空氣供應器具的制作方法

專利名稱：空氣供應器具的制作方法
技術領域：
本發明涉及空氣供應系統和該空氣供應系統在使用紫外線(uv)輻射 來殺滅諸如病毒、細菌和真菌的空氣攜帶的生物體中的應用，所述生物體 也稱為有機物質、病原體或生物污染物。對于本申請來說，術語"殺滅，，也
包括任何DNA或RNA毀滅。
背景技術：
為了提供基于紫外線消毒的有效的消毒呼吸器，本申請認識到需要考 慮使用者的空氣消耗率。因此，本發明考慮到典型個人在特定工作條件以 及在通過所述呼吸器的最大流量的因素下的峰值呼吸。舉例來說，本發明 涉及其重點在于為在傳染性環境中工作并進行中等運動的個人提供安全 的空氣供應的呼吸器的設計。中等運動或輕度運動由國家職業安全與健康 研究所(NIOSH)定義為不超過50瓦的工作量。這一活動水平等同于一 般的成年人以每小時三英里的速度步行。在這些條件下，NIOSH將峰值呼 吸設定為85SLM,其中以分鐘-升為單位的空氣消耗是25。
下面所討論的實施方案針對僅僅進行中等運動的體力勞動者及其家 庭成員，而不是進行150瓦或更高水平的運動的第一出動人員或軍隊成員。 然而，應該理解，所描述的方法可升級到高端應用或任何其他應用。
針對體力勞動者及其家庭成員的呼吸器器具的規格是
最大流量一220 SLM(通過過濾器到達面罩)
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(基于失去能量的70瓦小時電池組)
重量一2.5磅(電池和紫外線室的重量是1.5磅)。
對使用UVC光來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 (數量微生物學)2, 249-270,2000中發表的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學建 模)。該論文概述了由方程式S二e(-klt)定義的關于病原體種群衰減的經典方 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 位的強度，k是用平方厘米每微焦耳表示的特定病原體的標準速率常數，t 是以秒為單位的照射時間。
如Kowalski等所概述，對包括三種病原體在內的8種已知病原體的研 究已經示出在初次照射后存活的次級種群。通過分配第二速率常數k2并 使用同一方程式S-e(-k2It)將這個種群的衰亡加入到所述第一種群，使用上 述經典方法處理該種群。關于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UVC的較高的抵抗力2)病原體的群集以及3)非最優的室設計， 其中強度(光子通量)很不均勻(在最接近燈的地方強度高，而在其他地方強 度要低得多)。過去，通常通過將UVC光投射到表面上的病原體之上進行 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 存活種群的主要原因。
然而，第三個原因表明在UVC系統內的實際結果迄今為止一直是很 差的，這是由于所有的已知系統都已經利用了其中空氣流過圓燈的設計， 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。事實上， 一些文獻錯誤地教授強度隨到燈的距離成平方下降，甚至沒有考慮燈的半 徑{當半徑接近于零，Xl(在燈旁邊的強度)/X2(在離開燈某一距離的強度) 的比值趨于無窮大}。對強度場建才莫的更復雜的嘗試(例如Kowalski等人) 涉及超過15個變量，其中的許多個變量難以測量或預測，并且，即使是 這些模型也顯示出當前的室設計的強度的廣泛變化。
最重要的是，現有技術系統沒有提供對空氣消毒系統成效的評價或測 定，并且沒有在測量低的病原體濃度方面進行嘗試。如在演示中和通過模
型的使用都示出的那樣，這些系統具有急劇變化的效果，這一事實意味著 在現有技術系統中還沒有解決在平面上測量的例如k2的次級效應。
本發明設法通過利用其中流量是受控的、包括泵、風扇或鼓風機的消 毒室或滅菌室來解決這些問題中的一些。為了解決由不均勻的紫外線強度 引起的病原體的次級存活，本發明進一步提出提供高強度的輻射區。
使用泵、風扇和鼓風機來使流體移動是已知的。例如，通常通過使用 安裝在天花板上的或直立的風扇來使房間中的空氣循環。這些通常包括用 于手動調整風扇速度以適應〗吏用者偏好的多個裝置。然而，對于安裝在殼 體或管道內以便使空氣流過所述殼體或管道的泵、鼓風機或風扇，沒有已 知的系統在外部因素變化并因此影響流量或空氣壓力時，自動地調整供應 到泵、鼓風機或風扇的功率或調整閘門或例如蝶形閥的其他機構，以便實 現恒定的流量或恒定的壓力。本發明提出一種系統，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。
在空氣凈化領域，已經做了濾出顆粒的大量工作，例如在許多強迫通 風的家用加熱單元中見到的風道系統中的過濾器。如下面所討論的那樣， 也使用過濾器濾出面罩中的有害顆粒。對于生物污染物，在使用汞蒸汽燈 消毒水方面也做了大量工作，并且也已經考慮到使用真空紫外線源殺滅生
物污染物。例如，Brais的美國專利笫5,833,740號公布了使用紫外線源并 利用安裝在殼體內的湍流發生器的化學空氣凈化和生物凈化。在Kaura的 美國專利第6,623,544 Bl號也討_淪了借助紫外線的空氣凈化。在該專利中， 空氣經過機械過濾器(包括靜電過濾器)、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包括使用化學藥品殺滅生物病原體 的空氣凈化器。
Showdeen等人的美國專利第5,446,289號也討論了借助于安裝在室內 的紫外線燈來消毒物品。
然而，使用紫外線源殺滅空氣中的生物污染物的現有技術并沒有考慮 到控制通過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， 也沒有考慮到控制滅菌室或消毒室的壓力。更具體地，它們沒有考慮到使 用泵、風扇或鼓風枳/使空氣流過紫外線源，并且沒有考慮到通過調整泵、
風扇或鼓風機的功率來調整空氣的流量。因而，現有技術也并沒有考慮到 通過自動調整供應到泵、風扇或鼓風機的功率來響應變化的需求來實現節 能，而節能在便攜式裝置中特別重要。
此外，現有技術系統不確保通過滅菌室或消毒室或通過消毒區(例如 在房屋、船或飛機的風道系統內提供的紫外輻射區)的生物污染物受到足 夠量的輻射以使之變得無害。它們也沒有優化在便攜式裝置中的功率使 用，也沒有考慮到紫外輻射的可能的有害副產物，如臭氧和一氧化碳。
也沒有技術教授使用紫外輻射來主動破壞在面罩組件中的生物污染 物。就面罩領域而言，帶有各種類型過濾器的面罩是公知的。例如，
Wadsworth等人的美國專利申請公布第2005/0079379 Al號描述了對面罩 改進，這一面罩使用雙層或多層隔離織物，其中至少一個隔離織物層不透 液體但允許濕氣通過微孔，并且諸層可以含有抗菌劑。而Kirollos等人的 美國專利申請公布第2004/0223876號又描述了例如呼吸保護裝置的暴露 保護設備，其包括用于指示目標物質存在的探測器。
Wen的美國專利申請公布第2003/0111075 Al號雖然描述了殺滅細菌 的防毒面罩，但其使用了化學試劑。Wen利用了含有活動期和消極期的過 濾器具，所述活動期含有至少一種化學試劑以殺滅周圍的細菌和病毒。
本發明設法解決這些問題，并設法不僅通過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。

發明內容
依照本發明，提供了一種空氣消毒系統，其包括用于提供預定強度紫 外光的紫外光源、具有輸入端(input)和輸出端(output)的鼓風機、過濾器(例 如安裝在所述鼓風機的輸入端或輸出端處的HEPA過濾器)，空氣供應的 氣壓或空氣流量可以被自動調整以滿足需求方面的變化。所述系統進一步 包括用于在高強度區用高強度紫外光輻射病原體的輻射裝置，其中高強度 光具有比預定強度高的強度。可以由例如紫外線透鏡(UVlens)的紫外光 ;^改大器(UV beam magnifier)或單獨的高功率光源產生高強度光。應該理
解，提供具有高強度光照射的高強度區既適用于使用面罩的使用者特定裝 置，也適用于例如風道消毒系統的多用戶系統。
進一步，依照本發明，提供了用于將消毒空氣供應提供到面罩的空氣 消毒系統，其包括面罩、滅菌室、紫外光源、用于產生空氣流的泵、風扇
或鼓風機，以及顆粒過濾器(例如安裝在殼體上的HEPA過濾器)，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 空氣供應的空氣壓力或空氣流量被自動調整以滿足需求的變化，且其中所 述系統包括紫外光束^:大器和所述殼體的第二輸入端中的一個或兩個，所 述第二輸入端被連接至面罩的輸出端。所述系統可以使用傳感器測量空氣 流的流量或空氣壓力，并使用傳感器信號來控制所述空氣流的流量或所述 空氣流的空氣壓力。可以通過以下方式來控制流量或壓力通過控制供應 到泵、風扇或鼓風^L的功率，或通過調節安裝在殼體或管道內的或安裝在 殼體或管道上游或下游的手動控制閥或電動控制閥，或通過對泵、風扇或 鼓風機以及此類閥進行調整。具體地，可以調整流量以提供大體上恒定的 流量，或可以調整壓力以提供大體上恒定的壓力。所述閥可以包括孔以便 讓空氣通過閥，或者所述閥適于總是至少部分開著以確保微小的正壓。所 述系統可以是便攜式系統，其中泵、風扇或鼓風機以及任何電動控制閥的 電力由至少一個電池供電。可以調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。具體地，安裝在殼 體或管道內的或在面罩內的壓力傳感器可以用于提供壓力信號，該壓力信 號用于調節供應到泵、風扇或鼓風機的功率和/或用于控制電動控制閥，以 便在需要時將空氣提供給使用者，從而在面罩內提供正壓力而避免在使用 者呼氣或低耗力期間的過度壓力累積，同時仍在吸氣期間確保足夠的氣流 而無須顧及使用者的耗力水平。因此，在本發明的恒定壓力系統中， 一個 實施方案考慮到調整閥以適應由于使用者的吸氣和呼氣引起的壓力變化(因 為本發明的系統i殳法維持恒定壓力)。當所述閥變化時，流量就變化，而這 影響了泵、風扇或鼓風機所必需的工作強度(因為空氣必須從在泵、風扇或 鼓風機的上游側的零加速到在泵、風扇或鼓風機的下游側所需要的特定流 量)。在供應到鼓風機或風扇的功率被調整的情況下，優選地，使用被設計
成具有低慣性的風扇或鼓風機，例如通過使用石墨組分并進一步提供用于 在不需要空氣流時快速停止風扇的裝置。所述停止可以通過使用電動微型 制動器來實現。風扇或鼓風機可以使用可單獨致動的、具有相同或不同功 率的多個電動才幾，以通過僅僅對所選4奪數量的電動機或具有所選4奪功率的 一個電動機進行供電而實現所需流量來優化功率消耗。
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 管的壓降而帶來的誤差。傳感器可以提供電壓或電流輸出。優選地，所述 信號是混合的信號裝置，其中小的電壓信號被數字化以確保所傳送信號的 準確度。優選地，使用多個傳感器，所述多個傳感器可被取平均，或者高 值和低值被拋棄，以確保信號的可重復性和穩定性。傳感器可以是溫控的， 以避免由于周圍溫度的改變而產生的誤差。該系統也可以與紫外光源結合 使用，以殺滅或破壞生物病原體。可以選擇過濾器的性質，以限制紫外光 源要殺滅或破壞的特定生物病原體的群集或凝塊。通常使用能夠過濾0.1
