CN115666662A - 用于消毒应用的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于消毒应用的系统、光单元、传感器设备和方法。该系统（100）包括a）光单元（110），其包括i）光源（111）（例如LED），其适于发射至少消毒光（115），和ii）控制器（112），其用于控制光源，使得光的至少一部分被编码有关于消毒光的光特性的信息，以及b）传感器设备（120），其包括i）检测表面（121），其适于布置在对象（130）上并检测编码光，和ii）消毒状态导出单元（122），其适于基于编码光中编码的光特性导出对象的消毒状态。这允许提供用消毒光处理的对象的消毒状态的良好估计。

Description

用于消毒应用的系统

技术领域

本发明涉及用于消毒应用的系统、光单元、传感器设备和方法。

背景技术

因为预测在未来20年内，病菌对抗生素的耐药性增加，所以预防感染在未来将变得非常重要。单独的不定期清洁的好处是短暂的，因为已经示出，病菌几乎立即重新占据先前清洁过的空间。因此，提供一种允许对预定义区域（例如医院中的房间）进行连续预防性消毒的系统将是有益的。

最近，已经进一步研究了使用光进行消毒目的的可能性。在这个背景下，已经示出紫外光谱中的光可以用于消毒目的，例如用于消毒空气、水或医疗器械。然而，持续暴露于UV光（特别是UV-C光）给生物带来健康风险，并因此必须避免。

最近的发展已经示出，作为UV光的替代，更长波长的光（特别是在优选地约405 nm的可见光谱中的光）也可以用于消毒目的，因为这种光被细菌内部的卟啉分子吸收，导致生物杀灭（biocidal）活性氧的形成。这个过程允许窒息和杀死细菌，并且当持续应用于一个区域时，可以导致减少的污染。由于可见光谱中的光不给生物带来任何健康风险，因此其用于消毒目的的应用可以广泛增加，例如，用于一般的医院房间、老年人护理环境、而且还有公共空间（如学校、体育馆或机场）。此外，这种光消毒对于食品加工设施或者农业和园艺应用也可以是有利的。

基于光的消毒的一般优点是，消毒不是表面特定的，而是在空气、硬表面和软表面上起作用，并且一般在光可以到达病菌的所有地方起作用。因此，将光用于消毒目的在多个应用中提供了许多优点。然而，光消毒的一个问题是，特别是当应用于像房间设置这样的公共环境时，使用者无法知道室内提供的对象是否已经消毒，或者例如，已经到达对象的光是否没有提供足够的强度或者没有提供足够长的时间来允许对象表面上的细菌的显著减少。因此，当为了消毒目的而应用光时，对象的消毒状态通常是完全未知的。因此，有利的是将提供一种系统，该系统通过提供对房间设置内对象的消毒状态的良好估计来允许在公共房间设置中的消毒光的应用。

编码光指的是将数据调制到由光源（例如基于LED的光源）发射的光中的技术。以此方式，可以说数据被嵌入到来自光源的光中。例如，数据可以被调制到由灯具（诸如基于LED的灯具）发射的照明中。因此，除了提供照明之外，光源还充当能够将数据传输到编码光的合适接收机的发射机。通常地，调制以足够高的频率进行，使得尽管照明在可见光谱中，但调制对于人类视觉是不可察觉的。即，因此用户只感觉到整体照明，并且不是数据被调制到该照明中的效果。借助于诸如振幅键控或频移键控之类的技术将数据调制到光中，由此调制属性（例如振幅或频率）被用于表示信道符号。调制通常涉及将数据比特（有时称为用户比特）映射到这种信道符号上的编码方案。一个示例是传统的Manchester码，它是一种二进制码，由此值为0的用户比特以低-高脉冲的形式被映射到信道符号上，并且值为1的用户比特以高-低脉冲的形式被映射到信道符号上。另一个示例是最近开发的三进制Manchester码。

有许多已知的技术用于在接收侧检测和解码编码光。例如，可以使用日常的“滚动快门”型相机来检测编码光，因为这种相机通常集成到移动设备（如移动电话或平板电脑）中。在滚动快门相机中，相机的图像捕获元件被分成多行（通常是水平线，即行），这些行按顺序逐行曝光。也就是说，为了捕获给定的帧，首先将一行曝光于目标环境中的光，然后在稍晚的时间曝光序列中的下一行，以此类推。通常，该序列跨帧按顺序“滚动”，例如，按从上到下的行，因此命名为“滚动快门”。当用于捕获编码光时，这意味着帧内的不同行在不同时间捕获光，并且因此，如果行速率相对于调制频率足够高，则在调制波形的不同相位捕获光。因此，可以检测到光中的调制。如果帧速率相对于调制频率足够高，则也可以通过使用全局快门相机来检测编码光，或者使用具有合适采样率的专用光电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种系统、光单元、传感器设备和方法，其允许提供对用消毒光处理的对象的消毒状态的良好估计。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于消毒应用的系统，其中该系统包括a）光单元，该光单元包括i）适于发射光的光源，其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光，和ii）配置成控制光源的控制器，其中控制器被配置为控制光源，使得所发射的光的至少一部分被编码有关于所发射的消毒光的光特性的信息，以及b）传感器设备，其包括i）适于布置在对象上并检测来自光单元的所发射的光的检测表面，其中检测表面适于检测至少所发射的编码光，和ii）消毒状态导出单元，其适于基于所发射的编码光中编码的光特性导出对象的消毒状态。

因为光单元包括控制器，该控制器被配置为控制光源，使得光源的所发射的光的至少一部分被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息，所以用于估计应该由消毒光消毒的对象的消毒状态所需的信息与消毒光一起被直接提供。此外，由于传感器设备被提供为可以被布置在对象上并且适于至少检测从光单元发射的编码光，因此传感器设备被直接提供关于落在对象上的消毒光的知识。因此，传感器设备可以提供对其布置在其上的对象的消毒状态的非常好的估计。因此，该系统允许将光用于消毒目的，而同时提供对应该由消毒光消毒的对象的消毒状态的良好估计。

光源适于发射光。特别地，光源适于发射电磁光谱的预定范围内的光，其中由光源发射的光谱的至少一部分可用于消毒目的。优选地，光源适于发射至少可见光谱的深蓝和/或紫色部分中的消毒光，更优选地，包括405 nm波长的消毒光。附加地或替代地，光源也可以适于发射光谱的紫外部分（优选光谱的UV-C部分）中的消毒光。此外，尽管对于抑制病毒不是那么有效，但是红外光谱中的光也可以用于针对某些病原体的消毒目的。因此，光源也可以适于发射红外光谱中的光作为消毒光。

一般地，已知细菌和病毒对UV的敏感性有所不同，其中与更快速复制的非环境微生物和大多数细菌相比，环境生物体、真菌孢子和分枝杆菌相对更难杀死。较短波长的UV光子比较长波长的UV光子具有更高的能量潜力，并且可能对材料和涂料具有加速老化的效果。UV-C光子甚至可能损害植物。因此，由光源提供并用于消毒目的的优选光谱可以取决于房间中存在的材料、待消毒对象的材料、房间中的生物存在等，以及取决于杀灭病毒和病菌所需的功效。优选地，提供光使得对象暴露于从200至1000 J/m²（即20至100 mJ/cm²）变化的辐射，这取决于表面的类型及其清洁度。

光源可以适于仅发射消毒光，并且从而仅发射可用于消毒目的的一部分电磁光谱中的光。然而，光源也可以适于发射除了消毒光之外的光，优选地，发射电磁光谱的可见部分和/或电磁光谱的红外部分中的附加光。

为了发射光，光源包括至少一个光提供设备，该至少一个光提供设备优选为发光二极管（LED）。然而，它也可以包括其他光提供设备，如VCSEL、LASER或气体放电灯。在一个实施例中，光源仅包括一个适于发射至少消毒光的光提供设备（例如LED）。然而，在另一个实施例中，光源包括至少两个光提供设备（例如LED），其中一个光提供设备适于发射消毒光，并且至少一个光提供设备适于发射附加光（例如可见光谱中的光或红外光）。由提供在光源中的所有光提供设备发射的光形成光源的所发射的光。在一个实施例中，光源包括旋转和/或可调光束。例如，光源可以是基于氙的光源，其包括几个轮流闪烁消毒光的光提供设备，其中来自包括几个光提供设备的同一光源的闪光可以在几个不同的、可选地可调节的方向上提供。此外，还可以提供254 nm的汞UV灯作为光提供设备，其结合可调节的反射器或光束成形光学器件动态地引导光束。

