CN116113443A - 用于安全地照射病原体的自主移动系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于消除病原体的系统采用包括灯的移动设备。在一个实施例中，所述灯发射远紫外C(远UVC)光、紫外C光或能够灭活病原体的光，以产生照射区。一个处理器连接至所述移动设备。该处理器在预定区域内为所述移动设备进行导航，同时所述灯消除预定区域内的空气传播的和表面的病原体。

Description

用于安全地照射病原体的自主移动系统和方法

在先申请

本申请要求于2020年7月30日提交的名称为“移动设备上的远UVC光发光装置”的第62/706,072号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及一种用于从目标区域安全地消除病原体的系统和方法。更具体地说，本申请涉及一种使用远紫外C(远UVC)光来消除病原体并且能够监测目标区域并控制目标区域中暴露于远UVC光的量以消除病原体的装置、系统和方法。

背景技术

随着生物病原体的快速扩张，寻找以对人类暴露安全的方式消除病原体的新方法变得越来越重要。越来越多的化学品被用于公共场所的表面消毒。但是，化学品使用的增加带来的健康危害才刚刚开始显现。为了响应消除生物病原体的日益增长的需求，已经开发了各种形式的紫外线来杀灭气溶胶病原体和表面病原体。

在将紫外线C(UVC)光结合到照明装置中时，紫外线的使用已被证明对于消除病原体特别有效。UVC光发射范围在大约100纳米和280纳米之间。虽然UVC光已被证明在消除病原体方面相当有效，但是已知在暴露于人类表皮和眼睛组织时，它表现出不安全的属性。常规的UVC光已被证明会导致皮肤癌和白内障。因此，UVC光的使用范围仅限于不允许人类暴露的情况，并且需要采取充分的预防措施来防止任何人类暴露。UVC光的一个子集(通常被称为远UVC光)因其在安全地消除病原体的同时对于有限的人类暴露是潜在安全的能力而最近声名显赫。远UVC光发射范围在大约200至230纳米之间。但是，在未经过滤时，远UVC光能够传播230纳米以上的紫外光，在该水平下，可以认为远UVC光通过引起DNA损伤而对人的表皮和角膜产生不利影响。相反，经过过滤的远UVC光不传播230纳米以上的紫外光。不论是否经过过滤，远UVC光都在222纳米处呈现峰值辐射。

虽然远UVC光已经显现出消除病原体的前景，但是其推荐用途是用于建筑物内的安装在天花板上的用于消除气溶胶病原体的系统，这种系统在远处的表面上实现缓慢的消除，需要30分钟以上。使用安装在天花板上的装置在表面上进行这种缓慢的消除对于高通行量或高使用率的区域来说是有问题的，这些区域在等待表面消毒时不能空置30分钟或更长时间。在将产生远UVC光的灯放置在被消毒的表面附近时，能够更快地消除病原体，并且能够显著降低人体暴露限值。因此，需要一种能够大面积地快速消除病原体并且同时优化远UVC光照射时间并将暴露限制于监管阈值的装置。

发明内容

一种用于消除病原体的系统采用包括灯的移动设备。如本文中所用的术语“消除”包括任何使用UVC光照射来消灭部分或全部病原体的过程。消除包括灭活病原体。在一个实施例中，所述灯发射远紫外C(远UVC)光，以产生照射区。或者，所述灯是UVC灯或任何消除病原体的紫外线灯。一个处理器连接至所述移动设备。该处理器在预定区域内为所述移动设备进行导航，同时所述灯消除预定区域内的空气传播的和表面的病原体。

已经实施了多种消除病原体的方案，这些方案都为人类居住提供更清洁、更安全的环境。这些方案都不能提供统一的方案。本发明的系统提供了一种到达头顶系统甚至手持系统可能无法在其中实现快速或彻底的病原体灭活的广阔区域的方案。通过提供向移动设备(例如无人机)发射用于灭活病原体的光的灯，能够实现针对特定需求调整的连续灭活。例如，病原体的近距离灭活可以在体育场或场馆座位中实现，而安装在天花板上的系统在此情况下不能实现病原体的及时减少。使用本发明的移动设备进行病原体灭活也可以在较小的区域实现，例如在医院房间、自助餐厅和教室中。如果所述灯发射经过限制有害光的带通滤波的远UVC光，那么本发明的系统也可以用于有人的空间。

附图说明

通过结合附图阅读下面的详细说明，本发明的其它优点将变得容易理解。在附图中：

图1A示出了本发明的装置的一个实施例的正面视图；

图1B示出了图1A的装置的背面透视图；

图2示出了沿着中心线截取的图1A的装置的横截面图；

图3示出了图1A的装置的分解图；

图4示出了图1A的装置的横截面图，该装置具有激活的测距装置；

图5示出了图1A的装置的横截面图，该装置具有另一种激活的测距装置；

图6示出了图1A的装置的局部透视图，其中示出了用于标识照射区的标识光源；

图7示出了图1A的装置的放大图，其中壳体处于分开状态；

图8示出了在车辆中实施的本发明的系统的第二实施例；

图9示出了图8所示的车辆的顶篷系统的透视图；

图10示出了图1A的装置的操作的流程图；

图11示出了图8所示的车辆中的病原体消除系统的操作的流程图；

图12是本发明的移动设备的透视图，该移动设备在环境周围机动，并发射远UVC光来清洁表面或空间；

图13是图12的移动设备的仰视图；

图14是图12的移动设备返回配接站时的透视图；

图15是移动设备的第二实施例的侧视图，其中至少一个紫外光源设置在铰接臂的一端；

图16是移动设备的第三实施例的侧视图，其中多个紫外光源设置在相应铰接臂的端部；

图17是本发明的移动式病原体消除系统的概图；以及

图18示出了图17所示的病原体消除系统中的移动设备的操作的流程图。

具体实施方式

参考图1A，本发明的手持式灯组件一般以附图标记10表示。组件10包括壳体12，该壳体限定灯开口14，这将在下文中进一步解释。壳体12在灯开口14附近限定辅助灯开口16。两个开口14、16都由壳体12的正面18限定。辅助灯开口16中的灯开口14的目的将在下面进一步解释。

