 содержит схему 28 пускового напряжения, которая сконфигурирована для приложения достаточного напряжения на заданной частоте, посредством которого можно активировать импульсный источник 22 бактерицидного света для генерации повторяющихся импульсов света. Кроме того, основание 24 содержит накапливающий(-е) энергию элемент(-ы) 26 и электрическую схему 32 длительности импульса, сконфигурированные, соответственно, для подачи заданного объема накопленной энергии в течение заданного периода времени к импульсному источнику 22 бактерицидного света. Компоненты, составляющие электрическую схему 28 пускового напряжения, накапливающий(-е) энергию элемент(-ы) 26 и электрическая схема 32 длительности импульса и функционирование, осуществляемое такими элементами, обычно будет зависеть от конструкции источника бактерицидного света. Например, лампа-вспышка содержит один или более конденсаторов для накапливающего(-их) энергию элемента(-ов) и содержит одну или более индуктивностей для своей электрической схемы 32 длительности импульса. Кроме того, пусковое напряжение в лампе-вспышке служит для ионизации газа в лампе-вспышке и вызывания разряжения конденсаторами накопленной ими энергии в течение периода времени, управляемого индуктивностями. В любом случае, уровни напряжения прилагаемого к электрической схеме 28 пускового напряжения и электрической схемы 32 длительности импульса, а также к накапливающему(-м) энергию элементу(-ам) 26 для накопления в них заряда может обычно зависеть от спецификаций конструкции (например, желаемой частоты импульсов, длительности импульса, импульсной интенсивности, площади внешней поверхности импульсного источника 22 бактерицидного света, помимо других параметров, известных специалистам в области конструирования импульсных источников света). Типовые диапазоны описаны со ссылкой на фиг. 6 в отношении желаемых потоков мощности, показанных на ней.

Как отмечено выше, устройство 20 сконфигурировано для генерации импульсов ультрафиолетового света на частотах, превышающих приблизительно 20 Гц. Такой функциональностью управляет электрическая схема 28 пускового напряжения. В частности, электрическая схема 28 пускового напряжения может быть сконфигурирована для приложения пускового напряжения на частоте, превышающей 20 Гц, к импульсному источнику 22 бактерицидного света и, в некоторых применениях, частота, превышающая 40 Гц, превышающая 50 Гц или даже превышающая 55 Гц может, в частности, являться подходящей. В других вариантах осуществления электрическая схема 28 пускового напряжения может быть сконфигурирована для приложения пускового напряжения на частоте, превышающей 60 Гц и, в частности, между приблизительно 60 Гц и приблизительно 100 Гц к импульсному источнику 22 бактерицидного света. В частности, для схемы 28 пускового напряжения может быть выгодным приложение пускового напряжения к импульсному источнику 22 бактерицидного света на частоте, превышающей порог безопасности для вызывания эпилептических припадков (которая, как обычно полагают, составляет около 60 Гц). В дальнейших вариантах осуществления для схемы 28 пускового напряжения может быть выгодным приложение пускового напряжения к импульсному источнику 22 бактерицидного света на частоте, немного превышающей порог безопасности для вызывания эпилептических припадков целях безопасности (например, с учетом изменчивости напряжения, получаемого из источника питания переменного тока электросети здания), такой как частота, составляющая 65 Гц или больше.

В некоторых случаях может быть выгодным приложение пускового напряжения к импульсному источнику 22 бактерицидного света на частоте, при которой свет воспринимается человеческим глазом как непрерывный. Например, свет, пульсирующий на частотах 60 Гц и выше, длительность импульса которого составляет около 25 микросекунд, кажется непрерывным человеческому глазу. Считается, что минимальный уровень частоты для вызывания восприятия света в качестве непрерывного человеческим глазом изменяется в зависимости от длительности импульсов, в частности, минимальный уровень частоты повышается, когда длительность импульса понижается, и наоборот. Таким образом уровень, частоты для установки пускового напряжения с целью вызывания восприятия света как непрерывного человеческим глазом может изменяться для различных применений в зависимости от спецификаций конструкции импульсного источника бактерицидного света, в частности, от длительности импульса. В дальнейших вариантах осуществления частотный диапазон от 60 Гц до 90 Гц может быть выгодным для максимизации дозы UVC от импульсного источника бактерицидного света в течение заданного периода без вызывания чрезмерного операционного напряжения на разрядной лампе. Следует отметить, что для развития идей, представленных в настоящем раскрытии, неоднократно тестировались пусковые напряжения, составляющие 67 Гц, но объем идей, раскрытых в настоящем раскрытии, не должен быть ограничен этой частотой. Могут рассматриваться другие типовые диапазоны частот, превышающие 20 Гц, включая частоты, которые превышают 100 Гц.

Как отмечено выше, устройство 20 может содержать необязательную батарею 38, соединенную со схемой электроснабжения, которая может использоваться для подачи электропитания одному или более компонентам устройства. Следует отметить, однако, что с учетом их высоких потребностей в питании, обычно является выгодным питание импульсного источника 22 бактерицидного света, накапливающих энергию элементов 26, электрической схемы 28 пускового напряжения и электрической схемы 32 длительности импульса от источника питания переменного тока электросети здания, в котором расположено устройство, через шнур питания, включающий устройство, или связанный с входным разъемом электрической розетки устройства. В таких случаях электрическая схема электроснабжения может содержать повышающий трансформатор для увеличения переменного тока, полученного через шнур питания и/или входной разъем электрической розетки, и, также выпрямитель для преобразования переменного тока, полученного от повышающего трансформатора, в постоянный ток для функционирования импульсного источника бактерицидного света. Однако, предполагается что непрерывные источники бактерицидного света некоторого устройства могут питаться от батареи, так как они имеют намного более низкие требования к питанию. В таких случаях для устройства может быть возможным отсутствие шнура питания и/или входного разъема электрической розетки для соединения с источником питания переменного тока электросети здания.

В некоторых случаях импульсные источники бактерицидного света могут вырабатывать много тепла, и, таким образом, могут нуждаться в охлаждении во время работы. Тип системы охлаждения может включать конвекционное охлаждение, принудительное воздушное/газовое охлаждение или жидкостное охлаждение, выбор которого может обычно зависеть от характеристик конструкции устройства, в частности, от потока питания, для генерации которого оно сконфигурировано. Пример принудительной воздушной системы проиллюстрирован на фиг. 2 в качестве примера для импульсного источника 22 бактерицидного света на фиг. 1. В частности, фиг. 2 иллюстрирует импульсный источник 22 бактерицидного света, размещенный внутри окружающего барьера 50 между воздухозаборником 52 и воздухоотводом 54, при этом воздухозаборник 52 имеет устройство 56 перемещения воздуха, расположенный вблизи него, фактически формируя нагнетатель 58 вокруг импульсного источника 22 бактерицидного света. Окружающий барьер 50 сделан из материала, прозрачного для бактерицидного света, с тем чтобы бактерицидный свет, сгенерированный импульсным источником 22 бактерицидного света, мог быть пропущен передан наружу устройства 20.

В некоторых вариантах осуществления окружающий барьер 50 может содержать материал, ослабляющий некоторый или весь видимый свет, сгенерированный импульсным источником 22 бактерицидного света, и/или устройство может содержать дополнительный окружающий барьер из такого материала, который расположен вокруг окружающего барьера 50. Включение такого материала в любую из этих оболочек может быть выгодным, когда интенсивность видимого света, сгенерированного импульсным источником 22 бактерицидного света, является очень высокой, особенно когда он вызывает визуальный дискомфорт или отвлечение внимания при воздействии. Однако, в других случаях, когда интенсивность видимого света, сгенерированного импульсным источником 22 бактерицидного света, является относительно низкой, может быть выгодным исключение барьера, который ослабляет видимый свет, расположенного вокруг импульсного источника 22 бактерицидного света. В частности, фильтр видимого света мог бы снижать интенсивность света в других диапазонах, таких как бактерицидный диапазон и, таким образом, снижать поток мощности бактерицидного света, излучаемого из устройства 20.

В любом случае, устройство 56 перемещения воздуха вовлекает воздух в нагнетатель 58 через воздухозаборник 52 и выпускает его посредством воздухоотвода 54. В альтернативном варианте осуществления устройство 56 перемещения воздуха может быть расположен вблизи воздухоотвода 54. В любом случае устройство 56 перемещения воздуха может представлять собой любое устройство, сконфигурированное для вызывания течения воздуха, включая, но не ограничиваясь, вентилятор или турбину. В случаях, в которых турбина используется в устройствах, описанных в настоящем раскрытии, турбина может использоваться для подачи питания к одному или более компонентам устройств, включая любой из компонентов, описанных в настоящем раскрытии, или батарею устройства. В любом случае воздухозаборник 52 может содержать фильтр для удаления определенного вещества из потока поступающего воздуха.

