CN117545514A - 包括具有吸收层和紫外反射镜的多层制品的设备、系统和进行消毒的方法 - Google Patents
包括具有吸收层和紫外反射镜的多层制品的设备、系统和进行消毒的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了设备，该设备包括：外壳，该外壳限定至少一个窗口；宽带UVC光源；和多层制品，该多层制品定位在该外壳内。该多层制品包括：吸收层；和紫外反射镜，该紫外反射镜包括至少多个交替的第一光学层和第二光学层。该吸收层吸收和/或散射波长在至少230纳米(nm)与400nm之间的紫外光。该紫外反射镜反射波长范围从190nm至240nm的紫外光。还提供了对材料进行消毒的方法，该方法包括：获得设备并导引紫外辐射穿过该窗口；以及将该材料暴露于该紫外辐射达足以实现该材料的期望消毒程度的时间。还提供了包括该设备的系统和计算设备。
Description
技术领域
本公开总体上涉及选定波长的紫外(UV)光的用途。
背景技术
紫外(UV)光可用于例如引发在涂料、粘合剂和聚合物材料中使用的自由基反应化学物质。紫外光也可用于例如消毒表面、过滤器、绷带、薄膜、制品、空气和液体(例如，水)。可应用UVC(即，包括100纳米至280纳米范围内的波长的紫外线C)消毒的示例包括医疗机构和医疗用品、飞机洗手间、病房和外科设备、学校、空气和水纯化以及消费型应用(例如，牙刷和移动电话消毒)。随着病原体突变并发展出抗生素抗性，预防感染和疾病传播(尤其是针对高危环境和人群)已变得越来越重要。全球人类旅行的可能性和速度加大了快速发展的流行病/大流行病的风险。空气和水消毒对人类健康和预防感染性疾病至关重要。UVC消毒的有益效果包括无接触应用，并且对非基因特异性靶标处细胞的机械破坏不大可能通过病原体突变克服来产生抗性。使用紫外光消毒过的除金属、陶瓷或玻璃表面之外的表面将需要保护以免受紫外光照射。可施加UVC辐射以有效地灭活或杀灭原核和真核微生物等，包括细菌、病毒、真菌和霉菌。对一种或多种抗生素具有发展抗性的细菌菌株也易受UVC光的影响。值得关注的病原体的一些示例包括医源性感染(例如，艰难梭菌、大肠杆菌、MRSA、克雷伯氏菌、流行性感冒、分枝杆菌和肠细菌)、水源性和土壤源性感染(例如，巨化症、军团杆菌和弯曲杆菌)以及空气源性感染(例如，流行性感冒、肺炎和肺结核)。
然而，UV光也可对人和动物有不同程度的危害。例如，发出400nm至500nm波长的光的UV光源可对眼睛造成长期损伤。
发明内容
在第一方面，提供了一种设备。该设备包括：a)外壳，该外壳基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射，并且至少一个窗口被限定在该外壳中；b)宽带UVC光源，该宽带UVC光源定位在该外壳内或与该外壳相邻的任选罩壳内；和c)多层制品，该多层制品定位在该外壳内。该宽带UVC光源被配置为将光导引到该多层制品的该紫外反射镜处。该多层制品包括i)吸收层，该吸收层吸收、散射或者吸收和散射波长在至少230纳米与400纳米之间的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％。该吸收层具有主表面。该多层制品还包括：ii)紫外反射镜，该紫外反射镜与该吸收层的该主表面相邻，其中该紫外反射镜由至少多个交替的第一光学层和第二光学层组成，该第一光学层和该第二光学层以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地反射波长范围从195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％；并且以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地透射波长范围从大于230纳米、大于235nm或大于240nm至400纳米的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％。
在第二方面，提供了一种对至少一种材料进行消毒的方法。该方法包括获得根据第一方面的设备并导引由该宽带UVC光源发射的紫外辐射穿过该窗口；以及将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射达足以实现该至少一种材料的期望消毒程度的时间。任选地，进行暴露，直至实现存在于该至少一种材料上或中的至少一种微生物的量与在将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射之前存在的该至少一种微生物的量相比减少log 2、log 3、log 4或更多。该方法可用于例如对材料诸如表面(例如，墙壁、地板、家具)、医疗器械、卫生制品、空气、液体(例如，水或饮料)、过滤介质、食品制备设备和多孔膜片进行消毒。
在第三方面，提供了一种系统。该系统包括：根据第一方面所述的设备；一个或多个电子传感器，该一个或多个电子传感器被配置为生成指示该设备的操作的数据；以及至少一个计算设备，该少一个计算设备包括一个或多个计算机处理器以及存储器，该存储器包括指令。当该指令由该一个或多个计算机处理器执行时，该执行使该一个或多个计算机处理器：接收指示该设备的操作的数据；将该数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