[im直徑或更小的病原體的過濾器。為了解決對紫外輻射具有較高抗性的 生物污染物(病原體的次級存活率)，高強度區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并界定高強度區的小孔或通道，例如0.3cm2 的孔。紫外光束放大器通過將紫外光束集中在例如0.3 cr^孔的高強度區來 產生高強度輻射。因此，用高強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制成 的透鏡。高強度區可以包括高反射性圓筒，該高反射性圓筒從所述孔延伸 來界定一個通道，以確保給通過高強度區的空氣足夠的照射時間(或者，在 下面所討論的閃光燈的情況下，確保被脈沖照射)。可以使用產生高強度紫 外光脈沖的紫外線激光器或閃光燈(例如，由Perkin Elmer生產的氛或氣-汞閃光燈，如RSL3100)或其他能量源來代替紫外線汞蒸汽燈。在這種情 況下，光束^:大器可以在一些實施方案中與紫外線激光器或閃光燈一起使 用。系統通常是^^攜式系統，可以由一個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將所呼出的氣體 引導到殼體的第二輸入端來進行消毒，或者可以通過將所呼出的氣體供應 到單獨的滅菌室來進行消毒。
更進一步，依照本發明，提供了一種減少空氣流中的病原體的方法， 其包括在第一預定時段將空氣流暴露于第一強度紫外輻射、將空氣流暴露 于高于所述第一強度的提高的強度紫外輻射。所述提高的強度可以包括一 定范圍的提高的強度，該提高的強度下的照射可以持續一段時間，該持續 時間比所述第一預定時段短，并且可以包括空氣流通過高強度區期間的時 間。紫外輻射的第一預定時段可以被界定為空氣流通過例如殼體的特定區 域所需要的時間。可以由例如紫外線透鏡的光束放大器提供所述提高的強 度。高強度區可以包括空氣流被強制通過的通道，或者可以包括殼體的一 部分。
更進一步，依照本發明，提供了一種防護空氣攜帶的病原體的方法，
其包括(a)提供用于將空氣引導給使用者的面罩，(b)使用紫外線輻射來消毒 被引導給使用者的空氣。該方法可以包括對由使用者呼出的空氣進行消 毒。該方法可以包括控制被引導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。可以通過控制止回閥和鼓風機、風扇或泵中的至少 一種來控制由 鼓風才幾/風扇/泵提供的空氣流或壓力。
附圖簡述


圖1示出本發明的便攜式消毒器具的一個實施方案的簡化表示；
圖2示出本發明的消毒器具的一部分的另一個實施方案；
圖3示出本發明的消毒器具的一部分的又一個實施方案；
圖4示出本發明的消毒器具的一部分的又一個實施方案；
圖5示出使用者戴著本發明的便攜式消毒器具的又一個實施方案；
圖6示出通過本發明的消毒器具的另一個實施方案的一部分的縱剖面
圖7是圖6的實施方案的頂視圖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的器具的側視圖IO是本發明的面罩組件的另一個實施方案的三維視圖11是本發明的面罩組件的另一個實施方案的三維視圖12示出本發明的電路的一個實施方案的方框圖13是本發明的滅菌室的另一個實施方案的三維視圖14是通過圖13的實施方案的一部分的剖面圖15是通過圖13的實施方案的另一部分的剖面圖16示出裝在腰包內的成對的滅菌室和電源的一個實施方案，
圖17示出裝在腰包內的滅菌室和電源的另一個實施方案，
圖18是通過本發明的滅菌室的另一個實施方案的一部分的剖面圖，
圖19是通過本發明的滅菌室的又一個實施方案的一部分的剖面圖，
圖20是通過本發明的滅菌室的一個實施方案的簡化橫截面圖，
圖21是通過本發明的滅菌室的另 一個實施方案的簡化橫截面圖，
圖22是通過本發明的滅菌室的另 一個實施方案的 一部分的橫截面圖，
圖23是示出風扇或鼓風機的使用的、通過本發明的滅菌室的又一個 實施方案的簡化;險截面圖，
圖24是示出風扇或鼓風機的使用的、通過本發明的滅菌室的又一個 實施方案的一部分的簡化橫截面圖，
圖25是示出風扇或鼓風機的使用的、通過本發明的滅菌室的又一個 實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示出本發明的一副手套的實施方案，
圖29示出裝在密封塑料袋中的本發明的一副手套的另一個實施方案， 圖30示出用于移除與本發明的器具一起使用的手套的墊，
圖31示出本發明的消毒室的三維視圖，
圖32示出圖31的消毒室的側面板和后面板的實施方案，
圖33示出圖31的消毒室的上面板和下面板的實施方案，
圖34示出用于在圖31的消毒室內支撐器具和衣物的支撐裝置的一個 實施方案，
圖35示出通過本發明的消毒器具的又一個實施方案的一部分的縱剖 面圖，
圖36示出通過本發明的消毒器具的又一個實施方案的一部分的縱剖 面圖，
圖37示出通過本發明的消毒器具的又一個實施方案的一部分的縱剖 面圖，以及
圖38至圖44示出通過本發明的消毒器具的三個其他實施方案的一部 分的縱剖面圖。
發明詳述
如上所述，本發明界定了提供空氣流的空氣供應系統，所述系統包括 過濾器和諸如泵、風扇或鼓風機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，現有技術的裝置使用恒定的高流量， 由于大的壓降，這阻止了使用優良的HEPA過濾器。同樣，它們產生引起 空氣持續排出的大的正壓，并因此通常與允許空氣自由地通過面罩的類似 面盔的面罩一起使用。因為它們并非請求式的系統，因此有可能使得使用 者暴露于污染較重的空氣。而本發明使用受控的空氣流系統以避免這些缺 點。本申請的實施方案進一步包括用于通過用紫外輻射輻射空氣流來殺滅 或破壞在空氣流中的有機污染物的裝置。
為了便于理解將關于圖37-40所討論的一些概念和元件，本發明包括了 本申請要求優先權的、早期提交的申請的實施方案和說明。在圖1中示出 本發明的便攜式空氣消毒器具的一個這樣的先前討論的實施方案，其示出
經由柔性輸送管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。進氣閥122允許個人吸入消毒空氣。單向閥122、 124確保個人呼吸消毒空氣，同時將使用過的空氣排》文到大氣中。如將會在 下面相對于圖37-40更詳細地討i侖的那樣，本發明的實施方案包括用紫外輻 射來輻射所呼出的或使用過的空氣的可能性，而不是簡單地將其排到大氣 中。閥122、 124可以是簡單的止回閥、過中止回閥或電動閥。在一個實施 方案中，閥開著的面積^皮選擇為大致符合人類氣管的^f黃截面(大約3-5 cm2)。 優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)。在一個優先的實施方案中，為了《更于清洗，面罩IOO、閥122、閥124 和輸送管120被設計為可從滅菌室或消毒室110拆卸下來的，并優選地由 在洗碗機使用安全的材料制成。通過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的連接器，各部分允許容易地 更換磨損部分或使用來自另一器具的部件。在一個實施方案中，所述器具 可以包括眼睛保護裝置，諸如眼鏡、風鏡或如參考數字130所指示的下翻 式透明護目鏡。這個實施方案的護目鏡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上顯示出來的接收器 190。接收器190可以是無線接收器，例如用于接收無線因特網饋入或緩存 內容信息饋入的WiFi接收器。在所示出的實施方案中，空氣泵170被包含 在室110內以在面罩100內提供正壓力，從而確保周圍空氣不會沿著鄰接 使用者面部的面罩100的側邊在無意中被pA^到面罩100內。通過向面罩 IOO提供空氣流，泵170還起到使吸入過程不費力的作用。 一個這樣的泵是 隔膜泵，例如由Rietschle Thomas of Sheboygan,WI.生產的7010/-2.2N (直流 12V和24V)。在另一個實施方案中，不是直接地將空氣推動到面罩，而是 由泵供應到供應罐，然后經由在面罩或罐處的適當調整器供應到面罩。
在這個實施方案中，消毒器或滅菌室110的內部容積近似地相當于成 年人在中等耗力下的一次人類呼吸。(對于典型的成年人，不動的成年人的 典型呼吸是大約0.5升，中等耗力下容積通常將會增加到1和1.5升)。然 而，如同在下面更詳細討論的那樣，通過室的流量^皮監控以確保考慮到較 大的呼吸和快速的呼吸。然而，本發明并非限于這樣的配置。如下面所討
論的那樣，在其他實施方案中，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"),長度大約是六到八英寸(6-8")。紫外光源140被安裝 在室110內。在一個實施方案中，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施 方案中，所述燈被保護在石英套筒中以降低破損的可能性。此外，包括傳 感器172，以監控汞蒸汽燈的輸出，如果燈停止輻射，就關閉到面罩100 的閥174。這將會確保不會有來自燈的有害氣體、也不會有未經處理的空 氣進入到使用者的肺。優選地，包括多個紫外線傳感器，因為它們易于隨 時間而降質。因此，監控紫外線量的多個傳感器有利于確保紫外線源產生 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器。優選地，借助于 例如摻雜Si02的片上沉積過濾器，或借助于例如由德國美因茨市(Mainz, Germany)的Schott公司銷售的單獨過濾器，光電探測器被過濾以除去沒 有被地球臭氧層除去的波長(通常是280nm以上)。這一過濾確保避免由外 部紫外線干擾引起的錯誤讀數。優選地包括附加的、截止在400 nm的光 電探測器，其測量400nm以上的光(可見光)以確保沒有光泄漏入室內。這 確保室內沒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可以僅僅是用于監控通過燈的電流的電流傳感器，而不是 使用光電探測器來監控紫外光。
應該理解，室IIO的外形尺寸可以隨紫外光源的性質、尺寸和配置而 變化。在這個實施方案中，室110的內表面被涂敷紫外線反射涂層(例如 具有二氧化硅防護涂層的鋁)，以使得來自紫外光源140的輻射線多次穿 過在室內的空氣。已經發現這樣的反射涂層產生95%的紫外輻射反射率。 應該理解，紫外線源140可以改為包含單個或陣列紫外光發射半導體裝置， 例如產生紫外光的LED。已經發現兩百六十到兩百六十五納米(260-265 nm)的波長可以有效殺滅諸如病毒、細菌和真菌的生物污染物或使之無害。
在這個實施方案中紫外光源由電源供電，在這個實施方案中該電源包 含電池組142。電源142可以包括直流轉交流的轉換器，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。應該
理解，電源包含適當的鎮流電路。在將LED用作紫外線源的情況下，借助 于適當的直流電壓轉換器或通過使用用于LED的優化電路(如由MAXIM 生產的此類電路)，電源將才是供適當的LED電流。在這個實施方案中，構 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，應該理解，電池組也可以單獨封裝和攜帶，例如在使用者的腰帶上。 應該理解，不僅可以單獨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，任何移動電話、AM/FM收音機、對講機或 護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。
