CN112638432A

CN112638432A - 用于辐照表面的装置

Info

Publication number: CN112638432A
Application number: CN201980056395.8A
Authority: CN
Inventors: N·斯帕泽; D·贝茨
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-04-09
Also published as: US20210187140A1; EP3843794A2; DE102018006769A1; WO2020043485A2; US11964065B2; WO2020043485A3

Abstract

本发明涉及一种用于辐照表面(2)的装置(1)，包括至少一个设计用于发射紫外线的辐射源(3)和至少一个用于将紫外线定向发射到该表面的反射器(4)，其中，设有控制装置(9)，借此能够调节和/或确定表面(2)消毒所需要的和/或已经施用的紫外线剂量。

Description

用于辐照表面的装置

技术领域

本发明涉及一种用于辐照特别是运输工具内部的表面的装置。

背景技术

已知的是，生物膜中的细菌特别是诸如病毒、病原菌或真菌等致病性细菌可以通过例如紫外线辐射、特别是UV-C辐射来抑制。此时例如可以在短时间内使用高辐射功率或在较长时间内使用低辐射功率(此时尽可能靠近待照射表面)。

WO 2016/069701A1公开一种具有柔性基板和紫外线辐射系统的设备。紫外线辐射系统可以包括：至少一个紫外线辐射源，其被配置用于朝着待消毒表面发射紫外线；用于将紫外线聚焦的紫外线透射部件；以及用于控制至少一个紫外线辐射源的控制系统。该设备可以包括诸如手套的手持用品。

发明内容

本发明的任务是提出一种改进的用于辐照表面的装置。

根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1的特征的装置来完成。

本发明的有利设计方案是从属权利要求的主题。

一种根据本发明的用于辐照表面的装置包括：至少一个设计用于发射紫外线的辐射源；至少一个用于将紫外线定向发射到该表面的反射器；其中，设有控制装置，借助该控制装置可以调节和/或确定表面消毒所需要的和/或已经施用的紫外线剂量。

借助于根据本发明的解决方案，在待辐照的表面上达到足以杀灭待抑制细菌的剂量。

可以如此进行控制，即，在空载行驶中进行消毒。尤其是可以如此进行控制，仅对或尤其对发生大量接触和/或可能易被污染的区域进行消毒。此时可以如此设计所述控制，即，跟踪已消毒区域。依据辐射功率和距辐射源的距离能够计算暴露时间，从而可靠消毒并在充分暴露后结束消毒。

在本发明的一个实施方式中，设有至少一个用于反射器取向的驱动机构。

该驱动机构用于定位辐射系统以改善待辐照表面的可接近性，例如像在运输工具中，尤其是在客运工具如轿车、公共汽车、飞机、自动驾驶汽车且特别是存在人员交替的高密度客运车辆例如像出租车、租赁车辆和共享车辆中。另一个应用是在规定用于食品运输的车辆中的应用。

在一个实施方式中，该反射器在其外侧被设计为球扇形或半球形。

在一个实施方式中，设有两个驱动机构，每个驱动机构均具有相应的摩擦轮，该摩擦轮贴靠反射器的外表面，使得反射器可通过其中一个驱动机构而绕第一轴线旋转并且反射器可通过其中另一个驱动机构而绕第二轴线旋转，第二轴线可以垂直于第一轴线。因此允许由该装置发出的紫外线呈网格状扫射表面。

在一个实施方式中，该反射器在内侧被设计用于使紫外线尽可能均匀分布在待辐照表面上，例如设计成椭圆抛物面。在这种情况下，尤其可以省去驱动机构，因此，该装置更简单且更廉价。

在一个实施方式中，反射器在内侧被设计用于将紫外线集中在待辐照表面的一小块区域，例如通过将反射器内侧设计为自由曲面反射器，其由两个或更多个至少将大部分辐射聚焦到共同焦点的空腔来构成。这样一来，可以在较短时间内有针对性地消毒较小区域。

在一个实施方式中，在从反射器射出的紫外线的光路中设置用于紫外线取向的光学系统，该光学系统可以包括一个或多个透镜例如至少一个石英玻璃透镜用以改善射线聚焦，以便将辐射功率集中到较小表面。特别是，该光学系统可以包括散光透镜和在光路中位于散光透镜下游的聚光透镜。

