CN112933265A - 使用超声空化的净化设备和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了使用超声空化的净化设备和方法，特别是一种使用超声空化净化物品、表面或基本封闭的空间的方法和设备，其通过使用清洁流体的超声空化以制备低压、低气流雾，所述雾能够被非热等离子体活化器活化以产生活化的氢氧根物质云，其具有净化物品、开放的表面或基本封闭的空间的病原体(包括细菌、和其他病原微生物)的能力。还公开了一种自动系统和相关的非暂时性计算机介质。
Description
本申请是申请号为2017800744668(国际申请号为：PCT/US2017/069056)，申请日为2017年12月29日，发明名称为“使用超声空化的净化设备和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请总体上涉及用于净化物品、封闭空间和未封闭空间的设备和方法，更具体地，涉及这些位置的微生物净化。
背景技术
微生物物种广泛分布在我们的环境中。大多数微生物物种不受关切，这是因为它们不会破坏其他有生命的有机体。然而，其他微生物物种可能会感染人或动物并对其造成伤害。长期以来，人们一直关注有害微生物有机体的去除或使其无效。药物和医疗器械经过灭菌并用无菌容器包装。通过各种清洁程序对手术室、病房和检查室等医疗环境进行净化，使有害的微生物有机体不会从一个病人传播到其他病人。
许多可用于控制微生物有机体的技术在生物战和生物恐怖活动的公共卫生环境中价值有限。此外，解决这些情况的当前技术在紧密封闭的环境中的有效性受到限制。需要一种新方法，该方法在紧密封闭的环境中更容易使用，并且保留在大空间中的开放表面上使用的能力，具有增强的杀伤力和更简单的机械维护。本发明满足了这种需要，并进一步提供了相关的优点。
发明内容
本申请的一个方面涉及一种用于净化物品、表面或基本封闭的空间的方法，包括以下步骤：将清洁流体剪切成包含气溶胶微滴的雾，所述雾积聚在基本封闭的腔室的顶部腔室部分中，所述基本封闭的腔室包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分，其中所述清洁流体通过超声空化剪切；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；使所述物品、表面或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触。
本申请的另一个方面涉及一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，包括以下步骤：通过使用超声空化器使清洁流体空化来将所述清洁流体剪切成包含气溶胶微滴的雾，所述超声空化器浸没在包含清洁流体的基本封闭的腔室中；在从所述基本封闭的腔室的顶部腔室部分中的开口延伸的出口管中使所述雾经受非热等离子体活化器，其中所述出口管在所述顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于将所述气溶胶微滴排出以形成等离子体活化的离子颗粒；使所述物品或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触。
本申请的另一方面涉及一种净化设备，其包括：基本封闭的腔室，所述基本封闭的腔室包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分；超声空化器，所述超声空化器包括近端和远端，所述近端连接到所述底部腔室部分，所述远端延伸到腔室内部，所述空化器包括压电换能器以使得以共振频率振动材料，从而产生多个剪切的流体颗粒；进入所述侧部腔室部分的入口管，所述管构造成使得清洁流体可被动地位于所述底部腔室部分中并浸没所述超声空化器的远端，使得剪切的流体颗粒向上流过清洁流体并穿过液-气界面，形成积聚在所述顶部腔室部分中的气溶胶微滴雾；从所述顶部腔室部分中的开口延伸的出口管，所述出口管在所述顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于排出气溶胶微滴；以及非热等离子体活化器，所述非热等离子体活化器包括邻近所述远端开口的一个或多个电极，所述电极被配置为产生高压脉冲活化所述气溶胶微滴，以形成用于净化物品、表面或基本封闭的空间的等离子体活化的离子颗粒。
本申请的另一方面是一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：将超声空化器浸没在清洁流体的储库中；用由超声空化器产生的超声波振动空化所述清洁流体；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在空化清洁流体的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及将所述等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。
本申请的另一个方面是一种用于净化物品或基本上封闭的空间的方法，包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及将所述等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。
本申请的另一方面是一种用于净化物品或基本封闭的空间的设备，其包括：清洁流体的储库；超声空化器，其中所述超声空化器浸没在所述储库中；非热等离子体活化器，其中所述活化器活化从储库中产生的雾；将所述非热等离子体活化器连接到所述储库的通路；外管，其中所述外管将非热活化器连接到外部大气；以及其中从所述储库产生的雾可以通过漏斗到达活化器，并且进一步地在所述雾被活化器活化之后，所述雾可以通过所述外管到达外部大气。
本申请的另一方面是一种净化基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：使用传感器感测基本封闭的空间的大气中空气传播病原体的存在；将来自所述传感器的空气传播病原体的存在传达给联网的计算机处理器；从所述联网的计算机处理器将空气传播病原体存在于基本封闭的空间中传送到净化设备；启动所述净化设备的净化循环，其中所述净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及将等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
本申请的另一方面是一种用于净化基本封闭的空间的系统，其包括：用于空气传播病原体的传感器，其中所述传感器与计算机处理器联网连通；计算机处理器，其中所述计算机处理器与所述传感器和净化设备联网连通；净化设备，其中所述净化设备与所述计算机处理器联网连通，并且进一步地所述净化设备包括：清洁流体储库；超声空化器，其中所述超声空化器浸没在所述储库中；非热等离子体活化器，其中所述活化器活化从储库中产生的雾；将所述非热等离子体活化器连接到储库的通路；外管，其中所述外管将非热活化器连接到外部大气；并且其中从所述储库产生的雾可以通过漏斗到达活化器，并且进一步地在所述雾被活化器活化之后，所述雾可以通过所述外管到达外部大气。
本申请的又一个方面是提供用于重复净化设备的净化循环的指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令包括：在基本封闭的空间中感测病原体的存在；将病原体的存在传达给计算机数据库；使用计算机数据库识别在基本封闭的空间中感测到的病原体；根据病原体的识别从计算机数据库中选择净化循环程序；将所选择的程序传送到净化设备，其中所述净化设备被联网以自动跟随所述程序；根据所述程序执行净化循环，其中每个净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及将等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
本申请的另一方面是包括使基本封闭的空间暴露于消毒气体的步骤的方法，所述消毒气体包含二氧化氯、环氧乙烷、臭氧、环氧丙烷、二氧化氮、甲醛或其组合。在一些实施方式中，清洁流体包含浓度为6％至9％的过氧化氢。在特定的实施方式中，清洁流体包含浓度为约7.8％的过氧化氢。在一些实施方式中，使物品或基本上封闭的空间暴露于等离子体活化的离子颗粒，其量足以提供相对于未处理的对照大于6-log10活菌或活菌孢子的减少。在特定实施方式中，使物品、表面或基本封闭的空间暴露于等离子体活化的离子颗粒，其量足以提供相对于未处理对照大于7-log10的细菌或细菌孢子的杀灭。在其他实施方式中，使物品、表面或基本封闭的空间暴露于等离子体活化的离子颗粒，其量足以提供相对于未处理的对照大于8-log10的细菌或细菌孢子的杀灭。在另一个实施方式中，使物品、表面或基本封闭的空间暴露于等离子体活化的离子颗粒，其量足以提供相对于未处理的对照大于9-log10的细菌或细菌孢子的杀灭。