控制器可以被提供为光单元的组成部分，例如，通过与光源提供在同一外壳中。然而，控制器也可以提供在光源外部，并且与光源有线或无线通信，以控制光源。在这种情况下，控制器可以作为另一个设备的一部分（例如，作为在便携式用户设备（如智能电话）上提供的软件，或者作为用于控制多于一个光单元或其他设备的整个控制系统的一部分）来提供。在这种情况下，光单元可以被认为包括光源和控制器，尽管两者被提供在不同的位置处。

控制器被配置成例如通过控制光源中提供的一个或多个LED来控制光源。特别地，控制器适于控制光源，使得所发射的光的至少一部分被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息。编码有光特性的所发射的光的一部分可以指消毒光，或者可以指由光源提供的附加光。在优选实施例中，光源适于发射光谱的红外部分中的附加光，其中控制器然后被配置成控制光源，使得附加光被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息。

关于发射的消毒光的光特性的信息可以指对于估计应该用消毒光消毒的对象的消毒状态有用的任何光特性。在优选实施例中，光特性包括指示可用于消毒目的的所发射的光的至少一部分的光谱、强度和/或光束特性的信息。光束特性是指由光源提供的光束的特性。优选地，光束特性包括光束尺寸、光束方向和光束形状中的至少一个。在优选实施例中，光源包括可调节的光束，使得光束方向、形状和尺寸可以例如通过控制器来调节。对于这样的实施例，优选的是，当前调节（即当前光束特性）被编码为编码光中的光特性。基于该信息，消毒状态导出单元可以例如导出光束的当前形状是允许对整个对象进行消毒，还是仅允许对对象的一部分进行消毒，等等，其中可选地，对于该确定，消毒状态导出单元利用关于对象特性（如对象的形状、尺寸和/或位置）的另外的信息。

附加地或替代地，光特性还可以包括指示光源身份、光源位置的信息（例如光源的安装坐标和/或光源的年龄），以便考虑光源的退化。此外，光特性可以包括指示光源所使用的时间代码的信息，例如，该信息可以包括时间戳。这种时间代码信息可以被消毒状态导出单元用来同步它的时钟，如果消毒状态导出单元没有实时时钟并且没有连接到任何其他时间源，则这可能是有用的。此外，光特性还可以包括关于光源已经开始发射消毒光的时间、发射消毒光的持续时间、光源的位置的信息，如指示光源位于天花板上、房间的特定部分中等的信息。当作为光特性提供时，这种信息允许例如估计对象和光源之间的距离和/或估计对象暴露于消毒光的持续时间。例如，指示消毒光已经打开和关闭的时间和当前时间的信息可以被编码为编码光中的光特性。消毒状态导出单元然后可以适于使用该信息作为对已经向对象提供消毒光的持续时间的估计，并且可以适于基于估计的持续时间进一步导出消毒状态。

控制器可以适于对应该用任何已知的编码方法编码的光源的光进行编码。优选地，控制器适于控制光源，使得用数字代码对光进行编码。在该实施例中，数字代码然后指示光特性。附加地或替代地，控制器适于控制光源，使得使用低频调制或通过打开和关闭光来编码光。然而，光的其他空间或时间变化也可以用于携带关于消毒光的特性的信息。

传感器设备包括检测表面和消毒状态导出单元。在一个实施例中，检测表面和消毒状态导出单元彼此集成，例如，通过在同一外壳中提供检测表面和消毒状态导出单元。然而，消毒状态导出单元也可以与检测表面分开提供，但是与检测表面有线或无线通信。例如，消毒状态导出单元可以是独立设备的一部分，例如在用户设备（如智能电话）上运行的软件；或者可以是整个控制系统的一部分，其控制多于一个的检测表面，或者控制多个不同的传感器、设备和/或光单元。

检测表面适于布置在对象上。例如，检测表面可以适于放置在对象的表面上。优选地，检测表面适于附接到对象。例如，检测表面可以被适配成使得它可以使用已知的附接装置（如胶水、螺钉等）永久地附接到对象。然而，检测表面也可以适于可移除地附接到对象。此外，检测表面可以通过与对象集成而布置在对象上，例如通过作为对象表面的一部分。此外，优选的是，如果消毒状态导出单元与检测表面集成在一起，则检测表面的布置等于整个传感器设备在对象上的布置。特别地，附接装置可以提供作为传感器设备的外壳的一部分或者附接到传感器设备的外壳。

其上可以布置检测表面的对象可以是任何对象。例如，对象可以指房间的家具、房间的地板或墙壁、人的衣服、计算机设备（特别是便携式计算机设备，如智能电话、平板电脑或笔记本电脑）等。基于检测表面应该布置在其上的对象的特性，检测表面可以提供有允许检测表面布置在对象上的不同装置。例如，如果检测表面应该布置在桌子上，则传感器设备可以提供有胶合装置，该胶合装置允许将检测表面胶合到桌子。然而，如果检测表面应该布置在人身上（特别是应该由人佩戴），则检测表面可以提供有可以围绕人的颈部佩戴的带子。在一些实施例中，检测表面可以永久地布置在对象上。然而，优选的是，检测表面被适配成使得它可以可移除地布置在对象上。

传感器设备的检测表面适于检测来自光单元的所发射的光，特别是发射的编码光。然而，检测表面也可以适于除了检测发射的编码光之外，还检测未被编码的光源发射的光的其他部分（如果存在的话）。例如，如果光源包括发射未被编码的消毒光的第一光提供设备（例如LED）和除了消毒光之外还发射红外光的第二光提供设备（例如LED），其中红外光被编码有关于光特性的信息，则检测表面可以适于检测被编码的红外光并且还检测未被编码的消毒光。替代地，检测表面也可以适于仅检测发射的编码光。传感器设备的检测表面可以实现为例如光电二极管、光电晶体管或相机设备。然而，检测表面也可以由在合适的波长范围内表现出光电属性的任何半导体材料来实现。此外，也可以采用受相应波长范围内的照明影响的金属或绝缘体。在一个示例中，光电转换电池或光敏电阻器也可以用作传感器设备的检测表面。

消毒状态导出单元适于基于所发射的编码光中编码的光特性导出对象的消毒状态。消毒状态导出单元可以是在传感器设备的外壳内提供的计算设备，或者可以被视为在传感器设备的外壳内提供的计算设备上运行的软件。然而，消毒状态导出单元也可以被视为专用硬件。例如，消毒状态导出单元可以集成在检测表面中，其中检测表面适于基于编码信息改变其特性之一（例如其颜色），以指示消毒状态。在这样的示例性实施例中，检测表面的特性变化基于编码信息和检测表面的固定特性。此外，消毒状态导出单元也可以被认为是计算设备、运行在计算设备上的软件、或与检测表面分开提供的专用硬件，但是与检测表面有线或无线通信以形成传感器设备。

消毒状态导出单元适于基于在发射的编码光中编码的光特性导出消毒状态。在一个实施例中，消毒状态导出单元适于解码在发射的编码光中编码的关于光特性的信息，并使用解码的信息来导出消毒状态。然而，消毒状态导出单元也可以适于直接从指示光特性的静止编码光导出消毒状态。消毒状态导出单元可以通过使用光特性和消毒状态之间的函数关系，基于在发射的编码光中编码的光特性，导出其所附接的对象的消毒状态。例如，该函数关系可以提供光源处的消毒光的波长和/或消毒光的强度与达到预定消毒状态所必需的时间之间的关系。基于该信息，消毒状态导出单元然后可以适于估计必要的时间是否已经过去。然而，也可以采用基于其他光特性的其他函数关系。这种函数关系可以例如从当用具有相应光特性的光处理时病菌行为的理论考虑中导出，从数值模拟或实验数据中导出。然后，函数关系可以作为软件提供给消毒状态导出单元，或者可以硬连线到消毒状态导出单元中。

在优选实施例中，消毒状态导出单元适于基于所发射的编码光中编码的光特性，并且进一步基于已经由传感器设备的检测表面检测到的检测到的发射光，导出对象的消毒状态。优选地，消毒状态导出单元适于基于所发射的编码光中编码的光特性和检测到的所发射的光的比较来导出消毒状态。例如，消毒状态导出单元可以适于将检测到的所发射的光的强度、波长或光束特性与作为编码光中的光特性提供的波长、强度和/或光束特性进行比较。对于这样的实施例，优选的是，编码光指的是消毒光的至少一部分，使得可以直接比较消毒光的测量值和消毒光的光特性。然而，如果编码光不是指消毒光，而是指由光源提供的附加光（例如红外光），则检测表面也可以适于不仅检测编码光，而且还检测消毒光的至少一部分。附加地或替代地，可以提供消毒光和附加光之间的函数关系，该函数关系允许消毒状态导出单元从编码光的测量值导出检测表面处的消毒光的光特性，该光特性可以与由光源提供的消毒光的光特性进行比较。基于这种比较，消毒状态导出单元可以适于使用由光源提供的光特性、已经到达检测表面的消毒光的光特性、和消毒状态之间的函数关系来导出消毒状态。

