專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣供應(yīng)器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣供應(yīng)系統(tǒng)和該空氣供應(yīng)系統(tǒng)在使用紫外線(uv)輻射 來(lái)殺滅諸如病毒、細(xì)菌和真菌的空氣攜帶的生物體中的應(yīng)用，所述生物體 也稱(chēng)為有機(jī)物質(zhì)、病原體或生物污染物。對(duì)于本申請(qǐng)來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)"殺滅，，也
包括任何DNA或RNA毀滅。
背景技術(shù)：
為了提供基于紫外線消毒的有效的消毒呼吸器，本申請(qǐng)認(rèn)識(shí)到需要考 慮使用者的空氣消耗率。因此，本發(fā)明考慮到典型個(gè)人在特定工作條件以 及在通過(guò)所述呼吸器的最大流量的因素下的峰值呼吸。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明 涉及其重點(diǎn)在于為在傳染性環(huán)境中工作并進(jìn)行中等運(yùn)動(dòng)的個(gè)人提供安全 的空氣供應(yīng)的呼吸器的設(shè)計(jì)。中等運(yùn)動(dòng)或輕度運(yùn)動(dòng)由國(guó)家職業(yè)安全與健康 研究所(NIOSH)定義為不超過(guò)50瓦的工作量。這一活動(dòng)水平等同于一 般的成年人以每小時(shí)三英里的速度步行。在這些條件下，NIOSH將峰值呼 吸設(shè)定為85SLM,其中以分鐘-升為單位的空氣消耗是25。
下面所討論的實(shí)施方案針對(duì)僅僅進(jìn)行中等運(yùn)動(dòng)的體力勞動(dòng)者及其家 庭成員，而不是進(jìn)行150瓦或更高水平的運(yùn)動(dòng)的第一出動(dòng)人員或軍隊(duì)成員。 然而，應(yīng)該理解，所描述的方法可升級(jí)到高端應(yīng)用或任何其他應(yīng)用。
針對(duì)體力勞動(dòng)者及其家庭成員的呼吸器器具的規(guī)格是
最大流量一220 SLM(通過(guò)過(guò)濾器到達(dá)面罩)
峰值呼吸一90 SLM(1.5升每秒){其中S<10E-11}
功率消耗一7瓦
電池充電一8小時(shí)(基于失去能量的70瓦小時(shí)電池組)
重量一2.5磅(電池和紫外線室的重量是1.5磅)。
對(duì)使用UVC光來(lái)消除活性空氣攜帶的病原體的建才莫的最全面的嘗試 是由Kowalski等人在期刊Quantitative Microbiology (數(shù)量微生物學(xué))2, 249-270,2000中發(fā)表的Mathematical Modeling of Ultraviolet Germicidal Irradiation for Air Disinfection (用于空氣消毒的紫外線殺菌輻射的數(shù)學(xué)建 模)。該論文概述了由方程式S二e(-klt)定義的關(guān)于病原體種群衰減的經(jīng)典方 法。其中S是照射后存活的病原體種群部分，I是以每平方厘米微瓦為單 位的強(qiáng)度，k是用平方厘米每微焦耳表示的特定病原體的標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)，t 是以秒為單位的照射時(shí)間。
如Kowalski等所概述，對(duì)包括三種病原體在內(nèi)的8種已知病原體的研 究已經(jīng)示出在初次照射后存活的次級(jí)種群。通過(guò)分配第二速率常數(shù)k2并 使用同一方程式S-e(-k2It)將這個(gè)種群的衰亡加入到所述第一種群，使用上 述經(jīng)典方法處理該種群。關(guān)于K2的值的信息是有限的，只可得到用于8 種病原體的值。次級(jí)存活種群的原因可以歸因于一種或多種可能性，其包 括l)對(duì)UVC的較高的抵抗力2)病原體的群集以及3)非最優(yōu)的室設(shè)計(jì)， 其中強(qiáng)度(光子通量)很不均勻(在最接近燈的地方強(qiáng)度高，而在其他地方強(qiáng) 度要低得多)。過(guò)去，通常通過(guò)將UVC光投射到表面上的病原體之上進(jìn)行 劑量研究。因此，在這些條件下很可能原因1和/或2是造成病原體的次級(jí) 存活種群的主要原因。
然而，第三個(gè)原因表明在UVC系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際結(jié)果迄今為止一直是很 差的，這是由于所有的已知系統(tǒng)都已經(jīng)利用了其中空氣流過(guò)圓燈的設(shè)計(jì)， 而所述園燈的光子通量基于燈的半徑和到燈的距離急劇地變化。事實(shí)上， 一些文獻(xiàn)錯(cuò)誤地教授強(qiáng)度隨到燈的距離成平方下降，甚至沒(méi)有考慮燈的半 徑{當(dāng)半徑接近于零，Xl(在燈旁邊的強(qiáng)度)/X2(在離開(kāi)燈某一距離的強(qiáng)度) 的比值趨于無(wú)窮大}。對(duì)強(qiáng)度場(chǎng)建才莫的更復(fù)雜的嘗試(例如Kowalski等人) 涉及超過(guò)15個(gè)變量，其中的許多個(gè)變量難以測(cè)量或預(yù)測(cè)，并且，即使是 這些模型也顯示出當(dāng)前的室設(shè)計(jì)的強(qiáng)度的廣泛變化。
最重要的是，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)沒(méi)有提供對(duì)空氣消毒系統(tǒng)成效的評(píng)價(jià)或測(cè) 定，并且沒(méi)有在測(cè)量低的病原體濃度方面進(jìn)行嘗試。如在演示中和通過(guò)模
型的使用都示出的那樣，這些系統(tǒng)具有急劇變化的效果，這一事實(shí)意味著 在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中還沒(méi)有解決在平面上測(cè)量的例如k2的次級(jí)效應(yīng)。
本發(fā)明設(shè)法通過(guò)利用其中流量是受控的、包括泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的消 毒室或滅菌室來(lái)解決這些問(wèn)題中的一些。為了解決由不均勻的紫外線強(qiáng)度 引起的病原體的次級(jí)存活，本發(fā)明進(jìn)一步提出提供高強(qiáng)度的輻射區(qū)。
使用泵、風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)來(lái)使流體移動(dòng)是已知的。例如，通常通過(guò)使用 安裝在天花板上的或直立的風(fēng)扇來(lái)使房間中的空氣循環(huán)。這些通常包括用 于手動(dòng)調(diào)整風(fēng)扇速度以適應(yīng)〗吏用者偏好的多個(gè)裝置。然而，對(duì)于安裝在殼 體或管道內(nèi)以便使空氣流過(guò)所述殼體或管道的泵、鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇，沒(méi)有已 知的系統(tǒng)在外部因素變化并因此影響流量或空氣壓力時(shí)，自動(dòng)地調(diào)整供應(yīng) 到泵、鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇的功率或調(diào)整閘門(mén)或例如蝶形閥的其他機(jī)構(gòu)，以便實(shí) 現(xiàn)恒定的流量或恒定的壓力。本發(fā)明提出一種系統(tǒng)，其中的流量或空氣壓 力是可控的，以使得流量或壓力大致保持恒定。
在空氣凈化領(lǐng)域，已經(jīng)做了濾出顆粒的大量工作，例如在許多強(qiáng)迫通 風(fēng)的家用加熱單元中見(jiàn)到的風(fēng)道系統(tǒng)中的過(guò)濾器。如下面所討論的那樣， 也使用過(guò)濾器濾出面罩中的有害顆粒。對(duì)于生物污染物，在使用汞蒸汽燈 消毒水方面也做了大量工作，并且也已經(jīng)考慮到使用真空紫外線源殺滅生
物污染物。例如，Brais的美國(guó)專(zhuān)利笫5,833,740號(hào)公布了使用紫外線源并 利用安裝在殼體內(nèi)的湍流發(fā)生器的化學(xué)空氣凈化和生物凈化。在Kaura的 美國(guó)專(zhuān)利第6,623,544 Bl號(hào)也討_淪了借助紫外線的空氣凈化。在該專(zhuān)利中， 空氣經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾器(包括靜電過(guò)濾器)、高能離子的電離和紫外光輻射的 處理。另一方面，由3M制造的PAPR包括使用化學(xué)藥品殺滅生物病原體 的空氣凈化器。
Showdeen等人的美國(guó)專(zhuān)利第5,446,289號(hào)也討論了借助于安裝在室內(nèi) 的紫外線燈來(lái)消毒物品。
然而，使用紫外線源殺滅空氣中的生物污染物的現(xiàn)有技術(shù)并沒(méi)有考慮 到控制通過(guò)紫外輻射源的流量以侵i空制所述污染物凈皮照射的紫外線劑量， 也沒(méi)有考慮到控制滅菌室或消毒室的壓力。更具體地，它們沒(méi)有考慮到使 用泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)枳/使空氣流過(guò)紫外線源，并且沒(méi)有考慮到通過(guò)調(diào)整泵、
風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的功率來(lái)調(diào)整空氣的流量。因而，現(xiàn)有技術(shù)也并沒(méi)有考慮到 通過(guò)自動(dòng)調(diào)整供應(yīng)到泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的功率來(lái)響應(yīng)變化的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié) 能，而節(jié)能在便攜式裝置中特別重要。
此外，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不確保通過(guò)滅菌室或消毒室或通過(guò)消毒區(qū)(例如 在房屋、船或飛機(jī)的風(fēng)道系統(tǒng)內(nèi)提供的紫外輻射區(qū))的生物污染物受到足 夠量的輻射以使之變得無(wú)害。它們也沒(méi)有優(yōu)化在便攜式裝置中的功率使 用，也沒(méi)有考慮到紫外輻射的可能的有害副產(chǎn)物，如臭氧和一氧化碳。
也沒(méi)有技術(shù)教授使用紫外輻射來(lái)主動(dòng)破壞在面罩組件中的生物污染 物。就面罩領(lǐng)域而言，帶有各種類(lèi)型過(guò)濾器的面罩是公知的。例如，
Wadsworth等人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布第2005/0079379 Al號(hào)描述了對(duì)面罩 改進(jìn)，這一面罩使用雙層或多層隔離織物，其中至少一個(gè)隔離織物層不透 液體但允許濕氣通過(guò)微孔，并且諸層可以含有抗菌劑。而Kirollos等人的 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布第2004/0223876號(hào)又描述了例如呼吸保護(hù)裝置的暴露 保護(hù)設(shè)備，其包括用于指示目標(biāo)物質(zhì)存在的探測(cè)器。
Wen的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布第2003/0111075 Al號(hào)雖然描述了殺滅細(xì)菌 的防毒面罩，但其使用了化學(xué)試劑。Wen利用了含有活動(dòng)期和消極期的過(guò) 濾器具，所述活動(dòng)期含有至少一種化學(xué)試劑以殺滅周?chē)募?xì)菌和病毒。
本發(fā)明設(shè)法解決這些問(wèn)題，并設(shè)法不僅通過(guò)便攜式面罩裝置向使用者 提供消毒空氣，也提出消毒由使用者呼出的空氣。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，提供了一種空氣消毒系統(tǒng)，其包括用于提供預(yù)定強(qiáng)度紫 外光的紫外光源、具有輸入端(input)和輸出端(output)的鼓風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器(例 如安裝在所述鼓風(fēng)機(jī)的輸入端或輸出端處的HEPA過(guò)濾器)，空氣供應(yīng)的 氣壓或空氣流量可以被自動(dòng)調(diào)整以滿足需求方面的變化。所述系統(tǒng)進(jìn)一步 包括用于在高強(qiáng)度區(qū)用高強(qiáng)度紫外光輻射病原體的輻射裝置，其中高強(qiáng)度 光具有比預(yù)定強(qiáng)度高的強(qiáng)度。可以由例如紫外線透鏡(UVlens)的紫外光 ;^改大器(UV beam magnifier)或單獨(dú)的高功率光源產(chǎn)生高強(qiáng)度光。應(yīng)該理
解，提供具有高強(qiáng)度光照射的高強(qiáng)度區(qū)既適用于使用面罩的使用者特定裝 置，也適用于例如風(fēng)道消毒系統(tǒng)的多用戶系統(tǒng)。
進(jìn)一步，依照本發(fā)明，提供了用于將消毒空氣供應(yīng)提供到面罩的空氣 消毒系統(tǒng)，其包括面罩、滅菌室、紫外光源、用于產(chǎn)生空氣流的泵、風(fēng)扇
或鼓風(fēng)機(jī)，以及顆粒過(guò)濾器(例如安裝在殼體上的HEPA過(guò)濾器)，所述面 罩具有空氣輸入端和空氣輸出端，所述滅菌室包括一殼體，該殼體具有用 于接收來(lái)自大氣的空氣的輸入端和連接到所述面罩輸入端的輸出端，其中 空氣供應(yīng)的空氣壓力或空氣流量被自動(dòng)調(diào)整以滿足需求的變化，且其中所 述系統(tǒng)包括紫外光束^:大器和所述殼體的第二輸入端中的一個(gè)或兩個(gè)，所 述第二輸入端被連接至面罩的輸出端。所述系統(tǒng)可以使用傳感器測(cè)量空氣 流的流量或空氣壓力，并使用傳感器信號(hào)來(lái)控制所述空氣流的流量或所述 空氣流的空氣壓力?？梢酝ㄟ^(guò)以下方式來(lái)控制流量或壓力通過(guò)控制供應(yīng) 到泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)^L的功率，或通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在殼體或管道內(nèi)的或安裝在 殼體或管道上游或下游的手動(dòng)控制閥或電動(dòng)控制閥，或通過(guò)對(duì)泵、風(fēng)扇或 鼓風(fēng)機(jī)以及此類(lèi)閥進(jìn)行調(diào)整。具體地，可以調(diào)整流量以提供大體上恒定的 流量，或可以調(diào)整壓力以提供大體上恒定的壓力。所述閥可以包括孔以便 讓空氣通過(guò)閥，或者所述閥適于總是至少部分開(kāi)著以確保微小的正壓。所 述系統(tǒng)可以是便攜式系統(tǒng)，其中泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)以及任何電動(dòng)控制閥的 電力由至少一個(gè)電池供電。可以調(diào)整由使用者的吸氣和呼氣引起的壓力變 化，以便提供恒定的空氣流量或恒定的空氣壓力系統(tǒng)。具體地，安裝在殼 體或管道內(nèi)的或在面罩內(nèi)的壓力傳感器可以用于提供壓力信號(hào)，該壓力信 號(hào)用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的功率和/或用于控制電動(dòng)控制閥，以 便在需要時(shí)將空氣提供給使用者，從而在面罩內(nèi)提供正壓力而避免在使用 者呼氣或低耗力期間的過(guò)度壓力累積，同時(shí)仍在吸氣期間確保足夠的氣流 而無(wú)須顧及使用者的耗力水平。因此，在本發(fā)明的恒定壓力系統(tǒng)中， 一個(gè) 實(shí)施方案考慮到調(diào)整閥以適應(yīng)由于使用者的吸氣和呼氣引起的壓力變化(因 為本發(fā)明的系統(tǒng)i殳法維持恒定壓力)。當(dāng)所述閥變化時(shí)，流量就變化，而這 影響了泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)所必需的工作強(qiáng)度(因?yàn)榭諝獗仨殢脑诒?、風(fēng)扇或 鼓風(fēng)機(jī)的上游側(cè)的零加速到在泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的下游側(cè)所需要的特定流 量)。在供應(yīng)到鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇的功率被調(diào)整的情況下，優(yōu)選地，使用被設(shè)計(jì)