在第PCT/US2021/025411号国际专利申请、于2020年12月11日提交的名称为“用于安全地照射病原体的系统和方法”的第17/119,440号美国专利申请、于2020年3月6日提交的名称为“具有激光雷达测量和闭环反馈的手持式远UVC装置”的第16/811,522号美国专利申请、于2020年3月5日提交的名称为“便携式和一次性远UVC装置”的第16/809,976号美国专利申请、于2020年1月21日提交的名称为“便携式和一次性远UVC装置”的第62/963,682号美国专利申请、于2019年2月19日提交的名称为“便携式和一次性紫外线装置”的第16/279,253号美国专利申请、于2018年7月6日提交的名称为“便携式和一次性远UVC装置”的第62/694,482号美国专利申请、于2018年2月20日提交的名称为“便携式和一次性远UVC装置”的第62/632,716号美国专利申请、以及于2020年4月1日提交的名称为“便携式和一次性远UVC装置”的第63/003,560号美国专利申请中考虑了这种类型的装置，这些专利申请的内容通过引用并入本文。

如图1B所最佳地示出的，壳体12包括限定指示器开口22的背面20。可移除的把手21接收壳体12的背面20，并且分别由互补的抵接表面23、25(图3)可移除地保持，每个抵接表面限定提供干涉保持系统的凸起形状。可以通过利用组件10进行照射来清洁可移除的把手21，这将在下文中变得更加明显，或者，可以通过其它方法以期望的方式清洁可移除的把手21。正面18和背面20在配合时限定支架19，使得组件10可以直立，从而在需要时使灯14处于竖直取向。

指示器24封闭指示器开口22。指示器24向操作者发出信号，以表明灯26(图4)与被照射的表面之间的距离是否在距病原体的预定距离之内，以提供最佳的消除能量。例如，若距离超过预定距离(或者在一些情况下间距不够)，则第一示警灯28向操作者发出信号。在一个实施例中，若灯太远或太近，则示警灯以红色或其它颜色亮起，从而向操作者发出信号。指示器24利用第二示警灯30产生第二信号，以指示所述灯何时接近距被照射的表面的预定距离。在一个实施例中，第二示警灯以黄色亮起，以发出表明灯26接近距被照射的表面60(图4)的预定距离的信号。在灯26处于与被照射的表面相距预定距离处时，第三示警灯32以绿色亮起，以向操作者发出表明所述灯在预定距离处以最佳效率工作的信号。每个警示灯28、30、32分别由相应的灯29、31、33(图3)照亮，在这个实施例中，这些灯是相应的发光二极管。

本领域普通技术人员应理解，不同的警示灯或指示器可以利用距被消毒的表面的距离来向操作者发出表明组件10是否被正确使用的信号。这些信号包括但不限于灯闪烁、声音或听觉反馈提示、振动、或任何足以向操作者发出表明灯26处于距被照射的表面适当距离处从而能实现最佳的病原体消除的信号的指示器。如下文中所进一步详述的，这些信号可用于向用户提供附加信息，包括但不限于暴露限值的指示、病原体存在或消除的指示等。

虽然在本申请中使用了“表面”，但是应理解，本申请的发明不仅提供对无生命物体上的病原体的快速消除，还提供对表皮上的病原体的快速消除，所述表皮包括个人的手、腿、臂，甚至是脸。如下文中所进一步解释的，现在能够快速对皮肤消毒，而不需要使用肥皂或化学品。能够用本发明的手持式组件10在几秒钟内对个人的手部进行消毒。此外，在等待施用的抗生素开始起作用的同时，还能够以安全和即时的方式对擦伤和伤口进行快速消毒。即使在灯26处于距表皮很近的范围内(例如一英寸)时照明能量相当高，经过过滤的远UVC光在几秒钟内快速消除大范围的病原体的同时也不会穿透表皮。

现在参考图3，灯26(图2)通过按下开关35而被激活，该开关35部分地穿过由壳体12的背面20限定的开口37a和由可移除的把手21限定的开口37b，在可移除的把手21在壳体12上就位时，这些开口都是对准的。开关盖39布置在开关35与壳体的背面20之间，并隐藏开关35，从而在按下开关盖39时，操作者不会与开关35接触，而是与开关盖39接触。另一个实施例包括防护挡板41(图1B)，该防护挡板41永久地或暂时地固定至把手开口37b上方的可移除的把手21，以防止开关盖39被污染。通过这种方式，在从壳体12移除时，还可以对挡板41和把手21一起消毒。在一个实施例中，当组件10在竖直方向上被支架19支撑时，开关35可选地激活处理器68以给灯26供电预定的时间量，从而允许用户消毒，例如对其手部、可移除的把手21或任何其它物体消毒，而不需要连续按住开关35，或者甚至不必握住装置10。由于灯26的照射波长被过滤，将透射波长限制在230纳米以下，并且对眼睛和表皮无害，因此可以在灯26处于竖直取向进行照射，而不需要使用安全装置。或者，由于激活或停用装置10可能因人的接触而污染装置10，因此装置10可选地还可以/也可以通过面部/眼睛识别(如在一些移动设备中所看到的)和/或通过语音激活(与移动设备上的语音助手类似)来激活/停用。也可以/还可以通过特定的运动(即，摇动或以特定的动作移动它等)来激活/停用装置10。