本發明在確保有效破壞有害的有機物質的同時設法節約電力。為了 節約電力，用流量計144監控經過室110的空氣流量，流量計144可以 是機械擋板、跨文丘里管(venturi)的壓力傳感器、風速表或質量流量 計。由MKS Instruments生產的質量流量計元件實質上包括線環，通過使 電流流過該線環而將其加熱，并且監控它的電流的變化以便維持線環的 大致恒定溫度。因此，引起更強的冷卻的更快的空氣流需要更大的電流 來維持所述環的溫度，從而提供測量空氣流量的簡單方法。應該理解， 周圍溫度變化會影響質量流量計的讀數。因此，本實施方案使用第二質 量流量計145，該第二質量流量計145暴露于相同的周圍溫度但被置于殼 體之內以避免暴露于空氣流，由此用作控制裝置。因此，兩個流量計之 間的讀數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144，以便監控室110內的空氣的劇變并且調節紫 外線劑量。通過調整輻射源來調整室110內的空氣被照射的紫外線輻射 量。在一個實施方案中，依照微處理器146所定義的工作循環， 一排紫 外線LED或一個紫外線LED陣列被接通和切斷。另外，在另一個實施 方案中，微處理器146控制在一排LED或一個LED陣列中的某些或全 部的LED的強度。在又一個實施方案中，微處理器146選擇需要接通的 LED的數目以適應流量的變化。應該理解，可以實現兩個或更多這種對 LED的供電變化的組合。
圖1還示出設置在室110的進氣口 152處的過濾器150。過濾器150 減少了進入室110的活的微生物或病原體的絕對數量，并且可以具有毛細 管特性或吸收特性以幫助減少進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。過濾器150也減少了進入室110 的微生物、粉塵或霉菌，從而減少了落在室的反射內表面上并損害反射內 表面的反射質量的污染物。因為紫外光能增加臭氧(03)和一氧化碳(CO)的 產生，本發明設法監控和限制臭氧和一氧化碳的水平。可以通過光學濾除 一百八十五納米(185 nm)紫外線來限制臭氧的產生。例如，飛利浦生產一 種汞蒸汽燈，這種汞蒸汽燈通過提供摻雜鈦的玻璃(型號219或230)來提供
上述過濾。可以通過提供用于與一氧化碳化學反應生成二氧化碳(C02)的二
氧化鈦層來降低一氧化碳水平。為了避免一氧化>暖催化劑物質千>^尤在室 110內的反射涂層物質， 一氧化碳催化劑優選地纟皮設置在諸如輸送管120 或在出口 154附近的室110的一部分的獨立區域內。
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。
本發明進一步包括分別用于監控室110內的臭氧水平和一氧化石友水平 的傳感器160、 162。來自傳感器160、 162的信號可以纟H送到視覺顯示 器。優選地，包括音響警"^艮，如果一氧化碳或臭氧水平超過預定水平，音 響警報用于通知使用者。在一個實施方案中，也包括電池電量監控器，以 便監控電源142的電池組內的剩下的電池電量，并且如果電平降到預定的 最小電量以下，則通過視覺和聽覺警報兩種方式通知使用者。如以上所討 論的那樣，這個實施方案也包含紫外輻射傳感器172，以檢測紫外線產生 的故障。傳感器172和其它可能的紫外線傳感器也用于監控紫外輻射，并 且允許調整以達到足夠的劑量而不產生過多不需要的副產品。因為輻射源 的效果受濕度條件影響，本實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180。為了允許使用 者容易地使用移動電話，移動電話揚聲器182被包含在面罩130中，并被 連4^到或可連接到移動電話揚聲器/耳機184。在這個實施方案中，面罩100
還包含被連接到對講機揚聲器188的對講機麥克風186，以便于和其#<工 作人員通信。滅菌室110還包含AM/FM收音機，以允許使用者收聽7>告 和娛樂頻道。
在圖2中示出本發明的另一個實施方案，其中室200具有波狀通道而 不是直線通道，以促進在入口 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。應該理解，在 設置有一氧化碳催化劑的室的區域(事實上，可僅限于這個區域)中，波 狀的室構型特別重要。
圖3示出本發明的又一個實施方案，其中在滅菌室內設有擋斧反300， 從而在入口 304和出口 306之間又提供了瑞流空氣。
在圖4中示出又一個實施方案。其中，所述室^1分成狹窄通道400， 其中每個通道均有紫外線LED410,從而確保室內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。在這個實施方案中，滅菌室整體形成在頭盔 504中。應該理解，在另一個實施方案中，所述室可以只被連接到例如自 行車頭盔的頭盔的外表面上。
應該理解，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、或如下面進一步相對于圖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。
在圖6中示出本發明的又一個實施方案的一部分，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。在這個實施方案中，電 源602包4封皮裝在殼體606內的幾個電池(未示出)。在這個實施方案中使用 八塊產自三洋的鋰離子電池，產生14.4V和64瓦小時，重400克。在另一 個實施方案中，十二塊例如HR-4/3 FAU 4500的鎳氫(NiMH)電池在該實施 方案中使用。這些電池中的每個產生4500毫安小時，總計為54瓦小時。
因此，對于大約5瓦的燈、1瓦的空氣流泵和0.2瓦的支持電子設備，這個 實施方案的電源在電池需要再充電之前將提供大約8個工作小時數。這些電 池的直徑為18毫米，長約67.5毫米，因此在一個實施方案中允許通過4巴一 組三排、每排兩塊電池放置在第二組三排、每排兩塊電池上來將它們封裝到 大約為135 mmx36腿x54 mm的殼體606內。應i亥理解,其寸也酉己置和其4也 類型的電池可以用作電源602,例如產自三洋的NiCd kRF 7000F電池或 HR-4/3FAU4500電池。在又一個實施方案中，用于提供總計115.7-124.6瓦 小時的13-14個由三洋制造的8.9瓦小時的UR 18650F電池被用來給9 W的 汞蒸汽燈供電。然而應理解，可以使用包括發電機和再充電器在內的其他電 源，例如110-120 V或220-240 V壁上插座、直流汽車插座、到艇、船、航 空器或火車的電源的交流或直流連接、光電池或電池陣列或發電機，其中發 電才幾由風、天然氣、丙烷、汽油、柴油、酒精、蒸汽或通itA力或畜力^是供 動力，例如，利用自行車或者利用自行車的踏板才幾構。
在圖6的實施方案中，滅菌室600的殼體由4.125英寸長、2.5英寸 內徑、3毫米壁厚的鋁管或圓柱體608構成，優選地其內表面被拋光以提 供高度紫外線反射的內表面。管608甚至可以由化學汽相淀積(CVD)工藝 處理以將對紫外線的反射率提高到大約95%。除了其結構完整性之外，鋁 也為紫外線燈670和電子設備產生的熱提供了良好的熱導體，這在下面進 一步討論。通過裝有端塞(endplug) 610、 612，管608界定了一殼體。端 塞610被塞進管608的上端。所述管也容納可拆卸的過濾器組件616，其 連同端塞610 —起也#:稱為端帽。管608在其外表面上部i殳有用于互補地 嚙合過濾器組件616的外螺紋。過濾器組件包括由過濾器帽618界定的過 濾器殼體，其具有側壁620，側壁620帶有嗜合管608上的外螺紋的內螺 紋。過濾器帽618容納過濾器622并由底板624封閉。過濾器帽618具有 大量的小孔或空氣流通道626，而底板624設有六個0.65英寸直徑的孔 628。在這個實施方案中，過濾器622是相當于N95 3MNIOSH標準的0.3 微米顆粒過濾器。
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婁在一起的多個徑向流通道 630。孔632和通道630允許在燈670破裂的情況下把來自汞蒸汽燈670 的汞蒸汽排出滅菌室。如下面進一步所討論并如圖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燈670的熔融石英套筒678。套筒 678通過插入中心孔632由上端塞610支撐在適當的位置，如圖6所示， 中心孔632只部分地延伸穿過塞610。然而，塞610設有六個0.65英寸直 徑的孔642,孑L 642完全穿過塞610，并與在底々反624中的孔628對齊， 以便空氣流入環繞^^筒678的滅菌室。底端塞612支撐空氣消毒器具的電 子設備，所述電子設備包括整體由參考數字650指示的控制器或處理器、 調壓器和傳感器電子設備。在這個實施方案中，塞612包括其上安裝有所 述電子設備的印刷電路板(PCB)。 PCB也支持光電探測器662，其中光電探 測器662用于檢測波長大于400 nm(可見光)的存在，^v而指示外部光透過 滅菌室，并指示滅菌室易產生紫外輻射泄漏。如下面更詳細討-論的那樣， 還提供音頻報警設備664以產生對各種傳感器條件的聽覺反饋。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。在本例中，產自飛利 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設有鎮流器676。導線678從 功率控制器延伸到鎮流器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 個孔676以提供空氣流通道。燈670受紫外線透明管保護，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中的環形槽672之間，以界定與圍繞套筒678的氣流區域分離的 燈殼體。本實施方案的套筒678的壁厚是3毫米，在這個實施方案中，燈 670和套筒678都是由219或230型制成的，因此包含4太以消除產生臭氧 的185 nm光線。其他的實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沒有還未經鈦處理的點或區域， 本發明提出用鈦添加到燈和石英套筒的其中之一或全部。通過CVD或通
過把鈦摻雜到蒸汽燈或石英套筒或兩者內(例如通過離子注入)，將鈦層 添加到蒸汽燈或石英套筒或兩者上，可以實現這一目的。
如圖6所示，滅菌室600還包括被提供為環形塑料盤的擋板679，以 加速流過滅菌室的湍流空氣流動。環形塑料盤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(相對于圖9所進一步討論)，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，通過過濾器帽618內 的開口或孔626、通過過濾器622、通過底板624中的通道628并通過上 端塞610內的孔642,空氣^皮抽入圍繞石英套筒678的殼體或室600內。 然后，空氣被來自燈670的紫外光照射，并通過通向使用者的面罩的軟管 連接器682離開所述室。軟管連接器682包括速拆接頭(quick disconnect), 用于通過按壓在所述連接器對邊上的兩個蝶片或按鈕(未示出)來釋放軟 管而容易地把軟管和所述室分離開來。