本申请的另一个方面是一种净化设备，其包括：基本封闭的腔室，所述基本封闭的腔室包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分；超声空化器，所述超声空化器包括近端和远端，所述近端连接到所述底部腔室部分，所述远端延伸到腔室内部，所述空化器包括压电换能器，以使得以共振频率振动材料，从而产生多个剪切的流体颗粒；进入侧部腔室部分的入口管，该管构造成使得清洁流体可被动地位于底部腔室部分中并浸没超声空化器的远端，使得剪切的流体颗粒向上流过清洁流体并穿过液-气界面，形成积聚在顶部腔室部分中的气溶胶微滴雾；从顶部腔室部分中的开口延伸的出口管，所述出口管在顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于排出气溶胶微滴，其中限制所述中空腔的尺寸以控制微滴的流动或者使用挡片来控制微滴的流动；以及非热等离子体活化器，所述非热等离子体活化器包括与所述远端开口相邻的一个或多个电极，所述电极配置成产生高压脉冲，活化气溶胶微滴以形成等离子体活化的离子颗粒，用于净化物品、表面或基本封闭的空间。在某些实施方式中，所述超声空化器被可连接地与超声信号发生器关联。在特定实施方式中，所述超声空化器配置成用于产生直径在5到50μm之间的气溶胶微滴。
在另一个实施方式中，所述超声空化器的远端包括压电盘，并且所述压电换能器配置成使压电盘的表面振动，作为剪切清洁流体的表面。在另一个实施方式中，所述超声空化器的远端包括喷嘴，并且所述压电换能器配置成使喷嘴的金属表面振动，作为剪切清洁流体的表面。在某些实施方式中，管连接到壳体，壳体支撑包括清洁流体的容器。在特定实施方式中，共振频率在25kHz到200kHz之间。在其他实施方式中，所述喷嘴产生集中的喷射图案，其喷射图案的直径在0.07英寸至1英寸之间。在特定实施方式中，喷嘴产生直径在2英寸至6英寸之间的锥形喷射图案。在进一步的实施方式中，所述喷嘴产生最大12英寸宽的扇形喷射图案。在另一个实施方式中，多个超声喷雾喷嘴设置在内腔室部分中。在其他实施方式中，所述非热等离子体活化器包括介质阻挡放电(DBD)、级联介质阻挡放电、电容放电、滑动弧放电、电阻阻挡放电、等离子体射流、脉冲火花放电、辉光放电或其组合。在特定实施方式中，所述非热等离子体发生器是体积DBD(VDBD)或表面DBD(SDBD)。
在某些实施方式中，电源包括DC电源、高频AC电源、RF电源、微波电源、脉冲DC电源和脉冲AC电源。在特定实施方式中，清洁流体包含液体。在进一步的实施方式中，清洁流体包含过氧化氢、过乙酸、过碳酸钠或其组合，并且任选进一步地，清洁流体包含增加自由基保护的组分，包括臭氧、烯烃、醛或卤素。在另外的实施方式中，腔室设置在更大的腔室内，并且通过围绕非热等离子体活化器延伸的管状壁连接到所述更大的腔室，并且在结构上配置成允许等离子体活化的离子颗粒被排出到在所述较大的腔室顶部的子腔室中，以净化放置在其中的至少一个物品。在特定的实施方式中，所述至少一个物品包含医疗装置或动物组织材料。在某些实施方式中，所述子腔室还包括消毒气体源，用于将所述至少一个物品暴露于消毒气体。在其他实施方式中，消毒气体包括二氧化氯、环氧乙烷、臭氧、环氧丙烷、二氧化氮、甲醛或其组合。在另一个实施方式中，所述子腔室还包括用于使至少一个物品经受紫外线的装置。
在另一个实施方式中，壳体还包括可动推车，其中管状壁，喷嘴和电极从可动推车的外表面延伸。在某些实施方式中，所述可动推车还包括用于产生选自二氧化氯、环氧乙烷、臭氧、环氧丙烷、二氧化氮、甲醛或其组合的消毒气体的装置。在进一步的实施方式中，所述可动推车还包括金属洗涤器箱、鼓风机和碳活化过滤器，并且所述金属洗涤器箱在结构上构造成使得鼓风机通过碳活化过滤器吸入空气，并且通过壳体、鼓风机和过滤器一起工作形成洗涤器。在某些实施方式中，可动推车还包括用于使碳活化过滤器与紫外光接触的装置，以便破坏在过滤器上构建的等离子体活化的离子颗粒。
本申请的另一方面是一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：将超声空化器浸没在清洁流体的储库中；用由超声空化器产生的超声波振动空化清洁流体；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体被空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。在特定的实施方式中，病原体是细菌。
本申请的另一方面是一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。在特定的实施方式中，使用超声波振动施加力。在某些实施方式中，超声波振动由超声晶片产生。
本申请的另一个方面是一种用于净化物品或基本封闭的空间的设备，其包括：清洁流体储库；超声空化器，其中所述超声空化器浸没在储库中；非热等离子体活化器，其中所述活化器活化从储库中产生的雾；漏斗，其中所述漏斗将所述非热等离子体活化器连接到所述储库；外管，其中所述外管将非热活化器连接到外部大气；以及，其中从储库产生的雾能够通过漏斗到达活化器，并且在雾被活化器活化之后，雾能够通过外管到达外部大气。
本申请的另一方面是一种净化基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：使用传感器感测基本封闭的空间的大气中空气传播病原体的存在；将来自所述传感器的空气传播病原体的存在传达给联网的计算机处理器；从联网的计算机处理器将空气传播病原体存在于基本封闭的空间中传送到净化设备；启动所述净化设备的净化循环，其中所述净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时使清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
本申请的另一方面是一种用于净化基本封闭的空间的系统，其包括：用于空气传播病原体的传感器，其中所述传感器与计算机处理器联网连通；计算机处理器，其中所述计算机处理器与所述传感器和净化设备联网连通；净化设备，其中所述净化设备与所述计算机处理器联网连通，并且进一步地所述净化设备包括：清洁流体储库；超声空化器，其中所述超声空化器浸没在储库中；非热等离子体活化器，其中所述活化器活化从储库中产生的雾；漏斗，其中所述漏斗将所述非热等离子体活化器连接到所述储库；外管，其中所述外管将非热活化器连接到外部大气；以及其中从储库产生的雾能够通过漏斗到达活化器，并且进一步地，在雾被活化器活化之后，雾能够通过外管到达外部大气。
本申请的另一方面是一种非暂时性计算机可读介质，其提供用于重复净化设备的净化循环的指令，所述指令包括：感测在基本封闭的空间中病原体的存在；将病原体的存在传达给计算机数据库；使用计算机数据库识别在基本封闭的空间中感测到的病原体；基于病原体的识别从计算机数据库中选择净化循环的程序；将所选择的程序传送到净化设备，其中所述净化设备被联网以自动跟随所述程序；根据所述程序执行净化循环，其中每个净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
本申请的另一方面是一种具有电弧转换器的装置，该电弧转换器使用限定速度的脉冲来提供更好的电离。
当结合附图和权利要求考虑时，参考以下详细描述，将更好地理解本申请的这些和其他方面以及实施方式。
附图说明
图1是使用活化的清洁流体雾使生化试剂变性的一般方法的方框流程图。
图2是用于使生物制剂变性的装置的第一实施方式的示意图，其中活化器的位置接近雾发生器。
图3是用于使生物制剂变性的装置的第二实施方式的示意图，其中活化器的位置远离雾发生器。
图4是用于使生物制剂变性的装置的第三实施方式的示意图，其同时具有近处和远处的活化器。
图5示出了流式净化设备。
图6示出了基于腔室的净化设备。
图7示出了用于净化房间的净化设备。
图8示出了用于加热、通风和空调管道系统的净化设备。
图9示出了用于人呼吸的空气净化设备。
图10A表示设备元件的配置，其中清洁流体源40和雾发生器42通过活化装置70连接，活化装置70具有高达360度的可调节旋转范围。图10B表示设备元件的配置，其中清洁流体源40与雾发生器42连接，雾发生器42又通过活化装置70连接到雾输送单元72，活化装置70具有高达360度的可调节旋转范围。图10C表示设备元件的配置，其中雾发生器42安装在活化装置70上，活化装置70具有高达360度的可调节旋转范围。图10D表示设备元件的另一种配置，其中雾发生器42馈送到雾输送单元72中，雾输送单元72安装在活化装置70上，活化装置70具有高达360度的可调节旋转范围。
图11A描绘了一个实施方式，其中至少雾发生器42和电压源52包含在便携式壳体内。雾发生器功能性地连接到雾输送单元72，雾输送单元72可以安装在壳体上或者是远程单元。图11B描绘了包含在便携式容器内的雾发生器42和电压源52，其中整个单元可以手持，安装在另一个装置上，或者由另一个机器或机器人保持/安装在另一个机器或机器人上。图11C描绘了示例性实施方式，其中雾发生器42和电压源52包含在可穿戴容器(例如背包)内。
