CN114533911A - 集成式uv消毒 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“集成式UV消毒”。本发明提供用于对表面进行消毒的方法和系统，其可包括光源和位于该光源上方的透明窗口。光源可集成到物体中，并且物体的外表面可位于透明窗口上方。来自光源的光可通过透明窗口并且从物体内照射外表面以对物体的外表面进行消毒。该光可包括紫光和紫外(UV)光。光催化层也可位于该透明窗口上方和该外表面下方，该光催化层包括光催化材料。

Description

集成式UV消毒
技术领域
实施方案整体涉及用于表面的消毒和净化的系统和方法。实施方案还涉及紫外(UV)光用于表面的消毒和净化的用途。
背景技术
由于与COVID-19相关的最新进展，人们对可能充当传输病原体的介质的共享空间和物体特别敏感。对“高频接触”表面进行自动消毒是一种非常理想的功能，但目前不存在这种功能。例如，高频接触表面可包括公共(和私人)场所中可能经常被人们接触的各种区域和表面。此类表面的示例包括车把、电梯按钮、信号灯、共享触摸屏(例如，与咖啡机、收银台、ATM机等相关联)、灯开关等。高频接触表面还可包括可能不被频繁接触但通常可能需要频繁消毒(例如，在手术室中)的区域中的表面。
对表面进行消毒的常规方法可涉及将表面暴露于UV光，UV光对可能存在于表面上的潜在微生物(例如细菌、病毒和真菌)有害。UV光应处于足够短的波长以分解和根除这些生物体，从而对这些生物体可能存在的表面进行消毒。短波长辐射可在微生物水平上破坏此类生物体。例如，UV光可破坏这些生物体的DNA中的核酸。一旦DNA(或RNA)链被破坏，生物体就不能复制，从而消除了这些病原体带来的伤害。
发明人已开发出通过实施自我杀菌措施解决高频接触表面的消毒问题的方案，该自我杀菌措施包括使用如本文更详细地讨论的UV光子或基于光子的化学工艺。
发明内容
提供以下发明内容是为了便于理解本发明所公开的实施方案所特有的一些创新特征，而并非旨在进行完整的描述。通过整体考虑整个说明书、权利要求书、附图和说明书摘要，可获得对本文所公开的实施方案的各个方面的全面理解。
因此，本发明所公开的实施方案的一个方面是提供用于对表面进行消毒的方法和系统。
本发明所公开的实施方案的另一个方面是提供用于对高频接触表面进行自动消毒的方法和系统。
本发明所公开的实施方案的另一个方面是提供用于通过用来自物体内的光照射表面来对物体的表面进行“按需”消毒的方法和系统。
本发明所公开的实施方案的另一个方面是提供用于通过使用UV光子或基于光子的化学工艺的自我消毒措施对表面进行消毒的方法和系统。
上述方面以及其他目标和优点现可按本文所述的方式来实现。在一个实施方案中，用于对表面进行消毒的系统可包括光源和位于光源上方的透明窗口。光源可集成到物体中，并且物体的外表面可位于透明窗口上方。来自光源的光可通过透明窗口并且从物体内照射外表面以对物体的外表面进行消毒。光可包括紫光或紫外(UV)光。
在该系统的一个实施方案中，光催化层可包括光催化材料，并且可位于透明窗口上方和外表面下方。
在该系统的一个实施方案中，例如，光催化层可包括ZnO、TiO2、Fe2O3、WO3、In2O3、Ag或非金属半导体材料中的至少一者。
在该系统的一个实施方案中，例如，UV光可包括UV-A光光子或UV-C光光子(即，具有在100nm至280nm之间的范围内的发射)中的至少一者。
在该系统的一个实施方案中，例如，光源可包括基于半导体的光电装置或气体放电灯中的一者或多者。
在该系统的一个实施方案中，UV光可通过以下中的一者或多者对外表面进行消毒：通过在外表面上形成的反应性物质使所物体的外表面上的病菌失活或破坏与该病菌相关联的核酸，其中该病菌包括以下中的至少一者：细菌、病毒或真菌；在物体的外表面中诱导抗微生物特性；或在物体的外表面中诱导杀微生物特性。
在该系统的一个实施方案中，光源可包括多个UV发光二极管，并且多个UV发光二极管中的每个UV发光二极管可包括基于III族氮化物的UV发光二极管。
该系统的一个实施方案还可包括绝缘体层和电极层，该电极层包括半透明材料，其中透明窗口位于电极层上方，并且光源设置在绝缘体层中并且至少部分地设置在电极层内。
