CN104736261B - 包括紫外线照明的存储系统 - Google Patents
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Abstract
紫外辐射被指向区域中。位于该区域中的物品和/或该区域的一个或多个条件在一段时间上被监视。基于该监视，通过调整由紫外辐射源生成的紫外辐射的方向、强度、模式和/或频谱功率来控制紫外辐射源。对紫外辐射源的调整可以对应于包括存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置的多个可选择的操作配置中之一，每种操作配置可以包括对应的目标波长范围和/或目标强度范围。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年8月28提交的标题为“Compartment for Food StorageUsing Ultraviolet Illumination”的共同未决美国临时申请No.61/694,229和于2012年8月28提交的标题为“Ultraviolet System for Preservation of Food Stock”的共同未决美国临时申请No.61/694,232的权益，这两个申请都通过引用被结合于此。
技术领域
本公开内容一般而言涉及紫外辐射，并且更具体而言，涉及利用例如处于目标波长范围的紫外辐射对区域中所存储的物品，诸如位于冷藏单元的存储区域中的食品进行保存、消毒等的解决方案。
背景技术
卫生和生物物品，诸如食物，的可靠和卫生存储是主要问题。例如，该问题在整个食品行业中都存在，例如，制造商、零售商、餐馆以及在每个家庭，并且对餐饮服务场所尤其显著，其中食物质量控制的相关问题也很显著。除了在容易获得电力的固定位置(例如，冰箱)的食物存储和质量控制，适当的食物存储和质量控制在不受限制的电力和/或稳定的存储设备，诸如冰箱，不可用的情形下也是重要的，诸如野餐、露营、流动食品亭、款待或战场吃饭地点、搜救，等等。除了食物，其它被存储的物品也需要卫生的存储。例如，医疗和化学设备、建筑木材等也需要在生物安全的环境中存储。由于环境温度显著影响细菌活性，因此对环境温度的有效控制对于确保各种物品的可靠卫生存储是重要的工具。
新鲜的食物产品可以利用紫外光作为杀菌介质进行处理，以减少食物滋生的微生物负载(microbial load)。水被利用紫外光处理一段时间，以提供安全的饮用水。能够通过系统被泵送的水果和蔬菜产品一般都非常适合通过紫外光处理，以减少微生物负载。如今，这些产品中大部分都被巴氏灭菌，以获得微生物安全和营养的产品。但是，由于温度和处理时间，巴氏灭菌会改变此类产品的口感和风味。来自不同来源的果汁可以通过暴露给不同剂量的紫外光被处理。另一方面，除其它的之外，诸如暴露时间、水果产品类型、果汁颜色和果汁成分之类的变量需要被研究，以获得具有减少的微生物负载、增加的保质期以及适当的感官和营养特性的水果产品。对于除液体之外的食物产品，通过应用紫外光作为杀菌介质来减少微生物负载也被研究。而且，紫外线技术可以是液体巴氏灭菌的资源，或者，代替热处理或应用抗菌化合物，作为备选技术给固态食物杀菌。
一般而言，紫外(UV)光被归类为三个波长范围：从大约200纳米(nm)到大约280nm的UV-C；从大约280nm到大约315nm的UV-B；以及从大约315nm到大约400nm的UV-A。一般而言，紫外光，并且特别地，UV-C光，是“有杀菌力的”，即，它使细菌、病毒和其它病原体的DNA失去活性，并且因此破坏它们繁殖并造成疾病的能力。这有效地导致微生物的灭菌。具体而言，通过在DNA中的某些相邻碱基(base)之间形成共价键，UV-C光对微生物的核酸造成破坏。这些键的形成防止DNA被“拉开”(unzip)用于复制，并且生物既不能为生命过程产生分子要素，也不能复制。实际上，当生物不能产生这些要素分子或者不能复制时，它就死亡。具有大约在大约250至大约280nm之间波长的UV光提供最高的杀菌效果。虽然对UV光的易感性变化，但是暴露于大约20至大约34毫瓦-秒/cm2的UV能量就足以使大约99％的病原体失去活性。
已经设法使用各种方法来使用紫外光给隔室，诸如冰箱中的隔室，消毒。例如，一种方案提供利用冰箱的标准电路系统的多个小的低电流UV光来给UV光源供电。另一种方案使用安装在冰箱顶部部分的UV灯和整个内部的反射衬里在整个隔室中反射UV辐射。另一种方案提供具有附连到冰箱内部侧壁的单个UV源的UV系统把光辐射到整个隔室，或者作为备选，向有限的隔室提供UV暴露。还有另一种方案建议用于冰箱的内部隔室的空气净化器，该空气净化器利用UV过滤器减少再循环的空气中的病原体。还有另一种方案为冰箱提供UV光辐射部件，以便根除来自其中所容纳的存储容器的低等级光，以促进食物的新鲜度。
发明内容
虽然冰箱被广泛用来维持存储在其中的食物的新鲜程度，并且已经提出了几种结合冰箱使用UV光设备的方案，但是发明人认识到，这些方案无法通过使用能够发射不同波长和/或强度，例如特定波长和/或强度的UV辐射的UV源，诸如UV发光二极管来适当地解决食物存储寿命的延长、消毒、乙烯分解等。
发明人提供了利用处于目标波长范围和/或目标强度范围的紫外辐射对在存储区域，诸如冷藏单元的存储区域，中所存储的物品进行保存、消毒等的解决方案。例如，该解决方案的实施例被配置为监视存储区域中的生物可降解物品并且确定并应用目标数量(例如，强度和波长)的紫外辐射来以保存和/或消毒物品，而不影响物品，诸如食品，的质量。该系统的实施例可以在任意各种类型的存储环境中实现，诸如冰箱、餐具室、可重复使用的购物袋、冷却器、盒子、生物和/或无菌对象存储容器，等等。
本发明的各方面提供了其中紫外辐射以目标波长范围和/或目标强度范围被指向区域中的解决方案。位于该区域中的物品和/或该区域的一个或多个条件在一段时间上被监视。基于该监视，通过调整由紫外辐射源生成的紫外辐射的方向、强度、模式和/或频谱功率来控制紫外辐射源。对紫外辐射源的调整可以对应于多个可选择的操作配置中至少一个，包括存储期限保存操作配置、消毒操作配置、乙烯分解操作配置，等等。