图12A示出了净化设备，其包括超声晶片78或超声喷雾器作为雾发生器。图12B图示了一种系统，其中移动/无线/远程控制装置84功能性地连接到本公开的净化设备，例如喷雾器82。图12C图示了该系统的一个实施方式，其中该系统包括多个净化设备，例如喷雾器，其由控制装置84控制并且还通过有线或无线装置在喷雾器82之间进行通信。来自各个喷雾器82的信息可以整体地或单独地反馈到控制装置84。例如，由两个不同喷雾器82发出的剂量可以在不同时间开始或完成，并且可以独立地报告数据。
图13A-B示出了具有由控制装置84控制的单个(图13A)或多个(图13B)雾发生器42的类似系统，该控制装置84还向外部源提供关于处理区域或表面的数据94。
图14示出了一个系统，其中雾发生器42、清洁流体源40和雾输送单元72还与传感器98联接。
图15图示了用于形成自由基的示例性整流器，包括电压源52、与等离子体活化器76联接的至少一个二极管/电容器102。
在整个附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记和字符用于表示所示实施方式的相同特征、元件、组件或部分。此外，虽然现在将参考附图详细描述本公开，但是这样做是结合说明性实施方式并且不受附图和所附权利要求中所示的特定实施方式的限制。
具体实施方式
将详细参考本申请的某些方面和示例性实施方式，在所附结构和附图中示出实施例。结合示例性实施方式描述了本申请的各方面，包括方法、材料和实施例，这样的描述是非限制性的，并且本申请的范围旨在包括通常已知或者并入本文中的所有等同物、替代物和修改。关于本申请中的教导，本申请中描述的任何已授权的专利、在审专利申请或专利申请公开通过引用明确地并入本文。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与所公开的方法和组合物所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。必须注意的是，本文和所附权利要求中所使用的单数形式“一”，“一个/一种”和“所述/该”包括复数指代，除非上下文另有明确说明。因此，例如，提及“一种肽”包括“一种或多种”肽或“多种”这样的肽。
范围在本文中可以表示为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解该特定值形成另一个实施方式。应进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。还应理解，本文公开了许多值，并且除了值本身之外，每个值在本文中也被公开为“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。还应理解，当公开一个值时，如本领域技术人员适当理解地，“小于或等于该值”，“大于或等于该值”和值之间的可能范围也被公开。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“小于或等于10”以及“大于或等于10”。
如本文所用，术语“净化”是指用于中和或去除区域或物品中的病原体。如本文所用，术语“病原体”包括但不限于细菌、酵母、原生动物或其他病原微生物。术语“病原体”还包括靶向生物恐怖剂。
如本文所用，术语“细菌(bacteria)”应意指一大组单细胞微生物的成员，所述单细胞微生物具有细胞壁但缺乏细胞器和有组织的细胞核。细菌的同义词可包括术语“微生物(microorganisms)”，“微菌(microbes)”，“病菌(germs)”，“杆菌(bacilli)”和“原核生物(prokaryotes)”。示例性细菌包括，但不限于，分枝杆菌属物种(Mycobacterium species)，包括结核分枝杆菌(M.tuberculosis)；葡萄球菌属物种(Staphylococcus species)，包括表皮葡萄球菌(S.epidermidis)，金黄色葡萄球菌(S.aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant S.aureus)；链球菌属物种(Streptococcus species)，包括肺炎链球菌(S.pneumoniae)，化脓性链球菌(S.pyogenes)，变异链球菌(S.mutans)，无乳链球菌(S.agalactiae)，马链球菌(S.equi)，狗链球菌(S.canis)，牛链球菌(S.bovis)，马肠链球菌(S.equinus)，咽峡炎链球菌(S.anginosus)，血链球菌(S.sanguis)，唾液链球菌(S.salivarius)，轻链球菌(S.mitis)；其他致病性链球菌属物种，包括肠球菌属物种(Enterococcus species)，如粪肠球菌(E.faecalis)和屎肠球菌(E.faecium)；流感嗜血杆菌假单胞菌属物种(Haemophilus influenzae,Pseudomonas species)，包括铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)，类鼻疽假单胞菌(P.pseudomallei)和鼻疽假单胞菌(P.mallei)；沙门氏菌属物种(Salmonella species)，包括小肠结肠炎沙门氏菌(S.enterocolitis)，鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)，肠炎沙门氏菌(S.enteritidis)，邦戈沙门氏菌(S.bongori)和猪霍乱沙门氏菌(S.choleraesuis)；志贺氏菌属物种(Shigella species)，包括弗氏志贺氏菌(S.flexneri)，宋内志贺氏菌(S.sonnei)，痢疾志贺氏菌(S.dysenteriae)和鲍氏志贺氏菌(S.boydii)；布鲁氏菌属物种(Brucella species)，包括羊布鲁氏菌(B.melitensis)，猪布鲁氏菌(B.suis)，流产布鲁氏菌(B.abortus)和百日咳布鲁氏菌(B.pertussis)；奈瑟氏菌属物种(Neisseria species)，包括脑膜炎奈瑟氏菌(N.meningitidis)和淋病奈瑟氏菌(N.gonorrhoeae)；大肠杆菌(Escherichia coli)，包括产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic E.coli，ETEC)；霍乱弧菌(Vibrio cholerae)，幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)，嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)，沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)，艰难梭菌(Clostridium difficile)，新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)，莫拉氏菌属物种(Moraxella species)，包括卡他莫拉菌(M.catarrhalis)，弯曲杆菌属物种(Campylobacter species)，包括空肠弯曲杆菌(C.jejuni)；棒状杆菌属物种(Corynebacterium species)，包括白喉杆菌(C.diphtheriae)，溃疡棒杆菌(C.ulcerans)，伪结核棒状杆菌(C.pseudotuberculosis)，假白喉棒杆菌(C.pseudodiphtheriticum)，解脲棒杆菌(C.urealyticum)，溶血棒杆菌(C.hemolyticum)，马棒杆菌(C.equi)；单核细胞增多性李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)，星状诺卡菌(Nocardia asteroides)，拟杆菌属物种(Bacteroidesspecies)，放线菌属物种(Actinomycetes species)，梅毒螺旋体(Treponema pallidum)，钩端螺旋体属物种(Leptospirosa species)，肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)；变形杆菌属(Proteus sp.)，包括普通变形杆菌(Proteus vulgaris)；沙雷氏菌属(Serratiaspecies)，不动杆菌属(Acinetobacter)，耶尔森氏菌属物种(Yersinia species)，包括鼠疫耶尔森氏菌(Y.pestis)和假结核耶尔森氏菌(Y.pseudotuberculosis)；土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)，肠杆菌属物种(Enterobacter species)，拟杆菌属物种(Bacteriodes species)，军团菌属物种(Legionella species)，伯氏疏螺旋体属物种(Borrelia burgdorferi)等。如本文所用，术语“靶向生物恐怖剂”包括，但不限于，炭疽(炭疽芽孢杆菌(Bacillus antracis))，鼠疫(鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis))和兔热病(土拉弗朗西斯菌(Franciscella tularensis))。
