CN103402555A - 用于反馈回路控制的二醇传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用被处理的空间中的气雾化化合物维持所述化合物在所述被处理的空间中处于所希望的水平的方法,所述方法包括提供具有液态的所述化合物的扩散装置以及用于操作所述装置的控制系统。所述控制系统包括与被处理的空间中的空气形成流体连通的传感器,所述传感器设置成检测所述空间中的所述气雾化化合物的浓度。操作所述扩散装置以将所述化合物扩散到所述空间中。用所述传感器检测所述被处理的空间中所述化合物的浓度,并基于检测到的所述化合物的浓度来改变所述扩散装置的操作,以在所述空间中获得所述化合物的所希望的浓度。周期性地重复所述检测和改变控制的步骤,以在所述空间中维持所述化合物的所希望的浓度。

Description

用于反馈回路控制的二醇传感器
相关申请
本申请要求申请日为2010年10月22日的美国临时专利申请61/405952的优先权,在此将其内容引入作为参考。本申请也是美国专利申请13/090240的部分继续申请,后者是美国专利申请11/691363并已获授权为美国专利7,930,068的部分继续申请,这些专利申请的内容并入本申请中以供参考。
背景技术
作为一种阻止疾病传播的方法,可通过使用在空气中带有的空气消毒剂、空气杀菌剂或空气灭菌剂(以下统称为消毒剂)来灭活在空气中带有的微生物。在空气中带有的微生物和消毒剂之间的扩散控制的碰撞是通过对微生物和消毒剂特异的机制来灭活微生物的基础。
由于要求在空气中带有的微生物和消毒剂之间有扩散控制的碰撞是灭活微生物的过程的必要步骤,因此使用消毒剂灭活微生物的速率取决于微生物-消毒剂碰撞的速率。这种碰撞的速率可表示为一个二级动力学过程。二级事件的速率可定义为两种反应成分,即微生物和消毒剂,在空气中的浓度的函数。因此,消毒剂在空气中的浓度是一个重要的参数,它控制着使用空气消毒剂灭活空气中带有的微生物的速率,因此,控制消毒剂在空气中的浓度对任何空气消毒过程都是极其重要的。
附图说明
附图作为本说明书的一部分,展示了本发明的几个方面,其与本说明书结合,用于解释本发明的原理。以下是对附图的简要说明:
图1示出被处理空间中二醇化合物的浓度随时间的变化,所述浓度由能够检测所述空间的空气中的丙二醇、异丙醇和三甘醇的光致电离检测装置测定。
图2示出被处理空间中二醇化合物的浓度随时间的变化,以显示所述空间中的不同活动对所述空间的空气中的二醇浓度的影响,所述浓度由光致电离检测装置测定。
具体实施方式
在导致了本发明的研究中,使用了能可控地输出空气消毒剂的气雾剂发生器,迄今为止,所述空气消毒剂包括三甘醇或丙二醇(以下统称二醇)。气雾化的二醇迅速地与气相形成平衡,其结果是分布在受影响的空气体积内的气相和液相二醇形成环境限定的分布。在没有传感器反馈回路的情况下,只能通过诸如占空比、计时程序或手动开关机制的间接方法来控制气雾剂发生器的二醇输出,而环境变量可显著并动态地改变气相二醇在空气中的浓度。在共有的美国专利申请号11/691363描述了这种控制二醇输出的方法,所述申请已获授权为美国专利号7,930,068,其内容在此引入以供参考。
本发明的目的是开发和引入一种传感器,所述传感器能够检测及监测气相二醇浓度并将所述浓度整合到空气消毒剂扩散装置的运作中。如果能鉴定一种可靠的传感器,则可将其整合到合适的控制系统中,以实现用这样一种方式来停止或启动气雾剂发生器的输出,这种方式使得可以将被处理空间中的二醇蒸汽维持在预先确定的浓度。这将提高装置的工作效率,使所述装置能够维持适当的有效浓度以获得所希望的效果,而不会分配过量的消毒剂,过量的消毒剂会沉积在被处理空间中的表面上,并可能造成消毒剂的浪费。
本发明不限于任何用于排放或气雾化二醇或其他空气消毒剂的特定装置。无论采用何种方法或装置在被处理空间中分配空气消毒剂,都要测量所述空间中存在的消毒剂的浓度,所测得的消毒剂的浓度可用于驱动所述装置或方法分配更多或更少的消毒剂到所述空间中。