В некоторых случаях воздухоотвод 54 может включать в себя устройство снижения концентрации озона 60, такое как углеродный фильтр, или устройство, производящее свободнорадикальные катализаторы, который преобразуют озон в двухатомный кислород. В частности, озон может, в некоторых случаях, создаваться как побочный продукт использования импульсного источника 22 бактерицидного света, в частности, если лампа генерирует ультрафиолетовый свет с длинами волн, более короткими, чем приблизительно 240 нм, поскольку такой спектр УФ света вызывает диссоциацию атомов кислорода из кислородных молекул, запуская процесс генерации озона. Озон является известной опасностью для здоровья и качества воздуха и, таким образом, его выпуск устройствами подвергается контролю. Также известно, что озон является эффективным бактерицидным агентом и дезодорантом и, таким образом, если объем озона, который будет сгенерирован импульсным источником 22 бактерицидного света, ниже, чем локальные/региональные пределы воздействия для озона, то может быть выгодным удаления устройства снижения концентрации озона 60 из воздухоотвода 54. Во других случаях воздухоотвод 54 может иметь часть с устройством снижения концентрации озона и часть без устройства снижения концентрации озона, и, кроме того, регулятор потока воздуха для соответствующего направления воздуха через различные части в зависимости от операционных параметров и/или режимов процессов дезинфекции, используемых аппаратом 20. Примеры воздухоотводов, обладающих такими характеристиками, описаны более подробно в заявке на патент США № 14/790,827, поданной 2 июля 2015, которая включена в настоящее раскрытие посредством ссылки как если бы она была полностью изложена в настоящем раскрытии.

Независимо от того, содержит ли устройство 20 устройство снижения концентрации озона, устройство 20 может, в некоторых случаях, содержать отражатель, находящийся выше импульсного источника 22 бактерицидного света, для перенаправления вниз света, излучаемого из импульсного источника 22 бактерицидного света. В частности, способы и устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут быть особенно специфичными для дезинфекции жилого помещения/территории и, таким образом, может быть выгодным включение в их состав отражателя для перенаправления света из импульсного источника 22 бактерицидного света во внешнюю область относительно устройства 20, при этом отражатель находится на расстоянии между приблизительно 2 футами (60 см) и приблизительно 4 футами (120 см) от пола жилого помещения, в котором расположено устройство 20. Как правило, область между приблизительно 60 см и около 120 см от пола комнаты считают областью «частых касаний», поскольку часто используемые объекты обычно помещают в эту область. Примеры объектов, обычно находящихся в области частых касаний, включают, но не ограничиваются указанным, рабочие столы, клавиатуры, телефоны стулья, ручки дверей и шкафов, выключатели и раковины. Примерами в области частых касаний больничных палат дополнительно или альтернативно включают в себя кровати, ночные столики, столы-подносы и стойки для внутривенного вливания. Поскольку такая область считается областью частых касаний, она обычно считается областью, имеющей самую высокую вероятность соприкосновения с микробами, и некоторые исследования показывают, что область частых касаний может являться областью, имеющей самую высокую концентрацию микробов.

Фиг. 2 иллюстрирует пример отражателя для устройства 20, размещенного на некоторой высоте над импульсным источником 22 бактерицидного света для перенаправления вниз света, излучаемого от источника света в область, которая находится между приблизительно 60 см и приблизительно 120 см от пола комнаты, в которой установлено устройство 20, в частности, кольцевой отражатель 62 вокруг воздухоотвода 54. Другие конфигурации (например, размер, форма, угол, расстояние от импульсного источника 22 бактерицидного света) отражателей могут использоваться и/или отражатели могут быть расположены в других местах в устройстве 20 в целях способствования распределению света в представляющие интерес области в жилом помещении, в частности, на расстоянии от 1 до 3 метров от устройства 20. Примеры устройств дезинфекции территории/жилого помещения, имеющих отражатели с такой функцией, раскрыты в заявках на патент США № 13/706,926 поданной 6 декабря 2012, и 13/708208, поданной 7 декабря 2012, а также международной заявке на патент № PCT/US2014/059698, поданной 8 октября 2014, все из которых включены в настоящее раскрытие посредством ссылок как если бы они были полностью изложены в настоящем раскрытии.

Другая конфигурация, которая характеризует устройства, описанные в настоящем раскрытии, для специфического воздействия на дезинфекцию жилого помещения/территории, состоит в том, что источник бактерицидного света располагается в устройстве таким образом, что бактерицидный свет, сгенерированный из источника бактерицидного света, проецируется наружу устройства. В некоторых случаях источник бактерицидного света может быть в продольном направлении, по существу, перпендикулярно горизонтальной плоскости опорного элемента, поддерживающего один из концов источника света. Кроме того, или альтернативно, устройство может не иметь непрозрачного компонента 360o вокруг удлиненной части источника бактерицидного света, в результате чего свет, излучаемый из источника бактерицидного света, окружает аппарат, как показано для импульсного источника 22 бактерицидного света на фиг. 1 и 22. Кроме того, некоторые устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут содержать привод для перемещения источника бактерицидного света в устройстве (например, относительно опорного элемента, поддерживающего источник света) в целях способствования распределению света в жилом помещении или территории. В этом отношении способы, описанные в настоящем раскрытии, могут включать в себя автоматическое перемещение источника бактерицидного света в устройстве, в то время как источник бактерицидного света излучает свет и/или между импульсами света. Другая особенность, характеризующая устройства, описанные в настоящем раскрытии, как специфично воздействующие на дезинфекцию жилого помещения/территории, состоит в наличии датчика присутствия, такого как датчик движения, тепловой датчик или датчик распознавания фото. В таких случаях способы, описанные в настоящем раскрытии, могут включать в себя подавление и/или завершение генерации импульсов света из источника бактерицидного света после выполнения обнаружения, которое указывает на присутствие в территории/жилом помещении, в котором установлено устройство.

Другие особенности, которые могут быть включены в устройства, описанные в настоящем раскрытии, для специфичного воздействия на дезинфекцию жилого помещения/территории, представляют собой особенности, которые влияют на мобильность устройства, такие как колеса и/или ручка. В частности, для устройств дезинфекции территории/жилого помещения часто является предпочтительным, чтобы они были легко переносимыми, с тем чтобы их можно было легко перемещать по множеству жилых помещений здания. В некоторых вариантах осуществления устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут включать в себя исполнимые процессором программные инструкции для приема данных относительно характеристик замкнутого пространства, в котором должно функционировать устройство дезинфекции. В общем смысле фраза «характеристики замкнутого пространства» при использовании в настоящем раскрытии относится к физическим признакам, а также к нефизическим признакам замкнутого пространства. Нефизические признаки замкнутого пространства включают, но не обязательно ограничиваются идентификаторами, используемыми для указания на замкнутое пространство (например, номер жилого помещения и/или название жилого помещения) и информацию о присутствии в отношении замкнутого пространства (например, информация об инфекции пациента, ранее занимавшего место, или пациента, который будет занимать место). Физические признаки замкнутого пространства включают, но не обязательно ограничиваются, размер и/или измерения замкнутого пространства и/или число, размер, расстояния, расположения, отражающая способность и/или идентификационный данные поверхностей, объектов и/или элементов в пределах замкнутого пространства. В некоторых случаях физический признак замкнутого пространства может представлять собой идентификацию одного или более патологических организмов, и иногда также количество или концентрацию такого(-их) организма(-ов) в замкнутом пространстве, в определенной области замкнутого пространства или на определенной поверхности в замкнутом пространстве.

В любом случае данные, полученные относительно характеристик замкнутого пространства, в котором должно функционировать устройство дезинфекции, могут быть использованы множеством способов, включая, но не ограничиваясь указанным, использование в целях регистрации или создания отчетов, или для установки одного или более операционных параметров устройства. В некоторых вариантах осуществления устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут включать средство для автоматического перемещения устройства. В некоторых таких случаях устройство может включать программные инструкции для перемещения устройства вдоль предварительно заданного маршрута. Кроме того, или в качестве альтернативы, устройство может включать программные инструкции для перемещения устройства в соответствии с характеристиками жилого помещения, проанализированными через один или более датчиков устройства, включая датчики для отображения или моделирования территории/жилого помещения. Примеры устройств дезинфекции территории/жилого помещения с некоторыми приведенными выше программными инструкциями раскрыты в заявке на патент США № 13/706926, поданной 6 декабря 2012, которые включены посредством ссылок, как если бы они были полностью изложены в настоящем раскрытии.

Можно рассмотреть другие конфигурации, которые помогут приспособлению устройств к дезинфекции жилого помещения/территории. Более конкретно устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут быть сконфигурированы (с конфигурациями, отмеченными выше, или с другими конфигурациями) для подвергания территорий и жилых помещений, а также объектов в целом, воздействию бактерицидного света и, таким образом, могут быть специфично сконфигурированы для пространственного распределения света в окружающей среде жилого помещения, в котором установлено устройство дезинфекции. Кроме того, устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут быть сконфигурированы для распределения бактерицидного света к поверхностям в жилом помещении или территории, которые находятся на расстоянии более 1 метра, или даже 2 или 3 метров от бактерицидной лампы-вспышки. Устройства могут иметь любую форму, размер или конфигурацию, в которой можно достигнуть таких целей. Примеры устройств дезинфекции территории/жилого помещения раскрыты в заявках на патент США № 13/706926 поданной 6 декабря 2012, и 13/708208, поданной 7 декабря 2012; а также в международной заявке на патент № PCT/US2014/059698, поданной 8 октября 2014, все из которых включены в настоящее раскрытие посредством ссылки, как если бы они были полностью изложены в настоящем раскрытии. Однако, другие конфигурации устройств дезинфекции территории/жилого помещения могут использоваться для устройств, описанных в настоящем раскрытии.

