CN115515651A - 安全辐照病原体的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于根除病原体的系统。提供灯，该灯发射远紫外线C(远UVC)光，生成辐照区。生物传感器确定个体是否存在于辐照区中。该生物传感器向处理器发出信号，以确定个体是否已经暴露了远UVC光的阈值极限。处理器确定个体已经在辐照区中的时间是否超过阈值极限。如果个体已经在辐照区中的时间段超过阈值，则停用灯。病原体检测传感器提供存在病原体的用户反馈，并且向处理器发出信号以终止辐照或提供用户反馈以终止辐照。该系统和方法包括在车辆的乘客室中以根除表面和气溶胶上的病原体。阈值极限允许在车辆被占用时根除。

Description

安全辐照病原体的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月1日提交的申请号为63/003,560的美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于从目标区域安全地根除病原体的系统和方法。更具体地，本申请针对使用远紫外线C(远UVC)光来根除病原体、并且能够监控目标区域和控制目标区域中用于根除病原体的远UVC光的曝光量的装置、系统和方法。

背景技术

随着生物病原体的快速扩增，发现以对于人体曝光是安全的方式来根除病原体的新方法变得越来越重要。已经越来越多地实施化学品以对公共场所的表面进行消毒。然而，增加化学品的使用所呈现出的健康危害才刚刚开始显现。为了应对日益增加的根除生物病原体的需求，已经研发了多种形式的紫外光以对气溶胶病原体和表面病原体消毒。

当紫外线-C(UVC)光被结合到照明装置中时，已经证实紫外线的使用对于根除病原体是特别有效的。UVC光发射范围在约100nm与280nm之间。虽然UVC光已经证实在根除病原体方面非常有效，但已知当暴露于人体表皮和眼组织时显示出不安全的属性。已经证实常规的UVC光会引起皮肤癌和白内障。因此，UVC光的使用范围局限于不允许人体曝光的情况，并且需要实质性预防措施来防止任何人体曝光。UVC光的子集，通常被称为远UVC光，最近因其安全地根除病原体同时对有限的人体曝光安全的能力，而获得了一些名声。当滤光后，远UVC光发射在约200至230nm之间的UV光。当未滤光时，UV光在230nm以上的级别发射，在该级别下，认为UV光通过引发DNA损伤而对人体表皮产生不利影响。无论是否滤光，远UVC光在222nm处呈现出峰值辐照。

虽然远UVC光已经展现出对于根除病原体的前景，但其拟用的用途是用于建筑物内的天花板安装系统，用于根除气溶胶病原体，从而对远处表面提供缓慢根除，花费30分钟以上。这种使用天花板安装装置对表面的缓慢根除，对于在等待表面被消毒时不能空置三十分钟或更多分钟的高流通或高使用区域是有问题的。当将产生远UVC光的灯定位在被消毒的表面附近时，可更迅速地根除病原体，可显著地降低人体曝光极限。因此，需要一种能够快速根除病原体同时优化远UVC辐照时间和限制曝光于监管阈值的装置。

发明内容

公开了一种用于根除病原体的方法和系统。提供了灯，该灯发射远紫外线C(远UVC)光，生成辐照区。生物传感器(biometric sensor)确定个体是否存在于辐照区中。该生物传感器发出信号给处理器，以确定个体是否已经曝光于远UVC光的阈值极限。该处理器确定个体是否已经在辐照区中超过阈值极限。如果个体已经在辐照区内达到或超过阈值的时间段，则灯被停用。该系统包括病原体检测传感器，该病原体检测传感器提供用户关于病原体存在或不存在的反馈，并且当检测到病原体存在时向处理器发出信号以启动辐照，或者当没有检测到病原体时向处理器发出信号以终止辐照，或者当没有检测到病原体时向处理器发出信号以提供用户反馈以终止辐照。该系统和方法包括在车辆的乘客室中以根除表面和气溶胶上的病原体。包括阈值极限，以允许在车辆被占用时根除。

当个体作为用户存在或通过被动存在时，现有技术中发现的问题与使用UVC光或远UVC近距离根除病原体相关。虽然远UVC光，且更具体地为滤光的远UVC光，具有良好的迹象表明对人体表皮以及甚至眼睛的辐照安全，但是严格安全标准仍然存在，防止超过人的限制曝光。本申请的发明通过提供一种限制人体曝光的系统来解决这些问题，并且甚至包括在小隔室中的这些病原体根除系统，例如允许比现有技术系统更集成地使用远UVC灯的客运车辆。

附图说明

当在结合附图理解时、通过参照以下详细描述，本发明的其他优点会变得更好理解时，本发明的其他优点将容易了解，其中：

图1A示出了本发明装置的一个实施例的正面侧视图；

图1B示出了图1A装置的后侧透视图；

图2示出了图1A装置的沿中心线的截面图；

图3示出了图1A装置的分解图；

图4示出了具有被启动的距离测量装置的图1A装置的截面图；

图5示出了具有被启动的替代的距离测量装置的图1A装置的截面图；

图6示出了图1A装置的部分透视图，示出了激活用于识别辐照区的识别器光源；

图7示出了图1A装置的展开图，其中壳体是分离的；

图8示出了在车辆中实现的本发明的系统的第二实施例；

图9示出了来自图8中所描绘的车辆的顶盖内饰板系统的透视图；

图10A至图10B示出了说明图1A装置的操作的流程图；以及

图11A-B示出了说明图8所示车辆中的病原体根除系统的操作的流程图。

具体实施方式

参考图1A，本发明的手持式灯组件总体上以10示出。组件10包括限定灯开口14的壳体12，如下文将进一步解释的。次级光开口16由壳体12限定，近似于灯开口14。两个开口14、16由壳体12的正面侧18限定。下面将进一步说明灯开口14在辅助光开口16中的目的。