现在参考图2，其中示出了穿过图1A的线2-2的横截面图。灯26通过灯框架27设置在灯开口14上方的固定位置，用于通过灯开口14向目标表面60照射。灯26适于使用多种照射技术，包括氯化氪管、发光二极管、或能够发射具有222纳米的峰值波长的光的任何其它照射系统。在一个实施例中，灯26被过滤，以消除具有大约230纳米以上的波长的光。因此，消毒光是以大约200纳米和230纳米之间的波长发射的。在一个实施例中，在灯开口14上放置有熔凝石英保护盖34或等效部件，以在使用期间保护灯。熔凝石英保护盖34被认为足够耐用，能够承受由远UVC光发射所产生的能量而不会严重劣化，同时允许光透射而不会显著降低灯26的照射功率。但是，其它盖材料也在本发明的范围内，包括但不限于石英或能够允许远UVC光透射而不会严重劣化的任何其它材料。还应理解，在本说明书中，镜片和盖可以互换使用，但是它们都指布置在灯26或包含在灯中的管与被照射的表面60之间使得远UVC光透过镜片36透射的元件36。此外，对远UVC光进行过滤以消除或显著减少230纳米以上的波长的滤光片(未示出)可以是镜片36的一部分。应理解，能够消除病原体并且同时对人类基本上安全的其它远UVC灯也在本发明的范围之内，包括不发射大约230纳米以上的灯但在大约222纳米处提供峰值辐射的发光二极管或其它光源。

灯26通过电源组36供电。电源组36可以通过插入式充电端口38充电。在一个实施例中，电源组36包括两个锂离子18650PMI电池(未示出)，每个提供大约3.6伏电压。因此，在充电时，电源组36提供大约7.2伏电压。或者，灯26由通过充电端口36提供的电流供电。电源组38由电源组支架40接收，该电源组支架40以已知的方式通过紧固件(未示出)将电源组36固定至位于壳体12的正面18的内表面上的螺纹凸台。紧固件穿过由支撑腿46限定的支撑孔口44(图7)。

支撑腿46允许电源组支架40跨在逆变器48上，该逆变器48也固定至壳体12的正面18。逆变器48从电源组36接收7.2伏电压的电流，并以已知的方式对电流波长进行整形，使其可以被灯26接收。逆变器48布置在逆变器框架50上，该逆变器框架50由穿过逆变器框架孔口52的紧固件固定至壳体12的正面18。

变压器54将电源组36产生的电压从大约7.2伏升高到大约4000伏，以提供足够的能量给灯26供电。在一个实施例中，逆变器48是Stratheo逆变器。但是，应理解，能够对电流波长进行整形并将电压提升到大约4000伏的任何逆变器/变压器组合都是足够的。变压器54也安装在逆变器框架50上，以减小逆变器48和变压器54组合的总体尺寸。

现在参考图4和图5，测距装置56固定至灯框架58，该灯框架58还将灯26固定至壳体12的正面18。灯框架58的取向使得当组件10在使用时灯26被水平地布置在被消毒的表面60上，如图4所示。测距装置56从灯26偏离，并相对于灯26成一定角度地布置。在一个实施例中，测距装置56将信号传送至由灯26限定的表面60上的照射区64的中心部分62。测距装置56包括接收来自该中心部分62的信号的反射反馈的传感器66。传感器66向处理器68提供反馈数据，以计算从灯26至照射区64的中心部分62的竖向距离。因此，即使测距装置56偏离灯26，它也测量灯26与处于最高能量水平的位置的被照射的表面60之间的精确竖向距离，其目的将通过下文中的解释而变得更明显。

在一个实施例中，测距装置56是向照射区64的中心部分62发射激光束63的激光雷达系统。激光束63是可见或不可见的。在可见的情况下，激光束提供射向照射区64的中心部分62的用户反馈。在另一个实施例中，测距装置56采取向照射区64的中心部分62发射的红外光的形式，并且传感器66是红外传感器，该红外传感器检测来自中心部分62的反射光，用于向处理器发送信号，以计算从中心部分62至灯14的竖向距离。其它类型的测距装置也在本发明的范围之内，包括雷达、摄影测量装置等，只要这些装置能够检测照射区64的中心部分62。还应理解，光(或其它信号)与检测反射的传感器66之间的飞行时间确定已经为处理器68计算中心部分62或点(视情况而定)与灯26之间的竖向距离提供了足够的精度。

如上文所述，处理器68向指示器24发送信号，以指示灯26是否位于距照射区的中心部分62预定距离处。在一个实施例中，当灯26处于一定的距离范围内时(例如在一至两英寸之间)，指示器24发出保持适当距离以快速消除病原体的信号。因此，即使在照射三维表面以消除病原体时，也向用户提供表明灯26保持在适当范围内的反馈。已经确定，距离与到达表面60的能量的比率成反比。灯14至被照射的表面60的距离越小，紫外线能量向表面60的传递率就越高，从而快速消除表面病原体。

在一定距离范围内对灯14进行测试，以确定在有熔凝石英保护镜片34和没有熔凝石英保护镜片34的情况下消除病原体所需的能量。结果表明，在采用熔凝石英镜片34时，远UVC光能量的量仅略有减少。在表1中示出了以微瓦为单位的结果。

表1

距传感器的距离	无保护盖	紫外熔凝石英
			1英寸(2.5厘米)	3202	3030
2英寸(5.08厘米)	1770	1650
			4英寸(10.16厘米)	685	634
4英寸(15.24厘米)	353	330

在距被照射的表面60大约一英寸的距离处，灯14提供3030微瓦的能量传递率。或者，在距被照射的表面60大约6英寸的距离处，灯14提供330微瓦的紫外线能量传递。能量传递量转化为消除某些病原体所需的时间量。熔凝石英保护盖(或镜片)34使被照射的表面60上的照射能量减少到一定程度。令人惊讶的是，表面60处的熔凝石英镜片34能量的照射减少量随着距离的增大而减小。因此，由保护性熔凝石英镜片34引起的照射能量减少与灯26和表面之间的距离成反比。

此外，灯14与被照射的表面相距大约1英寸距离时的照射能量是灯14与被照射的表面60之间相距大约2英寸时的照射能量的大约1.8至1.83倍(大约2倍)。灯14在处于距被照射的表面60大约1英寸处时提供的表面能量是灯14在处于距被照射的表面大约4英寸处时提供的表面能量的大约4.67至4.77倍(大约5倍)。灯14在处于距被照射的表面60大约1英寸处时提供的表面能量是灯14在处于距被照射的表面60大约6英寸处时提供的表面能量的大约9.07至9.18倍(大约10倍)。