При использовании в настоящем раскрытии, термин «дезинфекция жилого помещения/территории» относится к чистке пространства, подходящего для присутствия людей, в целях деактивации, уничтожения или предотвращения роста болезнетворных микроорганизмов на данной территории. Фраза «пространство, подходящее для присутствия людей», при использовании в настоящем раскрытии, относится к пространству, в котором взрослый человек среднего размера может с удобством размещаться в течение, по меньшей мере, промежутка времени для принятия пищи, сна, работы, отдыха, принятия участия в деятельности или выполнения задачи. В некоторых случаях пространства, подходящие для присутствия людей, могут быть ограничены и могут иметь дверь для входа и выхода из комнаты. В других случаях пространство, подходящее для присутствия человека, может представлять собой территорию с неопределенными границами. Примеры пространств, подходящих для присутствия человека, включают, но не ограничиваются указанным, палаты для одного пациента, палаты для нескольких пациентов, ванные комнаты, гардеробные, прихожие, спальни, офисы, операционные, смотровые кабинеты, комнаты ожидания и/или отдыха и посты медицинских сестер. При использовании в настоящем раскрытии, термин «замкнутое пространство» относится к территории, границы которой определены барьерами, блокирующими подавляющее большинство или всю передачу бактерицидного света за пределы территории.

Примеры замкнутых пространств, подходящих для присутствия человека, в которых устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут применяться для проведения процессов дезинфекции территории/жилого помещения, показаны на фиг. 4 и 5. В частности, фиг. 4 иллюстрирует операционную или палату для пациентов 80, имеющую закрытую дверь 82, и в которой размещены устройства 84 дезинфекции. В таких случаях стены и окна (если применимо) комнаты 80, а также дверь 82 служат барьерами, определяющими границы комнаты 80 для формирования замкнутого пространства, подходящего для присутствия человека. Несмотря на то, что дверь 82 закрывают, чтобы пространство считалось замкнутым, бактерицидный свет может быть передан вокруг периферии двери, если она не изолирована. В таких случаях подавляющая часть передачи бактерицидного света блокируется от передачи наружу комнаты 80 и, таким образом, ее считают замкнутым пространством.

Фиг. 5, с другой стороны, иллюстрирует комнату 86 для нескольких человек, имеющую открытую дверь 88, но содержащую разделенную область 90, которая разделена межкомнатной перегородкой 92, такой как штора отсека. Как показано, разделенная область 90 содержит одно из множества устройств 94 дезинфекции. В таких случаях стены и окна (если применимо) комнаты 86 в разделенной области 90, а также межкомнатная перегородка 92, служат барьерами, определяющими границы разделенной области 90 для формирования замкнутого пространства, подходящего для присутствия человека. Следует понимать, что межкомнатная перегородка 92 может не полностью распространяться на стены, потолок и/или пол комнаты 86, и, таким образом, бактерицидный свет может быть передан рядом с межкомнатной перегородкой 92. В таких случаях подавляющая часть передачи бактерицидного света блокируется от передачи за пределы разделенной области 90 и, таким образом, эту область считают замкнутым пространством. Обычно устройства 84 и 94 дезинфекции, показанные на фиг. 4 и 5, могут включать любое из устройств, раскрытых в настоящем раскрытии. Следует отметить, что число, размер, размещение и мобильность устройств 84 и 94 дезинфекции не являются эксклюзивным для соответствующих вариантов осуществления с фиг. 4 и 5, показывающих жилое помещение как замкнутое пространство и разделенную часть жилого помещения как замкнутое пространство. В частности, любое из устройств, раскрытых в настоящем раскрытии, может применяться в любом замкнутом пространстве, подходящем для присутствия человека.

Как отмечено выше, устройство 20 на фиг. 1 является примером устройства, которое может применяться для генерации импульсов ультрафиолетового света на частотах, превышающих приблизительно 20 Гц, со значительно более низким потоком мощности относительно импульсов света, сгенерированных из стандартных устройств дезинфекции. В отношении таких функциональностей можно рассмотреть несколько других конфигураций устройств, одна из которых изображена на фиг. 3. В частности, фиг. 3 иллюстрирует устройство 70, включающее в себя множество источников 72 бактерицидного света, расположенных в структуре 74. В некоторых случаях задняя сторона устройства 70 может включать в себя заднюю панель, охватывающую поверхностное измерение структуры 74 в целях предотвращения испускания бактерицидного света с задней стороны устройства 70. В других вариантах осуществления задняя сторона устройства 70 может быть открыта, с тем чтобы что свет мог излучаться по обе стороны от устройства. В любом случае, устройство 70 можно рассматривать в отношении применения для дезинфекции территории/жилого помещения. В некоторых вариантах осуществления устройство 70 может быть установлено на стену или потолок. Альтернативно, устройство 70 может представлять собой автономной устройство.

В любом случае, измерения и форма структуры 74 могут отличаться от изображенных на фиг. 3. Более конкретно, структура 74 не ограничивается прямоугольной формой и/или достаточно тонкими боковыми стенками, как изображено на фиг. 3. Кроме того, ориентация устройства 70 не ограничивается случаем, когда его продольное измерение является горизонтальным. Кроме того, устройство 70 не ограничивается наличием множеством цилиндрических источников бактерицидного света, ориентированных таким образом, как показано на фиг. 3. Напротив, устройство 70 может включать в себя произвольное число источников бактерицидного света, имеющих произвольные размер, форму и ориентацию. Кроме того, источники 72 бактерицидного света могут включать в себя источники бактерицидного света одного и того же типа или различные типы источников бактерицидного света. В некоторых случаях устройство 70 может быть сконфигурировано для перемещения одного или более бактерицидных источников 72 для их выдвигания из структуры 74 в целях улучшения распределения бактерицидного света, сгенерированного ими, в окружающей среде устройства. Типовая конфигурация, предоставляющая такой вариант, может включать выдвигающиеся треки, простирающиеся из структуры 74, выровненные с бактерицидными источниками 72, вдоль которых бактерицидные источники могут быть перемещены вручную или с помощью привода.

В любом случае, устройство 70 может содержать любую из особенностей, описанных в отношении устройства 20 с фиг. 1. В частности, устройство 70 может включать в себя один или более накапливающих энергию элементов 26, электрическую схему 28 пускового напряжения, электрическую схему 30 питания, электрическую схему 32 длительности импульса, программные инструкции 34, процессор 36, дополнительную батарею 38, удаленный пользовательский интерфейс 40, шнур 42 питания, колеса 44, датчик 46 присутствия, пользовательский интерфейс на устройстве (в дополнение или в качестве альтернативы удаленному пользовательскому интерфейсу 40), ручка для способствования мобильности устройства, входной разъем электрической розетки (в дополнение или в качестве альтернативы шнуру 42 питания) и/или дополнительные датчики, такие как дополнительные датчики присутствия и светочувствительные датчики. Такие особенности не показаны в устройстве 70 в целях упрощения чертежа на фиг. 3. Кроме того, такие особенности не описаны в отношении устройства 70 ради краткости.

Кроме того, устройство 70 может включать в себя любую из особенностей системы охлаждения, описанных в отношении устройства 20 с фиг. 1, и конкретного варианта осуществления системы принудительного воздушного охлаждения, описанного в отношении фиг. 2. Например, хотя это не показано, устройство 70 может включать в себя произвольное число устройств перемещения воздуха, воздухозаборников и воздухоотводов. Кроме того, передняя сторона и, возможно, задняя сторона устройства 70 может содержать панели в структуре 74, которые являются прозрачными для ультрафиолетового света и, при необходимости, также являются непрозрачными для видимого света. Как правило, устройство(-а) перемещения воздуха, воздухозаборник(-и) и воздухоотвод(-ы) может быть расположены в пределах любой стороны структуры 74. Кроме того, или альтернативно, устройство(-а) перемещения воздуха может быть расположено внутри структуры 74, в частности, но не обязательно, на одной оси с воздухозаборником(-ами) и воздухоотводом(-ами) в структуре. В любом случае, устройство(-а) перемещения воздуха может быть расположено устроен в восходящем направлении или в нисходящем направлении относительно воздушного потока, вызываемого через структуру 44. В некоторых случаях устройство 70 может включать в себя устройство перемещения воздуха, расположенное на одном из концов по меньшей мере одного из бактерицидных источников 72 (и, в некоторых случаях, может включать в себя устройство перемещения воздуха, расположенное на одном из концов каждого из бактерицидных источников 72) в целях вызывания воздушного потока, который протекает, по существу, параллельно продольному измерению источников бактерицидного света, как описано для бактерицидного источника 22 в отношении фиг. 2. В других случаях устройство 70 может иметь устройства перемещения воздуха для вызывания воздушного потока, пересекающего бактерицидные источники 72.