如圖6所示，各種傳感器被安裝在管608的內壁上。這些傳感器包括 用于感測燈670是否放出紫外線以及放出多少紫外線的、呈現光電探測器 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、用于測量器具的可能會對其造成損 壞的任何有害振動或下落的加速度計692。各種傳感器被電氣連接到控制 器或處理器650以監控各條件，并且，如果沒有滿足預定條件就通過音響 報警器664提供聽覺反饋。例如，查閱表可以預定適當的工作范圍，控制 器或處理器(可以^^敖控制器)可以監控傳感器，并將傳感器信號和預定 值或范圍進行比較，以便在沒有滿足預定值或范圍時就發信號給報警器。 例如，音響報警器664可以包括諸如蜂鳴器或話音發生器的音響輸出發生 器。除了音響報警器之外，例如呈LED形式的視覺報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中示出電子設備的一個實施方案的方框圖，其包括微控制器、 傳感器、微控制器的電源控制電路、空氣泵(如關于圖8所更詳細討i侖的那 樣)和圖6實施方案中所^吏用的汞蒸汽燈。如圖12所示，這個實施方案包
括電池監測器和充電控制器芯片，以避免對用作器具的電源的電池組內的 電池過度充電。
圖9示出帶有其電源602的器具600經由柔性管或管902連接到面罩 900,在這個實施方案中，柔性管或管902是直徑為5/8英寸的塑料管。然 而，管的直徑和長度優選地-波調整為適應孩子、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 連接器對邊上的兩個蝶片或按鈕(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，使得當使用者 呼氣時所述閥912被關閉，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。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，其在一個大氣壓(14.7磅/每平方英寸) 下提供4至6標準升/每分鐘(SLM)。泵920具有輸入管922,其通過法蘭 682的壁上的孔進入鋁管608中的軟管連接器或法蘭682中。借助于管924 穿過法蘭或軟管連接器682的壁、沿著管902的內表面延伸穿過閥912進 入面罩900內，從泵920的輸出被連接到面罩900。在另一個實施方案中， 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 后進入面罩內。在這個實施方案中，泵920是低壓泵(例如0.5到l.O英寸 水柱)，其僅僅用來協助使用者呼吸，不足以打開到面罩900的閥912。 在另一個實施方案中，泵920是較高的壓力泵(例如1到2英寸水柱)，其 不^f旦協助呼吸過程，而且強制閥914打開并在面罩卯0內產生正壓，以對 未經處理的空氣沿著面罩外圍進到面罩900中提供額外的預防措施。更高 流量的泵也確保通過滅菌室的穩定的流量。應該理解，通過適當地選擇管 902的直徑和長度，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。還應該理解，通過如圖9所示的方式連接泵，即使泵發生故障， 自然的空氣流也不會受限。
本發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。 一種類
型的連接器是通常以泵動作分配者而著稱的泵罐接受器。例如，在圖9中
示出泵罐連接器950。
為了提供可用于鄉村或不容易獲得電源或充電設施的地方的器具，一 個實施方案包括例如手搖發電機的手動操作電源，這一手動操作電源可以 為一組電池充電，或直接給紫外線源和其他電子設備供電。這樣的手搖發 電機通常被用于諸如便攜式收音機和手電筒等裝置中。
在圖9的實施方案中，面罩900僅僅覆蓋了鼻子和嘴巴，使用者通常 戴著防護眼鏡或護目鏡以保護眼睛。在圖10示出的另一個實施方案中， 面罩組件1000包括護目鏡1002，其具有防刮的塑料透鏡并設有紫外線涂 層，從而允許使用者進入紫外線消毒室而不用擔憂損害他或她的眼睛。為 了避免器具使用后對使用者的后續污染，部分或全部面罩和護目鏡可以被 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)的化學試劑消毒面罩和護目鏡，所述面罩和 護目鏡可以由耐受此類化學試劑的材料制成。
在圖11中示出的又一個實施方案中，面罩1100同樣僅僅覆蓋了鼻子和 嘴巴，但在這個實施方案中，系統包括護目鏡1110，其中護目鏡1110密封 到使用者的臉部，并設有單獨的空氣管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的空氣的單獨的空氣泵供氣。
盡管圖6的實施方案使用汞蒸汽燈670，不過紫外線源也可以由如圖 13-15所示的LED提供。例如，在一個實施方案中使用主波長為265 nm 的InAlGaNLED。所述源在計算例如殺滅禽流感所需要的精確輻射量時稍 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 用這個方法，需要6600 ^Wsec/cm2實現所期望的對DNA或RNA的破壞。 通常， 一個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為16cm、直徑為8cm的管內，因為管壁的表 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 的輻射強度。這一強度在六秒內對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。這一計算低估了平均劑量水平。由于離燈泡越近輻射強度 越大以及壁對輻射的反射，平均劑量將會更高。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， 或者安全系數至少是2.2。 LED將會產生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LED來提供以上所考慮 的1.0 W輸出。如果認為大約1.0的安全系數就足夠，或者如果使用直線陣 列以使得LED照射出長的反射光路，那么少得多的LED也將滿足需要。 每個LED 40 mA， 1000個LED將抽取40 A的電流，并且在6V下將會需 要大約240 W的功率。也應該理解，當使用紫外線LED時，對加速度計 監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，在這個實施方案中， 一組LED 1400被沿 著矩形殼體1300的一個或多個內壁安裝。矩形殼體1300的兩個主要側面 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。如圖14 和15所示，紫外線LED1400 ^L安裝在外鋁板1410和內鋁才反1412之間的 杯狀物1420中，內鋁板1412 ^皮拋光，并設有暴露杯狀物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中示出此類腰包配置的兩個實施方案。圖16示出被容納在腰包1604 內的構成電源的雙電池組1600,以及雙滅菌室1602。滅菌室和電池組的 雙重性對其中一個部件出現故障的情況提供了冗余。另外，電池組1600 和滅菌室1602兩者都由環形泡沫盤1610保護。泡沫盤1610也用來把電 池組1600和滅菌室1602與腰包的壁隔開，以使得空氣流更好地通過電池 組和滅菌室。借助于連接到腰包的內壁的彈性帶1670，電池組和滅菌室 相對于腰包壁固定。通過在腰包1604的相對側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 實施方案中，電池組1600由來自具有風扇的兩個微型電動機1640的冷卻 排氣供應管道冷卻，其中微型電動機1640被安裝在兩個直徑2英寸的塑 料支柱1662之間。圖16的實施方案還包括由滅菌室電子設備的控制器控
制的關閉閥1650。在汞蒸汽燈破裂的情況下，即，如果紫外線探測器沒 有探測到特定紫外線燈的紫外輻射，閥1650關閉通往面罩(未示出)的管 1652。同樣，如果檢測到故障或紫外輻射不足，例如，如果紫外光電探測 器在滅菌室的其中之一或兩個中沒有^r測到紫外輻射，或者輻射水平降到 預定水平之下，可以開動警報器。如上所述，警報條件可以在視覺上和聽 覺上識別。在這個實施方案中，LED1660 4皮安裝在腰包上，以{吏給使用 者提供視覺警報信息。在這里，提供了幾個不同顏色的LED，以便提供 不同類型的信息。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、或者沒有產生紫外線。 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(剩余時間超過1/2小時)、或剩余時間少于1/2 小時、或剩余時間少于5分鐘。至于關閉閥，應該理解，在紫外光源是由 一組紫外線LED提供時，關閉閥1650并非必需。同時，通過以可分離連 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地放置在連接器上)，在關閉閥1650 被關閉的情況下，所述管可以容易地移除。在一個實施方案中，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濾器，一 旦管1652被移除，通過使用類似的快速釋放連接器，該顆粒過濾器可連 接至面罩。本發明的一個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、面罩和過濾器
易于分開的其他連接器，從而界定了允許部件互換或替換的模塊化器具。 在圖16的實施方案中，腰包1604的頂部和側面由防水材料制成，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設有網狀 底部，以幫助空氣循環以及冷卻電池組1600和滅菌室1602，并向滅菌室 提供可見光，從而允許光電探測器662(圖6)監控進入所述室的可見光， 這將會指示構成紫外輻射危害的泄漏。
在圖17中示出腰包配置的另一個實施方案。在這個實施方案中，沒 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由環形泡沫圓盤1710保護。泡沫盤1710也用來使電池組 1700和滅菌室1702與腰包的壁隔開，以使空氣流更好地通過電池組和滅
菌室。借助于連"l妄到腰包的內壁的彈性帶1770,電池組和滅菌室相對于腰 包壁固定。通過在腰包的相對側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。在這個實施方案中， 電池組1700由來自具有風扇的微型電動機1740的冷卻排氣供應管道冷 卻，其中微型電動機1740靠近塑料支撐物1762安裝，塑料支撐物1762 直徑為2英寸，且充當電源和腰包之間的間隔器。圖17的實施方案也包 括由滅菌室電子設備的控制器控制的關閉閥1750。在汞蒸汽燈破裂的情況 下，即，如果紫外線探測器沒有探測到特定紫外線燈的紫外輻射，閥1750 關閉通往面罩(未示出)的管1752。同樣，如果;J企測到故障或紫外輻射不足， 例如，如果紫外光電探測器在滅菌室的其中之一或兩個中沒有檢測到紫外 輻射，或者輻射水平降到預定水平之下，可以開動警報器。如上所述，警 報條件可以在視覺上和聽覺上識別。在一個實施方案中，電池組1700 #皮 制成可從器具的其他部分拆卸下來，以允許用新的電池組替換。在另一個 實施方案中，在組合件中的電池被配置為易于接近和以滑動接觸方式安裝 在組合件內，以便易于移除和更換在電池組1700的組合件內的電池。另 外，在一個實施方案中，提供接入電池的電纜，用于當使用者沒有走來走 去時，在任何適當的電源插座上給電池充電。