在该系统的一个实施方案中，光催化层的光催化材料可包括光催化涂层，其中当UV光被吸收在光催化材料中时，在外表面中可诱导杀微生物特性。
该系统的一个实施方案还可包括上转换层，该上转换层可便于使用可见光在上转换层中生成UV光子。
该系统的一个实施方案还可包括荧光指示层或发光指示层，该荧光指示层或发光指示层可提供通过透明窗口发出的UV光子的可见指示器。
在该系统的一个实施方案中，当在光源的预定距离内检测到至少一个人时，光源可自动关闭。
在该系统的一个实施方案中，指示灯可指示物体的外表面何时已经消毒。
该系统的一个实施方案还可包括基板，多个层可位于基板上，多个层至少包括光源、透明窗口和外表面。
在该系统的一个实施方案中，基板可包括柔性基板。
在该系统的一个实施方案中，光源还可包括以下中的至少一者：相对于物体的背照式光源；或相对于物体的边耦合光源，其中背照式光源和边耦合光源各自包括结构化光学表面或光学结构化膜中的至少一者，其中结构化光学表面或光学结构化膜促进跨光催化表面的均化和均匀照明。
在另一个实施方案中，一种用于对表面进行消毒的系统可包括基板，多个层位于该基板上；透明窗口，该透明窗口位于光源上方，其中光源集成到物体中；物体的外表面，该外表面位于透明窗口上方；以及光催化层，该光催化层包括光催化材料，该光催化层位于透明窗口上方和外表面下方，其中多个层至少包括光源、透明窗口、光催化层以及外表面，并且其中来自光源的光通过透明窗口并且从物体内激发外表面以对物体的外表面进行消毒，该光包括紫光或紫外(UV)光。
在一个实施方案中，用于对表面进行消毒的方法可涉及：用来自光源的光通过透明窗口并且从物体内激发所述物体的外表面，其中透明窗口位于光源上方并且光源集成到物体中，物体的外表面位于透明窗口上方，该光包括紫光或紫外(UV)光。
附图说明
附图进一步示出本发明，并且连同本发明的具体实施方式一起用于解释本发明的原理，附图中类似的附图标号在整个单独的视图中指代相同的或功能上类似的元件，并且附图并入本说明书中并形成本说明书的一部分。
图1A和图1B示出根据一个实施方案的描绘指示流行性感冒病毒(IFV)和猫杯状病毒(FCE)的光催化失活的实验数据的图表；
图2示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的侧视图；
图3示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的侧视图，其中该系统包括该表面的侧面照明；
图4示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的侧视图，其中该系统包括该表面的侧面照明和用于状态显示的指示灯；
图5示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的侧视图，其中该系统包括该表面的LED照明；
图6示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的侧视图，其中该系统包括具有用于状态显示的荧光指示灯的LED照明；并且
图7示出根据一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统的图形表示。
具体实施方式
在这些非限制性示例中讨论的特定值和配置可以变化，并且被引用仅用于示出一个或多个实施方案，而并非旨在限制其范围。
现在将在下文中参考附图更完整地描述主题，所述附图构成本发明的一部分并且以举例说明的方式示出具体的示例性实施方案。然而，主题可以多种不同的形式体现，因此，被覆盖或要求保护的主题旨在被理解为不限于本文阐述的任何示例性实施方案；提供示例性实施方案仅仅是为了进行示意性的说明。同样，受权利要求书保护或涵盖的主题的相当广泛的范围是预期的。除了别的以外，例如，主题可体现为方法、装置、部件或系统。因此，实施方案可例如采用硬件、软件、固件或它们的任何组合(除软件本身之外)的形式。因此，以下具体实施方式并非旨在以限制意义进行解释。