本发明的第一方面提供了一种系统，包括：至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向存储区域中的紫外辐射；以及控制系统，用于利用多个可选择的操作配置之一和存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合来控制由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射，其中控制包括基于存储区域的当前条件集合和用于存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的对应于多个可选择操作配置中当前选定的一个的目标条件集合调整以下至少一个：被指向存储区域中的紫外辐射的方向、强度、模式或频谱功率，并且其中多个可选择的操作配置包括：存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置。每个可选择的操作配置模式可以具有用于紫外辐射的对应目标强度范围和目标波长范围。
本发明的第二方面提供了一种食物存储设备，包括：存储区域，被配置为存储至少一个易腐烂的食品；至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向该存储区域中的紫外辐射；以及监视系统，用于监视存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合，其中该当前条件集合包括存储区域的当前生物条件集合以及至少一个紫外辐射源的操作条件。
本发明的第三方面提供了一种冷藏设备，包括：存储区域，被配置为存储至少一个冷藏物品；被配置为控制存储区域的至少一个环境条件的部件，其中这至少一个环境条件包括以下至少一个：温度、湿度、气体对流或流体对流；至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向该存储区域中的紫外辐射；以及监视和控制系统，用于通过执行一种方法来管理存储区域，该方法包括：监视存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合；以及利用多个可选择的操作配置之一和当前条件集合来控制由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射，其中控制包括基于存储区域的当前条件集合和用于存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的对应于多个可选择操作配置中当前选定的一个的目标条件集合调整以下至少一个：被指向存储区域中的紫外辐射的方向、强度、模式或频谱功率，并且其中多个可选择的操作配置包括：存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置。每个可选择的操作配置模式可以具有用于紫外辐射的对应目标强度范围和目标波长范围。
本发明的说明性方面被设计成解决本文所描述的一个或多个问题和/或未讨论的一个或多个问题。
附图说明
结合绘出本发明各方面的附图，通过以下对本发明各方面的详细描述，本公开内容的这些和其它特征将更容易理解。
图1示出了根据实施例说明性紫外辐射系统。
图2示出了根据实施例的说明用于操作紫外辐射源的操作配置的使用的框图。
图3示出了根据实施例的包括紫外辐射系统的说明性系统。
图4A-4H示出了根据实施例的与紫外辐射系统一起使用的说明性存储设备。
图5示出了根据实施例的说明性存储设备的部分横截面透视图。
图6示出了根据实施例的说明性存储设备的横截面视图。
图7A和7B示出了根据实施例的说明性存储设备的透视图。
图8示出了根据实施例的说明性存储设备的横截面视图。
图9A和9B示出了根据实施例的说明性存储设备的横截面视图。
图10示出了根据实施例的说明性存储设备的透视图。
图11示出了根据实施例的说明性存储设备的透视图。
应当注意，附图可能不是按比例的。附图仅仅是要绘出本发明的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本发明的范围。在附图中，相同的标号在附图之间代表相同的元件。
具体实施方式
如以上所指示的，本发明的各方面提供了其中紫外辐射被指向区域中的解决方案。位于该区域中的物品和/或该区域的一个或多个条件在一段时间上被监视。基于该监视，通过调整由紫外辐射源生成的紫外辐射的方向、强度、模式和/或频谱功率来控制紫外辐射源。对紫外辐射源的调整可以对应于多个可选择的操作配置之一，包括存储期限保存操作配置、消毒操作配置、乙烯分解操作配置，等等。每个可选择的操作配置模式可以具有用于紫外辐射的对应目标强度范围和目标波长范围。如在本文中所使用的，除非另外指出，否则术语“集合”指一个或多个(即，至少一个)并且短语“任何解决方案”指任何现在已知或以后开发的解决方案。此外，如在本文中所使用的，紫外辐射/光指波长在大约10纳米(nm)至大约400nm范围内的电磁辐射，而紫外-C(UV-C)指波长在大约100nm至大约280nm范围内的电磁辐射，紫外-B(UV-B)指波长在大约280至大约315纳米范围内的电磁辐射，紫外-A(UV-A)指波长在大约315至大约400纳米范围内的电磁辐射。还如在本文中所使用的，当材料/结构对特定波长的紫外光具有至少百分之三十的紫外线反射系数时，该材料/结构被认为对特定波长的紫外光是“反射性的”。在更特定的实施例中，高度紫外线反射材料/结构具有至少百分之八十的紫外线反射系数。此外，当材料/结构允许显著数量的紫外辐射经过它时，该材料/结构被认为对特定波长的紫外光是“透明的”。在实施例中，紫外线透明的结构由允许至少百分之十的紫外线辐射通过它的材料制成并具有允许这样的厚度。