测试结果表明，在灯14处于距被照射的表面60大约一英寸的距离时，通过在大约一秒钟内使病原体减少3Log(99.9％消除率)，能够消除Covid-19。或者，在灯14处于距被照射的表面60大约6英寸的距离时，能够在大约9.5秒内将Covid-19消除到3Log减少量。本领域普通技术人员应理解，不同的病原体需要不同剂量的辐射，以在任何表面上实现完全或3Log减少量。在灯14处于距被照射的表面60一英寸距离处时，病毒可能只需要一秒钟的照射，而细菌或孢子在相同距离处可能需要几秒钟的照射。此外，在灯26与被照射的表面60相距大约1英寸时，在大约0.1秒内达到2Log减少量，从而实现了99％ Covid-19消除率。类似地，在灯14处于距被照射的表面60大约6英寸的距离时，能够在大约0.95秒内将Covid-19消除到2Log减少量。很明显，在确定实现的病原体消除水平时，确定灯26距被照射的表面60的精确距离是必要的。

图5示出了一种替代布置形式，其中测距装置56向与表面64上的照射区64相交的测量区72发射辅助光。在这个实施例中，测量区72的至少一部分与照射区64的中心部分62相交。传感器66检测来自照射区64的反射光、雷达波等，以向处理器68发送信号，以至少计算灯26与照射区64的中心部分62之间的竖向距离。

还应理解，测距装置56包括向被灯26照射的表面60发射信号的发射器74。发射器74可以投射不可见激光束、可见激光束、红外光、雷达波等之中的任何一种，使得传感器66能够检测来自被照射的表面60的反射信号，从而处理器68能够至少计算灯26与照射区64的中心部分62之间的竖向距离。

发射的远UVC光主要在不可见光谱中。因此，用户很难完全识别灯14在其中实现最佳照射的表面区域。此外，所述灯随着表面上的远UVC光照从照射区64的中心部分62(或区域)径向向外延伸提供效力。但是，向表面60传递的能量在表面60上的照射区64之外减少。虽然仍然提供效力，但是大致位于第一辐射区64的径向外侧的第二辐射区76需要额外的时间来消除病原体。为了帮助操作者至少识别照射区64，并且在需要时还识别辅助照射区76，标识光源70在主照射区64周围投射第一环78或等效形状，并且在辅助照射区76周围投射第二环80或等效形状，如图6所示。标识光源70是与作为测距装置56的一部分的辅助灯分开的灯。

在一个实施例中，标识光源70的照射被标识光源镜片82改变，标识光源镜片82聚焦来自标识光源70的光以对光进行聚焦，使得第一环78处于表面60上，紧邻主照射区64的最宽空间边界，而第二环80紧邻辅助照射区76的最宽空间边界。第一环78和第二环80的直径随着灯26与照射区的中心部分62之间的竖向距离成比例地增大，增大量等于主照射区64和辅助照射区76的最宽空间边界。通过这种方式，标识光源镜片82以被相关联方式配置成使得折射光的角位移产生环78、80，所述环78、80的直径以与第一照射区64和第二照射区76中的每一个中的远UVC光相同的比率增大。此外，环78、80在三维表面上透射，从而提供标明平坦表面上的物体在照射区64、76内的标识。例如，环64、76与通过指示器24向用户提供反馈的测距装置56的组合使得用户能够确定在用于无生命物体甚至手部或人体的其它部位时实现的病原体消除的可行性。

在另一个实施例中，装置10可以以各种格式和/或形状发射可见光。例如，所述格式和/或形状可以包括名称(或任何其它词语)、首字母、符号和/或形状(例如蝙蝠信号、星星、旗帜等)和/或照片，这取决于特定的应用或用户做出的选择。可选地，用户可以将一个或更多个图像上传到装置10以用于发射的可见光(由此上传的图像被光源从背面照亮，使得图像被投影到表面上)。可选地，当装置10处于适当高度时，定制的可见光或投射的图像或图标可以聚焦，使得用户知道装置10所瞄准的位置，并且知道装置10处于消除病原体的适当有效高度或距离。在另一个实例中，装置10可以以表示用户所靶向或瞄准的待照射的表面的图标的形状发射可见光。在装置10已经运行了达到效果所需的时间时，可以关停和/或减弱可见光，和/或装置10可以向用户表明可以禁用可见光和/或需要对装置10重新充电和/或必须更换整个远UVC光单元(例如在没有可见光表明远UVC光装置10不再消除病原体时)。

在另一个实施例中，装置10可以发出声音，以代替可见光或作为可见光的补充。例如，无论是对于视觉受损者还是仅仅作为在设定的时间段内瞄准某个区域的替代手段，装置10都可以使用声音或声音消息来向用户传达时间量。在这个实施例中，处理器68还包括用于提供声音输出的音频晶体管。装置10发出表明距表面适当距离以在预定时间消除病原体的声音，从而向用户通知装置10处于被照射的表面适当距离或最佳距离处。例如，除了发射可见光之外或者作为发射可见光的替代，装置10可以包括声音激活特征，在用户处于消除病原体的正确和/或错误距离处时，所述声音激活特征发生激活。如果通过加速度计和/或表面距离测量确定装置10在表面60上移动得过快，不能充分消除病原体，那么处理器还可以通过音频晶体管提供声音用户反馈。

在另一个实施例中，装置10发出声音，以指示装置10何时距目标表面过近或过远(例如使用超声波传感器、激光雷达或其它距离检测系统检测)。这种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)。在装置10已经运行达到效果(例如消除病原体)所需的时间时，可以关停和/或减弱声音，和/或装置10可以向用户表明需要对装置10重新充电和/或必须更换整个远UVC光单元(例如在没有声音表明远UVC光装置10因灯已经超过使用限值而不再消除病原体时)。可选地，所述声音可以根据用户的偏好来定制(例如以类似于定制手机铃声和通知声音的方式)。

在另一个实施例中，装置10散发气味作为发出可见光的替代或补充，用于固定使用。无论是对于视觉或听觉受损的人，装置10发出气味以指示装置10何时正在使用或装置10何时需要更换或充电。在通过可附接的气味单元激活装置10时，作为可见光的替代或者与可见光相结合，装置10发出气味，该气味单元提供如本申请中所公开的关于装置10的操作布置的用户反馈。

