BG3845U1 - Преносимо устройство за сухо обеззаразяване на въздух и повърхности от вируси и бактерии - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до устройство за пречистване на въздух в затворени помещения, както и на гладки или негладки повърхности от всякакъв вид. Приложимо е във всякакъв вид работни помещения и халета, офиси, жилища, хотели, ресторанти и места за хранене, болници, лекарски кабинети, аптеки, банки, магазини и молове, асансьори, общи жилищни и обществени входове, градски транспорт, таксита, оранжерии и т.н. Устройството представлява сух обеззаразител на въздух и повърхности от вируси и бактерии и се състои от цилиндричен корпус (1), като предната и задната му части за затворени с предпазни решетки, съответно предна (2) и задна (3). В корпуса са разположени един зад друг последователно вентилатор (5), озонатор , йонизатор (9), озонатор (10) и източник на бактерицидно лъчение (11), монтирани неподвижно по надлъжната ос на корпуса (1) посредством носещи елементи (6), (7) и (8), като вентилаторът (5) е монтиран откъм вътрешната страна на предната предпазна решетка (2).

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до преносимо устройство за сухо обеззаразяване и пречистване на въздуха от вируси и бактерии в затворени помещения, както и на повърхности от всякакъв вид.

Предшестващо състояние на техниката

Животът на тази планета се развива в отсъствието на UVC. Озоновите слоеве екранират планетата, образувайки тези дължини на вълната на електромагнитно излъчване. Всички форми на живот са изключително чувствителни към тези дължини на вълната и клетките се унищожават с малки дози от това лъчение.

Преди повече от 100 години е установено, че електромагнитното излъчване с дължина на вълната в ултравиолетовата С (UVC) лента (210 nm до 280 шп) убива бактериите. Допълнително е установено, че ДНК на живи организми е силно абсорбираща при 260 nm и че при достатъчна доза UV светлината може да причини молекулни разрушения, което води до инактивиране на патогени. При простите организми това означава незабавна смърт.

Патогените могат да бъдат сериозен проблем в обществени сгради и особено в болници, доколкото се разпространяват от заразени индивиди чрез допир и чрез циркулиращ въздух. Премахването на патогени е много трудно. Обикновено се използва филтрация на въздуха, която за съжаление влошава нещата, като предоставя места за размножаване на патогени, тъй като самото филтриране не ги убива. Периодичната подмяна на филтрите може да реши проблема, някои от проблемите, но с цената на много честата поддръжка. Освен това по-малките патогени, като вирусите, не могат да бъдат премахнати чрез филтриране.

Използването на UVС за инактивиране на патогени е широко разпространено. Традиционно UVС се генерират чрез живачни лампи и чрез газоразрядни тръби. Тези източници произвеждат сложен спектър от електромагнитно излъчване, като не всички от тях са ефективни за инактивиране на патогени. Освен това UVC, генерирани с помощта на живачни и флуоресцентни лампи, струват скъпо, произвеждат озон, а поддръжката и топлината, генерирани от тези лампи, са бариери пред широкомащабното възприемане.

В практиката се използват различни методи за обеззаразяване на въздуха, включително филтриране и ултравиолетово излъчване UV. Озон (О₃) или отрицателни йони също могат да се използват за обеззаразяване на въздуха. На практика йонизацията създава отрицателни йони във въздуха. В природата тези йони се произвеждат чрез космическо излъчване, радиоактивно излъчване от земята, ултравиолетова (UV) светлина, зареждане, причинено от триене на вятъра, електрически заряди, горене или силни електрически полета. В чист въздух, животът на отрицателния йон обикновено е от 100 до 1000 s. Отрицателните йони се неутрализират от положително заредени частици като прах, бактерии, полени, цигарен дим, алергени и други.

При обеззаразяването на въздуха на базата на йонизация във въздуха се доставят реактивни кислородни видове за унищожаване на различни микроорганизми и ароматни органични съединения чрез окисляване. Йонизацията произвежда такива реактивни кислородни видове, които не са вредни за човешкото тяло. Следователно йонизацията не включва граници на концентрация като озонирането. Друго предимство на йонизацията е отрицателното зареждане на частиците във въздуха. Така частиците се натрупват и се прилепват към повърхности, избягвайки от въздуха.

