AT513795A1 - Geregeltes Flüssigkeits- und Oberflächendesinfektionsgerät mit Impulssteuerung - Google Patents
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Abstract
Die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Desinfektion kleiner Flüssigkeitsmengen bzw. zurDesinfektion kleiner Oberflächen und kleiner Flüssigkeitsmengen zu bauen, wirderfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass in einem, zumindest im Strahlengang UVdurchlässigen, Gehäuse eine UV-Diode montiert ist, die mit Strompulsen fixer odereinstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierterPulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagt wird unddurch ein Sensorsignal, mit dem die am Ort des Sensors gemessene Strahlungsintensitäterfasst und daraus der Energieeintrag mit einem Rechenwerk berechnet und gemäß einerabgelegten Tabelle oder Formel die Dauer der Bestrahlung bestimmt wird, bzw. dass aufeinem Träger eine oder mehrere UV-Diode/n montiert ist/sind, die mit Strompulsen fixeroder einstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierterPulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagtwird/werden und die Dauer der Bestrahlung durch ein Sensorsignal, mit dem diereflektierte Strahlungsintensität gemessen wird und einem Rechenwerk bestimmt wird.
Description
Geregeltes Flüssigkeits- und Oberflächendesinfektionsgerät mit Impulssteuerung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Desinfektion kleiner Flüssigkeitsmengen bzw. zur Desinfektion kleiner Oberflächen und kleiner Flüssigkeitsmengen.
Durch den zunehmenden Wasserverbrauch sinkt auch in den höher entwickelten Ländern die Trinkwasserqualität. Probleme stellen Verkeimung, Sporenbefall und Algen dar. Auch in Entwicklungsländern steht oft nur Trinkwasser von schlechter Qualität zur Verfügung. Selbst in Flaschen abgefülltes Trinkwasser kann eine so hohe Anzahl von Keimen beinhalten, dass eine Erkrankung nach dem Genuss die Folge sein kann.
Es ist bekannt, dass UV Licht zur Desinfektion herangezogen werden kann. So kann man z.B. UV durchlässige Wasserflaschen in die pralle Sonne stellen und so Wasser entkeimen. Der biologisch wirksame UV Strahlungsanteil der Sonne liegt bei etwa 160 pW/m2.
Die hier vorgeschlagene Vorrichtung wird in einen kleinen Behälter oder in ein Glas mit der zu desinfizierenden Flüssigkeit (z.B. Wasser oder Milch) gestellt oder gehalten. Die Desinfektion erfolgt durch eine UV Strahlung, erzeugt durch eine UV emittierende Diode (Leuchtdiode oder Laserdiode). Der erforderliche Leistungseintrag ist durch die Trübung der Flüssigkeit bestimmt. Mit Hilfe eines Sensors wird in bestimmter Entfernung von der UV Quelle die auftreffende Strahlung erfasst und die Bestrahlungslänge entsprechend festgelegt. Diese Messung kann auch mit einer reinen Leuchtdiode mit zugehöriger Empfangerdiode erfolgen. Durch händisches Bewegen der Vorrichtung (z.B. durch eine Rührbewegung oder Auf- und Abbewegung) kann eine Bewegung in die Flüssigkeit eingebracht werden, die für gute Durchmischung und Bestrahlung der gesamten Flüssigkeit sorgt. Dies kann auch mit einem Rotorblatt, mechanisch (hündisch) oder elektrisch betrieben, erfolgen. Der Aufwand ist dann natürlich größer und das Gerät ist auch nicht mehr so kompakt. Ziel ist eine rasch unmittelbar zu verwendende desinfizierte Flüssigkeit. Die UV Quelle wird zusätzlich gepulst betrieben, also nicht mit einem kontinuierlichen Stromfluss, sondern mit einem gepulsten, d.h. kurzfristig wird mehr Strom eingeprägt als für den Dauerbetrieb zulässig, dadurch wird auch mehr Strahlung abgegeben und anschließend wird der Strom auf null oder einen kleinen Wert abgesenkt. Dadurch kommt es nicht zu einer Überhitzung. Die stärkere Dosis führt zu einer effektiveren Desinfektion. Weiters ist die Anstiegsgeschwindigkeit des Lichtstroms von Bedeutung.
Man kann die Strahlenquelle auch oberhalb der Flüssigkeit anordnen, sodass keine direkte Berührung erfolgt. Ein Teil der Strahlung geht dann aber nicht in die Flüssigkeit (Reflexion). Um die Lebensmittelechtheit der Vorrichtung zu gewährleisten wird der einzutauchende Teil, T26/20121220/fh „ , „ 1 2/12 in dem sich auch die UV-Diode befindet, in einem Quaizglasbehälter untergebracht, da Quarzglas für UV gut durchlässig ist.