现在转向附图，图1示出了根据实施例的紫外辐射系统10。在这种情况下，系统10包括实现为包括分析程序30的计算机系统20的监视和/或控制系统11，该分析程序30使计算机系统20可操作成通过执行本文所述的过程来管理紫外(UV)辐射源12。特别地，分析程序30可以使计算机系统20操作UV辐射源12生成并把紫外辐射指向区域中并且处理对应于该区域和/或位于该区域中的物品的一个或多个条件的数据，这些数据由反馈部件14获取。虽然示出了单个UV辐射源12，但是应当理解，该区域可以包括任何数量的UV辐射源12，其操作可以由计算机系统利用本文所描述的方法单独管理。
在实施例中，在操作的初始阶段期间(例如，在对区域的最近存取、放在区域中的物品的添加/去除/配置之后，等等)，计算机系统20可以从反馈部件14获取关于区域中物品的一个或多个属性和/或区域的条件的数据并且生成分析数据42，供进一步处理。分析数据42可以包括关于区域中物品的颜色、外观等、物品上或区域中微生物的存在，等等。此外，分析数据42可以包括关于区域中乙烯气体的存在的信息。计算机系统20可以使用分析数据42生成用于利用如本文所讨论的多个可选择的操作配置之一控制由紫外辐射源12生成的紫外辐射的一个或多个方面的校准数据40。此外，紫外辐射源12的操作的一个或多个方面可以由用户6经外部接口部件26B控制。
计算机系统20示为包括处理部件22(例如，一个或多个处理器)、存储部件24(例如，存储层次结构)、输入/输出(I/O)部件26A(例如，一个或多个I/O接口和/或设备)和通信通路28。一般而言，处理部件22执行至少部分地固定(fixed)在存储组件24中的程序代码，诸如分析程序30。当执行程序代码时，处理部件22可以处理数据，这可导致从存储组件24和/或I/O组件26A读取变换后的数据/向存储组件24和/或I/O组件26A写变换后的数据，供进一步处理。通路28提供计算机系统20中每个部件之间的通信链路。I/O部件26A和/或外部接口部件26B可以包括一个或多个人类I/O设备，这使得人类用户6能够与计算机系统20和/或一个或多个通信设备进行交互，以便使系统用户6能够利用任何类型的通信链路与计算机系统20进行通信。在这个程度上，在被计算机系统20执行的过程中，分析程序30可以管理使人类和/或系统用户6能够与分析程序30交互的接口集合(例如，图形用户接口、应用程序接口，等等)。此外，分析程序30可以利用任何解决方案管理(例如，存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等等)数据，诸如校准数据40和分析数据42。
在任何情况下，计算机系统20都可以包括能够执行固定在其上的程序代码，诸如分析程序30，的一个或多个通用计算制品(例如，计算设备)。如本文所使用的，应当理解，“程序代码”指任何语言、代码或符号形式的任何指令集合，所述指令使具有信息处理能力的计算设备直接地或者在以下(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)在不同材料形式中复制；和/或(c)分解的任意组合之后执行特定的功能。在这个程度上，分析程序30可以体现为系统软件和/或应用软件的任意组合。
此外，分析程序30可以利用模块32的集合实现。在这种情况下，模块32可以使计算机系统20执行由分析程序30使用的任务集合，并且可以与分析程序30的其它部分分开单独地开发和/或实现。当计算机系统20包括多个计算设备时，每个计算设备可以只在其上固定分析程序30的一部分(例如，一个或多个模块32)。但是，应当理解，计算机系统20和分析程序30仅仅是代表可以执行本文所述过程的各种可能的等效的监视和/或控制系统11。在这个程度上，在其它实施例中，由计算机系统20和分析程序30提供的功能可以至少部分地由包括带或不带程序代码的通用和/或专用硬件的任意组合的一个或多个计算设备实现。在每种实施例中，如果包括硬件和程序代码，则硬件和程序代码可以分别利用标准的工程设计和编程技术创建。在另一种实施例中，监视和/或控制系统11可以不带任何计算设备地实现，例如，利用实现反馈控制回路的闭环电路，其中一个或多个感测设备的输出被用作输入来控制一个或多个其它设备(例如，LED)的操作。本发明的说明性方面在以下结合计算机系统20进一步描述。但是，应当理解，结合其所描述的功能可以由任何类型的监视和/或控制系统11实现。
无论如何，当计算机系20包括多个计算设备时，计算设备可以经任何类型的通信链路通信。此外，在执行本文所述过程的同时，计算机系统20可以利用任何类型的通信链路与一个或多个其它计算机系统，诸如用户6，通信。在任一情况下，通信链路都可以包括各种类型有线和/或无线链路的任意组合；包括一种或多种类型网络的任意组合；和/或利用各种类型传输技术和协议的任意组合。可以包括无线或基于电缆的传输的这种通信链路可以被用来发送关于存储区域54中一个或多个物品和/或区的信息。
系统10可以利用任何解决方案在现有的存储设备(例如，冰箱)中实现。例如，一个或多个紫外辐射源12和反馈部件14中包括的一个或多个设备可以固定在存储设备中各个位置(例如，在壁上、搁板上，等等)并且被配置为由计算机系统20操作。紫外辐射源12和/或反馈部件14中设备的位置可以被选择为提供存储设备的存储区域和位于存储区域中的物品的全面覆盖。在实施例中，计算机系统20可以位于存储设备的存储区域之外。
紫外辐射源12可以包括一个或多个紫外辐射发射器的任意组合。例如，UV源12可以包括高强度紫外灯(例如，高强度汞灯)、紫外线发光二极管(LED)，等等。在实施例中，UV源12包括制造成具有一层或多层材料的发光二极管集合，其中材料选自族-III氮化物材料系统(例如，AlxInyGa1-X-YN，其中0≤x,y≤1，并且x+y≤1，和/或其合金)。此外，UV源12可以包括一个或多个附加部件(例如，波导结构、用于重定位和/或重定向紫外辐射发射器的部件，等等)，以便把所发射的辐射指向和/或输送到存储区域中特定的位置/区域，在特定的方向、以特定的模式，等等。说明性波导结构包括，但不限于，每根都在开口处终止的多根紫外线纤维，漫射器，等等。计算机系统12可以独立地控制每个UV源12。
