CN112325423B - 用于杀灭包括covid-19的生物物种的具有加热过滤器的净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于杀灭包括COVID‑19的生物物种的具有加热过滤器的净化装置。该装置利用所供应的电力来处理设施的空气处理系统的空气流。框架具有带有入口和出口的集气室。框架被配置成定位在空气处理系统的空气流中以使空气流通过其。过滤器设置在集气室中，并且被配置成过滤通过其的空气流直至过滤阈值。设置在集气室中的紫外光源与所供应的电力电连通地连接，并且被配置成在集气室中生成紫外辐射。设置在集气室中的可渗透金属屏障被配置成阻碍通过其的空气流直至阻碍阈值。屏障电连通地连接至所供应的电力，并且被加热至表面温度。

Description

用于杀灭包括COVID-19的生物物种的具有加热过滤器的净化装置
对相关申请的交叉引用
本申请要求均于2020年4月30日提交的美国临时申请第63/018,442号和第63/018,448号的优先权，这两个美国临时申请通过引用并入本文。本申请与标题为“杀灭包括COVID-19的生物物种的含加热过滤器的可移动净化装置”的专利申请同时提交，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及净化装置，更具体地涉及用于杀灭包括COVID-19的生物物种的具有加热过滤器的净化装置。
背景技术
包括细菌、病毒和其他微生物的各种传染性病原体都可能导致人类的疾病。正如我们知道的那样，致命的人类SARS-CoV-2菌株(COVID-19)传染病已经影响了全球所有生活水平的人类状况。COVID-19感染通过使空气流循环作为用于传播的主要机制而持续地传播。存在很少主动的策略来保护公众免遭COVID-19，并且目前的这些策略被广泛地争论、成本高昂且效率低下。因为当前的过滤器和空气净化技术无法成功杀灭小尺寸(0.05微米至0.2微米)的COVID-19病毒，所以需要一种被动的方法来调节和净化所有环境中的循环空气以立即对抗雾化的COVID-19。
总体而言，空气过滤用于加热、通风和空气调节(HVAC)系统中，以通过该系统将灰尘、花粉、霉菌、微粒等从正在移动通过设施的空气中去除。用于过滤的过滤器可以有各种形式，并且可以被配置成以给定的效率对给定尺寸的颗粒进行过滤。
例如，高效微粒空气(HEPA)过滤器通常用于洁净室、手术室、药房、家庭等中。这些过滤器可以由诸如纤维玻璃介质、ePTFE介质等的不同类型的介质制成，以及可能具有活性碳基材料。通常，HEPA过滤器可以过滤超过99％的直径为给定尺寸(例如，0.3微米或一定尺寸)的颗粒。即使以其效率，HEPA过滤器也不能阻碍很小尺寸的病原体(病毒体、细菌等)。
紫外(UV)杀菌灯可以阻碍诸如细菌、病毒和霉菌的病原体。UV杀菌灯会产生紫外辐射，该紫外辐射然后可以破坏微生物的遗传物质。该破坏可能会杀灭病原体或者使其无法繁殖。长时间暴露于UV辐射还可以分解已经沉积在辐照表面上的病原体。
紫外系统的一个示例包括上部室内空气紫外杀菌辐照(UVGI)系统。在UVGI系统中，UV杀菌灯被安装在能占用的房间内的天花板附近。然后，通过在空间的上部的天花板附近的对流循环的空气在UV杀菌灯的有效场(active field)内被辐照。UVGI系统也可以安装在HVAC系统的管道中，并且当空气流过管道时可以辐照包含微生物的小的气载颗粒。
尽管现有的用于过滤和杀菌辐照的系统可以在处理空气时有效去除微粒并破坏病原体，但是仍需要净化在诸如设施、家庭、工作场所、医院、疗养院、运动场馆等的人口稠密的环境中的空气，以进一步减少诸如细菌、病毒和霉菌的病原体的传播。
特别地，2019年新型冠状病毒病(COVID-19)是一种由严重急性呼吸道综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2)的感染引起的具有全球健康意义的新型病毒。COVID-19被认为通过呼吸道飞沫在人与人之间紧密接触传播。研究表明，这种病毒一次可以存活数小时，并且可以被空气流持续携带。为此，认为的是，因为感染可以简单地被空气流携带，所以在人们长时间在室内待在一起的情况下，固定的6英尺间隔是无效的。
例如，在空气中咳嗽之后，COVID-19(SARS-CoV-2)可能在飞沫中存活长达三个小时，并且空气中的对流被认为是感染传播的主要机制。因此，飞沫喷射和对流可能会引起直接的气载感染，并且对于人们长时间待在一起的封闭环境，社交距离可能是无效的。
由于目前尚无对COVID-19的治疗方法，因此环境净化策略可以帮助减缓病毒的传播。遗憾的是，当前用于处理循环的空气的系统是昂贵的，并且主要使用UV杀菌灯。这些产品需要专业安装，不易由普通大众本身接近，并且也没有被用于杀灭COVID-19。此外，HVAC系统中的过滤可能是无效的。COVID-19的尺寸在0.05微米到0.2微米之间，但是HEPA过滤器可以过滤大于0.3微米的微粒，因此需要额外的保护以防止COVID-19的传播。
由于这些原因，本公开内容的主题旨在克服或至少减少上述问题中的一个或更多个问题的影响。
发明内容
本公开内容的主题涉及一种净化装置，该净化装置过滤空气并试图破坏病毒、细菌、霉菌、花粉、挥发性有机化合物、过敏原和污染物。该净化装置旨在价格合理、容易安装、可在住宅和商业环境两者中利用和使用。该净化装置可以应用于现实世界的解决方案，以最大程度地减少循环空气中的病毒(例如COVID-19)和其他病原体，并且净化装置可以部署为专用的加热过滤器以用于商业、住宅、公共交通和公共场所中。
例如并且如下所讨论的，净化装置包括屏障加热器或加热过滤器，其使用高效镍泡沫/网格的定向热传导，镍泡沫/网格被升高至证明可以杀灭诸如冠状病毒(例如COVID-19)的病原体的温度。净化装置还包括使用UV-C光破坏病毒的紫外(UV)光源。UV光源和屏障加热器在阻燃和抗燃过滤系统中组合在一起，阻燃和抗燃过滤系统然后可以直接集成至设施的空气处理系统的空气回流口、炉进气口和其他部分或者人口稠密的环境(例如，机场候机楼、教堂、医院、车间、办公空间、住宅、运输工具、学校、酒店、游轮、娱乐场所等)中。由于目前尚无对COVID-19和许多其他病原体的治疗方法，因此环境净化策略可以有助于减缓病毒的传播，并且由公开的装置提供的空气净化可以提供对传播的主要防御。
在一种配置中，装置利用所供应的电力来处理设施的空气处理系统的空气流。该装置包括框架、过滤器和UV光源、以及加热器。框架具有带有入口和出口的集气室，并且被配置成定位在空气处理系统的空气流中以使空气流通过其。
