CN104487100B - 坚硬表面的消毒系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对例如医院房间的区域中的坚硬表面进行消毒的系统和方法包括发射UV光的光源和安装在光源后面的反射器，反射器用于集中光并朝着目标引导光。光源和反射器旋转，以便将集中的射束引导到房间周围，从而更高效地利用所发射的能量。

Description

坚硬表面的消毒系统和方法

相关申请

本申请要求享有于2012年1月31日提交的题名为“坚硬表面的消毒系统和方法”的美国临时申请No.61/593,182的优先权，其通过引用而完整地结合在本文中。

背景技术

与整个卫生保健中所取得的进展相反，与卫生保健相关联的传染相关的问题已经被逐步地恶化了。此外，多药物耐性细菌和孢子“超级病菌”的出现及其在坚硬表面环境中的存在被认为是传染病传播和相关死亡率的极大威胁。许多经过科学同行评议的研究支持了环境在疾病传染的作用。按照这个数据，坚硬表面的完全消毒是减少导致传染和死亡率的这些生物的存在的一种有效且明显的方式。

公布的数据评论了卫生保健清洁的有效性，其指出在病人出院之后，超过50%的医院房间表面没有得到有效的清洁和/或消毒。相似的数据反应了在非卫生保健环境中的清洁熟练程度。结果，医生、卫生保健人员、访客和病人都与保留在房间内的、来自之前病人的细菌或孢子发生接触。

引入UV-C能量是一种管理细菌和孢子的存在的明显的方式，包括多药物耐性生物。坚硬表面的消毒，例如在病人区域中发现的那些表面的消毒可通过使坚硬表面暴露于UVC能量下来执行，UVC能量对于微生物例如细菌、病毒、菌类和孢子是有害的。紫外线杀菌辐射(UVGI)被证明是一种灭菌方法，其使用足够短波长的紫外线(UV)能量来分解和消除这些生物。在微量有机物水平下，短波长辐射被认为会毁坏生物。UV能量还被认为通过毁坏这些生物中的核酸而起作用，从而导致生物的DNA被破坏。一旦DNA(或RNA)链被破坏，生物就不能造成传染。

除了上述有效性之外，单独的利用UV-C能量或与其它消毒模式协作来利用UV-C能量是有利的。UV-C只需要电力；没有通常与基于化学的产品相关联的化学制品的废气。在房间必须立即被占用的情况下，UV-C能量的引入可立即终止，并且房间可被立即占用。另一方面，备选的消毒模式通常产生残余的化学制品或制剂，其在入住之前必须从房间中清除。UV-C能量没有留下残余物，不需要干燥时间，不会溢出，需要很少的人力来应用，对操作员部分需要非常少的技巧，并且使用需要非常少的库存管理的长效灯泡。

利用UV-C能量对坚硬表面消毒的确存在某些独特的问题。例如，两个主要的挑战影响了UV-C能量的效能和能量传送：阴影和距离。UV-C发射器可能不能消除阴影区域中的细菌，因为能量是沿着视线进行传送的。虽然反射的UV-C光可具有某些消毒能力，但是反射能量的数量依赖于反射光的表面，并且不能依赖其对阴影区域进行充分消毒。因此，为了有效地消毒必须消除阴影区域。另外，UV-C发射源本身可产生阴影。因此，为了有效地传送UV-C能量，人们必须考虑解决这些阴影。

第二，将UV-C能量引入空间的努力受到平方反比定律的极大影响。这个定律阐述了传送至表面的能量强度与能源和物体之间的距离的平方成反比。换句话说，从UV发射源接收的能量随着距离的增加而呈指数地衰减。因而，如果一个物体同另一物体相比离光源两倍远，那么较远的物体只接收较近物体的四分之一的能量。为了消除特定的生物需要知道特定的能量水平，这可极大地影响效能。

第三，强度足以杀死细菌的UV光源可吸取相当大量的电力，并产生热量。

因此，需要一种UV坚硬表面消毒系统，其利用了UV能量的优点，同时还解决了前述的问题。

更具体地说，需要一种UV坚硬表面消毒系统，其最大限度地提高了从其灯泡发射出的能量的有效性，同时消除了阴影并到达被处理区域中的所有表面，尽管由于离光源的距离而有所衰减。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种UV坚硬表面消毒系统，其能够对房间中的坚硬表面进行消毒，同时最大限度地减小由于阴影而错过的区域。在一个实施例中，提供了一种系统，其包括多个UV光塔。这些塔可放置在房间的若干个区域中，或者在处理期间四处移动，从而消除了几乎所有的阴影区域。