在整个说明书和权利要求书中，术语可具有在上下文中提出或暗示的超出明确陈述的含义的细微含义。同样，如本文所用的短语诸如“在一个实施方案中”、“在实施方案中”、“在示例性实施方案中”或“在一些实施方案中”及其变型形式可以或可以不一定是指相同的实施方案。如本文所用，短语“在另一个实施方案中”、“在另一个示例性实施方案中”或“在另选的实施方案中”及其变型形式可以或可以不一定是指不同的实施方案。例如，受权利要求书保护的主题旨在包括全部或部分实施方案的组合。
一般来讲，术语可至少部分地从上下文中的用法来理解。例如，如本文所用的术语诸如“和”、“或”、或“和/或”可包括可至少部分地取决于使用此类术语的上下文的多种含义。通常，“或”如果用于关联列表，诸如A、B或C，则旨在表示此处以包含性意义使用的A、B和C，以及此处以排他性意义使用的A、B或C。此外，如本文所用，至少部分地取决于上下文，术语“一个或多个”或“至少一个”可用于在单数意义上描述任何特征、结构或特性，或者可用于在复数意义上描述特征、结构或特性的组合。类似地，术语诸如“一个”、“一种”或“所述”同样可被理解为传达单数用法或传达复数用法，这至少部分地取决于上下文。此外，术语“基于”可被理解为不一定旨在传达一组排他性因素，相反可允许存在不一定再次明确描述的附加因素，这至少部分地取决于上下文。
所公开的实施方案满足了通过使用UV光子或基于光子的化学工艺的自我消毒措施的实施来对物体的表面进行消毒的需要。如本文将更详细地讨论，可实施实施方案，该实施方案可结合使用光催化材料，例如TiO2涂层。
TiO2涂层已用于多种应用中，例如，包括手术室中的瓷砖以及公共汽车和火车上的表面，以保持这些空间中的清洁度。虽然TiO2耐用且易于清洁，并且甚至在可见光(全光)下表现出一些光催化清洁特性，但是TiO2仅在用UV-A光照射时才可发展出其完全清洁潜能。这可涉及用UV-A光进行的外部处理，所述外部处理可能需要大量的时间和体力劳动。然而，利用本发明所公开的方法，利用UV-A光的外部处理变得过时，因为UV-A照明集成到表面设计中并且可被优化、控制和自动化。
一些实施方案可使用集成式基于III氮化物的发光二极管(LED)作为光源，这可允许通过它们的紧凑形状因数容易地集成到常用物体中并与表面相互作用。一些实施方案可结合使用光催化涂层和UV-C光源(以约265nm的波长发射)或光发射器(以近紫外区的约400nm或以下的波长发射)。其他UV生成光源，诸如氙灯、汞弧灯，可结合实施方案使用。
UV光用于消毒目的的用途是充分研究的领域，并且当今的市场上出现了各种产品，所述产品包含用于消毒的UV光。这些产品中的大多数产品使用UV-C光谱范围内的光子发射。各种产品也可使用氙灯或汞灯，其中它们的发射光谱的一部分在期望的波长范围内，并且这些产品通常具有相对大的外形(例如，UV消毒机器人、空调、水净化器等)。最近，基于LED的产品已经进入市场，LED装置性能(例如，便携式和固定式水净化、手持式UV消毒闪光灯等)得到了最新的改进。
然而，所述实施方案与这些产品的不同之处和新颖之处在于，本文所讨论的光源可基于由小外形LED配置的光源，该小外形LED可完全集成到实际物体中，从而暴露可能需要净化的表面。例如，高频接触物体诸如灯开关可包括集成UV LED作为背照式光源，以用于对前表面进行自动消毒。就UV-A LED而言，将在目标表面上添加附加的光催化涂层。
另外，UV光子剂量要求可根据应用的具体需要(即，光功率和曝光时间)进行定制，例如与细菌相比，净化病毒的要求可能更高。所需剂量可随病原体的类型而变化。我们可将COVID-19的情况视为示例性实施方式，例如，UV-C光的目标暴露剂量大约为15mJ/cm2。
图1A和图1B示出图表90和图表92，它们描绘了指示流行性感冒病毒(IFV)和猫杯状病毒(FCE)的光催化失活的实验数据。注意，流行性感冒病毒(IVF)(一种有包膜病毒)具有磷脂双层膜，其具有围绕衣壳的糖蛋白刺突。猫杯状病毒(FCV)(一种无包膜病毒)具有由蛋白质组成的衣壳，并且不含周围包膜。
图表90显示了通过使用对照玻璃获得的数据，图表92显示了在背光照明(例如，0.1mW/cm2的UV-A光强度)下使用TiO2涂覆的玻璃。图表90和92中描绘的数据表示三个实验的平均值(例如，参见Nakano等人的Broad Spectrum Microbicidal Activity of Photocatalysis by TiO2，Catalysts 2013,3,310-323，该文献全文以引用方式并入本文)。图表90和图表92表明细菌和病毒学样本两者均可在光催化表面上失活，并且表明与膜接触的分子物质的一般降解。