过滤器跨集气室的表面区域而设置并且包括第一材料，例如金属。过滤器被配置成过滤通过其的空气流直至过滤阈值。紫外光源设置在集气室中。紫外光源与所供应的电力电连通地连接，并且被配置成在集气室中生成紫外辐射的有效场。加热器跨集气室的表面区域而设置，并且包括金属材料的可渗透屏障。加热器的可渗透屏障被配置成阻碍通过其的空气流直至阻碍阈值。此外，加热器的可渗透屏障电连通地连接至所供应的电力，并且被加热至表面温度。
在另一种配置中，一种装置利用空气过滤器和所供应的电力来处理设施中的空气处理系统的空气流。该装置包括框架、UV光源和与上面公开的加热器类似的加热器。过滤器可以与框架相邻安装，或者可以单独安装在空气处理系统中。
在又一配置中，一种方法用于处理设施中的空气处理系统的空气流。框架定位在空气处理系统中以使空气流通过其。通过跨框架的集气室的表面区域而设置在入口与出口之间的过滤器，空气流被过滤直至过滤阈值。通过向设置在集气室中的紫外光源供电，在集气室中产生了紫外辐射的有效场。通过跨集气室的表面区域而设置并且具有金属材料的加热器的可渗透屏障，空气流被阻碍直至阻碍阈值。通过跨可渗透屏障而供应电压电势，加热器的可渗透屏障被加热至表面温度。
前述概述并非旨在概括本公开内容的每个潜在实施方式或每个方面。
附图说明
图1示出了具有空气处理系统的设施，该空气处理系统具有根据本公开内容的净化装置。
图2A、图2B、图2C、图2D和图2E示出了与各种空气处理系统一起使用的所公开的净化装置的其他布置。
图3A、图3B和图3C示出了本公开内容的净化装置的前视图、侧视图和端视图。
图4A和图4B示出了净化装置及其部件的布置的侧面示意图。
图4C示出了另一净化装置及其部件的布置的侧面示意图。
图5A、图5B和图5C示出了所公开的净化装置的屏障加热器的详细特征的图表。
图6A示出了另一种加热装置，该加热装置具有设置在框架的集气室(plenum)中并连接至电源控件的多个电气元件。
图6B、图6C和图6D示出了所公开的净化装置的其他配置。
图7示出了具有多个净化装置的空气处理系统的示意性布置。
图8A示出具有受制于主控制单元的多个净化装置的配置。
图8B示出了具有受制于主环境控件的环境部件和若干净化装置的另一种配置。
图9A至图9B示出了处于平坦配置和波纹状配置的所公开的加热器的可渗透屏障的侧视图。
图10A至图10B示出了具有平坦配置的屏障加热器的图表。
图11A至图11B示出了具有波纹状配置的屏障加热器的图表。
图12示出了暴露时间和温度的图表。
具体实施方式
本公开内容的主题旨在一种净化装置，该净化装置用于通过过滤病原体并将病原体暴露于高温(200℃以上)(392°F以上)而从循环空气中即刻消灭诸如COVID-19病毒的病原体。通过这样做，本公开内容的主题可以减少可能引起未来传染病的病毒和其他生物物种的传染性传播，同时为公众提供安全感和安心感，以使他们在COVID-19后的世界中重返工作、学校、生活、娱乐和医疗保健。
净化装置的主要作用机制是专用的加热过滤器或屏障加热器，该加热过滤器或屏障加热器使用装在阻燃框架中的低能量、高性能的有针对性的导热、高抗性的多孔金属泡沫。所公开的加热过滤器或屏障加热器可以与高效的HVAC过滤器结合。另外，可以将紫外光(UV-C)添加到系统环境，以达到附加杀灭效果。研究已经表明，热量和低波长光已经被证明在暴露的持续时间内成功地使COVID-19失活。
如下面所公开的，本公开内容的净化装置可并入至设施、交通工具或任何其他环境的空气处理系统中。使用相同的技术，可移动/机器人COVID-19净化装置可被部署用于公共场所、医疗机构、疗养院、学校、飞机、火车、游轮、表演场所、剧院、教堂、杂货店和零售店、监狱等中。在标题为“杀灭包括COVID-19的生物物种的含加热过滤器的可移动净化装置”的专利申请中提供了细节，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
如图1中所示，设施10(例如，家庭、医院、办公空间、机场候机楼、教堂或其他封闭环境)具有空气处理系统20。如此处所示，系统20是加热、通风和空气调节(HVAC)系统，但是也可以使用其他空气处理系统。通常，HVAC系统20包括将从室内空间的吸进的回流空气引导至系统20的鼓风机22、热交换器24和冷却盘管26的回流口(return)30、槽32、回流管道34等。进而，系统20通过供应管道36、通风口38等将经调节的供应空气提供给空间。热交换器24可以包括用于对空气进行加热的电炉或燃气炉。冷却盘管26可以是蒸发器，该蒸发器在冷却回路中连接至设施外部的其他常规部件，例如冷凝器、压缩机、膨胀阀等。
与系统20集成在一起或并入至系统20中，一个或更多个净化装置100使用在设施中以净化空气流。在一种布置中并且如所示地，净化装置100用于HVAC系统20的空气回流口30中，通过空气回流口30吸进回流空气以穿过HVAC系统20的调节元件。设施中的每个空气回流口30可以具有这样的净化装置100，因此在HVAC系统20的操作期间，回流空气通过净化装置100被吸进。因为HVAC系统20使用许多不同的各种尺寸的过滤器，所以净化装置100可以具有适合各种过滤器尺寸的尺寸。
如稍后更详细地讨论的，净化装置100趋于通过闪速加热来加热回流空气。为此，装置100优选地设置在冷却盘管26的回流空气上游中。这可以允许热量中的一些在被冷却盘管26冷却之前在空气流中消散。当加热室内空间时，净化装置100可以简单地添加由系统20提供的热量。甚至可以设想，分配空气的系统20的通风口38也可以具有这样的净化装置100。然而，装置100可能趋于扩散空气流，并且推动空气流通过过滤器是效率较低的，从而使在通风口中使用装置100是可能的，但是较不利的。
对会议室和办公空间中的空气流的研究表明，对流模式可能会在会议桌处的椅子之间以及在开放办公空间中的隔间之间持续携带感染。这表明，由于空气的对流，因此对人与人之间的间隔的依赖可能是无效的。
净化装置100的控制可以完全由本地控制器200操纵，本地控制器200独立确定是否通过装置100传导空气流。可替选地，本地控制器200可以与用于HVAC系统20的系统控制器50集成在一起，系统控制器50可以发信号通知系统20的激活并且向本地控制器200指示空气流正在通过装置100传导。在另一可替选方案中，净化装置100可以缺少本地控制，并且可以由系统控制器50集中控制。应理解，可以遍及设施10、多个净化装置100、调节区、HVAC部件等以任何组合使用这些控制装置。
尽管图1示出了设置在用于空气处理系统20的槽32的回流口30处的净化装置100，但是可以使用其他布置。总体而言，净化装置100可以定尺寸为用于如商业上使用的典型的炉开口(14至20英寸×25英寸)中。然后，多个HVAC区可以被净化装置作为目标。