在一个实施方式中，借助该控制装置，可以使辐射作用时间适配于如下的辐射功率，其是依据借助驱动机构所达成的取向和由此改变的在反射器与待辐射表面之间的距离而改变的。

在一个实施方式中，该控制装置被设计用于以网格方式扫射表面，使得所有相关区域受到的照射剂量足以杀灭生物膜中的细菌特别是诸如病毒、病菌或真菌等病原性细菌。

在一个实施方式中，该控制装置被设计成：在辐照中断时储存已施用的剂量并在中断之后继续辐照，直到达到规定剂量。

在一个实施方式中，在运输工具中设有运输工具内室以及用于消毒运输工具内室中的至少一个表面的至少一个根据前述权利要求中任一项所述的装置。

在一个实施方式中，在运输工具中设有用于在该装置工作期间在运输工具内室中产生负压或真空的机构。

例如所述至少一个装置布置在运输工具的顶盖区域中。

通过在空的运输工具内室中产生真空或负压，可以提高辐射效率，因为通过这种方式可以减少辐射的消灭和吸收并去除悬浮物。通过由此更有效地利用紫外线，改善了卫生状况，并且保护了内室材料。

在一个实施方式中，可以设有识别运输工具内室中的生物尤其是人的机构和/或设有至少一个紧急停止按钮，用于在识别到生物或操作紧急停止按钮时给运输工具内室通风。

该装置可以包括一个或多个辐射源例如LED和/或汞蒸气灯，它们通过其最佳布置并在使用为此专门设计的反射器情况下造成所发射射线的最佳高效取向。特别是该辐射源发射紫外线如UV-C射线。

待消毒表面可以是运输工具座椅、中控台、仪表板、仪表盘上的一个或多个操控件或方向盘的至少一部分。

许多因素可能影响到要消除的病原菌的杀灭率，例如可能内含病原菌的生物膜以及这些病菌和生物膜所处的待辐照表面的材料。多孔材料以及可能藏纳病原菌的污垢使杀死病原菌变得困难。

细菌新陈代谢也在病原菌繁殖中发挥作用。在有碳源的情况下喜欢潮湿环境的细菌更容易在内室表面以外的其它地方繁殖。但是，被病毒和病菌污染的表面通常可能是高级传染源。各种研究表明哪些病毒和病菌最常见于内室表面。

但若施用足够大的辐照剂量，则可忽略这些因素。因此，优选施用可靠杀死病毒和病菌的剂量。

在最有利情况下，对于病毒和病菌，1500μJ/cm²至8000μJ/cm²的UV-C辐射剂量就够了，对于致病性真菌和酵母菌，120000μJ/cm²的相应剂量就够了。因为在作用地点的辐射功率是已知的，故可在控制装置中计算：为了使细菌量减少例如99.9％，待辐照区域必须被照射多长时间(剂量的时间占比)。可以有针对性地照射；在照射中断后可以同样有针对性地继续照射。

此时如下系统是可行的，其扫射待辐照的表面并且由一个或多个反射器辐射固定区域。要注意的是，辐射对健康有害，因此只能在没有人和动物乘坐的情况下发生，即在空载行驶、过夜停车/充电等之时发生。

考虑到不同细菌种群的生长阶段，在至少24小时之内不需要再次消毒。此外，在计算可能的重新污染和由此导致重新消毒表面的必要性时，也可以将行驶频率和不同人员的流通量(共享汽车)一并纳入考虑。例如如果运输工具整夜充电，则排除以下情况，即，人或动物位于运输工具中。该系统启动消毒，例如作为扫射系统启动。

