BG67481B1

BG67481B1 - Disinfection robot

Info

Publication number: BG67481B1
Application number: BG113133A
Authority: BG
Inventors: Сия ЛОЗАНОВА; Вълчева Лозанова Сия; Август ИВАНОВ; Йорданов Иванов Август; Чавдар РУМЕНИН; Станоев Руменин Чавдар
Original assignee: Институт По Роботика - Бан
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2022-12-15
Also published as: BG113133A

Abstract

The disinfection robot comprises a stand-alone mobile and fully autonomous configuration (1) of a round shape in which there is a rechargeable battery for propulsion; multifunctional sensor system, including multisensors for spatial orientation and human movement; pre-programmed processor modules, equipped, if necessary, with self-learning algorithms, building elements of artificial intelligence; unit for wireless communication through cloud technology for reporting the disinfection, etc. Configuration (1) also comprises an integrated UV-C emitter, consisting of a semi-cylindrical hollow body (2) of UV-opaque material and up to two UV lamps next to other (3) located inside the body (2). The linear size of the body (2) is not larger than the diameter of the configuration (1), and its diameter, in turn, is not larger than one third of the diameter of the configuration. The open part of the body (2) is located close enough to the floor surface and is directed towards it. The configuration (1) also has a module (4) for providing audio information.

Description

Област на техникатаField of technique

Изобретението се отнася до робот за дезинфекция, приложимо за автоматизирано биологично обеззаразяване на големи хирургични зали, инфекциозни болници, в това число онкологични клиники и многопрофилни лечебни заведения; приемни за пациенти; изолатори, специализирани за лечението на заразени с многорезистентни бактерии и супербактерии, гъбички, спори и вируси, включително Ебола и Covid 19 инфекции; обществени, правителствени и производствени сгради; летища; салоните на пътнически самолети; офисни помещения; училища, университети, изследователски центрове и научни лаборатории; казарми; хотелски стаи и комплекси; молове; домове за възрастни хора и приюти от семеен тип; социални служби, и всички други помещения и зони, изискващи високоефективни дезинфекционни процедури в съчетание с екологичен ефект.The invention relates to a disinfection robot applicable to automated biological decontamination of large surgical rooms, infectious diseases hospitals, including oncology clinics and multi-specialty medical facilities; reception rooms for patients; isolators specialized for the treatment of those infected with multi-resistant bacteria and superbugs, fungi, spores and viruses, including Ebola and Covid 19 infections; public, government and industrial buildings; airports; passenger aircraft lounges; office premises; schools, universities, research centers and scientific laboratories; barracks; hotel rooms and complexes; malls; nursing homes and family-type shelters; social services, and all other premises and areas requiring highly effective disinfection procedures combined with an ecological effect.

Предшестващо състояние на техникатаPrior art

Известен е робот за дезинфекция, съдържащ самостоятелна мобилна и напълно автономна конфигурация с кръгла форма, в която се намират акумулаторна батерия за задвижване; многофункционална сензорна система, включително мултисензори за ориентация в пространството и за движение на хора; предварително програмирани процесорни модули, снабдени при необходимост със самообучаващи се алгоритми, изграждащи елементи на изкуствен интелект; блок за безжична комуникация чрез облачна технология за отчет на извършената дезинфекция и др. Конфигурацията съдържа още интегриран с нея излъчвател на ултравиолетови UV-С лъчи, разположен на стойка на определена височина върху горната част на конфигурацията. UV излъчвателят съдържа набор от продълговати лампи в съответния UV спектрален диапазон, разположени вертикално и в кръг на стойката [1 - 6].A disinfection robot is known, comprising a self-contained mobile and fully autonomous configuration with a circular shape housing a rechargeable battery for propulsion; multifunctional sensor system, including multi-sensors for orientation in space and for movement of people; pre-programmed processor modules equipped, if necessary, with self-learning algorithms, building elements of artificial intelligence; block for wireless communication through cloud technology for reporting disinfection performed, etc. The configuration also contains an emitter of ultraviolet UV-C rays integrated with it, located on a stand at a certain height on the upper part of the configuration. The UV emitter contains a set of oblong lamps in the corresponding UV spectral range, located vertically and in a circle on the stand [1 - 6].