如本文所用，术语“病毒”可包括，但不限于，流感病毒，疱疹病毒，脊髓灰质炎病毒，诺如病毒和逆转录病毒。病毒的实例包括，但不限于，人免疫缺陷病毒1型和2型(HIV-1和HIV-2)，人T细胞嗜淋巴细胞病毒I型和II型(HTLV-I和HTLV-II)，甲型肝炎病毒，乙型肝炎病毒(HBV)，丙型肝炎病毒(HCV)，丁型肝炎病毒(HDV)，戊型肝炎病毒(HEV)，庚型肝炎病毒(HGV)，细小病毒B19病毒，甲型肝炎病毒，庚型肝炎病毒，戊型肝炎病毒，输血传播病毒(TTV)，EB病毒(Epstein-Barr virus)，人巨细胞病毒1型(HCMV-1)，人疱疹病毒6型(HHV-6)，人疱疹病毒7型(HHV-7)，人疱疹病毒8型(HHV-8)，甲型流感病毒，包括H1N1和H5N1亚型，人偏肺病毒(human metapneumovirus)，严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒，汉坦病毒和来自沙粒病毒科(如拉沙热病毒(LFV))，肺病毒亚科(例如，人偏肺病毒)，丝状病毒科(例如，埃博拉病毒(EBOV)，马尔堡病毒(MBGV)和寨卡病毒)的RNA病毒；布尼亚病毒科(例如，裂谷热病毒(RVFV)，克里米亚-刚果出血热病毒(CCHFV)和汉坦病毒)；黄病毒科(西尼罗河病毒(WNV)，登革热病毒(DENV)，黄热病病毒(YFV)，GB病毒C型(GBV-C；以前称为庚型肝炎病毒(HGV))；轮状病毒科(如轮状病毒)，和它们的组合。在一个实施方式中，受试者感染HIV-1或HIV-2。如本文所用，术语“真菌”是指腐生和寄生孢子产生的真核生物组的任何成员，通常为丝状生物，原先被分类为缺乏叶绿素的植物，并且包括霉菌(molds)，锈菌(rusts)，霉菌(mildews)，黑粉菌(smuts)，蘑菇和酵母菌。示例性真菌包括，但不限于，曲霉属物种(Aspergillus species)，皮肤真菌(Dermatophytes)，皮炎芽生菌(Blastomycesderinatitidis)，念珠菌属物种(Candida species)，包括白色念珠菌(C.albicans)和克鲁氏念珠菌(C.krusei)；糠秕马拉色菌(Malassezia furfur)，威尼克外瓶霉(Exophialawerneckii)，霍塔氏毛孢子菌(Piedraia hortai)，白吉利毛孢子菌(Trichosporonbeigelii)，波氏假阿利什霉(Pseudallescheria boydii)，灰马杜拉分支菌(Madurellagrisea)，荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum)，申克孢子丝菌(Sporothrixschenckii)，荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum)，癣(Tinea species)，包括花斑癣(T.versicolor)，脚癣(T.pedis)，甲癣(T.unguium)，股癣(T.cruris)，头癣(T.capitus)，体癣(T.corporis)，须癣(T.barbae)；毛癣菌种类(Trichophyton species)，包括红色毛癣菌(T.rubrum)，指间毛癣菌(T.interdigitale)，断发毛癣菌(T.tonsurans)，紫色毛癣菌(T.violaceum)，雅温德毛癣菌(T.yaoundei)，许兰毛癣菌(T.schoenleinii)，麦格毛癣菌(T.megninii)，苏丹毛癣菌(T.soudanense)，马毛癣菌(T.equinum)，意瑞奈斯毛癣菌(T.erinacei)和疣状毛癣菌(T.verrucosum)；生殖器支原体(Mycoplasmagenitalia)；小孢子癣菌属(Microsporum species)，包括奥杜安氏小孢子菌(M.audouini)，铁锈色小孢子癣菌(M.ferrugineum)，犬小孢子菌(M.canis)，猪小孢子菌(M.nanum)，曲小孢子菌(M.distortum)，石膏样小孢子菌(M.gypseum)，粉小孢子菌(M.fulvum)等。
如本文所用，术语“原生动物”应指不同群体真核生物的任何成员，其主要是单细胞的、单独存在或聚集成菌落的，通常是非光合作用的，并且根据它们的运动能力和运动方式(如通过伪突起、鞭毛或纤毛)通常进一步分为门类。示例性的原生动物包括，但不限于，疟原虫物种(Plasmodium species)，包括恶性疟原虫(P.falciparum)，间日疟原虫(P.vivax)，卵形疟原虫(P.ovale)，和三日疟原虫(P.malariae)；利什曼原虫物种(Leishmania species)，包括硕大利什曼原虫(L.major)，热带利什曼原虫(L.tropica)，杜氏利什曼原虫(L.donovani)，婴儿利什曼原虫(L.infantum)，恰氏利什曼原虫(L.chagasi)，墨西哥利什曼原虫(L.mexicana)，巴拿马利什曼原虫(L.panamensis)，巴西利什曼原虫(L.braziliensis)和圭亚那利什曼原虫(L.guyanensi)；隐孢子虫，贝氏等孢子球虫，刚地弓形虫，阴道毛滴虫，和环孢子虫物种。
如本文所用，术语“物品”是指可能易受病原体污染的任何固体物品或物体。如本文所用，术语“基本封闭的空间”是指房间、帐篷、建筑物或任何基本上封闭的人造结构，并且可能易受病原体污染。术语“基本封闭的空间”不限于人造结构，即使本文所示的实施方式可以优选地指对这种结构的净化。
如本文所用，术语“传感器”可以指适用于检测设备、表面上或基本封闭的空间中的污染的任何类型的传感器。传感器的实例包括但不限于光传感器，电流传感器，重量传感器，湿度传感器，压力传感器或任何类型的生物传感器。
如本文所用，术语“剪切”是指使用力将液体颗粒破碎成离散基团的过程，所述离散基团作为剪切颗粒的受激的独立子基团移动和流动，直到颗粒基团在流体相中转变成雾。如本文所用，术语“雾”是指气溶胶微滴的云状物。如本文所用，术语“气溶胶”是直径为约1至约20微米的细液滴的胶体。
如本文所用，术语“清洁流体”是指用于净化物品或基本封闭的空间的活性物质(species)的来源。优选的活性物质是氢氧根离子，优选的来源是过氧化氢。该来源可以替换为更复杂的物质，其在反应或分解时产生氢氧根离子。这种更复杂的物质的实例包括过乙酸(CH2COO--OH+H2O)，过碳酸钠(2Na2CO3+3H2O2)和戊二醛(CH8O2)。清洁流体可以进一步包括促进物质，其有助于活性物质完成其对生物微生物的攻击。这种促进物质的实例包括乙二胺四乙酸盐，异丙醇，酶，脂肪酸和酸。清洁流体是任何可操作的类型。清洁流体必须含有可活化的物质。优选的清洁流体包含氢氧根离子(OH-)源，用于随后的活化。这种来源可以是过氧化氢(H2O2)或产生氢氧根离子的前体物质。可以适当地使用其他氢氧根离子源。其他可操作的氢氧根离子源的实例包括过乙酸(CH2COO--OH+H2O)，过碳酸钠(2Na2CO3+3H2O2)和戊二醛(CH8O2)。也可以使用其他可活化的物质和这些其他可活化的物质的来源。
清洁流体还可以含有促进物质，其本身不是可活化物质的来源，例如氢氧根离子，而是以某种有益的方式改变净化反应。实例包括：乙二胺四乙酸(EDTA)，其结合金属离子，使活化物质更容易破坏细胞壁；醇，如异丙醇，其可以改善雾对细胞的润湿作用；酶，其加速或强化氧化还原反应，其中活化物质攻击细胞壁；脂肪酸，其作为辅助抗微生物，可与自由基结合产生残留的抗微生物活性；和酸，如柠檬酸、乳酸或草酸，其加速或强化氧化还原反应，并可作为pH敏感有机体的辅助抗微生物物质。也可以使用各种可活化的物质和各种促进物质的混合物。清洁流体优选是水溶液，但也可以是有机物如醇的溶液。清洁流体源可以是清洁流体本身的来源，或者是化学反应或分解以产生清洁流体的清洁流体前体的来源。
如本文所用，术语“非热等离子体活化器”是指将清洁流体活化到活化状态(例如电离、等离子体或自由基状态)的活化器，随着时间的推移，所述活化状态返回到非活化状态(称为“重组”的过程)。为了完成活化，活化器产生活化能，例如电能或光子能。光子能可以通过激光产生。活化器的实例包括AC电场，AC电弧，DC电场，脉冲DC电场，DC电弧，电子束，离子束，微波束，射频束和紫外光束。活化器可以包括调谐器，其调节活化能量的振幅、频率、波形或其他特性以实现期望的(通常是最大的)活化清洁流体雾的重组时间。如本文所用，术语“等离子体活化的离子颗粒”是指活化的OH-离子。