在一些情况下，人类暴露可能受到基于持续预定时间(例如超过八小时或二十四小时)的UVC或远UVC光能量的规定或标准的限制。这样，本发明的装置10包括能够确定存在人类表皮的生物传感器90。再次参考图1-3，在手持式灯组件10的示意图中示出了生物传感器90，该生物传感器90还包括用于检测和识别出现在照射区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、体热、皮肤来检测人类表皮的存在。此外，生物传感器90通过热量或皮肤识别(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。各种类型的生物传感器都在本发明的范围之内，包括但不限于心律、脉纹、指纹、手形、DNA、声纹、虹膜图案和面部检测传感器。自适应生物感测也在本发明的范围之内。例如，生物传感器10和处理器68被编程为使用心跳、静脉识别等来将暴露于远UVC光的用户(更确切地说是个体)彼此区分开来。如下文中所进一步解释的，在个体已暴露于远UVC光达到预定阈值或限值时，装置10会自动终止照射。生物传感器90区分多个用户，在给定的使用已达到阈值限制时停用装置10，但是允许为尚未达到阈值限制的另一个用户激活该装置。生物传感器90识别是否有多个用户在装置10的照射区内，并向处理器68发送信号，以统计任何给定用户在照射区内的时间量，从而终止装置10的照射。应理解，处理器68被编程为将从装置10到表皮的距离与被传递至表皮的远UVC光能量相关联，以识别是否已经达到预定阈值限制。因此，与距装置10较远的表皮相比，对于较靠近装置10的表皮，所允许的暴露时间较少。

在某些情况下，还希望包括检测呈气溶胶形态或处于表面上的病原体的能力。因此，在另一个实施例中，装置10包括用于检测和识别照射区64内的任何病原体的病原体传感器91。可以使用由Nuwave Sensors提供的微生物传感器和等同产品来快速检测空气传播的微生物。业界认为，在检测表面病原体的存在时，长程表面等离子体增强荧光光谱能够实现快速检测。表面等离子体共振传感器是一种能够高度灵敏且特异性地实时测量生物分子的相互作用的光学平台，它为用户提供关于表面病原体是否已被消除的快速反馈。如果在照射区64内检测到病原体，那么处理器68保持照射，以确保病原体被消除。例如，处理器68保持灯26的照射，直到检测不到病原体，或者直到已经达到2Log、3Log或其它消除水平。医院环境可能需要3Log甚至4Log的病原体减少量，而个人或其它商业用途可能只需要2Log减少量。处理器68是可编程的，以使装置10适应这些期望的消除效果中的任何一种。在另一个实施例中，产生声音指示或可视信号，以告知操作者已检测不到病原体，从而操作者可以自行决定是否停用装置10。

期望在受限的空间(例如客车、飞机等)中进一步使用病原体消除。图8-10示出了在车辆102中实施的用于安全消除病原体的系统100的另一个实施例。应理解，虽然示出了客车，但是本申请的发明可以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、拼用车辆、全自动或自动驾驶车辆甚至飞机。车辆102包括集成到车辆102的顶篷106中的远UVC光灯104，所述灯104以与上述手持式组件10相似的方式工作，并且还可以从顶篷106移除以供手持使用。应理解，虽然在本说明书中论述的是顶篷，但是灯104也可以与任何内饰部件集成，包括但不限于座椅、柱罩、扬声器格栅、门板、方向盘和转向柱、仪表板等。灯104不仅消除车辆座椅108和其它内表面上的病原体，而且灯104还消除坐在车辆102内的任何乘客110以及车辆102内的环境空气中的病原体，这将在下文中进一步论述。灯104由处理器112通过电缆114控制，处理器112和电缆114都集成在顶篷106中。或者，处理器112可以置于车辆102内的任何位置，与主车辆处理器集成，甚至可以与灯104无线通信。处理器112以与设置在手持装置10中的处理器68相同的方式被编程。在这个实施例中，系统110还包括风扇或空气循环装置116，该风扇或空气循环装置116集成到顶篷106中，靠近灯104，或者与灯104集成在一起。风扇116辅助车辆HVAC系统循环已经被灯104清除了病原体的空气，并引导空气进入灯104的照射区的路径(如图8中虚线所示)，以提高将气溶胶病原体引入灯104的照射区的概率。

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。与包含在手持装置10中的生物传感器90类似，生物传感器118可以包括心率监测器或指纹检测器，或者可以通过热量或皮肤识别来检测皮肤和/或眼睛的存在，例如使用反向散射或蓝色LED技术来检测，如上文的先前实施例中所述。该系统还可以包括车辆102的HVAC系统内的HVAC远UVC光灯120，以照射来自通风系统并在车辆102内循环的空气。如图8所最佳地示出的，远UVC光灯120也可以位于仪表板121上或仪表板121中，靠近用于引导空气通过车辆102的乘客舱的HVAC通风口。通过这种方式，在空气在整个乘客舱中循环之前消除气溶胶化的病原体。

在本发明的范围内，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进行通信，使得多个装置计量任何用户的暴露，作为进一步的安全预防措施。此外，多个装置(甚至与蜂窝电话应用程序集成)通过蓝牙或蜂窝服务进行无线通信，以计量给定用户的暴露。

此外，基于车辆的系统100可选地包括病原体传感器119，该病原体传感器119用于以与上文的先前实施例所述的方式相同的方式感测气溶胶或表面病原体。在检测到病原体或甚至未检测到病原体时，该系统提供用户或乘客输入。进入车辆的乘客被病原体传感器119扫描以检测病原体，使得系统100在检测到病原体时激活灯120。或者，若检测到病原体，则车辆102的门保持锁定，以防止乘客进入。