成具有低慣性的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，例如通過(guò)使用石墨組分并進(jìn)一步提供用于 在不需要空氣流時(shí)快速停止風(fēng)扇的裝置。所述停止可以通過(guò)使用電動(dòng)微型 制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)可以使用可單獨(dú)致動(dòng)的、具有相同或不同功 率的多個(gè)電動(dòng)才幾，以通過(guò)僅僅對(duì)所選4奪數(shù)量的電動(dòng)機(jī)或具有所選4奪功率的 一個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電而實(shí)現(xiàn)所需流量來(lái)優(yōu)化功率消耗。
壓力傳感器可以^fc改置在面罩附近或在面罩上，以限制由于沿著輸送 管的壓降而帶來(lái)的誤差。傳感器可以提供電壓或電流輸出。優(yōu)選地，所述 信號(hào)是混合的信號(hào)裝置，其中小的電壓信號(hào)被數(shù)字化以確保所傳送信號(hào)的 準(zhǔn)確度。優(yōu)選地，使用多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器可被取平均，或者高 值和低值被拋棄，以確保信號(hào)的可重復(fù)性和穩(wěn)定性。傳感器可以是溫控的， 以避免由于周?chē)鷾囟鹊母淖兌a(chǎn)生的誤差。該系統(tǒng)也可以與紫外光源結(jié)合 使用，以殺滅或破壞生物病原體?？梢赃x擇過(guò)濾器的性質(zhì)，以限制紫外光 源要?dú)缁蚱茐牡奶囟ㄉ锊≡w的群集或凝塊。通常使用能夠過(guò)濾0.1
[im直徑或更小的病原體的過(guò)濾器。為了解決對(duì)紫外輻射具有較高抗性的 生物污染物(病原體的次級(jí)存活率)，高強(qiáng)度區(qū)可以被界定在殼體或管道的 輸入端或輸出端、或者在殼體中的任何其他位置、或者在殼體的上游或下 游，并且可以包括供空氣通過(guò)并界定高強(qiáng)度區(qū)的小孔或通道，例如0.3cm2 的孔。紫外光束放大器通過(guò)將紫外光束集中在例如0.3 cr^孔的高強(qiáng)度區(qū)來(lái) 產(chǎn)生高強(qiáng)度輻射。因此，用高強(qiáng)度紫外光輻射病原體的輻射裝置可以包括 光束放大器，該光束放大器通常包括由例如二氧化硅的高透射率物質(zhì)制成 的透鏡。高強(qiáng)度區(qū)可以包括高反射性圓筒，該高反射性圓筒從所述孔延伸 來(lái)界定一個(gè)通道，以確保給通過(guò)高強(qiáng)度區(qū)的空氣足夠的照射時(shí)間(或者，在 下面所討論的閃光燈的情況下，確保被脈沖照射)?？梢允褂卯a(chǎn)生高強(qiáng)度紫 外光脈沖的紫外線激光器或閃光燈(例如，由Perkin Elmer生產(chǎn)的氛或氣-汞閃光燈，如RSL3100)或其他能量源來(lái)代替紫外線汞蒸汽燈。在這種情 況下，光束^:大器可以在一些實(shí)施方案中與紫外線激光器或閃光燈一起使 用。系統(tǒng)通常是^^攜式系統(tǒng)，可以由一個(gè)或更多可更換的或可再充電的電 池供電，例如鋰離子電池。由使用者呼出的氣體可以通過(guò)將所呼出的氣體 引導(dǎo)到殼體的第二輸入端來(lái)進(jìn)行消毒，或者可以通過(guò)將所呼出的氣體供應(yīng) 到單獨(dú)的滅菌室來(lái)進(jìn)行消毒。
更進(jìn)一步，依照本發(fā)明，提供了一種減少空氣流中的病原體的方法， 其包括在第一預(yù)定時(shí)段將空氣流暴露于第一強(qiáng)度紫外輻射、將空氣流暴露 于高于所述第一強(qiáng)度的提高的強(qiáng)度紫外輻射。所述提高的強(qiáng)度可以包括一 定范圍的提高的強(qiáng)度，該提高的強(qiáng)度下的照射可以持續(xù)一段時(shí)間，該持續(xù) 時(shí)間比所述第一預(yù)定時(shí)段短，并且可以包括空氣流通過(guò)高強(qiáng)度區(qū)期間的時(shí) 間。紫外輻射的第一預(yù)定時(shí)段可以被界定為空氣流通過(guò)例如殼體的特定區(qū) 域所需要的時(shí)間?？梢杂衫缱贤饩€透鏡的光束放大器提供所述提高的強(qiáng) 度。高強(qiáng)度區(qū)可以包括空氣流被強(qiáng)制通過(guò)的通道，或者可以包括殼體的一 部分。
更進(jìn)一步，依照本發(fā)明，提供了一種防護(hù)空氣攜帶的病原體的方法，
其包括(a)提供用于將空氣引導(dǎo)給使用者的面罩，(b)使用紫外線輻射來(lái)消毒 被引導(dǎo)給使用者的空氣。該方法可以包括對(duì)由使用者呼出的空氣進(jìn)行消 毒。該方法可以包括控制被引導(dǎo)給使用者的空氣的流量或壓力。在使用者 吸氣和呼氣期間以及在使用者耗力改變期間可以控制壓力以維持大致恒 定壓力?？梢酝ㄟ^(guò)控制止回閥和鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇或泵中的至少 一種來(lái)控制由 鼓風(fēng)才幾/風(fēng)扇/泵提供的空氣流或壓力。
附圖簡(jiǎn)述


圖1示出本發(fā)明的便攜式消毒器具的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化表示；
圖2示出本發(fā)明的消毒器具的一部分的另一個(gè)實(shí)施方案；
圖3示出本發(fā)明的消毒器具的一部分的又一個(gè)實(shí)施方案；
圖4示出本發(fā)明的消毒器具的一部分的又一個(gè)實(shí)施方案；
圖5示出使用者戴著本發(fā)明的便攜式消毒器具的又一個(gè)實(shí)施方案；
圖6示出通過(guò)本發(fā)明的消毒器具的另一個(gè)實(shí)施方案的一部分的縱剖面
圖7是圖6的實(shí)施方案的頂視圖8示出圖6的器具沿著線A-A的橫截面圖9示出被連接到以三維示出的面罩的圖6的器具的側(cè)視圖IO是本發(fā)明的面罩組件的另一個(gè)實(shí)施方案的三維視圖11是本發(fā)明的面罩組件的另一個(gè)實(shí)施方案的三維視圖12示出本發(fā)明的電路的一個(gè)實(shí)施方案的方框圖13是本發(fā)明的滅菌室的另一個(gè)實(shí)施方案的三維視圖14是通過(guò)圖13的實(shí)施方案的一部分的剖面圖15是通過(guò)圖13的實(shí)施方案的另一部分的剖面圖16示出裝在腰包內(nèi)的成對(duì)的滅菌室和電源的一個(gè)實(shí)施方案，
圖17示出裝在腰包內(nèi)的滅菌室和電源的另一個(gè)實(shí)施方案，
圖18是通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的另一個(gè)實(shí)施方案的一部分的剖面圖，
圖19是通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的又一個(gè)實(shí)施方案的一部分的剖面圖，
圖20是通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化橫截面圖，
圖21是通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的另 一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化橫截面圖，
圖22是通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的另 一個(gè)實(shí)施方案的 一部分的橫截面圖，
圖23是示出風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的使用的、通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的又一個(gè) 實(shí)施方案的簡(jiǎn)化;險(xiǎn)截面圖，
圖24是示出風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的使用的、通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的又一個(gè) 實(shí)施方案的一部分的簡(jiǎn)化橫截面圖，
圖25是示出風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的使用的、通過(guò)本發(fā)明的滅菌室的又一個(gè) 實(shí)施方案的一部分的筒化橫截面圖，
圖26示出制造滅菌室殼體的方法，
圖27示出制造滅菌室殼體的另一種方法，
圖28示出本發(fā)明的一副手套的實(shí)施方案，
圖29示出裝在密封塑料袋中的本發(fā)明的一副手套的另一個(gè)實(shí)施方案， 圖30示出用于移除與本發(fā)明的器具一起使用的手套的墊，
圖31示出本發(fā)明的消毒室的三維視圖，
圖32示出圖31的消毒室的側(cè)面板和后面板的實(shí)施方案，
圖33示出圖31的消毒室的上面板和下面板的實(shí)施方案，
圖34示出用于在圖31的消毒室內(nèi)支撐器具和衣物的支撐裝置的一個(gè) 實(shí)施方案，
圖35示出通過(guò)本發(fā)明的消毒器具的又一個(gè)實(shí)施方案的一部分的縱剖 面圖，
圖36示出通過(guò)本發(fā)明的消毒器具的又一個(gè)實(shí)施方案的一部分的縱剖 面圖，
圖37示出通過(guò)本發(fā)明的消毒器具的又一個(gè)實(shí)施方案的一部分的縱剖 面圖，以及
圖38至圖44示出通過(guò)本發(fā)明的消毒器具的三個(gè)其他實(shí)施方案的一部 分的縱剖面圖。
發(fā)明詳述
如上所述，本發(fā)明界定了提供空氣流的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 過(guò)濾器和諸如泵、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的用于傳送空氣的裝置以及用于控制空氣 流的流量或空氣壓力的裝置。相反，現(xiàn)有技術(shù)的裝置使用恒定的高流量， 由于大的壓降，這阻止了使用優(yōu)良的HEPA過(guò)濾器。同樣，它們產(chǎn)生引起 空氣持續(xù)排出的大的正壓，并因此通常與允許空氣自由地通過(guò)面罩的類(lèi)似 面盔的面罩一起使用。因?yàn)樗鼈儾⒎钦?qǐng)求式的系統(tǒng)，因此有可能使得使用 者暴露于污染較重的空氣。而本發(fā)明使用受控的空氣流系統(tǒng)以避免這些缺 點(diǎn)。本申請(qǐng)的實(shí)施方案進(jìn)一步包括用于通過(guò)用紫外輻射輻射空氣流來(lái)殺滅 或破壞在空氣流中的有機(jī)污染物的裝置。
為了便于理解將關(guān)于圖37-40所討論的一些概念和元件，本發(fā)明包括了 本申請(qǐng)要求優(yōu)先權(quán)的、早期提交的申請(qǐng)的實(shí)施方案和說(shuō)明。在圖1中示出 本發(fā)明的便攜式空氣消毒器具的一個(gè)這樣的先前討論的實(shí)施方案，其示出
經(jīng)由柔性輸送管120連接到滅菌室110的面罩100。面罩100包括單向進(jìn)氣 閥122和單向排氣閥124。面罩IOO罩在人的鼻子和嘴巴上，排氣閥124將 呼出的空氣送入大氣中。進(jìn)氣閥122允許個(gè)人吸入消毒空氣。單向閥122、 124確保個(gè)人呼吸消毒空氣，同時(shí)將使用過(guò)的空氣排》文到大氣中。如將會(huì)在 下面相對(duì)于圖37-40更詳細(xì)地討i侖的那樣，本發(fā)明的實(shí)施方案包括用紫外輻 射來(lái)輻射所呼出的或使用過(guò)的空氣的可能性，而不是簡(jiǎn)單地將其排到大氣 中。閥122、 124可以是簡(jiǎn)單的止回閥、過(guò)中止回閥或電動(dòng)閥。在一個(gè)實(shí)施 方案中，閥開(kāi)著的面積^皮選擇為大致符合人類(lèi)氣管的^f黃截面(大約3-5 cm2)。 優(yōu)選地由柔性材料制成的輸送管120被選擇為具有相似的橫截面(大約3-5 cm2)。在一個(gè)優(yōu)先的實(shí)施方案中，為了《更于清洗，面罩IOO、閥122、閥124 和輸送管120被設(shè)計(jì)為可從滅菌室或消毒室110拆卸下來(lái)的，并優(yōu)選地由 在洗碗機(jī)使用安全的材料制成。通過(guò)提供快速釋放的連接器或提供允許滅 菌室、輸送管或軟管和面罩容易地彼此分開(kāi)的連接器，各部分允許容易地 更換磨損部分或使用來(lái)自另一器具的部件。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述器具 可以包括眼睛保護(hù)裝置，諸如眼鏡、風(fēng)鏡或如參考數(shù)字130所指示的下翻 式透明護(hù)目鏡。這個(gè)實(shí)施方案的護(hù)目鏡130包括平視顯示器(heads-up display)和用于接收外部饋入以將信息在顯示器130上顯示出來(lái)的接收器 190。接收器190可以是無(wú)線接收器，例如用于接收無(wú)線因特網(wǎng)饋入或緩存 內(nèi)容信息饋入的WiFi接收器。在所示出的實(shí)施方案中，空氣泵170被包含 在室110內(nèi)以在面罩100內(nèi)提供正壓力，從而確保周?chē)諝獠粫?huì)沿著鄰接 使用者面部的面罩100的側(cè)邊在無(wú)意中被pA^到面罩100內(nèi)。通過(guò)向面罩 IOO提供空氣流，泵170還起到使吸入過(guò)程不費(fèi)力的作用。 一個(gè)這樣的泵是 隔膜泵，例如由Rietschle Thomas of Sheboygan,WI.生產(chǎn)的7010/-2.2N (直流 12V和24V)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，不是直接地將空氣推動(dòng)到面罩，而是 由泵供應(yīng)到供應(yīng)罐，然后經(jīng)由在面罩或罐處的適當(dāng)調(diào)整器供應(yīng)到面罩。
在這個(gè)實(shí)施方案中，消毒器或滅菌室110的內(nèi)部容積近似地相當(dāng)于成 年人在中等耗力下的一次人類(lèi)呼吸。(對(duì)于典型的成年人，不動(dòng)的成年人的 典型呼吸是大約0.5升，中等耗力下容積通常將會(huì)增加到1和1.5升)。然 而，如同在下面更詳細(xì)討論的那樣，通過(guò)室的流量^皮監(jiān)控以確?？紤]到較 大的呼吸和快速的呼吸。然而，本發(fā)明并非限于這樣的配置。如下面所討
論的那樣，在其他實(shí)施方案中，室的容積特別地被選擇為小于器具的典型 使用者的平均呼吸。在本實(shí)施方案中，滅菌室110在外形上是管狀的，直
徑大約是三英寸(3"),長(zhǎng)度大約是六到八英寸(6-8")。紫外光源140被安裝 在室110內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，紫外光源是借助于托架(未示出)安裝的 大體上沿著室中心延伸的汞蒸汽燈。在使用汞蒸汽燈作為紫外光源的實(shí)施 方案中，所述燈被保護(hù)在石英套筒中以降低破損的可能性。此外，包括傳 感器172，以監(jiān)控汞蒸汽燈的輸出，如果燈停止輻射，就關(guān)閉到面罩100 的閥174。這將會(huì)確保不會(huì)有來(lái)自燈的有害氣體、也不會(huì)有未經(jīng)處理的空 氣進(jìn)入到使用者的肺。優(yōu)選地，包括多個(gè)紫外線傳感器，因?yàn)樗鼈円子陔S 時(shí)間而降質(zhì)。因此，監(jiān)控紫外線量的多個(gè)傳感器有利于確保紫外線源產(chǎn)生 足夠的紫外線。傳感器172可以是由AlGaN、 SiC、 A1N、 GaN、 InGaN、 AlInGaN、 GaAs、 Si或AlN:SiC合金制成的光電探測(cè)器。優(yōu)選地，借助于 例如摻雜Si02的片上沉積過(guò)濾器，或借助于例如由德國(guó)美因茨市(Mainz, Germany)的Schott公司銷(xiāo)售的單獨(dú)過(guò)濾器，光電探測(cè)器被過(guò)濾以除去沒(méi) 有被地球臭氧層除去的波長(zhǎng)(通常是280nm以上)。這一過(guò)濾確保避免由外 部紫外線干擾引起的錯(cuò)誤讀數(shù)。優(yōu)選地包括附加的、截止在400 nm的光 電探測(cè)器，其測(cè)量400nm以上的光(可見(jiàn)光)以確保沒(méi)有光泄漏入室內(nèi)。這 確保室內(nèi)沒(méi)有允許紫外光漏出的縫隙。在汞蒸汽燈作為紫外光源的情況 下，傳感器172可以?xún)H僅是用于監(jiān)控通過(guò)燈的電流的電流傳感器，而不是 使用光電探測(cè)器來(lái)監(jiān)控紫外光。