系统10还可以包括报警部件23，该部件可以被计算机系统20操作，以指示何时紫外辐射被指向存储区域中。报警部件23可以包括用于生成视觉信号、听觉信号等的一个或多个设备。例如，在图4A所示的例子中，当存储设备52包括冷藏设备时，面板8可以显示闪烁灯、文字、图像等，以指示紫外辐射当前被指向对应的存储区域54中。此外，报警部件23可以生成噪声，诸如铃声、蜂鸣声等，以指示紫外辐射当前被指向存储区域54中。
图2示出了根据实施例的说明用于操作紫外辐射源12的操作配置的使用的框图。如所说明的，计算机系统20可以使用对应于选定的操作配置50A-50C的数据来调整由紫外辐射源12生成的紫外辐射13的一个或多个方面。在实施例中，操作配置50A-50C可以包括存储期限保存操作配置50A、消毒操作配置50B和乙烯分解操作配置50C。在实施例中，存储期限保存操作配置50A被配置为增加存储在区域中的物品的存储期限，而消毒操作配置50B被配置为消除和/或减少区域中或位于区域中的物品上存在的微生物的量。乙烯分解操作配置50C可以被配置为从存储区域的大气中除去乙烯，否则，乙烯将缩短位于区域中的物品的存储期限。这些操作配置当中的一个或多个可以被配置为改进和/或维持存储区域中物品的视觉外观和/或营养价值。例如，增加存储期限可以包括抑制微生物生长、维持和/或改进营养价值、维持和/或改进视觉外观，等等。而且，操作配置可以被配置为防止霉菌在存储区域中和/或存储区域中的物品上的积聚。
计算机系统20被配置为控制和调整紫外辐射源12的方向、强度、模式和/或频谱功率(例如，波长)，以对应于特定的操作配置50A-50C。计算机系统20可以独立地控制并调整UV源12的每个属性。例如，计算机系统20可以对给定的波长调整UV源12的强度、持续时间和/或时间进度(模式)。每种操作配置50A-50C可以指定以下这些的唯一组合：目标紫外线波长、目标强度级别、用于紫外辐射的目标模式(例如，时间进度，包括持续时间(例如，暴露/照射时间)、工作循环、暴露/照射之间的时间，等等)、目标频谱功率，等等，以便满足对应于每种操作配置50A-50C的唯一目标集合。
例如，存储期限保存操作配置50A可以要求相对较低强度的基本连续辐射的大约290nm峰值发射的紫外线波长。例如，目标波长范围可以是大约285纳米至大约305纳米，并且说明性强度范围可以在大约0.1毫瓦/m2和大约1000毫瓦/m2之间。波长是关于其峰值发射指定的，并且发射的特征半宽可以是大约1纳米至大约30纳米。在实施例中，存储期限保存操作配置50A中用于紫外辐射的强度可以是大约400毫瓦/cm2。在更具体的说明性实施例中，紫外线LED可以把具有大约几(例如，1-3)毫瓦/cm2强度的紫外辐射指向不允许紫外辐射漏出的外壳，诸如铝管，中大约七天。
消毒操作配置50B可以要求紫外线波长范围(例如，在大约10nm和大约400nm之间)内紫外线波长的任何子集和更高的强度级别。在实施例中，目标波长范围可以是大约250纳米至大约285纳米，并且强度范围可以在大约1毫瓦/m2和大约10瓦/m2之间。波长是关于其峰值发射指定的，并且发射的特征半宽可以是大约1纳米至大约35纳米。在更具体的实施例中，用于消毒操作配置50B的紫外线波长和强度级别可以分别在大约250-290nm之间和大约20微瓦/cm2或更高，并且紫外光可以施加大约20分钟。在这种情况下，用于消毒操作配置50B的紫外辐射的剂量可以是大约24毫焦耳/cm2。但是，应当理解，这仅仅是说明性的并且剂量可以是至少大约16毫焦耳/cm2。乙烯分解操作配置50C可以要求甚至比消毒操作配置50B更高的强度级别和相对低的大约230-270nm的紫外线波长。在实施例中，目标波长范围是大约230纳米至大约260纳米，并且强度范围可以在大约1毫瓦/m2和大约1000瓦/m2之间。波长是关于其峰值发射指定的，并且发射的特征半宽可以是大约1纳米至大约30纳米。
图3示出了根据实施例的包括紫外辐射系统10的说明性系统。计算机系统20被配置为控制紫外辐射源12，以便把紫外辐射13指向存储设备52的存储区域54中，在存储区域54中有物品56的集合。反馈部件14被配置为获取用来在一段时间上监视存储区域54和/或物品56的当前条件集合。如所说明的，反馈部件14可以包括多个感测设备16，每个感测设备都可以获取被计算机系统20用来监视当前条件集合的数据。
在实施例中，感测设备16包括视觉相机或化学传感器当中至少一个。视觉相机可以获取用来监视存储区域54和/或位于其中的一个或多个物品56的数据(例如，视觉的、电子的，等等)，而化学传感器可以获取用来监视存储区域54和/或位于其中的一个或多个物品的数据(例如，化学的、电子的，等等)。存储区域54和/或物品56的当前条件集合包括物品的颜色或视觉外观、存储区域54中微生物的存在，等等。在实施例中，视觉相机包括荧光光学相机。在这种情况下，当计算机系统20在存储期限保存操作配置50A(图2)中操作UV辐射源12时，视觉相机可以被操作为检测微生物的存在，因为它们在紫外光下发荧光。在实施例中，化学传感器是红外线传感器，它能够检测一种或多种气体的任意组合，诸如乙烯，环氧乙烷，等等。但是，应当理解，视觉相机和化学传感器仅仅是说明可以被实现的各种类型的传感器。例如，感测设备16可以包括一个或多个机械传感器(包括压电传感器、各种膜、悬臂、微机电传感器或MEMS、纳米机械传感器，等等)，这些传感器可以被配置为获取关于存储区域54和/或位于其中的物品56的任意各种类型的数据。在乙烯分解操作配置50C中，存储设备52可以包括容纳高度UV反射的高效乙烯破坏室55、用于化学(例如，乙烯)破坏的高UV强度辐射室。在这种实施例中，计算机系统20可以操作室55中的一个或多个设备来破坏会在存储区域54的大气中存在的乙烯。计算机系统20可以单独地监视乙烯级别和微生物活性级别。
反馈部件14还可以包括一个或多个附加设备。例如，反馈部件14示为包括逻辑单元17。在实施例中，逻辑单元17从感测设备16的集合接收数据并且提供对应于存储区域54和/或位于存储区域54中的物品56的条件集合的数据，供计算机系统20处理。在更特定的实施例中，计算机系统20可以提供对应于当前选定的操作配置50的信息，供反馈部件14使用。例如，逻辑单元17可以根据当前选定的操作配置50调整一个或多个感测设备16的操作、操作感测设备16的独特子集，等等。响应于从反馈部件14接收到的数据，计算机系统20可以根据当前选定的操作配置50自动调整和控制由紫外辐射源12生成的紫外辐射13的一个或多个方面。