例如，图2A示出了净化装置100，净化装置100紧接HVAC系统20的鼓风机22和其他部件的上游设置，HVAC系统20具有水平炉24。图2B示出了与系统20的鼓风机22和其他部件(例如水平炉)相邻设置的净化装置100。最后，图2C示出了设置在下流炉的鼓风机上方的净化装置100。可以使用这些和其他配置。视情况而定，炉可以使用燃气炉或电加热元件，并且其他调节部件可以进一步安装在下游。
图2D示出了具有本公开内容的净化装置100的飞机70中的空气处理系统80。在飞机70中，机舱74中的空气每小时可以改变20至30次，其中约一半的空气通过过滤器再循环。因为机舱74被加压，所以外部空气在高温和高压下从发动机72进入系统80的入口82。热的和压缩的空气到达飞机70的空气调节单元84，在该空气调节单元84中空气被大量冷却。为了加热，输入空气中的一些可以通过顶置出口75进入机舱74。为了冷却，来自调节单元84的空气传递至混合歧管86a，其中冷却的外部空气与机舱空气结合以产生50/50的混合物。然后，来自混合歧管86a的混合空气可以经由顶置出口75循环通过机舱74。然后，将来自入口77的机舱74中的空气的一部分以与进入机舱74的外部空气相等的量从出口79排放，以保持平衡，并且通过缓冲歧管86b的机舱空气的另一部分在混合室86a中再循环。因为外部空气是新的，所以本公开内容的净化装置100被放置在空气处理系统80的混合歧管86a和/或缓冲歧管86b处以处理再循环的机舱空气。
图2E示出了具有本公开内容的净化装置100的在游轮中使用的空气处理系统90。如所示地，通过回流管道92a吸入的回流/释放空气通过过滤器94由鼓风机96a转移，鼓风机96a迫使空气通过热轮98。然后，另外的鼓风机96b将空气从排气口93a传递至大气。
同时，进入进气口92b的外部空气在传递给冷却和过滤元件之前通过过滤器94和热轮98的另一端。在回流管道92a处，回流/释放空气也被转移至冷却和过滤元件。对于这些元件，空气在传出给供应空气管道93b之前通过过滤器94、冷却盘管95、UV光处理97、附加的过滤器94和蒸汽加湿处理99。
如图2E中所示，净化装置100可以用于来自回流管道92a的回流空气中，回流空气通过系统90被再循环回去。遍及游轮，包括管道加热器、轴流风扇、风门等的各种部件用于传导空气。各种自包含的单元加热器也可以用于游轮的不同区域中。因为游轮很像一个设施，所以净化装置可以并入至遍及船舶使用的各种回流口、管道、通风口和独立的单元中。
应理解，具有空气处理系统的其他交通工具和公共交通系统可以以与飞机和游轮类似的方式受益。例如，公共交通中使用的公共汽车、火车和地铁具有通常使用外部空气和再循环空气两者的空气处理系统。所公开的净化装置100可以以与以上所讨论的那些方式类似的方式被并入至这些空气处理系统中。
在了解如何使用净化装置100以及可以将其安装在设施中的位置的情况下，现在讨论转向所公开的净化装置100的特定细节。图3A、图3B和图3C示出了本公开内容的示例净化装置100的前视图、侧视图和端视图。装置100包括被配置为插入至设施的现有空气回流口中的框架110，用于完全替换现有回流口或用于在炉的进气口处的使用。
总体而言，框架110具有四个侧壁，这四个侧壁包围集气室116，集气室116暴露在相对的开放面(一个面用于集气室116的入口112并且另一个面用于集气室116的出口118)上。必要时，入口112可以包括边缘114，其通常将接合在回流口(30：图1)的壁开口周围。紧固件(未示出)可以将边缘固定至周围的结构。尽管被配置为特定的实现，但是框架110的典型尺寸可以包括20英寸宽×30英寸高×7英寸深的总尺寸。
如图3A中最佳所示，入口112或边缘114可以形成用于保持过滤器(未示出)的插口，该过滤器过滤进入至集气室116中的空气流。在集气室116内部，框架110保持屏障加热器140。如此处简要示出的，屏障加热器140包括由金属组成并且包括网格、泡沫、筛网或弯曲介质的可渗透屏障142，可渗透屏障142由周围的外壳145支承并且跨集气室116而设置以提供用于如下所述地处理空气流的可渗透的表面积。
同样在集气室116内部，框架可以保持与屏障加热器140一起作为附加处理的UV光源130。(本文中公开的其他实施方式可以不包括UV光源130。)如此处简要示出的，UV光源130包括跨集气室116而放置的两个UV-C发光二极管(LED)条，以提供用于如下所述处理空气流的有效场。可以使用更多或更少的源130，并且可以安装不同类型的源130。
转到图4A，净化装置100的侧面示意图被示出为具有其部件的布置。如前所述，净化装置100可以用于空气处理系统的回流口30中。回流口30的壁开口通常可以具有回流空气格栅31以保护内部部件。净化装置100的框架110装配在回流口30中，并且可以由诸如螺栓和螺钉的固定件(未示出)保持。如所述地，空气过滤器120可以装配至框架110的插口中。通常，过滤器120简单紧密地装配在插口中，但是可以使用紧固件。
优选地，净化装置100首先通过过滤器120过滤空气流直至过滤阈值。以此方式，过滤器120可以防止灰尘和其他微粒被吸入至净化装置100中，并且被进一步吸入至HVAC系统(20：图1)中。
如本文中所述，可以通过向设置在集气室116中的UV光源130供电来在装置100的集气室116中产生紫外辐射的有效场。在装置100的集气室中，通过设置在集气室116中的屏障加热器140来阻碍空气流直至阻碍阈值。屏障加热器140包括金属材料例如镍、镍合金、钛、钢合金或其他金属材料的可渗透屏障142(例如，网格、泡沫、筛网、弯曲介质)。可渗透屏障142可以是平坦的、波纹的、弯曲的、打褶的等，并且可以被布置成一层或更多层。通过跨网格/泡沫而供应电压电势，加热器140的金属网格/泡沫142被加热至表面温度。优选地，UV光源130设置在过滤器120与屏障加热器140之间的集气室116中，使得来自源130的辐照可以处理通过的空气流，并且还可以处理过滤器120和屏障加热器140的暴露的表面。
现在转到图4B，净化装置100的另一侧面示意图被示出为具有其部件的布置。装置100的框架110被示出为将过滤器120、UV光源130和屏障加热器140保持在集气室116中。净化装置100利用控制电路和所供应的电力来被使用。例如，控制电路包括控制器200，控制器200具有用于为净化装置100供电以及控制净化装置100的适当的电力电路和处理电路。控制器200可以连接至一种或更多种类型的一个或多个电力供应40，例如设施的可用AC电力供应、蓄电池电力或其他电源。控制器200的电力电路可以根据需要转换所供应的电力以产生DC电力和电压水平。