消毒状态指示预定病菌对所述对象的预期污染。消毒状态可以简单地指二元状态，例如，消毒状态可以指对象是否被消毒。然而，消毒状态也可以指示处于高度污染状态和完全消毒状态之间的对象的消毒状况。这种介于中间的状况可以由消毒状态以连续的方式或量化的方式提供。此外，消毒状态也可以是特定于病菌的，例如，可以为不同的预定病菌确定不同的消毒状态。优选地，消毒状态被确定为指示消毒概率，消毒概率指示例如细菌消毒完成了98%。此外，消毒状态还可以包含或添加有安全因子，例如，安全因子为3。在这种情况下，只有当安全因子超过通常已知的消毒对象的暴露持续时间时，才可以提供对象被100%消毒的信号。

由消毒状态导出单元导出的消毒状态然后可以被提供给用户。例如，传感器设备可以提供到用户设备（如用户的智能电话或平板电脑）的通信链路，经由该通信链路将消毒状态传送给用户设备。在优选实施例中，传感器设备还包括输出单元，该输出单元适于提供指示对象的导出消毒状态的输出信号。输出单元可以指显示器、光输出、音频输出，或者甚至指传感器设备上的特性改变表面。在显示器的情况下，传感器设备可以适于提供消毒状态，例如以消毒百分比的形式，其中值100%可以指示对象被完全消毒。然而，显示器也可以以其他方式提供消毒状态，例如，通过显示诸如“可安全使用”、“已处理”、“已消毒”或“已污染”、“有污染风险”、“请勿使用”的词语。视觉输出可以指在传感器设备上提供灯（如LED），当达到某一消毒状态时，该灯提供光信号。例如，如果消毒状态被导出为低于预定阈值，例如如果估计对象可能被污染超过期望水平，则音频信号提供单元可以提供警报。此外，如果提供特性改变表面，则传感器设备上的表面可以例如基于消毒状态改变其颜色或灰度值。

在一个实施例中，消毒状态导出单元还适于基于由检测表面检测到的检测光来确定指示对象已经被消毒光照射的时间的对象暴露时间，并进一步基于暴露时间来导出对象的消毒状态。例如，检测表面可以适于提供指示检测表面首次检测到来自光源的所发射的光的时间的信号。该信息与关于当前时间的信息一起然后可以用于估计对象的暴露时间。消毒状态导出单元然后可以适于使用在发射的编码光中编码的光特性、暴露时间和消毒状态之间的函数关系。光特性还可以包括关于光源位置的信息，或者如果已知的话，关于对象和光源之间的距离的信息。基于该信息，消毒状态导出单元可以适于估计对象表面上的消毒光的强度，并且基于所估计的强度导出消毒状态。光特性还可以包括关于由光源发射的消毒光和附加光的比率的信息。消毒状态导出单元然后可以基于测量附加光的强度、基于指示消毒光与附加光的比率的信息，确定接收到的消毒光的强度。例如，如果在附加光中编码的信息指示由光源发射的附加光的强度等于由光源发射的消毒光的强度（比率为1:1），则消毒状态导出单元可以测量其接收的附加光的强度，并确定接收的消毒光的强度是相同的。

在一个实施例中，传感器设备还包括对象特性提供单元，其适于提供关于传感器设备所附接的对象的特性的信息，其中消毒状态导出单元适于基于对象特性进一步导出对象的消毒状态。也可以被视为对象特性提供器的对象特性提供单元适于提供对象的对象特性。对象特性提供单元可以是存储单元，其中存储了布置有传感器设备的对象的对象特性，并且可以从该存储单元中检索对象特性以提供对象特性。对象特性提供单元也可以是用于接收对象特性和用于提供所接收的对象特性的接收单元。例如，对象特性提供单元可以从用户输入接收对象特性。然而，对象特性提供单元也可以从对象本身接收对象特性，例如，在对象上提供存储对象特性的RFID标签或QR码标记的情况下。对象特性提供单元可以适于从RFID标签或QR码读取信息，并且从而接收对象特性。附加地或替代地，对象特性提供单元还可以适于与用户设备通信，用户可以将对象特性输入到该用户设备中。

对象特性可以指对估计对象的消毒状态有用的任何特性。例如，对象特性可以包括关于对象类型的信息，例如，在对象是指家具、医疗器械、计算设备等的情况下。此外，对象特性可以包括关于对象被放置在何处的信息，例如，对象是否被放置在医疗环境、公共环境或私人环境中，或者对象被放置在房间中的何处，例如，对象是否被放置在房间的角落、房间的中间等。附加地或替代地，对象特性还可以包括关于对象的总体结构或表面结构的信息，例如对象包括软表面还是硬表面，由金属还是塑料制成，包括复杂的形状还是可以与盒子、球体相比的形状，等等。特别地，对象特性可以包括关于对象表面的反射率和空间取向的信息。此外，附加地或替代地，对象特性可以包括关于对象最近是否已经被移动的信息，例如，如由消毒状态导出单元中的集成加速度计所指示的。例如，在一个实施例中，如果对象特性指示该对象最近已经被移动，则消毒状态导出单元可以适于将该对象的确定的消毒状态指示为不可靠。

用于导出消毒状态的消毒状态导出单元可以考虑对象特性，例如，通过考虑对象特性和消毒状态之间的函数关系。例如，可以向消毒状态导出单元提供表面结构如何影响消毒过程的信息，特别是对达到预定消毒状态所必需的暴露时间的影响。在另一个示例中，如果对象特性指示对象具有不允许消毒光到达对象的所有表面的形式，则消毒状态导出单元可以考虑该信息，并且例如，预期该对象的更高的一般污染和/或更快的再污染，并且在导出消毒状态时考虑这些估计。此外，由于表面的种类（例如金属或塑料表面）也可以对病菌的生长产生影响，因此当由对象特性提供这种信息时，在导出对象的消毒状态时也可以考虑这种信息。

在一个实施例中，传感器设备还包括房间特性提供单元，房间特性提供单元适于提供关于在其中使用传感器设备的房间的特性的信息，并且其中消毒状态导出单元适于基于房间特性进一步导出对象的消毒状态。房间特性可以包括指示房间的消毒需求和/或典型污染的信息。房间特性提供单元可以包括输入单元，使得可以手动输入房间特性。替代地或附加地，传感器设备可以包括用于读取RFID标签或QR码的读取器，其中设施（例如医院）中的房间被提供有RFID标签或QR码。此外，房间特性提供单元还可以适于接收房间特性作为编码光的一部分。例如，房间特性可以作为由编码光传输的数据报的一部分来提供。因为光源通常不移动，所以当确定房间使用时，可以将该信息编程到光源中一次。如果例如传感器设备被提供在可移动资产（例如像可移动X射线系统）上，则当确定对象的消毒状态（例如X射线系统已经访问了不同的房间）时，甚至可以考虑由传感器设备、以及因此由传感器所附接的对象访问的房间的不同污染和消毒情况的历史信息。

在一个实施例中，该系统还包括反馈提供单元，该反馈提供单元适于从传感器设备向光单元提供反馈信息，其中反馈信息指示由对象接收的消毒光、对象的消毒状态和/或对象特性，其中控制器还适于基于反馈信息控制光源。反馈提供单元可以是传感器设备的一部分，或者可以是光单元的一部分，或者可以作为两个设备的一部分来提供。例如，反馈提供单元可以适于提供传感器设备和光单元之间的通信，使得传感器设备可以将反馈信息传送给光单元。然而，光单元也可以提供有反馈提供单元，该反馈提供单元适于测量反馈信息，例如涉及对象特性的反馈信息。例如，反馈提供单元可以包括传感器设备（如相机设备），其适于测量已经到达对象的消毒光的光特性、对象特性和/或消毒状态信息，例如由传感器设备的输出单元提供的消毒状态信息。在这样的实施例中，反馈提供单元仅被提供为光单元的一部分。