應(yīng)該理解，室IIO的外形尺寸可以隨紫外光源的性質(zhì)、尺寸和配置而 變化。在這個(gè)實(shí)施方案中，室110的內(nèi)表面被涂敷紫外線反射涂層(例如 具有二氧化硅防護(hù)涂層的鋁)，以使得來(lái)自紫外光源140的輻射線多次穿 過(guò)在室內(nèi)的空氣。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的反射涂層產(chǎn)生95%的紫外輻射反射率。 應(yīng)該理解，紫外線源140可以改為包含單個(gè)或陣列紫外光發(fā)射半導(dǎo)體裝置， 例如產(chǎn)生紫外光的LED。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)兩百六十到兩百六十五納米(260-265 nm)的波長(zhǎng)可以有效殺滅諸如病毒、細(xì)菌和真菌的生物污染物或使之無(wú)害。
在這個(gè)實(shí)施方案中紫外光源由電源供電，在這個(gè)實(shí)施方案中該電源包 含電池組142。電源142可以包括直流轉(zhuǎn)交流的轉(zhuǎn)換器，以便從例如10伏
直流電池的電池提供120伏或更高的交流電，用于給汞蒸汽燈供電。應(yīng)該
理解，電源包含適當(dāng)?shù)逆?zhèn)流電路。在將LED用作紫外線源的情況下，借助 于適當(dāng)?shù)闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換器或通過(guò)使用用于LED的優(yōu)化電路(如由MAXIM 生產(chǎn)的此類(lèi)電路)，電源將才是供適當(dāng)?shù)腖ED電流。在這個(gè)實(shí)施方案中，構(gòu) 成電源142的電池組被與室 一起整體封裝，并且包括用于電池組的充電器。 然而，應(yīng)該理解，電池組也可以單獨(dú)封裝和攜帶，例如在使用者的腰帶上。 應(yīng)該理解，不僅可以單獨(dú)攜帶具有其傳感器的滅菌室和電池組,而且不必要 在面罩100上的任何其他元件也都可以與面罩100分離而攜帶，例如在背 包、挎包等中。因此，例如，任何移動(dòng)電話、AM/FM收音機(jī)、對(duì)講機(jī)或 護(hù)目鏡信息接收器都可以與滅菌室110 —起封裝并在背包中攜帶。
本發(fā)明在確保有效破壞有害的有機(jī)物質(zhì)的同時(shí)設(shè)法節(jié)約電力。為了 節(jié)約電力，用流量計(jì)144監(jiān)控經(jīng)過(guò)室110的空氣流量，流量計(jì)144可以 是機(jī)械擋板、跨文丘里管(venturi)的壓力傳感器、風(fēng)速表或質(zhì)量流量 計(jì)。由MKS Instruments生產(chǎn)的質(zhì)量流量計(jì)元件實(shí)質(zhì)上包括線環(huán)，通過(guò)使 電流流過(guò)該線環(huán)而將其加熱，并且監(jiān)控它的電流的變化以便維持線環(huán)的 大致恒定溫度。因此，引起更強(qiáng)的冷卻的更快的空氣流需要更大的電流 來(lái)維持所述環(huán)的溫度，從而提供測(cè)量空氣流量的簡(jiǎn)單方法。應(yīng)該理解， 周?chē)鷾囟茸兓瘯?huì)影響質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)。因此，本實(shí)施方案使用第二質(zhì) 量流量計(jì)145，該第二質(zhì)量流量計(jì)145暴露于相同的周?chē)鷾囟鹊恢糜跉?體之內(nèi)以避免暴露于空氣流，由此用作控制裝置。因此，兩個(gè)流量計(jì)之 間的讀數(shù)差將表示流量的變化。以微處理器146的形式的控制器146被 連接到傳感器或流量計(jì)144，以便監(jiān)控室110內(nèi)的空氣的劇變并且調(diào)節(jié)紫 外線劑量。通過(guò)調(diào)整輻射源來(lái)調(diào)整室110內(nèi)的空氣被照射的紫外線輻射 量。在一個(gè)實(shí)施方案中，依照微處理器146所定義的工作循環(huán)， 一排紫 外線LED或一個(gè)紫外線LED陣列被接通和切斷。另外，在另一個(gè)實(shí)施 方案中，微處理器146控制在一排LED或一個(gè)LED陣列中的某些或全 部的LED的強(qiáng)度。在又一個(gè)實(shí)施方案中，微處理器146選擇需要接通的 LED的數(shù)目以適應(yīng)流量的變化。應(yīng)該理解，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或更多這種對(duì) LED的供電變化的組合。
圖1還示出設(shè)置在室110的進(jìn)氣口 152處的過(guò)濾器150。過(guò)濾器150 減少了進(jìn)入室110的活的微生物或病原體的絕對(duì)數(shù)量，并且可以具有毛細(xì) 管特性或吸收特性以幫助減少進(jìn)入滅菌室的空氣中的水蒸汽量，乂人而佳:得 紫外線源更有效地殺滅氣體中的病原體。過(guò)濾器150也減少了進(jìn)入室110 的微生物、粉塵或霉菌，從而減少了落在室的反射內(nèi)表面上并損害反射內(nèi) 表面的反射質(zhì)量的污染物。因?yàn)樽贤夤饽茉黾映粞?03)和一氧化碳(CO)的 產(chǎn)生，本發(fā)明設(shè)法監(jiān)控和限制臭氧和一氧化碳的水平?？梢酝ㄟ^(guò)光學(xué)濾除 一百八十五納米(185 nm)紫外線來(lái)限制臭氧的產(chǎn)生。例如，飛利浦生產(chǎn)一 種汞蒸汽燈，這種汞蒸汽燈通過(guò)提供摻雜鈦的玻璃(型號(hào)219或230)來(lái)提供
上述過(guò)濾?？梢酝ㄟ^(guò)提供用于與一氧化碳化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳(C02)的二
氧化鈦層來(lái)降低一氧化碳水平。為了避免一氧化>暖催化劑物質(zhì)千>^尤在室 110內(nèi)的反射涂層物質(zhì)， 一氧化碳催化劑優(yōu)選地纟皮設(shè)置在諸如輸送管120 或在出口 154附近的室110的一部分的獨(dú)立區(qū)域內(nèi)。
然而，室110的另一部分可以被涂上例如二氧化鈦(Ti02)的催化劑層， 其促進(jìn)碳化合物在紫外光下的分解，從而提高了器具的殺菌效果。
本發(fā)明進(jìn)一步包括分別用于監(jiān)控室110內(nèi)的臭氧水平和一氧化石友水平 的傳感器160、 162。來(lái)自傳感器160、 162的信號(hào)可以纟H送到視覺(jué)顯示 器。優(yōu)選地，包括音響警"^艮，如果一氧化碳或臭氧水平超過(guò)預(yù)定水平，音 響警報(bào)用于通知使用者。在一個(gè)實(shí)施方案中，也包括電池電量監(jiān)控器，以 便監(jiān)控電源142的電池組內(nèi)的剩下的電池電量，并且如果電平降到預(yù)定的 最小電量以下，則通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)警報(bào)兩種方式通知使用者。如以上所討 論的那樣，這個(gè)實(shí)施方案也包含紫外輻射傳感器172，以檢測(cè)紫外線產(chǎn)生 的故障。傳感器172和其它可能的紫外線傳感器也用于監(jiān)控紫外輻射，并 且允許調(diào)整以達(dá)到足夠的劑量而不產(chǎn)生過(guò)多不需要的副產(chǎn)品。因?yàn)檩椛湓?的效果受濕度條件影響，本實(shí)施方案包含連接到控制器146的濕度傳感器 192,用于按照濕度變化控制紫外輻射量。
如圖1所示，面罩130還包含便于通信的麥克風(fēng)180。為了允許使用 者容易地使用移動(dòng)電話，移動(dòng)電話揚(yáng)聲器182被包含在面罩130中，并被 連4^到或可連接到移動(dòng)電話揚(yáng)聲器/耳機(jī)184。在這個(gè)實(shí)施方案中，面罩100
還包含被連接到對(duì)講機(jī)揚(yáng)聲器188的對(duì)講機(jī)麥克風(fēng)186，以便于和其#<工 作人員通信。滅菌室110還包含AM/FM收音機(jī)，以允許使用者收聽(tīng)7>告 和娛樂(lè)頻道。
在圖2中示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中室200具有波狀通道而 不是直線通道，以促進(jìn)在入口 202和出口 204之間的瑞流。這確保增加了 空氣在室的表面暴露，從而增加了一氧化碳催化劑的效果。應(yīng)該理解，在 設(shè)置有一氧化碳催化劑的室的區(qū)域(事實(shí)上，可僅限于這個(gè)區(qū)域)中，波 狀的室構(gòu)型特別重要。
圖3示出本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，其中在滅菌室內(nèi)設(shè)有擋斧反300， 從而在入口 304和出口 306之間又提供了瑞流空氣。
在圖4中示出又一個(gè)實(shí)施方案。其中，所述室^1分成狹窄通道400， 其中每個(gè)通道均有紫外線LED410,從而確保室內(nèi)的空氣更均勻地暴露于 紫外線輻射。
在圖5中示出面罩和滅菌室的備選配置，其中面罩500通過(guò)柔性輸送 管502連接到頭盔安裝式滅菌室(helmet-mounted kill chamber )，其被安裝 在頭盔上或與頭盔整體形成。在這個(gè)實(shí)施方案中，滅菌室整體形成在頭盔 504中。應(yīng)該理解，在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述室可以只被連接到例如自 行車(chē)頭盔的頭盔的外表面上。
應(yīng)該理解，電池組可以被連接到使用者的腰帶、或依附到使用者的胸 部的位置、或像小包那樣掛在使用者的肩部、或像背包那樣背在使用者背 部上、或如下面進(jìn)一步相對(duì)于圖16-17所討論的那樣在臀包(腰包)裝置 中^^置于使用者臀部的位置，而不是被裝到頭盔504內(nèi)。
在圖6中示出本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案的一部分，其包括由柔性電連接 器604連^^到電源602的紫外線殼體或滅菌室600。在這個(gè)實(shí)施方案中，電 源602包4封皮裝在殼體606內(nèi)的幾個(gè)電池(未示出)。在這個(gè)實(shí)施方案中使用 八塊產(chǎn)自三洋的鋰離子電池，產(chǎn)生14.4V和64瓦小時(shí)，重400克。在另一 個(gè)實(shí)施方案中，十二塊例如HR-4/3 FAU 4500的鎳氫(NiMH)電池在該實(shí)施 方案中使用。這些電池中的每個(gè)產(chǎn)生4500毫安小時(shí)，總計(jì)為54瓦小時(shí)。
因此，對(duì)于大約5瓦的燈、1瓦的空氣流泵和0.2瓦的支持電子設(shè)備，這個(gè) 實(shí)施方案的電源在電池需要再充電之前將提供大約8個(gè)工作小時(shí)數(shù)。這些電 池的直徑為18毫米，長(zhǎng)約67.5毫米，因此在一個(gè)實(shí)施方案中允許通過(guò)4巴一 組三排、每排兩塊電池放置在第二組三排、每排兩塊電池上來(lái)將它們封裝到 大約為135 mmx36腿x54 mm的殼體606內(nèi)。應(yīng)i亥理解,其寸也酉己置和其4也 類(lèi)型的電池可以用作電源602,例如產(chǎn)自三洋的NiCd kRF 7000F電池或 HR-4/3FAU4500電池。在又一個(gè)實(shí)施方案中，用于提供總計(jì)115.7-124.6瓦 小時(shí)的13-14個(gè)由三洋制造的8.9瓦小時(shí)的UR 18650F電池被用來(lái)給9 W的 汞蒸汽燈供電。然而應(yīng)理解，可以使用包括發(fā)電機(jī)和再充電器在內(nèi)的其他電 源，例如110-120 V或220-240 V壁上插座、直流汽車(chē)插座、到艇、船、航 空器或火車(chē)的電源的交流或直流連接、光電池或電池陣列或發(fā)電機(jī)，其中發(fā) 電才幾由風(fēng)、天然氣、丙烷、汽油、柴油、酒精、蒸汽或通itA力或畜力^是供 動(dòng)力，例如，利用自行車(chē)或者利用自行車(chē)的踏板才幾構(gòu)。
在圖6的實(shí)施方案中，滅菌室600的殼體由4.125英寸長(zhǎng)、2.5英寸 內(nèi)徑、3毫米壁厚的鋁管或圓柱體608構(gòu)成，優(yōu)選地其內(nèi)表面被拋光以提 供高度紫外線反射的內(nèi)表面。管608甚至可以由化學(xué)汽相淀積(CVD)工藝 處理以將對(duì)紫外線的反射率提高到大約95%。除了其結(jié)構(gòu)完整性之外，鋁 也為紫外線燈670和電子設(shè)備產(chǎn)生的熱提供了良好的熱導(dǎo)體，這在下面進(jìn) 一步討論。通過(guò)裝有端塞(endplug) 610、 612，管608界定了一殼體。端 塞610被塞進(jìn)管608的上端。所述管也容納可拆卸的過(guò)濾器組件616，其 連同端塞610 —起也#:稱(chēng)為端帽。管608在其外表面上部i殳有用于互補(bǔ)地 嚙合過(guò)濾器組件616的外螺紋。過(guò)濾器組件包括由過(guò)濾器帽618界定的過(guò) 濾器殼體，其具有側(cè)壁620，側(cè)壁620帶有嗜合管608上的外螺紋的內(nèi)螺 紋。過(guò)濾器帽618容納過(guò)濾器622并由底板624封閉。過(guò)濾器帽618具有 大量的小孔或空氣流通道626，而底板624設(shè)有六個(gè)0.65英寸直徑的孔 628。在這個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)濾器622是相當(dāng)于N95 3MNIOSH標(biāo)準(zhǔn)的0.3 微米顆粒過(guò)濾器。
參考在圖7中示出的滅菌室的頂視圖，可以最好地理解上端塞610。 塞610由抗紫外線材料制成(例如，由General Electric制造的Xylex材料
X8210或X7110)。其界定了在中心孔632處連4婁在一起的多個(gè)徑向流通道 630?？?32和通道630允許在燈670破裂的情況下把來(lái)自汞蒸汽燈670 的汞蒸汽排出滅菌室。如下面進(jìn)一步所討論并如圖6所示，滅菌室包括以 汞蒸汽燈670的形式的紫外光源和保護(hù)燈670的熔融石英套筒678。套筒 678通過(guò)插入中心孔632由上端塞610支撐在適當(dāng)?shù)奈恢?，如圖6所示， 中心孔632只部分地延伸穿過(guò)塞610。然而，塞610設(shè)有六個(gè)0.65英寸直 徑的孔642,孑L 642完全穿過(guò)塞610，并與在底々反624中的孔628對(duì)齊， 以便空氣流入環(huán)繞^^筒678的滅菌室。底端塞612支撐空氣消毒器具的電 子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括整體由參考數(shù)字650指示的控制器或處理器、 調(diào)壓器和傳感器電子設(shè)備。在這個(gè)實(shí)施方案中，塞612包括其上安裝有所 述電子設(shè)備的印刷電路板(PCB)。 PCB也支持光電探測(cè)器662，其中光電探 測(cè)器662用于檢測(cè)波長(zhǎng)大于400 nm(可見(jiàn)光)的存在，^v而指示外部光透過(guò) 滅菌室，并指示滅菌室易產(chǎn)生紫外輻射泄漏。如下面更詳細(xì)討-論的那樣， 還提供音頻報(bào)警設(shè)備664以產(chǎn)生對(duì)各種傳感器條件的聽(tīng)覺(jué)反饋。具有插腳 669的電連接器插頭668被安裝到端塞612中以連接柔性電連接器604。 如圖6所示，大體上沿著管608的縱軸安裝的紫外線燈670用電氣引線672 電氣連接到連接器插頭668的插腳669。
燈670提供大約8W的輸出和253.7nm的波長(zhǎng)。在本例中，產(chǎn)自飛利 浦的G23-2插腳燈(PL-S5W/TUV)被安裝在抗紫外線的塑料板674上，該 插腳燈是具有1W輸出的5W的燈。燈670設(shè)有鎮(zhèn)流器676。導(dǎo)線678從 功率控制器延伸到鎮(zhèn)流器676。如在所述器具沿著圖6的線A-A截取的剖 面圖(圖8)中所更清楚示出的那樣，被粘合到管608中的板674包括多 個(gè)孔676以提供空氣流通道。燈670受紫外線透明管保護(hù)，在本例中，紫 外線透明管是熔融石英套筒678,其圍繞燈670，并被固定在塞610和塑 料板674中的環(huán)形槽672之間，以界定與圍繞套筒678的氣流區(qū)域分離的 燈殼體。本實(shí)施方案的套筒678的壁厚是3毫米，在這個(gè)實(shí)施方案中，燈 670和套筒678都是由219或230型制成的，因此包含4太以消除產(chǎn)生臭氧 的185 nm光線。其他的實(shí)施方案只在汞蒸汽燈或石英套筒中使用219或 230型。為了確保汞蒸汽燈或石英套筒內(nèi)沒(méi)有還未經(jīng)鈦處理的點(diǎn)或區(qū)域， 本發(fā)明提出用鈦添加到燈和石英套筒的其中之一或全部。通過(guò)CVD或通
過(guò)把鈦摻雜到蒸汽燈或石英套筒或兩者內(nèi)(例如通過(guò)離子注入)，將鈦層 添加到蒸汽燈或石英套筒或兩者上，可以實(shí)現(xiàn)這一目的。