Недостатък на този робот за дезинфекция е необходимостта по време на биологичното обеззаразяване пациентите и медицинският персонал или да напуснат помещението, за да не пострадат от опасното ултравиолетово излъчване, или да им се предварително раздават специализирани предпазни маски за плътно закриване на очите и лицето.A disadvantage of this disinfection robot is the need during biological disinfection for patients and medical personnel to either leave the room in order not to suffer from the dangerous ultraviolet radiation, or to be given specialized protective masks in advance to tightly cover the eyes and face.

Недостатък е също незадоволителната дезинфекция на подовата част на помещенията, където концентрацията на патогените и особено вирусите на Ебола и Covid 19 е най-висока, тъй като UV излъчвателят действа от значително разстояние върху пода, което съществено редуцира ефективността му и остават „сенчести” необлъчени зони, което налага роботът многократно да повтаря експозицията на повърхността.A disadvantage is also the unsatisfactory disinfection of the floor part of the premises, where the concentration of pathogens and especially the Ebola and Covid 19 viruses is the highest, since the UV emitter acts from a considerable distance on the floor, which significantly reduces its effectiveness and they remain "shadowy" unirradiated areas, which requires the robot to repeatedly repeat the exposure of the surface.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задача на изобретението е да се създаде робот за дезинфекция, който да обеззаразява високоефективно подовите части на помещенията и да се отстрани необходимостта пациентите и медицинският персонал да напускат приемното помещение или зала по време на UV -дезинфекцията.The task of the invention is to create a disinfection robot that disinfects the floor parts of the premises highly efficiently and eliminates the need for patients and medical staff to leave the reception room or hall during UV disinfection.

Тази задача се решава с робот за дезинфекция, съдържащ самостоятелна мобилна и напълно автономна конфигурация с кръгла форма, в която има акумулаторна батерия за задвижване; многофункционална сензорна система, включително мултисензори за ориентация в пространството и за движение на хора; предварително програмирани процесорни модули, снабдени при необходимост със самообучаващи се алгоритми, изграждащи елементи на изкуствен интелект; блок за безжична комуникация чрез облачна технология за отчет на извършената дезинфекция и др. Конфигурацията съдържа още интегриран с нея излъчвател на ултравиолетови UV-С лъчи, състоящ се от полуцилиндрично кухо тяло от непрозрачен за UV лъчите материал и до две една до друга UV лампи, разположени вътре в полуцилиндричното тяло. Линейният размер на тялото е не по-голям от диаметъра на конфигурацията, а диаметърът му от своя страна е не по-голям от една трета от диаметъра на конфигурацията. Отворената част на кухото тяло е разположена достатъчно близко до повърхността на пода и е насочена към него. На конфигурацията е разположен и модул за предоставяне на звукова информация.This task is solved with a disinfection robot containing a self-contained mobile and fully autonomous configuration with a circular shape, in which there is a rechargeable battery for propulsion; multifunctional sensor system, including multi-sensors for orientation in space and for movement of people; pre-programmed processor modules equipped, if necessary, with self-learning algorithms, building elements of artificial intelligence; block for wireless communication through cloud technology for reporting disinfection performed, etc. The configuration also contains an ultraviolet UV-C emitter integrated with it, consisting of a semi-cylindrical hollow body of UV-opaque material and up to two side-by-side UV lamps located inside the semi-cylindrical body. The linear dimension of the body is not greater than the diameter of the configuration, and its diameter in turn is not greater than one third of the diameter of the configuration. The open part of the hollow body is located close enough to the floor surface and is directed towards it. A module for providing sound information is also located on the configuration.

Предимство на изобретението е високоефективното обеззаразяване на подовите части на помещенията, тъй като конструкцията на робота с излъчвателя осъществяват максимална интензивност на UV-С излъчването директно върху подовата повърхност от близко разстояние.An advantage of the invention is the highly efficient decontamination of the floor parts of the premises, since the design of the robot with the emitter achieves maximum intensity of UV-C radiation directly on the floor surface from a close distance.