反馈信息指示由对象接收的消毒光、对象的消毒状态和/或对象特性，使得控制器可以基于该提供的信息控制光源。例如，如果反馈信息指示对象的消毒状态是“完全消毒”，则控制器可以适于控制光源关闭消毒光。此外，反过来，如果反馈信息指示对象的消毒状态指的是“高污染”，则控制器可以适于打开消毒光。此外，控制器还可以基于反馈信息来控制消毒光的强度或持续时间。例如，如果反馈信息包括关于对象的尺寸、形状和/或位置的信息，则控制器还可以适于基于反馈信息控制消毒光的光束特性（例如光束尺寸或光束方向）。优选地，控制器适于基于反馈信息来控制光源，使得可以预期通过由控制器采取的措施来提高对象的消毒状态。然而，控制器也可以适于基于反馈信息来控制光源，使得在提高消毒状态和降低光单元的功耗之间提供最有效的平衡。

在一个实施例中，对象特性包括使用信息，该使用信息指示自上次消毒以来的时间段内对象的使用，其中提供使用信息，使得从使用信息可以估计可预期的污染。使用信息可以指，例如，自最后一次消毒后的时间段内对象已经被人触摸多少次的估计，或者对象在其使用期间可能已经与受污染表面接触多久的估计。例如，如果对象是包括输入单元（如智能电话显示器）的计算机设备，则使用信息可以指手指在显示器上登记的触摸次数。由于可以预期的是，在自上次消毒以来的时间段内更频繁使用的对象比在自上次消毒以来的时间段内仅已经很少使用或根本不使用的对象具有更高的病菌污染，因此在导出消毒状态时，消毒状态导出单元可以考虑该使用信息，并且用于控制光单元的控制器也可以将该使用信息作为反馈信息的一部分来考虑。例如，在相同的暴露时间之后，消毒状态导出单元可以适于导出比已经很少使用或根本不使用的可比对象已经更频繁使用的对象的较低消毒状态。此外，如果反馈信息指示一个对象比其他可比对象已经使用得更频繁，则控制器可以适于在更长的时间段内提供消毒光，与提供给其他已经不经常使用的可比对象的光相比，提供给该对象的消毒光具有更高的强度或具有不同的波长。

在一个实施例中，使用信息还可以包括基于智能电话的匿名接触追踪信息。例如，可以基于接触追踪app来确定昨天坐在办公桌前的人今天已经被检测出冠状病毒阳性。然后可以通过接触追踪app通知对象和/或布置在对象上的传感器设备，并且该信息可以作为使用信息的一部分提供给照明单元和/或消毒状态导出单元。控制器然后可以适于控制光单元，使得提供消毒光，使得特别是与该人接触的对象被消毒，特别是使得病毒也被灭活。此外，消毒状态导出单元也可以直接使用该信息，并将消毒状态直接设置为“被污染”，直到用消毒光对对象进行消毒。

在附加或替代实施例中，使用信息还可以包括该人最近执行的任务。例如，如果一个在商用厨房的人最近已经切了生鸡肉，则在其上已经切过肉的表面更可能被沙门氏菌污染。此外，使用信息可以包括关于使用对象的人最近是否已经对他/她的身体进行了净化的信息，例如，使用放置在共享空间进口处的独立式消毒入口在员工进入时对其进行消毒。消毒状态导出单元和照明源的控制器然后可以适于考虑该信息。

在一个实施例中，对象特性包括关于对象表面的反射率和取向的信息，并且是反馈信息的一部分。然后，控制器可以适于考虑该信息，以制作有多少消毒光被对象（例如金属桌子）反射到房间的其他区域的模型。然后，控制器可以根据该模型控制光源，例如，通过在一个方向上提供光源的光束，该方向允许利用消毒光在对象的反射表面上的反射，以便对光源的直接视场之外难以到达的区域进行消毒。此外，对象还可以有几种不同的针对其取向的设置，最终用户可以对其进行调节。例如，桌子表面的高度或倾斜可以是可调节的。关于这种调节的信息也可以是对象特性的一部分，使得可以相应地调节模型。此外，控制器可以适于向用户提供关于如何调节对象以实现预定消毒目标的信息。同样，如果在工厂中使用消毒照明，则机器的状态可能影响消毒。例如，在第一状态中，商用厨房中的大金属盖可以打开，在第二阶段中，金属盖可以关闭。

在一个实施例中，该系统（例如照明单元和/或传感器设备）包括适于推断杂乱或污垢状态（例如对象的待消毒表面目前是否因多个对象而杂乱、是否有污垢和/或是否被灰尘覆盖）的杂乱或污垢传感器装置，其中消毒状态导出单元可以进一步将消毒状态的导出基于对象的杂乱或污垢状态。例如，厨房桌子有时可能因盘子和餐具而杂乱，其中该杂乱可以通过各种装置（例如热电堆传感器、射频传感器、或用作杂乱传感器装置的低分辨率相机）来检测。如果杂乱或污垢传感器被提供作为光单元的一部分，则控制器可以适于经由编码光向消毒状态导出单元提供关于对象表面的杂乱或污垢状态的信息。消毒状态导出单元然后可以使用该信息，例如，以确定对象的消毒状态的置信水平。此外，光单元还可以经由编码光向消毒状态导出单元提供关于污垢状态（例如对象上的污垢层）的信息，其中消毒状态导出单元可以适于进一步基于该信息确定消毒状态。例如，已知具有厚污垢层的表面可能在UV-C光子到达活跃的病毒或细菌之前预先吸收它们。因此，当导出消毒状态时，消毒状态导出单元可以考虑这种影响。在一个优选实施例中，可以确定自从例如由护士对对象表面进行的最后一次标准手动清洁以来的时间，并将该时间考虑在内，以确定表面上的消毒光的有效性。

在一个实施例中，传感器设备还包括适于检测污染对象的生物成分的生物传感器单元，并且其中对象特性包括指示生物传感器的检测结果的信息。生物传感器可以是例如适于分析例如空气污染的流体微传感器。这种传感器可以使用例如类似于护理点设备（如用于糖尿病或传染病的护理点血液分析设备）的分析技术。生物成分可以指可以污染对象的细菌、病毒和/或真菌。生物成分的检测结果可以例如用于估计对象的污染。消毒状态导出单元然后可以进一步考虑生物传感器的结果，用于导出对象的消毒状态。附加地或替代地，生物传感器的结果可以是反馈信息的一部分，并且光单元的控制器可以适于基于生物传感器的结果来控制光源。

在一个实施例中，控制器还适于基于反馈信息来确定消毒有效性的度量，并基于所确定的有效性度量来控制光源。有效性度量指示对象消毒的有效性。例如，有效性度量可以指示在预定时间段期间消毒状态的增加，或者可以指示当应用特定光强度或波长时消毒状态的增加。例如，基于有效性度量，控制器然后可以适于例如决定是否有必要改变消毒光的光特性，以增加消毒的有效性。此外，如果有效性度量指示当前的消毒光设置不够有效（例如，达不到预定的消毒目标），则控制器也可以适于分配不同的光源用于对象的消毒。例如，如果有效性度量指示光单元的第一光源的光在其视场中被阻挡，则控制器可以适于控制另一个光源或者甚至另一个光单元，以向对象提供可能更适合于消毒对象的消毒光。

在一个实施例中，光源适于发射波长在紫外光谱、光谱的红外部分、或可见光谱的紫色部分中的光作为消毒光，并且其中光源由控制器控制，使得消毒光被编码，和/或其中除了消毒光之外，光源还发射波长低于紫外光谱的光，其中光源由控制器控制，使得附加光被编码。

在一个实施例中，该系统还包括运动传感器，其中该运动传感器适于检测由光源照亮的空间中生物的存在，并且该控制器适于控制光源，使得仅当在该空间中没有检测到生物的存在时才提供消毒光。该实施例的优点在于，即使在UV-C光被用作消毒光的情况下，也可以避免由所使用的消毒光提供的健康风险。

在一个实施例中，光源适于相对于光单元的固定装置仅向预定方向发射消毒光。例如，可以确定方向，使得如果根据固定装置在房间中的预期固定来固定光单元，则光源仅在向上的方向上（并且因此在房间的上部，优选地在水平方向上方的方向上）发射消毒光。在这样的实施例中，提供在光单元上方的对象（例如房间的天花板）可以被消毒，而不将消毒光应用到较低的对象和表面，例如，不将消毒光应用到房间的居住者。例如，即使表面不在人类可及的范围内，病毒也可以附接和脱离表面并到达人类。在这样的用于消毒上表面的实施例中，可以选择波长范围，该波长范围在房间中的较低高度处是不可接受的，在该高度它可以到达生物。实际上，这种实施例在天花板高的房间中是有利的。优选地，所发射的光的方向使得如果根据提供的规范将光单元固定在房间中，则仅2.1米以上的空气被消毒光照射。

