CN100402416C - 用于杀灭空气中及人造和天然表面上的病原体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来产生羟基的装置，其包括氧源和烯烃源。将氧气输送到臭氧发生器。将烯烃和产生的臭氧混合而产生羟基。

Description

用于杀灭空气中及人造和天然表面上的病原体的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种消灭存在于空气中、特别是封闭房间的空气中、或者存在于硬和软的两种表面中或表面上、以及存在于人造表面和天然的表面(例如皮肤)上的绝大部分病原体的装置，所述病原体包括细菌、病毒和噬菌体。

背景技术

将杀菌剂用于对房间和表面进行灭菌导致耐抗生素的细菌群越来越流行，因此更难处理。抗生素对病毒不起作用。所导致的问题是交叉感染，尤其是在医院、疗养院、手术室、飞机或列车、食物准备单位和所有限制新鲜空气进入的空间以及通常有很多人的地方。对于新鲜空气开放的区域，用于控制病原体群的天然系统(即，在烯烃存在下，由空气中臭氧的分解而产生羟基)能够起作用。在任何新鲜空气有限的区域，病原体的数量就会增多。这种情况在医院尤为严重，在医院受到的传染是地方流行病的情况下，会影响高达全部患者的10％或者更多。可通过多种途径受到这种传染，而且与新鲜的或开放的空气相比，灭活的病原体浓度的降低会增加对降低的免疫力的影响。该免疫力是通过肺部接种产生的，因为灭活的病原体通过肺部的肺泡系统而被吸收。

本发明利用了用于控制空气和哺乳动物二者中的病原体的天然系统来避免使用杀菌剂。该系统依赖于短寿命的羟基(OH)的生成，羟基与病原体的磷脂质膜(phospho-lipid plasma)反应而在病原体中引起过氧化反应致使其死亡。

所述的天然系统是在20世纪60年代由英国的Porton Down和荷兰的TNO的研究人员在研究空气中的病原体是如何死亡时首次发现的。他们发现控制的主要方法是释放羟基。他们发现空气中病原体死亡的速率根据天气、空气传播的污染物和风向而变化。他们证明了空气中存在一种破坏病原体的因素，并将其称为开放空气因子(Open Air Factor)。后来证实了开放空气因子是通过具有一定量烯烃(既有合成的，又有天然存在的)的空气中的组分的作用所形成的。萜品烯尤其有效，萜品烯与花或者松树的气味相关。荷兰人的研究表明在烯烃存在下，要使开放空气因子完全有效，就需要80ppb的臭氧浓度阈值。

上述Porton Down的研究中发现，开放空气因子在密闭室中明显地降低。当时认为开放空气因子被吸收在容器的表面上。但是，更可能是金属容器表面与自由基的反应的影响优先于自由基与细胞表面的反应，致使开放空气因子的功效降低。

发明内容

在本发明中，可以通过臭氧与烯烃的反应使臭氧分解为常态的氧气而方便地产生羟基。虽然可使用合成的烯烃，但是在天然状态下这些烯烃是天然存在的物质，例如萜品烯就是通过植物和花的代谢所产生的。

合适的烯烃包括天然存在的烯烃(α-萜品烯、δ-苧烯、月桂烯)，以及合成的烯烃(戊烯、环己烯和丁烯)。

本发明提供了一种引入增加了浓度的羟基而对表面和空气灭菌的装置。羟基的寿命极短，通常情况少于几秒，因此必须靠近目标病原体产生羟基。因此有必要使产生羟基的设备是可移动的。本发明包括经过一种将氧气、或者氧气流的一部分转化为臭氧的装置的氧气的供给。接着，在病原体附近，将臭氧与烯烃源(典型地但并不唯一地，诸如反-2-丁烯的烯烃)混合。为了加速这个过程，希望氧气流、或者臭氧和氧气的混合物变得潮湿，并且该潮湿物质包括亚铁盐。