这种类型的装置在下列中被考虑过，其各自的内容通过引用并入本文：2020年12月11日申请的美国专利申请No.17/119,440，具有激光雷达测量和闭环反馈的手持式远UVC装置(HANDLHELD FAR-UVC DEVICE WITH LIDAR MEASUREMENT AND CLOSED LOOPFEEDBACK)；2020年3月6日申请的美国专利申请No.16/811,522，便携式及一次性的远UVC装置(PORTABLE AND DISPOSABLE FAR-UVC DEVICE)；2020年3月5日申请的美国专利申请No.16/809,976，便携式及一次性的远UVC装置(PORTABLE AND DISPOSABLE FAR-UVCDEVICE)；2020年1月21日申请的美国专利申请No.62/963,682，便携式及一次性的UV装置(PORTABLEAND DISPSABLE UV DEVICE)；2019年2月19日申请的美国专利申请No.16/279,253，便携式及一次性的远UVC装置(PORTABLEAND DISPOSABLE FAR-UVC DEVICE)；2018年7月6日申请的美国专利申请No.62/694,482，便携式及一次性的远UVC装置(PORTABLE ANDDISPOSABLE FAR-UVC DEVICE)；以及2018年2月20日申请的美国专利申请No.62/632,716，便携式及一次性的远UVC装置(PORTABLE AND DISPOSABLE FAR-UVC DEVICE)。

如在图1B中最佳示出的，壳体12包括限定了指示器开口22的背面侧20。可移除的握持部21接收壳体12的背面侧20并且分别由互补邻接表面23、邻接表面25(图3)可移除地保持，互补邻接表面23、邻接表面25均限定提供干涉保持系统的凸形形状。可移除的握持部21是与组件10一起用照明可清洁的，如下文将更明显的，或通过替代方法以期望的方式实现可清洁的。当配合时，正面侧18和背面侧20限定支座19，使得组件10可以直立，当期望时，在竖直方向上定向灯14。

指示器24围绕指示器开口22。指示器24向操作者发出信号通知灯26(图4)与正被辐照的表面之间的距离是否在灯26到病原体的预定距离内以提供最佳根除能量。例如，第一示警器28发出信号通知操作者距离是否超出预定距离(或在一些情况下没有足够间隔)。在一个实施例中，如果灯太远或太近，则示警器亮起红色或其他颜色向操作者发出信号。指示器24通过第二示警器30产生第二信号，该第二信号指示灯何时接近正被辐照的表面的预定距离。在一个实施例中，第二示警器亮起黄色以发出信号通知灯26接近正被辐照的表面60(图4)的预定距离。当灯26被设置在距被辐照的表面预定距离处时，第三示警器32亮起绿色以向操作者发出信号，该信号表示灯在预定距离处以最佳效率操作。每个示警器28、示警器30、示警器32分别被相应的光29、光31、光33(图3)辐照，在该实施例中是相应的发光二极管。

本领域的普通技术人员应当理解，不同的示警器或指示器可用于通过距被消毒的表面的距离来向操作者发出信号通知该组件10是否被正确地使用。这些包括但不限于闪烁的灯、声音或听觉反馈提示、振动或将足以向操作者发出信号的任何指示器，灯26被设置在距被辐照表面的适当距离处，以便提供病原体的最佳根除。如下文进一步详细描述的，这些信号可用于向用户提供附加信息，包括但不限于曝光限制的指示、病原体的存在或根除的指示等。

虽然贯穿本申请使用“表面”，但应理解，本申请的发明不仅在无生命物体上，还在表皮(包括手、腿臂、以及甚至个体的面部)上提供病原体的快速根除。如下文将进一步解释的，快速消毒皮肤而无需使用肥皂或化学品在现在是有可能的。在几秒内，个体的手可用本发明的手持式组件10消毒。此外，当等待给予的抗生素开始工作时，擦伤和伤口还可以安全且及时的方式被快速消毒。尽管当灯26被设置在表皮的近范围(诸如，例如一英寸)处时照明能量是相当高的，但是滤光的远UVC光将不会穿透表皮，同时在数秒内快速根除宽范围的病原体。