如圖6所示，滅菌室600還包括被提供為環(huán)形塑料盤(pán)的擋板679，以 加速流過(guò)滅菌室的湍流空氣流動(dòng)。環(huán)形塑料盤(pán)679的厚度是0.7英寸，具 有直徑為1.75英寸的中心孔。
為了將滅菌室600和面罩連接起來(lái)(相對(duì)于圖9所進(jìn)一步討論)，鋁管 608在其壁上具有孔，并帶有向外伸出的法蘭682，其中法蘭682用作用 于連接通向面罩的軟管的軟管連接器。在使用期間，通過(guò)過(guò)濾器帽618內(nèi) 的開(kāi)口或孔626、通過(guò)過(guò)濾器622、通過(guò)底板624中的通道628并通過(guò)上 端塞610內(nèi)的孔642,空氣^皮抽入圍繞石英套筒678的殼體或室600內(nèi)。 然后，空氣被來(lái)自燈670的紫外光照射，并通過(guò)通向使用者的面罩的軟管 連接器682離開(kāi)所述室。軟管連接器682包括速拆接頭(quick disconnect), 用于通過(guò)按壓在所述連接器對(duì)邊上的兩個(gè)蝶片或按鈕(未示出)來(lái)釋放軟 管而容易地把軟管和所述室分離開(kāi)來(lái)。
如圖6所示，各種傳感器被安裝在管608的內(nèi)壁上。這些傳感器包括 用于感測(cè)燈670是否放出紫外線以及放出多少紫外線的、呈現(xiàn)光電探測(cè)器 684形式的紫外線傳感器、用作熱電阻線氣流傳感器的熱敏電阻686、臭 氧傳感器688、 一氧化碳傳感器690、用于測(cè)量器具的可能會(huì)對(duì)其造成損 壞的任何有害振動(dòng)或下落的加速度計(jì)692。各種傳感器被電氣連接到控制 器或處理器650以監(jiān)控各條件，并且，如果沒(méi)有滿足預(yù)定條件就通過(guò)音響 報(bào)警器664提供聽(tīng)覺(jué)反饋。例如，查閱表可以預(yù)定適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣秶?，控?器或處理器(可以^^敖控制器)可以監(jiān)控傳感器，并將傳感器信號(hào)和預(yù)定 值或范圍進(jìn)行比較，以便在沒(méi)有滿足預(yù)定值或范圍時(shí)就發(fā)信號(hào)給報(bào)警器。 例如，音響報(bào)警器664可以包括諸如蜂鳴器或話音發(fā)生器的音響輸出發(fā)生 器。除了音響報(bào)警器之外，例如呈LED形式的視覺(jué)報(bào)警器可以被固定到在 其中裝有滅菌室的外容器或殼體。
在圖12中示出電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案的方框圖，其包括微控制器、 傳感器、微控制器的電源控制電路、空氣泵(如關(guān)于圖8所更詳細(xì)討i侖的那 樣)和圖6實(shí)施方案中所^吏用的汞蒸汽燈。如圖12所示，這個(gè)實(shí)施方案包
括電池監(jiān)測(cè)器和充電控制器芯片，以避免對(duì)用作器具的電源的電池組內(nèi)的 電池過(guò)度充電。
圖9示出帶有其電源602的器具600經(jīng)由柔性管或管902連接到面罩 900,在這個(gè)實(shí)施方案中，柔性管或管902是直徑為5/8英寸的塑料管。然 而，管的直徑和長(zhǎng)度優(yōu)選地-波調(diào)整為適應(yīng)孩子、女人和男人中存在的大小 差異、呼吸量和呼吸頻率的差異。面罩900僅僅覆蓋了使用者的鼻子和嘴 巴，并包括用于允許把所呼出的空氣排放到大氣中的止回閥910。面罩900 上用于連接軟管或管902的連接器或法蘭包括速拆接頭，其需要按壓所述 連接器對(duì)邊上的兩個(gè)蝶片或按鈕(未示出)以釋放軟管902。所述連接器還包 括止回閥912，它裝有彈簧以使所述閥912偏向閉合位置，使得當(dāng)使用者 呼氣時(shí)所述閥912被關(guān)閉，確保富二氧化碳空氣被排放到大氣中而不是倒 流到器具600內(nèi)。如圖8所示，器具600還包括空氣泵920,在這一例子 中，空氣泵920是小型隔膜空氣泵，其在一個(gè)大氣壓(14.7磅/每平方英寸) 下提供4至6標(biāo)準(zhǔn)升/每分鐘(SLM)。泵920具有輸入管922,其通過(guò)法蘭 682的壁上的孔進(jìn)入鋁管608中的軟管連接器或法蘭682中。借助于管924 穿過(guò)法蘭或軟管連接器682的壁、沿著管902的內(nèi)表面延伸穿過(guò)閥912進(jìn) 入面罩900內(nèi)，從泵920的輸出被連接到面罩900。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 為了避免妨礙閥912,軟管924可以在管902的頂端附近從管卯2穿出然 后進(jìn)入面罩內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施方案中，泵920是低壓泵(例如0.5到l.O英寸 水柱)，其僅僅用來(lái)協(xié)助使用者呼吸，不足以打開(kāi)到面罩900的閥912。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，泵920是較高的壓力泵(例如1到2英寸水柱)，其 不^f旦協(xié)助呼吸過(guò)程，而且強(qiáng)制閥914打開(kāi)并在面罩卯0內(nèi)產(chǎn)生正壓，以對(duì) 未經(jīng)處理的空氣沿著面罩外圍進(jìn)到面罩900中提供額外的預(yù)防措施。更高 流量的泵也確保通過(guò)滅菌室的穩(wěn)定的流量。應(yīng)該理解，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇管 902的直徑和長(zhǎng)度，隔膜泵820可以任選地-波完全除去，從而減少成本和 功率消耗。還應(yīng)該理解，通過(guò)如圖9所示的方式連接泵，即使泵發(fā)生故障， 自然的空氣流也不會(huì)受限。
本發(fā)明還提出包括通到滅菌室、面罩的端口或連接器，或者連接軟管 或連4^管，用于引入諸如吸入劑、噴霧器、霧化藥物的外部物質(zhì)。 一種類(lèi)
型的連接器是通常以泵動(dòng)作分配者而著稱(chēng)的泵罐接受器。例如，在圖9中
示出泵罐連接器950。
為了提供可用于鄉(xiāng)村或不容易獲得電源或充電設(shè)施的地方的器具，一 個(gè)實(shí)施方案包括例如手搖發(fā)電機(jī)的手動(dòng)操作電源，這一手動(dòng)操作電源可以 為一組電池充電，或直接給紫外線源和其他電子設(shè)備供電。這樣的手搖發(fā) 電機(jī)通常被用于諸如便攜式收音機(jī)和手電筒等裝置中。
在圖9的實(shí)施方案中，面罩900僅僅覆蓋了鼻子和嘴巴，使用者通常 戴著防護(hù)眼鏡或護(hù)目鏡以保護(hù)眼睛。在圖10示出的另一個(gè)實(shí)施方案中， 面罩組件1000包括護(hù)目鏡1002，其具有防刮的塑料透鏡并設(shè)有紫外線涂 層，從而允許使用者進(jìn)入紫外線消毒室而不用擔(dān)憂損害他或她的眼睛。為 了避免器具使用后對(duì)使用者的后續(xù)污染，部分或全部面罩和護(hù)目鏡可以被 制成用完即可丟棄的、或可以由防紫外線材料制成、或由防紫外線涂層覆 蓋，以容許在紫外線消毒室中消毒面罩和護(hù)目鏡。相反，如果打算借助于 例如漂白劑(例如，次氯酸鈉)的化學(xué)試劑消毒面罩和護(hù)目鏡，所述面罩和 護(hù)目鏡可以由耐受此類(lèi)化學(xué)試劑的材料制成。
在圖11中示出的又一個(gè)實(shí)施方案中，面罩1100同樣僅僅覆蓋了鼻子和 嘴巴，但在這個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括護(hù)目鏡1110，其中護(hù)目鏡1110密封 到使用者的臉部，并設(shè)有單獨(dú)的空氣管1112，空氣管1112由空氣泵供氣， 例如由隔膜泵920或由輸送紫外線處理過(guò)的空氣的單獨(dú)的空氣泵供氣。
盡管圖6的實(shí)施方案使用汞蒸汽燈670，不過(guò)紫外線源也可以由如圖 13-15所示的LED提供。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中使用主波長(zhǎng)為265 nm 的InAlGaNLED。所述源在計(jì)算例如殺滅禽流感所需要的精確輻射量時(shí)稍 微改變。 一種方法是基于破壞DNA或RNA所需要的單位面積能量。使 用這個(gè)方法，需要6600 ^Wsec/cm2實(shí)現(xiàn)所期望的對(duì)DNA或RNA的破壞。 通常， 一個(gè)靜止的成年人每分鐘呼吸10次，因此每次呼吸提供了 6秒的 室時(shí)間(chamber time)(假定流量不受空氣流泵控制)。提供1.0瓦紫外輻 射的管狀光源同心地位于長(zhǎng)為16cm、直徑為8cm的管內(nèi)，因?yàn)楣鼙诘谋?面積為804 cm2，所以所述管狀光源在圓柱壁面提供了 1/804=1243 ^W/cm2 的輻射強(qiáng)度。這一強(qiáng)度在六秒內(nèi)對(duì)于每次呼吸將在壁上提供7458
^Wsec/cm2的輻射劑量。因而，1.0 W輸出將提供大約7460/6600=1.13的 殺滅安全系數(shù)。這一計(jì)算低估了平均劑量水平。由于離燈泡越近輻射強(qiáng)度 越大以及壁對(duì)輻射的反射，平均劑量將會(huì)更高。例如，如果95%的輻射由 壁反射，那么在壁上的平均劑量將至少是7458*1.95即14543 nWsec/cm2， 或者安全系數(shù)至少是2.2。 LED將會(huì)產(chǎn)生lmW的輸出量。因而，如果LED 被排列為圓筒形陣列，所述源將需要大約1000個(gè)LED來(lái)提供以上所考慮 的1.0 W輸出。如果認(rèn)為大約1.0的安全系數(shù)就足夠，或者如果使用直線陣 列以使得LED照射出長(zhǎng)的反射光路，那么少得多的LED也將滿足需要。 每個(gè)LED 40 mA， 1000個(gè)LED將抽取40 A的電流，并且在6V下將會(huì)需 要大約240 W的功率。也應(yīng)該理解，當(dāng)使用紫外線LED時(shí)，對(duì)加速度計(jì) 監(jiān)控沖擊的需求將不太重要，其中所述沖擊可能損壞例如汞蒸汽燈的非 LED的紫外光源。如圖13所示，在這個(gè)實(shí)施方案中， 一組LED 1400被沿 著矩形殼體1300的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁安裝。矩形殼體1300的兩個(gè)主要側(cè)面 1310由在圖14和15中所示出的雙層鋁片1410制成，雙層鋁片1410安裝 在形成所述殼體的窄側(cè)面的防紫外線塑料板1320的槽中。所述殼體的末 端1330也由防紫外線塑料制成，并且也把鋁板1410容納在槽內(nèi)。如圖14 和15所示，紫外線LED1400 ^L安裝在外鋁板1410和內(nèi)鋁才反1412之間的 杯狀物1420中，內(nèi)鋁板1412 ^皮拋光，并設(shè)有暴露杯狀物1420的孔。
如以上所討論的那樣，可以在腰包或臀袋中攜帶滅菌室和電源。在圖 16-17中示出此類(lèi)腰包配置的兩個(gè)實(shí)施方案。圖16示出被容納在腰包1604 內(nèi)的構(gòu)成電源的雙電池組1600,以及雙滅菌室1602。滅菌室和電池組的 雙重性對(duì)其中一個(gè)部件出現(xiàn)故障的情況提供了冗余。另外，電池組1600 和滅菌室1602兩者都由環(huán)形泡沫盤(pán)1610保護(hù)。泡沫盤(pán)1610也用來(lái)把電 池組1600和滅菌室1602與腰包的壁隔開(kāi)，以使得空氣流更好地通過(guò)電池 組和滅菌室。借助于連接到腰包的內(nèi)壁的彈性帶1670，電池組和滅菌室 相對(duì)于腰包壁固定。通過(guò)在腰包1604的相對(duì)側(cè)面上提供孔并借助于托架 1630安裝室1602，滅菌室1602使其空氣輸入端與外部流體相通。在這個(gè) 實(shí)施方案中，電池組1600由來(lái)自具有風(fēng)扇的兩個(gè)微型電動(dòng)機(jī)1640的冷卻 排氣供應(yīng)管道冷卻，其中微型電動(dòng)機(jī)1640被安裝在兩個(gè)直徑2英寸的塑 料支柱1662之間。圖16的實(shí)施方案還包括由滅菌室電子設(shè)備的控制器控
制的關(guān)閉閥1650。在汞蒸汽燈破裂的情況下，即，如果紫外線探測(cè)器沒(méi) 有探測(cè)到特定紫外線燈的紫外輻射，閥1650關(guān)閉通往面罩(未示出)的管 1652。同樣，如果檢測(cè)到故障或紫外輻射不足，例如，如果紫外光電探測(cè) 器在滅菌室的其中之一或兩個(gè)中沒(méi)有^r測(cè)到紫外輻射，或者輻射水平降到 預(yù)定水平之下，可以開(kāi)動(dòng)警報(bào)器。如上所述，警報(bào)條件可以在視覺(jué)上和聽(tīng) 覺(jué)上識(shí)別。在這個(gè)實(shí)施方案中，LED1660 4皮安裝在腰包上，以{吏給使用 者提供視覺(jué)警報(bào)信息。在這里，提供了幾個(gè)不同顏色的LED，以便提供 不同類(lèi)型的信息。例如，可以為滅菌室提供綠色的、琥珀色的和紅色的 LED,以分別指示單元可以使用、或者泵已停機(jī)、或者沒(méi)有產(chǎn)生紫外線。 同樣，可以為電池組提供綠色的、琥珀色的和紅色的LED,例如以分別 指示電池組被充分地充電(剩余時(shí)間超過(guò)1/2小時(shí))、或剩余時(shí)間少于1/2 小時(shí)、或剩余時(shí)間少于5分鐘。至于關(guān)閉閥，應(yīng)該理解，在紫外光源是由 一組紫外線LED提供時(shí)，關(guān)閉閥1650并非必需。同時(shí)，通過(guò)以可分離連 接的方式在管1652和面罩之間提供作連接，并提供帶有快速釋放連接器 的連接(例如將可按壓的蝶片相對(duì)地放置在連接器上)，在關(guān)閉閥1650 被關(guān)閉的情況下，所述管可以容易地移除。在一個(gè)實(shí)施方案中，腰包包括 袋或維可牢尼龍搭扣(Velcro patch )，其用于固定搭鎖式顆粒過(guò)濾器，一 旦管1652被移除，通過(guò)使用類(lèi)似的快速釋放連接器，該顆粒過(guò)濾器可連 接至面罩。本發(fā)明的一個(gè)特征是提供快速釋放連接器，例如上面所描述的 可按壓蝶片或可按壓按鈕連接器或者允許滅菌室、輸送管、面罩和過(guò)濾器
易于分開(kāi)的其他連接器，從而界定了允許部件互換或替換的模塊化器具。 在圖16的實(shí)施方案中，腰包1604的頂部和側(cè)面由防水材料制成，用于在 汞蒸汽燈破損的情況下幫助容納任何汞蒸汽。然而，腰包1604設(shè)有網(wǎng)狀 底部，以幫助空氣循環(huán)以及冷卻電池組1600和滅菌室1602，并向滅菌室 提供可見(jiàn)光，從而允許光電探測(cè)器662(圖6)監(jiān)控進(jìn)入所述室的可見(jiàn)光， 這將會(huì)指示構(gòu)成紫外輻射危害的泄漏。
在圖17中示出腰包配置的另一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，沒(méi) 有顯示出冗余性，但電源1700和滅菌室1702同樣被平行安裝。電池組1700 和滅菌室1702由環(huán)形泡沫圓盤(pán)1710保護(hù)。泡沫盤(pán)1710也用來(lái)使電池組 1700和滅菌室1702與腰包的壁隔開(kāi)，以使空氣流更好地通過(guò)電池組和滅
菌室。借助于連"l妄到腰包的內(nèi)壁的彈性帶1770,電池組和滅菌室相對(duì)于腰 包壁固定。通過(guò)在腰包的相對(duì)側(cè)面上提供孔并借助于托架1730安裝室 1702，滅菌室1702使其空氣輸入端與外部流體相通。在這個(gè)實(shí)施方案中， 電池組1700由來(lái)自具有風(fēng)扇的微型電動(dòng)機(jī)1740的冷卻排氣供應(yīng)管道冷 卻，其中微型電動(dòng)機(jī)1740靠近塑料支撐物1762安裝，塑料支撐物1762 直徑為2英寸，且充當(dāng)電源和腰包之間的間隔器。圖17的實(shí)施方案也包 括由滅菌室電子設(shè)備的控制器控制的關(guān)閉閥1750。在汞蒸汽燈破裂的情況 下，即，如果紫外線探測(cè)器沒(méi)有探測(cè)到特定紫外線燈的紫外輻射，閥1750 關(guān)閉通往面罩(未示出)的管1752。同樣，如果;J企測(cè)到故障或紫外輻射不足， 例如，如果紫外光電探測(cè)器在滅菌室的其中之一或兩個(gè)中沒(méi)有檢測(cè)到紫外 輻射，或者輻射水平降到預(yù)定水平之下，可以開(kāi)動(dòng)警報(bào)器。如上所述，警 報(bào)條件可以在視覺(jué)上和聽(tīng)覺(jué)上識(shí)別。在一個(gè)實(shí)施方案中，電池組1700 #皮 制成可從器具的其他部分拆卸下來(lái)，以允許用新的電池組替換。在另一個(gè) 實(shí)施方案中，在組合件中的電池被配置為易于接近和以滑動(dòng)接觸方式安裝 在組合件內(nèi)，以便易于移除和更換在電池組1700的組合件內(nèi)的電池。另 外，在一個(gè)實(shí)施方案中，提供接入電池的電纜，用于當(dāng)使用者沒(méi)有走來(lái)走 去時(shí)，在任何適當(dāng)?shù)碾娫床遄辖o電池充電。