盡管圖9的柔性連接器軟管902是圓形橫截面的軟管，但是本發明也 提出了其他的實施方案。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 面，以減少阻礙。
為了保護紫外線LED以防紫外光的背向反射，在圖18中示出的本發 明的一個實施方案包括覆蓋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的實施方案一樣，LED1802被容 納在杯狀物1806內，其中杯狀物1806^皮安裝在內鋁壁1808的孔中。在 這個實施方案中，除了高度反射涂層1810(其將在下面更詳細地討論)之夕卜， 內鋁壁設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，從而通過以比光到達的角度更大的角度反射光來增加反射效 果。
在圖19中示出保護LED以防紫外光的另一個實施方案，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分離開來。
因為光功率密度隨著到點光源的距離的平方而減少，對于例如線性圓 柱形管的陣列形式的光發射器，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現這個目的殼體的一個實施方案，其中圖20示出 了非圓柱形的殼體。沿著汞蒸汽燈2000的長度，殼體2002具有窄小的或 縮窄的部分2004以確保空氣流貼近汞蒸汽燈2000。
在圖21示出的另一個實施方案中，通過將圍繞紫外線燈泡2104的環 形擋板2102包括在內，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示出的實施 方案)，通過將如圖22所示出的中心擋板2200包括在內，確保空氣流貼 近光源。
盡管本發明的滅菌室的上述實施方案已經討論了使用泵將空氣流提 供或補充到面罩，不過可以改為通過使用如圖23所示出的風扇或鼓風機 來提供空氣流。在一個實施方案中，使用離心式鼓風機，尤其是從Jameco 可得到的產自Sunon(www.sunon.com)的GB1205PKV1-8AY。在圖23中， 以簡化形式示出并一般地由參考數字2300描述的滅菌室。盡管示出汞燈 泡2302和擋板2304,但為了簡單起見，省去了過濾器帽細節和燈泡連接 器。在這個實施方案中，風扇或鼓風機2310祐:設置在殼體2312內，其 中殼體2312與滅菌室2300的內部和軟管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，風扇可以被直接地安裝在殼體 2312內或可以包括其自己的殼體，從而界定了安裝在殼體2312內的鼓風 機。
在這個實施方案中的鼓風機或風扇2310 ^f皮實現為恒定的流量裝置， 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，控制閥可以僅僅是實現所需要的流量的機械調節閥如手動
蝶形閥或閘閥，但是在這個實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)獲得的信號控制。
如圖24所示，鼓風機或風扇2400可以改作實現為恒定壓力裝置，其 中流量隨著使用者吸氣或呼氣而變化，但是壓力被調整以維持大致恒定壓 力。通過測量在單向閥后面的壓力，例如，通過使用固態壓力傳感器2404 來電子測量在止回閥2402后面的壓力，然后通過改變到風扇或鼓風機2400 的電流來改變由風扇或鼓風機提供的空氣流量可實現上述目的。這種恒定 壓力裝置不但可以被用于控制風扇或鼓風機，而且可以用于控制由泵(其通 常使用大約11W來產生20標準升每分鐘(SLM))提供的空氣流量。相比之 下，風扇或鼓風機只 -使用大約1 -2 W來產生80(SLM)。
可以通過改變電控制閥或閘門機構的位置調整流量來獲得恒定壓 力，而不是控制風扇或鼓風機或泵的電流，其中所述電控制閥或閘門機 構在此被稱為控制閥如蝶形閥或閘閥等，其位于輸送管中，或者位于風 扇、鼓風機或泵的輸出側，或者位于面罩的入口處。在圖24中示出并由 參考數字2410描述了安裝在滅菌室的輸出端的這樣的一個閥。在另一個 實施方案中，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，應該理解， 如果僅僅使用例如閥2410的電致動閥來維持恒定壓力，鼓風機、風扇或 泵可能由于鼓風或泵風超過所需而浪費能量，并且產生入口空氣的過大 壓力。因此，控制鼓風機、風扇或泵的電流是可取的。作為優選實施方 案的模塊化性質的一部分，壓力傳感器優選可拆卸地連接。簡單起見， 在另 一 個實施方案中，可以通過使用如圖2 5所示出的機械閘門機構或控 制閥2500 (例如，在規定壓力下打開的裝有彈簧的閥)來實現本發明， 而不是使用電子控制閘門機構或控制閥2402。優選地，受控泄漏設置到 面罩內，以確保例如0.5 SLM的正壓力。通過分別地在閥2402或2500 內形成孔2412或2502，可以實現受控泄漏。實現恒定壓力的一個好處 是在低流量期間(例如，在呼氣期間或較低的使用者活動度期間)，進入 室的任何有害生物物質例如病毒繼續被輻射更長的時段。應該理解，在 如果紫外線燈破損時控制閥也充當關閉閥的實施方案中，控制閥沒有孔200680050550.8
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2412、 2502。相反，除了在探測到紫外線燈破損時之外，控制閥只是被 控制為 一直保持輕微地開著。
在圖35中示出依照本發明的滅菌室的另一個實施方案。滅菌室3500 包括由兩個半邊3502制成的鋁殼體3501，其具有向外伸出的法蘭3504。 在這個實施方案中，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。在這個實施方案中，法蘭設有用于容納互補螺紋螺釘的內螺紋孔 3506。應該理解，所述孔可以改為具有光滑的內表面，此時兩半邊可以祐二 螺拴和螺帽結合在一起。此外，在對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3510部分封閉，在這個實施方案中， 盤3510是由具有250-270 nm波長高反射率涂層的Pyrex介質疊層制成。 盤3510包括界定室3500的空氣入口的中心孔3514。在這個實施方案中， 盤3510由General Electric (GE)制造的防紫外線塑料環3512固定在適當的 位置，所述防紫外線塑料環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討論的空氣空間。環3512沿著其上表面設有外螺紋， 以接納在下面所更詳細討論的過濾筒。環3512的塑料具有防紫外線和不 吸水的優點。
在這個實施方案中的過濾器包括環狀或油炸圈餅形的N100過濾筒， 該過濾筒包括由GE防紫外線塑料制成的塑料帽3522。帽3522支撐中心 環狀過濾元件3520。而環狀過濾元件3520的中心部分^^皮中心圓形塑料盤 3524封閉，其中，中心圓形塑料盤3524在其下表面具有MgF2或其他反射 涂層3525。
帽3522包括側壁3526，側壁3526具有內螺紋，該內螺紋通過嚙合所 述室的殼體3501的外表面上的互補的螺紋，允許側壁3526^皮檸到所述室 的殼體的頂端。塑料環3512在其外部上表面也具有用于嚙合帽3522的側 壁3526上的螺紋的槽。 一旦被連接上，由于環3512在鋁殼體的邊緣上面 伸出，帽3522界定了在其本身和盤3510之間的間隙或空間。因此，穿過 過濾器3520的空氣通過這個間隙達到空氣入口 3514。
然后，空氣進入室，在這個實施方案中，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。這個實施方案的汞蒸 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3534的防紫外線塑料盤3535內形成的槽中，該管3532也可以由其他 反射材料制成，例如引導紫外線射線的經拋光的鋁。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3534中，以將空氣從室引導到 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中示出本發明的滅菌室的又一個實施方案，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 施方案中，這一實施方案的滅菌室由兩個區域制成，使用工具和沖莫具把O.l 英寸的壓制的鋁制成半圓柱，從而制成這兩個區域。為了便于描述，在這 個實施方案中沒有示出法蘭。然而，在這個實施方案中的滅菌室被通過圍 繞雙連接器6 W UVC燈泡3610的石英管3604分成同心通道。空氣經由 連接在空氣入口孔3606上的過濾器帽(未示出)進入空氣入口孔3606。空氣 4^著向上穿過外通道3620、越過管3604的頂部、向下穿過內通道3622， 從而允許空氣非常接近紫外線燈3610移動。如圖36所示，外通道在殼體 下端被環狀鋁盤3640覆蓋，鋁盤3640由環狀塑料帽3642固定在適當位 置。這使得沿內通道3622下降的空氣進到由塑料帽3652界定的出口室 3650內。在帽3652內的孔3654容納鼓風機(未示出)，以將空氣推動經過 滅菌室并沿著輸送管(未示出)到達面罩(未示出)。另一方面，殼體3600的 上端由環狀塑料帽3660封閉，環狀塑料帽3660連接到殼體的鋁壁，并設 置有第二內壁3662,以支撐石英管3604,同時在所述帽的外壁和內壁3662 之間維持空氣通道3663。內壁3662在其下表面設置有反射燈3610的紫外 光的紫外線反射鋁盤3664。為了允許空氣從外通道3620流到通道3663，
內壁3662和鋁盤3664設置有孔3667。于是，空氣從通道3663經過在內 壁3662中形成的孔3669到達內通道3622。
在圖37中示出本發明的又一個實施方案。這個實施方案的殼體包括 截頭圓錐形區域3702，該截頭圓錐形區域3702由拋光的鋁制成，并容納 有汞蒸汽燈3710。所述殼體進一步包括也由拋光的鋁制成的圓柱形區域 3704。燈3710用塑料環接頭3712固定，環接頭3712由防紫外線塑料制 成。第二環接頭3714連接區域3702、 3704，并支撐Si02透鏡3720, Si02 透鏡3720將燈3710發出的紫外線光束向高強度區3730聚焦。所聚焦的 光束由參考數字3732指示，高強度區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，以便當帶有病原體的空氣流過 孔3740進入室3700內時，由聚焦的紫外光束向病原體提供足夠照射。在 這個實施方案中，孔3740的直徑是1 cm。室的頂端^皮過濾器帽組件3750 封閉，其中過濾器帽組件3750包括-故固定在塑料帽3754中的過濾器3752。 帽3754車有螺紋，以嚙合在塞子3742的外表面上的互補螺紋。為了將紫 外光反射回去，拋光的鋁盤3756 ^皮安裝在過濾器組件3750和塞子3742 之間。沿著鋁盤3756的外圍形成孔，以允許空氣從過濾器進入到孔3740。 然后，空氣沿著滅菌室的區域3704向下移動，并穿過透鏡3720中的孔 3760。空氣沿區域3702向下移動，并經由在區域3702壁上形成的孔3780 離開滅菌室。為了確保良好的反射，這個實施方案還具有連"t妄在塞子3742 下表面的拋光的鋁盤3790。可以選擇過濾器的性質，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，使用能夠過濾0.1pm 直徑或更小的病原體的過濾器。高強度區3730的用途是處理對紫外輻射 有高抗性的生物污染物。盡管在這個實施方案中高強度區被界定在輸入 端，不過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充當將光束聚焦到高 強度區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。可以使用產生高強度紫外光脈 沖的紫外線激光器或閃光燈(例如，由Perkin Elmer生產的氛閃光燈或氣-汞閃光燈，如RSL3100)或其他能量源來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有被暴露于至少 一個脈沖的空氣不 會完全通過所述孔。上面所描述的用于供應空氣的系統可以是便攜式的， 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中示出本發明的進一步實施方案。圖37-44的實施方案涉 及與面罩一起使用的便攜式裝置。因而，它們每個^f皮用來為特定的^f吏用者