Продължителното вдишване на голямо съдържание на озон от човек причинява вреди в белодробните тъкани и следователно концентрацията на озон трябва да бъде ограничена. Разрешеният диапазон за концентрация на озон варира като цяло от 0,05 ррш до 0,1 ррш. Когато се използват високи концентрации на озон (1 до 5 ррш), човек може да остане в такава стая само временно. Озонът обаче е реактивно съединение, което се разгражда сравнително бързо, така че в зависимост от условията концентрацията от 1 ррш ще падне до допустимия интервал само за няколко часа. Следователно, ефикасна озонизация, достатъчна за стерилизация, може да се извърши, например след работен ден, като в този случай помещението ще бъде подходящо за работа на следващия ден.

2244 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/15.09.2020

Друга алтернатива е разграждането на озона каталитично. С помощта на пулверизатор дори озоновата концентрация от 7 ppm ще спадне до безопасния диапазон за около 20 min. С подходящо оборудване такова обеззаразяване с озон може да се извърши дори в най-спешните случаи или на места, където например - операционни зали или други помещения с хигиенни изисквания са незаети за кратко време. Разработени са различни устройства за озониране. Обикновено озон се произвежда от UV светлина.

Известна е патентна публикация US 20070041882, в която е описана система за филтриране на въздуха чрез химия, включваща фотохимична филтрационна секция, при която UV-лампи генерират биоразрушаване и повърхностна фотохимична активност върху фотокаталитичен материал и осигуряват източник на радиация за облъчване на молекулите във въздуха, преминаващи през секцията, и за енергизиране на техните състояния за насърчаване на реакциите. В споменатата система са предвидени UV лампи и/или други устройства за генериране на озон и радикали, които се използват за генериране на хидроксилни радикали. Секцията за фотохимична филтрация може също да съдържа електростатични плаки, конфигурирани да улавят прахови частици.

Известни са метод и система за дезинфекция на въздух WO 2015024094, включваща източник на UV светлина, която включва лазер за генериране на фундаментален лъч от предварително зададени генератори и генератори на хармонични честоти за производство на UV лъч, с помощта на основния лъч, структура на въздушния поток и оптични елементи за оптично свързване на UV лъч към структурата на въздушния поток за инжектиране на съществено диспергирана UV светлина в него, като съществено диспергираната UV светлина има достатъчно енергия за инактивиране на патогени.

Известна е патентна публикация ЕР 2100624 А1, в която са описани метод и устройство за суха дезинфекция на въздух, който се дезинфекцира едновременно чрез прилагане HaUV лъчение, озониране и филтриране. Устройството за дезинфекция съдържа технологична камера, поставена в съществуващ вентилационен канал на сграда, където въздухът, който трябва да бъде обеззаразен, преминава последователно през два UV радиатора, излъчващи две различни дължини на вълната, за да се генерира озон и да се въздейства бактерицидно върху бактерии и вируси във въздуха. В споменатата камера е предвиден още и дифузионен колектор, предназначен за отстраняване на прахови частици от въздуха.

Недостатък на гореописания полезен модел е ограниченото му приложение, доколкото устройството е приспособено да бъде монтирано в съществуваща вентилационна система в сградата, в която се използва устройството. По тази причина устройството е неприложимо за широк кръг помещения, в които е необходимо, прави дезинфекция, особено в условия на Covid-19 и други епидемиологични обстановки. Устройството е на сравнително висока стойност, като и използването му е свързано с високи разходи по отношение на консумираната електроенергия, необходимост от чести профилактични технически прегледи и подмяна на филтри. Устройството е ограничено и по отношение на дезинфекция на повърхности в третираните помещения.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде преносимо устройство за сухо обеззаразяване на въздух и повърхности от бактерии и вируси, което да се осигурява ефективно обеззаразяване и дезинфекция на въздуха в затворени помещения, както и лесно за поддържане, с ниска себестойност и достъпно за масовия потребител.