盡管圖9的柔性連接器軟管902是圓形橫截面的軟管，但是本發(fā)明也 提出了其他的實(shí)施方案。例如，可以改用低剖面矩形的、不可折疊的、然 而柔性的空氣管路。這種空氣管路可以被穿在衣服下面并連接到面罩的側(cè) 面，以減少阻礙。
為了保護(hù)紫外線LED以防紫外光的背向反射，在圖18中示出的本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方案包括覆蓋LED1802的偏振玻璃透鏡1800,其中LED1802 被固定到滅菌室殼體壁1804上。與圖14的實(shí)施方案一樣，LED1802被容 納在杯狀物1806內(nèi)，其中杯狀物1806^皮安裝在內(nèi)鋁壁1808的孔中。在 這個(gè)實(shí)施方案中，除了高度反射涂層1810(其將在下面更詳細(xì)地討論)之夕卜， 內(nèi)鋁壁設(shè)有透紫外線的高折射率涂層1812。這具有使入射紫外光偏離表面 法向的效果，從而通過(guò)以比光到達(dá)的角度更大的角度反射光來(lái)增加反射效 果。
在圖19中示出保護(hù)LED以防紫外光的另一個(gè)實(shí)施方案，其中偏振的 透紫外光的管1910(在這一例子中，是玻璃管)把安裝在鋁殼體壁1902上的 LED1900與空氣流室1904分離開(kāi)來(lái)。
因?yàn)楣夤β拭芏入S著到點(diǎn)光源的距離的平方而減少，對(duì)于例如線性圓 柱形管的陣列形式的光發(fā)射器，光功率密度隨著1/d而減少，為了得到最 大的殺菌性能，有必要使在滅菌室的空氣流盡可能近地通過(guò)紫外光源以確 保生物污染物暴露于充足的光功率。在圖20中示出在滅菌室具有中心汞 蒸汽燈的情況下用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的殼體的一個(gè)實(shí)施方案，其中圖20示出 了非圓柱形的殼體。沿著汞蒸汽燈2000的長(zhǎng)度，殼體2002具有窄小的或 縮窄的部分2004以確?？諝饬髻N近汞蒸汽燈2000。
在圖21示出的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將圍繞紫外線燈泡2104的環(huán) 形擋板2102包括在內(nèi)，使圓柱形的殼體2100適合于提供縮窄。
在使用紫外線LED作為光源的滅菌室的情況下(如圖19示出的實(shí)施 方案)，通過(guò)將如圖22所示出的中心擋板2200包括在內(nèi)，確?？諝饬髻N 近光源。
盡管本發(fā)明的滅菌室的上述實(shí)施方案已經(jīng)討論了使用泵將空氣流提 供或補(bǔ)充到面罩，不過(guò)可以改為通過(guò)使用如圖23所示出的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī) 來(lái)提供空氣流。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用離心式鼓風(fēng)機(jī)，尤其是從Jameco 可得到的產(chǎn)自Sunon(www.sunon.com)的GB1205PKV1-8AY。在圖23中， 以簡(jiǎn)化形式示出并一般地由參考數(shù)字2300描述的滅菌室。盡管示出汞燈 泡2302和擋板2304,但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，省去了過(guò)濾器帽細(xì)節(jié)和燈泡連接 器。在這個(gè)實(shí)施方案中，風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)2310祐:設(shè)置在殼體2312內(nèi)，其 中殼體2312與滅菌室2300的內(nèi)部和軟管2320流體相通，軟管2320通 向面罩(未示出)。按照上面所提供的界定，風(fēng)扇可以被直接地安裝在殼體 2312內(nèi)或可以包括其自己的殼體，從而界定了安裝在殼體2312內(nèi)的鼓風(fēng) 機(jī)。
在這個(gè)實(shí)施方案中的鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇2310 ^f皮實(shí)現(xiàn)為恒定的流量裝置， 其中不管使用者是吸氣還是呼氣，流量大致保持恒定。所述恒定的流量裝 置包括控制閥，控制閥可以?xún)H僅是實(shí)現(xiàn)所需要的流量的機(jī)械調(diào)節(jié)閥如手動(dòng)
蝶形閥或閘閥，但是在這個(gè)實(shí)施方案中控制閥是電控制閥2320,并由從流 量傳感器(例如，基于文氏管)獲得的信號(hào)控制。
如圖24所示，鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇2400可以改作實(shí)現(xiàn)為恒定壓力裝置，其 中流量隨著使用者吸氣或呼氣而變化，但是壓力被調(diào)整以維持大致恒定壓 力。通過(guò)測(cè)量在單向閥后面的壓力，例如，通過(guò)使用固態(tài)壓力傳感器2404 來(lái)電子測(cè)量在止回閥2402后面的壓力，然后通過(guò)改變到風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)2400 的電流來(lái)改變由風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)提供的空氣流量可實(shí)現(xiàn)上述目的。這種恒定 壓力裝置不但可以被用于控制風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，而且可以用于控制由泵(其通 常使用大約11W來(lái)產(chǎn)生20標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘(SLM))提供的空氣流量。相比之 下，風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)只 -使用大約1 -2 W來(lái)產(chǎn)生80(SLM)。
可以通過(guò)改變電控制閥或閘門(mén)機(jī)構(gòu)的位置調(diào)整流量來(lái)獲得恒定壓 力，而不是控制風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)或泵的電流，其中所述電控制閥或閘門(mén)機(jī) 構(gòu)在此被稱(chēng)為控制閥如蝶形閥或閘閥等，其位于輸送管中，或者位于風(fēng) 扇、鼓風(fēng)機(jī)或泵的輸出側(cè)，或者位于面罩的入口處。在圖24中示出并由 參考數(shù)字2410描述了安裝在滅菌室的輸出端的這樣的一個(gè)閥。在另一個(gè) 實(shí)施方案中，所述閥被安裝在輸送管本身中。所述閥可以包括掣子 (latch)，例如磁性掣子，以減少所述閥的電功率消耗。然而，應(yīng)該理解， 如果僅僅使用例如閥2410的電致動(dòng)閥來(lái)維持恒定壓力，鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇或 泵可能由于鼓風(fēng)或泵風(fēng)超過(guò)所需而浪費(fèi)能量，并且產(chǎn)生入口空氣的過(guò)大 壓力。因此，控制鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇或泵的電流是可取的。作為優(yōu)選實(shí)施方 案的模塊化性質(zhì)的一部分，壓力傳感器優(yōu)選可拆卸地連接。簡(jiǎn)單起見(jiàn)， 在另 一 個(gè)實(shí)施方案中，可以通過(guò)使用如圖2 5所示出的機(jī)械閘門(mén)機(jī)構(gòu)或控 制閥2500 (例如，在規(guī)定壓力下打開(kāi)的裝有彈簧的閥)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明， 而不是使用電子控制閘門(mén)機(jī)構(gòu)或控制閥2402。優(yōu)選地，受控泄漏設(shè)置到 面罩內(nèi)，以確保例如0.5 SLM的正壓力。通過(guò)分別地在閥2402或2500 內(nèi)形成孔2412或2502，可以實(shí)現(xiàn)受控泄漏。實(shí)現(xiàn)恒定壓力的一個(gè)好處 是在低流量期間(例如，在呼氣期間或較低的使用者活動(dòng)度期間)，進(jìn)入 室的任何有害生物物質(zhì)例如病毒繼續(xù)被輻射更長(zhǎng)的時(shí)段。應(yīng)該理解，在 如果紫外線燈破損時(shí)控制閥也充當(dāng)關(guān)閉閥的實(shí)施方案中，控制閥沒(méi)有孔200680050550.8
說(shuō)明書(shū)第25/39頁(yè)
2412、 2502。相反，除了在探測(cè)到紫外線燈破損時(shí)之外，控制閥只是被 控制為 一直保持輕微地開(kāi)著。
在圖35中示出依照本發(fā)明的滅菌室的另一個(gè)實(shí)施方案。滅菌室3500 包括由兩個(gè)半邊3502制成的鋁殼體3501，其具有向外伸出的法蘭3504。 在這個(gè)實(shí)施方案中，使用具有紫外線反射涂層的0.1英寸厚的鋁片來(lái)制造 鋁半邊，所述紫外線反射涂層包括0.5-1 iim厚的噴涂的Al以及在噴涂期 間使用搖移器形成的0.5 ^mi厚的Si02。使用拋光的鋼工具和;f莫具將鋁片壓 成形。在這個(gè)實(shí)施方案中，法蘭設(shè)有用于容納互補(bǔ)螺紋螺釘?shù)膬?nèi)螺紋孔 3506。應(yīng)該理解，所述孔可以改為具有光滑的內(nèi)表面，此時(shí)兩半邊可以祐二 螺拴和螺帽結(jié)合在一起。此外，在對(duì)置法蘭之間提供高溫真空密封劑或膠 以確保氣密密封。殼體的頂端被盤(pán)3510部分封閉，在這個(gè)實(shí)施方案中， 盤(pán)3510是由具有250-270 nm波長(zhǎng)高反射率涂層的Pyrex介質(zhì)疊層制成。 盤(pán)3510包括界定室3500的空氣入口的中心孔3514。在這個(gè)實(shí)施方案中， 盤(pán)3510由General Electric (GE)制造的防紫外線塑料環(huán)3512固定在適當(dāng)?shù)?位置，所述防紫外線塑料環(huán)延伸超出鋁室殼體的邊緣大約0.125英寸，以 界定在下面所更詳細(xì)討論的空氣空間。環(huán)3512沿著其上表面設(shè)有外螺紋， 以接納在下面所更詳細(xì)討論的過(guò)濾筒。環(huán)3512的塑料具有防紫外線和不 吸水的優(yōu)點(diǎn)。
在這個(gè)實(shí)施方案中的過(guò)濾器包括環(huán)狀或油炸圈餅形的N100過(guò)濾筒， 該過(guò)濾筒包括由GE防紫外線塑料制成的塑料帽3522。帽3522支撐中心 環(huán)狀過(guò)濾元件3520。而環(huán)狀過(guò)濾元件3520的中心部分^^皮中心圓形塑料盤(pán) 3524封閉，其中，中心圓形塑料盤(pán)3524在其下表面具有MgF2或其他反射 涂層3525。
帽3522包括側(cè)壁3526，側(cè)壁3526具有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋通過(guò)嚙合所 述室的殼體3501的外表面上的互補(bǔ)的螺紋，允許側(cè)壁3526^皮檸到所述室 的殼體的頂端。塑料環(huán)3512在其外部上表面也具有用于嚙合帽3522的側(cè) 壁3526上的螺紋的槽。 一旦被連接上，由于環(huán)3512在鋁殼體的邊緣上面 伸出，帽3522界定了在其本身和盤(pán)3510之間的間隙或空間。因此，穿過(guò) 過(guò)濾器3520的空氣通過(guò)這個(gè)間隙達(dá)到空氣入口 3514。
然后，空氣進(jìn)入室，在這個(gè)實(shí)施方案中，所述室具有0.86升的容積，
并具有平均紫外線反射率為90%的、380cm"的表面。這個(gè)實(shí)施方案的汞蒸 汽燈3530是5 W或9 W的單連接器UVC燈泡，其中185nm的光線被抑 制。燈3530的下端被1.25英寸直徑的Si02套管或管3532環(huán)繞，套管或 管3532厚1-5 nm并具有500-3000埃厚的鋁涂層。管3532纟皮支撐在支撐鋁 盤(pán)3534的防紫外線塑料盤(pán)3535內(nèi)形成的槽中，該管3532也可以由其他 反射材料制成，例如引導(dǎo)紫外線射線的經(jīng)拋光的鋁。用高溫密封劑將套管 3532固定在槽中。
鋁殼體3501的下端用塑料帽3540封閉，其中塑料帽3540由具有0% 吸水的GE防紫外線塑料制成，并具有用于容納燈3530的中心孔。垂直延 伸的孔3548也形成在塑料帽3540和鋁盤(pán)3534中，以將空氣從室引導(dǎo)到 在塑料帽3540和殼體3501的壁中形成的水平延伸的孔3550。
在圖36中示出本發(fā)明的滅菌室的又一個(gè)實(shí)施方案，其^f吏用其中空氣 入口和出口兩者都形成在相同的端3602中的殼體3600。如同在前面的實(shí) 施方案中，這一實(shí)施方案的滅菌室由兩個(gè)區(qū)域制成，使用工具和沖莫具把O.l 英寸的壓制的鋁制成半圓柱，從而制成這兩個(gè)區(qū)域。為了便于描述，在這 個(gè)實(shí)施方案中沒(méi)有示出法蘭。然而，在這個(gè)實(shí)施方案中的滅菌室被通過(guò)圍 繞雙連接器6 W UVC燈泡3610的石英管3604分成同心通道?？諝饨?jīng)由 連接在空氣入口孔3606上的過(guò)濾器帽(未示出)進(jìn)入空氣入口孔3606?？諝?4^著向上穿過(guò)外通道3620、越過(guò)管3604的頂部、向下穿過(guò)內(nèi)通道3622， 從而允許空氣非常接近紫外線燈3610移動(dòng)。如圖36所示，外通道在殼體 下端被環(huán)狀鋁盤(pán)3640覆蓋，鋁盤(pán)3640由環(huán)狀塑料帽3642固定在適當(dāng)位 置。這使得沿內(nèi)通道3622下降的空氣進(jìn)到由塑料帽3652界定的出口室 3650內(nèi)。在帽3652內(nèi)的孔3654容納鼓風(fēng)機(jī)(未示出)，以將空氣推動(dòng)經(jīng)過(guò) 滅菌室并沿著輸送管(未示出)到達(dá)面罩(未示出)。另一方面，殼體3600的 上端由環(huán)狀塑料帽3660封閉，環(huán)狀塑料帽3660連接到殼體的鋁壁，并設(shè) 置有第二內(nèi)壁3662,以支撐石英管3604,同時(shí)在所述帽的外壁和內(nèi)壁3662 之間維持空氣通道3663。內(nèi)壁3662在其下表面設(shè)置有反射燈3610的紫外 光的紫外線反射鋁盤(pán)3664。為了允許空氣從外通道3620流到通道3663，
內(nèi)壁3662和鋁盤(pán)3664設(shè)置有孔3667。于是，空氣從通道3663經(jīng)過(guò)在內(nèi) 壁3662中形成的孔3669到達(dá)內(nèi)通道3622。
在圖37中示出本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案。這個(gè)實(shí)施方案的殼體包括 截頭圓錐形區(qū)域3702，該截頭圓錐形區(qū)域3702由拋光的鋁制成，并容納 有汞蒸汽燈3710。所述殼體進(jìn)一步包括也由拋光的鋁制成的圓柱形區(qū)域 3704。燈3710用塑料環(huán)接頭3712固定，環(huán)接頭3712由防紫外線塑料制 成。第二環(huán)接頭3714連接區(qū)域3702、 3704，并支撐Si02透鏡3720, Si02 透鏡3720將燈3710發(fā)出的紫外線光束向高強(qiáng)度區(qū)3730聚焦。所聚焦的 光束由參考數(shù)字3732指示，高強(qiáng)度區(qū)包括在防紫外線塑料塞子3742中形 成的孔或通道3740。選擇孔3740的深度，以便當(dāng)帶有病原體的空氣流過(guò) 孔3740進(jìn)入室3700內(nèi)時(shí)，由聚焦的紫外光束向病原體提供足夠照射。在 這個(gè)實(shí)施方案中，孔3740的直徑是1 cm。室的頂端^皮過(guò)濾器帽組件3750 封閉，其中過(guò)濾器帽組件3750包括-故固定在塑料帽3754中的過(guò)濾器3752。 帽3754車(chē)有螺紋，以嚙合在塞子3742的外表面上的互補(bǔ)螺紋。為了將紫 外光反射回去，拋光的鋁盤(pán)3756 ^皮安裝在過(guò)濾器組件3750和塞子3742 之間。沿著鋁盤(pán)3756的外圍形成孔，以允許空氣從過(guò)濾器進(jìn)入到孔3740。 然后，空氣沿著滅菌室的區(qū)域3704向下移動(dòng)，并穿過(guò)透鏡3720中的孔 3760?？諝庋貐^(qū)域3702向下移動(dòng)，并經(jīng)由在區(qū)域3702壁上形成的孔3780 離開(kāi)滅菌室。為了確保良好的反射，這個(gè)實(shí)施方案還具有連"t妄在塞子3742 下表面的拋光的鋁盤(pán)3790?？梢赃x擇過(guò)濾器的性質(zhì)，以限制紫外光源所要 殺滅或破壞的特定生物病原體的群集或凝塊。通常，使用能夠過(guò)濾0.1pm 直徑或更小的病原體的過(guò)濾器。高強(qiáng)度區(qū)3730的用途是處理對(duì)紫外輻射 有高抗性的生物污染物。盡管在這個(gè)實(shí)施方案中高強(qiáng)度區(qū)被界定在輸入 端，不過(guò)它也可以被界定在殼體的輸出、或殼體中的任何其他位置、或殼 體的上游或下游。如上面所描述的那樣，透鏡3720充當(dāng)將光束聚焦到高 強(qiáng)度區(qū)的紫外線光束放大器。所述光束放大器通常包括由高透射率材料 (在這一例子中是二氧化硅)制成的透鏡。可以使用產(chǎn)生高強(qiáng)度紫外光脈 沖的紫外線激光器或閃光燈(例如，由Perkin Elmer生產(chǎn)的氛閃光燈或氣-汞閃光燈，如RSL3100)或其他能量源來(lái)代替紫外線汞蒸汽燈。在這樣的 例子中，光束放大器仍然可以與紫外線激光器或閃光燈一起使用。在閃光