本发明的另一方面提供了一种UV坚硬表面消毒系统，其通过包括反射器而最大限度地提高了所发射的光的效能，反射器将光聚焦在给定的方向上，从而确保足够的光撞击表面，以便提供一种有效的杀菌剂量，并且还提高了UV灯泡的有效范围。

本发明的另一方面提供了一种UV坚硬表面消毒系统，其包括围绕灯泡而旋转的机动化的反射器，使得从灯发射出的光不仅被聚焦和集中，而且其还围绕被处理的房间而旋转，因而最大限度地提高了所用能量的效用，并且消除了可由装置本身产生的阴影。

本发明的另一方面提供了一种用于冷却UV灯泡的冷却风扇，从而提高了灯泡的寿命，并管理最佳温度以实现最佳输出。

在本发明的又一方面提供了一种UV消毒系统，其最大限度地减小了在操作期间照射于人身上的UV光。在一个优选的实施例中，该系统能够受到远程控制，使得在系统的活动期间，房间中不存在操作员。

本发明的另一方面提供了一种系统，其中一个或所有塔装备了安全装置，安全装置在有人进入房间的情况下切断所有塔的功率。更优选地，安全装置包括运动检测能力，使得安全关闭响应是自动的。运动-检测传感器的示例包括红外线传感器和激光扫描器。

本发明的另一方面提供了一种链连接器，其被构造和设置成将两个塔连结在一起。多个链连接器可用于产生一列塔，以运输多个塔。这种链连接器的优点是UV-C发射器可以很容易地从各个所需的处理区域移动，同时维持关键的走廊出口，以确保不会由于其它设备的存在而违背建筑条例。连接器可由单个操作员进行操作，并且很容易定位。或者，塔可利用连接器而链在一起，从而形成一列。这个实施例容许塔持续地支撑自己，同时通过推动或拉动发射器而进行运输。这个实施例还容许使用手推车附件，其提供了一种将所有单元从一个房间移动至另一房间，而无须单独移动它们的解决办法。

本发明的另一方面提供了一种扫描系统，其扫描有待处理的房间，并确定为了有效地处理房间必须对系统激励多长时间。

本发明的另一方面提供了一种系统，由此多个塔可检测到彼此和它们在房间中相应的位置，以及其它物体，然后塔可使用这个信息来计算照射时间，其与这些距离成反比。

本发明的另一方面提供了一种算法，其调整反射器/灯组合的旋转速度，从而在房间表面上实现所需的能量密度。灯/反射器的这种不同的旋转容许塔对房间表面上的照射进行标准化，从而确保所有表面取得大致相等的照射。这导致以最小的总的照射时间处理房间或房间的某个区域。该算法进一步考虑其它塔的位置和那些塔对落入到房间中的任何给定区域的能量所贡献的能量。然后针对各个塔调整照射时间，以考虑从多个塔的附加照射，从而最大限度地减小用于对房间进行消毒的照射时间。

因此，本发明提供了下者：一种用于对区域进行消毒的装置，其包括底座组件；附连在所述底座组件上的至少一个能量发射器；在附近与所述发射器相关联的反射器；其中所述反射器将来自所述发射器的能量引导至有待消毒的区域上；和马达，其配置成使所述反射器相对于所述底座组件旋转。

在一个实施例中，底座组件包括风扇。

在这个实施例或另一实施例中，底座组件包括所述马达。

在这个实施例或另一实施例中，至少一个能量发射器包括至少一个紫外线发射器。

在这个实施例或另一实施例中，至少一个紫外线发射器包括至少一个UV-C灯。

在这个实施例或另一实施例中，底座组件包括可用于与远程控制装置建立通信的天线。

在这个实施例或另一实施例中，天线包括可用于利用蓝牙®无线技术进行通信的天线。

在这个实施例或另一实施例中，反射器包括抛物面反射器。

本发明还提供了一种对指定区域进行消毒的方法，其包括：将至少一个能量发射器放置在房间中，所述发射器配置成以射束的形式发射消毒能量；使所述射束沿圆旋转，直至所需的能量已经传送到所述房间内的表面上。