如果消毒过程被中断，则该系统会记住该位置和施用剂量，并在中断后在相同位置继续消毒。

在具有固定式反射器的系统中，在中断之后又开始辐照，直至达到规定剂量为止。

控制装置知晓为此所需的所有信息并且在将为此开发的算法纳入考虑的情况下进行处理。与此相应地，传感器装置和执行机构被处理或控制。

该系统不需要知道细菌种类。取而代之地，可以施用足以应付所有常见的已知细菌的剂量。但所述剂量的大小仍应保护待辐照表面的材料。

所需剂量从其它应用例如食品消毒和水处理中被公开或指定。

附图说明

以下，结合附图来详述本发明的实施方式。附图中：

图1示出用于辐照表面的装置的示意图，其具有若干辐射源、反射器和光学系统，

图2示出具有驱动机构的反射器的示意图，

图3示出用于使辐射尽量均匀分布在待辐照表面上的反射器的示意图，

图4示出用于将辐射源的辐射集中在待辐照表面的一小块区域的反射器的示意图，

图5示出具有多个反射器的运输工具内室的示意图，

图6示出具有多个反射器的运输工具内室的示意图，

图7示出具有多个反射器和驱动机构的运输工具内室的示意图，

图8示出具有多个反射器和驱动机构的运输工具内室的示意图，

图9示出具有反射器和驱动机构的运输工具内室的示意图，

图10示出具有反射器和驱动机构的运输工具内室的示意图，

图11示出用于控制该装置的控制装置的示意图，

图12示出用于将运输工具内室抽真空的系统的示意图。

彼此对应的组成部件在所有的图中带有相同的附图标记。

具体实施方式

图1是用于辐照表面2以消毒该表面的装置1的示意图。图2示出装置1的另一示意图。该装置包括一个或多个辐射源3例如LED和/或汞蒸气灯，其被设计用于发射紫外线、特别是UV-C射线。反射器4被布置用于紫外线的定向辐射。反射器4可以尤其在其外侧具有圆形横截面，并且尤其被设计为球扇形或半球形。可以设置一个或多个、特别是两个驱动机构5.1、5.2，用于给反射器4取向。驱动机构5.1、5.2分别具有相应电动机，该电动机借助于形状配合或摩擦配合来接合反射器4。例如每个驱动机构5.1、5.2可以具有相应摩擦轮6.1、6.2，该摩擦轮贴靠反射器4的外表面，尤其如此贴靠，即，反射器4可通过其中一个驱动机构5.1而绕第一轴线A1旋转并且反射器4可通过其中另一个驱动机构5.2而绕第二轴线A2旋转，第二轴线例如与第一轴线A1成直角取向。

光学系统7可以设置在从反射器4射出的光路中，以便射线的进一步取向。光学系统7例如可以包括散光透镜7.1和在光路中设于散光透镜下游的聚光透镜7.2。

驱动机构5.1、5.2可以连接到驱动机构控制单元8，它又可以连接到控制装置9。

图3示出反射器4的内侧的示意图，内侧被设计用于使辐射源3的辐射在待辐照的表面2上尽可能均匀分布。反射器4的内侧例如可被设计为椭圆抛物面。借助如此设计的反射器4，可以优化在待辐照表面2上的辐射功率。辐射的有效范围此时基本被局限在该表面2，并且辐射源3的可供使用的辐射功率基本均匀分布在表面2上。

图4示出用于将辐射源3的辐射集中在待辐照表面2的一小块区域上的反射器4的内侧的示意图。辐射器4的内侧例如可以被设计成自由曲面反射器，其包括两个或更多个空腔，它们将至少大部分的辐射聚焦到共同的焦点。借助如此构成的反射器4，可以将辐射功率聚焦到小的待辐照表面2。

图5和图6示出具有多个装置1的运输工具内室10的示意图，所述装置可以如图1-3所示地构成并且其反射器4可以如图3或4所示地构成。装置1可以形成在运输工具的顶盖区域中，并且可设计成带有或不带驱动机构5.1、5.2以及带有或不带光学系统7。反射器4尤其被设计用于使辐射源3的辐射尽可能均匀分布在待辐照的表面2上。待辐照的表面2尤其至少是运输工具座椅11的、特别是前排座椅的组成部分以及至少是中控台12和/或仪表板的组成部分，在中控台或仪表板上可以设置操控件例如柄杆和开关、按钮或触摸屏。此外，运输工具的方向盘13也可以是待辐照的表面2的一部分。

图7和图8示出具有多个装置1的运输工具内室10的示意图，该装置可以如图1-3那样构成并且其反射器4可以如图3或图4那样构成。装置1可以形成在运输工具的顶盖区域中，并且可以被构造成带有或不带驱动机构5.1、5.2以及带有或不带光学系统7。反射器4特别是设计用于将辐射源3的辐射集中在待辐照表面2的一小块区域2.1。

待辐照的表面2尤其至少是运输工具座椅11的、特别是前排座椅的组成部分以及至少是中控台12和/或仪表板14的组成部分，在中控台或仪表板上可设置操控件如柄杆和开关、按钮或触摸屏。另外，运输工具方向盘13也可以是待辐照的表面2的一部分。