在本发明的另一方面中，提出了一种光单元，其中该光单元包括a）适于发射光的光源，其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光，以及b）被配置为控制光源的控制器，其中控制器被配置为控制光源，使得所发射的光的至少一部分被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息。

在本发明的另一方面中，提出了一种传感器设备，其中该传感器设备包括：a）检测表面，其适于布置在对象上，并检测来自如上所述的光单元的所发射的光，其中该检测表面适于检测至少所发射的编码光，以及b）消毒状态导出单元，其适于基于所发射的编码光中编码的光特性导出对象的消毒状态。

在本发明的另一方面中，提出了一种用于消毒应用的方法，其中该方法包括以下步骤：a）提供适于发射光的光源，其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光，b）控制光源，使得所发射的光的至少一部分被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息，c）在对象上布置检测表面，d）通过使用检测表面来检测来自光源的发射的编码光，以及e）基于在发射的编码光中编码的光特性来导出对象的消毒状态。

应当理解，该系统、光单元、传感器设备和方法具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。

附图说明

在下列附图中：

图1示意性和示例性地示出了包括光单元和传感器设备的、用于消毒应用的系统的实施例，

图2示出了示例性说明用于消毒应用的方法的实施例的流程图，以及

图3和图4示出了该系统和该方法的示例性应用。

具体实施方式

图1示意性和示例性地示出了包括光单元和传感器设备的、用于消毒应用的系统的实施例。在该示例性实施例中，系统100包括光单元110和传感器设备120，其中传感器设备利用可选地与传感器设备120一起提供的附接装置123附接到对象130。在这个示例中，附接装置123指的是将传感器设备120胶合到对象130的表面的胶水。然而，在其他实施例中，附接装置123可以指完全不同的附接装置，如螺钉、带子、钩环紧固件、磁铁等。此外，附接装置123也可以被省略和/或传感器设备120可以是对象130的组成部分。

光单元110提供在对象130附近的某处，使得由光单元110发射的光可以到达对象130。优选地，光单元110附接到在其中放置对象130的房间的天花板。光单元110包括光源111，其中该示例中的光源111包括作为光提供设备的第一LED 113和第二LED 114。第一LED113适于发射可用于消毒目的的光。优选地，消毒光115包括波长为405 nm的光。然而，对于特定的应用，消毒光115也可以包括具有较小波长的光，例如电磁光谱的紫外部分中的光（优选UV-C光），或者具有较长波长的光，例如红外光。在该示例性实施例中，第二LED 114适于发射可见光116，该可见光116可用于照明目的，例如，用于照明有人类居民的房间的至少一部分。由第一LED 113发射的消毒光115和由第二LED 114发射的附加光116一起形成由光源111发射的发射光。

光单元110还包括控制器112，其适于特别是通过控制第一LED 113和第二LED 114来控制光源111。例如，控制器112可以适于控制第一和第二LED 113、114的打开和关闭。然而，控制器112也可以适于控制第一LED 113和第二LED 114的光特性，例如由第一LED 113和第二LED 114发射的光的光谱、光强度、光束特性（如光束尺寸）等。此外，控制器112适于控制第一LED 113和第二LED 114中的至少一个，使得由该LED发射的光被编码有关于发射的消毒光115的光特性的信息。例如，控制器112可以适于通过对LED 113或114应用人眼不可见的低频调制或快速开关来控制第一LED 113和第二LED 114中的至少一个。在优选实施例中，由第二LED 114提供的附加光116被编码有关于消毒光115的光特性的信息。然而，由第一LED 113提供的消毒光115也可以被编码有关于光特性的信息。此外，在一个实施例中，甚至附加光116和消毒光115两者都可以被编码有光特性信息。

布置在对象130上的传感器设备120包括检测表面121。检测表面121可以指例如光电检测器或适于检测光谱的期望部分中的光的任何其他已知的检测器单元。检测表面121适于检测至少由光单元110发射的、编码有光特性的光。例如，如果由第二LED 114提供的附加光116被编码有光特性，则检测表面121适于检测至少该附加光116。如果在另一个示例中，由第一LED 113提供的消毒光115被编码有光特性，则检测表面适于检测至少消毒光。优选地，检测表面121适于检测宽光谱带宽中的光，使得它可以同时检测附加光116和消毒光115。

此外，传感器设备120包括消毒状态导出单元122，其中消毒状态导出单元122适于基于在光源111的光中（例如在附加光116中）编码的光特性，导出对象130的消毒状态。例如，消毒状态导出单元122可以基于检测表面121的检测结果来解码光特性信息。解码的光特性信息然后可以用于导出（特别是估计）对象130的消毒状态。然而，光特性的解码在一些情况下也可以省略，并且检测表面121的检测结果可以直接用于导出对象130的消毒状态。特别地，在这种情况下，消毒状态导出单元122适于利用其静止编码形式的光特性信息来导出消毒状态。

在一个示例中，消毒状态导出单元122适于通过使用发射的消毒光115的光特性和消毒状态之间的函数关系来导出对象130的消毒状态。例如，包括第一LED 113处的消毒光115的发射波长和强度的光特性信息允许估计对象130的消毒状态。光特性和消毒状态之间的函数关系可以例如通过实验、校准测量，并且甚至通过包括不同病菌对具有不同光特性的消毒光的反应的理论模拟来确定。此外，函数关系也可以作为基于经验或测量的简单规则来提供。这种规则例如可以简单地说明如下：如果由第一LED 113提供的相应波长的消毒光115已经在至少特定时间内被提供给对象，则表面上的病菌将已经被减少到基本为零，其中在这种情况下，可以向时间提供安全因子，因为这种简单的规则可能仅提供粗略的估计。然而，也可以利用更复杂的规则或函数关系来导出对象的消毒状态。

为了增加导出的消毒状态的准确性，消毒状态导出单元122还可以附加地适于考虑由检测表面121检测的光的光特性（如波长、光束尺寸、强度等），用于导出消毒状态。例如，由检测表面121接收的光的光强度与在光源111处发射的光的光强度（被编码为所发射的光中的光特性的一部分）的比较的测量允许估计对象130和光单元110之间的距离，其中该距离也可以是消毒光115的光特性和检测状态之间的函数关系的一部分。

附加地或替代地，也可以考虑其他信息，以增加导出的消毒状态的准确性。例如，也可以考虑关于对象130的对象特性的信息。在该实施例中，函数关系例如也可以取决于关于作为对象特性提供的关于对象130的表面的信息。例如，可以确定金属表面上的病菌生长与塑料或木材表面上的病菌生长非常不同，其中然后在用于确定消毒状态的函数关系中可以考虑这些表面上的不同生长速率。另一个替代或附加的示例指的是指示对象130的使用的使用信息。例如，在这种情况下，函数关系也可以取决于与用户物理接触的频率或长度，其中对于较高的接触率，可以预期较高的污染。

然后，可以使用例如输出单元124将对象130的导出消毒状态作为信息提供给用户。输出单元124可以指适于向用户设备（例如智能电话）传输信息的发射机，其中消毒状态然后可以由用户在用户智能电话的显示器上提供。然而，输出单元124也可以指提供可见的或可听的信号（如指示消毒状态的光信号或警报信号）的输出单元。例如，当对象130的消毒状态已经达到预定阈值时，特别是当可以预期对象130可以被用户安全使用（即只有非常低的感染机会）时，输出单元124可以提供绿光。如果对象130还没有达到这样的安全消毒状态，则输出单元124可以提供红光。在这种情况下，可以直接向用户提供对象130是否安全使用的信息。然而，输出单元124也可以适于提供警报，特别是在对象130达到不再安全使用的消毒状态的情况下。在其他实施例中，输出单元124还可以指用于将消毒状态显示到信息表面的显示器，该信息表面改变指示消毒状态的至少一个特性，例如，该信息表面可以基于消毒状态改变其颜色或灰度值。

此外，输出单元124也可以是发射机，该发射机适于将消毒状态作为反馈信息传输到光单元110，其中在这种情况下，光单元110优选地适于使得其可以从传感器设备120接收反馈信息。在这种情况下，控制器112可以使用传感器设备120的反馈信息（例如关于消毒状态的信息）来控制光源111，特别是提供消毒光115的第一LED 113。