还可以使气味在车辆110内循环(作为可见光的代替或补充)，以指示是否有病原体，这种气味的工作方式很像空气清新剂。气味可以根据用户的喜好定制。系统100可以在气味变淡时指示需要更换气味剂，和/或指示需要对装置重新充电和/或需要更换整个远UVC光系统100(例如在没有气味指示远UVC光灯120不再消除汽车内空气中的病原体时)。或者，对于固定使用情况，在便携地附接至客车通风口等部件时，系统100散发气味以指示灯120何时被激活或者灯120何时需要更换或充电。例如，系统100可以包括附接在客车通风系统的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照射装置10的示例性方法。当装置10被激活时(步骤130)，传感器90确定在照射区64内是否有人(步骤132)。若传感器90确定有人进入了照射区64，则传感器90识别特定的个体(步骤132)，以便跟踪该个体从装置10接收的远UVC光暴露量。跟踪每个人受到的远UVC光照射量很重要，因为由各种非政府机构制定的法规限制个体在给定的照射时间内可能受到的远UVC光照射的最长持续时间。例如，根据目前的规定，人员必须将其暴露于远UVC光的量限制在预定的阈值范围内。为了确保照射区64内的特定个体不超过推荐的限度，处理器68通过设置计时器或计数器来跟踪特定个体暴露于远UVC光的时间量。若装置10仍然处于激活状态(步骤134)，则处理器68确定特定个体是否可以暴露于来自装置10的远UVC光(步骤136)。换句话说，处理器68根据规定确定特定个体是否已经达到其最长持续时间。若处理器68确定特定个体已经达到暴露于来自装置10的远UVC光的阈值极限，则处理器68保持在循环中(步骤132、134和136)，直到在步骤132中该个体离开照射区64，或者在步骤134中所述装置被停用。由于规定是定期更新的，因此本发明通过网站或者通过与装置10的移动配对来更新软件和/或代码，以更新个体可以暴露于来自装置10的远UVC光的最长持续时间。

若在步骤136中处理器68确定允许特定个体暴露于来自装置10的远UVC光，则处理器68打开灯26并启动针对特定个体的计时器，以记录特定个体暴露于来自装置10的远UVC光的时间量(步骤138)。传感器90持续监测特定个体是否留在照射区64内(步骤140)，并且处理器68监测该个体留在照射区64内的时间，以确保该个体在装置10仍然处于激活状态时(步骤144)不超过最长持续时间(步骤142)。若在步骤142中处理器68确定特定个体已经达到其最大持续时间，并且不再被允许暴露于来自装置10的远UVC光，则处理器68关闭灯26(步骤146)，关停特定个体的计时器，并且记录该时间，作为该个体最后一次暴露于远UVC光的时间(步骤148)。然后，系统返回到循环132、134、136，并等待该个体离开照射区64。

若在步骤144中处理器68确定装置10不再处于活动状态，则处理器68关闭灯26，关闭该个体的计时器，并记录结束时间，作为该个体最后一次暴露于远UVC光的时间(步骤150)。阈值限制基于8或24小时的时间段，在此之后，处理器68为允许另外暴露的每个个体重置计时器。

若在步骤132中传感器90在照射区64内未检测到人，则处理器68打开灯26(步骤152)。传感器90继续监测是否有人进入照射区64(步骤154)。若传感器90确定有人进入了照射区64，则处理器68转到步骤142，以确定特定个体是否可以暴露于来自装置10的远UVC光。若在步骤154中传感器在照射区64中未检测到人，则处理器68保持在循环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)。若在步骤140中特定个体离开照射区64，则处理器68关闭该个体的计时器，并记录结束时间，作为该个体最后一次暴露于远UVC光的时间(步骤160)。所述方法然后返回到步骤154。只要装置10处于激活状态(步骤156)，灯26就保持打开，直到在照射区64内检测到另一个人(步骤154)。使用生物传感器识别有人暴露于远UVC光时的个体为装置10的使用提供了失效保护能力，同时验证阈值限制没有被超过。

图11A-B示出了用于在图8所示的车辆102内的乘客舱中和乘客座位108上操作消除系统100的示例性方法。在系统100被激活时(步骤162)，处理器112打开灯104(步骤164)，并启动定时器(步骤166)以控制灯104被激活的持续时间。生物传感器118确定在车辆座椅108中是否有乘客110(步骤168)。若生物传感器118未检测到车辆座椅108中有乘客110，则处理器验证系统是否仍然处于激活状态(步骤170)。若系统仍然处于激活状态，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中未检测到乘客110时灯104处于激活状态的持续时间。若已经达到第一阈值，则处理器关闭灯104(步骤174)，并关闭计时器(步骤176)。此时，已经清除了车辆座椅108和其它表面上的病原体，并且系统100等待乘客进入(步骤178)。在乘客110进入后，处理器112打开灯104(步骤180)，并启动计时器(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以安全地暴露于远UVC光的最大时间量，或者消除病原体后经过的足够时间量。

若未达到第二阈值，则系统110继续照射车辆座椅108中的乘客110，直到达到第二时间阈值(步骤184)或者乘客110离开车辆(步骤186)。如果处理器确定已经达到第二时间阈值，则处理器112关闭灯104(步骤188)，并关闭计时器(步骤190)。

如果驾驶员想要消除其身上的任何病原体，那么驾驶员可以激活驾驶员座位上方的灯104。该过程会遵循在图11B中提供的步骤182-190。或者，该过程可以遵循为装置10提供的步骤140-150。

装置10和/或系统100还可以包括病原体检测传感器，以确定为了消除特定病原体所施加的远UVC光的时间和强度。

图12-17示出了用于在受限空间(例如教室、办公楼、酒店房间或体育馆)或开放空间(例如体育场、竞技场或活动场地)内安全消除病原体的移动系统200的另一个实施例。每种场所包括一个或更多个在区域内来回移动以消除病原体的移动设备202(例如无人机)。应理解，虽然本申请将移动设备202示为并称为无人机，但是本申请的发明可以在任何有人或无人、有人驾驶或自主的移动设备202中实施，包括带有轮子的机动车辆。移动设备202可以在表面高度(例如沿着地板)移动，或者在距离表面或空中目标的不同高度和距离处穿行。