Eine weitere Anwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die Desinfektion von medizinischen Spritzen oder der Haut unmittelbar vor dem Einstich. Diese Anwendung ist für Anwendung in ärmeren Ländern von Interesse. Ebenso kann die Desinfektion der Oberfläche von Obst eine sinnvolle Anwendung sein.
Ziel der Vorrichtung ist, dass dadurch ein kleines, leicht mitnehmbares Gerät geschaffen wird, mit dem man unterwegs leicht eine Desinfektion eines Getränks durchführen kam. Zusätzlich kam man damit auch kleine Flächen desinfizieren, oder auch die Haut vor einer Injektion.
Weiters kam die Vorrichtung auch zur raschen Desinfektion von Arbeitsflächen z.B. in Küchen, zur Desinfektion von Türschnallen und Türknaufen oder zur Desinfektion von Schaltern, Tastaturen oder Bedienoberflächen von Automaten verwendet werden. Hier sind jedoch mehrere Dioden simvoll um eine größere Fläche zu bestrahlen.
Die Stromversorgung erfolgt simvollerweise über Akkumulatoren, die über Ladegeräte (z.B. auch als Solarsystem ausgeführt) wieder aufgeladen werden körnen.
Die Bilder Fig. 1, 2, und Fig. 3 zeigen drei Ausformungen des Geräts. Fig. 4 skizziert eine Vorrichtung zur großflächigeren Bestrahlung einer Oberfläche.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit externer Empfangsdiode. In einem, zumindest im Strahlengang der UV-Diode durchsichtigen, Kolben (1) befindet sich die UV-Diode (2). In (3) ist die Steuerelektronik untergebracht. Die Batterie wird über eine Feder (5) kontaktiert. Der Bedienungsknopf wird durch (6) symbolisiert. Die Haltevorrichtung (7) dient zur Befestigung der Empfangerdiode (8) und zur Übertragung der elektrischen Signale.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung mit interner Empfangsdiode. In einem, zumindest im Strahlengang der UV-Diode durchsichtigen, Kolben (1) befindet sich die UV-Diode (2). In (3) ist die Steuerelektronik untergebracht. Die Batterie wird über eine Feder (5) kontaktiert. Der Bedienungsknopf wird durch (6) symbolisiert. Empfangerdiode (8) misst den reflektierten Anteil der Strahlung.
Fig. 3 eine einfache Vorrichtung mit mehreren UV-Dioden. In einem, zumindest im Strahlengang der UV-Diode durchsichtigen, Kolben (1) befinden sich die UV-Dioden (2), die hier beispielhaft um die in (3) befindliche Elektronik angebracht sind. Die Batterie wird über eine Feder (5) kontaktiert. Der Bedienungsknopf wird durch (6) symbolisiert.
Empfangerdiode ist hier nicht gezeichnet (8). T26/20121220/fh 3/12 2
Diese einfachen Grundstrukturen können noch beliebig erweitert werden. So ist z.B. eine Angabe auf einer Anzeige (Display) wie lang noch zu bestrahlen ist oder ein Signalton oder eine Signal LED mit dem/der das Ende der Bestrahlung angezeigt wird sehr sinnvoll.
Die einfachste Steuertechnik sind rasch ansteigende Impulse. Durch die Wahl des Tastverhältnisses kann die thermische Belastung der UV-Diode, trotz der Übersteuerung, innerhalb des zulässigen Bereichs gehalten werden. Das einfachste Gerät wird daher nur mit einer fixen Wiederholrate und entsprechend gewähltem Tastverhältnis betrieben.
Man kann aber auch komplexere Steuerelektroniken verwenden. Mit denen die Frequenz und die Kurvenform der Pulse einstellbar sind. Dann benötigt man auch zusätzliche Bedienelemente oder eine Schnittstelle und der Aufwand wird größer.
Fig. 4 skizziert eine Vorrichtung zur großflächigeren Bestrahlung einer Oberfläche. Auf einem Träger sind die UV emittierenden Dioden (2) angebracht. Der Sensor (Empfangsdiode) (3) ist ebenfalls zu sehen. Die Lage der Elektronik und ein allfälliges Gehäuse wird erst bei der eigentlichen Konstruktion wichtig.