观察框架110，过滤器120设置在框架110的集气室116中，并且可以朝向入口112保持在插口115中。过滤器120由第一材料组成，并且被配置成过滤通过其的空气流直至过滤阈值。优选地，过滤器120是由不锈钢、铝等组成的金属过滤器介质122，其根据空气流的量和所需的过滤水平以一层或更多层啮合。过滤器120具有外壳125，外壳125也由金属组成并且给金属过滤器介质做框。通常，金属过滤器120可以是由耐火和阻燃并且具有高效率等级的金属制成的1英寸厚的HVAC过滤器。
屏障加热器140也设置在集气室116中，并且可以朝向出口118定位。用于热和电两者的绝缘体145可以将屏障加热器140与框架110分开。屏障加热器140包括金属材料的网格/泡沫，并且被配置成阻碍通过其的空气流直至阻碍阈值。
UV光源130可以设置在集气室116中，并且如前所述，优选地可以位于金属过滤器120与屏障加热器140之间。UV光源130在集气室116中产生UV-C光的有效场以处理通过的空气流。如本文中所述，当受到一定剂量的紫外光时，可以消除诸如病毒的病原体。例如，仅需大约611μJ/cm2的UVGI剂量，就可以消除>99％的高达0.11μm的大小的sRNA冠状病毒。
UV光源130和屏障加热器140两者均通过控制器200与电力供应40电连通地连接，控制器200控制在集气室116中的光源130的照明和屏障加热器140的加热。
UV光源130可以包括设置在集气室116中的一个或更多个UV-C灯、多个发光二极管等。例如，源130可以使用一个或更多个紫外杀菌灯，例如汞蒸气灯。源130还可以使用具有半导体的发光二极管来发射UV-C辐射。
可以在框架110中设置一个或更多个结构以支承UV光源130。所使用的结构可以取决于所使用的源130的类型，并且可以包括用于灯的固定件和UV-C LED的条。例如，UV光源130可以使用延伸穿过集气室116的若干条UV-C发光二极管。
UVGI处理在空气流中的有效性取决于许多因素，包括目标微生物物种、暴露的强度、暴露的时间和空气中的湿度的量。足够的剂量将杀灭基于DNA的微生物。因此，可以在净化装置100和HVAC系统中配置并进一步控制UVGI处理的强度、暴露的时间和其他因素，以达到期望的有效性。
由净化装置100提供的UVGI处理可以有效破坏诸如COVID-19的病原体。由UV光源在从100纳米至280纳米的波长范围内生成的UV-C或短波光可能具有已被证明的杀菌作用。特别地，222纳米低的远UVC光有效地在暴露的持续时间内杀灭雾化的病毒和使雾化的病毒失活。
与UVGI在HVAC系统中的常规使用相比，所公开的净化装置100不需要高成本并且不需要在空气回流口或管道系统中的特殊安装。而是，所公开的装置100提供了实际的安装和操作，该实际的安装和操作可以被看作就像在家里每1至3个月更换HVAC过滤器一样容易。
如下面更详细地讨论的，屏障加热器140的金属可渗透屏障可以包括镍网格/泡沫。屏障加热器140被配置成阻碍通过其的空气流，直至20％的阻碍阈值，如果泡沫的孔隙度为至少80％。
净化装置100可以在一个或更多个表面上包括抗微生物涂层以消除活的细菌和病毒。例如，过滤器120可以具有抗微生物涂层，以消除被过滤器介质捕获的病原体。框架的集气室116的内壁也可以具有抗微生物涂层。如果在加热条件下可行，则屏障加热器140的网格/泡沫可以具有抗微生物涂层。
如图4B中进一步所示，与UV光源130和屏障加热器140电连通设置的控制器200被配置成控制：(i)由电力供应40供电的UV光源130的辐射，以及(ii)由电力供应40对屏障加热器140的加热。该控制器200可以是本地控制器，其可以包括通信接口212，以与其他净化装置以及与设施中的空气处理系统(20：图1)的其他部件例如系统控制器(50)进行通信。本地控制器200可以接收HVAC系统(20)处于开/关状态的信号，该信号指示空气流通过装置100。然后，控制器200可以基于接收到的信号来控制屏障加热器140的加热和UV光源130的照明。
为此，控制器200被设置成与连接至屏障加热器140的加热器电路214电连通。至少在一段时间内，当空气通过装置100(由HVAC系统吸进)时，控制器200可以利用由电力供应40供电的加热器电路214控制屏障加热器140的加热。应理解，控制器200和加热器电路214包括任何必要的开关、继电器、计时器、电力变压器等，以调节和控制供应至屏障加热器140的电力。
控制器200至少在向控制器200发信号通知HVAC系统(20)正在操作以指示空气流通过装置100时加热屏障加热器140。在HVAC系统(20)吸进回流空气之前进行预加热可以在空气通过装置100被吸进之前发生，使得可以预先达到目标温度。这可能需要来自系统控制器(50)的提前信号，或者可能涉及屏障加热器140的间歇加热以保持某一基准温度。出于多种原因，在HVAC系统(20)关闭之后的后加热也可能是有益的。
控制器200还被设置成与连接至UV光源130的驱动电路213电连通。至少在一段时间内，当空气通过装置100(由HVAC系统吸进)时，控制器200可以利用由电力供应40供电的驱动电路213控制UV光源130的照明。应理解，控制器200和驱动电路213包括任何必要的开关、继电器、计时器、电力变压器、电子镇流器等以调节和控制供应至光源130的电力。
至少当向控制器200发信号通知HVAC系统(20)正在操作以指示空气流通过装置100时，控制器200点亮光源130。为了达到目标照明，可能对UV光源130的灯等需要一些预照明，以在通过装置100吸进空气之前达到完全照明。这可能需要来自系统控制器(50)的提前信号。由于许多原因，在HVAC系统(20)关闭之后的源130的后照明也可能是有益的。
为了监测和控制，控制器200可以包括一个或更多个传感器216、217和218。例如，控制器200可以包括温度传感器216，温度传感器216与屏障加热器140相邻设置在集气室116中并且设置成与控制器200电连通。温度传感器216被配置成测量与屏障加热器140的加热相关联的温度，因此控制器200可以达到目标温度。取决于实现和要影响的病原体，屏障加热器140可以加热至约54℃(130°F)以上的表面温度。实际上，研究表明，在约56℃处或在56℃至67℃(133°F至152°F)以上的热量可以杀灭SARS冠状病毒，并且222纳米的远UVC光可以有效杀灭雾化的病毒和使雾化的病毒失活。
控制器200可以连接至诸如光电管或其他光感测元件的光传感器218，以监测UV光源130的照明、强度、波长、操作等。例如，UV光源130可以被配置成在集气室116中的有效场中产生具有至少611μJ/cm2剂量的紫外杀菌辐照的紫外辐射，并且来自光传感器218的测量结果可以监测该辐射。