注意，本文所用的术语“光催化”涉及光催化(包括半导体光催化)领域。光催化应用以及相关研究和材料的示例在以下非限制性参考文献中呈现和讨论，这些参考文献全文以引用方式并入本文中：
Andrew Mills和Stephen LeHunte所著的“An overview of semiconductor photocatalysis”，Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry 108(1997)1-35
Kazuhito Hashimoto等人，“TiO2 Photocatalysis: A Historical Overview and Future Prospects”，2005Jpn.J.Appl.Phys.44 8269
Howard A.Foster、Iram B.Ditta、Sajnu Varghese和Alex Steele，“Photocatalytic disinfection using titanium dioxide:spectrum and mechanism of antimicrobial activity”，Appl Microbiol Biotechnol.2011；90(6):1847-1868。
图2示出根据一个实施方案的用于对表面103进行消毒的系统100的侧视图。图2所示的系统100可包括光源，该光源包括一个或多个光源，例如，诸如UV LED 114、UV LED 115和UV LED 118。透明窗口104可位于该光源(即，UV LED 114、UV LED 115和UV LED 118)上方，并且外表面103可位于该透明窗口104上方。来自光源的光可通过该透明窗口104照射外表面103以对外表面103进行消毒。系统100可集成到具有该外表面103的物体中。
UV光可通过例如以下方式对该外表面103进行消毒：通过外表面上形成的反应性物质使外表面103上的病菌失活或破坏与病菌(例如，细菌、病毒、真菌和其他病原体等)相关联的核酸，在外表面103中诱导抗微生物特性，或在外表面103中诱导杀微生物特性。注意，可含有抗微生物剂的涂层可抑制这些微生物(例如霉菌和霉)的生长，从而防止膜本身降解。另一方面，通过实际杀灭表面103上的微观生物体，杀微生物物质或化合物可以更进一步。
注意，在一些实施方案中，来自所述光源的光可包括紫光和紫外(UV)光。即，405nm可为最具吸引力的光源。然而，这种波长不一定提供通常被认为小于400nm的UV光。可与一个或多个实施方案一起使用的优选类型的光可称为紫光和/或紫外光。需注意，在一些实施方案中，如本文所用的术语“UV”光或“紫外”光可包括紫光和紫外光两者，而在其他实施方案中，术语“UV”光或“紫外”光可仅包括UV光。
如本文所用，光的波长范围可以下述方式命名：紫光可以是波长范围为约400nm至约430nm的电磁辐射。紫外光或UV光可以是波长范围为10nm至400nm的电磁辐射。更具体地讲，100nm至280nm波长范围内的UV光可称为UV-C光。280nm至315nm波长范围内的UV光可称为UV-B光。315nm至400nm波长范围内的UV光可称为UV-A光。
在图2所示的实施方案中，外表面103可为光催化层102的表面，光催化层可位于透明窗口104上方和外表面103下方。光催化层102可由光催化材料构造，例如ZnO、TiO2、Fe2O3、WO3、In2O3、Ag或非金属半导体材料。光催化层102的光催化材料可实现为光催化涂层，其中当所述UV光被吸收在所述光催化材料中时，在所述外表面103中诱导杀微生物特性。
需注意，光催化表面可在吸收具有足够能量的光子时形成移动电子空穴对。然后电子或空穴可与环境相互作用并在周围环境中形成离子。这些离子可被认为是反应性物质，或者它们可通过下游反应导致反应性物质的形成。如本文所用，术语反应性物质可指可对暴露于反应性物质的任何生物分子、生物体、微生物、病原体、病毒、真菌或病菌具有不利影响的分子。“反应性物质”的示例包括O2 -和OH。