如本文所使用的，术语“超声空化”指的是使用超声波来使流体(如清洁流体)空化。可以通过本领域技术人员已知的一系列方法和装置(包括高压超声喷雾器，超声喷嘴或超声晶片)将超声空化施加到流体上。如这里所使用的，术语“超声/超声波”表示高于可听范围的声音频率，包括超过20kHz的任何声音频率。
如本文所用，术语“超声空化器”是指用于对清洁流体进行超声空化的装置。超声空化器的实例包括高压超声喷雾器，超声喷嘴或超声晶片。例如，高压超声喷雾器在50至400巴的压力下使液体颗粒雾化以产生气溶胶微滴。超声喷嘴是一种喷嘴，其使用由压电换能器产生的高频振动来使液体空化。优选的实施方式使用超声晶片。在一个实施方式中，超声晶片是以超声频率振动以产生水滴的陶瓷膜。在另一个实施方式中，超声晶片是小金属板，其以高频振动以使液体空化。普通技术人员将理解的是，超声空化器的选择不限制本申请的范围。
使用活化清洁流体雾进行净化的方法和设备
如在美国专利号6,969,487(其通过引用并入本文)中所公开的，用于执行净化的方法包括以下步骤：产生活化的清洁流体雾，其中至少一部分清洁流体雾处于活化状态；并将活化的清洁流体雾与待净化的位置接触。
图1描绘了用于进行净化的优选方法。产生活化的清洁流体雾，标号20。可以使用任何可操作的方法，并且在图1的步骤20中示出了优选的方法。提供清洁流体源，标号22。清洁流体优选是液体，其可以通过任何力或能量的方式在环境压力下空气中蒸发以形成雾。液体清洁流体可以在一个大气压或稍高的压力下储存，而气态的清洁流体通常需要加压储存。清洁流体的来源也可以是清洁流体的前体，例如固体、液体或气体，其反应、分解或以其他方式产生清洁流体。
产生包含可活化物质和促进物质(如果有的话)的清洁流体雾，标号24。用于产生清洁流体雾的雾发生器可以是任何可操作的类型。在优选的情况下，清洁雾或蒸汽是蒸发的清洁流体的细小微滴。优选地，微滴的尺寸大致均匀，直径在约1微米至约20微米的级别。各种类型的雾发生器已用于原型研究。
活化清洁流体雾以产生活化的清洁流体雾，标号26。该活化在雾中产生清洁流体材料的活化物质，例如处于电离，等离子体或自由基状态的清洁流体材料。至少一部分可活化物质被活化，并且在一些情况下，一些促进物质(如果有的话)被活化。需要高产率的活化物质来提高净化过程的效率，但不需要全部或甚至大部分可活化的物质达到活化状态。可以使用任何可操作的活化器。活化场或束可以是电的或光子的。实例包括AC电场，AC电弧，DC电场，脉冲DC电场，DC电弧，电子束，离子束，微波束，射频束和由激光或其他源产生的紫外光束。活化器在清洁流体雾中使清洁流体的至少一些可活化的物质被激发成离子、等离子体或自由基状态，从而实现“活化”。这些活化物质与微生物有机体的细胞壁进行氧化还原反应，从而破坏细胞或至少阻止它们的增殖和生长。在优选的过氧化氢的情况下，至少一些H2O2分子离解产生氢氧根(OH-)和单原子氧(O-)离子的活化物质。这些活化物质保持解离一段时间，通常为几秒或更长，在此期间它们攻击并破坏生物微生物。活化器优选地可调节活化场或活化束的频率、波形、振幅或其他性质，从而可以优化以实现对生物微生物起作用的最大重组时间。在过氧化氢的情况下，离解的活化物质重新组合形成双原子氧和水，其为无害的分子。
雾发生器和活化器的物理关系可以是几种类型，图2-4示意性示出了三种类型的净化设备38。在每种情况下，清洁流体源40提供清洁流体流到雾发生器42中。雾发生器形成清洁流体的清洁流体雾44。清洁流体雾44包括可活化物质和促进物质(如果有的话)。在图2的实施方式中，示意性地示出为一对放电板(清洁流体雾44通过其中)的活化器46位于雾生成器42附近，并且优选地紧邻雾生成器42。在这种情况下，雾生成器42和活化器46通常为了方便起见包装在一个壳体中。离开雾发生器42的清洁流体雾44被活化器46立即活化，以产生活化的清洁流体雾48。在图3的实施方式中，这里示意性地示出为一组微波源的活化器46的位置远离雾生成器42。清洁流体雾44从雾生成器42流出，作为未活化的清洁流体雾保持一段时间，然后进入受活化器46影响并由活化器46活化的区域。这两个实施方式可以如图4所示组合，其中清洁流体雾44最初被靠近雾发生器42的活化器46a活化以形成活化的清洁流体雾48，然后保持在活化状态或根据需要通过远离雾发生器42的活化器46b重新活化。在这种情况下，活化器46b示例为紫外光源。图4的设备具有的优点是，清洁流体最初被活化，然后保持在活化状态一段延长的时间，以达到延长的有效状态。根据每种情况的物理限制，在不同的情况下使用这些各种类型的装置38，随后讨论一些示例性情况。可以在适当的位置提供颗粒和/或气体过滤器以除去作为微生物有机体载体的颗粒物质，也可去除残留的清洁雾及其反应产物。
使所述活化的清洁流体雾48接触待净化的位置，标号28。位置的类型和接触的方式导致一些先前描述的一般方法的具体实施方式，如下所述。
图5示出了净化设备38的流式形式。这种类型的设备通常使用图2中所示的一般配置。其中活化器46位于雾发生器42的附近。它不需要壳体，尽管它可以在壳体内使用。在图5和其他图中示出了设备的具体实施方式，结构的共同元件将被赋予与其他地方相同的附图标记，并且其他描述被结合到每个实施方式的描述中。来自清洁流体源40的清洁流体被供应到雾生成器42，清洁流体雾44从雾发生器42流出。清洁流体雾44流过管50的内部，管50引导并指引清洁流体雾44的流动。当清洁流体雾44流过管50的内部时，由电压源52供电的活化器46活化清洁流体雾44，使得活化的清洁流体雾48作为流从管50流出。将所述流引导到要净化的体积中或针对的物体。
这种图5的基本配置可以在很宽的尺寸范围内扩展。在一个实例中，清洁流体源40是通常用于分配流体或气体的手持式压力罐。电压源52是电池和电路，用于向活化源46提供高电压足够的时间以活化存储在压力罐内的清洁流体的量。管50是压力罐的喷嘴。在另一个实例中，管50是手持式棒，其由较大容积的清洁流体源40和插入式或电池电压源52操作。清洁流体源40可以被加压以驱动清洁流体的流通过管50，或者可以设置一个可选的泵54，其迫使清洁流体以很大的力通过雾发生器42并流出管50。
设备38的其它形式主要与围体结合使用，以包围净化处理或物体或流，或者以实现围体内部的净化。图6示出了包括围体56的设备38，围体56用作腔室，物体58在腔室中被净化。物体58可以是静止的，或者它可以在输送机上移动通过围体56。该实施方式还示出了本设备的形式，其中活化的清洁流体雾48被添加到另一气流60并与其混合。活化的清洁流体雾48与气流60混合，并且混合气流与物体58接触。该实施方式可以实施为连续流动系统，如图所示，或者实施为批量系统，其中围体56以批量方式填充活化的清洁流体雾48或者活化的清洁流体雾48和气体60的混合物。
在图7的实施方式中，围体56由房间或诸如交通工具的其他结构的壁，地板和天花板形成。活化的清洁流体雾由图4所示类型的集成设备产生，其中雾生成器42和活化器46a作为单个单元封装在一起。提供可选的第二活化器46b并以与图4描述相关的方式使用，其公开内容并入这里。第二活化器46b将活化的清洁流体雾在活化状态下保持延长的时间段，以便允许完全净化房间。第二活化器46b可以建在围体56的壁，地板或天花板中，或者它们可以作为便携式单元提供，仅在净化处理期间定位在围体56内。图7的净化设备38净化房间、交通工具或其他结构的内壁，以及其中的物体和人。图7所示类型的设备38可用于净化固定的家庭、办公室或其他设施中的房间，或可移动交通工具(例如飞机，汽车，船舶或军用交通工具)的内部。围体56也可以是由净化人员穿戴的防护服，以便为其正常操作或在防护服中发生泄漏的情况下提供其内部的持续净化。
图8示出了一个实施方式，其中将雾发生器42和活化器46内置或者临时插入HVAC系统的管道形式的围体56中。管道62可以是HVAC系统的主管道的一部分，或者它可以是添加到HVAC系统的辅助管道，用于接收净化设备38。过滤器64设置在雾气发生器42和活化器46的下游，用于去除颗粒和任何残留的雾。过滤器64可以是例如已知类型的多孔碳，低限制聚结过滤器。
如图8的实施方式所示，除了固体物体之外，净化设备38还可用于净化空气和其他气流。图9示出了一个实施方式，其中净化设备38以防毒面具的方式使用，以为人提供净化的呼吸空气。围体56被构造为具有进气口和出口的滤毒罐，所述出口向放置在人面部上的面罩66提供空气。通过雾发生器42将清洁流体雾注入到进入的空气中。可以设置活化器46的位置以便以图2的方式活化清洁流体雾。相反，在这种情况下，活化器46位于进气口的下游，使得清洁流体雾首先与进入的空气充分混合，然后被活化器46活化。如前所述提供过滤器64以除去颗粒和雾的任何液体残留。
在图2-9中的所有这些实施方式都在大约一个大气压或略高于一个大气压的环境压力下操作，所有这些都在“基本上一个大气压的环境压力”的范围内。如前所述，这种能力很重要，因为大多数净化情况都需要能够在不设置真空室或压力室的情况下实现净化。雾发生器在进入一个大气压环境时会产生较小的雾过压，但不需要真空或压力室。特别是在诸如图3、4、6、8和9所示的实施方式中，颗粒物质可从污染区域或受污染的气流中除去并在过滤器上收集，从而去除微生物有机体的载体介质以及破坏暴露的微生物有机体本身。
净化方法