燈的情況下，孔的深度被選擇為確保沒(méi)有被暴露于至少 一個(gè)脈沖的空氣不 會(huì)完全通過(guò)所述孔。上面所描述的用于供應(yīng)空氣的系統(tǒng)可以是便攜式的， 并可以由 一塊或多塊可更4灸的或可再充電的電池供電，例如4里離子電池。
在圖38-44中示出本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案。圖37-44的實(shí)施方案涉 及與面罩一起使用的便攜式裝置。因而，它們每個(gè)^f皮用來(lái)為特定的^f吏用者
提供消毒的空氣。然而，按照本發(fā)明，提供高強(qiáng)度區(qū)的概念也適用于其他 空氣消毒系統(tǒng)，例如在建筑物、飛機(jī)、船、火車(chē)等的風(fēng)道中的紫外線消毒 器，其中在高強(qiáng)度區(qū)將較高強(qiáng)度輻射提供到特定的區(qū)域。
特別地，圖38的實(shí)施方案不僅對(duì)經(jīng)由面罩(未示出)供應(yīng)給特定使用者 的來(lái)自從大氣的空氣提供消毒，而且對(duì)使用者呼出的空氣提供消毒。滅菌 室3800包括Si02透鏡3802,其充當(dāng)光束放大器，將來(lái)自5瓦(輸入功率) 的飛利浦UVC燈3804的0.8瓦聚焦在通過(guò)7毫米直徑的孔3806流進(jìn)室 3800內(nèi)的輸入空氣流?？?806形成在Si02盤(pán)3808中，并界定滅菌室的 第一輸入端，盤(pán)3808在對(duì)著燈3804的一側(cè)具有鋁沉積物?？?806把空 氣流限制在與透鏡3802的焦點(diǎn)一致的狹窄的輸入?yún)^(qū)域，因而界定了其中 病原體遭受高強(qiáng)度輻射的高強(qiáng)度區(qū)。253.7 nm的UVC被拋光的鋁盤(pán) 3810(90%反射率)反射，在輸入空氣中產(chǎn)生每平方厘米4.0百萬(wàn)微焦耳的 253.7 nmUVC能量的強(qiáng)度。這一高強(qiáng)度照射在1.5標(biāo)準(zhǔn)升每秒(90 SLM)的 流量下得到12479微焦耳的劑量(結(jié)合直接或正面輻射以及反射或后向輻 射)。應(yīng)該理解，在這個(gè)實(shí)施方案中，因?yàn)閬?lái)自燈3804的紫外光實(shí)質(zhì)上凈皮 透鏡3802集中，且通過(guò)HEPA過(guò)濾器3820的空氣流在經(jīng)由孔3860穿出 殼體之前成漏斗狀通過(guò)孔3806和在第二盤(pán)3821中的1.5英寸直徑的孔， 所以高強(qiáng)度輻射事實(shí)上是一個(gè)輻射強(qiáng)度范圍，這個(gè)輻射強(qiáng)度范圍從焦點(diǎn)的 最高值逐漸減少到透鏡表面的最低值。通過(guò)HEPA過(guò)濾器3820進(jìn)入滅菌 室3800的殼體內(nèi)并從孔3860離開(kāi)到達(dá)面罩的空氣流由被連接到滅菌室殼 體外表面的鼓風(fēng)機(jī)(未示出)產(chǎn)生。
在這個(gè)實(shí)施方案中，單獨(dú)的燈殼體3830由截頭圓錐形的鋁反射器3832 界定。燈殼體3830是溫控的，通過(guò)對(duì)掃描在35。C和45。C之間的溫度范圍 的最接近的2或3個(gè)溫度傳感器3818取平均，并且使用內(nèi)置的冷卻風(fēng)扇(未
示出)產(chǎn)生冷卻空氣流以使溫度固定在UVC輸出(通過(guò)由對(duì)最接近的2或3 個(gè)UVC光電探測(cè)器3822取平均來(lái)測(cè)量)為最大值的水平上。除了經(jīng)過(guò) HEPA過(guò)濾器3820并被消毒的來(lái)自大氣的空氣之外，來(lái)自使用者的面罩的 所呼出的空氣被拉動(dòng)通過(guò)外環(huán)形區(qū)域3840,其中外環(huán)形區(qū)域3840被界定 在鋁殼體壁3842和內(nèi)套筒之間。在這個(gè)實(shí)施方案中的殼體壁由3英寸直 徑、0.1英寸壁厚并具有拋光的內(nèi)表面的鋁管制成。內(nèi)套筒由2英寸內(nèi)徑 和3毫米壁厚的熔融石英管3844制成。內(nèi)套筒的下部分由支撐管3844的 GE紫外線塑料管界定。所呼出的空氣通過(guò)使用者面罩中的單向閥(未示出) 由小型連續(xù)呼出鼓風(fēng)機(jī)(未示出)拉動(dòng)通過(guò)所述環(huán)形區(qū)域3840，呼出的空氣 通過(guò)下部的GE紫外線塑料端帽3850中的開(kāi)口 3848進(jìn)入外環(huán)形區(qū)域3840， 并通過(guò)上部的GE紫外線塑料端帽3860中的開(kāi)口 3858被排出滅菌室3800。 在這個(gè)實(shí)施方案中，所呼出的空氣被暴露于大于8000微焦耳的紫外輻射 劑量。
圖39示出與圖38的實(shí)施方案相似的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。然而， 在這個(gè)實(shí)施方案中，沒(méi)有用于由使用者呼出的呼出空氣的單獨(dú)的空氣入 口。相反，在這個(gè)實(shí)施方案中，分離的滅菌室將被用來(lái)消毒所呼出的空氣。 此外，在這個(gè)實(shí)施方案中，空氣出口由在內(nèi)套筒3962中形成的4個(gè)孔3960 界定。然后，空氣通過(guò)3英寸直徑的孔3966離開(kāi)鋁殼體3964。因此，不 同于圖38的實(shí)施方案，空氣首先沿外室3962向上移動(dòng)，之后離開(kāi)殼體 3964。如下面更詳細(xì)討論的那樣，這允許空氣纟皮暴露于更多的紫外線輻射。 如在前面的實(shí)施方案中一樣，所述室包括具有大于99%透射率的SiCb透 鏡，該Si02透鏡用于將來(lái)自5瓦(輸入功率)的飛利浦UVC燈的0.8瓦聚焦 到流過(guò)7mm直徑孔的輸入空氣流。在其他實(shí)施方案中，使用直徑為0.5到 lcm的孔。與圖38的實(shí)施方案不同，在這個(gè)實(shí)施方案中的253.7 nmUVC 光被Edmund Scientific的Si02透鏡3970反射，其中透鏡3970在下(收集) 側(cè)面具有1 pim Al沉積物。UVC光束的投射及其背反射產(chǎn)生被投射到輸入 空氣上的強(qiáng)度為4百萬(wàn)微焦耳/平方厘米的UVC光。這包括800,000微焦 耳/平方厘米的入射輻射和92%的反射(或736,000 t敬焦耳/平方厘米)，總計(jì) 為1,536,000微焦耳/平方厘米。對(duì)于0.7cm直徑孔，通過(guò)所述孔的空氣總 照射量是4000,000焦耳。高強(qiáng)度輻射對(duì)破壞在多次打擊模型(multi-hit
modd)中所描述的病原體是有效的，在所述多次打擊模型中群集形成并需
要比所期望的打擊次數(shù)更高的次數(shù)來(lái)破壞病原體。由于強(qiáng)度1—00時(shí)時(shí)間
t—0,因而允許在高強(qiáng)度輻射下以相對(duì)短的照射時(shí)間破壞病原體，而這些 病原體不會(huì)被在經(jīng)典模型S二e處中所描述的劑量破壞，其中S是剩余的病 原體，k是響應(yīng)UVC光的特定病原體的常數(shù)。高強(qiáng)度輻射在1.5標(biāo)準(zhǔn)升每 秒(90 SLM)的空氣流量下得到12479微焦耳/平方厘米的劑量。這不包括由 于殼體管3964的拋光的鋁內(nèi)表面的反射而導(dǎo)致的返回進(jìn)入到石英室3972 內(nèi)的光子傳輸?shù)娜魏沃?。然而，這個(gè)劑量遠(yuǎn)高于破壞流行性感冒A亞型所 需要的6600微焦耳/平方厘米，由于I的均值〉80000/cm2，因此對(duì)流行性 感冒A使用S-e-wt所得到的剩余的病原體種群低于8xl(T7。在這個(gè)實(shí)施方 案中，它在外部的0.32升的室3962中接收更多的UVC劑量。在比較典型 的30-40 SLM的呼吸流量下，外室3962增加了提供更高的劑量的有效容 積。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，除了例如燈3804的低功率紫外線燈之外，還 通過(guò)提供閃光燈或高功率汞蒸汽燈來(lái)產(chǎn)生高強(qiáng)度區(qū)，而不是使用光束》文大 器。
在圖40中，類(lèi)似于圖37-39的實(shí)施方案，也示出了界定高強(qiáng)度區(qū)的設(shè) 計(jì)。這種設(shè)計(jì)將所有的輸入空氣暴露于高度一致的、極高強(qiáng)度通量的UVC 光。Kowalski闡明了在高強(qiáng)度下破壞次級(jí)存活種群的時(shí)間t接近于零。這 在顯示用于黑曲霉(用UVC光難以殺滅的病原體)的存活曲線中被證明 {Kowalski等人，2000}，其中當(dāng)強(qiáng)度從200微焦耳/平方厘米增加到1800 微焦耳/平方厘米時(shí)，存活種群從接近于1下降到0.001。在Kowalski的示 例中，獲得這個(gè)殺滅系數(shù)的時(shí)間從幾乎無(wú)窮大降到1500秒?；诟淖兊?斜率，使用適當(dāng)高的強(qiáng)度水平，可以使t接近于零，并且使存活種群低多 個(gè)數(shù)量級(jí)。
在圖40中所示出的室設(shè)計(jì)使用二氧化硅透鏡使輸入空氣暴露于 4,000,000微焦耳/平方厘米的強(qiáng)度。在1.5升每秒的流量(90SLM)下，室內(nèi) 的UVC光使總存活種群為8.8e"2 (采用流行性感冒A的k值0.001187作為 k，并采用三種病毒的k2測(cè)量值的平均值2.66 ^作為k2)。
利用多次打擊模型，其中S4-(l-e-皿)n， n為1.18，其中所有其他變量 與在90 SLM流量下的相同，存活種群S是9.0e"4。焦距為248毫米的一 英寸直徑的SiO2透鏡4000O99。/。透射率)被用于將來(lái)自5瓦(輸入功率)的飛 利浦UVC燈4002的0.8瓦聚焦在流過(guò)在Si02盤(pán)4006中形成的7毫米直 徑孔4004的輸入空氣流，SiCb盤(pán)4006在其背(下)側(cè)面具有鋁沉積物。 253.7 nm UVC光被Edmund Scientific的Si02透鏡4008反射，其中透鏡4008 在收集(下)側(cè)面具有1 pm Al沉積物。UVC光束的投射及其背反射產(chǎn)生 被投射到輸入空氣上的強(qiáng)度為4百萬(wàn)微焦耳/平方厘米的UVC光。
由鋁反射器4012界定的燈區(qū)域4010是溫控的，通過(guò)對(duì)掃描在35r和 45。C之間的溫度范圍的最接近的2或3個(gè)溫度傳感器4020取平均，并且 使用內(nèi)置的冷卻風(fēng)扇控制冷卻以使溫度固定在UVC輸出(通過(guò)對(duì)最接近的 2或3個(gè)UVC光電探測(cè)器4022取平均來(lái)測(cè)量)為最大值的水平上。
即使室^皮設(shè)計(jì)成在90 SLM流量下消毒空氣，^a鼓風(fēng)機(jī)將需要能夠提 供170 SLM。由于在進(jìn)行輕度工作的成年人中廣泛變動(dòng)的峰值空氣流需求， 所以需要這種額外的性能。在由NIOSH承包商進(jìn)行的研究中，當(dāng)在更高 的工作/壓力研究中正空氣壓力呼吸器(PAPR)系統(tǒng)無(wú)法滿足峰值吸入需求
時(shí)，受試者的經(jīng)測(cè)量的血氧飽和水平下降到低至92。/。。盡管這對(duì)于血氧水 平來(lái)說(shuō)不是災(zāi)難性的水平，但卻是滿足吸入需求的好的做法，并且可能是 NIOSH為什么將最小值設(shè)為170 SLM的原因。
在圖41中示出本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，滅菌 室102的殼體4100包括在其內(nèi)表面上具有反射涂層的玻璃管。在這個(gè)實(shí) 施方案中，所述管的內(nèi)徑為2英寸，但是在其他的實(shí)施方案中，使用2.5 英寸和3英寸內(nèi)徑的管。管4100在其下端被:慘雜4t的石英盤(pán)4104封閉， 石英盤(pán)4104用GE紫外線塑料環(huán)或者接頭4106固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。?100 的上端設(shè)有塑料端帽4110，所述塑料端帽4110具有嚙合在過(guò)濾器蓋4112 上的互補(bǔ)螺紋的帶螺紋的上部的部分。過(guò)濾器蓋4112包括用于從輸入空氣 中濾除顆粒的HEPA過(guò)濾器4114。在這個(gè)實(shí)施方案中，紫外線燈4120被 放置為垂直于殼體4100的縱軸并^皮容納在用于將光朝殼體上端向上反射 的反射殼體4130內(nèi)。而殼體上端設(shè)有拋物線形玻璃鏡4140,其中拋物線
形玻璃鏡4140在其下部的曲面上具有Al/SiO涂層。通過(guò)塑料鏡支架4142 將鏡4140固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，其中塑料鏡支架4142釆用環(huán)形塑料盤(pán)的形 式，所述環(huán)形塑料盤(pán)具有允許空氣從過(guò)濾器4114進(jìn)入到殼體4100內(nèi)的孔 4144?？諝馔ㄟ^(guò)滅菌室4102 (在這個(gè)實(shí)施方案中，具有0.35升的容積)， 并通過(guò)孔4150離開(kāi)殼體4100?？?150通到鼓風(fēng)機(jī)，而鼓風(fēng)才幾將空氣送到 面罩(未示出)。
圖42中示出類(lèi)似于圖41的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。然而，在這個(gè) 實(shí)施方案中，進(jìn)入空氣流殼體或室4200的空氣被具有反射下表面4206的 石英盤(pán)4204約束到小的開(kāi)口 4202。上反射器4210相應(yīng)地小于圖41的反 射器。反射器4210包括玻璃鏡，所述玻璃鏡具有例如有MgF2外涂層的鋁 沉積物的反射涂層。其他元件實(shí)質(zhì)上相同于圖41的元件，因此不再描述。
在圖43中示出又一個(gè)實(shí)施方案，其類(lèi)似于圖42的實(shí)施方案，但是除 了燈殼體4300之外，它還包括紫外線燈4310的另外的外殼體4302。外殼 體4302具有冷卻空氣輸入端4320和輸出端4322以便冷卻燈4310。
圖44示出又一個(gè)實(shí)施方案，其類(lèi)似于圖41的實(shí)施方案。因此相似的 元件在此不再討論。然而，這個(gè)實(shí)施方案的不同之處在于，設(shè)置有內(nèi)部的 沙漏形的壁4400,以把空氣流路徑約束到接近殼體4402中間的狹窄區(qū)域。 這個(gè)實(shí)施方案中的紫外線透鏡4104的焦點(diǎn)與沙漏形的壁4400的狹窄部分 4106重合。
在圖37-44的實(shí)施方案中的燈殼體，例如由管3702、 3832、 4012、 4130、 內(nèi)殼體4300和殼體4410所界定的殼體，被保持在例如500托干N2的輕微 負(fù)壓力下。這有助于在紫外線燈發(fā)生故障的情況下保護(hù)使用者以防止泄漏。
在所有供應(yīng)面罩的便攜式裝置中重要的是需要節(jié)約能量以便于使用 便攜式電源。因此，優(yōu)選使用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)而不是用泵將空氣吸入滅菌室 和通到面罩。為了避免只是必須使用高功率鼓風(fēng)機(jī)來(lái)在面罩內(nèi)提供大的正 壓力，本發(fā)明提出使用最小尺寸的鼓風(fēng)機(jī)，同時(shí)仍在面罩內(nèi)提供正壓力。 因?yàn)樵诿嬲种惺褂玫某Ｒ?guī)尺寸的HEPA過(guò)濾器(特別是高質(zhì)量的過(guò)濾器，例 如#皮認(rèn)證為可濾除99.97%的300 nm顆粒的N100)具有相對(duì)小的直徑并產(chǎn)
生大的壓差，所以它們不適合與低功率鼓風(fēng)機(jī)一起使用。本發(fā)明通過(guò)提供