现在参照图3，通过按压开关35启动灯26(图2)，该开关35部分地延伸穿过由壳体12的背面侧20限定的开口37a和限定可移除的握持部21的开口37b，当可移除的握持部21在壳体12上设置在适当位置时，这些开口中的每个对准。开关罩39被设置在开关35和壳体的背面侧20之间，并且隐藏开关35，使得当被按下时，操作者不接触开关35，而是接触开关罩39。又一实施例包括保护屏障41(图1B)，保护屏障41在握持部开口37b之上永久地或暂时地附接至可移除的握持部21以防止开关罩39被污染。以这种方式，屏障41在从壳体12移除时也可用握持部21消毒。在一个实施例中，当组件10由支座19在竖直方向上支撑时，开关35可选地启动处理器68以对灯26供电预定的时间量，从而允许使用者对例如他或她的手、可移除的握持部21或任何其他物体消毒，而无需连续地下压开关35或甚至必须握持装置10。因为灯26的照明波长被滤光，从而将发射波长限制在230nm以下，并且对眼睛和表皮无害，所以灯26可在被设置在竖直定向同时不需要使用安全装置时亮起。或者，因为启动或停用装置10可经由人体触摸而污染装置10，所以任选地，装置10还可或另外通过面部/眼睛辨识(如在一些移动装置中所见)和/或通过语音启动(类似于移动装置上的语音助理)而启动/停用。装置10还可通过或以其他方式通过特定移动(即，摇晃装置10、以特定运动移动装置10等)来启动/停用。

现在参考图2，示出了通过图1A的线2-2的截面图。灯26通过灯框架27设置在灯开口14上方的固定位置，用于生成通过灯开口14到目标表面60上的照明。灯26适于使用各种照明技术，包括氯化氪管、发光二极管、或能够发射峰值波长222nm的光的任何其他照明系统。在一个实施例中，灯26被滤光以消除具有高于约230nm的波长的光。因此，消毒光在大约200nm和230nm之间的波长处发射。在一个实施例中，熔融二氧化硅保护罩34或等效物被放置在灯开口14上以在使用期间保护灯。熔融二氧化硅保护罩34被认为是足够耐用，以承受由远UVC光发射生成的能量而不显著劣化，同时允许光透射而不显著降低灯26的辐照功率。然而，其他覆盖组合物也在本发明的保护范围内，包括但不限于二氧化硅或能够允许远UVC光透射而不会显著劣化的任何其他材料。还应当理解，贯穿本说明书，透镜和罩可互换地使用，但是其每个都是指设置在灯26或灯中包含的管与正被辐照的表面60之间的元件36，使得远UVC光透射通过透镜36。更进一步，对远UVC光进行滤波以消除或基本上减少在230nm以上的波长的滤波器(未示出)可以是透镜36的一部分。应理解，替代的远UVC光是在本发明的保护范围内，包括不发射高于约230nm的光、但在222nm或约222nm下提供能够根除病原体同时对于人体基本上安全的峰值辐照的发光二极管或替代源。

灯26通过电源组36供电。电源组36通过插入式充电端口38可再充电。在一个实施例中，电源组36包括两个锂离子18650PMI单元(未示出)，每个提供大约3.6伏。因此，电源组36在充电时提供约7.2伏。可替代地，灯26由通过充电端口36提供的电流供电。动力包38由动力包支撑件40接收，动力包支撑件40以已知的方式经由紧固件(未示出)将动力包36固定至位于壳体12的面侧18的内表面上的螺纹凸台。紧固件通过由支撑腿46(图7)限定的支撑孔44接收。

这些支撑腿46允许该电源组支撑件40跨过逆变器48，该逆变器48也被固定到该壳体12的正面侧18上。逆变器48从功率组36接收7.2伏的电流，并以已知方式对电流波长进行整形，使得其可被灯26接收。逆变器48设置在变换器框架50上，变换器框架50通过经由变换器框架孔52接收的紧固件固定到壳体12的正面侧18。

变压器54将电压从由电源组36生成的约7.2伏逐步升高到约4000伏，以便提供足够的能量来给灯26供电。在一个实施例中，逆变器48是Stratheo逆变器。然而，应当理解，能够使电流波长整形并将电压升压至大约4000伏的任何逆变器/变压器组合将足够。变压器54也安装在逆变器框架50上，以减小逆变器48的变压器54组合的总尺寸。

现在参考图4和5，距离测量装置56被固定到灯框架58上，该灯框架58还将灯26固定到壳体12的正面侧18上。灯框架58被定向成使得灯26在组件10使用时被水平地设置到被消毒的表面60，如图4中最佳示出的。距离测量装置56偏离灯26并且相对于灯26以一角度设置。在一个实施例中，距离测量装置56将信号发射至由灯26限定的表面60上的辐照区64的中心部分62。距离测量装置56包括接收来自中心部分62的信号的反射反馈的传感器66。传感器66将反馈数据提供给处理器68以计算从灯26到辐照区64的中心部分62的竖直距离。因此，即使距离测量装置56偏离灯26，该距离测量装置56也测量灯26与在最高能量水平的位置处被辐照的表面60之间的精确竖直距离，其目的将在下文中变得更加明显。

在一个实施例中，距离测量装置56是将激光束63发射至辐照区64的中心部分62的激光雷达系统。激光束63是可见的或不可见的。当可见时，激光束向辐照区64的中心部分62提供用户反馈。在另一实施例中，距离测量装置56采取发射到辐照区64的中心部分62的红外光的形式，且传感器66为检测来自中心部分62的反射光的红外传感器，其用于发出信号通知处理器以计算从中心部分62到灯14的垂直距离。其他类型的距离测量装置也在本发明的保护范围内，包括雷达、摄影测量等，只要辐照区64的中心部分62可被检测到。还应当理解，光(或其他信号)和检测反射的传感器66之间的飞行时间确定已经为处理器68提供了足够的精度以计算中心部分62(或根据情况而定的点)与灯26之间的竖直距离。