本申请的一个方面涉及一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：将清洁流体剪切成包含气溶胶微滴的雾，所述雾积聚在基本封闭的腔室的顶部腔室部分中，所述基本封闭的腔室包括漏斗形的顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分，其中清洁流体通过超声空化剪切；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使物品或基本封闭的空间与等离子体活化的离子颗粒接触。普通技术人员将理解，如漏斗形的顶部腔室的形式，或施加等离子体活化的离子颗粒的气雾化方法的因子并不限制本发明。
本申请的另一个方面涉及一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：通过使用浸没在包含清洁流体的基本封闭的腔室中的超声空化器使清洁流体空化，将清洁流体剪切成由包含气溶胶微滴的雾；在从所述基本封闭的腔室的顶部腔室部分中的开口延伸的出口管中使雾经受非热等离子体活化器，其中所述出口管在顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于排出气溶胶微滴以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使物品或基本封闭的空间与等离子体活化的离子颗粒接触。
本申请的另一个方面是用于净化物品或基本封闭的空间的方法，包括如下步骤：将超声空化器浸没在清洁流体的储库中；用超声空化器产生的超声波振动使清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体空化的同时由清洁流体产生雾；使雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。
本申请的另一个方面涉及一种用于净化物品或基本封闭的空间的方法，包括如下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在清洁流体通过力进行空化的同时由清洁流体产生雾；使雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与病原体接触。
本公开提供了通过超声空化净化物品或大致封闭的空间的方法。本发明人已经发现，在清洁流体中使用超声空化意外地导致低压、低流体流动雾，一旦雾被活化其显著地增强了杀灭性能以及净化紧密封闭环境的能力。该方法还有利地降低了净化过程中使用的机器的复杂性，因为不需要空气压缩。
净化设备
本申请的另一方面涉及微型净化设备，其包括DCV微型变压器和/或DCV微型压缩机，以降低功率需求和设备的总重量和尺寸。在一些实施方式中，微型净化设备具有午餐盒大小至背包大小，和/或具有10-40磅的重量。在一些实施方式中，微型净化设备放置在背包、轻便的便携箱中或轮式推车上。在某些实施方式中，该设备包括小室系统，该小室系统加热净化溶液以在通过电弧系统之前引起蒸发。在特定实施方式中，该设备包括可充电电池操作的便携式轮式系统(类似于IV支架式系统的形式)。
在一些实施方式中，DCV微型变压器具有在6-36V的范围内的输入DC电压，并产生12-22.5kV的输出。在一些实施方式中，DCV微型变压器具有24V的输入DC电压并产生17.5kV的输出。
在一些实施方式中，DCV微型压缩机提供在10-60psi的范围内的压力，并具有在6-36V的范围内的输入DC电压。在一些实施方式中，DCV微型压缩机提供30-40psi范围内的压力并具有24V的输入DC电压。
在一些实施方式中，微型净化设备进一步包括二极管/电容器整流器，其平滑电弧转换过程，并增加AC转换效率。
在一些实施方式中，微型净化设备还包括低流量泵，其具有在4-40毫升/分钟范围内的流量和在6-36VDC范围内的操作电压。
在一些实施方式中，微型净化设备还含有控制模块，它允许从远程设备(如平板电脑或电话)控制(例如，开始和/或停止设备)和监视微型净化设备。在一些实施方式中，控制模块还控制数据存储、传输和打印。
本申请的另一个方面涉及一种微型净化设备，其包括微型变压器和超声晶片或超声喷雾器作为雾发生器。在一些实施方式中，雾发生器包括基本封闭的超声处理室，其包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分，其中清洁流体在超声处理室内通过超声空化剪切。在一些实施方式中，该设备包括一个以上的超声晶片。在一些另外的实施方式，该设备包括2、3、4、5、6、7、8、9或10个超声晶片。
本申请的另一个方面涉及一种净化设备，其包括二极管/电容器整流器，其平滑电弧转换过程，并增加转换效率。图15示出了示例性整流器，其包括电压源52，与非热等离子体活化器76接合的至少一个二极管/电容器102。
在一些实施方式中，净化设备具有模块化结构，减少了设备的占地面积，并允许不同的设备之间的模块的交换。
在一些实施方式中，净化设备还包括低流量泵，其具有在4-40毫升/分钟范围内的流速和6-36VDC或10-28VDC的范围内的操作电压。
在一些实施方式中，净化设备还含有控制模块，它允许从远程设备(如平板电脑或电话)控制(例如，开始和/或停止设备)和监视微型净化设备。在一些实施方式中，控制模块还控制数据存储、传输和打印。在一些实施方式中，控制模块允许远程服务和连接，用于记录视频或数据，以及用于在使用期间或使用后向制造商提供反馈。
在一些实施方式中，净化设备被安装在旋转基座上，其允许更好的覆盖要净化的区域，如在图10A-D中所示。在一些实施方式中，旋转基座是180度旋转基座。在一些实施方式中，旋转基座是360度旋转基座。在一些实施方式中，旋转基座是可调节的旋转基座，其旋转范围为60-360度。在一些实施方式中，旋转围绕一单轴。在其他实施方式中，旋转围绕多个轴。在其他实施方式中，旋转在所有方向上或者是完全球形运动。图10A表示一种设备元件的配置，其中清洁流体源40和雾发生器42通过活化装置70连接，活化装置70具有高达360度的可调节的旋转范围。图10B表示一种设备元件的配置，其中清洁流体源40与雾发生器42连接，雾发生器42又通过活化装置70连接到雾输送单元72，活化装置70具有高达360度的可调节的旋转范围。图10C表示一种设备元件的配置，其中雾发生器42安装在活化装置70上，活化装置70具有高达360度的可调节的旋转范围。图10D表示设备元件的另一种配置，其中雾发生器42馈送到雾输送单元72中，雾输送单元72安装在活化装置70上，活化装置70具有高达360度的可调节的旋转范围。
图11A-C描绘了可移动或可便携的净化设备的示例性实施方式。该描述并非是在便携式单元内以固定位置示出设备的元件，而是所示的各个部件的放置仅仅是示例性的，并且元件的位置可以重新布置以适合特定应用。图11A描绘了一个实施方式，其中至少雾发生器42和电压源52包含在便携式壳体内。在一些实施方式中，电压源52是AC。在其他实施方式中，电压源52是DC。在其他实施方式中，电压源52可以在AC和DC之间切换。雾生成器42在功能上连接到雾输送单元72，雾输送单元72可以安装在壳体上或者是远程单元。在一些实施方式中，雾输送单元72是手持的，安装在另一装置上，或由另一机器或机器人保持/安装在另一机器或机器人上。在一些另外的实施方式中，机器人是自导航的并且巡逻一个区域。图11B描绘了包含在便携式容器内的雾发生器42和电压源52，其中整个单元可以手持，安装在另一个装置上，或者由另一个机器或机器人保持/安装在另一机器或机器人上。在一些实施方式中，电压源是AC。在其他实施方式中，电压源52是DC。在其他实施方式中，电压源可以在AC和DC之间切换。在特定实施方式中，雾通过高压活化器100从单元分散。在一些实施方式中，高压活化是持久的。在其他实施方式中，高压活化是间歇的。在特定实施方式中，高压活化使雾充电并进一步雾化微滴。图11C描绘了示例性实施方式，其中雾发生器42和电压源52包含在可穿戴容器(例如背包)内。雾生成器42在功能上连接到雾输送单元72，雾输送单元72可以安装在容器上或者是远程单元。在一些实施方式中，雾输送单元72是手持的，安装在另一装置上，或由另一机器或机器人保持/安装在另一机器或机器人上。
如图12A所示，在一些实施方式中，净化设备包括超声晶片或超声喷雾器82作为雾发生器。在一些实施方式中，雾发生器42包括基本封闭的超声室，其包括底部腔室部分或储库、在底部腔室部分和等离子体活化器76之间形成通路的顶部腔室部分74、电压源52、包括清洁流体源40的侧部腔室部分和内部腔室部分，其中通过由超声室内的超声空化装置78产生的超声空化来剪切分配到喷雾器82中的清洁流体80。将清洁流体80引入流体室或储库中直至其浸没超声空化器78。超声空化器78产生谐振超声波用于空化清洁流体，产生通过通道74从流体上升的气溶胶微滴雾。雾通过施加器头和等离子体活化器，或电极76，其中颗粒在进入外部大气之前被活化。在一些实施方式中，可用风扇来引导雾的流动。在某些实施方式中，所述设备包括基于小循环风扇的旋转施加器。在其他实施方式中，所述设备包括独立的施加器，其包括空气压缩机、流体泵和变压器。在一些实施方式中，加热元件加热内部空间以散布雾化的雾。在一些实施方式中，所述设备包括旋转头或喷嘴。