在乙烯分解操作配置50C中，存储区域54可以包括用于减小存储区域54中乙烯水平的催化剂59，例如，经光催化反应。催化剂59可以包括二氧化钛，等等。催化剂59还可以被配置为化学灭活或吸收乙烯气体。在实施例中，计算机系统20可以操作环境控制部件18的一个或多个设备，以便选择性地把催化剂59引入存储区域54。在另一种实施例中，环境控制部件18可以根据催化剂59的目标水平和/或预设的进程自动把催化剂59引入存储区域54。
在实施例中，系统10可以包括可见和/或红外线(IR)源15，它可以被计算机系统20控制，以生成指向存储区域54中的光25。例如，计算机系统20可以控制可见光源15生成其波长被配置为增加一个或多个食品56中的光合作用的光25。此外，计算机系统20可以控制IR源15生成指向某些食物上的光25，以便局部增加食品56的温度。可见和/或IR源15还可以生成从物品56上可能存在的微生物激励荧光的光25，使得反馈部件14的感测设备16可以检测微生物。此外，可见和/或IR源15可以生成方便催化剂59的目标(例如，最佳的)光催化反应的光25。
如本文所描述的，实施例可以实现为任意各种类型存储系统的部分。图4A-4H示出了根据实施例的与紫外辐射系统10(图1)一起使用的说明性存储设备。例如，存储设备可以是用于存储多个物品的冰箱和/或冰柜(图4A)。作为替代，存储设备可以是用于生物对象的容器(图4B)。存储设备可以是冷却器(图4C)、背包(图4D)、食物容器(图4E)、塑料袋(图4F)、饭盒(图4G)、餐具室(图4H，例如，餐具室中的搁板)，等等。在每种情况下，系统10的实施例都可以利用任何解决方案结合其实现。在这个程度上，应当理解，系统10的实施例的设备的数量、设备的尺寸、系统的功率需求等可以显著变化。无论如何，应当理解，这些仅仅是示例性存储设备并且系统10可以适用于本文未具体提到的其它存储设备。
在实施例中，紫外辐射源12可以包括位于与存储区域邻近的各个位置的多个紫外光发射器。在这个程度上，图5示出了根据实施例的说明性存储设备152的部分横截面透视图。存储设备152包括用于容纳至少一个物品56的存储区域154。如图中所示，多个紫外辐射发射器12位于存储区域154中。存储设备152可以由多层组成。这些层可以保护存储设备152的其它存储区域和/或部件不受紫外辐射和/或增加存储区域154中紫外辐射的效率。这些层不允许UV辐射从存储区域154漏出。例如，对紫外线透明的壁57可以包围紫外辐射发射器12位于其中的存储区域154。中空区域58可以位于对紫外线透明的壁57和高度反射的壁64之间。
高度反射的壁64可以反射和/或吸收UV辐射。高度反射的壁可以包括多于大约50％的反射率，如在正常入射方向对UV辐射测量的。中空区域58的体积的大约20％可以包括低于对紫外线透明的壁57的折射率的折射率。多个元件60可以从对紫外线透明的壁57突出到中空区域58中。这多个元件60可以包括高/低折射率(index)界面62。在操作过程中，一旦紫外辐射发射器12把紫外光照入存储区域154，高/低折射率界面62和高度反射的壁64就把紫外光反射回存储区域154中。对紫外线透明的壁57可以由一种或多种允许紫外辐射经过的材料制成，诸如熔融石英、无定形氟塑料(例如，由Dupont制造的Teflon)，等等。其它说明性材料包括氧化铝溶胶-凝胶玻璃、氧化铝气凝胶、蓝宝石、氮化铝(例如，单晶氮化铝)、氮化硼(例如，单晶氮化硼)，等等。外部反射壁64可以由一种或多种反射紫外辐射的材料制成，诸如抛光的铝、高度紫外线反射的扩张聚四氟乙烯(ePTFE)膜(例如，漫反射材料)，等等。
图6示出了根据实施例的另一种说明性存储设备252的横截面视图。存储设备252示为包括包围存储区域254的内部紫外辐射透明外壳66。内部紫外辐射透明外壳66允许从紫外辐射发射器12发射的紫外辐射到达位于存储区域254中的物品56。外部紫外辐射反射壁68包围内部紫外辐射透明外壳66并且阻止紫外辐射离开存储设备252。紫外辐射发射器12可以位于内部紫外辐射透明外壳66和外部紫外辐射反射壁68之间。
图7A和7B根据其它实施例示出了说明性存储设备352的透视图。在这种情况下，每个存储设备352都示为具有圆柱形形状。存储设备352的圆柱形形状可以允许从各个侧面/角度返回到存储区域354中和所存储物品上的紫外辐射的增加的反射率。此外，圆柱形形状可以增加物品56暴露给紫外辐射的表面积。圆柱形形状的存储设备352可以被用来存储，例如，中等尺寸的圆形食品，诸如苹果、西红柿，等等。但是，应当理解，存储设备352可以包括任何形状和尺寸。图7A和7B中的存储设备352包括用于存取物品56可以位于其中的存储区域的滑动门70。
计算机系统20(图1)可以被配置为控制紫外辐射源12，使得，当滑动门70被打开时，紫外辐射源12关闭。一旦滑动门70关闭，紫外辐射源12就重新开启。虽然没有示出，但是存储设备352也可以包括如所示出并在本文描述过的内部紫外辐射透明外壳和外部紫外辐射反射壁。此外，存储设备352可以包括用于物品56的搁板72。在实施例中，搁板72由对紫外辐射透明的材料构成，因此位于搁板72上的物品56可以从任何方向接受紫外辐射。图8示出了根据实施例的说明性存储设备452的横截面视图。在这种情况下，存储设备452包括用于多个物品56的多个对紫外辐射透明的搁板472。搁板472可以完全或者只部分地位于存储设备452中。此外，紫外辐射源12可以位于每个对紫外辐射透明的搁板472中。