图2所示的系统100的实施方案可实现为UV光消毒片/毯/带。多个小型/微型LED，诸如UV LED 114、UV LED 116和UV LED 118，可实现为装配在柔性基板112上的光源，甚至根据需要以数字方式装配以适应特定形状因数并且用于暴露表面103的“自我消毒”。需注意，如本文所用，术语“基板”可涉及基体材料，可在基体材料之上进行加工以产生新的膜或多个材料层，诸如沉积涂层。
系统100可提供消毒功能，该消毒功能也可与系统100中可能并入其中的物体的其他特征组合。例如，触摸屏显示器可具有与用于白光的颜色转换器(诸如颜色转换器120、颜色转换器122和颜色转换器126)结合的集成式UV LED，其可分别提供显示和消毒功能。此外，一些白色LED具有与波长转换器荧光粉结合的短波长(例如，<400nm)激发源。此类LED可适用于消毒。在一些实施方案中，可提供用于诸如“正在进行消毒”和“消毒完成”的工艺步骤的可见指示器，从而为用户确保表面103的洁净。此外，可将上转换层结合到系统100中，以使得可见光可用于在该上转换层中生成UV-A光子。
系统100还可包括组合的反射器和电极层106，该层包括光学反射器和p型电极(例如，具有Ag或Al的金属叠层)。此外，绝缘体层108可设置在该基板112上方和半透明n电极层106下方。光源(例如，UV LED 114、UV LED 116和UV LED 118)可以部分地设置在绝缘体层108和半透明n电极层106中。
在一些实施方案中，UV LED 114、UV LED 116和UV LED 118可实现为集成式基于III氮化物的发光二极管(LED)，其允许通过它们的紧凑形状因数将它们集成到常用物体中并与表面相互作用。结合光催化涂层，光源可与约265nm的发射波长的UV-C光源或约400nm或以下的近UV发射波长的光发射器一起实现。或者，在一些实施方案中，其他UV生成光源(例如，氙灯、汞弧灯等)可用作该光源。
应当理解，根据不同的实施方案，可将多种不同类型的光源用作光源。在一些实施方案中，III族氮化物LED可实现为优选光源，如上所述。在其他实施方案中，除III-V族半导体之外，基于II-VI族半导体的光源可以覆盖UV/VIS光谱范围。这可包括例如ZnS、ZnO、ZnSe以及它们的组合。然而，这些材料通常不是非常坚固，具有与掺杂相关的问题，并且在UV中的覆盖范围相当有限。因此，优选的实施方案将包括使用III族氮化物LED作为光源。
一些光源可包括半导体二极管实施方式。根据另选的实施方案，存在可适于用作光源的其他可能形式的UV光源。例如，可基于通过除p-n结二极管之外的其他方式(例如，电子束泵送、气体放电灯等)泵送的半导体材料来实现光源。例如，基于气体的灯可实现为光源，并且可以不同的形状因数和紧凑布置来配置。
系统100可根据需要通过用来自内部的适当光照亮表面103来对其外表面103进行消毒。不需要人力劳动或化学品，也不产生浪费。可从物体内部为消毒供电(例如，电池、太阳能或硬连线)。
系统100可被配置为自我消毒膜叠堆，其带有暴露高频接触表面103的集成式基于III氮化物的UV发光二极管(或其他适当的光源)。在UV-C光(例如，λ约265nm)的情况下，该UV光可直接灭活病菌(例如，细菌、病毒、真菌等)，或者在将UV-A光(例如，λ<400nm)与诸如TiO2或ZnO的光催化涂层组合时诱导杀微生物特性。
就UV-C光源而言，高能光可与暴露物质的RNA/DNA有效地相互作用并因此对其有效破坏。它们的繁殖可能受阻，并且健康相关的伤害最终失效。UV-C光并非天然存在于地球上，因为来自太阳的大多数高能辐射在较高的大气环境中被吸收。UV-C光可损害人类皮肤和眼睛。因此，应实施安全措施以避免辐射带来的次要影响。
使用UV-A光源，可显著降低对人类的潜在风险。虽然消毒的效果通常在较长波长下降低，但这种情况可随着光催化涂层的实施而改变，以显著增强使不期望的病菌失活的效果。此类涂层可包括例如TiO2膜或包括Ag的TiO2膜，或ZnO膜。UV光可在此类膜中被吸收，从而形成电子-空穴对，该电子-空穴对与氧或水分子相互作用，从而形成羟基自由基，该羟基自由基最终使该表面上的病菌失活。细菌和病毒学样本两者均可在光催化表面(例如，表面103)上失活，并且会导致与膜接触的分子物质的一般降解。