移动设备202包括主体204以及一个或更多个用于在表面上方和/或沿着表面操纵该设备的操纵装置或转动体206，例如用于产生升力以在地面上方保持和操纵移动设备200。移动设备202包括一个或更多个远UVC光灯208，所述灯208以与上述的手持式组件10相似的方式工作。灯208可以向任何方向发射远UVC光以照射表面和气溶胶化的病原体。例如，可以从移动设备202的顶部、底部或侧面发射光。可以从移动设备202的所有侧面(即，围绕移动设备360度)发射光，以同时从多个角度向附近的周围表面/空间照射和发射可见光。可选地，光可以可调节地处于移动设备202处，并且可以向上或向下导引，以将光导引至特定方向。

移动设备202还包括用于检测照射区内或照射区附近是否有人的生物传感器210。与包含在手持装置10中的生物传感器90和包含在车辆102中的生物传感器118类似，生物传感器210可以包括心率监测器，或者它可以通过热量或皮肤识别来检测皮肤和/或眼睛的存在，例如使用反向散射或蓝色LED技术来检测，如上文的先前实施例中所述。移动设备202还包括病原体传感器212，该病原体传感器212用于以与上文的先前实施例所述的方式相同的方式感测气溶胶或表面病原体。移动设备202还包括用于识别其周围的物体以避免当其在空间中穿行时与物体碰撞的传感器214。这些传感器214包括雷达、激光雷达、摄像头、GPS、以及向移动设备202提供环境信息的其它系统。传感器214可选地与为移动设备202提供预编程或预定的行进路径的计算机辅助设计结合工作。移动设备202还包括处理器216。参考图14，在移动设备202完成某个区域的照射之后，它返回至配接站220。

参考图15-16，移动设备202可以可选地包括从主体204延伸的一个或更多个机械臂218，远UVC光灯208位于或靠近机械臂218的一端。机械臂218可以包括可关节运动的臂，该臂可以被控制和/或关节运动，以将发射的紫外光导向特定和/或目标表面或空间。例如，移动设备202可以操纵机械臂218以将发射的紫外光导向具有检测到的病原体的表面。一些或所有机械臂218可以包括远UVC光灯208，从而移动设备202可以同时瞄准多个区域和/或组合从多个远UVC光灯208发射的紫外光，以提高安装在天花板上的紫外光源所照不到的特定位置或区域处的紫外光的强度。机械臂218可以允许紫外光照射到其它难以到达的区域。例如，移动设备202可以以体育场中的座位之间的很难用紫外光照射的位置为目标。

参考图17，移动系统200包括位于多个场所的多个移动设备202，它们与中央控制单元222通信。中央控制单元222监视每个场所的移动设备202的活动。中央控制单元222包括处理器224和存储器226，以处理和存储来自每个移动设备202的病原体信息。中央控制单元222还与系统200中的移动设备202通信，以确保位于给定场所的移动设备202相互协调，以有效地对该地点进行消除工作。中央控制单元222还可以通过广域网(“WAN”)(例如互联网)与各种本地、地区、国家或全球的卫生组织(例如疾病控制中心(“CDC”)230或世界卫生组织(“WHO”)232)通信，或者与被照射的场所233通信，以向它们提供其收集的信息，以帮助这些组织追踪接触者和/或允许它们采取适当的预防措施。

图18示出了操作移动系统200的示例性方法。移动设备202等待，直到它接收到部署和照射一个区域的信号(步骤234)。该部署信号可以是指示移动设备202定期照射该区域的自动信号，或者可以是根据需要照射该区域的手动激活信号。在接收到信号后，处理器216部署移动设备202并在该区域内为移动设备202进行导航，同时灯208发射远UVC光以产生照射区，并消除该区域内的病原体(步骤236)。处理器216可以基于预设的导航计划使移动设备202在环境周围机动。用户可以对移动设备202将在其中工作的空间/房间的边界进行编程，并选择待净化的位置(例如通过用户设备进行，例如移动电话、便携式电脑、台式电脑、平板电脑等)。当处于受限空间内时，处理器216可以使用传感器214自主地对移动设备202进行导航，以避开房间内存在的物体，同时对由选定的表面/空间指示的表面/空间进行消毒。

移动设备202可以在地面之上和任何天花板之下的任何高度飞行，以确保足够的消毒和物体距离(例如避开位于地面、墙壁和天花板上的物体)。例如，用户可以指示移动设备202要与物体保持的距离量(即，余量)。用户还可以指定消毒距离(即，移动设备202距被消毒的表面和/或空间的距离)。例如，移动设备202可停留在待清洁的表面的12英寸或8英寸范围内，以确保足够强度的紫外光施加到该表面上。移动设备202可以确保在对不同的区域进行消毒和/或返回配接站220之前待消毒的表面/空间被照射一段阈值时间。该阈值时间段可以确保所述表面/空间被紫外光充分消毒。

在照射该区域时，若移动设备202上的病原体传感器212检测并识别出移动设备202周围区域内的任何病原体(步骤238)，则移动设备202中的发射器217将病原体信息(包括病原体的类型和检测到的病原体的数量)发送至中央控制单元222(步骤240)，并且该信息被存储在中央控制单元的存储器226中。优选地，处理器216使用病原体信息来确定消除病原体所需的时间和效力(步骤242)。或者，中央控制单元222可以确定消除病原体所需的时间和效力(步骤242)，并将该信息发送至移动设备202。可以手动或自动地调节移动设备202，以增加光发射的效力和/或定时和/或强度，从而消除病原体。处理器216(或中央控制单元222)确定是否需要额外的无人机(例如若检测到特定病原体和/或高病毒载量)来帮助对该区域进行隔离和病毒消除(步骤244)。例如，若检测到体育场的特定区域中有高病毒载量的流感，则可以派出多个移动设备202来帮助对该区域进行隔离和病毒消除。此外，若检测到特定的病原体病毒载量，那么可以设置灵敏度。若需要额外的无人机，则请求额外的无人机来帮助消除病原体(步骤246)。在移动设备202照射该区域时，若生物测定传感器210检测到该区域中有人，则处理器216可以调整灯208的光发射的计时和/或强度，以考虑人员的存在，如上文的先前实施例中所论述。