图9A和9B根据还有的其它实施例分别示出了说明性存储设备552、652的横截面视图。在这种情况下，多个对紫外辐射透明的搁板572、672分别包括多个带维度的凹陷74。带维度的凹陷74的尺寸可以设计成用于让任何期望尺寸的物品在其上存储。例如，在图9A中，带维度的凹陷74的尺寸是为草莓54设计的。在图9B中，带维度的凹陷74的尺寸是为蓝莓54设计的。带维度的凹陷74的尺寸也可以设计成例如用于覆盆子、猕猴桃、西兰花、菜花，等等。虽然每个搁板572、672示为具有相同尺寸的多个凹陷，但是应当理解，搁板572、672可以具有任何各种尺寸的任何数量的凹陷。带维度的凹陷74可以被配置为增加指向其中所存储的物品的紫外辐射的功率量。例如，透明凹陷可以允许紫外光穿过凹陷的侧面，朝所存储的物品指向。此外，凹陷可以防止所存储的物品彼此接触，由此增加可以被紫外辐射照射的表面积的量。
图10示出了根据实施例的说明性存储设备752的透视图。在这种实施例中，存储设备752可以包括多个由计算机系统20(图1)利用反馈部件14(图1)单独/分开监视的多个子隔室。应当理解，多个子隔室可以位于内部紫外辐射透明外壳中，诸如图6中所示的外壳66。此外，每个子隔室中的紫外辐射源12可以由计算机系统20独立控制。例如，搁板772可以被分成被隔板80分开的第一子隔室76和第二子隔室78。多个子隔室76、78当中的每一个可以包括相同类型的UV源12。
作为替代，如图10中所示，第一子隔室76可以包括第一种类型的UV源12A，而第二子隔室78可以包括第二种类型的UV源12B。计算机系统20可以控制UV源12A、12B，使得第一子隔室76接受第一操作配置，而第二子隔室78接受第二操作配置。用于每个子隔室的特定操作配置可以不同。此外，计算机系统20可以控制UV源12A具有第一强度和第一波长，并且控制UV源12B具有第二强度和第二波长。例如，UV源12A可以包括全强度，而UV源12B包括零强度。相反，UV源12A可以包括零强度，而UV源12B包括全强度。此外，计算机系统20可以独立地调谐每个UV源12A、12B的相对强度，并且UV源12A、UV源12B中任何一个都可以具有零和完全之间的任何强度。
此外，搁板772可以，例如，经电机80，旋转。电机80可以受计算机系统20控制并且根据时间进度旋转，使得第一子隔室76和第二子隔室78每个都在具体的时间根据特定的操作配置接收从UV源12A、12B中一个发射的紫外光。虽然UV源12A、12B示为安装在搁板772之上，但是应当理解，UV源也可以在搁板772中、搁板772下面，等等。
图11示出了根据实施例的另一说明性存储设备852的透视图。存储设备852可以附连到陀螺仪悬架82，使得存储设备852可以旋转。当存储设备852旋转时，来自紫外辐射源12的紫外辐射可以从所有角度彻底照射位于存储设备852中的任何物品。
返回图3，应当理解，系统10可以包括与存储设备52分开实现的电力部件19，以便向系统10的各个部件当中的一个或多个供电，诸如紫外辐射源12、电机80(图10)、反馈部件14、计算机系统20，等等。例如，存储设备52可以包括不具有或以别的方式需要任何电源的冷却器等。此外，除维持存储区域54中的环境的一个或多个方面期望的时间段之外，存储设备52可以包括不足以操作系统10中各个部件的电源。无论如何，电力部件19都可以被用来操作系统10。电力部件19可以包括任何电力来源，包括但不限于电网、电池组、汽车充电器、太阳能电池，等等。在实施例中，依赖于电力来源，计算机系统20可以实现多个操作模式。特别地，当使用有限容量的电力部件19时，系统10的一个或多个功能可以被禁用和/或减小，以延长系统10的操作时间。例如，为延长存储区域54中物品寿命的紫外辐射源12的使用或者通过生成更高强度的紫外辐射消毒存储区域54可以被禁用。
存储区域54中的环境可以被环境控制部件18控制。在说明性实现中，环境控制部件18可以包括温度控制模块、湿度控制模块和/或对流控制模块，在环境控制部件18的正常操作过程中，用户6(图1)(例如，利用外部接口部件26B)可以选择要在存储区域54中维持的期望的温度、湿度等。环境控制部件18随后可以操作温度控制模块的一个或多个冷却/加热部件来维持期望的温度，操作湿度控制模块的一个或多个加湿/减湿部件来维持期望的湿度，操作对流控制模块的一个或多个空气或流体对流部件(例如，风扇、泵、通风孔、阀门等)以帮助维持存储区域54中相对均衡的温度/湿度，等等。作为替代，存储区域54中的局部温度控制可以由受环境控制部件18控制的冷空气循环来维持。
计算机系统20可以被配置为基于存储区域54中的当前条件集合和/或UV辐射源12的操作配置来调整环境控制部件18的一个或多个操作参数。例如，计算机系统20可以响应于生物活性动态集合并根据当前选定的操作配置来调整以下一个或多个：存储区域54的温度、湿度、气体对流和/或流体对流。在这个程度上，每种操作配置还可以定义在UV照射期间使用的目标环境条件集合。这种环境条件可以包括目标温度、目标湿度、通过非紫外线源(例如，可见光、红外线)的附加照射、空气循环，等等。此外，在操作配置实现过程中，一个或多个环境条件可以随时间改变。在说明性实施例中，计算机系统20可以操作环境控制部件18把空气循环到室55中，例如，在乙烯分解操作配置的实现过程中。此外，存储区域54中的当前条件集合可以包括系统10的一个或多个部件，诸如紫外辐射源12，的操作条件。关于操作条件的信息可以被用来，例如，利用报警部件23通知用户6有问题、更改操作配置的一个或多个方面，等等。此外，存储区域54中的当前条件集合可以包括对应于在预定时间段内由紫外辐射源12输送的紫外辐射的剂量。在这种情况下，计算机系统20可以动态确定何时关闭紫外辐射源12。
应当理解，存储区域54中的当前条件集合可以包括对应于存储区域内存在的生物活性动态集合的一个或多个属性。这组生物活性动态可以包括，例如，生物活性的存在(例如，指数级细菌生长)、生物活性的位置、生物活性的类型(例如，生物体的类型)、生物活性的浓度、生物已经处于生长阶段的估计时间量(例如，指数级生长和/或稳定)，等等。生物活性动态集合可以包括关于生物活性随时间变化的信息，诸如生长率、包括生物活性的区域的扩张率，等等。在实施例中，生物活性动态集合关于区域内细菌活性的各种属性，包括，例如，可检测的细菌活性的存在、实测细菌群体/浓度时间动态、生长阶段，等等。此外，如本文所描述的，存储区域54可以包括用于增强生物活性抑制的催化剂。例如，存储区域54可以包括二氧化钛，TiO2。