Предимство е също отпадането на необходимостта пациентите и медицинският персонал да напускат помещенията по време на дезинфекция или да използват предпазни средства, тъй като отсъства опасно UV лъчение в зоната с хора.Another advantage is the elimination of the need for patients and medical staff to leave the premises during disinfection or to use protective equipment, as there is no dangerous UV radiation in the area with people.

Предимство е още своевременното предупреждение за приближаващия се робот при автономното му маневриране до пациенти със специфични потребности (незрящи или трудноподвижни).Another advantage is the timely warning of the approaching robot during its autonomous maneuvering to patients with specific needs (blind or difficult to move).

Предимство са и намалените размери на робота поради отпадане на необходимостта от стойка с UV лампите.The reduced size of the robot is also an advantage due to the elimination of the need for a stand with the UV lamps.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено схематично на приложената фигура 1.The invention is explained in more detail with an exemplary embodiment, given schematically in the attached figure 1.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of implementation of the invention

Роботът за дезинфекция съдържа самостоятелна мобилна и напълно автономна конфигурация 1 с кръгла форма, в която има акумулаторна батерия за задвижване; многофункционална сензорна система, включително мултисензори за ориентация в пространството и за движение на хора; предварително програмирани процесорни модули, снабдени при необходимост със самообучаващи се алгоритми, изграждащи елементи на изкуствен интелект; блок за безжична комуникация чрез облачна технология за отчет на извършената дезинфекция и др. Конфигурацията 1 съдържа още интегриран с нея излъчвател на ултравиолетови UV-С лъчи, състоящ се от полуцилиндрично кухо тяло 2 от непрозрачен за UV лъчите материал и до две една до друга UV лампи 3, разположени вътре в полуцилиндричното тяло 2. Линейният размер на тялото 2 е не по-голям от диаметъра на конфигурацията 1, а диаметърът му от своя страна е не по-голям от една трета от диаметъра на платформата на конфигурацията 1. Отворената част на кухото тяло 2 е разположена достатъчно близко до повърхността на пода и е насочена към него. На конфигурацията 1 е разположен още модул 4 за предоставяне на звукова информация.The disinfection robot contains a self-contained mobile and fully autonomous configuration 1 with a circular shape, in which there is a rechargeable battery for propulsion; multifunctional sensor system, including multi-sensors for orientation in space and for movement of people; pre-programmed processor modules equipped, if necessary, with self-learning algorithms, building elements of artificial intelligence; block for wireless communication through cloud technology for reporting disinfection performed, etc. The configuration 1 also contains an ultraviolet UV-C emitter integrated with it, consisting of a semi-cylindrical hollow body 2 of UV-opaque material and up to two side-by-side UV lamps 3 located inside the semi-cylindrical body 2. The linear dimension of the body 2 is not larger than the diameter of the configuration 1, and its diameter in turn is not larger than one third of the platform diameter of the configuration 1. The open part of the hollow body 2 is located sufficiently close to the floor surface and is directed to him. On the configuration 1, there is also a module 4 for providing sound information.

Действието на робота за дезинфекция, съгласно изобретението, е следното.The operation of the disinfection robot, according to the invention, is as follows.