Задачата се решава с преносимо устройство за сухо обеззаразяване на въздух и повърхности от вируси и бактерии, което се състои от корпус, с разположени в него озонатор и източник на ултравиолетово излъчване, като в корпуса е предвиден и филтър за прахови частици.

Съгласно полезният модел в предната и задната част на корпуса са монтирани предпазни решетки, съответно предна предпазна решетка и задна предпазна решетка, при което откъм вътрешната страна на предната предпазна решетка е закрепен неподвижно вентилатор, а във вътрешната част на корпуса са монтирани носещи елементи, разположени на равни разстояния един от друг, като надлъжно по оста на корпуса и съосно на вентилаторът са монтирани последователно йонизатор на въздух, озонатор на въздух и източник на бактерицидно лъчение, при което под корпуса е монтиран модул за захранване и управление, включващ устройство за безжична връзка и дистанционно управление на устройството.

2245 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/15.09.2020

Съгласно едно предпочитано изпълнение озонаторът на въздух е изпълнен като ултравиолетова лампа UV, с основна дължина на вълната под 200 nm.

Като източник на бактерицидно лъчение е подходящо да се използва бактерицидна ултравиолетова лампа UV или бактерициден ултравиолетов светодиод UV, с дължина на вълната в диапазона 280-200 nm.

Модулът за захранване и управление е изпълнен като кутия, в която са оформени захранващ блок с кабелни връзки за захранване на вентилатора, йонизатора, озонатора и източника на бактерицидно лъчение и управляващ блок, в който са разположени управляващ WEB контролер и устройство за безжична връзка на устройството за дистанционното му управление.

Устройството е снабдено с две дръжки, съответно по външната страна на предната предпазна решетка е монтирана вертикално ориентирана дръжка, а по горната част на корпуса е закрепена неподвижно хоризонтално ориентирана дръжка.

Устройството за сухо обеззаразяване на въздух в затворени помещения е изпълнено като универсално устройство, преносимо, с малки габарити и ефективно за дезинфекция и обеззаразяване на въздуха в затворени помещения от вируси и бактерии. Подходящо е да се използва в широк кръг от работни и жилищни помещения, халета, офиси, хотели, ресторанти и места за хранене, болници, лекарски кабинети, аптеки, банки, магазини и молове, асансьори, общи жилищни и обществени входове, градски транспорт, таксита, оранжерии и т. н. Устройството е ефективно, доколкото е възможно да бъдат включвани едновременно йонизатора, озонатора, устройството за бактерицидно излъчване, като с помощта на вентилатора се насочва въздушния поток. Устройството може да бъде конструктивно изпълнено с елементи, чиито параметри са съобразени с обема на помещението, което ще бъде обработвано, както и вида на повърхностите, които трябва да бъдат обеззаразени. Обеззаразителят е снабден с управление, включително и дистанционно, което позволява безопасното му използване, от разстояние, извън помещението, както и възможност за точно настройване на времето за работа на устройството съобразно обема на помещението.

Пояснение на приложените фигури

По-нататък в описанието, с помощта на придружаващите описанието чертежи е представено подетайлно едно примерно изпълнение на устройството за сухо обеззаразяване на въздух и повърхности, където:

Фигура 1 представя принципна схема на преносим сух обеззаразител на въздух и повърхности от вируси и бактерии съгласно полезния модел.

Фигура 2 показва примерено изпълнение на йонизатор от вида генератор на Кокрофт-Уолтън.

Фигура 3 показва спектралното разпределение на лъчението на бактерициден UV източник.

Фигура 4 показва UV светодиоден излъчвател.

Фигура 5 показва как UV лъчението, генерирано от устройството разрушава ДНК на вируса.