图2示例性地示出了用于消毒应用的方法的流程图。方法200包括第一步骤210：提供适于发射光的光源，其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光。例如，可以提供类似于如上所述的光源111的光源。此外，方法200包括步骤220：控制光源，使得所发射的光的至少一部分被编码有关于发射的消毒光的光特性的信息。例如，控制光源的步骤220可以由控制器112以上面示例性描述的方式执行。在步骤230中，进一步将传感器设备布置在对象上，其中传感器设备的示例是上述传感器设备120，传感器设备120可以根据以上解释附接到对象130。此外，方法200包括步骤240：使用例如传感器设备120的检测表面121检测来自光源的所发射的编码光。在最后的步骤250中，使用例如如上所述的消毒状态导出单元122，基于所发射的编码光中编码的光特性，导出对象的消毒状态。可选地，如由虚线所指示，导出的消毒状态可以作为反馈信息的一部分被提供，该反馈信息可以在控制步骤220期间被考虑。在该实施例中，在步骤220中，当控制光源时可以考虑消毒状态，使得对象的消毒状态相对于当前消毒状态而增加。在该实施例中，在已经接收反馈信息并在步骤220中考虑反馈信息之后，如果传感器设备的位置应该保持固定，则可以省略布置传感器设备的下一步骤230。然而，基于反馈信息，也可以在步骤230中重新布置传感器设备。

在下文中，更详细地描述了用于消毒应用的系统的一些优选实施例和应用。

图3中描绘的是典型的重症监护病房300的情形，其中护理人员390具有特殊的医疗工作场所310，其包括靠近病床320的计算机装备312。此外，存在可移动的器具350（例如输液塔、呼吸器具或心脏监控器），它们可以被带到需要它们的位置。照明通常隐藏（recessed）在吊顶内。光单元330和340（其例如指如关于图1所述的光单元）可以附加地或替代地提供给房间中的正常照明设备，并且适于发射如上所述的消毒光331、341。在一个实施例中，由光单元发射的光束正携带指示消毒光的光特性的数字代码。例如，可以通过低频调制、利用黄点编码、或利用LiFi来提供数字代码。这些光特性可以包含除其他信息之外的信息，尤其是关于消毒光的强度和波长分布的信息。

在一个实施例中，光特性可以包括发射的消毒光的波长以及关于距离上的强度和光束尺寸的信息。利用这种信息，当跟踪暴露时间时，包括如上所述的传感器设备的器具和工作场所机器可以推断消毒等级（即消毒状态）。本地信令可以示出已经积累了足够的暴露，用于在常规清洁间歇安全地连续使用。

不同种类的装备（如例如计算机鼠标312、键盘、或器具的用户接口设备）可能具有特殊的消毒规则。消毒规则可以将特殊的化学手段与光学手段相组合。这种信息可以是对象特性信息的一部分，并且可以由消毒状态导出单元在导出消毒状态时加以考虑。例如，用于计算接收的辐射剂量的基本剂量计算可以基于通量强度的函数关系。可以从发射的编码光中编码的光特性计算光谱内容，该编码光包括关于光谱组成的信息。此外，传感器的检测器表面的特殊灵敏度曲线也可以被考虑用于导出消毒状态。例如，当传感器的表面加工（例如表面结构、颜色等）充当人造过滤器时，这可能是有益的。

由于房间的形状因素和高度以及家具和装备的位置对于消毒照明到达目标区域起着重要的作用，因此期望自动进行反馈循环，而不是照明设计者一次性计算每个固定物的正确的发射的光剂量。此外，房间的墙漆也可以发挥作用，并可能随着时间的推移而改变。因此，例如，如上所述，向光单元提供反馈信息并基于反馈信息控制光源允许使消毒光也适应于光单元的环境变化。

在一个实施例中，传感器设备或光单元可以接收关于污染等级的信息作为对象特性的一部分。例如，由计算机鼠标或键盘设备提供的关于使用周期的信息可以用作粗略估计污染的指示。类似地，关于墙壁开关已经被触摸的频率的背景知识可以用于计算在老年人家中的正常清洁之间抑制霉菌、霉、真菌、和其它产生气味的细菌生长所需的消毒剂量。一些关于使用周期的信息可以增加预期的污染，并且照明消毒暴露的周期然后可以减少预期的污染。

虽然紫光消毒在90分钟后示出最初的效果，但只有在几周之后，它才通过在定期安排的常规清洁之间中抑制病菌生长而达到最高的消毒水平。因此，如果消毒清洁仅仅已经起作用了两天，则病菌水平仍然相对高。因此，在示例性实施例中，对于不同的光谱成分，当消毒光的光谱含量作为发射的编码光中的光特性被提供时，这些不同的光谱成分的有效性也可以是用于导出消毒状态的函数关系的一部分。

传感器设备还可以提取例如局部病菌含量的生物传感器测量的特征。测量结果也可以用于导出消毒状态。附加地，如果传感器设备提供了多于一个的生物传感器，或者如果在限定的区域（如房间）中提供了多于一个的传感器设备，则可以考虑所有这些生物传感器的测量结果以用于导出消毒状态，例如，取决于所选择的消毒照明，通过制作病菌如何移动通过限定的区域（例如从第一传感器到第二传感器）的模型。

上述系统的一个特别有利的应用是利用该系统来连续清洁那些已知有害细菌进入设施（诸如医生办公室或医院中的候诊室）的那些区域，并以这种方式防止病菌跨整个设施传播，其中传感器设备可以提供经常使用的对象（如椅子或桌子）的消毒状态，并且从而指示附加的清洁（例如手动清洁）是否必要。

在优选实施例中，控制器可以适于例如基于包含消毒状态信息的反馈信息远程打开或关闭消毒光。此外，控制器还可以适于连续调节消毒光强度。例如，关于生物存在的信息可以例如通过与光单元通信的光开关提供给控制器。该信息然后可以被控制器用于控制消毒光的强度和/或光谱组成。此外，例如，当有足够的暴露时间时，关于功率效率、可变电价（electricity rate）和/或需求的信息也可以被控制器考虑作为用于控制消毒光的优化标准。当预计污染是低的时，可以选择不那么有效的暴露。

在一个实施例中，传感器设备（特别是消毒状态导出单元）可以适于确定光从其到达传感器设备的不同光单元的贡献。特别地，消毒状态导出单元可以适于区分编码在由不同光单元发射的光中的不同信息（例如不同的光特性）。关于不同光单元的贡献的信息也可以是反馈信息的一部分，并且可以被提供给光单元的控制器。然后，光单元的控制器可以适于基于该信息来控制光单元，例如，通过关闭仅对污染区域具有低影响的光单元。

在一个实施例中，传感器设备可以适于包括剂量检查功能。例如，在给定的时间内（例如在工作周期间），传感器设备可以被提供有关于最高可允许的消毒光剂量的信息，例如UV-C光的最高可允许剂量的信息，其中剂量检查功能然后可以向用户提供他/她是否被允许暴露于消毒光或者他/她是否应该更好地避开消毒光的信息。在这样的实施例中，最高剂量信息可以以对预定量的消毒光作出反应的硬件的形式提供。然而，该信息也可以存储在存储设备上，使得例如消毒状态导出单元可以访问该信息以用于确定是否已经达到最大剂量。

在一个实施例中，由消毒状态导出单元导出的消毒状态可以由本地信号提供，例如考虑最近使用、间歇清洁和/或光消毒来指示污染的状态。例如，可以为高污染提供红光，为中等污染提供黄光，并且为低污染提供绿光。这种信令也可以在房间或建筑物等级上提供。例如，一个或多个传感器设备可以将它们导出的消毒状态传送给公共控制器，其中公共控制器然后可以适于从所提供的消毒状态导出区域的总体消毒状态，并且控制例如光单元以提供指示总体消毒状态的可见光，或者控制专用输出单元以通知用户整体消毒状态。然后可以使用这样的整体消毒状态，例如，利用高科技公司员工通常可用的房间预订空间管理app，为下一个病人选择房间或推荐办公室中的某些厕所。

一些研究结果提出，消毒光结合消毒化学品更有效。因此，由传感器设备提供的消毒状态也可以为了安排消毒剂的应用而使用。可以通过向消毒状态导出单元提供关于所用消毒剂种类的信息来支持该应用，其中消毒状态导出单元可以适于基于该信息进一步导出消毒状态。用于应用了消毒化学品的容器上的近场通信（NFC）或QR码标签可以是另一种技术，特别是对于家具来说，以了解所应用的消毒剂。在这种情况下，传感器设备可以提供有用于这种标签的读取装置。在应用消毒剂之后，传感器设备可以被放置在容器的一个位置中，以读取相关信息，并且可以适当地调节消毒状态的确定。