Десетилетия в медицинската практика се използват ултравиолетовите лъчи UV за дезинфекция на различни биологични замърсявания. Независимо, че вече са налични надеждни гелове и течни дезинфектанти, UV технологията е най-високоефективното средство за обеззаразяване. Тя функционира без течни химикали, притежавайки съществен екологичен ефект. UV лъчите унищожават вирусите чрез високоенергийни електрони, преминаващи или дифундиращи през протеиновата обвивка в ядрото на рибонуклеиновата киселина (РНК) на вируса. Това води до генетично увреждане на вирусната зараза, особено Ебола и Covid 19, [7]. Практиката показва, че особено успешна експозиция се осъществява когато UV излъчването е в късовълновия диапазон на спектъра. По тази причина за предпочитане е използването на обхвата UV-С. Неутрализирането на микроорганизмите зависи от времето на облъчване.UV rays have been used in medical practice for decades to disinfect various biological contaminants. Although reliable gels and liquid disinfectants are now available, UV technology is the most effective means of disinfection. It functions without liquid chemicals, having a significant ecological effect. UV rays destroy viruses by high-energy electrons passing or diffusing through the protein coat in the ribonucleic acid (RNA) core of the virus. This leads to genetic damage to viral infection, especially Ebola and Covid 19, [7]. Practice shows that particularly successful exposure occurs when UV radiation is in the short-wave range of the spectrum. For this reason, the use of the UV-C range is preferred. The neutralization of microorganisms depends on the time of irradiation.

UV-С лъчите са част от UV-спектъра, заедно с UV-А и UV-B компонентите. Понеже UV-С лъчението се абсорбира напълно от атмосферата на Земята, микроорганизмите, включително вирусите нямат естествена устойчивост в този спектрален диапазон. Другите UV-А и UV-B проникват на земната повърхност като бактериите са развили определена резистентност към тях. Това е основната причина за резултатността на ултравиолетовото лъчение UV-С като дезинфектант. Например, при дължина на вълната 254 nm, четири включени UV-С лампи, всяка генерираща по 5 джаула енергия за секунда са необходими около 10-15 min за пълното биологично почистване на една стандартна стая.UV-C rays are part of the UV-spectrum, along with the UV-A and UV-B components. Because UV-C radiation is completely absorbed by the Earth's atmosphere, microorganisms, including viruses, have no natural resistance in this spectral range. The other UV-A and UV-B penetrate the earth's surface as bacteria have developed a certain resistance to them. This is the main reason for the effectiveness of UV-C as a disinfectant. For example, at a wavelength of 254 nm, four included UV-C lamps, each generating 5 joules of energy per second, require about 10-15 min for the complete biological cleaning of a standard room.

Описаният принцип на въздействие на ултравиолетовите лъчи върху вирусите се използва и в новото решение, Фигура 1. За високоефективно биологично дезинфектиране на подови повърхности, което е открит проблем в UV технологията, е предложен излъчвател с иновативна полуцилиндрична форма. Той представлява кухо тяло 2, което е интегрирано с носещата конфигурация 1. Материалът, от който е този полуцилиндър 2 не пропуска UV-С лъчите в посока нагоре, като тялото 2 може да бъде реализирано от алуминий, пластмасов композит и др. Вътре в този полуцилиндър 2 са монтирани до две UV-С лампи 3, захранвани от акумулаторната батерия на конфигурацията 1. Излъчвателят е ориентиран да облъчва директно пода и е на достатъчно близко разстояние от него. Това именно гарантира високата ефективност на UV-С дезинфекцията на пода. Линейният размер на тялото 2 на излъчвателя е не по-голям от диаметъра на платформата на конфигурацията 1. Така се гарантира проходимост между евентуални препятствия в помещението. Освен това диаметърът на полуцилиндричното тяло 2 е не по-голям от една трета от диаметъра на кръглата конфигурация 1, което обуславя допълнително компактност на робота. Върху вътрешната стена на полуцилиндричния излъчвател може да се направи отразяващо UV -С лъчите покритие. Модулът 4, разположен подходящо на конфигурацията 1 предоставя звукова информация от приближаването на робота до хора със специфични потребности по време на дезинфектирането. Също така чрез модула 4 може да дава разнообразна информация на пациентите или да служи за развлечение на деца. Също отпада необходимостта пациентите и медицинският персонал да напускат почистваното помещение или да използват предпазни средства, тъй като конструкцията на робота е такава, че отсъства опасно UV лъчение в зоната на присъствие на хората. Отпадането на стойката, на която се разполагат UV лампите в известното решение води до редуциране на размерите на робота. При необходимост от продължителна дезинфекция на зали, роботизираната система може да се захранва от електрическата мрежа.The described principle of the effect of ultraviolet rays on viruses is also used in the new solution, Figure 1. For highly effective biological disinfection of floor surfaces, which is an open problem in UV technology, an emitter with an innovative semi-cylindrical shape is proposed. It is a hollow body 2, which is integrated with the supporting configuration 1. The material of which this half-cylinder 2 is made does not pass UV-C rays in the upward direction, and the body 2 can be realized from aluminum, plastic composite, etc. Up to two UV-C lamps 3 powered by the storage battery of configuration 1 are mounted inside this half-cylinder 2. The emitter is oriented to directly irradiate the floor and is at a sufficiently close distance from it. This guarantees the high efficiency of UV-C floor disinfection. The linear size of the body 2 of the emitter is not larger than the diameter of the platform of the configuration 1. This ensures passability between possible obstacles in the room. In addition, the diameter of the semi-cylindrical body 2 is not greater than one third of the diameter of the circular configuration 1, which additionally conditions the compactness of the robot. On the inner wall of the semi-cylindrical emitter, a UV-reflective coating can be made. Module 4, located appropriately on configuration 1, provides sound information from the approach of the robot to people with specific needs during disinfection. Also, through module 4, it can give a variety of information to patients or serve to entertain children. It also eliminates the need for patients and medical staff to leave the cleaning room or use protective equipment, as the design of the robot is such that there is no dangerous UV radiation in the area where people are present. The omission of the stand on which the UV lamps are placed in the known solution leads to a reduction in the dimensions of the robot. If long-term disinfection of halls is necessary, the robotic system can be powered by the electrical network.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение е в оригиналната конструкция чрез разполагане на високоефективния полуцилиндричен излъчвател по начин, действащ директно от малко разстояние върху биологично замърсените подови повърхности, при това без да се подлагат на опасното UV лъчение пациенти и медици.The unexpected positive effect of the new technical solution is in the original design by placing the highly efficient semi-cylindrical emitter in a way that acts directly from a short distance on the biologically contaminated floor surfaces, without exposing patients and doctors to the dangerous UV radiation.