Однако, как отмечено выше, устройства, описанные в настоящем раскрытии, могут включать в себя несколько различных конфигураций и, таким образом, устройство 70 может, в некоторых случаях, включать в себя особенности отличные от особенностей устройства 20 с фиг. 1. Например, источники 72 бактерицидного света могут представлять собой не импульсные источники бактерицидного света, а, напротив, непрерывные источники бактерицидного света, и, таким образом, устройство 70 может не включать в себя накапливающие энергию элементы 26, электрическую схему 28 пускового напряжения и электрическую схему 32 длительности импульса. Вместо этого устройство 70 может включать в себя электрическую схему для включения и выключения непрерывных источников бактерицидного света на заданной частоте (например, > 20 Гц) таким образом, чтобы непрерывные источники бактерицидного света могли генерировать и испускать повторяющиеся импульсы бактерицидного света.

Как отмечено выше, фиг. 1 и 3 изображают примеры устройств, сконфигурированных для генерации импульсов ультрафиолетового света на частотах, превышающих приблизительно 20 Гц, со значительно более низким потоком мощности относительно импульсов света, сгенерированных из стандартных устройств дезинфекции. Термин «поток мощности», при использовании в настоящем раскрытии, относится к скорости передачи энергии излучения на заданной поверхности на единицу площади. Синонимичные термины для потока мощности включают в себя «облученность», «плотность мощности» и «интенсивность излучения», и, таким образом, эти термины могут быть использованы взаимозаменяемо в настоящем раскрытии. Термин «поток энергии» при использовании в настоящем раскрытии, относится к величине энергии излучения на заданной поверхности на единицу площади. Синонимичным термином для потока энергии является «излучаемая энергия», и, таким образом, эти термины могут быть использованы взаимозаменяемо в настоящем раскрытии.

Как отмечено выше, множество исследований предполагает, что бактерицидная эффективность для деактивации микроорганизмов в основном зависит от приложенной дозы ультрафиолетового света электромагнитного излучения подтипа C (UVC), или дозы энергии на длинах волны 200 и 320 нанометров. В свете этого, исследования, направленные на анализ энергетических требований для бактерицидной эффективности, обычно сосредотачиваются на потоке мощности или потоке энергии ультрафиолетового света и, в некоторых случаях, потоке мощности или потоке энергии UVC. В частности, некоторые исследования сообщают, что минимальный поток мощности ультрафиолетового излучения необходим для достижения достаточной бактерицидной эффективности. Другие исследования сообщают, что в дополнение к потоку мощности дополнительные параметры должны быть соответствующими, такие как отношения пиковой, средней и среднеквадратичной мощности ультрафиолетового излучения и/или разработанное соотношения, связывающее энергию, поданную к лампе, площадь поверхности лампы и длительность импульса. Еще одни исследования добавляют требования по частоте импульсов в дополнение к потоку мощности, такие как определение минимальной частоты импульсов или требуемого диапазона частоты импульсов.

Например, патент США № 6264802 Камрукова и соавт. раскрывает приложение УФ-излучения к жидкостям, воздуху и поверхностям с интенсивностью излучения, составляющей, по меньшей мере, 100 кВт/м2, длительностью импульса между 1 и 1000 микросекунд и, кроме того, таким образом, чтобы энергия, подаваемая к лампе, площадь поверхности лампы и длительность импульса следовали заданному соотношению. В патенте не указано, какие частоты импульсов могут использоваться. Патент США № 5144146 Векхоф раскрывает различные требования к мощности для очищения сточных вод, заключающиеся в том, что средняя плотность мощности УФ должна поддерживаться на значении, составляющем по меньшей мере 100 Вт/м2, в сточных водах, в то время как источник УФ пульсирует на частоте от 5 до 100 Гц. Отмечено, что требование по поддержанию средней плотности мощности УФ на значении, составляющем по меньшей мере 100 Вт/м2, относится ко всему циклу функционирования лампы, а не только к периоду, когда УФ-излучение доставляется от лампы, что отличается от других требований к параметрам мощности, раскрытых в патенте. В частности, патент США № 5144146 Векхоф также раскрывает, что отношение среднеквадратичной мощности к средней мощности, доставляемой источником УФ, должно находиться в диапазоне от 10:1 до 100:1, и отношение пиковой мощности к средней мощности доставляемой источником УФ, должно находиться в диапазоне от 1000:1 до 10000:1.

Как будет описано более подробно ниже, процессы дезинфекции территории/жилого помещения, описанные в настоящем раскрытии, не удовлетворяют каким-либо из этих требований предшествующего уровня техники, в частности, в том, что процессы проводятся со значительно более низкими потоками мощности на расстояниях 1,0 метра и дальше от устройств дезинфекции. В частности, во время разработки идей, представленных в настоящем раскрытии, было обнаружено, что достаточная бактерицидная эффективность могла быть получена с применением импульсов света, сгенерированных на частотах, превышающих приблизительно 50 Гц, и с относительно низким потоком мощности, в частности, меньшим чем 5000 Вт/м2 для УФ света в диапазоне длин волн от 200 нм до 320 нм на поверхностях, находящихся на расстоянии по меньшей мере 1,0 метра от устройств дезинфекции. При использовании в настоящем раскрытии, достаточная бактерицидная эффективность относится к 2-log или большему сокращению бактериального загрязнения на поверхностях.

Более конкретно, во время разработки идей, представленных в настоящем раскрытии, эффективность дезинфекции для пяти различных частот, расположенных между 1,0 Гц и 100 Гц, была оценена на поверхности, находящейся на удалении 2,0 метра от импульсного источника бактерицидного света, и результаты этого изображены на фиг. 7. Лампы, использованные для каждой из частот, представляли собой ксеноновые лампы-вспышки, сконструированные из одних и тех же материалов, имевшие одну и ту же площадь поверхности и одно и то же давление заправки. В целях оценки любых изменений, вызванных различиями в частотах, время циклов процессов дезинфекции для каждой из частот было одним и тем же (то есть, 5 минут), и лампы эксплуатировались при операционных параметрах, которые производили сопоставимый поток мощности на поверхности лампы за это время цикла (то есть, для всего света, сгенерированного в лампе, не только УФ или UVC). При создании такого потока мощности длительность импульса и количество энергии, накопленное в конденсаторе(-ах) для выдачи лампам для процессов дезинфекции, проводимых при верхних частотах, обычно ниже, чем для процессов дезинфекции, проводимых при нижних частотах. При внесении таких корректировок процессы на верхних частотах проводятся с более низким потоком мощности на импульс, чем процессы на нижних частотах. Другими словами, скорость передачи энергии излучения в заданной поверхности на единицу площади меньше для каждого импульса.

Как показано на фиг. 7, эффективность дезинфекции является, по существу, аналогичной среди пяти различных частот пускового напряжения для 5-минутных процессов дезинфекции. На основе данных, полученных для 5 различных проверенных частот, очевидно, что процесс дезинфекции может модулироваться путем изменения величины, продолжительности и частоты УФ света, прилагаемого к поверхности на заданном расстоянии, существенно не влияя на эффективность дезинфекции. Более конкретно, было найдено, что УФ свет может быть приложен с более низкой интенсивностью и более короткой длительностью импульса, но на более высокой частоте, к поверхности на заданном расстоянии в течение заданного времени цикла, и при этом будет обеспечивать, по существу, аналогичную бактерицидную эффективность по сравнению с процессами, прилагающими более высокую интенсивность УФ света в более низких дозах. Несколько теорий рассматриваются для объяснения таких результатов. Одна из теорий включает содержание целевого патогена в «шоковом состоянии», в котором существует возможность повреждения. В частности, в соответствии с теорией, что дольше патоген находится в «шоковом состоянии», которое вызывается падающими фотонами, тем больше вероятность того, что клетка будет деактивирована. Для получения этого состояния считается, что интенсивность минимального уровня необходимого УФ света, которая основана на полученных данных, достижима при частотах, составляющих по меньшей мере 100 Гц. В интересах эффективности предполагается, что верхние частоты пульсации минимизируют количество фотонов для достижения этого состояния, но одновременно максимизируют число возникающих «шоковых состояний».

Вторая теория включает перегрузку ферментативных клеточных механизмов репарации, которые способствуют фоторепарации (то есть, восстановлению ранее деактивированной клетки). В частности, более частый поток фотонов, вызванный приложением более высоких частот, мог привести к перегрузке клеточных механизмов репарации, не давая возможность завершить репарацию. Также предполагается, что эти теории могут быть взаимосвязаны, в частности, в том, что проверенная эффективность дезинфекции верхних частот может включать комбинацию двух этих факторов. Кроме того, возможно, что эти теории и/или результаты, найденные при тестировании пяти различных вышеупомянутых частот, могли быть ограничены неодушевленными объектами и/или внутрибольничными патогенами.