所述通路可以采取适合于将气溶胶微滴从储库引导到等离子体活化器76的任何形式。在一些实施方式中，所述通路是漏斗的形式。在其他实施方式中，通路可以是，但不限于，管道、导管、弯头或圆筒的形式。
在一些实施方式中，等离子体活化器是非热的。在其他实施方式中，等离子体活化器是热的。
图12B示出了一系统，其中移动/无线/远程控制装置84在功能上连接到本公开的净化设备，例如喷雾器82。功能连接可以是有线的或无线的。在一些实施方式中，无线连接包括但不限于射频、红外、wifi、蓝牙或任何其他合适的无线通信手段。在一些实施方式中，控制装置84通过功能连接发送控制指令86到喷雾器82以及喷雾器82经由功能连接发送反馈数据88给控制装置84。图12C示出了该系统的一个实施方式，其中该系统包括多个净化设备，例如喷雾器82，其由控制装置84控制，并且还通过有线或无线装置在喷雾器82之间进行双向通信90。在一些实施方式中，系统可以具有控制多个喷雾器82的单个控制单元84，多个喷雾器82位于需要进行消毒/净化的房间的不同区域和/或不同房间中，和/或附接到或针对需要进行消毒/净化的设备的不同部分，例如流罩。
图13A-B描绘了具有单个(图13A)或多个(图13B)雾发生器42的类似系统，其中双向通信92，96由控制装置84控制，控制装置84关于区域或表面处理还向外部源提供数据94。
图14示出了一系统，其中雾发生器42、清洁流体源40和雾输送单元72进一步与传感器98连接。在一些实施方式中，传感器98检测空气传播的或污染表面的微生物(例如细菌、原生动物、寄生虫、变形虫或病毒颗粒)。在一些实施方式中，传感器98在检测到污染物时自动触发系统的执行。
本申请的另一个方面涉及一种净化设备，包括：基本封闭的腔室，其包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分；超声空化器，其包括近端和远端，近端连接到底部腔室部分，远端延伸到腔室内部，空化器包括压电换能器，以共振频率振动材料，从而产生多个剪切的流体颗粒；进入侧部腔室部分的入口管，该管构造成使得清洁流体可被动地位于底部腔室部分中并浸没超声空化器的远端，使得剪切的流体颗粒向上流过清洁流体并穿过液-气界面，形成积聚在顶部腔室部分中的气溶胶微滴雾；从顶部腔室部分中的开口延伸的出口管，该出口管在顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于排出气溶胶微滴；以及非热等离子体活化器，其包括邻近所述远端开口的一个或多个电极，所述电极被配置为产生高电压脉冲活化所述气溶胶微滴，以形成等离子体活化的离子颗粒，用于净化物品、表面、或基本封闭的空间。
使用本公开的净化设备、系统或方法的实施方式的一些实例包括船运集装箱。例如，船运集装箱可以配备有净化系统，该净化系统可以感测容器内或表面上的病原体负载。示例性系统可以向配备接收数据的各方提供关于病原体负荷的信息。在一些实施方式中，系统可以打印或记录数据。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例包括进口、出口、旅行隔离区或检查点。在一些实施方式中，该系统包括用于使人或物体移动通过净化系统产生的雾的步行空间或隧道、输送系统、自动人行道或任何其他合适的装置。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例还包括交通工具。在一些实施方式中，所述交通工具是用于货物或乘客移动的汽车、卡车、公共汽车、火车、飞机或任何其他形式的运输工具。在另外的实施方式中，所述交通工具是自动交通工具。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例还包括太空旅行，空间隔离，或不驻留在行星地球上的结构。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例包括食品加工/制备系统。在一些实施方式中，该系统包括传感器，例如光电探测器，以激活该设备。在一些实施方式中，该系统包括用于感测病原体负荷的传感器。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例还包括自引导机器人。例如，配备有净化系统的自引导机器人可以在空间或设施周围移动，通过相同或不同类型的单个或多个传感器感测污染。配备有净化系统的自引导机器人可以处理受污染的表面或空间，直到减少生物负载。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例还包括紧急生物污染快速部署室。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例包括农场，牧场，家畜设施或屠宰场。作为非限制性实例，净化设备或系统可以安装在家禽设施中，例如鸡舍，或乳品收集设施。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例还包括，但不限于，健身房，工作室，训练设施，或浴室。
使用本公开的净化设备、系统、或方法的实施方式的其它实例包括建筑物，该建筑物具有集成到建筑系统的净化系统以净化整个建筑物或建筑物的特定区域。在一些实施方式中，系统被集成到新结构中。在其他实施方式中，该系统集成到现有建筑物的自动化或通风系统中。在一些实施方式中，本公开的净化系统或设备是可编程的或自动化的。
净化基本封闭空间的空气传播病原体的方法
本申请的另一个方面是用于净化基本封闭的空间的方法，包括如下步骤：使用传感器感测基本封闭的空间的大气中空气传播病原体的存在；将空气传播病原体的存在从传感器传送给联网的计算机处理器；将空气传播病原体存在于基本封闭的空间中从联网的计算机处理器传送到净化设备；启动净化设备的净化循环，其中所述净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在使清洁流体通过力进行空化的同时从清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
净化基本封闭空间的空气传播病原体的系统
本申请的另一个方面是用于净化基本封闭空间的系统，其包括：用于空气传播病原体的传感器，其中所述传感器与计算机处理器联网连通；计算机处理器，其中所述计算机处理器与所述传感器和净化设备联网连通；净化设备，其中所述净化设备与所述计算机处理器联网连通，并且所述净化设备包括：清洁流体的储库；超声空化器，其中所述超声空化器浸没在所述储库中；非热等离子体活化器，其中所述活化器使从储库产生的雾活化；漏斗，其中所述漏斗将非热等离子体活化器连接到储库；外管，其中所述外管将非热活化器连接到外部大气；并且其中从储库产生的雾可以通过漏斗到达活化器，并且其中在雾被活化器活化之后，雾可以通过外管到达外部大气。
在示例性实施方式中，计算机系统包括存储器，处理器，以及可选地，辅助存储设备。在一些实施方式中，计算机系统包括多个处理器并且被配置为多个，例如，刀片服务器或其他已知的服务器配置。在特定实施方式中，计算机系统还包括输入设备，显示设备和输出设备。在一些实施方式中，存储器包括RAM或类似类型的存储器。在特定实施方式中，存储器存储一个或多个应用程序以供处理器执行。在一些实施方式中，辅助存储设备包括硬盘驱动器，软盘驱动器，CD-ROM或DVD驱动器，或其他类型的非易失性数据存储器。在特定实施方式中，处理器执行存储在存储器或辅助存储设备中或从因特网或其他网络接收的应用程序。在一些实施方式中，处理器的处理可以用软件(例如软件模块)实现，以便由计算机或其他机器执行。这些应用程序优选地包括可执行以进行上述和本文附图中所示的功能和方法的指令。应用程序优选地提供GUI，用户可以通过GUI查看应用程序并与应用程序交互。在其他实施方式中，该系统包括远程访问以控制和/或查看系统。
用于净化基本封闭的空间的病原体的非暂时性计算机可读介质，
本申请的又一个方面是非暂时性计算机可读介质，其提供用于重复净化设备的净化循环的指令，所述指令包括：在基本封闭的空间中感测病原体的存在；将病原体的存在传送给计算机数据库；使用所述计算机数据库识别在基本封闭的空间中感测到的病原体；根据病原体的识别从计算机数据库中选择净化循环的程序；将所选择的程序传送到净化设备，其中所述净化设备被联网以自动跟随该程序；根据所述程序执行净化循环，其中每个净化循环包括以下步骤：提供清洁流体的储库；通过向清洁流体施加力来使储库的清洁流体空化；产生包含气溶胶微滴的雾，其中在使清洁流体通过力进行空化的同时从清洁流体产生雾；使所述雾经受非热等离子体活化器以形成等离子体活化的离子颗粒；以及使等离子体活化的离子颗粒与空气传播病原体接触。
下面的实施例仅是用于举例说明，而不应被认为是限制于本申请的方面或实施方式。
实施例1