光致电离检测(PID)检测器被鉴定为能够使电离电势低于10.6eV的分子发生光致电离,是一种检测及监测被处理空间中的二醇的气相浓度的有效方法。为验证其检测能力,与以下已知装置进行比较:
Figure BDA0000337905960000021
-
Figure BDA0000337905960000022
公司的VOC-TRAQ USB毒气检测器及数据记录器,使用Silver piD-
Figure BDA0000337905960000023
plus0.02-20ppm动态范围(异丁烯)传感器。
图1给出了PID传感器或检测器检测丙二醇、异丙醇和三甘醇的能力的实验验证,该验证在PID传感器或检测器暴露于高浓度的相应蒸汽时进行。该图也表明了在非受控的内部环境中的基线噪音/变化幅度。
如图2所示,研究了非受控通风速率条件下丙二醇气相浓度随气雾产生速率的变化。除了与气雾产生速率升高相关的传感器读数升高,还观测到了与HVAC活动(空气调节)相关的低频振荡以及与出/入房间的活动相关的高频振荡。在完成整合之后,传感器读数可用于控制气雾产生速率以补偿与通风速率变化(例如HVAC和出/入房间的活动)相关的基线变化。可在用于控制消毒剂扩散装置的控制系统中设置其他传感器,以在上述活动对所述空间中的消毒剂浓度产生不良影响之前对所述活动作出应答。作为非限制性实施例,所述控制系统可包括门传感器,当记录到有出/入活动时,上述门传感器会触发所述扩散系统作出反应。或者,所述控制系统可包括检测器以显示连接入被处理空间的HVAC系统何时被启动以及显示所述HVAC系统的操作属性(制热、制冷、通风、空气或热交换等)。
可以预料,在本发明的范围内,也可使用能够使电离电势低于9.6eV的分子电离的光致电离检测器。三甘醇的光致电离电势约为9.6eV,丙二醇的电离电势被认为与三甘醇的相近,即约9.6eV。如果在9.6eV以下对二醇的检测与在10.6eV以下同样灵敏,则电离电势较低的检测器对二醇的选择性较高,因为不检测电离电势高于9.6eV的可能造成干扰的分子,从而消除了可能由电离电势在9.6-10.6eV范围内的可电离挥发性有机化合物带来的传感器噪音,这些化合物并不是所希望有的消毒剂化合物。如果9.6eV以下的检测器不能够检测二醇,或者灵敏度显著下降,则可使用双重检测器以扣除9.6eV以下的信号,以除去由易电离挥发性有机化合物带来的可能造成干扰的信号,从而提高检测二醇的选择性。因此,通过以上两种策略中的一种可以获得对二醇的选择性,而每种策略的成功都取决于二醇电离电势的准确性和两种检测器中的每一种对二醇的电离效率。在存在干扰性非二醇类挥发性有机化合物的情况下,选择性可能是很有价值的。
如上所述,在完成了传感器的设置后,可将所述传感器整合到任何一种气雾剂发生器中,以实现反馈控制机制,该机制有利于自动化地控制气雾化速率,以维持预先确定的二醇气相浓度。也就是说,所述传感器的作用类似于用于温度控制的恒温调节器,区别在于所述传感器维持二醇的浓度,而不是温度。这种传感器设置可用于控制地操控在被处理空间内多个分配或扩散消毒剂的不同装置。
可以预料,这里描述的对二醇化合物的感应、分析和检测也可用于其他气雾性有机化合物。可以预料,类似的对从设置在特定空间中的传感器收集的数据的分析和评估可用于确定其他空气有机化合物的存在,也可用于确定可能存在的未知化合物。本发明并不仅仅限于二醇类或任何特定消毒剂化合物的识别和评估。
虽然以上参照优选实施例描述了本发明,但应当理解,本发明并不限于上述特定实施例。因此,应当理解,本领域技术人员能够对本发明做出某种替换、改变、修改或者省略,而不会偏离本发明的精神或目的。因此,以上描述仅作为示范,应当认为本发明包括其主题的所有合理等同物,且以上描述不应限制由以下权利要求限定的范围。

Claims (12)