如上所述，处理器68发出信号通知指示器24以发出信号通知灯26是否位于距辐照区的中心部分62的预定距离处。在一个实施例中，当灯26被设置在距离范围内(诸如，例如在一英寸与两英寸之间)时，指示器24发出适当的距离信号以用于快速根除病原体。因此，向用户提供反馈，即使当辐照三维表面以根除病原体时，灯26也维持在适当范围内。已经确定，距离与到达表面60的能量的速率成反比。灯14到被辐照的表面60的距离越小，实现到表面60的紫外线能量转移的速率越高，用于快速根除表面病原体。

在具有熔融二氧化硅保护透镜34和没有熔融二氧化硅保护透镜34的情况下，在一定距离范围内测试灯14以确定根除病原体所需能量总量。结果表明当采用熔融二氧化硅透镜34时，远UVC光能量总量仅少量减少。结果以μ瓦特测量，如表1中所示。

表1

与传感器的距离	无保护盖	UV熔融二氧化硅
			1”(2.5cm)	3202	3030
2“(5.08cm)	1770	1650
			4“(10.16cm)	685	634
6“(15.24cm)	353	330

在距被辐照的表面60约一英寸的距离处，灯14提供3030μW的能量转移速率。可替代地，在距被辐照的表面60约6英寸的距离处，灯14提供330μW的紫外线能量转移。能量转移的量转化为根除某些病原体所需的时间量。熔融二氧化硅保护盖(或透镜)34在一定程度上降低了被辐照表面60处的辐照能量的量。令人惊奇的是，熔融二氧化硅透镜34在表面60上的能量辐照的减少量随着距离增加而减小。因此，由保护性熔融二氧化硅透镜34造成的辐照能量的减少与灯26和表面之间的距离成反比。

此外，当灯14与被辐照表面之间的距离距被辐照表面约一英寸时，相较于灯14与被辐照表面60之间的距离，距离灯14约两英寸的辐照能量约在1.8至1.83(约2倍)倍之间。当灯14设置在距离被辐照的表面60约一英寸时，灯14提供比当灯14设置在距离被辐照的表面约四英寸时多约4.67和4.77倍(约五倍)的表面能。当灯14设置在距被辐照的表面60约一英寸处时，灯14提供的表面能比当灯14设置在距被辐照的表面60约六英寸处时多约9.07和9.18倍之间(约十倍)。

测试结果显示，当灯14设置在距被辐照的表面60约一英寸的距离处时，通过在约一秒内提供病原体的3Log减少(99.9％根除)来根除Covid-19。可替代地，当灯14设置在距被辐照的表面60约6英寸的距离处时，Covid-19可在约9.5秒内被根除至3Log减少。本领域的普通技术人员应当理解，不同的病原体需要不同剂量的辐照以在任何表面上完全或3Log减少。虽然当灯14设置在距被辐照的表面60一英寸处时病毒可能仅需要一秒的辐照，但是细菌或孢子可能要求在相同距离处的几秒的辐照。此外，当灯26与被辐照的表面60间隔约1英寸时，在约0.1秒内实现提供99％的Covid-19根除的2Log减少。同样地，当灯14设置在距被辐照的表面60约6英寸的距离处时，可根除Covid-19在约0.95秒内减少2Log。应当清楚的是，当确定实现病原体根除的水平时，确定灯26与被辐照的表面60的准确距离是必要的。

图5示出了替代的布置，其中距离测量装置56将次级光发射到在表面64上与辐照区64相交的测量区域72上。在该实施例中，测量区域72的至少一部分与辐照区64的中心部分62相交。传感器66检测来自辐照区64的反射光、雷达等，以用信号通知处理器68计算灯26与辐照区64的至少中心部分62之间的垂直距离。

还应理解，距离测量装置56包括发射器74，该发射器74将信号发射至被灯26辐照的表面60。发射器74被设想投射使传感器66能够检测来自正被辐照的表面60的反射信号的不可见激光束、可见激光束、红外光、雷达等中的任一者，使得处理器68可计算灯26与辐照区64的至少中心部分62之间的垂直距离。

发射的远UVC光主要在不可见光谱中。因此，用户难以完全确定灯14实现最佳辐照的表面区域。此外，灯提供功效，因为表面上的远UVC光照明从辐照区64的中心部分62(或区域)径向向外延伸。然而，到表面60的能量转移在表面60上的辐照区64之外减少。在仍提供功效的同时，通常位于第一辐照区64的径向外侧的第二辐照区76需要额外的时间来根除病原体。为了帮助操作者识别至少辐照区64，以及当需要时识别次级辐照区76，识别器光源70将第一环78或等效物投射在主要辐照区64周围，并且将第二环80或等效物投射在次级辐照区76周围，如图6中所示。识别器光源70是与作为距离测量装置56的一部分的次级光分开的光。