在这个实施例或另一实施例中，该方法还包括基于从所述发射器至所述房间中有待消毒的各种物体所测量的距离而控制所述射束旋转的速率。

在这个实施例或另一实施例中，在房间中放置至少一个能量发射器包括将多个能量发射器放置在房间中。

在这个实施例或另一实施例中，基于从所述发射器至所述房间中有待消毒的各种物体所测量的距离而控制所述多个发射器中的各个发射器的射束旋转的速率。

在这个实施例或另一实施例中，进一步基于在所述多个发射器之间测量的距离而控制所述多个发射器中的各个发射器的射束旋转的速率。

本发明还提供了一种用于对区域进行消毒的系统，其包括多个装置，各个装置包括底座组件；附连在所述底座组件上的至少一个能量发射器；在附近与所述发射器相关联的反射器；其中所述反射器将来自所述发射器的能量引导至有待消毒的区域上；和马达，其配置成使所述反射器相对于所述底座组件旋转。

在这个实施例或另一实施例中，所述多个装置中的各个还包括可用于确定与包围所述装置的物体的距离的传感器。

在这个实施例或另一实施例中，所述多个装置中的各个还包括可用于确定与所述多个装置中的其它装置的距离的传感器。

在这个实施例或另一实施例中，该系统还包括链连接器，其可用于将所述多个装置中的两个装置连结在一起。

在这个实施例或另一实施例中，所述多个装置中的各个包括电子控制电路，其通过所述马达控制所述反射器的旋转速率。

在这个实施例或另一实施例中，所述旋转速率是基于所述多个装置中的其它装置的位置而计算出的。

在这个实施例或另一实施例中，所述多个装置中的各个包括天线，其可用于与远程控制器通信，以接收来自远程控制器的指令。

附图说明

图1a是本发明的一个实施例的透视图；

图1b是本发明的一个实施例的正视图；

图1c是本发明的一个实施例的侧视图；

图2是在除去盖的条件下的本发明的一个实施例的底座的透视图；

图3是本发明的一个实施例的底座的透视图，其中某些构件被除去，以显示内部构件；

图4是本发明的一个实施例的反射器马达的透视图；

图5是本发明的一个实施例的上部部分的透视图；

图6是本发明的一个实施例的上部部分的透视图；

图7是三个本发明的装置的透视图，装置连接在一起而形成一列装置，以进行运输。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的特性实施例。然而，本发明可以许多不同的形式来实现，而不应该认为局限于这里所阐述的实施例，相反提供这些实施例来使得本说明书更为完整和完善，并将本发明的范围完全传达给本领域中的技术人员。在附图所示的实施例的详细描述中所使用的术语并不意图限制本发明。图中相似的标号表示相似的元件。

现在参照图1a–c，其显示了本发明的装置100的一个实施例。装置100是一种灯塔，其大体包括底座组件110、灯组件150、帽组件200和扶手250。装置100配置成与用于控制一个或多个装置的计算机应用程序一起使用。该应用程序是可下载的，并可用于便携式装置上，例如智能电话或平板电脑。应该懂得，在使用过程中，可同时使用若干个装置100来处理足够大的区域，以体现使用不止一个装置100的价值。

现在参照图2，其显示了本发明的底座组件110的一个实施例。开始于底座组件110的底部，装置100包括至少三个，优选四个或更多个轮子112。轮子112优选安装在旋转脚轮上，使得装置100在清洁操作期间可以很容易地从一个房间移动至另一房间。轮子安装在底座外壳114上，其包括可移除面板116，如图1中所示，但在图2中被除去，以显示了包含在里面的部件。

在一个备选实施例中，轮子112由驱动单元(未显示)例如马达提供动力和进行控制。马达要么受到操作员的远程控制，或者受到车载导航系统的本地控制。可以设想扫描系统(在下面讨论)为导航系统提供导航输入，从而容许装置100在消毒过程中以计算的方式围绕房间而移动，所述方式经过计算以消除阴影区域。