Кроме того, предполагается, что сопоставимая эффективность дезинфекции, достигнутая среди пяти различных частот импульсов, проверенных в отношении фиг. 7, могла появиться вследствие увеличения потока мощности на конкретных длинах волн, потенциально имеющих более высокую степень бактерицидного эффекта относительно других длин волн в диапазоне UVC при увеличении частоты импульсов. В частности, при разработке идей, представленных в настоящем раскрытии, было обнаружено, что процесс дезинфекции, генерирующий импульсный свет между 60 Гц и приблизительно 70 Гц, производит больший поток мощности при длинах волны приблизительно 230 нм, приблизительно 248 нм и приблизительно 261 нм, чем процесс дезинфекции, генерирующий импульсный свет между 1,0 Гц и 2,0 Гц, несмотря на то, что суммарный поток мощности в диапазоне UVC процесса дезинфекции при 60-70 Гц, меньше, чем поток мощности, сгенерированный в диапазоне UVC процесса дезинфекции при 1,0-2,0 Гц. В теории считается, что большие пики приблизительно на 230 нм, приблизительно 248 нм и приблизительно 261 нм могут компенсировать суммарный более низкий поток мощности в диапазоне UVC относительно процесса при 1,0-2,0 Гц, что приводит к сопоставимой эффективности дезинфекции.

Кроме того, предполагается, что сопоставимая эффективность дезинфекции, достигнутая среди пяти различных частот импульсов, проверенных в отношении фиг. 7, могла возникнуть вследствие больших изменений потока мощности в бактерицидных диапазонах света при возрастании частоты импульсов. В частности, при разработке идей, представленных в настоящем раскрытии, было обнаружено, что процесс дезинфекции, генерирующий импульсный свет между 60 Гц и 70 Гц, производит большее изменение потока мощности в диапазоне UVC, в частности, между 210 нм и 320 нм, и, более конкретно, между приблизительно 225 нм и приблизительно 265 нм, чем процесс дезинфекции, генерирующий импульсный свет между 1,0 Гц и 2,0 Гц. В теории считается, что большее изменение потока мощности может компенсировать более низкий суммарный поток мощности в диапазоне UVC относительно процесса при 1,0-2,0 Гц, что приводит к сопоставимой эффективности дезинфекции. В частности, большее изменение мощности потока в пределах спектра излучения связано с излучением атомных линий, в целом соответствующим связанно-связанным переходам в энергетических состояниях фотонов. Напротив, меньшее изменение мощности потока в пределах спектра связано непрерывным излучением, в целом соответствующим свободно-связанным и свободно-свободным переходам в энергетических состояниях фотонов. Как правило, фотоны в связанно-связанных энергетических переходах обладают более высоким количеством энергии, чем фотоны в свободно-связанных и свободно-свободных переходам в энергетических состояниях. В теории считается, что более высокая энергия фотонов, вызванная большими изменениями потока мощности, демонстрируемыми в диапазоне UVC для процесса дезинфекции при 60-70 Гц, может компенсировать более низкий суммарный поток мощности в диапазоне UVC относительно процесса при 1,0-2,0 Гц, что приводит к сопоставимой эффективности дезинфекции для этих двух процессов.

Некоторая часть изменения потока мощности в диапазоне UVC для процесса дезинфекции при 60-70 Гц происходит вследствие больших пиков, сосредоточенных приблизительно в 230 нм, приблизительно в 248 нм и приблизительно в 261 нм. Путем взятия интеграла таких пиков относительно интеграла диапазона между приблизительно 225 нм и приблизительно 265 нм, было определено приближенное значение степени изменения по такому диапазону. В частности, приблизительно 60% потока мощности в этом диапазоне приходилось на пики для процесса при 60-70 Гц, и приблизительно 50% потока мощности в этом диапазоне приходилось на пики для процесса при 1,0-2,0 Гц. Следует отметить, что процесс при 60-70 Гц продемонстрировал большие изменения потока мощности в других диапазонах длин волн ультрафиолетового спектра, и предполагается, что эти изменения могут вносить дополнительный вклад в относительно сопоставимую эффективность дезинфекции процесса при 60-70 Гц относительно процесса при 1,0-2,0 Гц, несмотря на более низкий суммарный поток мощности в диапазоне UVC для процесса при 60-70 Гц. Кроме того, процесс при 60-70 Гц продемонстрировал большее изменение потока мощности видимого фиолетово-голубого света между приблизительно 420 нм и приблизительно 470 нм, чем изменение потока мощности для процесса при 1,0-2,0 Гц в том же диапазоне, и предполагается, что эти большие изменения потока мощности могут способствовать относительно сопоставимой эффективности процесса дезинфекции при 60-70 Гц относительно процесса при 1,0 Гц. В частности, видимый фиолетово-голубой свет между приблизительно 400 нм и приблизительно 470 нм, как известно, является бактерицидным, и, таким образом, более высокое изменение потока мощности в такой области может способствовать бактерицидной эффективности.

Учитывая открытие, что сопоставимая эффективность дезинфекции может быть получена на удалении 2,0 метров от импульсного источника света, работающего при частотах импульсов, располагающихся между 1,0 Гц и 100 Гц, предполагается, что устройство дезинфекции жилого помещения/территории может функционировать при любой частоте импульсов, если параметрами функционированию управляют в целях генерации заданного потока мощности света в лампе, который, как известно, влияет на достаточную бактерицидную эффективность на желаемом расстоянии от устройства дезинфекции. Также предполагается, что устройство дезинфекции жилого помещения/территории может функционировать при любой частоте импульсов, если желаемый поток мощности излучения UVC, как известно, влияет на достаточную бактерицидную эффективность на желаемом расстоянии от устройства дезинфекции. В частности, операционные параметры устройства, такие как длительность импульса, энергия, подаваемая к лампе, и сама лампа (особенно, внешняя поверхность лампы), могут быть оптимизированы для достижения желаемого потока мощности излучения UVC при желаемой частоте импульсов.

Раскрытие, предоставленное в настоящем описании, концентрируется на диапазонах потоков мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм в течение заданного импульса, которые могут использоваться в устройствах дезинфекции территории/жилого помещения, которые функционируют на частотах, превышающих приблизительно 20 Гц, в частности, для достаточной бактерицидной эффективности на удалении 1,0, 2,0 и 3,0 метра от устройства. В частности, фиг. 6 иллюстрирует источник бактерицидного света 98 устройства дезинфекции жилого помещения/территории с целевыми диапазонами потока энергии и потока мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм, заданными для поверхности лампы и расстояний 1,0, 2,0 и 3,0 метра от устройства. Все устройство дезинфекции жилого помещения/территории не показано на фиг. 6 в целях упрощения чертежа, но устройство может обычно включать в себя любую из аппаратных особенностей и конфигураций, описанных в отношении фиг. 1-3. Следует особенно отметить, что источник бактерицидного света 98 может быть импульсным бактерицидным источником света или может быть непрерывным бактерицидным источником света, при этом в последнем варианте осуществления устройство дезинфекции жилого помещения/территории включает в себя схему для включения и выключения источника света для пульсации света из него.

Как показано на Фиг. 6, целевые диапазоны потока энергии ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на поверхности источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 20 Дж/м2 и приблизительно 1500 Дж/м2. Кроме того, целевой диапазон потока мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на поверхности источника бактерицидного света 98 может составлять между приблизительно 0,8 МВт/м2 и приблизительно 5,0 МВт/м2. В более конкретных вариантах осуществления поток энергии и поток мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на поверхности источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 20 Дж/м2 и приблизительно 500 Дж/м2 и между приблизительно 0,8 МВт/м2 и приблизительно 1,5 МВт/м2, соответственно. Как далее показано на Фиг. 6, целевых диапазонах потока энергии ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм приблизительно 1,0 метра из источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 0,02 Дж/м2 и приблизительно 1,5 Дж/м2. Кроме того, целевой диапазон потока мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 1,0 метра от источника бактерицидного света 98 может составлять между приблизительно 800 Вт/м2 и приблизительно 5000 Вт/м2. В более конкретных вариантах осуществления поток энергии и потоке мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 1,0 метра от источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 0,02 Дж/м2 и приблизительно 0,5 Дж/м2, и между приблизительно 800 Вт/м2 и приблизительно 1500 Вт/м2, соответственно.

На фиг. 6 также показаны целевые диапазоны потока энергии ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 2,0 метра от источника бактерицидного света 98, которые могут составлять между приблизительно 6,0 мкДж/м2 и приблизительно 370 мкДж/м2. Кроме того, целевой диапазон потока мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении 2,0 метра от источника бактерицидного света 98 может составлять между приблизительно 200 Вт/м2 и приблизительно 1300 Вт/м2. В более конкретных вариантах осуществления поток энергии и поток мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 2,0 метра от источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 6,0 мкДж/м2 и приблизительно 250 мкДж/м2, и между приблизительно 200 Вт/м2 и приблизительно 800 Вт/м2, соответственно. Кроме того, на фиг. 6 также показаны целевые диапазоны потока энергии ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 3,0 метра от источника бактерицидного света 98, которые могут составлять между приблизительно 1,5 мкДж/м2 и приблизительно 95 мкДж/м2. Кроме того, целевой диапазон потока мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 3,0 метра от источника бактерицидного света 98 может составлять между приблизительно 50 Вт/м2 и приблизительно 300 Вт/м2. В более конкретных вариантах осуществления поток энергии и поток мощности ультрафиолетового света между приблизительно 200 нм и приблизительно 320 нм на удалении приблизительно 3,0 метра от источника бактерицидного света 98 могут составлять между приблизительно 6,0 мкДж/м2 и приблизительно 120 мкДж/м2, и между приблизительно 200 Вт/м2 и приблизительно 600 Вт/м2, соответственно.