提供消毒的空氣。然而，按照本發明，提供高強度區的概念也適用于其他 空氣消毒系統，例如在建筑物、飛機、船、火車等的風道中的紫外線消毒 器，其中在高強度區將較高強度輻射提供到特定的區域。
特別地，圖38的實施方案不僅對經由面罩(未示出)供應給特定使用者 的來自從大氣的空氣提供消毒，而且對使用者呼出的空氣提供消毒。滅菌 室3800包括Si02透鏡3802,其充當光束放大器，將來自5瓦(輸入功率) 的飛利浦UVC燈3804的0.8瓦聚焦在通過7毫米直徑的孔3806流進室 3800內的輸入空氣流。孔3806形成在Si02盤3808中，并界定滅菌室的 第一輸入端，盤3808在對著燈3804的一側具有鋁沉積物。孔3806把空 氣流限制在與透鏡3802的焦點一致的狹窄的輸入區域，因而界定了其中 病原體遭受高強度輻射的高強度區。253.7 nm的UVC被拋光的鋁盤 3810(90%反射率)反射，在輸入空氣中產生每平方厘米4.0百萬微焦耳的 253.7 nmUVC能量的強度。這一高強度照射在1.5標準升每秒(90 SLM)的 流量下得到12479微焦耳的劑量(結合直接或正面輻射以及反射或后向輻 射)。應該理解，在這個實施方案中，因為來自燈3804的紫外光實質上凈皮 透鏡3802集中，且通過HEPA過濾器3820的空氣流在經由孔3860穿出 殼體之前成漏斗狀通過孔3806和在第二盤3821中的1.5英寸直徑的孔， 所以高強度輻射事實上是一個輻射強度范圍，這個輻射強度范圍從焦點的 最高值逐漸減少到透鏡表面的最低值。通過HEPA過濾器3820進入滅菌 室3800的殼體內并從孔3860離開到達面罩的空氣流由被連接到滅菌室殼 體外表面的鼓風機(未示出)產生。
在這個實施方案中，單獨的燈殼體3830由截頭圓錐形的鋁反射器3832 界定。燈殼體3830是溫控的，通過對掃描在35。C和45。C之間的溫度范圍 的最接近的2或3個溫度傳感器3818取平均，并且使用內置的冷卻風扇(未
示出)產生冷卻空氣流以使溫度固定在UVC輸出(通過由對最接近的2或3 個UVC光電探測器3822取平均來測量)為最大值的水平上。除了經過 HEPA過濾器3820并被消毒的來自大氣的空氣之外，來自使用者的面罩的 所呼出的空氣被拉動通過外環形區域3840,其中外環形區域3840被界定 在鋁殼體壁3842和內套筒之間。在這個實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表面的鋁管制成。內套筒由2英寸內徑 和3毫米壁厚的熔融石英管3844制成。內套筒的下部分由支撐管3844的 GE紫外線塑料管界定。所呼出的空氣通過使用者面罩中的單向閥(未示出) 由小型連續呼出鼓風機(未示出)拉動通過所述環形區域3840，呼出的空氣 通過下部的GE紫外線塑料端帽3850中的開口 3848進入外環形區域3840， 并通過上部的GE紫外線塑料端帽3860中的開口 3858被排出滅菌室3800。 在這個實施方案中，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的實施方案相似的本發明的另一個實施方案。然而， 在這個實施方案中，沒有用于由使用者呼出的呼出空氣的單獨的空氣入 口。相反，在這個實施方案中，分離的滅菌室將被用來消毒所呼出的空氣。 此外，在這個實施方案中，空氣出口由在內套筒3962中形成的4個孔3960 界定。然后，空氣通過3英寸直徑的孔3966離開鋁殼體3964。因此，不 同于圖38的實施方案，空氣首先沿外室3962向上移動，之后離開殼體 3964。如下面更詳細討論的那樣，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透鏡用于將來自5瓦(輸入功率)的飛利浦UVC燈的0.8瓦聚焦 到流過7mm直徑孔的輸入空氣流。在其他實施方案中，使用直徑為0.5到 lcm的孔。與圖38的實施方案不同，在這個實施方案中的253.7 nmUVC 光被Edmund Scientific的Si02透鏡3970反射，其中透鏡3970在下(收集) 側面具有1 pim Al沉積物。UVC光束的投射及其背反射產生被投射到輸入 空氣上的強度為4百萬微焦耳/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 為1,536,000微焦耳/平方厘米。對于0.7cm直徑孔，通過所述孔的空氣總 照射量是4000,000焦耳。高強度輻射對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更高的次數來破壞病原體。由于強度1—00時時間
t—0,因而允許在高強度輻射下以相對短的照射時間破壞病原體，而這些 病原體不會被在經典模型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UVC光的特定病原體的常數。高強度輻射在1.5標準升每 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的拋光的鋁內表面的反射而導致的返回進入到石英室3972 內的光子傳輸的任何值。然而，這個劑量遠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。在這個實施方 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。
在另一個實施方案中，除了例如燈3804的低功率紫外線燈之外，還 通過提供閃光燈或高功率汞蒸汽燈來產生高強度區，而不是使用光束》文大 器。
在圖40中，類似于圖37-39的實施方案，也示出了界定高強度區的設 計。這種設計將所有的輸入空氣暴露于高度一致的、極高強度通量的UVC 光。Kowalski闡明了在高強度下破壞次級存活種群的時間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}，其中當強度從200微焦耳/平方厘米增加到1800 微焦耳/平方厘米時，存活種群從接近于1下降到0.001。在Kowalski的示 例中，獲得這個殺滅系數的時間從幾乎無窮大降到1500秒。基于改變的 斜率，使用適當高的強度水平，可以使t接近于零，并且使存活種群低多 個數量級。
在圖40中所示出的室設計使用二氧化硅透鏡使輸入空氣暴露于 4,000,000微焦耳/平方厘米的強度。在1.5升每秒的流量(90SLM)下，室內 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)被用于將來自5瓦(輸入功率)的飛 利浦UVC燈4002的0.8瓦聚焦在流過在Si02盤4006中形成的7毫米直 徑孔4004的輸入空氣流，SiCb盤4006在其背(下)側面具有鋁沉積物。 253.7 nm UVC光被Edmund Scientific的Si02透鏡4008反射，其中透鏡4008 在收集(下)側面具有1 pm Al沉積物。UVC光束的投射及其背反射產生 被投射到輸入空氣上的強度為4百萬微焦耳/平方厘米的UVC光。
由鋁反射器4012界定的燈區域4010是溫控的，通過對掃描在35r和 45。C之間的溫度范圍的最接近的2或3個溫度傳感器4020取平均，并且 使用內置的冷卻風扇控制冷卻以使溫度固定在UVC輸出(通過對最接近的 2或3個UVC光電探測器4022取平均來測量)為最大值的水平上。
即使室^皮設計成在90 SLM流量下消毒空氣，^a鼓風機將需要能夠提 供170 SLM。由于在進行輕度工作的成年人中廣泛變動的峰值空氣流需求， 所以需要這種額外的性能。在由NIOSH承包商進行的研究中，當在更高 的工作/壓力研究中正空氣壓力呼吸器(PAPR)系統無法滿足峰值吸入需求
時，受試者的經測量的血氧飽和水平下降到低至92。/。。盡管這對于血氧水 平來說不是災難性的水平，但卻是滿足吸入需求的好的做法，并且可能是 NIOSH為什么將最小值設為170 SLM的原因。
在圖41中示出本發明的又一個實施方案。在這個實施方案中，滅菌 室102的殼體4100包括在其內表面上具有反射涂層的玻璃管。在這個實 施方案中，所述管的內徑為2英寸，但是在其他的實施方案中，使用2.5 英寸和3英寸內徑的管。管4100在其下端被:慘雜4t的石英盤4104封閉， 石英盤4104用GE紫外線塑料環或者接頭4106固定在適當的位置。在4100 的上端設有塑料端帽4110，所述塑料端帽4110具有嚙合在過濾器蓋4112 上的互補螺紋的帶螺紋的上部的部分。過濾器蓋4112包括用于從輸入空氣 中濾除顆粒的HEPA過濾器4114。在這個實施方案中，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。而殼體上端設有拋物線形玻璃鏡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。通過塑料鏡支架4142 將鏡4140固定在適當的位置，其中塑料鏡支架4142釆用環形塑料盤的形 式，所述環形塑料盤具有允許空氣從過濾器4114進入到殼體4100內的孔 4144。空氣通過滅菌室4102 (在這個實施方案中，具有0.35升的容積)， 并通過孔4150離開殼體4100。孔4150通到鼓風機，而鼓風才幾將空氣送到 面罩(未示出)。
圖42中示出類似于圖41的本發明的另一個實施方案。然而，在這個 實施方案中，進入空氣流殼體或室4200的空氣被具有反射下表面4206的 石英盤4204約束到小的開口 4202。上反射器4210相應地小于圖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。其他元件實質上相同于圖41的元件，因此不再描述。
在圖43中示出又一個實施方案，其類似于圖42的實施方案，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示出又一個實施方案，其類似于圖41的實施方案。因此相似的 元件在此不再討論。然而，這個實施方案的不同之處在于，設置有內部的 沙漏形的壁4400,以把空氣流路徑約束到接近殼體4402中間的狹窄區域。 這個實施方案中的紫外線透鏡4104的焦點與沙漏形的壁4400的狹窄部分 4106重合。
在圖37-44的實施方案中的燈殼體，例如由管3702、 3832、 4012、 4130、 內殼體4300和殼體4410所界定的殼體，被保持在例如500托干N2的輕微 負壓力下。這有助于在紫外線燈發生故障的情況下保護使用者以防止泄漏。