1.一种用被处理的空间中的气雾化化合物维持所述化合物在所述被处理的空间中处于所希望的水平的方法,所述方法包括:
提供扩散装置,所述扩散装置包括液态的将被气雾化的化合物并包括控制系统,所述控制系统用于操作所述扩散装置以将所述化合物扩散到被处理空间中的空气中;
提供所述扩散装置的所述控制系统,所述控制系统包括传感器,所述传感器与所述被处理的空间中的空气形成流体连通,所述传感器设置成检测所述被处理空间中的所述气雾化化合物的浓度;
操作所述扩散装置以将所述化合物扩散到所述被处理的空间中;
用所述传感器检测所述被处理的空间中所述化合物的浓度,并在必要时基于检测到的所述被处理的空间中所述化合物的浓度来改变所述扩散装置的操作,以使所述化合物在所述被处理的空间中处于所希望的浓度;
周期性地重复所述检测和改变步骤,以在所述被处理的空间中维持所述化合物处于的所希望的浓度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述被处理的空间被消毒,所述化合物是液态消毒化合物。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述化合物是二醇。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述化合物是三甘醇和丙二醇中之一。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述控制系统包括附加传感器,所述附加传感器监测所述被处理的空间中的其他活动,并基于对所述被处理的空间中的所述其他活动的检测改变所述扩散装置的操作。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述传感器是光致电离检测装置,所述光致电离检测装置被选用以检测扩散到所述被处理的空间中的所述化合物的电离电势。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述传感器包括一对光致电离检测装置,所述一对光致电离检测装置联合使用,以减少在确定所述被处理的空间中的所述化合物的浓度时由于存在具有相近电离电势的其他化合物而可能造成的误差。
8.一种用液态化合物处理空间的液体扩散装置,所述液体扩散装置包括:
控制系统,所述控制系统用于操作所述液体扩散装置以将所述化合物扩散到被处理的空间中;
所述控制系统包括传感器,所述传感器与所述被处理的空间中的空气形成流体连通,所述传感器设置成检测所述被处理空间的空气中所述化合物的浓度;
所述控制系统设置成基于在所述被处理的空间中检测到的所述化合物的浓度以及所述化合物的所希望的浓度来改变所述液体扩散装置的操作。
9.根据权利要求8所述的液体扩散装置,其特征在于,所述控制系统包括用于操作所述液体扩散装置的反馈回路,其中所述传感器周期性地检测所述化合物的浓度,而所述控制系统基于所述传感器检测到的所述化合物的每个浓度检测值来改变对所述液体扩散装置的控制。
10.根据权利要求8所述的液体扩散装置,其特征在于,所述控制系统包括至少一个附加传感器,所述附加传感器检测所述被处理空间中的活动,所述控制系统基于所述至少一个附加传感器检测到的所述被处理空间中的活动来改变所述液体扩散装置的操作。
12.根据权利要求8所述的液体扩散装置,其特征在于,所述传感器包括光致电离检测装置,所述光致电离检测装置被选用以检测扩散到所述被处理的空间中的所述化合物的电离电势。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述传感器包括一对光致电离检测装置,所述一对光致电离检测装置联合使用,以减少在确定所述被处理的空间中的所述化合物的浓度时由于存在具有相近电离电势的其他化合物而可能造成的误差。
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