Как отмечено выше, процессы дезинфекции территории/жилого помещения, описанные в настоящем раскрытии, не удовлетворяют каким-либо требованиям для параметров, раскрытым в патенте США № 6264802 Камрукова и соавт., патенте США № 5144146 Векхоф, заявке на патент США № 2008/0150443 Типтон для функционирования импульсных источников бактерицидного света. В частности, максимальный поток мощности, раскрытый в отношении фиг. 6 для расстояний 1.0, 2,0 и 3,0 метра от источника бактерицидного света, составляет 5000 Вт/м2, что на два порядка величины ниже, чем 100 кВт/м2, являющиеся минимальным требованием к потоку мощности, раскрытым в патенте США № 6264802 Камрукова и соавт. Аналогично, средняя плотность мощности УФ света за время цикла процесса дезинфекции, который проводится с использованием любого из целевых диапазонов потока мощности, отмеченных на фиг. 6, вероятно, составляет по меньшей мере на два порядка величины меньше, чем требование, раскрытое в патенте США № 5144146 Векхоф. В частности, для процесса дезинфекции, проводимого с частотой импульсов между 60 Гц и приблизительно 70 Гц при разработке идей, представленных в настоящем раскрытии, было вычислено, что он имел средний поток мощности в УФ-диапазоне за время функционирования процесса дезинфекции, составляющий 2,9 Вт/м2, что на два порядками величины ниже, чем 100 Вт/м2, составляющим минимальное требование к потоку мощности, раскрытым в патенте США № 5144146 Векхоф. Кроме того, любой процесс дезинфекции, проводимый с использованием любого из целевых диапазонов потока мощности, отмеченных на фиг. 6, вероятно, не соответствует требованию по отношению среднеквадратичной мощности (RMS) к средней мощности или требованию по отношению пиковой мощности к средней мощности. Например, процесс дезинфекции, проводимый с частотой импульсов между 60 и 70 Гц при разработке идей по настоящему раскрытию, продемонстрировал отношение RMS мощности к средней мощности, составляющее 1,4 и отношение пиковой мощности к средней мощности, составляющее 4,2, на удалении приблизительно 1,0 метра от источника бактерицидного света в течение заданного импульса.

Для некоторых вариантов осуществления частоты в диапазоне от 55 Гц до 80 Гц и, в частности, 67 Гц, считали особенно подходящими для процессов дезинфекции, описанных в настоящем раскрытии. В частности, частоты с этими значениями имеют более высокую мощность на импульс, чем более высокие частоты, и, таким образом, полная доза UVC отмеченных частот больше, и доза UVC существенно больше на больших расстояниях вследствие закона обратных квадратов. Кроме того, преобразование электрической энергии в оптическую энергию при частотах отмеченного диапазона более эффективно, чем при более высоких частотах. Кроме того, существует происходит меньшая суммарная потеря энергии при частотах отмеченного диапазона при работе с относительно большими углами падения и отражения. Для процессов дезинфекции помещения желательно максимизировать манипулирование светом для достижения областей, которые не находятся на оптической оси источника дезинфекции. Несмотря на то, что частоты в диапазоне от 55 Гц до 80 Гц могут быть выгодными по нескольким причинам, разумно рассматривать частоты, большие, чем 80 Гц, или меньшие, чем 55 Гц для процессов дезинфекции, описанных в настоящем раскрытии.

Кроме того, частоты, составляющие 50 Гц и больше, демонстрируют выгодные характеристики, отличные от процессов, проводимых при частоте между 1,0 Гц и 2,0 Гц. В частности, шум света, создаваемый для частот 50 Гц и больше, был существенно меньше, чем шум света, создаваемый для частоты 1,0-2,0 Гц. Кроме того, визуальная интенсивность света, сгенерированного при частотах 50 Гц и больше, была существенно меньше, чем интенсивность света, сгенерированного для частоты 1,0-2,0 Гц. Кроме того, в этом отношении было найдено при дополнительном тестировании, что визуальная интенсивность света, сгенерированного при частотах 50 Гц и больше, была также существенно меньше, чем интенсивность света, сгенерированного при частотах 1,0-2,0 Гц, когда фильтр видимого света использовался для блокирования видимого света, излучаемого от лампы для процесса с частотой 1,0-2,0 (и никакой фильтр не использовался на устройстве для частот 50 Гц и больше).

Дополнительно в процессе такого тестирования было обнаружено, что эффективность дезинфекции 5-минутного цикла для процесса с частотой 1,0-2,0 Гц, использующего фильтр видимого света, существенно уменьшилась, в частности, на половину логарифмического деления, относительно вариантов осуществления, в которых фильтр видимого света не использовался на устройстве дезинфекции во время процесса при 1,0-2,0 Гц. Считается, что уменьшение в эффективности дезинфекции происходило вследствие комбинации измененных спектров испускаемого светового излучения, а также уменьшения суммарной дозы UVC в целевой поверхности. Учитывая то, что фильтр видимого света обычно является необходимым для процессов дезинфекции при частоте 1,0-2,0 вследствие экстремального значения сгенерированного видимого света, существует возможность использования более коротких циклов дезинфекции (то есть, короче, чем 5 минут) для процессов дезинфекции при частотах 50 Гц и больше, так как фильтр видимого света может не являться необходимым для ослабления визуальных стимулов. Кроме того, повышение срока службы лампочки может быть реализовано для процессов дезинфекции при использовании частот 50 Гц и более вследствие более низкого используемого потока мощности на импульс.

Как отмечено выше, может быть выгодным использование частоты выше порога безопасности для вызывания эпилептических припадков (который, как обычно полагают, составляет приблизительно 60 Гц) для способов и устройств, описанных в настоящем раскрытии, но, как далее отмечено выше, более низкие частоты (то есть, частоты меньше 60 Гц) могут использоваться. Более конкретно, частоты, которые считают потенциально вызывающими припадки (диапазон которых, как обычно полагают, составляет 3-60 Гц), могут использоваться в способах и устройствах, раскрытых в настоящем раскрытии. В таких случаях могут быть предприняты меры по экранированию или маскированию генерации видимого света из источника бактерицидного света. Например, устройство дезинфекции может включать в себя оптический фильтр, сконфигурированный для ослабления большей части или всего видимого света, сгенерированного из источника бактерицидного света. Кроме того, или альтернативно, устройство дезинфекции может включать в себя источник видимого света, отличный из источника бактерицидного света, который применяется для маскирования видимого света, сгенерированного бактерицидным источником света, или для синхронной пульсации с импульсами света из источника бактерицидного света таким образом, чтобы объединенное проецирование видимого света от этих двух источников света было больше, чем порог безопасности для вызывания эпилептических припадков (то есть, больше 60 Гц).

Фиг. 8 иллюстрирует пример устройства, включающего в себя источник бактерицидного света и отдельный источник видимого света, который может применяться таким образом. В частности, фиг. 8 иллюстрирует устройство 100, включающее в себя источник 102 бактерицидного света и источник 112 видимого света. Источник 102 бактерицидного света может включать в себя любой источник 102 бактерицидного света, который сконфигурирован для генерации и бактерицидного света, и видимого света. Например, источник 102 бактерицидного света может быть сконфигурирован для генерации бактерицидного ультрафиолетового света и видимого света. Кроме того, или альтернативно, источник 102 бактерицидного света может быть сконфигурирован для генерации бактерицидного видимого фиолетово-голубого света. В любом случае, источник 102 бактерицидного света может представлять собой импульсный источник бактерицидного света или может представлять собой непрерывный источник бактерицидного света. В последнем случае устройство 100 может включать в себя электрическую схему для того, чтобы включать и выключать непрерывный источник бактерицидного света на заданной частоте таким образом, чтобы повторяющиеся импульсы света могли быть сгенерированы из непрерывного источника бактерицидного света.

Источник 112 видимого света может включать в себя любой источник 102 света, который сконфигурирован для генерации видимого света, включая источники, которые могут выдавать непрерывный свет и источники, которые выдают импульсный свет. В некоторых случаях источник 112 видимого света может дополнительно генерировать свет, который не является видимым. В определенных вариантах осуществления источник 112 видимого света может дополнительно генерировать бактерицидный свет, такой как бактерицидный ультрафиолетовый свет и бактерицидный видимый фиолетово-голубой свет. В некоторых из таких случаев источник 112 видимого света может генерировать тот же самый тип света, что и источник 102 бактерицидного света, и, в дальнейших вариантах осуществления, может представлять собой источником света типа, аналогичного типу источника 102 бактерицидного света (то есть, источники света генерируют свет одним и тем же способом). Во других случаях, однако, источник 112 видимого света может не быть сконфигурирован для генерации бактерицидного света. Примеры ламп видимого света, которые можно рассмотреть, включают, но не ограничиваются указанным, лампы LED, люминесцентные лампы и любой тип источника бактерицидного света, который выдает видимый свет.