在所有供應面罩的便攜式裝置中重要的是需要節約能量以便于使用 便攜式電源。因此，優選使用風扇或鼓風機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機來在面罩內提供大的正 壓力，本發明提出使用最小尺寸的鼓風機，同時仍在面罩內提供正壓力。 因為在面罩中使用的常規尺寸的HEPA過濾器(特別是高質量的過濾器，例 如#皮認證為可濾除99.97%的300 nm顆粒的N100)具有相對小的直徑并產
生大的壓差，所以它們不適合與低功率鼓風機一起使用。本發明通過提供
將要使用的較大直徑的HEPA過濾器解決這個問題。另外，通過提供恒定 壓力或恒定流量實現功率管理。在優選的實施方案中，面罩中的壓力在使 用者吸氣和呼氣或改變他/她的耗力時被設法保持恒定。這意p木著根椐需要 調整鼓風機功率，例如通過基于一個或更多壓力傳感器控制鼓風機的電 流。在一些實施方案中，使用三個壓力傳感器，并對最接近的兩個值取平 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改變 流量，而不是調整鼓風機的功率。為了進一步減少功率消耗，面罩內的正 壓被保持到非常低的值，優選地，高于環境壓力0.5到1英寸水壓。這個 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數的 普通人面部輪廓的多個面罩。在一個實施方案中，為了適應不同的使用者 并為他們都提供相對好的配合，提供例如超小、小、中、大、超大的幾種 不同的常見大小的面罩，作為滅菌室的附件。對本發明來說，術語"寬松地 配合"被用于描述這樣的面罩配合。
本發明不僅進一步涵蓋了通過使面罩和滅菌室由可釋放的連接而連 4婁起來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，本發明提供了紫外線燈和空氣供應的分離的殼體或室。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。空氣 供應又被約束在到空氣流殼體4100中，其中空氣流殼體4100在過濾器 4114處具有其空氣流入口，并在通到鼓風機的孔4150處具有空氣流出口。 根據本發明，空氣流殼體4100和燈殼體4130被可分離地連接。此外，燈 4120、幫助將空氣通過空氣室的鼓風機或風扇設有其自己的電源和電子設 備，以允許空氣室獨立于紫外線燈工作。這允許與或不與紫外線消毒一起 使用所述系統。同樣，系統的模塊性考慮到各種元件被可分離地銷售和替 換，并且便于在使用通用連接器時不同供應商的元件的可互換性。在一個 實施方案中，空氣流殼體和燈罩設有充電器，該充電器被設置用于對鼓風 機的電池和紫外線燈的電池同時充電。具體地，充電器插頭設有用于同時 給鼓風機和紫外線燈充電的兩對插腳，并且提供在僅僅使用鼓風機而沒有 《吏用紫外線燈時使用同一充電器的能力。在這種情況下，插腳對中只有一 對-陂用于為鼓風機的電池充電。
作為本發明的另一個特征，本實施方案提供了預防臭氧產生的安全措
施。為了將臭氧的產生減到最小，在石英板或燈泡上提供Zr02層。這減少 在波長185-250 nm之間的峰值。另夕卜，在一些實施方案中，還把HF102 或改作把HF102噴涂到反射面上。此外，在一些實施方案中，在室內的空 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。
在一個實施方案中，滅菌室的殼體包括鋁管，所述鋁管內表面拋光， 然后經受化學汽相沉積(CVD)工藝以增加其紫外線反射率。這可以包括有 機金屬CVD(OMCVD)或等離子體增強CVD(PECVD)。
在另一個實施方案中，沒有使用CVD，而是通過噴涂上反射涂層,反 射涂層被應用到內表面，例如通過在高度拋光的表面上的噴涂(例如幾百 個nm厚一優選地300 nm厚或更厚的)Al。
在應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材料被放在化學浴槽和在電鍍工藝中與Al反應的化學制 品中。鋁可以被電氣連接以用作陽極或陰極。
在應用高反射涂層的又一種方法中，實現類似于腐蝕工藝的電化學沉 積。這樣，在殼體材料(在這個實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。
在應用高反射涂層的又一種方法中，實現分子束外延，其包括 使用高 真空環境，并產生材料束，以在基底材料上(在這個例子中是在殼體材料上) 形成層。
在應用高反射涂層的又一種方法中，使用離子束注入來注入高反射材 料。形成高反射涂層后，可以^接著通過離子束注入來添加額外的化學制品。 在已經施加了高反射涂層的地方，也可以通過離子束注入來添加額外的化 學制品。例如，如果Al首先被噴涂上，為了得到更好反射率，在其后可 以通過離子束注入來添加額外的材料。
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欠管 或管，然后添加反射涂層，而是可以由在形成(例如，通過彎曲或折疊)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(優選地還是
具有高折射率的涂層)處理過的平坦的或敞開的金屬片來形成殼體。殼體 可以改為由兩個或更多片制成，這些片裝配在一起，并且具有在這些片被
裝配在一起時適于形成殼體的任何形狀，在圖27中示出其中的一個實施 方案。在各邊接觸的地方(方便起見，在此稱為接頭)，通過密封接頭(例 如，通過熱封例如熱焊，或使用熱粘合劑或任何其他合適的技術)，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提供高反射涂層。優選地選擇對UVC特 別是對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 物來提供高反射的室表面。在又一個實施方案中，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。事實上，在一 些實施方索中使用兩層或多層此類化合物的多層0皮稱為"介質疊層")，并 且在某些實施方案中它們被配置為對層(例如10對層)，例如CaF2和MgF2 的對，并且根據所使用材料的折射率來調整各種層的厚度。優選地，4吏用 高折射率和低折射率材料的交替層(其中折射率是對需要高反射的波長的 折射率)。具體地，每層應該是介質中的光波長的四分之一的奇數倍，即真 空波長除折射率的所得結果的四分之一的奇數倍。因此，如果兩種材料的 折射率是1.433和1.762，并且真空波長是265 nm，將需要這樣的交替層 對于低折射率材料厚度為46 nm(或139 nm或231 nm或其他奇數倍)，對 于高折射率材料厚度為38 nm(或113 nm或188 nm或其他奇數倍)。
在又一個實施方案中，聚合物(在這個例子中是特氟隆)被噴涂上去。 可以改作通過在形成殼體之前或之后將殼體材料浸漬在特氟隆溶液內來 施加上特氟隆或其他聚合物。
在開始時殼體是圓柱形的或不需要后續彎曲的兩部分的情況下， 一個 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 文作通過浸漬施加。
在一個實施方案中，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)正戴著本發明的器具時保護使用者，而 且還在其脫下所述器具和衣物的過程中保護使用者，并為了確保器具和衣 物在使用后本身被消毒，本發明還提出用于協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，在這個實施方案中的蝶片2802設有抗微生 物劑涂層。
通常，如圖29的實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 構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。這個實施方案的手套2900而不是蝶片由摻入抗微生物劑的編織材料 制成。在另一個實施方案中，整個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有污染地移除手套。板3000可固定到壁或其他堅固 表面，通過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，實現移除使用者的手套3002。
作為本發明的進一步的方面，提供了消毒室和消毒本發明的器具(即 滅菌室和具有護目鏡的面罩以及使用者所穿著的衣物)的方法。在圖31-33 中示出本發明的消毒室的一個實施方案。消毒室3100包括拋光的Al室，
在這個實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 噴涂高反射涂層，并且可以由兩半制成，所述兩半然后被結合，例如通過 熱密封或通過使用粘合劑(例如熱粘合劑)。因而，對滅菌室的形成、涂層 和材料的全部討^侖同樣適用于消毒室的形成，在此為方便起見不再重復， 但是應該明白也適用于消毒室。
這個實施方案的室3100具有門3102，其中門3102具有觀察口 3104 和手柄3106。
定時器3107也被包括在內，以允許設置消毒時間。定時器可以-陂連 接到視覺指示器或例如蜂鳴器的聽覺指示器，以便當消毒時間到時通知消 毒室的使用者。另外，定時器可以;陂連接到紫外光源，以便當達到預定時 間時切斷光。在另一個實施方案中，定時器和鎖定機構可以被包括在門內 (類似于前裝式洗衣機)，以便自動地鎖住門一段預定時間。在又一個實施 方案中，可能需要對室的后續使用以便進一步額外裝入材料，此時，預置 定時器可以^L包括在內，其中無論門何時被打開，時間都被重置來重新開 始。
電氣接入點3108延伸到被安裝在室的內部上的插座，這在下面^皮更 詳纟田地討論。
圖32示出室3100的側面板和后面板3110的內側面，圖33示出室3100 的上面板和下面^1或壁。每個面板或壁3110、 3120都設有紫外光源。如圖 32和33所示，在面板3110上的光源包括汞蒸汽燈3200，而對于面板3120， 光源包括兩個汞蒸汽燈3300。在優選的實施方案中，室門3102設有開關(未 示出)，該開關在門打開時關掉紫外光源。這可以是才幾械開關或具有電氣開 關的紫外線光電探測器。另外，光電探測器優選地被提供給每個紫外線燈 泡，或者，在紫外線LED光源的情況下，成組的LED可以設有光電探測 器，以指示何時更換燈泡或LED。
對于面板3110,后面板還包括^皮在圖32中示出的電氣插座3210，它 經由上面相對于圖31所討論的接入點3108接收電力。應該理解，盡管側 面板3110也可以設有插座，但是室3100通常僅僅需要一個用于給滅菌室
的電池組插上電源的插座。也應該理解，滅菌室的電池組可以通過類似于 電牙刷的磁耦合被實現為可充電式，在該情況下室3100可設有互補的充 電插口 。
圖33示出兩個面板3120則設有用于容納圖34中所例示的旋轉組件 的凹進處3302。