在活动面板116中提供了孔，以暴露出天线118，天线118可利用控制程序而用于与装置(例如智能电话)进行通信。天线118可配置成支持任何无线通信技术，例如IR、无线电波、WLAN、Wi-Fi或蓝牙®。无线相对于有线是优选的，因为装置100优选在没有人存在的房间中进行操作，因为紫外辐射对人可为有害的。天线118与控制电路119保持数据流通信。

在天线118上面不远处是用于可伸缩的电缆122的端口120(见图1)。电缆122可收集在端口120下面的弹簧加载的棘轮线轴上。

在端口的下面，居中于底座组件的底部中的还有风扇124。风扇124与帽组件200(在下面论述)中的风扇协同工作，从而通过灯组件150产生稳定的冷却空气流。

图3显示了底座组件110，其中某些构件被除去，从而显示出电子控制电路板130和灯镇流器132。控制电路板130运行一种算法，其容许多个装置100检测到彼此和它们在房间中的相应的位置，以及其它物体，然后控制电路板130使用这个信息来计算照射时间，照射时间与这些距离成反比。

控制电路板130还控制马达154(在下面论述)，以调整灯组件150的旋转速度，从而在房间表面上实现所需的能量密度。灯组件150的这种不同的旋转容许装置100对房间表面上的照射进行标准化，从而确保所有表面取得大致相等的照射。这导致以最小的总的照射时间处理房间或房间的某个区域。由电路板130运行的算法进一步考虑了其它装置100的位置和那些装置100对落到房间内的任何给定的区域中的重量贡献的能量。然后针对各个装置100调整照射时间，以考虑从多个塔的附加照射，从而最大限度地减小用于对房间进行消毒的照射时间。

底座组件110利用旋转连接器152附连在灯组件150上，如图4中最佳所示。旋转连接器152容许灯组件150相对于底座组件110进行旋转。马达154安装在底座组件110上，并通过驱动机构156附连到灯组件150上，使得马达154在受到激励时促使灯组件150相对于底座组件110旋转。驱动机构156在图4中显示为一种带式驱动器，但是本领域中的技术人员应该认识到，马达可配置为利用齿轮、皮带、链、蜗杆驱动器或其它机构来驱动物体，所有这些都被认为包括为本发明的实施例。

灯组件150还包括至少一个灯160，如图5中所见。灯160的数量可有预期的应用和所需的可用灯泡来确定。图5中所示的实施例显示了三个灯160。在本发明的一个或多个实施例中，灯发射UV-C光。虽然所示的灯160利用现有的萤光UV-C技术，但是本领域中的技术人员应该意识到，UV-C灯的发展可导致本发明可使用各种灯。

位于灯160后面的是反射器162。反射器162包围灯160，以便使灯160发射出的光聚焦和集中在所需的方向上。反射器162可为抛物面的、悬链式的、半圆形的、圆形的或其它曲面形的，这依赖于所需的反射结果和/或灯的位置。例如，在灯定位于大致接近抛物面焦点的条件下，抛物面反射器将产生相对较窄的聚焦的(校准的)射束。这种射束提高了在所需方向上的UV辐射的强度。

如果需要，可以结合较平坦的反射器，例如半球形或悬链式反射器。在这点上，可提供柔性反射器162，其连接在装置100上，使得容许基于所需的应用而调整反射器的曲面。

备选地，射束的调整或聚焦可通过调整灯相对于反射器的位置来完成，从而产生“变焦”功能，这将容许射束更紧密或不那么紧密地进行聚焦。

在灯组件150的底部，可选地提供了平坦的下部反射器164(图2)。平坦的反射器164可向下成角度，如图所示，以提取本来将被引导至地板(这些地方的消毒通常不是太关键的)上的UV能量，并且将其向上引导至较高的房间区域中。

类似地，在灯组件150的顶部提供了平坦的上部反射器166(图5)。类似于平坦的下部反射器150，平坦的上部反射器166是成角度的，以便提取本来将被引导至天花板上的UV能量，使其到达人更可能接触的区域上。平坦的上部反射器166还包括孔170。