表面2的待辐照的小块区域可以通过驱动机构5.1、5.2被移动，例如如此移动，即，较大表面以网格方式被扫射。借助控制装置9如此进行表面的扫射，即，所有相关区域受到的照射剂量足以杀灭生物膜中的细菌、特别是诸如病毒、病菌或真菌等病原性细菌。

图9和图10示出具有装置1的运输工具内室10的示意图，该装置可以如图1至图3所示地构成并且其反射器4可以如图3或图4所示地构成。装置1可以在运输工具的顶盖区域中构成，并且可以设计为带有或不带驱动机构5.1、5.2以及带有或不带光学系统7。反射器4尤其设计用于将辐射源3的辐射集中在待辐照的表面2的一小块区域2.1。

待辐照的表面2尤其至少是运输工具座椅11的、特别是前排座椅的组成部分以及至少是中控台12和/或仪表板14的一部分，在中控台或仪表板上可以设置操控件如柄杆和开关、按钮或触摸屏。此外，运输工具方向盘13可以是待辐照的表面2的一部分。

表面2的待辐照的小块区域2.1可以借助驱动机构5.1、5.2被移动，例如如此移动，即，以网格方式扫射较大的表面2。借助控制装置9如此扫射表面，即，所有相关区域受到的照射剂量足以杀灭生物膜中的细菌、特别是诸如病毒、病菌或真菌等病原性细菌。在这种情况下，借助控制装置9可以使辐射作用时间适配于如下的辐射功率，其因为在反射器4与待辐照表面2之间的局部距离增大而减小。

图11示出用于控制至少一个装置1的控制装置9的示意图。控制装置9具有例如微控制器15，该微控制器可以具有多个模块15.1至15.11、特别是软件模块，例如：用于识别空载行驶和停车时间的模块15.1；用于识别运输工具16与充电器的连接情况的模块15.2；用于启动消毒和设定每个装置1的至少一个起始位置SP1、SP2、SPx的模块15.3；用于禁止消毒以实现乘客保护的模块15.4；用于识别电池状态的模块15.5；用于计算在距辐射源3特定距离下所需要的辐照剂量的模块15.6；用于识别人员流通量和/或座位占用情况的模块15.7；用于预测在特定人员流通量下的预期污染的模块15.8；用于确定日期、时间和/或季节的模块15.9；用于在运输工具16中显示卫生状态或在显示单元25上显示当前消毒进度的模块15.10；以及用于确定和/或设置起始位置和/或目标位置和/或装置1的实际位置且用于通断辐射源3的模块15.11。

通过在空的运输工具内室10中产生真空或负压，可以提高辐照效率，因为通过该方式减轻辐射的消灭和吸收并且去除悬浮物。因为因此更有效地利用紫外线，故改善了卫生状况，并且通过将辐照减少到所需的最低限度而保护了内室材料。

可以借助模块15.4来监测运输工具内室10，以确保在辐照和/或抽真空期间在运输工具内室10中没有活的生物体。另外，可以设置有用于结束抽真空和/或用于给运输工具内室10通风的紧急停止装置。

图12示出用于将运输工具内室10抽真空的系统17的示意图。系统17包括用于致动强制进风装置的致动器18、用于致动强制通风装置的致动器19、运输工具计算机20、用于例如借助红外线和/或超声探测器来监测内室和识别运输工具内室10中的生物特别是人的传感器装置21。致动器18和19可被设计为执行机构和/或电动活门。运输工具计算机20识别运输工具16是打开还是关闭并且识别运输工具内是否有生物。运输工具计算机20可控制设置在运输工具16中的用于加热、通风和空调的设备24。

此外，系统17包括一个或多个紧急停止按钮22，用于结束或中断抽真空和/或用于打开致动器18和/或19以强制进风或强制通风。运输工具16的开门器也可被用作紧急停止按钮22。

系统17还包括真空泵23。作为真空泵的替代，可以借助用于加热、通风和空调的设备24的风扇来抽真空，该设备本来就设置在运输工具16中。另外，如上所述地，该系统包括至少一个装置1和控制装置9。