Примери за изпълнение на полезния модел

Устройството за сухо обеззаразяване на въздух, съгласно полезният модел, е предназначено за обеззаразяване на въздух в затворени помещения, както и на повърхности от вируси и бактерии. Състои се от корпус 1, изпълнен за предпочитане от метал, с цилиндрична форма, при което е препоръчително вътрешната му повърхност да е огледално полирана. В предната и задната част на корпуса 1 са монтирани предпазни решетки, съответно предна предпазна решетка 2 и задна предпазна решетка 3. Към предната предпазна решетка 2 са монтирани откъм външната страна вертикално ориентирана дръжка 4, а откъм вътрешната и страна е закрепен неподвижно вентилатор 5. Във вътрешната част на металния цилиндричен корпус 1 са монтирани носещи елементи 6, 7 и 8, разположени симетрично, на равни разстояния един от друг, във вътрешността на цилиндричния корпус 1.

След вентилатора 5, върху носещия елемент 6 е закрепен неподвижно йонизатор на въздух 9, а непосредствено след него, върху носещия елемент 7 е закрепен неподвижно озонатор на въздух 10, за предпочитане изпълнен като ултравиолетова лампа UV, с основна дължина на вълната под 200 nm.

След озонатора 10, върху носещ елемент 8 е закрепен неподвижно източник на бактерицидно лъчение 11, например бактерицидна ултравиолетова лампа UV или бактерициден ултравиолетов светодиод

2246 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/15.09.2020

UV, с дължина на вълната в диапазона 280-200 шп.

Съгласно едно предпочитано изпълнение на сухия обеззаразител вентилаторът 5, йонизаторът 9 и озонаторът 10, както и източникът на бактерицидно лъчение 11 са разположени по оста на корпуса 1, като са ориентирани съосно с вентилатора 5.

В долната част на корпуса 1 е монтиран неподвижно модул за захранване и управление 12, изпълнен като кутия, представляваща стойка на цялото устройство, при което в модулът 12 са оформени захранващ блок и управляващ блок, непоказани на фигурите.

В захранващия блок е поместено захранване с кабелни връзки на вентилатора 5, йонизатора 9, озонатора 10 и източника на бактерицидно лъчение 11, а в управляващия блок са разположени управляващите WEB контролер и устройство за безжична връзка на устройството за дистанционното му управление.

Всички кабели, които свързват отделните елементи на устройството са устойчиви на UV лъчение. Устройството за безжична връзка е за предпочитане да бъде с най-малко пет релейни изхода, които позволяват включване/изключване на общото захранване или поотделно само вентилатора 5, йонизатора 9, озонатора 10 или бактерицидния източник 11 или всички заедно. Всеки от споменатите релейни изходи е управляем самостоятелно, например чрез мобилен телефон, с възможност за задаване на тайминг от 0 до 24 h с точност до 1 s, или чрез USB изход, управляем от клавиатура или програмируем таймер (например модел Sirius) в PC (Laptop) със задаваем тайминг от 0 до 24 h с точност до 1 s, които са уеб достъпни.

Върху предната страна на модула 12 е разположен и много позиционен превключвател 13, чрез който устройството може да се управлява в ръчен режим, като преместването му в различна позиция позволява да включва или изключва самостоятелно вентилатора 5, йонизатора 9, озонатора 10 или бактерицидния източник 11. До превключвателя е разположен и ключ със светодиоден индикатор 14, който осигурява ръчно или програмируемо управление на устройството чрез мобилно комуникационно устройство, например телефон или компютър.

Към горната част на корпуса 1 е закрепена неподвижно дръжка 15, подходящо оформена за удобно пренасяне на устройството.

Използване на устройството: обеззаразителят на въздух се поставя на място в помещението, където ще се прави дезинфекция на въздуха, при което се включва за захранване в електрическата мрежа и човекът излиза от помещението, след което с помощта на мобилно устройство, например мобилен телефон или компютър се свързва чрез безжична връзка с устройството за обеззаразяване, като задава режим на работа, съобразен с обема и особеностите на помещението, което подлежи на дезинфекция.