Die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Desinfektion kleiner Flüssigkeitsmengen bzw. zur Desinfektion kleiner Oberflächen und kleiner Flüssigkeitsmengen zu bauen, wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass in einem, zumindest im Strahlengang UV durchlässigen, Gehäuse eine UV-Diode montiert ist, die mit Strompulsen fixer oder einstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierter Pulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagt wird und durch ein Sensorsignal, mit dem die am Ort des Sensors gemessene Strahlungsintensität erfasst und daraus der Energieeintrag mit einem Rechenwerk berechnet und gemäß einer abgelegten Tabelle oder Formel die Dauer der Bestrahlung bestimmt wird, bzw. dass auf einem Träger eine oder mehrere UV-Diode/n montiert ist/sind, die mit Strompulsen fixer oder einstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierter Pulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagt wird/werden und die Dauer der Bestrahlung durch ein Sensorsignal, mit dem die reflektierte Strahlungsintensität gemessen wird und einem Rechenwerk bestimmt wird. Dabei wird der erforderliche Strahlungssensor entweder in fixem Abstand oder mit einer Vorrichtung verstellbar vor der Sendediode montiert. Es kann aber auch der erforderliche Strahlungssensor in fixem Abstand von der Sendediode montiert sein und nur einen Teil der reflektierten Strahlung erfassen. Es kann auch so realisiert werden, dass für die
Strahlungsintensitätsmessung eine eigene Sendediode, die auf einer anderen Frequenz als die T26/20121220/fh 4/12 3 UV Diode/n arbeitet, benutzt wird. Speziell kann das Gerät auch so realisiert werden, dass zur Ansteuerung der UV-Diode/n konstante Rechteckpulse konstanter Frequenz und Pulsdauer verwendet, oder zur Ansteuerung der UV-Diode/n konstante Rechteckpulse voreinstellbarer Frequenz, Amplitude und Pulsdauer verwendet werden. Besonders wenn man ein einfaches, leicht mitnehmbares Gerät für die Reise benötigt, ist es günstig, dass die komplette Vorrichtung inklusive Energieversorgung in einem Kolben aus Quarzglas untergebracht ist. Weiter kann man noch die Vorrichtung durch ein Rotorblatt mit Antrieb erweitern. T26/20121220/fh 5/12 4
Claims (10)
- Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Desinfektion kleiner Flüssigkeitsmengen dadurch gekennzeichnet, dass in einem, zumindest im Strahlengang UV durchlässigen, Gehäuse eine UV-Diode montiert ist, die mit Strompulsen fixer oder einstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierter Pulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagt wird und durch ein Sensorsignal, mit dem die am Ort des Sensors gemessene Strahlungsintensität erfasst und daraus der Energieeintrag mit einem Rechenwerk berechnet und gemäß einer abgelegten Tabelle oder Formel die Dauer der Bestrahlung bestimmt wird.
- 2. Vorrichtung zur Desinfektion kleiner Oberflächen und kleiner Flüssigkeitsmengen dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Träger eine oder mehrere UV-Diode/n montiert ist/sind, die mit Strompulsen fixer oder einstellbarer oder modulierter Amplitude, fixer oder einstellbarerer oder modulierter Pulsdauer und fixer oder einstellbarerer oder modulierter Frequenz beaufschlagt wird/werden und die Dauer der Bestrahlung durch ein Sensorsignal, mit dem die reflektierte Strahlungsintensität gemessen wird und einem Rechenwerk bestimmt wird.
- 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Strahlungssensor in fixem Abstand vor der Sendediode montiert ist.
- 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Strahlungssensor mit einer Vorrichtung verstellbar vor der Sendediode montiert ist.
- 5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Strahlungssensor in fixem Abstand von der Sendediode montiert ist und einen Teil der reflektierten Strahlung erfasst.
- 6. Vorrichtung gemäß einem Anspruch 1, 2,4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass für die Strahlungsintensitätsmessung eine eigene Sendediode, die auf einer anderen Frequenz als die UV Diode/n arbeitet, benutzt wird.
- 7. Vorrichtung gemäß einem Anspruch 1, 2, 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der UV-Diode/n konstante Rechteckpulse konstanter Frequenz und Pulsdauer verwendet werden.
- 8. Vorrichtung gemäß einem Anspruch 1,2,4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der UV-Diode/n konstante Rechteckpulse voreinstellbarer Frequenz, Amplitude und Pulsdauer verwendet werden. T26/20121220/fh 6/12 5
- 9. Vorrichtung gemäß mindestens einem Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die komplette Vorrichtung inklusive Energieversorgung in einem Kolben aus Quarzglas untergebracht ist.
- 10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorblatt mit Antrieb an der Vorrichtung montiert ist. 7/12 T26/20121220/fh
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