在第一测试系列中，通过在滤纸上铺板来制备相同的粘质沙雷氏菌(Serratiamarcenscens)培养物。将一个样品在30℃下在空气中培育24小时作为对照。观察到细菌培养物的显著生长。将第二个样品在一个大气压下在空气中暴露于3体积％的过氧化氢水雾(未活化)60秒，然后在30℃下在空气中培育24小时。观察到细菌培养物的显著生长。将第三个样品在一个大气压下在空气中暴露于已通过10.5千伏AC电弧活化的3％体积的过氧化氢水雾中60秒，然后在一个大气压下在空气中在30℃下培育24小时。该样品显示没有细菌培养物的生长，细菌培养物已被处理杀死。在证明活化处理使得3％的过氧化氢雾能够防止生长之后，使用1.5％，0.75％，0.3％和0％(仅“活化的”水蒸气)浓度的过氧化氢雾测试了另外的相应样品，在一个大气压下在空气中暴露60秒，并如所述进行培育。被1.5％和0.75％过氧化氢雾接触过的样品显示没有生长。被0.3％过氧化氢雾接触过的样品显示出非常轻微的生长。被0％过氧化氢雾接触过的样品显示出细菌培养物的显著生长。
实施例2
对于第二和第三测试系列，建立了管道模拟结构。管道模拟结构是直径约10英寸且长10英尺的垂直取向的管道。雾发生器和活化器设置于管道的顶部，并且将以约350-400立方英尺/分钟的气流运行的风扇设置在管道的底部，以引导气体向下流过管道。测试端口位于距管道顶部1英尺，2英尺，4英尺和6英尺处，待测样品插入各个端口。
在第二测试系列中，将每条浸渍约106个嗜热脂肪芽孢杆菌孢子的细菌孢子条(每个约3/4英寸长和1/4英寸宽)放置在管道模拟结构的每个测试端口中。测试后，将样品在50℃下培育7天。在第一个测试样品系列中，仅使空气(无过氧化氢)流过样品15秒。培育后在所有测试端口都观察到细菌培养物的显著生长。在第二个样品系列中，产生6体积％的过氧化氢雾，但未活化，并流经样品15秒。与第一个测试样品系列一样，在所有测试端口都观察到相同的细菌培养物的显著生长。在第三个样品系列中，重复该过程，但是将6％的过氧化氢雾通过15千伏AC电弧活化。在任何测试端口均未观察到细菌培养物的生长。对于嗜热脂肪芽孢杆菌的这些结果是显著的，因为已知这种细菌对于使用常规的非活化过氧化氢处理的生长控制具有抗性。
实施例3
在第三测试系列中，除了细菌是枯草芽孢杆菌尼日尔变种(Bacillus subtilisvar.niger)以外，使用如上所述的细菌孢子条。枯草芽孢杆菌尼日尔变种是属于同一属且引起炭疽的炭疽芽孢杆菌的公认代替物。由于其与炭疽芽孢杆菌的相似性，枯草芽孢杆菌尼日尔变种用于实验室测试，以研究炭疽的生长及其控制，而不存在感染或传播炭疽的风险。在第一个测试样品系列中，仅使空气(无过氧化氢)流过样品15秒。在培育样品后从所有端口都观察到细菌培养物的显著生长。在第二个样品系列中，产生6体积％的过氧化氢雾，但未活化，并流经样品15秒。与第一个测试样品系列一样，在所有端口都观察到相同的细菌培养物的显著生长。在第三个样品系列中，重复该过程，但是将6％的过氧化氢雾通过15千伏AC电弧活化。在任何端口都没有观察到细菌培养物的生长。该测试确定在管道模拟结构中该方法控制了炭疽代替物的生长。
实施例4
在进一步测试中，清洁流体的超声空化以产生低压低气流雾，导致优异的杀灭。
为该测试构建了16×16×16英寸的盒子，其中净化装置的喷嘴在底部面板的中心穿透盒子的底部。
将6-Log的生物(嗜热脂肪土芽孢杆菌)和化学(碘H2O2)指示剂置于所有垂直面板的中心。生物和化学指示剂也放置在盒子的底部面板上，紧邻喷嘴。
将活化的雾注入盒子中一分钟并使其停留5分钟。
然后从盒子中取出生物指示剂并培育7天。培育后，检查生物指示剂并显示6log的细菌杀灭。
尽管出于举例说明的目的已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和增强。因此，本发明除了所附权利要求书外不受限制。
以上描述是为了教导本领域普通技术人员如何实施本发明，其并不旨在详细描述对技术人员而言通过阅读说明书将变得明显的所有那些显而易见的修改和变化。然而，其目的是将所有这些显而易见的修改和变化都包括在由权利要求书限定的本发明的范围内。除非上下文明确指出相反的情况，否则权利要求意图涵盖任何有效满足预期目标的顺序的要求保护的组件和步骤。
Claims (16)
1.一种用于净化物品、表面或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：
将清洁流体剪切成包含气溶胶微滴的雾，所述雾积聚在基本封闭的腔室的顶部腔室部分中，所述基本封闭的腔室包括漏斗形顶部腔室部分、底部腔室部分、侧部腔室部分和内部腔室部分，其中所述清洁流体通过超声空化剪切，其中所述清洁流体包含0.3％至9％的过氧化氢作为用于净化物品或基本封闭的空间的活性物质的来源，所述活性物质是氢氧根离子；
使所述雾经受非热等离子体活化器以形成由雾的气溶胶微滴携带的等离子体活化的离子颗粒，其中所述等离子体活化的离子颗粒为氢氧根离子；
通过高压活化器分散雾；以及
使所述物品、表面或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触，
其中使所述物品、表面或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触后，所述等离子体活化的离子颗粒重新组合形成双原子氧或水。
2.一种用于净化物品、表面或基本封闭的空间的方法，其包括以下步骤：
通过使用超声空化器使清洁流体空化来将所述清洁流体剪切成包含气溶胶微滴的雾，所述超声空化器浸没在包含清洁流体的基本封闭的腔室中，其中所述清洁流体包含0.3％至9％的过氧化氢作为用于净化物品或基本封闭的空间的活性物质的来源，所述活性物质是氢氧根离子；
使所述雾经受非热等离子体活化器以形成由雾的气溶胶微滴携带的等离子体活化的离子颗粒，其中所述等离子体活化的离子颗粒是氢氧根离子，以及所述非热等离子体活化器位于从所述基本封闭的腔室的顶部腔室部分中的开口延伸的出口管中，其中所述出口管在所述顶部腔室部分上方包括具有远端开口的中空腔，用于将携带等离子体活化的离子颗粒的气溶胶微滴排出；
通过高压活化器分散雾；以及
使所述物品、表面或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触，
其中使所述物品、表面或基本封闭的空间与所述等离子体活化的离子颗粒接触后，所述等离子体活化的离子颗粒重新组合形成双原子氧或水。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述等离子体活化的离子颗粒的直径在1μm到10μm之间，其中，所述等离子体活化的离子颗粒的粒径可以根据所用的超声频率或超声空化器的数目而变化。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述气溶胶微滴以0.5毫升/分钟至20毫升/分钟的流速通过出口管。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述气溶胶微滴以1毫升/分钟至4毫升/分钟的流速通过出口管。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，以直径在0.07英寸至1英寸之间的集中喷射图案形成雾。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，以直径在2英寸至6英寸之间的锥形喷射图案形成雾。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，以最大12英寸宽的扇形喷射图案形成雾。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，接触的步骤发生在基本封闭的空间。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所用超声空化器的数量可以基于封闭的空间的尺寸来调节，并且所述气溶胶微滴以在1毫升/分钟至4毫升/分钟之间的流速泵入所述封闭的空间。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，将物品放入封闭的空间内以待净化。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述物品另外暴露于消毒气体中，所述消毒气体包括二氧化氯、环氧乙烷、臭氧、环氧丙烷、二氧化氮、甲醛或其组合。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述物品是医疗设备或动物组织材料。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基本封闭的空间包括房间或帐篷。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述房间或帐篷具有5至5000立方英尺的容积。
16.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括使空气通过碳活化的过滤器以在其上收集流体颗粒的步骤。
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