В любом случае, видимый свет, сгенерированный источником 112 видимого света, может иметь среднюю интенсивность, составляющую по меньшей мере около 90% средней интенсивности видимого света, спроецированного из источника 102 бактерицидного света, или прошедшего через оптический фильтр, окружающий источник 102 бактерицидного света, если это применимо. В некоторых вариантах осуществления видимый свет, сгенерированный источником 112 видимого света, может иметь большую интенсивность, чем интенсивность видимого света, спроецированного из источника 102 бактерицидного света, или прошедшего через оптический фильтр, окружающий источник 102 бактерицидного света, если это применимо. Например, в вариантах осуществления, в которых источник 112 видимого света излучает непрерывный свет, интенсивность видимого света, сгенерированного источником 112 видимого света, может составлять по меньшей мере приблизительно на 150% больше, чем интенсивность видимого света, спроецированного из источника 102 бактерицидного света, или прошедшего через оптический фильтр, окружающий источник бактерицидного света, если это применимо. Также в вариантах осуществления, в которых источник 112 видимого света генерирует импульсы видимого света, видимый свет, сгенерированный источником 112 видимого света, может иметь среднюю интенсивность между приблизительно 90% и приблизительно 110% от средней интенсивности видимого света, спроецированного из источника 102 бактерицидного света, или прошедшего через оптический фильтр, окружающий источник бактерицидного света, если это применимо. Обычно такие интенсивности могут быть измерены на любом заданном расстоянии от источников света, но может быть особенно подходящим, если отмеченная интенсивность измеряется на заданном расстоянии 1,0 метра или больше от источников света и, в некоторых случаях, на расстояниях 2,0 метра или больше, или даже 3,0 метра или больше от источников света. Таким образом, проецирование видимого света из источника 112 видимого света может быть достаточным для маскирования или может являться, по существу, эквивалентным (то есть, +/-10%) относительно проецирования видимого света из источника 102 бактерицидного света.

В некоторых конкретных случаях источник 112 видимого света может включать в себя аналогичные конфигурации измерений (то есть, форму и размер), что и источник 102 бактерицидного света. Например, для источника 112 видимого света и источника 102 бактерицидного света может быть выгодным иметь площади внешней поверхности, в пределах 20% друг относительно друга. Наличие таких сопоставимых площадей поверхности может способствовать испусканию источниками света сопоставимого количества света в дополнение к тому, что свет имеет сопоставимую интенсивность. В некоторых случаях источник 112 видимого света и источник 102 бактерицидного света могут иметь площади внешней поверхности в пределах около 10% друг относительно друга, или меньше. В определенных вариантах осуществления источник 112 видимого света и источник 102 бактерицидного света могут иметь одинаковые площади внешних поверхностей.

В некоторых случаях лампа 112 видимого света может быть окрашена для соответствия спектру видимого света, сгенерированному из источника 102 бактерицидного света. Кроме того, или альтернативно, может быть выгодным, чтобы источник 112 видимого света представлял собой лампу, которая использует меньше питания, чем источник 102 бактерицидного света. В частности, процесс дезинфекции, использующий такую лампу видимого света и также использующий источник бактерицидного света, пульсирующий на частоте, свет на которой кажется пульсирующим человеческому глазу (например, на частотах, меньших чем 60 Гц), может потребовать меньшего потребления энергии по сравнению с процессом дезинфекции с применением источника бактерицидного света, пульсирующего на частоте, свет на которой кажется непрерывным человеческому глазу. Такое более низкое потребление энергии может причиной использовать процесс с двумя лампами, а не процесс, в котором применяется только источник бактерицидного света.

Хотя данное ограничение не является обязательным, устройство 100 может представлять собой устройство дезинфекции жилого помещения/территории, и, таким образом, источник 102 бактерицидного света и источник 112 видимого света могут быть сконфигурированы для распределения света в пространстве окружающей среды территории/жилого помещения, в которой установлено устройство 100. Кроме того, источник 102 бактерицидного света и источник 112 видимого света могут быть сконфигурированы в устройствах, описанных в настоящем раскрытии, для распределения света по поверхностям в жилом помещении или территории, которые удалены более чем на 1,0 метра, или даже 2,0 или 3,0 метра от устройства 100. В определенных вариантах осуществления источник 102 бактерицидного света и источник 112 видимого света могут быть сконфигурированы как имеющие, по существу, аналогичные пространственные профили дисперсии света. Источники света могут иметь любую форму, размер или конфигурацию, в которой можно достигнуть таких целей. В определенных вариантах осуществления каждый из источника 102 бактерицидного света и источника 112 видимого света может являться в продольном направлении, по существу, перпендикулярным горизонтальной плоскости опорного элемента устройства, как показано на фиг. 8.

Другие особенности, которые могут упростить или улучшить дезинфекцию в жилом помещении или территории, в частности, на расстояниях 1,0, 2,0 или 3,0 метра от устройства 100, могут быть включены в устройство 100. Несколько примеров описано выше в отношении фиг. 1-3, и они не будут повторяться, для краткости. Кроме того, устройство 100 может включать в себя любую из особенностей, описанных в отношении устройств, описанных в отношении фиг. 1-3, включая, но не ограничиваясь, накапливающие энергию элементы 26, электрическую схему 28 пускового напряжения, электрическую схему 30 питания, электрическую схему 32 длительности импульса, программные инструкции 34, процессор 36, дополнительную батарею 38, удаленный пользовательский интерфейс 40, шнур 42 питания, колеса 44, датчик 46 присутствия, пользовательский интерфейс на устройстве (в дополнение или в качестве альтернативы удаленному пользовательскому интерфейсу 40), ручку для способствования мобильности устройства, входной разъем электрической розетки (в дополнение или в качестве альтернативы шнуру 42 питания) и/или дополнительные датчики, такие как дополнительные датчики присутствия и светочувствительные датчики. Некоторые из таких особенностей не показаны в устройстве 100 для упрощения чертежа на фиг. 9. Кроме того, некоторые из таких особенностей не описаны в отношении устройства 100 ради краткости.

Как показано на фиг. 8, устройство 100 может включать в себя схему электроснабжения 26, импульсную электрическую схему 108, программные инструкции 28, процессор 30, батарею 32, удаленный пользовательский интерфейс 34 и датчик присутствия 48. В целом, электрическая схема электроснабжения 26 сконфигурирована для подачи питания к каждому из источников 102 и 112 света для их функционирования, и импульсная электрическая схемы сконфигурирована для способствования импульсам света в источнике 102 бактерицидного света и, возможно, в источнике 112 видимого света, в зависимости от того, должен ли свет из источника видимого света излучаться в повторяющихся импульсах или непрерывно. В случаях, в которых источник 112 видимого света функционирует для генерации видимого света постоянно, видимый свет может служить, по существу, для маскирования видимого света, сгенерированного бактерицидным источником света. Напротив, в случаях, в которых источник 112 видимого света функционирует для генерации повторяющихся импульсов видимого света, импульсы видимого света из источника видимого света могут быть спроецированы между проецированиями света из источника бактерицидного света таким образом, чтобы проецирования видимого света из этих двух источников света создавали объединенный поток видимого света, пульсирующий на частоте, превышающей 60 Гц, минимизируя вызывание эпилептических припадков. В таких случаях источник бактерицидного света и источник видимого света пульсируют на одной и той же частоте, но с разностью фаз друг относительно друга. Длительность импульса источника бактерицидного света и источника видимого света может быть одинаковой или различной.

Фиг. 9 иллюстрирует схему двух операционных вариантов генерации света в каждом из источников 102 и 112 света друг относительно друга. В частности, на фиг. 9 показан блок 120, обозначающий, что импульс света генерируется в бактерицидном источнике света. Кроме того, на фиг. 9 показан блок 122, обозначающий что свет, сгенерированный в источнике видимого света, отличном от источника бактерицидного света, генерируется постоянной или пульсирует. Кроме того, на фиг. 9 показан блок 124, обозначающий, что генерацией света из этих двух источников света управляют таким образом, что проецирования видимого света из источника видимого света и проецирования видимого света из источника бактерицидного света создают непрерывный поток видимого света или объединенный поток видимого света, пульсирующий на частоте, превышающей 60 Гц.

Как отмечено выше, оптический фильтр, сконфигурированный для ослабления большей части или всего видимого света, сгенерированного из источника бактерицидного света, может использоваться для маскирования генерации видимого света из источника бактерицидного света. Следует отметить, что применение такого оптического фильтра не ограничивается вариантами осуществления, в которых источник бактерицидного света пульсирует на частоте между 3 Гц и 50 Гц. В частности, любое из устройств, описанных в настоящем раскрытии, может включать в себя оптический фильтр, сконфигурированный для ослабления большей части или всего видимого света, сгенерированного из источника бактерицидного света, независимо от частот импульсов света, сгенерированных им. Однако, следует отметить, что оптический фильтр, сконфигурированный для ослабления видимого света, обычно снижает бактерицидную эффективность устройств дезинфекции помещения, в частности, на расстояниях 1, 2 и 3 метра от источника бактерицидного света устройства. Таким образом, в некоторых случаях, может быть выгодным исключение оптического фильтр для ослабления видимого света в устройствах, описанных в настоящем раскрытии.