根据本发明一个方面，提供了一种如权利要求1所述的装置。

根据本发明另一个方面，提供了一种如权利要求18所述的臭氧发生器。

根据本发明又一个方面，提供了一种如权利要求26所述的杀灭病原体的方法。

附图说明

在附图中，描述了本发明的优选实施例，并且只是为了举例说明的目的。

图1是根据本发明的装置的实施例的示意图；

图2a是示出图1所示装置各部件的分解图；

图2b是图1所示装置的截面立视图；

图2c是图2b所示装置的部分的俯视图；

图2d是臭氧发生器的侧视图；

图2e是图2d所示臭氧发生器的构件的侧示图；

图2f是图2d所示的臭氧发生器的示意图；

图2g是可选的臭氧发生器的示意图；

图2h是图2g所示臭氧发生器的端视图；以及

图2i是图2g和图2h所示臭氧发生器的部分的截面立视图；

图3a是盖的俯视图；

图3b是图3a所示的盖的正视图；

图4a是用于安装手套罩的板的截面立视图；

图4b是图4a所示板的俯视图；

图4c是手套罩的俯视图；

图4d是图4c所示手套罩的正视图；

图4e是图4c和图4d所示手套罩的侧视图；

图4f是夹具的俯视图；

图4g是图4f所示夹具的正视图；以及

图5是根据本发明用于产生羟基的装置的另一实施例的截面立视图。

具体实施方式

参照图1，示出了医院环境中所使用的用于产生羟基的装置。该装置包括安装在轮2上的底架1。底架1装有盒状箱体3，该箱体容纳有氧源和烯烃源、以及臭氧发生器。箱体3包括出口，通过该出口引导臭氧和烯烃。管4连接在该出口上。在管4的自由端具有用于将盖6连接在其上的配件5。臭氧和烯烃在该盖中混合。将参照图3a和图3b更为详细地描述该盖及其应用。盖6可以从配件5上取下。这使得配件5能够与手套罩8的入口9相连接，手套罩8安装在底架1的手柄件7上。将参照图4a到4f更为详细地描述该手套罩及其功能。

现在参照图2a和图2b，箱体3包括开口14，在该开口中可安装风扇15。用塑料铆钉将U形件10连接在箱体3上。在该U形件的两侧包括滑轨10a。箱盖11通过滑轨10a装配到箱体3上。箱盖11(可用塑料材料真空形成)装有阀盘12，该阀盘由盖13覆盖。独立的箱盖在该滑轨上滑动：箱盖里装有由键操作的电气开关，这种布置使得在装置接通时箱盖不能被打开，并且当滑盖打开时装置也不能被接通，由此确保在装置使用中不能操作该旋转开关。在箱体的一端装有罐体导向装置17、阀组18、臭氧发生器19、电路板20和旋转开关21。

罐体导向装置17可固定独立地容纳有氧气、烯烃(例如丁烯)、以及水蒸气的加压圆筒。烯烃直接供应至阀18a。水蒸气罐(如果有)直接供应至阀18b。氧气直接供应至阀18c并由此到达臭氧发生器。

图2d到2f示出了臭氧发生器，该臭氧发生器包括：导电性接地板25，由诸如硅酸钙的绝缘材料形成的板26，板26内机械加工有螺旋槽28，由诸如硅酸钙的绝缘材料形成的盖板27。在螺旋槽28中铺设有诸如铜线29的导电元件。该铜线连接到高压电容性放电装置上，该放电装置具有在1kHz下高达15kV的典型输出。虽然该装置优选地用12V蓄电池电源进行操作，但也可以在任何适宜的电压进行操作。

绝缘盖板27包括入口30和出口31。入口30连接在氧源上(在本实例中为氧气罐)。氧气沿着螺旋槽28的方向输送到该螺旋槽的中心。带电的铜线29将氧气电离而产生臭氧(O₃)。所产生的臭氧通过位于朝向该螺旋外端的出口31流出。用螺栓32在三个平板25、26和27的每个角处将它们夹在一起。为清楚起见，只示出了一个螺栓32。

图2g到2i示出了可替换形式的臭氧发生器33，该臭氧发生器包括：导电核心34，外表面机械加工有槽37的第一绝缘管35，以及环绕管35的第二绝缘管36。该第一和第二绝缘管可由硅酸钙制成。导电线38位于槽37中，并连接到上述电容性放电装置上。导电核心34(在本实例中是铁的)连接到地面。氧气进入螺旋槽37的一端，并沿着该螺旋槽移动，在其从螺旋槽的另一端流出时电离成臭氧(O₃)。使用图2g到图2i所示的构造的优点在于相同长度的螺旋槽及铜线可以铺设在比用图2d到2f的构造所获得的更小的容积中。