图3示出根据另选的实施方案的具有表面103侧面照明的系统100的一部分的侧视图。在图3所示的另选的实施方案中，系统100可被修改为包括光源130，该光源可以是例如UV LED或UV灯。光源130可位于该透明窗口104的左侧，其在图3所示的实施方案中可由UV-A-透明材料构造。耦合光学元件132可设置在透明窗口104的右侧和/或侧置的光源134(其可为UV LED或UV灯)的左侧。此外，透明窗口104可配置有粗糙化表面128或连同微光学元件，并且在一些情况下，配置有镜像表面。需注意，在本文所示和所讨论的附图中，相同或类似的部分或元件由同一的附图标号指示。
图4示出根据另一个实施方案的用于对表面进行消毒的系统100的一部分的侧视图，其中系统100可包括表面103的侧面照明和用于状态显示的指示灯138。在图4所示的实施方案中，光源136可位于透明窗口104的左侧，并且指示灯138可位于透明窗口104的右侧。
图5示出根据一个实施方案的用于对表面103进行消毒的系统100的侧视图，其中系统100包括表面103的LED照明。在图4所示的实施方案中，光源包括部分设置在绝缘体层108和半透明n电极106中的UV LED 114、UV LED 116和UV LED 118。需注意，每个UV LED114、UV LED 116和UV LED 118可实现为UV-A光源或UV-C光源。即，在一些实施方案中，由UVLED 114、UV LED 116和UV LED 118提供的UV光可包括UV-A光光子。在其他实施方案中，UV光可提供具有在例如200nm至280nm范围内的发射的UV-C光光子。
图6示出根据一个实施方案的用于对表面103进行消毒的系统100的侧视图，其中系统100包括具有用于状态显示的指示灯的LED照明。在图6所示的实施方案中，光源可以包括部分设置在绝缘体层108和半透明n电极106中的UV-A LED 144、UV-A LED 146和UV-ALED 148。指示灯层128可包括一个或多个指示灯，诸如指示灯120、指示灯122和指示等124，每个指示灯可包括视觉指示灯(例如，荧光、QD)。指示灯层128可包括荧光指示层或发光指示层，该荧光指示层或发光指示层提供通过透明窗口104发出的UV光子的可见指示。
指示灯层128可实现为提供消毒操作正在进行中的“警告”。也就是说，应当理解，杀灭或破坏病菌的行为也可能对人类有害。UV-A光通常不如UV-C有害。指示层128可提供人可见的信号，使得在进行消毒时指示“消毒操作”并且人们可保持远离表面103。
图7示出根据一个实施方案的系统100的图形表示。如图7所示，系统100可用先前所讨论的TiO2涂层来实现，以对物体的高频接触表面(诸如移动装置显示器、灯开关、门把手、按钮(咖啡机、电梯等)、门铃、任何种类的机械外壳、触控板、医疗设备的外壳、医院内部、车把等)进行消毒。可使用例如III氮化物LED以紧凑的实施方式来配置系统100。UV-CLED(例如，约265nm)可导致病菌中RNA/DNA的破坏。另选的实施方案可涉及使用具有用于白光的颜色转换器的UV-A LED光源加上目标表面(例如ZnO、TiO2、TiO2/Ag等)的光催化涂层。
UV-C实施方式和UV-A实施方式两者都是可能的，并且具有各种优点和缺点。例如，UV-C可能对材料选择有更多限制，并且对UV辐射的防护措施有限。另一方面，UV-A可提供更廉价的实施方式，并且减少了安全问题，同时将消毒特征与其他照明/显示功能结合。
在一些实施方案中，可在电开关或触摸板的手动操作之后触发消毒循环，以在触摸表面之后立即消毒。在其他实施方案中，当内部传感器例如通过运动传感器、通过相机图像评估或通过任何其他接近传感器(可包括在可由自我消毒表面封闭的装置中)检测到有人接近时，可停止消毒循环。
基于前文所述，应当理解，本文公开了多个优选的和另选的实施方案。例如，在优选的实施方案中，用于对表面进行消毒的系统可包括光源和位于该光源上方的透明窗口。光源可集成到物体中，并且物体的外表面可位于透明窗口上方。来自光源的光可通过透明窗口并且从物体内照射外表面以对物体的外表面进行消毒。光可包括紫光或紫外(UV)光。