如本文所描述的，本发明的各方面可以实现为处理(例如，保存、消毒等)存储在各种类型环境中的各种类型的食物。典型的环境可以包括冷藏环境，食物被频繁地存储在其中，以延长食物的保质期。但是，实施例可以在其它非冷藏环境中实现，食物在被使用等之前被存储在其中一段时间，例如，为了使其成熟。此外，环境可以结合冰柜实现，其中温度维持在水的冰点之下。在这个程度上，本发明各方面可以对其实现的食品的类型可以包括如本文所述的各种类型的食物。如本文所描述的，食物可以包括各种类型的水果和蔬菜。但是，食物还可以包括冷冻的消耗品，诸如冰块、冰淇淋，等等。此外，食物可以包括液体、谷物、杂粮，等等。此外，如本文所描述的，实施例可以实现为处理存储在任何类型环境中的非食物物品。这种非食物物品可以包括，例如，冷冻的/液体化学品、沙子、木材，等等。无论如何，应当理解，被处理的物品可以是紫外线透明的(例如，半透明)、紫外线吸收的，和/或紫外线反射的。
在实施例中，计算机系统20可以被配置为操作UV辐射源12(例如，在存储期限保存操作配置50A期间)生成紫外辐射，以便例如维持和/或增加存储区域54中的食品56中的天然苯酚，包括一种或多种类型的类黄酮。在这种情况下，计算机系统20可以增加营养质量，包括抗氧化好处，和/或增加食品56的存储期限。
虽然在本文示出并描述为用于管理存储区域的方法和系统，但是应当理解，本发明的各方面还提供各种备选实施例。例如，在一种实施例中，本发明提供固定在至少一个计算机可读介质中的计算机程序，当其被执行时，使计算机系统利用本文所述的方法管理存储区域。在这个程度上，计算机可读介质包括程序代码，诸如分析程序30(图1)，这使得计算机系统实现本文所描述的一些或全部过程。应当理解，术语“计算机可读介质”包括现在已知的或以后开发的一个或多个任意类型的有形表达介质，从其可以感知、再现或以别的方式被计算设备传送的程序代码的拷贝。例如，计算机可读介质可以包括：一个或多个便携式存储制品；计算设备的一个或多个存储器/存储部件；纸；等等。
在另一种实施例中，本发明提供了提供程序代码，诸如分析程序30(图1)，的拷贝的方法，该程序代码使计算机系统实现本文所描述的一些或全部过程。在这种情况下，计算机系统可以处理程序代码的拷贝，以便为了在另一不同位置接收而生成并发送数据信号的集合，这种数据信号集合已经设置和/或改变了其一个或多个特性，从而编码数据信号集合中程序代码的拷贝。类似地，本发明的实施例提供了获取程序代码的拷贝的方法，包括接收本文所描述的数据信号集合、并且把该数据信号集合翻译成固定在至少一个计算机可读介质中的计算机程序的拷贝的计算机系统。在任一情况下，数据信号的集合都可利用任何类型的通信链路被发送/接收。
在还有另一种实施例中，本发明提供了生成用于管理存储区域的系统的方法。在这种情况下，生成可以包括把计算机系统，诸如计算机系统20(图1)，配置为实现如本文所述的管理存储区域的方法。配置可以包括获得(例如，创建、维护、购买、修改、使用、使得其可用，等等)一个或多个硬件组件，有或没有一个或多个软件模块，以及设置这些组件和/或模块来实现本文所述的过程。在这个程度上，配置可以包括把一个或多个组件部署到计算机系统，这可以包括以下一个或多个：(1)在计算设备上安装程序代码；(2)向计算机系统添加一个或多个计算和/或I/O设备；(3)结合和/或修改计算机系统，以使其能够执行本文所描述的方法；等等。
以上本发明各方面的描述的给出是为了说明和描述。它不是详尽的或者要把本发明限定到所公开的精确形式，并且很显然，许多修改和变化都是可能的。对本领域技术人员可能显然的这种修改和变化包括在如由所附权利要求定义的本发明的范围内。
Claims (26)
1.一种存储系统，包括：
至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向存储区域中的紫外辐射；及
控制系统，用于利用多个可选择的操作配置之一和在存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合来控制由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射，其中控制包括基于当前条件集合和用于存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的对应于多个可选择的操作配置中当前选定的一个的目标条件集合来调整以下至少一个：被指向存储区域中的紫外辐射的方向、强度、模式或频谱功率，并且其中多个可选择的操作配置包括：存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置，其中所述存储期限保存操作配置被配置为增加物品集合的存储期限，所述消毒操作配置被配置为杀灭物品集合上存在的微生物，并且所述乙烯分解操作配置被配置为从存储区域的大气中除去乙烯。
2.如权利要求1所述的存储系统，还包括用于监视以下至少一个的监视系统：存储区域的当前生物条件集合或者至少一个紫外辐射源的操作条件。
3.如权利要求2所述的存储系统，还包括以下至少一个：光学传感器、化学传感器，或机械传感器，用于提供对应于当前条件集合中至少一个的监视系统数据。
4.如权利要求1所述的存储系统，其中多个可选择的操作配置中每一个都包括以下的唯一组合：用于由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射的目标强度、目标峰值波长和目标模式，其中目标模式包括以下至少一个：用于多个紫外线照明的持续时间或工作循环。
5.如权利要求4所述的存储系统，其中用于处于存储期限保存操作配置的至少一个紫外辐射源的目标波长范围是大约285纳米至大约305纳米，并且其中用于处于存储期限保存操作配置的至少一个紫外辐射源的目标强度范围是大约0.1毫瓦/m2至大约1000毫瓦/m2。
6.如权利要求4所述的存储系统，其中用于处于消毒操作配置的至少一个紫外辐射源的目标波长范围是大约250纳米至大约285纳米，并且其中用于处于消毒操作配置的至少一个紫外辐射源的目标强度范围是大约1毫瓦/m2至大约10瓦/m2。