现在参照图3a和3b，示出了盖6。如图1所示，该盖可连接到输送臭氧和烯烃的管上。该盖的功能是使臭氧和气态烯烃混合以产生羟基并将产生的羟基分散到表面上。该盖可包括接触传感器，其探测该盖的侧面与表面相接触，以使得只有在该盖与表面相接触时才发生气体的放电。该盖有手动触发器，以用高浓度的羟基(即增大了臭氧和烯烃输送到该盖的速度)对表面灭菌。

图4a到图4g示出了套罩的组件，人的手可以插入该套罩中。一旦插入空气移动装置，如果合适，就可以除去套罩内大部分空气。臭氧和烯烃在该室中混合，并接着在指定的时间内被输送到套罩以确保杀灭用户手上的多数病原体。

图4a是板50的横截面，该板的形装适于承载图4c到4e所示的套罩。板50(在本实例中是用铝浇铸的)设有搭接在底架1的手柄件7(参见图1)上的托架52和53。板50包括平面51，其上设置了如图4c到4e所示类型的套罩。平面51包括突出部分56，其经过成形并定位以便与套罩中的凹陷接合。平板50包括托架，该托架包括彼此隔开的板54。每个板54包括孔55，销钉可穿过该孔。如图4f和图4g所示的夹件位于板54之间，并可围绕在两个板之间延伸的销钉枢轴地转动。

图4c到图4d示出了手套罩样板60，其由塑性材料真空形成。该套罩样板60包括：该手套罩的顶部部分(一半)和底部部分(一半)，其通过沿线X折叠而装配在一起；以及电铆接(electro-staking)边缘61和竖立件62。

在线X一侧的竖立件62电铆接到相应于线X另一边上的竖立件62。所得竖立件形成手指分隔。在灭菌过程中手指的分开很重要，以免阻挡羟基进入手的任何可能潜伏(具有)病原体的区域。

套罩样板60进一步包括多个隆起的凹窝63。这些隆起的凹窝的作用是确保空气及羟基能够在套罩中的手掌下自由流动。

套罩样板60还包括进入室的相对部分64，羟基可通过该相对部分64输送到套罩中。当沿着线X折叠样板60时，进入室的两部分64对接，由此形成室。导管65从每个室伸出，同样由两部分形成。导管65在套罩的手套件内打开，以提供羟基来对手套件里的手灭菌。

套罩样板60还包括出口室的相对部分66，其可连接至空气流动风扇，以从套罩的手套中除去含有已破坏的病原体的空气。该出口室通过导管67连接到手套上。

图4f和4g示出了夹件70。夹件70包括：手柄71，一对彼此隔开的板72，每一个板包括孔73，销钉通过该孔将夹件连接在板51上；以及托架74，该托架的形状和尺寸为使得其与底架1的手柄相配合。夹件70还包括穿孔装置75和76，其分别用于室66和64的穿孔。

图5示出了一种用于产生羟基的手动的便携式设备100。设备100包括两个分隔间101和102。分隔间101有蓄电池电源组111，该蓄电池优选地为可再充电的蓄电池(用于给臭氧发生器和风扇供电)，并装有烯烃源103。该烯烃源包括液态烯烃的浴槽104和充满液态烯烃的芯105。分隔间102容纳有图2d到图2f所示类型的臭氧发生器106。风扇107通过格栅108吸入空气，将所述空气引入臭氧发生器106的底部，其在该处电离成臭氧。臭氧流Z通过出口113从臭氧发生器106排出。盖109夹在第一和第二分隔间101、102之上。该顶梁将臭氧流Z引导在充满烯烃的管芯上方而产生羟基，该羟基通过格栅110而进入大气。臭氧发生器106是一种消耗性组件，可以从分隔间102中取出。同样地，烯烃源103是一种消耗性组件，可以从分隔间101中取出并进行替换。图5所示的设备可安装在猪的产圈里、病床边、或者人的衣服上。