Процесът за дезинфекция на болнична среда с помощта на новия робот драстично минимизира риска от заразяване на медицинския персонал от първа линия с двата понастоящем най-опасни вирусоносители с пандемичен характер Covid 19 и Ебола. С новия робот се постига силно ограничаване на хирургичните и вътреболнични инфекции. До известна степен чрез действието на робота може да се обеззаразява и въздухът в кабинетите. Системата от Фигура 1 е с универсална приложимост за всички видове помещения и сгради, особено салоните на пътническите самолети поради малките си размери, който транспорт за сега е сериозно предизвикателство в туризма.The process of disinfecting a hospital environment with the help of the new robot drastically minimizes the risk of infecting front-line medical personnel with the two currently most dangerous virus carriers of a pandemic nature, Covid 19 and Ebola. The new robot greatly reduces surgical and nosocomial infections. To a certain extent, through the action of the robot, the air in the offices can also be disinfected. The system of Figure 1 is of universal applicability to all types of premises and buildings, especially passenger aircraft cabins due to their small dimensions, which transportation is currently a serious challenge in tourism.

Claims

Patent claims

1. A disinfection robot comprising a self-contained mobile and fully autonomous circular-shaped configuration in which there is a rechargeable battery for propulsion; multifunctional sensor system, including multi-sensors for orientation in space and for movement of people; pre-programmed processor modules equipped, if necessary, with self-learning algorithms, building elements of artificial intelligence; a unit for wireless communication through cloud technology for reporting disinfection performed, the configuration also containing an emitter of ultraviolet UV-C rays integrated with it, characterized in that the emitter consists of a semi-cylindrical hollow body (2) of material opaque to UV rays and up to two side-by-side UV lamps (3) located inside the body (2), the linear dimension of the body (2) being no greater than the diameter of the configuration (1) and its diameter in turn being no more -larger than one-third of the diameter of the configuration (1), and the open part of the body (2) is located sufficiently close to the floor surface and is directed towards it, and the configuration (1) is also equipped with a module (4) for providing of sound information.