將要使用的較大直徑的HEPA過(guò)濾器解決這個(gè)問(wèn)題。另外，通過(guò)提供恒定 壓力或恒定流量實(shí)現(xiàn)功率管理。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，面罩中的壓力在使 用者吸氣和呼氣或改變他/她的耗力時(shí)被設(shè)法保持恒定。這意p木著根椐需要 調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)功率，例如通過(guò)基于一個(gè)或更多壓力傳感器控制鼓風(fēng)機(jī)的電 流。在一些實(shí)施方案中，使用三個(gè)壓力傳感器，并對(duì)最接近的兩個(gè)值取平 均。如上面所討論的那樣，可以使用連接在滅菌室和面罩之間的閥來(lái)改變 流量，而不是調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的功率。為了進(jìn)一步減少功率消耗，面罩內(nèi)的正 壓被保持到非常低的值，優(yōu)選地，高于環(huán)境壓力0.5到1英寸水壓。這個(gè) 配置允許使用并不一定是尺寸形狀恰好而是僅僅寬松地配合有限個(gè)數(shù)的 普通人面部輪廓的多個(gè)面罩。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了適應(yīng)不同的使用者 并為他們都提供相對(duì)好的配合，提供例如超小、小、中、大、超大的幾種 不同的常見(jiàn)大小的面罩，作為滅菌室的附件。對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)"寬松地 配合"被用于描述這樣的面罩配合。
本發(fā)明不僅進(jìn)一步涵蓋了通過(guò)使面罩和滅菌室由可釋放的連接而連 4婁起來(lái)以允許不同的面罩與滅菌室一起使用，它還涵蓋其他元件的才莫塊化 配置。因此，本發(fā)明提供了紫外線燈和空氣供應(yīng)的分離的殼體或室。例如， 在圖41中，燈4120被安裝在由反射器4130界定的其自己的室中?？諝?供應(yīng)又被約束在到空氣流殼體4100中，其中空氣流殼體4100在過(guò)濾器 4114處具有其空氣流入口，并在通到鼓風(fēng)機(jī)的孔4150處具有空氣流出口。 根據(jù)本發(fā)明，空氣流殼體4100和燈殼體4130被可分離地連接。此外，燈 4120、幫助將空氣通過(guò)空氣室的鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇設(shè)有其自己的電源和電子設(shè) 備，以允許空氣室獨(dú)立于紫外線燈工作。這允許與或不與紫外線消毒一起 使用所述系統(tǒng)。同樣，系統(tǒng)的模塊性考慮到各種元件被可分離地銷(xiāo)售和替 換，并且便于在使用通用連接器時(shí)不同供應(yīng)商的元件的可互換性。在一個(gè) 實(shí)施方案中，空氣流殼體和燈罩設(shè)有充電器，該充電器被設(shè)置用于對(duì)鼓風(fēng) 機(jī)的電池和紫外線燈的電池同時(shí)充電。具體地，充電器插頭設(shè)有用于同時(shí) 給鼓風(fēng)機(jī)和紫外線燈充電的兩對(duì)插腳，并且提供在僅僅使用鼓風(fēng)機(jī)而沒(méi)有 《吏用紫外線燈時(shí)使用同一充電器的能力。在這種情況下，插腳對(duì)中只有一 對(duì)-陂用于為鼓風(fēng)機(jī)的電池充電。
作為本發(fā)明的另一個(gè)特征，本實(shí)施方案提供了預(yù)防臭氧產(chǎn)生的安全措
施。為了將臭氧的產(chǎn)生減到最小，在石英板或燈泡上提供Zr02層。這減少 在波長(zhǎng)185-250 nm之間的峰值。另夕卜，在一些實(shí)施方案中，還把HF102 或改作把HF102噴涂到反射面上。此外，在一些實(shí)施方案中，在室內(nèi)的空 氣流路徑中放置海綿鈦(titanium sponge )。
如上面所討論的那樣，需要在滅菌室的殼體的內(nèi)表面上提供高反射涂 層，以便確保紫外光的多重反射，從而增加光在破壞進(jìn)入滅菌室的任何生 物污染物的DNA或RNA方面的效力。如下面所討i侖的那才羊，可以〗吏用各 種材料和涂層。然而，最好在形成殼體之前完成涂覆涂層的某些工藝，因 為如果在其上形成涂層的表面隨后變形或彎曲，那么涂層易于脫落。
在一個(gè)實(shí)施方案中，滅菌室的殼體包括鋁管，所述鋁管內(nèi)表面拋光， 然后經(jīng)受化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝以增加其紫外線反射率。這可以包括有 機(jī)金屬CVD(OMCVD)或等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，沒(méi)有使用CVD，而是通過(guò)噴涂上反射涂層,反 射涂層被應(yīng)用到內(nèi)表面，例如通過(guò)在高度拋光的表面上的噴涂(例如幾百 個(gè)nm厚一優(yōu)選地300 nm厚或更厚的)Al。
在應(yīng)用高度反射表面的殼體材料的又一種方法中，例如在Al殼體材 料的情況下，Al材料被放在化學(xué)浴槽和在電鍍工藝中與Al反應(yīng)的化學(xué)制 品中。鋁可以被電氣連接以用作陽(yáng)極或陰極。
在應(yīng)用高反射涂層的又一種方法中，實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于腐蝕工藝的電化學(xué)沉 積。這樣，在殼體材料(在這個(gè)實(shí)施方案中所述殼體材料是A1)的金屬表 面形成氧化層，從而在Al上提供了氧化鋁層。
在應(yīng)用高反射涂層的又一種方法中，實(shí)現(xiàn)分子束外延，其包括 使用高 真空環(huán)境，并產(chǎn)生材料束，以在基底材料上(在這個(gè)例子中是在殼體材料上) 形成層。
在應(yīng)用高反射涂層的又一種方法中，使用離子束注入來(lái)注入高反射材 料。形成高反射涂層后，可以^接著通過(guò)離子束注入來(lái)添加額外的化學(xué)制品。 在已經(jīng)施加了高反射涂層的地方，也可以通過(guò)離子束注入來(lái)添加額外的化 學(xué)制品。例如，如果Al首先被噴涂上，為了得到更好反射率，在其后可 以通過(guò)離子束注入來(lái)添加額外的材料。
如上面所建議的那樣，不是首先完成滅菌室的殼體的形成或使用專(zhuān)欠管 或管，然后添加反射涂層，而是可以由在形成(例如，通過(guò)彎曲或折疊)如
圖26所示的管或圓柱(例如，方形或圓柱形)之前用反射涂層(優(yōu)選地還是
具有高折射率的涂層)處理過(guò)的平坦的或敞開(kāi)的金屬片來(lái)形成殼體。殼體 可以改為由兩個(gè)或更多片制成，這些片裝配在一起，并且具有在這些片被
裝配在一起時(shí)適于形成殼體的任何形狀，在圖27中示出其中的一個(gè)實(shí)施 方案。在各邊接觸的地方(方便起見(jiàn)，在此稱(chēng)為接頭)，通過(guò)密封接頭(例 如，通過(guò)熱封例如熱焊，或使用熱粘合劑或任何其他合適的技術(shù))，彎曲 的或折疊的或裝配在一起的片可以被連接在一起。
可以選擇一種或多種材料來(lái)提供高反射涂層。優(yōu)選地選擇對(duì)UVC特 別是對(duì)253-268 nm的紫外線具有高反射率的材料，例如，Al合金，例如 氧化鋁。也可以使用其他氧化物，例如氧化鎂。氧化物可以被獨(dú)立施加， 或者，如果室材料本身不是由鋁制成，那么就在首先施加Al層之后再施 加氧〗匕物。
可以改為使用諸如硫酸鋇或合金(例如Al合金或Ag合金)的其他化合 物來(lái)提供高反射的室表面。在又一個(gè)實(shí)施方案中，選自CaF2、 MgF2、 SrF2、 BaF2、 LiF、 KTiOP04(磷酸鈦氧化鉀或KTP)、 CaC03(方解石)、BaB204(P 硼酸鋇或BBB)、 HF102、 Ti02的化合物被用作高反射涂層。事實(shí)上，在一 些實(shí)施方索中使用兩層或多層此類(lèi)化合物的多層0皮稱(chēng)為"介質(zhì)疊層")，并 且在某些實(shí)施方案中它們被配置為對(duì)層(例如10對(duì)層)，例如CaF2和MgF2 的對(duì)，并且根據(jù)所使用材料的折射率來(lái)調(diào)整各種層的厚度。優(yōu)選地，4吏用 高折射率和低折射率材料的交替層(其中折射率是對(duì)需要高反射的波長(zhǎng)的 折射率)。具體地，每層應(yīng)該是介質(zhì)中的光波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍，即真 空波長(zhǎng)除折射率的所得結(jié)果的四分之一的奇數(shù)倍。因此，如果兩種材料的 折射率是1.433和1.762，并且真空波長(zhǎng)是265 nm，將需要這樣的交替層 對(duì)于低折射率材料厚度為46 nm(或139 nm或231 nm或其他奇數(shù)倍)，對(duì) 于高折射率材料厚度為38 nm(或113 nm或188 nm或其他奇數(shù)倍)。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物(在這個(gè)例子中是特氟隆)被噴涂上去。 可以改作通過(guò)在形成殼體之前或之后將殼體材料浸漬在特氟隆溶液內(nèi)來(lái) 施加上特氟隆或其他聚合物。
在開(kāi)始時(shí)殼體是圓柱形的或不需要后續(xù)彎曲的兩部分的情況下， 一個(gè) 備選方案是在防紫外線聚合物的懸浮液中提供^5克酸鋇顆粒，然后將其噴涂 上去。其可 文作通過(guò)浸漬施加。
在一個(gè)實(shí)施方案中，不是涂上高反射涂層，而是殼體本身由含有石克酸 鋇顆粒的防紫外線聚合物制成。
為了不但在使用者(他或她)正戴著本發(fā)明的器具時(shí)保護(hù)使用者，而 且還在其脫下所述器具和衣物的過(guò)程中保護(hù)使用者，并為了確保器具和衣 物在使用后本身被消毒，本發(fā)明還提出用于協(xié)助除去手套和消毒各種物品 的方法和裝置。
圖28示出一副手套2800，其具有允許使用者容易地移除手套的i^片 或帶2802。作為額外的保護(hù)，在這個(gè)實(shí)施方案中的蝶片2802設(shè)有抗微生 物劑涂層。
通常，如圖29的實(shí)施方案所示出的那樣，手套將被密封在氣密包或 袋中。為了避免在從手套的包2902中取出手套2900之前通常具有晶體結(jié) 構(gòu)的抗微生物劑吸收水分，手套2卯0被保存在具有千燥劑2904的包2902 內(nèi)。這個(gè)實(shí)施方案的手套2900而不是蝶片由摻入抗微生物劑的編織材料 制成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，整個(gè)手套而不是編織材料或蝶片被用抗微生 物劑涂層處理。
作為本發(fā)明的另一方面的一部分，如圖30所示，提供粘板3000而不 是處理手套以便于沒(méi)有污染地移除手套。板3000可固定到壁或其他堅(jiān)固 表面，通過(guò)使用者接觸板并將手從手套滑出，由于手套3002被粘板保持 不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移除使用者的手套3002。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供了消毒室和消毒本發(fā)明的器具(即 滅菌室和具有護(hù)目鏡的面罩以及使用者所穿著的衣物)的方法。在圖31-33 中示出本發(fā)明的消毒室的一個(gè)實(shí)施方案。消毒室3100包括拋光的Al室，
在這個(gè)實(shí)施方案中為了得到更大的反射率，Al室碎支用含有硫S^鋇的涂料涂 在內(nèi)壁上。消毒室可以改為由涂有紫外線反射涂層的塑料制成，例如通過(guò) 噴涂高反射涂層，并且可以由兩半制成，所述兩半然后被結(jié)合，例如通過(guò) 熱密封或通過(guò)使用粘合劑(例如熱粘合劑)。因而，對(duì)滅菌室的形成、涂層 和材料的全部討^侖同樣適用于消毒室的形成，在此為方便起見(jiàn)不再重復(fù)， 但是應(yīng)該明白也適用于消毒室。
這個(gè)實(shí)施方案的室3100具有門(mén)3102，其中門(mén)3102具有觀察口 3104 和手柄3106。
定時(shí)器3107也被包括在內(nèi)，以允許設(shè)置消毒時(shí)間。定時(shí)器可以-陂連 接到視覺(jué)指示器或例如蜂鳴器的聽(tīng)覺(jué)指示器，以便當(dāng)消毒時(shí)間到時(shí)通知消 毒室的使用者。另外，定時(shí)器可以;陂連接到紫外光源，以便當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí) 間時(shí)切斷光。在另一個(gè)實(shí)施方案中，定時(shí)器和鎖定機(jī)構(gòu)可以被包括在門(mén)內(nèi) (類(lèi)似于前裝式洗衣機(jī))，以便自動(dòng)地鎖住門(mén)一段預(yù)定時(shí)間。在又一個(gè)實(shí)施 方案中，可能需要對(duì)室的后續(xù)使用以便進(jìn)一步額外裝入材料，此時(shí)，預(yù)置 定時(shí)器可以^L包括在內(nèi)，其中無(wú)論門(mén)何時(shí)被打開(kāi)，時(shí)間都被重置來(lái)重新開(kāi) 始。
電氣接入點(diǎn)3108延伸到被安裝在室的內(nèi)部上的插座，這在下面^皮更 詳纟田地討論。
圖32示出室3100的側(cè)面板和后面板3110的內(nèi)側(cè)面，圖33示出室3100 的上面板和下面^1或壁。每個(gè)面板或壁3110、 3120都設(shè)有紫外光源。如圖 32和33所示，在面板3110上的光源包括汞蒸汽燈3200，而對(duì)于面板3120， 光源包括兩個(gè)汞蒸汽燈3300。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，室門(mén)3102設(shè)有開(kāi)關(guān)(未 示出)，該開(kāi)關(guān)在門(mén)打開(kāi)時(shí)關(guān)掉紫外光源。這可以是才幾械開(kāi)關(guān)或具有電氣開(kāi) 關(guān)的紫外線光電探測(cè)器。另外，光電探測(cè)器優(yōu)選地被提供給每個(gè)紫外線燈 泡，或者，在紫外線LED光源的情況下，成組的LED可以設(shè)有光電探測(cè) 器，以指示何時(shí)更換燈泡或LED。
對(duì)于面板3110,后面板還包括^皮在圖32中示出的電氣插座3210，它 經(jīng)由上面相對(duì)于圖31所討論的接入點(diǎn)3108接收電力。應(yīng)該理解，盡管側(cè) 面板3110也可以設(shè)有插座，但是室3100通常僅僅需要一個(gè)用于給滅菌室
的電池組插上電源的插座。也應(yīng)該理解，滅菌室的電池組可以通過(guò)類(lèi)似于 電牙刷的磁耦合被實(shí)現(xiàn)為可充電式，在該情況下室3100可設(shè)有互補(bǔ)的充 電插口 。
圖33示出兩個(gè)面板3120則設(shè)有用于容納圖34中所例示的旋轉(zhuǎn)組件 的凹進(jìn)處3302。
這個(gè)實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)組件3400包括安裝在平臺(tái)3404上的支撐物 3402，并具有安裝在其下表面的軸承3406，其中軸承3406可被容納在下 面板3102的凹進(jìn)處3302中。用于支撐使用者的鞋的鞋托或鞋架3310也 被安裝到平臺(tái)3404上。為了同樣確保來(lái)自?xún)?nèi)部的紫外線輻射，汞蒸汽燈 3420被安裝在支撐物3402上。在一個(gè)實(shí)施方案中，由例如石英的透紫外 線材料制成的支撐平臺(tái)3430被通過(guò)臂3432固定到支撐物3402。支撐平臺(tái) 3430可以被用于支撐物品，例如滅菌室組件和使用者所使用的面罩。在另 一個(gè)實(shí)施方案中，除了平臺(tái)3430之外或作為平臺(tái)3430的替代品，架3450 可以通過(guò)軸承3452被安裝到上面板3120的凹進(jìn)處3302中。如圖34所示， 架3450被懸吊在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)3454上。在圖34所示出的實(shí)施方案中，架3450 包括用于背包呼吸器和面罩的鉤3460。它也包括^庫(kù)子衣架3462和上衣衣 架3464。使整個(gè)旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)，以便最大暴露于安裝在消毒室的側(cè)面板、 后面板、上面板和下面板上的紫外光源的紫外輻射。在這個(gè)實(shí)施方案中， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)被連接到平臺(tái)3404,第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)被連接到平臺(tái)3454。 應(yīng)該理解，在其他的實(shí)施方案中，架3450可以借助于托架連接到汞蒸汽 燈3420或支撐物3402,從而避免需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。也應(yīng)該理解，可以 用紫外線LED或一組紫外線LED代替汞蒸汽燈3420。