一种可选设备是个人装置，其使用空气作为氧气供应源。该装置的大小适合装在衣兜里，并包括臭氧发生器(其可以为图2d到2f所示的类型)、蓄电池组形式的电源、烯烃源(例如小加压罐)、迫使空气朝向并通过该臭氧发生器的风扇、以及用于将产生的臭氧和烯烃混合并释放入大气的混合室。该混合室可包括喷嘴形式的出口，以将羟基引向希望的方向。

本发明提供了一种以可控方式产生羟基的装置，其可用于密闭空间的灭菌、清洁包括平面和身体的各部分的表面、以及预防疾病(即间歇地将羟基释放入密闭空间)。本发明还提供了一种适合用在密闭环境中的个人设备。该个人设备可用于在人的周围创造小环境，在这个小环境中具有相对于密闭环境其余部分的羟基浓度增高了的羟基浓度。该装置可用在医院监护、候诊室、诊疗室、兽医外科室、手术室、飞机、列车、旅馆、轮船、动物棚舍里，以及用于个人安全。

将羟基释放到大气中的作用包括：除臭，杀灭细菌、病毒、芽孢和真菌。

Claims (26)

1.用于产生羟基的装置，包括：

氧源；

烯烃源；

臭氧发生器；

控制单元；以及

混合装置，

其中，所述臭氧发生器包括导电层、第一绝缘层和第二绝缘层，以及位于所述第一和第二绝缘层之间的螺旋形导电性元件，并且可连接到氧源，并且其中，将所产生的臭氧和烯烃输送到所述混合装置以产生羟基。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置为便携式装置。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述氧源为基本上纯净的氧气。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述基本上纯净的氧气容纳在加压罐中。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述氧源是空气。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述烯烃容纳在加压罐中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括湿气源，并且其中，将湿气输送到所述混合装置。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述湿气源是水蒸气。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述水蒸气贮存在加压罐中。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的装置，其中，所述湿气源包含亚铁盐。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括具有用于分送羟基的开放面的盖，其中，将臭氧和烯烃输送到所述盖，其中，所述盖构成所述混合装置。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述盖包括传感器，所述传感器指示所述盖的边缘是否与表面相接触，所述传感器发送信号到所述控制单元，并且其中，如果所述盖未与表面相接触，所述控制单元就会阻止将臭氧和/或烯烃输送到所述盖。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括手动控制的触发机构，所述机构连接到所述控制单元上，以便当所述触发机构被激活时，所述控制单元增大臭氧产生的速度和/或烯烃输送的速度。

14.根据权利要求1到13中任一项所述的装置，进一步包括：手灭菌单元，所述灭菌单元包括套罩，手可以插入所述套罩中；以及至少一个混合室。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述套罩包括两个隔开的室，每个所述室的形状和大小适于容纳手。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述装置是手提式装置。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述装置包括风扇，用于将空气输送到所述臭氧发生器并将所产生的臭氧输送到所述混合装置。

18.一种臭氧发生器，包括导电层、第一绝缘层和第二绝缘层，以及位于所述第一和第二绝缘层之间的螺旋形导电性元件。

19.根据权利要求18所述的臭氧发生器，其中，所述螺旋形导电性元件位于所述第一和第二层之一的表面中的螺旋形凹槽中。

20.根据权利要求19所述的臭氧发生器，其中，所述螺旋形凹槽是在所述表面中机械加工的。

21.根据权利要求18到20中任一项所述的臭氧发生器，其中，所述导电元件连接到电源，并且所述导电层接地。

22.根据权利要求21所述的臭氧发生器，其中，所述电源是高压电容性放电装置。

23.根据权利要求18到22中任一项所述的臭氧发生器，其中，所述导电层、第一绝缘层和第二绝缘层的每一层都是平面元件，所述第一绝缘层夹在所述导电层和所述第二绝缘层之间。

24.根据权利要求18到22中任一项所述的臭氧发生器，其中，所述导电层是具有基本上为圆形的横截面的杆，所述第一绝缘层呈管状，并在所述杆上滑动，以及所述第二绝缘层呈管状，并在所述第一绝缘层上滑动。

25.根据权利要求1到17中任一项所述的装置，其中，所述臭氧发生器是权利要求19到24中任一项所述的臭氧发生器。

26.一种杀灭空气中以及表面上的病原体的方法，包括以下步骤：

用权利要求1到17或25中任一项所述的装置来产生羟基，以及将所产生的羟基输送到所述空气中或表面上。

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