在一个实施例中，由识别器光源70的照明由识别器光源透镜82修改，识别器光源透镜82聚焦来自识别器光源70的光以聚焦光，使得第一环78被设置在表面60上紧邻主辐照区64的最宽空间边界并且第二环80被设置为紧邻第二辐照区76的最宽空间边界。第一环78和第二环80的直径随着灯26与辐照区的中心部分62之间的垂直距离成比例地增加与主要辐照区64和次要辐照区76的最宽空间边界相等的量。以此方式，识别器光源透镜82以相关方式配置，使得折射光的角位移产生环78、环80，环78、环80的直径以与远UVC光在第一辐照区64和第二辐照区76中的每一者中的速率相同的速率增加。此外，环78、环80在三维表面上传输，提供平坦表面上的物体在辐照区64、辐照区76内的识别。环64、环76和经由指示器24提供用户反馈的距离测量装置56的组合使得用户能够例如在用于无生命物体甚至用于人体解剖学的手或其他部分时实现的确认病原体的根除。

在另一的实施例中，装置10可发射不同形式和/或形状的可见光。例如，形式和/或形状可包括姓名(或任何其他词语)、首字母、符号和/或形状(例如，球拍信号、星星、标志等)和/或照片，这取决于特定应用或由用户做出的选择。可选地，用户可将一个或多个图像上传到装置10以用于所发射的可见光(由此上传的图像由光源背光，使得图像被投影到表面上)。可选地，当装置10处于适当的高度时，定制的可见光或投影图像或图标可以聚焦，使得用户知道装置10瞄准哪里，并且装置10处于适当的有效高度或距离以根除病原体。在另一示例中，装置10可以以图标形状发射可见光，用户以该图标为目标或瞄准要被辐照的表面。当装置10已经运行到有效所必需的时间时，可见光可关闭和/或消退，和/或装置10可向用户传达可见光可被禁用，和/或装置10需要被再充电，和/或整个远UVC单元必须被更换(例如，当缺乏可见光指示远UVC装置10不再根除病原体时)。

在又一实施例中，装置10可替代可见光或除可见光之外还发射声音。例如，无论对于视觉受损者还是仅仅作为针对区域达设定时间段的替代手段，装置10可使用声音或声波消息传递来向用户传达时间量。在该实施例中，处理器68还包括用于提供声音输出的音频晶体管。装置10在预定时间发出声音，指示距表面的适当距离以根除病原体，从而通知用户装置10距被辐照表面的适当或最佳距离。例如，除了发射可见光之外或替代发射可见光，装置10可包括声音启动特征，该声音启动特征在用户处于正确和/或错误距离时启动以便根除病原体。如果装置10在表面60上移动太快而不能提供借助于加速计和/或表面距离测量可识别的病原体的充分根除，则处理器经由音频晶体管还可提供可听的用户反馈。

在另一实施例中，装置10发出声音，其指示装置10何时变得太靠近或太远离目标表面(例如，使用超声传感器、激光雷达或其他距离检测系统)。这样的声音可以是永久的和/或可定制的(类似于移动电话上的铃声)。当装置10已经运行了需要有效长的时间(例如，根除病原体)时，声音可关闭和/或消退，和/或装置10可向用户传达装置10需要被再充电，和/或整个远UVC单元必须被更换(例如，当缺少声音指示远UVC装置10不再根除病原体时，因为灯已经超过使用限制)。可选地，声音可以是针对用户的偏好可定制的(诸如以类似于手机的铃声和通知声音可定制的方式)。

在又一实施例中，装置10替代或除了发射可见光之外，发射气味以用于固定使用。无论对于视觉或听觉受损，装置10发出气味以表示装置10何时在使用或装置10何时需要更换或再充电。替代可见光或与可见光组合，装置10发出香味，该香味在装置10通过可附接的香味单元启动时散发，该香味单元提供关于装置10的操作设置的用户反馈，如在本申请中公开的。

在一些情况下，人体曝光可能受到基于预定时间段(如超过八小时或二十四小时)的UVC或远UVC光能的规则或标准的限制。这样，本发明的装置10包括能够确定人体表皮的存在的生物传感器90。再次参考图1-3，生物传感器90以示意图表示在手持灯组件10上，手持灯组件10还包括用于检测和标识存在于辐照区64中的个体的生物传感器90。例如，生物传感器90通过识别心跳、体温、皮肤识别来检测人体表皮的存在。此外，生物传感器90通过热识别或皮肤识别(例如，使用反向散射或蓝色LED技术)来检测皮肤和/或眼睛的存在。不同类型的生物传感器在本发明的保护范围内，包括但不限于心律、静脉模式、指纹、手几何形状、DNA、语音模式、虹膜模式以及面部检测。自适应生物传感器也在本发明的保护范围内。例如，生物传感器10和处理器68被编程为使用心跳、静脉识别等来区分一个用户，或更重要的是一个暴露于远UVC光的个体与另一个体。如下文将进一步解释的，当个体已经暴露于远UVC光到预定阈值或极限时，装置10将自动终止照明。生物传感器90在多个用户之间进行区分：当给定使用已满足阈值极限时停用装置10，但允许启动尚未满足阈值极限的另一装置使用。生物传感器90标识多个用户是否在装置10的辐照区内，并且向处理器68发出信号以将任何给定用户在辐照区内的时间量制成表格，由此终止装置10进行的辐照。应当理解，处理器68被编程为将从装置10至表皮的距离与正被转移至表皮的远UVC光能量的量相关联，以用于识别是否已经满足预定阈值极限的目的。因此，与更远离装置10的表皮相比，将允许非常靠近装置10的表皮更少的曝光时间。