控制器200可以连接至又一传感器217，例如流量传感器，以感测通过集气室116的空气的流量、速度等。如果没有远程发信号通知，则由流量传感器217的检测到的流量可以由控制器200用来启动装置100的操作。流的速度可以由流量传感器217测量，以协调通过装置100的目标流速，因此，由屏障加热器140对空气流的加热可以与检测到的流速和目标加热水平协调。如果装置100与可在不同流量水平下操作的HVAC系统(20)集成在一起，则来自流量传感器217的反馈可以用于控制通过装置100的吸进空气的水平或者可以指示通过装置100的吸进空气的水平。还可以监测流的速度以协调由UV光源130对空气流的目标辐照，因此可以实现适当的暴露水平。
如本文中所述，净化装置100将热能与UV-C光结合，并且构造在阻燃和抗燃的过滤系统内。装置100可以被放置在HVAC格栅后面的回流口中以用于回流空气。如本文中所公开的，净化装置100的实施方式包括屏障加热器140，并且因此可以包括上文针对屏障加热器140讨论的控制器200、传感器等的各种特征。一些实施方式可以不包括UV光源130，而其他实施方式可以包括UV光源130以及以上针对UV光源130讨论的控制器200、传感器等的各种特征。特别地，图4C示出了具有其部件的布置而没有UV光源的净化装置100的另一侧面示意图。类似的部件被提供与其他实施方式相同的附图标记，并且在此不再重复。
如所提出的，所公开的净化装置100可以消除病原体，例如COVID-19，同时将空气过滤至99.97％(ASME，美国能源部)颗粒。如在并入本文中的该专利申请中所公开的，该配置可以被结合至可移动壳体中，以用于包括机场候机楼、教堂、医院和其他封闭区域的较大的公共场所以减少传染性空气颗粒。
尽管上面净化装置100已经被描述为包括框架110，框架110将空气过滤器容纳在框架110中。装置100可以包括框架110，框架110安装在已经容纳过滤器的常规空气回流口30后面。可替选地，装置100可以包括框架110，框架110安装在单独保持的空气过滤器120下游的炉的进气口处。净化装置100可以定尺寸为用于商业用途的炉开口(例如14至20英寸×25英寸)。然后，可以将HVAC区作为目标。在这种类型的布置中，净化装置100可以像以前一样包括框架110、UV光源130和屏障加热器140，但是框架110不一定保持或接收空气过滤器120。代替，可以在HVAC系统的其他位置(例如在回流口处)安装单独的空气过滤器。
现在讨论转到所公开的净化装置100的屏障加热器140的细节。屏障加热器140的金属网格/泡沫可以具有材料的一层或更多层并且可以具有合适的厚度。作为一个示例，网格/泡沫可以具有0.5mm至2.0mm的厚度。由镍(Ni)组成的金属网格/泡沫可以具有1.43×107C/m2的表面电荷密度(σ)。Ni网格/泡沫是导电的，并且其是高度多孔的，具有通过其限定的随机三维通道。网格/泡沫表现出约0.178Ω的电阻，并且示例性的Ni泡沫的电阻率被计算为约是1.51×10-5Ωm。
例如，图5A示出了每单位供应功率(W)的由用于屏障加热器的示例性Ni泡沫材料产生的温度(℃)的第一图表60A。研究了尺寸为1.65mm×195mm×10mm的泡沫样品。在施加电压之后测量温度，直至温度变得稳定为止。如在图表60A中所示，温度被示出为每单位供应的功率通常线性上升，使得约7瓦特产生约120℃(248°F)的温度。
图5B示出了在流过用于加热至一定温度的屏障加热器的示例性Ni泡沫材料之后，气体(例如，N2)的测量温度的第二图表60B。在室温约为21.7℃(71°F)时，用于测量的气体源自距加热的Ni泡沫材料约3.5cm的上游距离。相对于示例性Ni泡沫材料，在不同的下游距离处进行温度测量，该材料被加热至约115℃(239°F)的初始温度。可以看出，对于距示例性Ni泡沫材料从1cm变化至4cm的下游距离，气体的测量温度从约29℃降低至23℃(84°F至73°F)。这表明通过由这种示例性Ni泡沫材料组成的屏障加热器140产生的加热提供了曲折的加热表面积——空气流和任何病原体都可以撞击到该曲折的加热表面积，但是该加热在下游空气流中局部化并消散。
图5C示出了在另一初始温度下相对于示例性Ni泡沫材料在不同的下游距离处进行的测量的温度的另一图表60C。在此，Ni泡沫材料处于约54℃(129°F)的初始温度。对于距示例性Ni泡沫材料从1cm变化至4cm的距离，气体的测量温度从约24.5℃降低至21.7℃(76°F至71°F)。
如本文中所述，屏障加热器140可以使用镍，但是也可以使用开发用于在高服务温度下和在腐蚀性环境中的应用的镍基合金或铁基合金。镍在室温下被空气缓慢氧化，并且被认为是耐腐蚀的。镍是一种高性能金属，其可以容易地调节以达到高温，并且具有到其周围环境或到穿过其的空气分子的最小的热传递。例如，当电压通过镍网格/泡沫(1.43×107σ)时，金属会将能量传导至足够热以在接触时杀灭包括COVID-19的病原体的目标温度。目标温度可以为56℃至66℃或更高，甚至超过93℃(133°F至150°F或更高，甚至超过200°F)。以此方式，镍网格/泡沫(0.5mm至2.0mm)提供了加热的带电的表面区域，以使病原体撞击并被加热的格栅消除。同时，屏障加热器140的泡沫/网格的孔隙度(80％至90％)不会过度阻碍空气流，并且不会不利地增加由HVAC系统所需的能量。
如上所公开的，可以利用具有网格/泡沫的屏障加热器140实现集气室116中的加热，屏障加热器140被加热至目标温度并且为通过网格/泡沫的回流空气提供曲折路径。可以使用其他形式的加热。如上所公开的，可以利用UV条灯实现集气室116中的UV照明。可以使用其他形式的UV照明。
例如，图6A示出了具有设置在框架110的集气室116中并连接至电源控件201的多个电气元件(UV光源130和屏障加热器140)的另一种布置。集气室116在一个或更多个侧壁上包括碳介质152，以用于吸附和净化的目的。集气室116还可以包括设置在入口处的过滤器120。
如上所暗示的，所公开的净化装置100可以单独使用或者与空气处理系统和其他净化装置100结合使用。作为一个示例，图6B示出了根据本公开内容的净化装置100的配置，其包括由控制/电力电路202控制的UV光源130和屏障加热器140。UV光源130和屏障加热器140可以类似于本文中公开的那些，并且可以一起容纳在壳体或框架110中，以装配至空气处理系统的空气流中。例如，壳体或框架110可以被改装或添加至空气处理系统的现有管道，可以被设置在空气处理系统的可操作部件的上游，或者可以被配置在空气流中的其他位置。可以在空气处理系统中的其他位置实现过滤。就其本身而言，控制/电力电路202可以具有如本文中所公开的必要部件，以控制UV光源130和屏障加热器140。