在一个实施方案中，光催化层可包括光催化材料，并且可位于透明窗口上方和外表面下方。
在一个实施方案中，例如，光催化层可包括ZnO、TiO2、Fe2O3、WO3、In2O3、Ag或非金属半导体材料中的至少一者。
在一个实施方案中，例如，UV光可包括UV-A光光子或UV-C光光子(即，具有在100nm至280nm之间的范围内的发射)中的至少一者。
在一个实施方案中，例如，光源可包括基于半导体的光电装置或气体放电灯中的一者或多者。
在一个实施方案中，UV光可通过以下中的一者或多者对外表面进行消毒：通过在外表面上形成的反应性物质使物体的外表面上的病菌失活或破坏与该病菌相关联的核酸，其中该病菌包括以下中的至少一者：细菌、病毒或真菌；在物体的外表面中诱导抗微生物特性；或在所述物体的所述外表面中诱导杀微生物特性。
在一个实施方案中，光源可包括多个UV发光二极管，并且多个UV发光二极管中的每个UV发光二极管可包括基于III氮化物的UV发光二极管。
该系统的一个实施方案还可包括绝缘体层和电极层，该电极层包括半透明材料，其中透明窗口位于电极层上方，并且光源设置在绝缘体层中并且至少部分地设置在电极层内。
在一个实施方案中，光催化层的光催化材料可包括光催化涂层，其中当UV光被吸收在光催化材料中时，在外表面中可诱导杀微生物特性。
一个实施方案还可包括上转换层，所述上转换层可促进使用可见光在上转换层中生成UV光子。
一个实施方案还可包括荧光指示层或发光指示层，该荧光指示层或发光指示层可提供通过透明窗口发出的UV光子的可见指示器。
在一个实施方案中，当在光源的预定距离内检测到至少一个人时，该光源可自动关闭。
在一个实施方案中，指示灯可指示物体的外表面何时已经消毒。
一个实施方案还可包括基板，多个层可位于该基板上，多个层至少包括光源、透明窗口和外表面。
在一个实施方案中，基板可包括柔性基板。
在一个实施方案中，光源还可包括以下中的至少一者：相对于物体的背照式光源；或相对于物体的边耦合光源，其中背照式光源和边耦合光源各自包括结构化光学表面或光学结构化膜中的至少一者，其中该结构化光学表面或光学结构化膜促进跨光催化表面的均化和均匀照明。
在另一个实施方案中，一种用于对表面进行消毒的系统可包括基板，多个层位于该基板上；透明窗口，该透明窗口位于光源上方，其中光源集成到物体中；物体的外表面，该外表面位于透明窗口上方；以及光催化层，该光催化层包括光催化材料，该光催化层位于透明窗口上方和外表面下方，其中多个层至少包括光源、透明窗口、光催化层以及外表面，并且其中来自光源的光通过透明窗口并且从物体内激发外表面以对物体的外表面进行消毒，该光包括紫光或紫外(UV)光。
在另外的实施方案中，用于对表面进行消毒的方法可涉及：用来自光源的光通过透明窗口并且从物体内激发物体的外表面，其中透明窗口位于光源上方并且光源集成到物体中，物体的外表面位于透明窗口上方，该光包括紫光或紫外(UV)光。
应当理解，上述所公开的和其他特征和功能中的变型形式或其另选方案可以期望地组合到许多其他不同的系统或应用程序中。同样应当理解，本领域的技术人员随后可以做出各种目前未预见或未预料到的替换、修改、变化或改进，这些也旨在被所附权利要求书涵盖。

Claims (20)

1.一种用于对表面进行消毒的系统，包括：
光源；
透明窗口，所述透明窗口位于所述光源上方，其中所述光源集成到物体中；以及
所述物体的外表面，所述外表面位于所述透明窗口上方，其中来自所述光源的光通过所述透明窗口并且从所述物体内照射所述外表面以对所述物体的所述外表面进行消毒，所述光包括紫光或紫外(UV)光。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括光催化层，所述光催化层包括光催化材料，所述光催化层位于所述透明窗口上方和所述外表面下方。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述光催化层包括以下中的至少一者：ZnO、TiO2、Fe2O3、WO3、In2O3、Ag或非金属半导体材料。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述UV光包括以下中的至少一者：