在一些情况下，还希望包括检测气溶胶病原体或设置在表面上的病原体的能力。因此，在另一实施例中，装置10包括用于检测和识别辐照区64内的任何病原体的病原体传感器91。由Nuwave Sensor提供的微生物传感器和等效物，其可用于快速检测空气中微生物。当检测表面病原体的存在时，认为长距离表面等离子体增强荧光光谱法提供快速检测。表面等离子体共振传感器是能够实时高度灵敏和特异性测量生物分子相互作用的光学平台，其提供关于是否根除表面病原体的快速用户反馈。如果在辐照区64内检测到病原体，则处理器68维持辐照以确保根除病原体。例如，处理器68维持灯26的照明直到没有检测到另外的病原体，或直到已经实现2Log、3Log或其他根除水平。医院设置可能需要减少3Log或甚至4Log的病原体，而个体或其他商业用途可能仅需要减少2Log。处理器68可编程以使装置10适用于这些期望的根除结果中的任一个。在另一实施例中，生层可听指示或可视信号，以告知操作者没有检测到其他病原体，使得操作者他或她可酌情停用装置10。

病原体根除的进一步使用在有限的空间中(例如像客运车辆、飞机等)是令人希望的。图8-10描绘了在车辆102中实施的用于安全地根除病原体的系统100的另一实施例。应当理解，尽管示出了客运车辆，但是本申请的发明可在乘客乘坐的任何车辆中实施，包括但不限于：公共汽车、出租车、共乘车辆、全自动或自动车辆以及甚至飞机。车辆102包括集成到车辆102的顶盖内饰板106中的远UVC灯104，远UVC灯104以与上述手持组件10类似的方式操作，并且还可以是从顶盖内饰板106可移除的，以用于手持使用。应当理解，虽然整个说明书中提及顶盖内饰板，但是灯104可与任何内部装饰部件集成，包括但不限于座椅、立柱盖、扬声器格栅、车门板、方向盘和转向柱、仪表板等。灯104不仅根除车辆座椅108和其他内表面上的病原体，而且灯104还根除坐在车辆102内的任何乘客110上的病原体以及车辆102内的周围空气，如下面将进一步讨论的。灯104由处理器112经由电缆114控制，这两者被集成到顶盖内饰板106中。可替代地，处理器112被放置在车辆102内的任何地方，与主车辆处理器集成；并且甚至可与灯104无线地连通。处理器112以与设置在手持装置10中的处理器68相同的方式进行编程。在该实施例中，系统110还包括风扇或空气循环装置116，风扇或空气循环装置116邻近灯104集成到顶盖内饰板106中或者与灯104集成。风扇116帮助车辆HVAC系统循环已经被灯104根除病原体的空气，并且引导空气在灯104辐照区的路径中，如图8中用虚线标识的，以增加气溶胶病原体被引导到灯104的辐照区中的概率。

基于车辆的系统100还包括用于检测车辆102内的乘客110的存在的生物传感器118。类似于包括在手持装置10中的生物传感器90，生物传感器118可包括心率监视器或指纹检测器，或者它可通过热识别或皮肤识别(例如，使用如在上文的较早实施例中所描述的后向散射或蓝色LED技术)来检测皮肤和/或眼睛的存在。该系统还可包括车辆102的HVAC系统内的HVAC远UVC灯120，以从通风系统根除在车辆102内循环的空气。如图8中最佳示出的，远UVC灯120也可定位在仪表板121上或仪表板121中，靠近用于引导空气在车辆102乘客室各处的HVAC通风口。以这种方式，雾化的病原体在空气遍布乘客室循环之前被根除。

在本发明的保护范围内，先前实施例的系统100和装置10经由无线传输或通过互联网通信，使得作为进一步的安全预防措施，多个装置对任何用户收费曝光。进一步，多个装置，甚至与手机应用程序(phone app)集成的多个装置，通过蓝牙或蜂窝服务被提供无线通信以使给定用户的收费曝光。

仍进一步地，基于交通工具的系统100任选地包括病原体传感器119，该病原体传感器用于以与上文早先实施例所描述的方式相同的方式感测气溶胶病原体或表面病原体。当检测到或甚至未检测到病原体时，该系统提供用户或乘客输入。进入交通工具的乘客由病原体传感器119扫描病原体，使得系统100在检测到病原体时启动灯120。可替代地，如果检测到病原体，则车辆102的门保持锁定以防止乘客进入。

还可在车辆110内循环提示(替代可见光或除可见光之外)病原体或缺乏像空气清新剂一样操作。香味可根据用户的偏好定制。当香味消失时，系统100可指示需要更换香味，和/或需要重新充电装置和/或需要更换整个远UVC系统100(例如，当缺乏香味将指示远UVC灯120不再根除汽车内部空气中的病原体时)。或仅当便携地附接至例如客运车辆通风孔时静止使用，系统100发出气味以表示何时启动灯120或何时需要更换或再充电灯120。例如，系统100可包括附接在乘客车辆通风系统内部或附近的气味产生附件。