作为另一示例，图6C示出了根据本公开内容的净化装置100的另一种配置，其包括由控制/电力电路203控制的屏障加热器140。如所示的该装置100可以不包括UV光源，但是这种源可以在其他环境中或在设施中的其他位置使用。屏障加热器140可以类似于本文中公开的那些屏障加热器，并且可以被容纳在壳体或框架110中以装配至空气处理系统的空气流中。例如，壳体或框架110可以被改装或添加至空气处理系统的现有管道，可以被设置在空气处理系统的可操作部件的上游，或者可以被配置在空气流中的其他位置。可以在空气处理系统中的其他位置实现过滤，或者可以使用如本文中其他位置公开的过滤器(未示出)将过滤并入至框架110中。就其本身而言，控制/电力电路203可以具有如本文中所公开的必要部件，以控制屏障加热器140。
作为又一示例，图6D示出了根据本公开内容的净化装置100的又一配置，其包括由控制/电力电路204控制的UV光源130并且包括由控制/电力电路203控制的屏障加热器140。UV光源130和屏障加热器140可以类似于本文中公开的那些，并且可以容纳在单独的壳体或框架110a至110b中，以装配至空气处理系统的空气流中。例如，壳体或框架110a至110b可以被改装或添加至空气处理系统的现有管道，可以被设置在空气处理系统的可操作部件的上游，或者可以被配置在空气流中的其他位置。可以在空气处理系统的其他位置实现过滤，或者可以使用如本文中其他位置公开的过滤器(未示出)将过滤并入至框架110a至110b中的一个或两个中。就其本身而言，控制/电力电路203、204可以具有如本文中所公开的必要部件，以分别控制UV光源130和屏障加热器140。
如上所暗示的，所公开的净化装置100可以单独使用或者与空气处理系统和其他净化装置100结合使用。图7示出了具有若干净化装置100a至100n的空气处理系统20的示意性布置。如上所述，在设施中可以使用一个以上的净化装置100a至100n，并且这些装置100a至100n可以具有用于远程或本地控制的控制配置。
例如，空气处理系统20(例如，HVAC系统)可以包括其系统控制器50，并且可以具有用户/通信接口52。系统控制器50包括如通常在环境控制器中发现的中央处理单元和存储器。用户/通信接口52可以包括例如通常在环境控制器中发现的图形用户接口、控制面板、有线通信和无线通信。如前地，HVAC系统20包括诸如鼓风机22、炉24、压缩机27、恒温器29以及任何其他常规部件的部件。
系统控制器50可以经由有线或无线通信与布置在设施中的一个或更多个独立的净化装置100a和100n进行通信。这些独立的净化装置100a和100n具有本地控制器210和用户/通信接口212。本地控制器210包括如通常在环境控制器中发现的中央处理单元和存储器。用户/通信接口212可以包括例如通常在环境控制器中发现的图形用户接口、控制面板、有线通信和无线通信。如前地，独立的装置100a和100n包括公开的净化部件，例如UV源驱动器213、加热器电路214、传感器216等。
如进一步所示的，系统控制器50同样可以经由有线或无线通信与布置在设施中的一个或更多个集成的净化装置100b进行通信。这些集成的装置110b没有本地控件，并且可以直接由系统控制器50控制。如前地，集成的装置100b包括公开的净化部件，例如UV源驱动器213、加热器电路214、传感器216等。
基于上述布置，将理解的是，设施可以被配置有用于设施的不同区、房间、区域等的多个系统部件。简言之，图8A示出了主控制单元250，其具有中央处理单元252和通信接口254，以用于经由有线和/或无线通信256与设施配置102的不同区104a至104n中的多个本地控制器200a至200n进行通信。本地控制器200a至200n中的每个可以控制给定区104a至104n中的净化装置100a至100n中的一个或更多个。
作为另一简要示例，图8B示出了主环境控件50，其具有中央处理单元和通信接口52a至52b，以用于经由有线和/或无线通信56与设施配置102中的多个系统部件进行通信。主环境控件50可以与设施配置102的不同区104a至104n中的本地控制器200a至200n进行通信。本地控制器200a至200n中的每个可以控制给定区104a至104n中的净化装置100a至100n中的一个或更多个。另外，主控件50可以与设施的空气处理系统20的本地环境系统21a至21n进行通信。这些本地环境系统21a至21n可以专用于设施的不同区(例如，地板、房间、建筑物等)。
如前所述，本文中公开的屏障加热器140的可渗透屏障142可以具有不同的层和配置。在图9A中，示出了屏障加热器140a的一部分，其中可渗透屏障142是平坦的并且具有限定的厚度T1。可以彼此相邻地串联使用一个或更多个这样的平坦的屏障142，以阻碍侵入的空气流和与侵入的空气流互作用。为了增加表面区域和互作用，屏障加热器140b的一部分在图9B中被示出为在可渗透屏障142中具有折痕、波纹或褶皱142。屏障142的网格材料可以具有其原始厚度T1，但是波纹状屏障加热器140b对于侵入的空气流呈现T2的厚度。可以彼此相邻地串联使用一个或更多个这样的波纹状屏障142，以阻碍侵入的空气流和与侵入的空气流互作用。
考虑到Ni泡沫的柔性，波纹状屏障加热器140b提供几个优点。首先，通过弯曲部144，Ni泡沫的电阻大得多，当与残留电压(110V)一起使用时，这可以有助于屏障加热器140b。第二，如图9B中所示，弯曲部144产生比厚度T1大多倍的有效距离T2以用于与侵入的空气互作用。热的Ni泡沫中的弯曲部144之间的间隙创建高温，该高温可以有效破坏病原体。应当注意，弯曲部的数目、弯曲长度等可以容易地控制，并且弯曲长度越长，可以获得的温度越高。第三，与具有暴露于空气的两个主侧面的平坦Ni泡沫相比，图9B中的弯曲的Ni泡沫屏障142具有暴露于进出的空气的小得多的面积，这将使热损耗最小化，因此，屏障加热器140的温度可以更快地增加并且可以在相同的功耗下达到高得多的值。
例如，图10A示出了对于具有平坦的Ni泡沫配置的屏障加热器140a产生的输入电压相对于电流的图表，并且图10B示出了对于具有平坦的Ni泡沫配置的屏障加热器140a产生的电流相对于温度水平的另一图表。同时，图11A示出了对于具有波纹状Ni泡沫配置的屏障加热器140b产生的输入电压相对于电流的图表，并且图11B示出了对于具有波纹状Ni泡沫配置的屏障加热器140b产生的电流相对于温度水平的另一图表。如在图10B和图11B中可以看出的，在1.0V的相同电压下，波纹状屏障加热器140b的温度可以是平坦屏障加热器140a的温度的两倍多。
应理解，所公开的净化装置100及其UV光源130和屏障加热器140的各种特征可以被配置成满足特定的实现并且处理用于特定病原体的空气。使用实际病原体进行测试需要仔细的控制，这已在实验室环境中进行。