现在参照图6，其显示了本发明的帽组件200。帽组件定向在灯组件150的顶部上，并且包括传感器机构210和冷却机构220。

传感器机构210包括传感器212和传感器驱动机构214。传感器212可为任何合适的传感器机构。非限制性的示例包括激光传感器和IR(红外线)传感器。传感器212用于扫描房间，以分析与各种表面的距离，并提供有关房间中的物体位置的输入。由传感器212提供的数据可用于计算潜在的阴影区域以及必要的处理时间和功率。传感器212还可包括运动检测能力，其在激励装置100之前检测运动，并且在即将进行处理之前检测到运动的情况下结束处理起动过程。传感器212在图6中显示为单个传感器。然而，传感器212可结合多个感测模式。

在图6中所示的实施例还包括传感器驱动机构214。传感器驱动机构214将传感器212附连到帽组件200上，并使传感器212上下移动而穿过平坦的上部反射器166的孔170。

帽组件200还包括采用风扇形式的冷却机构220。冷却机构220在被激励时产生了围绕灯160的空气流，以便从中吸走热量。

图7显示了利用链连接器300而连接在一起的三个装置100。链连接器300包括底座302和手柄304。底座302成形为放置在装置100两侧的两个相邻的脚轮112上，总计四个脚轮，从而将两个装置100锁定在一起。手柄304提供了抓握和提升连接器300的地方，并且将其设置在脚轮112上。利用链连接器300，可形成一列装置100，从而容许单人很容易地移动多个装置100。

虽然已经根据特殊的实施例和应用而描述了本发明，但是在不脱离所申明的本发明的精神或超过其范围的条件下，本领域中的普通技术人员根据这个教导可产生额外的实施例和改型。例如，上述装置100包括相对于底座组件110而旋转的灯组件150。然而，本领域中的技术人员应意识到灯160可相对于底座组件110进行固定，而反射器162可配置为围绕灯160而旋转。因此，应该懂得，这里的附图和说明是通过示例来提供的，以促进对本发明的理解，并且不应被认为限制了其范围。

Claims (14)

1.一种用于对区域进行消毒的装置，包括：

底座组件；

至少一个能量发射器，其附连在所述底座组件上，所述发射器配置成以射束的形式发射消毒能量；

在附近与所述发射器相关联的反射器；

其中所述反射器将来自所述发射器的能量引导至有待消毒的区域上；

马达，其配置成使所述反射器相对于所述底座组件而旋转；和

传感器，可用于确定与包围所述装置的物体的距离和/或与其它消毒装置的距离，

其中，基于从所述发射器至有待消毒的各种物体所测量的距离控制所述射束旋转的速率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座组件包括风扇。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座组件包括所述马达。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个能量发射器包括至少一个紫外线发射器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个紫外线发射器包括至少一个UV-C灯。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座组件包括天线，其可用于建立与远程控制装置的通信。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述天线包括可用于利用蓝牙®无线技术进行通信的天线。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射器包括抛物面反射器。

9.一种对指定区域进行消毒的方法，包括：

将多个能量发射器放置在房间中，所述发射器配置成以射束的形式发射消毒能量；

使所述射束沿圆旋转，直至所需的能量已经传送到所述房间中的表面上；

其中，基于从所述发射器至所述房间中有待消毒的各种物体所测量的距离控制所述多个发射器中的各个发射器的射束旋转的速率，且进一步基于在所述多个发射器之间测量的距离控制所述多个发射器中的各个发射器的射束旋转的速率。

10.一种用于对区域进行消毒的系统，包括：

多个装置，其各自包括：

底座组件；

至少一个能量发射器，其附连在所述底座组件上，所述发射器配置成以射束的形式发射消毒能量；

在附近与所述发射器相关联的反射器；

其中所述反射器将来自所述发射器的能量引导至有待消毒的区域上；

马达，其配置成使所述反射器相对于所述底座组件而旋转；和

传感器，可用于确定与包围所述装置的物体的距离和/或与所述多个装置中的其它装置的距离，

其中，基于从发射器至有待消毒的各种物体所测量的距离控制各个发射器的射束旋转的速率，且进一步基于在所述多个装置之间测量的距离控制各个发射器的射束旋转的速率。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括链连接器，其可用于将所述多个装置中的两个装置连结在一起。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述多个装置中的各个包括电子控制电路，其通过所述马达控制所述反射器的旋转速率。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述旋转速率是基于所述多个装置中的其它装置的位置而计算出的。

14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述多个装置中的各个包括天线，其可用于与远程控制器通信，以接收来自所述远程控制器的指令。