盡管上面描述了具體的實(shí)施方案，但應(yīng)該理解，這些實(shí)施方案僅作為 實(shí)例被包括在內(nèi)，本發(fā)明并非限于所討論的實(shí)施方案，而是包括由權(quán)利要 求書(shū)的范圍界定的其他實(shí)施方案。此外，盡管關(guān)于圖1-17、 35和36所論 述的上述實(shí)施方案具體涉及便攜式消毒器具，但本發(fā)明所涉及的通過(guò)偏振 涂層或透鏡來(lái)保護(hù)紫外線LED光源、汞蒸汽燈的補(bǔ)充和/或具有沉積或注 入的鈦的環(huán)繞燈的保護(hù)性石英套筒、以及材料的類(lèi)型和將高紫外線反射內(nèi) 表面提供給室的殼體的方法等內(nèi)容，同等地適用于非便攜式消毒器具，用
于不僅消毒空氣而且消毒放置在器具殼體內(nèi)的物體，例如在關(guān)于圖31-34 所描述的消毒室內(nèi)消毒衣服和便攜式空氣消毒器具。同樣地，用于引導(dǎo)空 氣的殼體的造型或包括擋板以引導(dǎo)空氣接近紫外光源同等地適用于非便 攜式空氣消毒器具。因此，權(quán)利要求被界定為覆蓋所有這樣的消毒器具。 本發(fā)明中將空氣引到紫外線源附近、使用高反射殼體表面、有希望通過(guò)在 空氣進(jìn)口使用過(guò)濾來(lái)消除空氣中的部分水汽等提議的適用性，由例如在 (Quantitative Microbiology 2 ， 249-270 , 2000#2002 Kluwer Academic Publishers) W.J.KOWALSKI, W.RBAHNFLETH, D丄.WITHAM, B.F.SEVERIN和T.S.WHTTTAM的論文"Mathematical Modeling of Ultraviolet Germicidal Irradiation for Air Disinfection (空氣消毒的紫外線殺 菌輻射的數(shù)學(xué)建模)"中所描述的學(xué)術(shù)研究和模型證實(shí)。
如上面所提及的那樣，使用透鏡或其他裝置產(chǎn)生高強(qiáng)度輻射以便減少 病原體的次級(jí)存活種群同樣適用于不特定調(diào)整為向單個(gè)使用者提供消毒 空氣的系統(tǒng)。上面所討論的處理次級(jí)存活率的方法也適用于服務(wù)于大批人 的空氣消毒器，例如在加熱風(fēng)道系統(tǒng)內(nèi)使用的空氣消毒器。也應(yīng)該理解， 上述所有的實(shí)施方案僅作為例子而給出，并非旨在限制由權(quán)利要求書(shū)所界 定的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種空氣消毒器，其包括紫外光源，其用于提供第一強(qiáng)度的紫外輻射，鼓風(fēng)機(jī)，其用于產(chǎn)生空氣流，顆粒過(guò)濾器，其用于將顆粒從所述空氣流濾除，以及輻射裝置，其用于在高強(qiáng)度區(qū)用高強(qiáng)度紫外光輻射所述空氣流中的病原體，其中所述高強(qiáng)度光具有比所述第一強(qiáng)度更高的強(qiáng)度。
2. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其中用高強(qiáng)度紫外光輻射病原體 的所述輻射裝置包括將紫外光聚焦到所述高強(qiáng)度區(qū)的紫外光束放大器。
3. 如權(quán)利要求2所述的空氣消毒器，其中所述紫外光束^L大器包括紫 外線透鏡。
4. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括空氣流殼體和自動(dòng) 調(diào)節(jié)裝置，所述自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置用于自動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)所述空氣流殼體的空氣流 的空氣壓力或空氣流量，以解決需求變化。
5. 如權(quán)利要求3所述的空氣消毒器，其中所述高強(qiáng)度區(qū)包括位于所述 透鏡的焦點(diǎn)處的通道或孔。
6. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其中所述紫外光源是汞蒸汽燈、 閃光燈或至少一個(gè)LED。
7. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其中所述顆粒過(guò)濾器是HEPA過(guò) 濾器。
8. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括具有第一輸入端和 第二輸入端的空氣流殼體以及具有輸入端和輸出端的面罩，其中所述面罩 的所述輸出端被連接到所述殼體的所述第二輸入端。
9. 如權(quán)利要求8所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體被分成第一 區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域與所述第一輸入端流體相通，所述第 二區(qū)域與所述第二輸入端流體相通。
10. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其中所述紫外光源包括安裝在 一燈殼體內(nèi)的汞蒸汽燈。
11. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其中所述高強(qiáng)度區(qū)包括用于反 射紫外光的反射器。
12. 如權(quán)利要求4所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體包括紫外 線反射面，所述紫外線反射面設(shè)有用于減少臭氧的涂層。
13. 如權(quán)利要求12所述的空氣消毒器，其中所述用于減少臭氧的涂層 包含HF102。
14. 如權(quán)利要求IO所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體和所述燈 殼體包括透明壁，且所述透明壁中至少部分設(shè)有Ti或Zr02。
15. 如權(quán)利要求1所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括安裝在所述空氣 流內(nèi)的海綿Ti。
16. 如權(quán)利要求IO所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體容納一鼓 風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇，并可分離地連接到所述燈殼體。
17. 如權(quán)利要求16所述的空氣消毒器，其中所述鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇和所述 汞蒸汽燈包括其自身的電源。
18. —種空氣消毒器，其包括空氣流殼體，其具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端，其中所述 第一輸入端和第二輸入端用于從兩個(gè)不同的空氣源接收空氣，紫外光源，風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，其用于使空氣移動(dòng)通過(guò)所述空氣流殼體，以及 顆粒過(guò)濾器，其用于過(guò)濾通過(guò)至少所述第 一輸入端進(jìn)入的空氣。
19. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其中一個(gè)空氣源是周?chē)諝猓?另一個(gè)空氣源是從面罩流入所述殼體的呼出空氣。
20. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括用于將所述紫外 光源聚焦在規(guī)定區(qū)域上的紫外光束放大器。
21. 如權(quán)利要求20所述的空氣消毒器，其中所述規(guī)定區(qū)域包括用于反 射紫外光的反射器。
22. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體包括紫外 線反射面，所述紫外線反射面設(shè)有用于減少臭氧的涂層。
23. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括光源殼體。
24. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其中所述鼓風(fēng)機(jī)和光源設(shè)有其 自身的電源和其自身的充電端口 。
25. 如權(quán)利要求23所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體容納一鼓 風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇，并可分離地連接到所述光源殼體。
26. 如權(quán)利要求23所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體和光源殼 體包括透明壁，且所述透明壁中至少部分設(shè)有Ti或Zr02。
27. 如權(quán)利要求18所述的空氣消毒器，其進(jìn)一步包括海綿鈦。
28. —種用于向面罩提供消毒空氣供應(yīng)的空氣消毒系統(tǒng)，其包括 面罩，其具有空氣輸入端和空氣輸出端，滅菌室，其包括空氣流殼體，所述空氣流殼體具有第一輸入端和輸出 端，其中所述第一輸入端用于從周?chē)諝饨邮湛諝?，所述輸出端被連接到 所述面罩的所述空氣輸入端，紫外光源，風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，其用于產(chǎn)生通過(guò)所述空氣流殼體的空氣流，顆粒過(guò)濾器，其用于過(guò)濾來(lái)自周?chē)諝獾妮斎肟諝猓渲兴鱿到y(tǒng)包括 紫外光束放大器和所述空氣流殼體的第二輸入端中的之一或兩者，其中所述 空氣流殼體的所迷第二輸入端被連接到所述面罩的所述輸出端。
29. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述顆粒過(guò)濾器是安裝在所述空 氣流殼體之中或之上的HEPA過(guò)濾器。
30. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，所述自 動(dòng)調(diào)節(jié)裝置用于自動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)所述面罩的空氣流或調(diào)節(jié)所述面罩內(nèi)的空 氣壓力，以解決需求變化。
31. 如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置包括用于測(cè)量 流量或空氣流或空氣壓力的傳感器，所述傳感器的信號(hào)被用于控制空氣流 的流量或所述面罩內(nèi)的空氣壓力。
32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括安裝在所述空氣流殼體 內(nèi)的電控閥，其中流量或壓力通過(guò)控制所述風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)的功率或通過(guò)調(diào) 節(jié)所述閥、或通過(guò)既控制所述風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)又控制所述閥而得到控制。
33. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器是壓力傳感器，且來(lái) 自所述壓力傳感器的信號(hào)用于維持恒定壓力。
34. 如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中恒定壓力通過(guò)控制電控閥和所述 鼓風(fēng)才幾或風(fēng)扇的電流中的至少之一而得到維持。
35. 如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述電控閥包括掣子。
36. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述殼體的所述第一輸入端是 0.5 cm到1 cm直徑的孔。
37. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述紫外光源是產(chǎn)生高強(qiáng)度紫外 光脈沖的閃光燈。
38. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述光束放大器是紫外線透鏡。
39. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于所迷紫外光源的光 源殼體。
40. 如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述空氣流殼體和所述光源殼體 -f皮可分離地連才矣。
41. 如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)以及所述紫外 光源設(shè)有其自身的便攜式電源。
42. 如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述空氣流殼體和光源殼體包括 紫外線反射面，所述紫外線反射面設(shè)有用于減少臭氧的涂層。
43. 如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述空氣流殼體和光源殼體包括 透明壁，且所述透明壁中至少部分i史有Ti或Zr02。
44. 一種減少空氣流內(nèi)的病原體的方法，其包括， 在不同時(shí)段將空氣流暴露于至少兩種不同的紫外輻射強(qiáng)度。
45. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述至少兩種不同的紫外輻射強(qiáng) 度由紫外線燈和光束放大器提供。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述光束放大器是紫外線透鏡。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述光束放大器將紫外輻射聚焦 在空氣流#1強(qiáng)制通過(guò)的通道或孔上。
48. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中通過(guò)提供用于反射紫外輻射的反 射器來(lái)增加輻射暴露。
49. 如權(quán)利要求45所述的方法，其中通過(guò)控制紫外光源的溫度來(lái)提高 所述紫外光源的效能。
50. —種提供預(yù)防空氣攜帶的病原體的方法，其包括 ^使用顆粒過(guò)濾器過(guò)濾空氣，提供一種寬松地配合的面罩，其用于將被過(guò)濾的空氣引導(dǎo)給使用者， 提供用于產(chǎn)生氣流的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，以及控制所述面罩內(nèi)的空氣壓力，以在需求改變時(shí)維持大致恒定壓力，即 微小的正壓力。
51. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述微小的正壓力是高于環(huán)境壓力0.5到1英寸的7jc壓。
52. 如權(quán)利要求50所述的方法，其進(jìn)一步包括對(duì)被引導(dǎo)給使用者的空 氣進(jìn)行消毒。 ！
53. 如權(quán)利要求52所述的方法，其進(jìn)一步包括對(duì)由使用者呼出的空氣 進(jìn)行消毒。
54. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中通過(guò)控制止回閥和所述風(fēng)扇或鼓 風(fēng)機(jī)中的至少之 一 來(lái)控制空氣壓力。
全文摘要
一種空氣消毒系統(tǒng)，其包括對(duì)要供給使用者的空氣進(jìn)行消毒的紫外滅菌室，在所述空氣消毒系統(tǒng)中，不但包括特定強(qiáng)度的紫外光源，而且還包括顆粒過(guò)濾器，并且提供短持續(xù)時(shí)間高強(qiáng)度的紫外輻射，通過(guò)這樣的方式來(lái)增加殺滅病原體或使病原體無(wú)害的效果。在包括將空氣供給特定使用者的面罩的使用者特定系統(tǒng)的情況下，通過(guò)使用同一滅菌室或通過(guò)使用單獨(dú)的滅菌室，也可以對(duì)從所述面罩呼出的空氣進(jìn)行消毒。
文檔編號(hào)B01J19/12GK101365532SQ200680050550
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者喬斯林·L·亨特, 勞里·E·麥克尼爾, 埃里克·C·亨特, 小伯納德·L·巴羅, 約翰·H·赫布蘭克 申請(qǐng)人:耐克斯安全設(shè)備公司