Устройството може да се използва и в ръчен режим, когато е необходимо да се извърши частична дезинфекция, например на отделни повърхности, като чрез модула 12 и превключвателя 13 се определя необходимият режим на дезинфекция. В ръчен режим се използва дръжката 4, чрез която устройството се насочва за обеззаразяване на повърхности, например хоризонтални повърхности, ако те са на различни места в помещението. Времето на облъчване на повърхностите, както и с кой от елементите на устройството да се извършва необходимото облъчване се определя в зависимост от материала, от който са изградени повърхностите, например дърво, керамика, пластмаса. В зависимост от необходимостта за обеззаразяване от бактерии или вируси е възможно да се използва един от елементите или комбинация от отделните елементи йонизатор, озонатор и бактерициден източник на лъчение, които да осигурят качествено обеззаразяване на помещението.

Йонизаторът на въздух 9 е закрепен в корпуса 1 с помощта на носещ елемент 7, изпълнен от изолационен материал, като по този начин при възникване на евентуална повреда да не се допусне високо напрежение върху корпуса 1. Йонизаторът 9 по същество представлява високоволтов източник на постоянно напрежение, например от 6 до 7 kV, като се захранва от електрическата мрежа с напрежение 220V, 50Hz. На фигура 2 е показан примерен йонизатор на въздух, направен като генератор на Кокрофт-Уолтън, работеща с умножител на напрежение, който е подходящ за използване, но не ограничава възможността да се използват и други видове йонизатори, които ще имат еквивалентно действие при работа на устройството. С оглед на осигуряване на необходимата безопасност протичащият ток при работа на йонизатора е ограничен чрез високоомен резистор до 2 mA. Ири работа на йонизатора 9,

2247 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/15.09.2020 отрицателният му край завършва с оголени метални остриета, където прилежащият въздух се йонизира от създаденото високо електростатично поле и се получава поток от отрицателни йони. В затворени помещения концентрацията на леки отрицателни йони намалява дотолкова, че само за няколко часа довежда до неблагоприятни промени в психиката и до изменения във функционирането на редица органи и системи в човешкият организъм. Известно е, че при дишането си човек отделя около 50 000 тежки йони на всеки кубичен сантиметър издишан въздух. В тази връзка ефектът от йонизацията е силно повишаване на биологичната активност на въздуха и унищожаване на микроорганизмите, включително и на тези, които предизвикват заболявания у хората. В особено голяма степен тази активност се проявява към грипните вируси, включително Covid-19.

Озонаторът 10 като част от устройството представлява ултравиолетова лампа с основен диапазон на излъчване под 200 nm. Озонаторът 10 е разположен непосредствено до йонизатора 9 и е ориентиран перпендикулярно на надлъжната ос на корпуса 1, като е монтиран и закрепен посредством носещ елемент 7, изпълнен от UV устойчив материал. Миризмата на озон напомня на хлор и се открива от много хора при концентрации от най-малко 0,1 ppm във въздуха или иначе казано около 0,01 pmol/mol. Установено е, че въздействия под 0,1 ppm влияят добре върху здравето. Същият този висок окислителен потенциал обаче предизвиква въздействие на озона, изразяващо се в увреждане на лигавиците и дихателните тъкани при животни, а също и тъканите в растенията, над концентрации от около 0,1 ppm. Експозицията от 0,1 до 1 pmol/mol води до главоболие, парене на очите и дразнене на дихателните пътища Въпреки, че озонът представлява мощен респираторен риск и замърсител в близост до нивото на земята, по-висока концентрация в озоновия слой (от две до осем ppm) е от полза, предотвратявайки увреждането на ултравиолетовата светлина от достигането на земната повърхност. Озоновият газ атакува всеки полимер, притежаващ олефинови или двойни връзки във верижната си структура, като естествен каучук, нитрилов каучук и стирен-бутадиенов каучук. Следователно ефикасна озонизация, достатъчна за стерилизация, се съобразява с тези атаки и ако има такива материали в помещението те трябва да се покриват със защитен найлон.