图10A-B示出了用于操作手持式灯装置10的示例性方法。当装置10被启动时(步骤130)，传感器90确定个体是否在辐照区64内(步骤132)。如果传感器90确定个体已经进入辐照区64，则传感器90识别特定个体(步骤132)，以便跟踪个体从装置10接收的远UVC曝光量。跟踪每人接收的远UVC光曝光的量是重要的，因为由各个非政府机构管理的法规限制了人可能在给定的曝光时段内接收的远UVC光曝光的最大持续时间。例如，在当前规定下，个体必须将他或她必要的远UVC光的曝光量限制到预定的阈值极限。为了确保辐照区64内的特定个体不超过推荐限制，处理器68通过实施计时器或计数器追踪特定个体曝光于远UVC光的时间量。如果装置10仍然被启动(步骤134)，则处理器68确定是否可利用来自装置10的远UVC光来曝光特定个体(步骤136)。换言之，处理器68根据规定确定特定个体是否已经达到他或她的最大持续时间。如果处理器68确定特定个体已经满足用于曝光于来自装置10的远UVC光的阈值极限，则处理器68保持在闭环中(步骤132、步骤134和步骤136)，直到个体在步骤132离开辐照区64，或者装置在步骤134被停用。因为规则被周期性地更新，所以本发明更新个体可经由网站或经由与装置10的移动配对曝光于来自装置10的远UVC光以更新软件和/或代码的最大持续时间。

如果在步骤136，处理器68确定允许特定个体曝光于来自装置10的远UVC光，则处理器68打开灯26并启动用于特定个体的计时器以跟踪特定个体曝光于来自装置10的远UVC光的时间量(步骤138)。传感器90继续监视特定个体是否保持在辐照区64内(步骤140)，并且处理器68监视个体保持在辐照区64内的时间以确保他或她不超过最大持续时间(步骤142)，而装置10仍然被启动时(步骤144)。如果在步骤142，处理器68确定特定个体已经达到他或她的最大持续时间并且不再被允许曝光于来自装置10的远UVC光，则处理器68关闭灯26(步骤146)，关闭特定个体的计时器并记录该个体最后一次曝光于远UVC光的时间(步骤148)。系统然后返回到闭环132、闭环134、闭环136，并且等待个体离开辐照区64。

如果在步骤144，处理器68确定装置10不再是激活的，则处理器68关闭灯26、关闭个体的计时器并且将结束时间记录为该个体最后一次曝光于远UVC光(步骤150)。阈值极限基于八小时或二十四小时时段，在该时段之后，处理器68为每个单体重置计时器，从而允许额外曝光。

如果在步骤132传感器90没有检测到辐照区64内的个体，则处理器68打开灯26(步骤152)。传感器90继续监控个体是否进入辐照区64(步骤154)。如果传感器90确定个体已经进入辐照区64，则处理器68移动到步骤142以确定特定个体是否可以用来自装置10的远UVC光曝光。如果在步骤154，传感器没有检测到辐照区64中的个体，则处理器68保持在回路154、156中，直到它确定装置10已经被停用(步骤156)，此时，处理器68关闭灯26(步骤158)。如果在步骤140，特定个体离开辐照区64，则处理器68关闭个体的计时器并将结束时间记录为个体最后一次曝光于远UVC光(步骤160)。然后，该方法返回步骤154。只要装置10被启动(步骤156)，灯26就保持打开，直到在辐照区64内检测到另一个体(步骤154)。使用生物传感器来识别个体曝光于远UVC光时的个体提供了用于在不超过验证阈值极限的同时使用装置10的故障安全能力。

图11A-B示出了用于操作图8中所描绘的车辆102内的乘客室中和乘客座位108上的根除系统100的示范性方法。当系统100被启动时(步骤162)，处理器112开启灯104(步骤164)并启动计时器(步骤166)以控制灯104被启动的持续时间。生物传感器118确定乘客110是否在车辆座位108中(步骤168)。如果生物传感器118没有检测到车辆座位108中的乘客110，则处理器验证系统仍然被启动(步骤170)。如果系统仍然被启动，则处理器112确定是否达到第一阈值时间段(步骤172)。第一阈值时间段是当在车辆座椅108内没有检测到乘客110时灯104被启动的持续时间。如果已达到第一阈值，则处理器关闭灯104(步骤174)并关闭计时器(步骤176)。此时，车辆座椅108和其他表面已经根除病原体，并且系统100等待乘客的进入(步骤178)。在乘客110进入之后，处理器112打开灯104(步骤180)并且启动计时器(步骤182)。处理器112确定计时器是否已经达到第二阈值，该第二阈值是乘客可安全曝光于远UVC灯的最大时间量或已经流逝了的病原体已经被根除的足够时间。

如果没有达到第二阈值，则系统110继续辐照车辆座椅108上的乘客110，直到达到第二时间阈值(步骤184)或乘客110离开车辆(步骤186)。如果处理器判定已经达到第二时间阈值，则处理器112关闭灯104(步骤188)并且关闭计时器(步骤190)。

如果驾驶员想要根除他或她自己身上的任何病原体，则驾驶员可启动驾驶员座位上方的灯104。该过程将遵循图11B中提供的步骤182-190。可替代地，该过程可遵循为装置10提供的步骤140-150。

装置10和/或系统100还可包括病原体检测传感器，该病原体检测传感器用于靶向所施加的用于靶向特定病原体的远UVC光的时间和强度。

已经以说明性方式描述了本发明；根据以上教示，本发明的许多修改和变化是可能的，包括从流体中去除毒素。因此，应当理解，在说明书中，参考标号仅是为了方便起见，并不以任何方式进行限制，并且本发明可以以不同于具体描述的方式来实践。因此，本发明可在遵循第一公开实施例的所阐述的权利要求书的保护范围内以不同于具体描述的方式来实践。