在一个实施例中，传感器设备可以包括光电（PV）电池以给自身供电。为了支持这一点，由光源发射的光的光谱可以适于提供用于容易的PV功率转换的光，例如通过提供附加的红外光。例如，反馈信息可以包含关于传感器设备的功率状态和/或由传感器设备的PV可用的光谱的信息。然后，光单元的控制器可以适于使用该信息来控制附加的光，例如，从而当传感器设备需要功率时，激活附加的光。该传感器设备可以被添加到商业上可买到的太阳能供电的多传感器，其包括例如可以安装在表面和椅子上的加速度计、磁接触检测器、温度和/或湿度传感器。

在一个实施例中，至少传感器设备的检测表面可以适于由用户携带，例如，在衣服上、颈部周围或手腕周围。然后，传感器设备可以像剂量计一样适于确定累积的低波长光暴露。此外，当发现过度暴露时，传感器设备可以适于警告用户。该传感器设备可以适于遵循IEC标准确定关于热、视网膜和皮肤损伤的光生物学安全考虑。

图4示出了具有用于消毒光的剂量计功能的检测表面看起来如何的示例。在这样的示例中，检测表面450应该暴露于由光单元430发射的光束431。在图4中，检测表面450以粘贴物的形式提供在要保护的人410的胸袋处。此外，提供输出单元，以便例如借助于显示器451或信令灯来可见地告知消毒状态。此外，包括剂量测定功能的传感器设备的至少一部分可以与可移动通信器具（如智能电话460）集成在一起，因为消毒光在可见光谱中。

在一个实施例中，可以向用户设备（如智能电话和/或护理点器具）提供由消毒状态导出单元导出的消毒状态信息，并且因此可以接收指示污染负荷的信息，例如与房间或附近的人的健康状态相关的信息。

在一个实施例中，光单元还可以包括传感器，该传感器测量部分消毒光（例如UV光或紫光或在消毒中活跃的其他成分）的反射率作为反馈信息。然后，控制器可以适于确定对象是否在它下面以及对象在那里停留多长时间，并相应地控制消毒光。当对象已经被消毒时，由光单元提供的附加的可见光可以例如通过颜色的变化来指示这一点。

此外，这种传感器可以进一步用于确定被辐射对象的反射率水平和/或距离，并且控制器可以适于确定提供给对象的辐射的有效性。然后，控制器可以基于这种有效性来控制光源，例如，通过控制消毒光束的尺寸。此外，该信息也可以被编码在由光源提供的光中，使得传感器设备可以接收该信息并相应地导出消毒状态。在一个示例中，传感器可以用于分析房间墙壁对消毒光的反射率。然后，当控制光源时，可以考虑这一点，例如，为没有被光单元直接照亮的区域提供消毒，在这种情况下，墙壁和对象的反射是至关重要的。

在应用中，由传感器设备提供的反馈信息可以用于在复杂的房间设置中控制光源。例如，传感器设备可以用于确定到达房间不同区域（例如，商用厨房中的地板或工作台面）的消毒光。一般地，预期房间的地板需要更高的剂量，因为它离安装在天花板内的消毒光源更远，以及因为由于对象造成的大量遮蔽而难以到达地板。然后，可以将检测表面布置在地板的最难到达的角落，并且可以基于来自传感器设备的反馈信息来控制消毒光。

在一个实施例中，传感器设备还可以用于估计光单元和检测表面之间的空气柱中的消毒的有效性，因为已知基于光的消毒也杀死空气传播的病菌。

在一个实施例中，传感器设备还可以用于监控用常规清洁难以清洁的某些区域的清洁效率。例如，消毒照明还可以杀死（例如床毯、沙发的）软表面上的有害细菌，而常规清洁仅在硬表面上起作用。因此，监控软表面上的消毒照明的有效性可能比硬表面上的更重要。

此外，传感器设备还可以用于识别半透明对象是否插入在光单元和对象之间。例如，消毒状态导出单元可以适于基于由检测表面检测的光来确定由传感器设备检测的光的特性的变化，该变化指示检测表面和光单元之间的变化。例如，当作为反馈信息提供时，关于这种变化的信息可以允许控制器确定消毒光是否在非预期的方向上散射。此外，第二传感器设备的反馈信息也可以用于确定散射光。

尽管在上述实施例中，光源被描述为包括两个光提供设备（例如LED，特别是提供消毒光的第一LED和提供附加光的第二LED），但是在其他实施例中，可以仅提供一个光提供设备（例如LED），其可以适于仅提供消毒光或者可以适于提供消毒光和附加光。此外，在其他实施例中，可以提供多于两个的光提供设备（例如LED），例如可以提供多个光提供设备（例如LED），其可以提供例如相同或不同波长的消毒光，并且还可以提供多于一个的光提供设备（例如LED），其提供电磁光谱的相同或不同部分的附加光。在优选的示例中，提供至少一个光提供设备（例如LED），其可以发射消毒光以及还有适于照明房间的光，并且附加地提供一个或多个光提供设备（例如LED），其发射红外光，其中在该实施例中，优选的是控制器适于至少控制红外光提供设备，使得消毒光的光特性被编码在红外光中。

虽然在上述实施例中，光源被描述为包括作为光提供设备的LED，但是在其他实施例中，也可以利用其他光源。特别地，消毒光可以由例如低压汞杀菌灯、脉冲氙弧杀菌紫外线照射灯、或稀有气体-卤素（例如氪-氯）放电光源产生。一般地，可以基于系统用于消毒应用的具体应用来选择光源的实现和所利用的波长，例如，系统是否应该应用在其中生物是否可能受消毒光影响的环境中。在下文中，将给出选择波长的一些一般准则和一些优选实施例。

在一个实施例中，可以使用杀菌紫外光（GUV），其指的是短波长紫外“光”（即辐射能），其已经示出杀死细菌和孢子并灭活病毒。特别地，波长在光生物学紫外光谱带（称为“UV-C”，从200到280 nm）中的GUV光已经示出对消毒最有效，尽管更长、能量更低的UV光（例如UV-A）如果以大得多的剂量应用也可以消毒。例如，虽然UV-A和更长的可见光波长没有杀菌有效的发射波长来灭活病毒，但它们已被证明为有效地对抗微生物。尽管UV-A光和可见光谱中的光已经示出为不如UV-C光有效，但是在一些应用中，使用UV-C光或者甚至UV-A光可能是不可接受的，例如，由于UV光对材料的损害或者对生物的健康风险。因此，在这种应用中，优选的是，光源适于提供例如波长为405 nm的UV-A或紫色可见光。在这种应用中，提供给对象的光剂量可以使得用这些光源也可以确保病毒灭菌。在这些实施例中，作为光提供设备的LED具有以下优点：它们可以容易地结合到基于LED的灯具中，并且可以选择剂量，使得对于每天8小时的暴露，不需要防护装置。在其中应该利用杀菌紫外线照射（UVGI）的实施例中，例如，在UV-C波长区域中，UVGI光可以由许多不同的灯技术提供。例如，发射已经被证明为杀死病毒和细菌两者的UV光的低压和中压汞UVGI灯可以用作光提供设备。也可以使用发射波长接近270 nm的光的LED设备作为光提供设备。此外，发射波长约为222 nm的光的“远UV-C”光也可以用作光提供设备。与例如由汞灯发射的波长更长的UV-C光相比，这种光源具有对生物的眼睛和皮肤安全的优点。发射已经被证明为杀死病毒和细菌两者的UV和可见辐射能量的脉冲氙弧UVGI灯也可用作光提供设备。特别地，在其中没有生物暴露于消毒光的实施例中，可以应用这些光源。在一些实施例中，脉冲氙弧灯可以被过滤，使得仅发射用于消毒的UV光。在另外的替代实施例中，可以使用稀有气体-卤素放电光源作为光提供设备，其在远UV-C区域（即在从205至230 nm的波长范围内）产生显著的发射。这些光提供设备的优点在于，一些细菌和病毒的灭活率相对高，并且与波长为253.7 nm处的光相比，该发射对人类皮肤和眼睛的影响大大降低。一般地，远UV-C光源在许多应用中是优选的，因为它们允许在人类存在时有效和安全的连续消毒。例如，众所周知，UV-C光（231-280 nm）必须对人类屏蔽，因为它造成致癌的安全风险；而在远UV-C范围（200-230 nm），已经示出风险大大降低，因为远UV-C光既不穿透人类皮肤的顶层也不穿透眼睛的泪液层。因此，虽然远UV-C光不能到达或破坏活的人体细胞，但它仍然可以穿透并杀死空气中漂浮的非常小的病毒和细菌，以及对办公桌和其他表面进行消毒。