在移动系统200完成消除病原体(步骤248)之后，移动设备202返回至配接站220(步骤250)，并等待下一个部署信号(步骤234)。若在步骤238中移动设备202未检测到任何病原体，则移动设备202在返回配接站(步骤250)并等待下一个部署信号(步骤234)之前执行该区域的标准照射(步骤252)。

移动设备202可以配接以进行充电。可选地，移动设备202可以在指定区域中持续机动，仅返回配接站220充电，然后返回该指定区域。移动设备202还可以在设定的时间段内机动和/或对指定区域进行消毒。所述设备在配接时可以保持活动状态。例如，配接站220可以位于门道上方，并且移动设备202可以监视门道处的活动，以确定是否/何时需要消毒。或者，配接站220可以位于通风口附近，以在空气离开通风口时净化空气，从而移动设备202在不处于移动模式时有效地作为上侧房间杀菌装置。

在中央控制单元222在步骤240中从每个移动设备202接收到病原体信息后，中央控制单元222将该信息存储在存储器226中，并确定在给定场所检测到的病原体水平是否超过阈值。若病原体水平超过阈值，则中央控制单元222向场所233发送通知以采取预防措施。例如，若该场所是学校，并且中央控制单元222注意到在某些教室中的给定病原体水平很高，则中央控制单元222可以向学校发送通知，从而学校可以联系目标教室中的学生的家长。优选地，中央控制单元222与学校的控制单元接口，从而自动地向学生的家长发送通知。

由于中央控制单元222存储来自多个场所的病原体信息，因此中央控制单元222还能够确定在多个场所是否出现较高水平的特定病原体。例如，中央控制单元222可以确定在当地杂货店、邮局和街道上的办公楼检测到意外水平的H1N1。中央控制单元222可以将该信息传送给一个或更多个卫生组织，以帮助他们追踪接触者，从而他们可以确定是否需要采取任何预防措施(例如新闻报道、口罩要求、居家指导、隔离等)。

本发明是以示例性方式说明的；根据上述教导能够做出本发明的许多修改和变化，包括从流体中消除毒素。因此，应理解，在说明书中，附图标记仅仅是出于方便的目的给出的，而不是为了限制，并且本发明可以按与具体说明的方式不同的方式实施。因此，本发明可以按与所公开的第一实施例之后的权利要求的范围内具体说明的方式不同的方式实施。

Claims (20)

1.一种用于消除病原体的系统，包括：

移动设备；

连接至移动设备的灯，其中所述灯发射远紫外C(远UVC)光，从而产生照射区；以及

连接至移动设备的处理器，其中该处理器在预定区域内为所述移动设备进行导航，同时所述灯消除预定区域内的病原体。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述移动设备包括无人机。

3.如权利要求1所述的系统，还包括从所述移动设备延伸的机械臂，其中所述灯位于或靠近该机械臂的一端。

4.如权利要求1所述的系统，还包括连接至所述移动设备的病原体传感器，其中该病原体传感器检测并识别移动设备周围的区域中的病原体，其中所述处理器使用所述病原体的标识来确定消除所述病原体所需的时间段，并且其中所述灯照射移动设备周围的区域达到该时间段。

5.如权利要求4所述的系统，还包括：

中央控制单元；和

连接至所述移动设备的发射器，其中该发射器将病原体的标识发送至所述中央控制单元，并且其中所述中央控制单元将病原体的标识存储在存储器中。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述处理器确定是否需要额外的移动设备来消除病原体，并且，若所述处理器确定需要额外的移动设备，则该处理器向中央控制单元发送请求，以将额外的移动设备派遣至所述移动设备周围的区域。

7.如权利要求4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或用于感测表面病原体的表面等离子体共振传感器。

8.如权利要求4所述的系统，其中所述处理器确定消除病原体的最佳光强度和/或持续时间，并且其中所述灯使用最佳光强度照射所述区域。

9.如权利要求4所述的系统，还包括用于检测在辐射区中是否有人的生物传感器，其中若该生物传感器检测到人的存在，则所述处理器调整光强度和/或时间段。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述生物传感器被配置成通过检测人的皮肤、眼睛、心率、脉纹、指纹、手形、DNA、声纹、虹膜图案和面部检测中的至少一种来确定在照射区是否有人。

11.一种用于消除病原体的系统，包括：

移动设备；

连接至所述移动设备的病原体传感器，其中该病原体传感器检测并识别所述移动设备周围区域中的病原体；

连接至移动设备的灯，其中所述灯发射紫外C(UVC)光，从而产生照射区；以及

连接至移动设备的处理器，其中所述处理器使用所述病原体的标识来确定消除所述病原体所需的时间段，并且其中所述灯照射移动设备周围的区域达到该时间段。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述移动设备包括无人机。

13.如权利要求11所述的系统，还包括从所述移动设备延伸的机械臂，其中所述灯位于或靠近该机械臂的一端。

14.如权利要求11所述的系统，还包括：

中央控制单元；和

连接至所述移动设备的发射器，其中该发射器将病原体的标识发送至所述中央控制单元，并且其中所述中央控制单元将病原体的标识存储在存储器中。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述处理器确定是否需要额外的移动设备来消除病原体，并且，若所述处理器确定需要额外的移动设备，则该处理器向中央控制单元发送请求，以将额外的移动设备派遣至所述区域。

16.如权利要求11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或用于感测表面病原体的表面等离子体共振传感器。

17.如权利要求11所述的系统，其中所述处理器确定消除病原体的最佳光强度和/或持续时间，并且其中所述灯使用最佳光强度照射所述区域。

18.如权利要求11所述的系统，还包括用于检测在辐射区中是否有人的生物传感器，其中若该生物传感器检测到人的存在，则所述处理器调整光强度和/或时间段。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述生物传感器被配置成通过检测人的皮肤、眼睛、心率、脉纹、指纹、手形、DNA、声纹、虹膜图案和面部检测中的至少一种来确定在照射区是否有人。

20.如权利要求18所述的系统，其中所述灯发射远紫外C(远UVC)光，从而产生照射区。

Images