Claims (31)

1.一种用于根除病原体的方法，包括步骤：

启动灯，所述灯发射远紫外线C即远UVC光，并生成辐照区；

确定个体是否存在于所述辐照区中；

确定个体在所述辐照区中接收的对所述远UVC光的曝光量；

确定所述曝光量是否超过阈值；以及

如果确定所述曝光量超过所述阈值，那么停用所述灯。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述曝光量的步骤包括确定个体已经在所述辐照区中的时间量。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤：

识别存在于所述辐照区中的个体；以及

记录个体在预定时间段内在辐照区中的时间量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定个体是否存在于所述辐照区中的步骤还通过检测个体的皮肤、眼睛、心律、静脉模式、指纹、手几何形状、DNA、语音模式、虹膜模式或面部检测来限定。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

检测所述辐照区内的病原体；

识别所述辐照区内的病原体；

确定根除病原体所必需的时间段；以及

生成指示所述时间段何时已经过去的信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述信号包括视觉指示和听觉指示中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

确定所述灯与个体之间的距离；

确定所述距离是否大于预定距离；

如果确定所述距离大于所述预定距离，则生成指示所述距离大于所述预定距离的信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述信号包括视觉指示和听觉指示中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述视觉指示包括至少一个光环。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述视觉指示包括同心光环。

11.一种用于根除病原体的系统，包括：

灯，所述灯发射远紫外线C即远UVC光，从而生成辐照区；

生物传感器，所述生物传感器检测所述辐照区中个体的存在；

处理器，所述处理器接收来自所述生物传感器的信号，用于确定个体在处于所述辐照区中时接收到的对所述远UVC光的曝光量；

所述处理器包括计数器，所述计数器用于统计个体在处于所述辐照区内时已接收到的曝光量，由此确定所述曝光量是否超过阈值：

当个体达到或超过所述阈值时，所述处理器终止所述灯的照明。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述计数器对个体在处于所述辐照区中时的时间或接收的辐照能量中的至少一个进行计数。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述生物传感器识别存在于所述辐照区中的个体，并且所述处理器记录在预定时间段内个体已经处于所述辐照区中的时间量。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述生物传感器被配置用于通过检测个体的皮肤、眼睛、心律、静脉模式、指纹、手几何形状、DNA、语音模式、虹膜模式和面部检测中的至少一个，来确定个体是否存在于所述辐照区中。

15.根据权利要求11所述的系统，还包括病原体传感器，所述病原体传感器用于检测所述辐照区内的病原体并识别所述病原体，其中，所述处理器被编程用于确定根除病原体所必需的时间段并生成指示所述时间段何时已过去的信号。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述病原体传感器包括微生物传感器和表面等离子体共振传感器中的一种。

17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述灯和所述生物传感器被设置在手持装置的壳体中。

18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述灯设置在车辆的乘客室中。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述灯设置在客运车辆的顶盖内饰板、HVAC通风口和仪表板中的至少一个中。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述灯与所述车辆的所述乘客室内的空气循环装置协作地对准，从而使得所述空气循环装置能够使在所述乘客室中处理的空气循环通过所述灯的所述辐照区。

21.一种用于根除车辆乘客室内的病原体的系统，包括：

灯，所述灯发射远紫外线C光即远UVC光，从而在所述车辆乘客室内生成辐照区；

内部装饰部件，所述内部装饰部件与所述灯集成到一起；

空气循环系统，所述空气循环系统用于使空气循环通过所述灯的所述辐照区，由此根除在所述乘客室内处置的气溶胶病原体；以及

所述灯将所述辐照区对准朝向所述车辆内部的乘客和表面，由此根除在所述车辆内部的乘客和表面中的至少一者上处置的病原体。

22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述内部装饰部件包括顶盖内饰板、HVAC通风口、仪表板、车门板、立柱盖、座椅、以及方向盘和转向柱中的一个。

23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述空气循环系统包括所述车辆的风扇或HVAC系统中的一个。

24.根据权利要求20所述的系统，还包括生物传感器系统，所述生物传感器系统用于检测在所述辐照区内曝光的乘客表皮。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述生物传感器系统电连接至处理器，所述处理器被编程用于识别有表皮曝光于所述辐照区的个体。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，当个体的表皮在所述辐照区曝光超过预定阈值时，所述处理器终止由所述灯进行的远UVC光的发射。

27.根据权利要求20所述的系统，还包括病原体传感器，所述病原体传感器用于感测在所述车辆的所述乘客室内处置的病原体的存在。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述病原体传感器包括用于感测气溶胶病原体的微生物传感器和用于感测表面病原体的表面等离子体共振传感器中的一种。

29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述病原体传感器电连接至所述处理器，以用于发出信号通知所述处理器开启由所述灯进行的辐照。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述处理器被编程为当所述病原体传感器感测到所述车辆的所述乘客室内存在病原体时，防止进入所述车辆的所述乘客室。

31.根据权利要求20所述的系统，其中，所述灯设置在从所述内饰部件可移除的手持装置中。

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