這個實施方案的旋轉組件3400包括安裝在平臺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3404上。為了同樣確保來自內部的紫外線輻射，汞蒸汽燈 3420被安裝在支撐物3402上。在一個實施方案中，由例如石英的透紫外 線材料制成的支撐平臺3430被通過臂3432固定到支撐物3402。支撐平臺 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 一個實施方案中，除了平臺3430之外或作為平臺3430的替代品，架3450 可以通過軸承3452被安裝到上面板3120的凹進處3302中。如圖34所示， 架3450被懸吊在旋轉平臺3454上。在圖34所示出的實施方案中，架3450 包括用于背包呼吸器和面罩的鉤3460。它也包括^庫子衣架3462和上衣衣 架3464。使整個旋轉組件旋轉，以便最大暴露于安裝在消毒室的側面板、 后面板、上面板和下面板上的紫外光源的紫外輻射。在這個實施方案中， 驅動電機(未示出)被連接到平臺3404,第二驅動電機被連接到平臺3454。 應該理解，在其他的實施方案中，架3450可以借助于托架連接到汞蒸汽 燈3420或支撐物3402,從而避免需要兩個驅動電機。也應該理解，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施方案，但應該理解，這些實施方案僅作為 實例被包括在內，本發明并非限于所討論的實施方案，而是包括由權利要 求書的范圍界定的其他實施方案。此外，盡管關于圖1-17、 35和36所論 述的上述實施方案具體涉及便攜式消毒器具，但本發明所涉及的通過偏振 涂層或透鏡來保護紫外線LED光源、汞蒸汽燈的補充和/或具有沉積或注 入的鈦的環繞燈的保護性石英套筒、以及材料的類型和將高紫外線反射內 表面提供給室的殼體的方法等內容，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的物體，例如在關于圖31-34 所描述的消毒室內消毒衣服和便攜式空氣消毒器具。同樣地，用于引導空 氣的殼體的造型或包括擋板以引導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，權利要求被界定為覆蓋所有這樣的消毒器具。 本發明中將空氣引到紫外線源附近、使用高反射殼體表面、有希望通過在 空氣進口使用過濾來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 菌輻射的數學建模)"中所描述的學術研究和模型證實。
如上面所提及的那樣，使用透鏡或其他裝置產生高強度輻射以便減少 病原體的次級存活種群同樣適用于不特定調整為向單個使用者提供消毒 空氣的系統。上面所討論的處理次級存活率的方法也適用于服務于大批人 的空氣消毒器，例如在加熱風道系統內使用的空氣消毒器。也應該理解， 上述所有的實施方案僅作為例子而給出，并非旨在限制由權利要求書所界 定的本發明。
權利要求
1.一種空氣消毒器，其包括紫外光源，其用于提供第一強度的紫外輻射，鼓風機，其用于產生空氣流，顆粒過濾器，其用于將顆粒從所述空氣流濾除，以及輻射裝置，其用于在高強度區用高強度紫外光輻射所述空氣流中的病原體，其中所述高強度光具有比所述第一強度更高的強度。
2. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其中用高強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度區的紫外光束放大器。
3. 如權利要求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. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其進一步包括空氣流殼體和自動 調節裝置，所述自動調節裝置用于自動調節通過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. 如權利要求3所述的空氣消毒器，其中所述高強度區包括位于所述 透鏡的焦點處的通道或孔。
6. 如權利要求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LED。
7. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其中所述顆粒過濾器是HEPA過 濾器。
8. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其進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 區域和第二區域，其中所述第一區域與所述第一輸入端流體相通，所述第 二區域與所述第二輸入端流體相通。
10. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其中所述紫外光源包括安裝在 一燈殼體內的汞蒸汽燈。
11. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其中所述高強度區包括用于反 射紫外光的反射器。
12. 如權利要求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有用于減少臭氧的涂層。
13. 如權利要求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有Ti或Zr02。
15. 如權利要求1所述的空氣消毒器，其進一步包括安裝在所述空氣 流內的海綿Ti。
16. 如權利要求IO所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體容納一鼓 風機或風扇，并可分離地連接到所述燈殼體。
17. 如權利要求16所述的空氣消毒器，其中所述鼓風機或風扇和所述 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不同的空氣源接收空氣，紫外光源，風扇或鼓風機，其用于使空氣移動通過所述空氣流殼體，以及 顆粒過濾器，其用于過濾通過至少所述第 一輸入端進入的空氣。
19. 如權利要求18所述的空氣消毒器，其中一個空氣源是周圍空氣， 另一個空氣源是從面罩流入所述殼體的呼出空氣。
20. 如權利要求18所述的空氣消毒器，其進一步包括用于將所述紫外 光源聚焦在規定區域上的紫外光束放大器。
21. 如權利要求20所述的空氣消毒器，其中所述規定區域包括用于反 射紫外光的反射器。
22. 如權利要求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有用于減少臭氧的涂層。
23. 如權利要求18所述的空氣消毒器，其進一步包括光源殼體。
24. 如權利要求18所述的空氣消毒器，其中所述鼓風機和光源設有其 自身的電源和其自身的充電端口 。
25. 如權利要求23所述的空氣消毒器，其中所述空氣流殼體容納一鼓 風機或風扇，并可分離地連接到所述光源殼體。
26. 如權利要求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有Ti或Zr02。
27. 如權利要求18所述的空氣消毒器，其進一步包括海綿鈦。
28. —種用于向面罩提供消毒空氣供應的空氣消毒系統，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圍空氣接收空氣，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，風扇或鼓風機，其用于產生通過所述空氣流殼體的空氣流，顆粒過濾器，其用于過濾來自周圍空氣的輸入空氣，其中所述系統包括 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. 如權利要求28所述的系統，其中所述顆粒過濾器是安裝在所述空 氣流殼體之中或之上的HEPA過濾器。
30. 如權利要求28所述的系統，其進一步包括自動調節裝置，所述自 動調節裝置用于自動調節通過所述面罩的空氣流或調節所述面罩內的空 氣壓力，以解決需求變化。
31. 如權利要求30所述的系統，其中所述自動調節裝置包括用于測量 流量或空氣流或空氣壓力的傳感器，所述傳感器的信號被用于控制空氣流 的流量或所述面罩內的空氣壓力。
32. 如權利要求31所述的系統，其進一步包括安裝在所述空氣流殼體 內的電控閥，其中流量或壓力通過控制所述風扇或鼓風機的功率或通過調 節所述閥、或通過既控制所述風扇或鼓風機又控制所述閥而得到控制。
33. 如權利要求31所述的系統，其中所述傳感器是壓力傳感器，且來 自所述壓力傳感器的信號用于維持恒定壓力。
34. 如權利要求33所述的系統，其中恒定壓力通過控制電控閥和所述 鼓風才幾或風扇的電流中的至少之一而得到維持。
35. 如權利要求34所述的系統，其中所述電控閥包括掣子。
36. 如權利要求28所述的系統，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. 如權利要求28所述的系統，其中所述紫外光源是產生高強度紫外 光脈沖的閃光燈。
38. 如權利要求28所述的系統，其中所述光束放大器是紫外線透鏡。
39. 如權利要求28所述的系統，其進一步包括用于所迷紫外光源的光 源殼體。
40. 如權利要求39所述的系統，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. 如權利要求40所述的系統，其中所述風扇或鼓風機以及所述紫外 光源設有其自身的便攜式電源。
42. 如權利要求39所述的系統，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有用于減少臭氧的涂層。
43. 如權利要求39所述的系統，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. 一種減少空氣流內的病原體的方法，其包括， 在不同時段將空氣流暴露于至少兩種不同的紫外輻射強度。
45. 如權利要求44所述的方法，其中所述至少兩種不同的紫外輻射強 度由紫外線燈和光束放大器提供。
46. 如權利要求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強制通過的通道或孔上。
48. 如權利要求44所述的方法，其中通過提供用于反射紫外輻射的反 射器來增加輻射暴露。
49. 如權利要求45所述的方法，其中通過控制紫外光源的溫度來提高 所述紫外光源的效能。
50. —種提供預防空氣攜帶的病原體的方法，其包括 ^使用顆粒過濾器過濾空氣，提供一種寬松地配合的面罩，其用于將被過濾的空氣引導給使用者， 提供用于產生氣流的風扇或鼓風機，以及控制所述面罩內的空氣壓力，以在需求改變時維持大致恒定壓力，即 微小的正壓力。
51. 如權利要求50所述的方法，其中所述微小的正壓力是高于環境壓力0.5到1英寸的7jc壓。
52. 如權利要求50所述的方法，其進一步包括對被引導給使用者的空 氣進行消毒。 ！
53. 如權利要求52所述的方法，其進一步包括對由使用者呼出的空氣 進行消毒。
54. 如權利要求50所述的方法，其中通過控制止回閥和所述風扇或鼓 風機中的至少之 一 來控制空氣壓力。
全文摘要
一種空氣消毒系統，其包括對要供給使用者的空氣進行消毒的紫外滅菌室，在所述空氣消毒系統中，不但包括特定強度的紫外光源，而且還包括顆粒過濾器，并且提供短持續時間高強度的紫外輻射，通過這樣的方式來增加殺滅病原體或使病原體無害的效果。在包括將空氣供給特定使用者的面罩的使用者特定系統的情況下，通過使用同一滅菌室或通過使用單獨的滅菌室，也可以對從所述面罩呼出的空氣進行消毒。
文檔編號B01J19/12GK101365532SQ200680050550
公開日2009年2月11日 申請日期2006年11月7日 優先權日2005年11月8日
發明者喬斯林·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 申請人:耐克斯安全設備公司