Източникът на бактерицидно лъчение 11 като част от устройството представлява UV лампа или UV светодиод с дължина на вълната на излъчване между 280 и 200 nm. Източникът на бактерицидно лъчение lie разположен непосредствено до озонатора 9, като е ориентиран по надлъжната ос на цилиндричния корпус 1 и е закрепен с помощта на носещ елемент 8, изпълнен за предпочитане от UV устойчив материал. На фигура 3 е показан спектърът на живачна лампа под ниско налягане, осигуряваща UV лъчение с максимум в бактерицидния сектор UVC - до 85% от светлинната мощност на лампата. Тази лампа има бактерицидно въздействие, но почти не генерира озон, тъй като стъклото, от което е направена не пропуска озонообразуващата спектрална линия от 185 nm. Такива лампи се наричат още неозонови. Именно по тази причина в устройството е предложено да могат да се използват два вида ултравиолетови лампи. Описаната лампа на фигура Зее позиция 11 в примерното изпълнение на устройството, а озоновата UV лампа (озонатор на въздух) е с позиция 9 в устройството.

Фотобиологичният спектър на действие в най-простата му форма е диаграма на ефекта (биоотговор) като функция от дължината на вълната. От проведени различни изследвания е установено, че клетъчната смърт на бактерии следва спектъра на поглъщане за нуклеинови киселини. Поглъщането е пренос на енергия от електромагнитно поле към една молекулна единица, което е и основание да се предлага спектъра на бактерицидно действие, като от експериментални изследвания категорично е доказано, че спектрите на поглъщане в обхвата на UV дължината на вълната следват поглъщането на ДНК. На фигура 5 е показано графично механизма на разкъсване ДНК молекулата на Covid-19 от UV лъчение.

Тези изследвания установяват бактерицидния ефект на ултравиолетовите лъчи.

UV лъчението влияе върху ДНК, както и върху едноверижната РНК, която е неразделна част от жизнеспособността на микроорганизми като вируси, включително Covid-19. UV-облъчването може да убие или потисне растежа на много микроби (включително бактерии, вируси, гъбички и най-различни протозои), за които е известно, че причиняват заболяване при хора и животни.

2248 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.1/15.09.2020

Claims (6)

1. Претенции

   1. Устройство за сухо обеззаразяване и пречистване на въздух, състоящо се от корпус, с разположени в него озонатор и източник на ултравиолетово излъчване, като в корпуса е предвиден и филтър за прахови частици, характеризиращо се с това, че в предната и задната част на корпуса (1) са монтирани предпазни решетки, съответно предна предпазна решетка (2) и задна предпазна решетка (3), при което откъм вътрешната страна на предната предпазна решетка (2) е закрепен неподвижно вентилатор (5), а във вътрешната част на корпуса (1) са монтирани носещи елементи (6, 7 и 8), разположени на равни разстояния един от друг, като надлъжно по оста на корпуса (1) и съосно на вентилатора (5) са монтирани последователно йонизатор на въздух (9), озонатор на въздух (10) и източник на бактерицидно лъчение (11), при което под корпуса (1) е монтиран модул за захранване и управление (12), включващ устройство за безжична връзка и дистанционно управление на устройството.
2. 2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че озонаторът на въздух е изпълнен като ултравиолетова лампа UV, с основна дължина на вълната под 200 пш.
3. 3. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че източник на бактерицидно лъчение (11) е бактерицидна ултравиолетова лампа UV или бактерициден ултравиолетов светодиод UV, с дължина на вълната в диапазона 280-200 шп.
4. 4. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че модулът за захранване и управление (12) е изпълнен като кутия, в която са оформени захранващ блок с кабелни връзки за захранване на вентилатора (5), йонизатора (9), озонатора (10) и източника на бактерицидно лъчение (11) и управляващ блок, в който са разположени управляващ WEB контролер и устройство за безжична връзка на устройството за дистанционното му управление.
5. 5. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че е снабдено с две дръжки, съответно по външната страна на предната предпазна решетка (2) е монтирана вертикално ориентирана дръжка (4), а по горната част на корпуса (1) е закрепена неподвижно хоризонтално ориентирана дръжка (15).
6. 6. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че корпусът (1) е метален, с цилиндрична форма, при което вътрешната му повърхност е огледално полирана.