可如此进行控制，即，在空载行驶中进行消毒。尤其是可以如此进行控制，即，仅对或特别是对如下区域消毒，在该区域中发生大量接触和/或可能易被污染。在此如此设计所述控制，即，跟踪已消毒区域。依据辐照功率和距辐射源的距离，可以如此计算暴露时间，即，安全消毒并在充分暴露之后结束。可以依据所识别的人员流通量来预测预期的新污染。然后，例如可以在空载行驶时发生再次污染。

每个所述模块15.1至15.11可在将一个或多个其它模块15.1至15.11的结果纳入考虑的情况下开发出控制程序部分。这些可以有条件地或无条件地纳入控制。

例如用于识别空载行驶和停车时间的模块15.1可以连接到运输工具计算机、人员监控器和/或门触点，以便例如探测在自动驾驶车辆情况下的空载行驶或在一般情况下的停车时间。运输工具计算机例如可以报告其为空载行驶/停车时间。取决于对新污染的预测，控制装置9能够启动消毒，例如以某些区域为重点。

用于识别电池状态的模块15.5可以从运输工具16或从电池充电器获得关于电池充电状态的信息，并且从模块15.8获得关于预期污染的信息。例如在空载行驶和良好充电状态下，可以根据预期的重新污染进行消毒。如果充电状态不良，则可以禁止消毒，尤其在空载行驶时。

用于确定日期、钟点时间和/或季节的模块15.9可以从运输工具计算机获得信息。依据钟点时间，可以针对剂量分配时间占比。另外，可以将可能的维修时间和/或电动汽车充电纳入考虑。根据季节，可以例如在感冒风险增大的月份中作出关于重新污染的预测。

Claims

1.一种用于辐照表面(2)的装置(1)，包括：

-至少一个设计用于发射紫外线的辐射源(3)，

-至少一个用于将紫外线定向发射到表面的反射器(4)，

其特征在于，设有控制装置(9)，借助该控制装置能够调节和/或确定表面(2)消毒所需要的和/或已经施用的紫外线剂量。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，设有至少一个用于所述反射器(4)取向的驱动机构(5.1,5.2)。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述反射器(4)在其外侧被设计为球扇形或半球形。

4.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于，设有两个驱动机构(5.1,5.2)，每个驱动机构具有相应的摩擦轮(6.1,6.2)，该摩擦轮按如下方式抵靠所述反射器(4)的外表面，即，所述反射器(4)能够借助其中一个驱动机构(5.1)而绕第一轴线(A1)旋转且所述反射器(4)能够借助另一个驱动机构(5.2)而绕第二轴线(A2)旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述反射器(4)在内侧被设计用于使紫外线在待辐照的表面(2)上尽量均匀分布。

6.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述反射器(4)的内侧被设计为椭圆抛物面。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述反射器(4)在内侧被设计用于将紫外线集中到待辐照的表面(2)的小区域(2.1)。

8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述反射器(4)的内侧被设计为自由曲面反射器，该自由曲面反射器包括两个或更多个空腔，所述空腔将至少大部分辐射聚焦在共同焦点上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在从所述反射器(4)射出的紫外线的光路中设有用于紫外线取向的光学系统(7)。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的装置(1)，其特征在于，借助所述控制装置(9)，能够使辐射作用持续时间适配于如下的辐射功率，该辐射功率是依据借助所述驱动机构(5.1,5.2)所达成的取向和由此改变的反射器(4)与待辐照的表面(2)之间的距离而变化的。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，所述控制装置(9)被设计用于按如下方式呈网格状扫射所述表面(2)，即，所有相关区域受到的照射剂量足以杀灭生物膜中的细菌特别是诸如病毒、病原菌或真菌等致病性细菌。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述控制装置(9)被设计成：在照射中断的情况下储存已施用的剂量并且在中断之后继续照射，直至达到规定剂量。

13.一种运输工具(16)，包括运输工具内室(10)和用于消毒该运输工具内室(10)中的至少一个表面(2)的至少一个根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)。

14.根据权利要求13所述的运输工具(16)，其特征在于，设有用于在所述装置(1)操作期间在所述运输工具内室(10)中产生负压或真空的机构。

15.根据权利要求14所述的运输工具(16)，其特征在于，设有用于识别在所述运输工具内室(10)中的生物特别是人的机构和/或设有至少一个紧急停止按钮(22)，用于在识别出生物或按下所述紧急停止按钮(22)时给所述运输工具内室(10)通风。