7.如权利要求4所述的存储系统，其中用于处于乙烯分解操作配置的至少一个紫外辐射源的目标波长范围是大约285纳米至大约305纳米，并且其中用于处于乙烯分解操作配置的至少一个紫外辐射源的目标强度范围是大约1毫瓦/m2至大约1000瓦/m2。
8.如权利要求1所述的存储系统，其中存储区域还包括：
内部紫外辐射透明外壳，被配置为容纳多个被存储物品；及
外部紫外辐射反射壁，包围内部紫外辐射透明外壳。
9.如权利要求8所述的存储系统，还包括至少部分地位于内部紫外辐射透明外壳中的多个紫外辐射透明搁板。
10.如权利要求9所述的存储系统，其中多个紫外辐射透明搁板中每一个都包括多个用于支撑多个被存储物品的带维度的凹陷。
11.如权利要求9所述的存储系统，其中多个紫外辐射透明搁板中每一个都包括至少一个紫外辐射源。
12.如权利要求8所述的存储系统，还包括内部紫外辐射透明外壳中的多个子隔室，其中第一子隔室包括多个可选择的操作配置中的第一操作配置，并且第二子隔室包括多个可选择的操作配置中与第一操作配置不同的第二操作配置。
13.如权利要求1所述的存储系统，其中所述控制系统还基于当前选定的操作配置控制以下至少一个：温度、湿度或者通过非紫外光源的照明。
14.一种食物存储设备，包括：
存储区域，被配置为存储至少一个易腐烂的食品；
至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向该存储区域中的紫外辐射；
监视系统，用于监视存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合，其中该当前条件集合包括存储区域的当前生物条件集合以及至少一个紫外辐射源的操作条件；以及
利用多个可选择的操作配置之一和当前条件集合控制由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射的控制系统，其中控制包括基于当前条件集合和用于存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的对应于多个可选择的操作配置中当前选定的一个的目标条件集合来调整以下至少一个：被指向存储区域中的紫外辐射的方向、强度、模式或频谱功率，并且其中多个可选择的操作配置包括：存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置，其中所述存储期限保存操作配置被配置为增加物品集合的存储期限，所述消毒操作配置被配置为杀灭物品集合上存在的微生物，并且所述乙烯分解操作配置被配置为从存储区域的大气中除去乙烯。
15.如权利要求14所述的食物存储设备，还包括以下至少一个：光学传感器、化学传感器，或机械传感器，用于提供对应于当前条件集合当中至少一个的监视系统数据。
16.如权利要求14所述的食物存储设备，其中多个可选择的操作配置当中每一个都包括以下的唯一组合：用于由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射的目标强度、目标峰值波长和目标模式。
17.如权利要求14所述的食物存储设备，其中控制系统被配置为响应于存储区域被打开而关闭所述至少一个紫外辐射源的全部。
18.如权利要求14所述的食物存储设备，其中存储区域还包括：
内部紫外辐射透明外壳，被配置为容纳多个易腐烂的食品；及
外部紫外辐射反射壁，包围内部紫外辐射透明外壳。
19.如权利要求18所述的食物存储设备，还包括至少部分地位于内部紫外辐射透明外壳中的多个紫外辐射透明搁板，其中多个紫外辐射透明搁板包括用于支撑多个易腐烂的食品的带维度的凹陷。
20.如权利要求19所述的食物存储设备，其中多个紫外辐射透明搁板当中每一个都包括至少一个紫外辐射源。
21.一种冷藏设备，包括：
存储区域，被配置为存储至少一个冷藏物品；
被配置为控制存储区域的至少一个环境条件的部件，其中该至少一个环境条件包括以下至少一个：温度、湿度、流体对流；
至少一个紫外辐射源，被配置为生成指向该存储区域中的紫外辐射；及
监视和控制系统，用于通过执行包括如下各项的方法来管理存储区域：
监视存储区域或位于存储区域中的物品集合当中至少一个的当前条件集合；及
利用多个可选择的操作配置之一和当前条件集合来控制由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射，其中控制包括基于当前条件集合和用于存储区域的对应于多个可选择的操作配置中当前选定的一个的目标条件集合调整以下至少一个：被指向存储区域中的紫外辐射的方向、强度、模式或频谱功率，并且其中多个可选择的操作配置包括：存储期限保存操作配置、消毒操作配置和乙烯分解操作配置，其中所述存储期限保存操作配置被配置为增加物品集合的存储期限，所述消毒操作配置被配置为杀灭物品集合上存在的微生物，并且所述乙烯分解操作配置被配置为从存储区域的大气中除去乙烯。
22.如权利要求21所述的冷藏设备，还包括：
光学传感器，用于为监视和控制系统提供用于可视地监视存储区域的当前条件集合当中至少一个的数据；及
化学传感器，用于为监视和控制系统提供用于化学监视存储区域的当前条件集合当中至少一个的数据。
23.如权利要求21所述的冷藏设备，其中多个可选择的操作配置当中每一个都包括以下的唯一组合：用于由至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射的目标强度、目标峰值波长和目标模式。
24.如权利要求21所述的冷藏设备，其中存储区域还包括：
内部紫外辐射透明外壳，被配置为容纳多个冷藏物品；及
外部紫外辐射反射壁，包围内部紫外辐射透明外壳。
25.如权利要求21所述的冷藏设备，其中被配置为控制的部件是冰柜，并且其中至少一个冷藏物品是冷冻物品。
26.如权利要求21所述的冷藏设备，其中所述流体对流包括气体对流。
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