UV-A光光子；或者
UV-C光光子。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源包括以下中的至少一者：基于半导体的光电装置或气体放电灯。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述UV光通过以下中的至少一者对所述外表面进行消毒：
通过在所述外表面上形成的反应性物质使所述物体的所述外表面上的病菌失活或破坏与所述病菌相关联的核酸，其中所述病菌包括以下中的至少一者：细菌、病毒或真菌；
在所述物体的所述外表面中诱导抗微生物特性；或者
在所述物体的所述外表面中诱导杀微生物特性。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源包括多个UV发光二极管，其中所述多个UV发光二极管中的每个UV发光二极管包括基于III族氮化物的UV发光二极管。
8.根据权利要求2所述的系统，还包括：
绝缘体层；以及
电极层，所述电极层包括半透明材料，其中所述透明窗口位于所述电极层上方，并且所述光源设置在所述绝缘体层中并且至少部分地设置在所述电极层内。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述光催化层的所述光催化材料包括光催化涂层，其中当所述UV光被吸收在所述光催化材料中时，在所述外表面中诱导所述杀微生物特性。
10.根据权利要求2所述的系统，还包括上转换层，所述上转换层便于使用可见光在所述上转换层中生成UV光子。
11.根据权利要求2所述的系统，还包括荧光指示层或发光指示层，所述荧光指示层或发光指示层提供通过所述透明窗口发出的UV光子的可见指示器。
12.根据权利要求1所述的系统，其中当在所述光源的预定距离内检测到至少一个人时，所述光源自动关闭。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括指示灯，所述指示灯指示所述物体的所述外表面何时已经消毒。
14.根据权利要求1所述的系统，还包括基板，多个层位于所述基板上，所述多个层包括所述光源、所述透明窗口和所述外表面。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述基板包括柔性基板。
16.根据权利要求2所述的系统，其中所述光源还包括以下中的至少一者：
相对于所述物体的背照式光源；或者
相对于所述物体的边耦合光源，其中所述背照式光源和所述边耦合光源各自包括结构化光学表面或光学结构化膜中的至少一者，其中所述结构化光学表面或所述光学结构化膜促进跨所述光催化表面的均化和均匀照明。
17.一种用于对表面进行消毒的系统，包括：
基板，多个层位于所述基板上；
透明窗口，所述透明窗口位于光源上方，其中所述光源集成到物体中；
所述物体的外表面，所述外表面位于所述透明窗口上方；以及
光催化层，所述光催化层包括光催化材料，所述光催化层位于所述透明窗口上方和所述外表面下方，其中所述多个层至少包括所述光源、所述透明窗口、所述光催化层以及所述外表面，并且其中来自所述光源的光通过所述透明窗口并且从所述物体内激发所述外表面以对所述物体的所述外表面进行消毒，所述光包括紫光或紫外(UV)光。
18.一种用于对表面进行消毒的方法，包括：
用来自光源的光通过透明窗口并且从物体内激发所述物体的外表面，其中所述透明窗口位于所述光源上方并且所述光源集成到所述物体中，所述物体的所述外表面位于所述透明窗口上方，所述光包括紫光或紫外(UV)光。
19.根据权利要求16所述的方法，其中光催化层包括位于所述透明窗口上方和所述外表面下方的光催化材料，所述光催化层包括以下中的至少一者：ZnO、TiO2、Fe2O3、WO3、In2O3、Ag或非金属半导体材料。
20.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述UV光包括以下中的至少一者：
UV-A光光子；
UV-C光光子；以及
UV光源包括以下中的至少一者：基于半导体的光电装置或气体放电灯。
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