因此，在用于对可能被占用的建筑空间中的表面进行消毒的系统的应用中，适于发射远UV-C光谱中的光的光源是优选的。然而，在其中可以保证在应用UV光期间没有人出现在空间中的应用中，也可以使用适于发射UV-C光的光源（如汞灯）。

在一个优选的实施例中，UV消毒光提供光源嵌入在改型筒灯中，该筒灯提供用于消毒目的和一般照明的波长为222 nm远UV-C的光。优选地，该系统还包括运动传感器，在这种情况下，使用的光源发射的光可以对生物造成健康风险。在该实施例中，运动传感器适于检测由光源照明的空间中生物的存在，并且控制器适于控制光源，使得仅当在空间中没有检测到生物的运动（特别是没有检测到生物的存在）时，才提供消毒光。此外，为了保持远UV-C光源的寿命，在被照亮的空间中不活跃的时段期间，例如，当在过去的5个小时内没有人访问该空间并且因此需要较少的消毒时，控制器可以适于控制光源例如在较短的时间段内应用具有较低辐射剂量的消毒光。这种筒灯可以应用于医院、诊所、辅助生活社区、以及学校和儿童保育中心中的目标消毒应用。在另一个应用中，该系统可以嵌入在走廊或放置在共享空间进口处的独立式入口中，以在穿过该空间时对对象的表面进行消毒。

此外，尽管不能有效地抑制病毒，但是红外光谱中的光也可以用于针对某些病原体的消毒目的。因此，基于该应用，光源也可以适于使用红外光谱中的光作为消毒光。

尽管在上述实施例中，控制器被示出为与光源集成在一起（即在光源的同一外壳中），但是在其他实施例中，控制器可以被提供在光源外壳的外部，并且与光源有线或无线通信以控制光源。此外，控制器也可以是适于控制多个光源和/或其他设备的整体控制器的一部分。

尽管在上述实施例中，消毒状态提供单元示出为与检测表面集成在一起（即提供在同一外壳中），但是消毒状态提供单元也可以提供在检测表面的外壳外部，并且与检测表面有线或无线通信，以接收检测表面的检测结果。此外，消毒状态提供单元也可以提供为适于确定多个传感器设备的消毒状态的整体消毒状态提供单元的一部分，或者甚至作为如上所述的整体控制器的一部分。此外，消毒状态导出单元可以提供成集成到照明单元中，例如集成到照明单元的控制器中。

尽管在上述实施例中，光单元提供在房间的天花板上并且作为房间环境照明的一部分，但是在其他实施例中，光单元可以是仅提供消毒光的专用光单元。此外，光单元可以提供为消毒设备（例如，用于对小对象或表面的小部分进行消毒的、可以类似于手电筒使用的手持消毒设备）的一部分。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

单个单元或设备可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表明这些措施的组合不能被有利地使用。

由一个或几个单元或设备执行的过程（如光源的控制、消毒状态的导出等）可以由任何其他数量的单元或设备来执行。这些过程可以实现为计算机程序的程序代码装置和/或实现为专用硬件。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，例如光学存储介质或固态介质，与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供，但是也可以以其他形式分布，例如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

本发明涉及用于消毒应用的系统、光单元、传感器设备和方法。该系统包括a）光单元，其包括i）光源（例如LED），其适于发射至少消毒光，和ii）控制器，其用于控制光源，使得光的至少一部分被编码有关于消毒光的光特性的信息，以及b）传感器设备，其包括i）检测表面，其适于布置在对象上并检测编码光，和ii）消毒状态导出单元，其适于基于编码光中编码的光特性导出对象的消毒状态。这允许提供用消毒光处理的对象的消毒状态的良好估计。

Claims (14)

1.一种用于消毒应用的系统，其中所述系统（100）包括：

光单元（110），包括：

-适于发射光（115，116）的光源（111），其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光（115），其中所述光源（111）适于发射波长在紫外光谱、光谱的红外部分、或可见光谱的紫色部分中的光（115，116）作为消毒光（115），和

-被配置成控制所述光源（111）的控制器（112），其中所述控制器（112）被配置成控制所述光源（111），使得所发射的光（115，116）的至少一部分被编码有关于所发射的消毒光（115）的光特性的信息，其中关于光特性的信息包括指示可用于消毒目的的所发射的消毒光（115）的至少一部分的光谱、强度和/或光束特性的信息；以及

传感器设备（120），包括：

-检测表面（121），适于布置在对象（130）上并检测来自所述光单元（110）的所发射的光（115，116），其中所述检测表面（121）适于检测至少所发射的编码光，和

-消毒状态导出单元（122），适于基于所发射的编码光中编码的光特性导出所述对象（130）的消毒状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述消毒状态导出单元（122）还适于基于由所述检测表面（121）检测到的光来确定指示所述对象（130）已经被所述消毒光（115）照射的时间的所述对象（130）的暴露时间，并且还适于进一步基于所述暴露时间来导出所述对象（130）的消毒状态。

3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述传感器设备（120）还包括对象特性提供单元，所述对象特性提供单元适于提供关于所述传感器设备（120）所附接的对象（130）的特性的信息，并且其中所述消毒状态导出单元（122）适于基于所述对象特性进一步导出所述对象（130）的消毒状态。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括反馈提供单元，所述反馈提供单元适于从所述传感器设备（120）向所述光单元（110）提供反馈信息，其中所述反馈信息指示由所述对象（130）接收的所述消毒光（115）、所述对象（130）的消毒状态、和/或所述对象特性，其中所述控制器（112）还适于基于所述反馈信息控制所述光源（111）。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的系统，其中，所述对象特性提供单元适于提供关于所述对象的特性的信息，所述特性包括使用信息，所述使用信息指示自上次消毒以来的时间段内所述对象（130）的使用，其中提供所述使用信息，使得可以从所述使用信息估计可预期的污染。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统，其中，所述传感器设备（120）还包括适于检测污染所述对象（130）的生物成分的生物传感器单元，并且其中所述对象特性包括指示所述生物传感器的检测结果的信息。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的系统，其中，所述控制器（112）还适于基于所述反馈信息来确定消毒有效性的度量，并且基于所确定的有效性度量来控制所述光源（111）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制器（112）适于控制所述光源（111），使得所述光编码有数字代码。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器（112）适于控制所述光源（111），使得所述光（115，116）使用低频调制或者通过打开和关闭所述光来编码。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述传感器设备（120）还包括输出单元（124），所述输出单元（124）适于提供指示所述对象（130）的所导出的消毒状态的输出信号。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述控制器（112）被配置为控制所述光源（111），使得所述消毒光（115）被编码有关于所发射的消毒光（115）的光特性的信息，和/或其中除了所述消毒光（115）之外，所述光源（111）还发射具有低于紫外光谱的波长的附加光（116），其中所述光源（111）被所述控制器（112）控制，使得所述附加光被编码有关于所发射的消毒光（115）的光特性的信息。

12. 一种供在根据前述权利要求中任一项所述的系统中使用的光单元（110），所述光单元（110）包括：

适于发射光（115，116）的光源（111），其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光（115），以及

被配置成控制所述光源（111）的控制器（112），其中所述控制器（112）被配置成控制所述光源（111），使得所发射的光的至少一部分被编码有关于所发射的消毒光（115）的光特性的信息。

13. 一种供在根据前述权利要求中任一项所述的系统中使用的传感器设备（120），所述传感器设备（120）包括：

检测表面（121），其适于附接到对象（130）并检测来自如权利要求13所述的光单元（110）的所发射的光（115，116），其中所述检测表面（121）适于检测至少所发射的编码光，以及

消毒状态导出单元（122），其适于基于所发射的编码光中编码的光特性导出所述对象（130）的消毒状态。

14. 一种用于消毒应用的方法，其中所述方法（200）包括以下步骤：

提供（210）适于发射光（115，116）的光源（111），其中所发射的光的至少一部分是可用于消毒目的的消毒光（115），其中所述光源（111）适于发射波长在紫外光谱、光谱的红外部分、或可见光谱的紫色部分中的光（115，116）作为消毒光（115），以及

控制（220）所述光源（111），使得所发射的光（115，116）的至少一部分被编码有关于所发射的消毒光（115）的光特性的信息，其中关于光特性的信息包括指示可用于消毒目的的所发射的消毒光（115）的至少一部分的光谱、强度和/或光束特性的信息，以及

在对象（130）上布置（230）检测表面（121），

使用所述检测表面（121）检测（240）来自所述光源（111）的所发射的编码光，以及

基于在所发射的编码光中编码的光特性导出（250）所述对象（130）的消毒状态。

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