对于UV光源130，来自源130的UV光的强度、有效场、波长和其他变量可以被配置成处理用于特定病原体的空气，并且最好通过在受控的实验室环境中直接用实际病原体进行测试来确定这些变量。
对于屏障加热器140，来自屏障加热器140的可渗透屏障142的厚度、材料、有效表面区域、渗透性、波纹、温度和其他变量可以被配置成处理用于特定病原体的空气，并且最好通过在受控的实验室环境中直接用实际病原体进行测试来确定这些变量。
先前对SARS-CoV和MERS-CoV的研究已经确定，冠状病毒可以通过加热而灭活。参见例如，Leclerca，2014年；Darnell，2004年；Pastorino，2020年。在BSL3设施中进行的初步研究的结果表明，SARS-CoV-2对于包膜RNA病毒具有明显的耐热性。仅100℃(212°F)持续10分钟的实验计划才能完全灭活该病毒。
特别地，人类SARS-CoV-2菌株(COVID-19)的耐热性已在BSL3设施中进行。该研究的实验计划包括在室温下或在沸腾温度下使用水和盐水(图12)。对于后者，在100℃(212°F)下将10μL的SARS-CoV-2添加到90μL的预加热的水或盐水。而对于在室温下执行的对照组培养,这些溶液在100℃下培养持续30秒或10分钟。
在培养之后，添加900μL室温培养基并滴定。在室温下培养10分钟和30秒的对照组在降低病毒载量方面仍然无效。相比之下，实验计划100℃—30秒描述了一种趋势，但是暴露时间显然不够长以有效地降低病毒载量，但是水中的病毒载量与盐水相比相对较低。对于水或盐水，只有100℃—10分钟的实验计划才能够完全灭活病毒(大于5Log10减少)。
生成的数据证实该病毒对于包膜RNA病毒具有明显的耐热性。有关热灭活的其他研究可以说明可变温度(50℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃)和暴露持续时间(1秒、5秒、15秒、30秒、1分钟、3分钟和5分钟)的曲线，然后这可以与由例如具有可渗透Ni泡沫的如本文中公开的屏障加热器引起的预期的热破坏相关。
然而，根据最近的研究，所公开的屏障加热器140的加热过滤器可以在高温[(200℃至250℃)(392°F至482°F)]下安全使用，以杀灭COVID-19。特别地，已在加尔维斯顿国家实验室/NIAID生物防御实验室网络(生物安全等级4)处进行了研究，并且该研究包括对照实验的发现。研究已经发现COVID-19在与本公开内容的专用加热过滤器系统(即，公开的屏障加热器140)接触时会被蒸发在雾化空气中。结果表明，由加热的屏障加热器140使得活性病毒减少100倍并且COVID-19的杀灭率达到100％。该研究表明可以如何从空气中消除COVID-19。
所公开的净化装置100可以在约250℃(482°F)的高温下有效地杀灭循环空气中的病毒和细菌。如本文中所公开的，诸如镍(Ni)泡沫的屏障加热器140是低成本的、导电的、具有随机通道的高度多孔的，并且机械强度高且具有良好的柔性，其充当用于在HVAC系统或其他环境中进行灭菌和消毒的良好过滤器。弯曲的Ni泡沫提供了具有较高电阻和较低电压的结构，并增加了用于灭菌的表面积。使用温度和机械增压的高性能金属进行的机械杀灭可以应用于COVID-19的环境。
如本文中公开的其他相关研究已经发现，鉴于其高性能和设计，在通过公开的加热过滤器的空气中不存在显著的温度增加。过滤器及其导电性的初步研究已在休斯敦大学的德克萨斯州超导中心处完成。研究合作伙伴包括德克萨斯农工大学、工程与工程实验站系和德克萨斯大学医学分校。如已经说明的，Ni泡沫的屏障加热器140的温度非常快地增加并且可以以低瓦特功率被加热至高温。在通过屏障加热器140的加热的Ni泡沫之后，空气温度下降非常快，即使在超过100℃(212°F)的温度下，空气温度在4cm远处也只是室温。
优选实施方式和其他实施方式的前述描述不旨在限制或限定由申请人所设想的发明构思的范围或适用性。将理解的是，在受益于本公开内容的情况下，可以单独利用或与在所公开的主题的任何其他实施方式或方面中的任何其他描述的特征结合利用以上根据所公开的主题的任何实施方式或方面描述的特征。
作为公开本文中所包含的发明概念的交换，申请人期望由所附权利要求书提供的所有专利权。因此，所附权利要求书旨在包括至其落在所附权利要求书或其等同物的范围内的最大限度的所有修改和变化。

Claims (30)

1.一种利用所供应的电力来处理病原体的空气处理系统的空气流的装置，所述装置包括：
框架，所述框架具有带有入口和出口的集气室，所述框架被配置成定位在所述空气处理系统的所述空气流中以使所述空气流通过其；
过滤器，所述过滤器跨所述集气室而设置并且包括第一材料，所述过滤器被配置成过滤通过其的所述空气流直至过滤阈值；以及
加热器，所述加热器跨所述集气室而设置并且包括具有金属材料的可渗透屏障，所述加热器的所述可渗透屏障被配置成阻碍通过其的所述空气流直至阻碍阈值，所述加热器的所述可渗透屏障的所述金属材料电连通地连接至所供应的电力，所述可渗透屏障具有被配置成与所述病原体互作用并且通过所供应的电力被加热至旨在至少破坏所述病原体的表面温度的有效表面区域，
其中，所述可渗透屏障的所述阻碍阈值和被加热至所述表面温度的所述有效表面区域被配置成产生这样的加热：所述加热是局部化的并且在下游空气流中消散。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述加热器的所述可渗透屏障包括网格、泡沫、筛网或弯曲介质；并且其中，所述可渗透屏障包括具有厚度并且呈波纹状的一个或更多个层，所述有效表面区域包括通过所述一个或更多个层的厚度限定的弯曲通道的格栅。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可渗透屏障的所述金属材料包括镍、镍基合金、铁基合金、钛、或钢合金。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述过滤器的所述第一材料包括金属材料。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，还包括设置在所述集气室中的紫外光源，所述紫外光源与所供应的电力电连通地连接并且被配置成在所述集气室中生成紫外辐射的有效场。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括设置在所述框架中并且支承所述紫外光源的一个或更多个结构。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述一个或更多个结构包括一个或更多个条或者一个或更多个固定件。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述紫外光源包括设置在所述集气室中的一个或更多个UV-C灯或者多个UV-C发光二极管。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述紫外光源被配置成产生具有至少611μJ/cm2剂量的紫外杀菌辐照的紫外辐射。