Специалистам в данной области техники, обладающим преимуществом настоящего раскрытия, будет понятно, что настоящее изобретение считают предоставляющим системы и способы дезинфекции пульсирующим светом, которые запускают импульсный источник бактерицидного света на частоте, превышающей 3 Гц. Дальнейшие модификации и альтернативные варианты осуществления различных аспектов изобретения будут очевидны для специалистов в данной области техники с учетом настоящего описания. Соответственно, настоящее описание должно быть истолковано только как иллюстративное, и предназначено только для целей обучения специалистов данной области техники общему способу выполнения изобретения. Следует понимать, что формы изобретения, показанные и описанные в настоящем раскрытии, должны быть приняты как предпочтительные в настоящее время варианты осуществления. Элементы и материалы могут быть заменены относительно проиллюстрированных и описанных в настоящем раскрытии, части и процессы могут быть инвертированы, и определенные особенности изобретения могут быть использованы независимо, как будет очевидно специалисту в данной области техники, обладающим преимуществом настоящего описания изобретения. Изменения могут быть внесены в элементы, описанные в настоящем раскрытии, не отступая от формы и объема изобретения, в соответствии с описанным в приведенной ниже формуле изобретения. Термин «приблизительно» при использовании в настоящем раскрытии относится к изменениям до +/-5% относительно указанного значения.

Реферат

Изобретение относится к области световой дезинфекции. Устройство дезинфекции включает в себя: импульсный источник бактерицидного света, при этом бактерицидный свет, сгенерированный из источника, проецируется наружу устройства; электрическую схему регулятора мощности для приложения пускового напряжения к источнику света на частоте, превышающей приблизительно 20 Гц; электрическую схему электроснабжения; одно или более устройств накопления электрического заряда; электрическую схему длительности импульса; датчик для определения присутствия человека в области, проходящей по меньшей мере на 1,0 метра от устройства дезинфекции; процессор; программные инструкции, исполнимые процессором для подавления и завершения генерации света от источника света после обнаружения присутствия человека датчиком присутствия. При этом одно или более устройств накопления электрического заряда и электрическая схема длительности импульса сконфигурированы для выделения заданного количества накопленной энергии за установленный промежуток времени таким образом, чтобы поток энергии ультрафиолетового света в диапазоне волн между 200 нм и 320 нм, сгенерированный в импульсном источнике бактерицидного света, находился между приблизительно 20 Дж/ми приблизительно 1000 Дж/м. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и силы воздействия устройств дезинфекции. 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула

1. Устройство дезинфекции, включающее в себя:
импульсный источник бактерицидного света, расположенный в пределах устройства дезинфекции таким образом, что бактерицидный свет, сгенерированный из импульсного источника бактерицидного света, проецируется наружу устройства дезинфекции;
электрическую схему регулятора мощности для приложения пускового напряжения к импульсному источнику бактерицидного света на заданной частоте, превышающей приблизительно 20 Гц;
электрическую схему электроснабжения;
одно или более устройств накопления электрического заряда, соединенных со схемой электроснабжения и с импульсным источником бактерицидного света;
электрическую схему длительности импульса, подключенную между одним или более устройствами накопления электрического заряда и импульсным источником бактерицидного света, при этом одно или более устройств накопления электрического заряда и электрическая схема длительности импульса сконфигурированы для выделения заданного количества накопленной энергии за установленный промежуток времени таким образом, чтобы поток энергии ультрафиолетового света в диапазоне волн между 200 нм и 320 нм, сгенерированный в импульсном источнике бактерицидного света, находился между приблизительно 20 Дж/м2 и приблизительно 1000 Дж/м2;
датчик присутствия для определения присутствия человека в области, проходящей по меньшей мере на 1,0 метра от устройства дезинфекции;
процессор; и
программные инструкции, исполнимые процессором для подавления и завершения генерации света от импульсного источника бактерицидного света после обнаружения присутствия человека датчиком присутствия.
2. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором электрическая схема регулятора мощности предназначена для приложения пусковых напряжений с частотой, превышающей приблизительно 40 Гц.
3. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором электрическая схема регулятора мощности предназначена для приложения пусковых напряжений с частотой, превышающей приблизительно 60 Гц.
4. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором электрическая схема регулятора мощности предназначена для пусковых напряжений с частотой между приблизительно 55 Гц и приблизительно 80 Гц.
5. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором одно или более устройств накопления электрического заряда и электрическая схема длительности импульса сконфигурированы для выделения заданного количества накопленной энергии за установленный промежуток времени таким образом, чтобы поток энергии ультрафиолетового света в диапазоне волн между 200 нм и 320 нм, сгенерированный в импульсном источнике бактерицидного света, находился между приблизительно 20 Дж/м2 и приблизительно 500 Дж/м2.
6. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором импульсный источник бактерицидного света имеет площадь внешней поверхности между приблизительно 50 см2 и приблизительно 250 см2.
7. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором импульсный источник бактерицидного света представляет собой многоцветный источник бактерицидного света.
8. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором импульсный источник бактерицидного света представляет собой ксеноновую разрядную лампу.
9. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором программные инструкции также являются исполнимыми процессором для приема данных относительно характеристик замкнутого пространства, в котором должно функционировать устройство дезинфекции.
10. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно включающее в себя:
корпус, окружающий импульсный источник бактерицидного света, при этом боковые стенки корпуса являются прозрачными для ультрафиолетового света, и при этом импульсный источник бактерицидного света и корпус расположены в устройстве дезинфекции таким образом, что ультрафиолетовый свет, излучаемый от импульсного источника бактерицидного света и передаваемый через корпус, проецируется наружу устройства дезинфекции;
газозаборник, расположенный на первом конце корпуса; и
газоотвод, расположенный на втором конце корпуса, противоположном первому концу.
11. Устройство дезинфекции по п. 10, дополнительно включающее в себя фильтр озона, размещенный вблизи газоотвода.
12. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором импульсный источник бактерицидного света расположен в продольном направлении, по существу, перпендикулярно горизонтальной плоскости устройства дезинфекции.
13. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором устройство дезинфекции не содержит непрозрачного компонента на 360o вокруг удлиненной части импульсного источника бактерицидного света, в результате чего свет, излучаемый из импульсного источника бактерицидного света, окружает устройство дезинфекции на расстоянии по меньшей мере 1 метра от устройства дезинфекции.
14. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно включающее в себя колеса в целях способствования мобильности устройства дезинфекции.
15. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором устройство дезинфекции включает в себя привод для перемещения импульсного источника бактерицидного света в пределах устройства дезинфекции.
16. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно включающее в себя батарею, соединенную с электрической схемой электроснабжения.
17. Устройство дезинфекции по п. 1, дополнительно включающее в себя шнур питания и/или входной разъем электрической розетки, содержащий опорный элемент для соединения с источником питания переменного тока электросети здания, при этом электрическая схема электроснабжения содержит:
повышающий трансформатор для усиления переменного тока, полученного через шнур питания и/или входной разъем электрической розетки; и
выпрямитель для преобразования переменного тока, принятого от повышающего трансформатора, в постоянный ток.
18. Устройство дезинфекции по п. 1, в котором импульсный источник бактерицидного света генерирует ультрафиолетовый свет и видимый свет, при этом устройство дезинфекции дополнительно включает в себя источник видимого света, отличный от импульсного источника бактерицидного света, и при этом источник видимого света и источник бактерицидного света имеют около 20% площади внешней поверхности друг друга.

Документы, цитированные в отчёте о поиске

Установка для обеззараживания воздуха

Авторы

СТИБИК Марк Э. (US)
ДЕЙЛ Чарльз (US)
ГЕРРЕРО Эдвард С. Мл. (US)
ФРУТАН Пол П. (US)
СИММОНС Сара Э. (US)
ЧОРНЕЙ Борис (US)
STIBICH MARK A
DALE CHARLES
GUERRERO EDWARD C JR
FROUTAN PAUL P
SIMMONS SARAH E
CIORNEIU BORIS
STIBICH, Mark, A.
DALE, Charles
GUERRERO, Edward, C., Jr.
FROUTAN, Paul, P.
SIMMONS, Sarah, E.
CIORNEIU, Boris

Патентообладатели

XENEX DISINFECTION SERVICES LLC
XENEX DISINFECTION SERVICES, LLC

Заявители

XENEX DISINFECTION SERVICES LLC
XENEX DISINFECTION SERVICES, LLC

СПК: A23L3/28 A23V2002/00 A61L2/10 A61L2/24 A61L2/26 A61L9/00 A61L2202/11 A61L2202/14 A61L2202/25

МПК: A61L2/10

Публикация: 2018-08-06

Дата подачи заявки: 2015-09-18

0
0
0
0
Невозможно загрузить содержимое всплывающей подсказки.
Поиск по товарам
Добавить свой товар
Сообщества
Товары
Участники
Патенты
Запросов

Поставщикам
О сервисе
Блогерам
Помощь
Представьтесь