10.根据权利要求5所述的装置，还包括被设置成与所述紫外光源电连通的控制器，所述控制器被配置成控制(i)由所供应的电力对所述可渗透屏障的加热以及(ii)由所供应的电力供电的所述紫外光源的辐射。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述控制器被设置成与连接至所述紫外光源的驱动电路电连通，所述控制器被配置成利用由所供应的电力供电的所述驱动电路来控制所述紫外光源的紫外辐射。
12.根据权利要求10所述的装置，还包括与所述紫外光源相邻设置并且被设置成与所述控制器电连通的光传感器，所述光传感器被配置成测量与所述紫外光源相关联的紫外辐射。
13.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述加热器的所述可渗透屏障被配置成阻碍通过其的所述空气流直至20％的所述阻碍阈值，所述可渗透屏障的孔隙度为至少80％。
14.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述加热器的所述可渗透屏障被加热到至少大于56℃的表面温度。
15.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述框架包括在所述入口的开放侧与所述出口的相对的开放侧之间包围所述集气室的多个侧壁。
16.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，还包括设置在所述可渗透屏障的边缘与所述框架之间的电绝缘体。
17.根据权利要求5所述的装置，其中，所述过滤器在所述集气室中朝向所述入口而设置，所述可渗透屏障在所述集气室中朝向所述出口而设置，并且所述紫外光源设置在所述过滤器与所述屏障加热器之间。
18.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，还包括被设置成与所述可渗透屏障电连通的控制器，所述控制器被配置成控制由所供应的电力对所述可渗透屏障的加热。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述控制器被设置成与连接至所述可渗透屏障的加热器电路电连通，所述控制器被配置成利用由所供应的电力供电的所述加热器电路来控制所述可渗透屏障的加热。
20.根据权利要求19所述的装置，还包括与所述可渗透屏障相邻设置并且被设置成与所述控制器电连通的温度传感器，所述温度传感器被配置成测量与所述可渗透屏障的加热相关联的温度。
21.根据权利要求18所述的装置，其中，所述控制器包括被设置成与所述空气处理系统通信并且被配置成接收指示所述空气流通过所述装置的信号的通信接口，所述控制器基于所接收到的所述信号来对所述控制器进行配置。
22.根据权利要求18所述的装置，还包括与所述集气室相邻设置并且被设置成与所述控制器电连通的流量传感器，所述流量传感器被配置成测量通过所述集气室的空气流，所述控制器基于所测量的空气流来对所述控制器进行配置。
23.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述框架被配置成定位在以下中的至少一个中：
设施中的所述空气处理系统的回流口；
设施中的所述空气处理系统的炉的进气口；
设施中的所述空气处理系统的出口；以及
交通工具的所述空气处理系统的混合室。
24.一种利用所供应的电力来处理病原体的空气处理系统的空气流的装置，所述装置包括：
加热过滤器，所述加热过滤器包括彼此相邻地设置的过滤器介质和可渗透屏障，所述过滤器介质被配置成过滤通过其的所述空气流直至过滤阈值并且包括第一材料，所述可渗透屏障具有金属材料，所述可渗透屏障暴露于所述空气流并且被配置成阻碍通过其的所述空气流直至阻碍阈值，所述可渗透屏障的所述金属材料电连通地连接至所供应的电力，所述可渗透屏障具有被配置成与所述病原体互作用并且通过所供应的电力被加热至旨在至少破坏所述病原体的表面温度的有效表面区域，
其中，所述可渗透屏障的所述阻碍阈值和被加热至所述表面温度的所述有效表面区域被配置成产生这样的加热：所述加热是局部化的并且在下游空气流中消散。
25.根据权利要求24所述的装置，还包括框架，所述框架具有设置在入口与出口之间的集气室，所述框架被配置成定位在所述空气处理系统的所述空气流中，所述加热过滤器被设置在所述框架的所述集气室中；其中，所述可渗透屏障包括具有厚度的一个或更多个多孔泡沫层，所述有效表面区域包括通过所述多孔泡沫层的厚度限定的弯曲通道的格栅；并且其中，所述一个或更多个层呈波纹状。
26.根据权利要求24所述的装置，还包括：
紫外光源，所述紫外光源与所供应的电力电连通地连接并且被配置成在所述空气流中生成紫外辐射的有效场。
27.根据权利要求26所述的装置，还包括具有设置在入口与出口之间的集气室的框架，所述框架被配置成定位在所述空气处理系统的所述空气流中，所述紫外光源和所述加热过滤器设置在所述框架的所述集气室中。
28.根据权利要求24至27中的任一项所述的装置，所述病原体是病毒，其中，所述可渗透屏障的所述有效表面区域被加热至旨在至少破坏所述病毒的直至200℃的表面温度。
29.一种用于处理病原体的空气处理系统的空气流的方法，所述方法包括：
将框架定位在所述空气处理系统中以使所述空气流通过其；
通过跨所述框架的集气室而设置在入口与出口之间的过滤器来过滤所述空气流直至过滤阈值；
通过跨所述集气室而设置的加热器的可渗透屏障来阻碍所述空气流直至阻碍阈值，所述可渗透屏障具有金属材料和有效表面区域，所述有效表面区域被配置成与所述病原体互作用；以及
通过跨所述可渗透屏障而供应电压电势来将所述加热器的所述可渗透屏障的所述有效表面区域加热至旨在至少破坏所述病原体的表面温度，其中，所述可渗透屏障的所述阻碍阈值和被加热至所述表面温度的所述有效表面区域被配置成产生这样的加热：所述加热是局部化的并且在下游空气流中消散。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括：通过向设置在所述集气室中的紫外光源供电来在所述集气室中产生紫外辐射的有效场。
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