在第四方面，提供了一种计算设备。该计算设备包括一个或多个计算机处理器。该计算设备还包括存储器，该存储器包括指令，该指令当由该一个或多个计算机处理器执行时使该一个或多个计算机处理器：从第一方面的设备获得使用数据，其中该使用数据包括指示该设备的操作的数据；将该使用数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
附图说明
图1A是根据本公开可制备的多层制品的示意性剖视图。
图1B是根据本公开可制备的另一个多层制品的示意性剖视图。
图2是制备例1中制备的紫外反射镜的反射光谱的曲线图。
图3是根据本公开可制备的一种示例性装置的示意性剖视图。
图4A是根据本公开可制备的另一个示例性设备的示意性剖视图。
图4B是根据本公开可制备的附加示例性设备的示意性剖视图。
图5A是实施例1的建模的示例性设备的示意性剖视图。
图5B是实施例1的建模的示例性设备的示意性剖视图，包括光线可如何从设备腔的内部行进到外部的表示。
图5C是实施例1的建模的示例性设备的模拟系统效率对紫外反射镜反射率的曲线图。
图6A是实施例2的建模的示例性设备的示意性剖视图。
图6B是实施例2的建模的示例性设备的示意性剖视图，包括光线可如何从设备腔的内部行进到外部的表示。
图6C是实施例2的建模的示例性设备在222纳米处的模拟照度的曲线图。
图6D是实施例2的建模的示例性设备在254纳米处的模拟照度的曲线图。
图7A是实施例3的建模的示例性设备的示意性剖视图。
图7B是实施例3的建模的示例性设备的示意性剖视图，包括光线可如何从设备腔的内部行进到外部的表示。
图7C是实施例3的建模的示例性设备在222纳米处的模拟照度的曲线图。
图7D是实施例3的建模的示例性设备在254纳米处的模拟照度的曲线图。
图8A是实施例4的建模的示例性设备的示意性剖视图。
图8B是实施例4的建模的示例性设备的示意性剖视图，包括光线可如何从设备腔的内部行进到外部的表示。
图8C是实施例4的建模的示例性设备在222纳米处的模拟照度的曲线图。
图8D是实施例4的建模的示例性设备在254纳米处的模拟照度的曲线图。
图9是根据本公开的示例性方法的流程图。
图10是根据本公开的各方面的例示其中利用和管理具有通信能力的设备的示例性系统的框图。
图11是例示图10所示的装备管理系统的一个示例性具体实施的操作视角的框图。
具体实施方式
术语表
如本文所用，“含氟聚合物”是指包含氟的任何有机聚合物。
如本文所用，相对于光的“入射”是指落在或照射到材料上的光。
如本文所用，术语或前缀“微”是指限定在1微米至1毫米范围内的结构或形状的至少一个维度。例如，微结构可具有在1微米至1毫米范围内的高度或宽度。
如本文所用，术语或前缀“纳米”是指限定小于1微米的结构或形状的至少一个维度。例如，纳米结构可具有小于1微米的高度或宽度中的至少一者。
如本文所用，除非另外指明，否则“辐射”是指电磁辐射。
如本文所用，“吸收”是指将光辐射能量转化成内能的材料。
如本文所用，相对于光波长的“吸收”包括吸收和散射两者，因为散射光最终也会被吸收。
如本文所用，相对于光波长的“散射”是指使光偏离直线路径，并以不同的强度在不同的方向上行进。
如本文所用，“反射率”是以垂直入射角度照射到表面上的被其反射的光或其他辐射的比例的量度。反射率通常随波长而变化，并且被报告为从表面反射的入射光的百分比(0％–无反射光，100–所有光均被反射)。反射率和反射比在本文中可互换使用。
如本文所用，“反射”和“反射率”是指反射光或辐射的特性，尤其是独立于材料厚度测量的反射率。
如本文所用，“平均反射率”是指在指定波长范围内平均的反射率。
吸收率可用ASTM E903-12“Standard Test Method for Solar Absorptance,Reflectance,and Transmittance of Materials Using Integrating Spheres”(用积分球测定材料的太阳吸收率、反射率和透射率的标准试验方法)中所述的方法测定。本文所述的吸光度测量通过如前所述进行透射率测量，然后使用公式1计算吸光度来进行。
如本文所用，相对于定量测量的术语“吸光度”是指入射辐射功率与透过材料的透射辐射功率的比率的以10为底的对数。该比率可被描述为由材料接收的辐射通量除以由材料透射的辐射通量。可根据以下公式1基于透射度(T)计算吸光度(A)：
A＝-log10T (1)
发射率可使用红外成像辐射计以ASTM E1933-14(2018)中描述的方法“使用红外成像辐射计测量和补偿发射率的标准操作(Standard Practice for Measuring andCompensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers)”测量。
关于特性或特征的术语“基本上”是指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射多于50％的入射在其表面上的可见光的基板是基本上透明的，但透射50％或更少的入射在其表面上的可见光的基板不是基本上透明的。附随地，对某一波长范围的辐射“基本上”不透的基底阻挡(例如，吸收和反射)那些波长的辐射的超过50％，并且任选地是那些波长的辐射的超过60％、70％、80％或超过90％。
设备
在第一方面，提供了一种设备。该设备包括：
a)外壳，该外壳基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射，并且至少一个窗口被限定在该外壳中；
b)宽带UVC光源，该宽带UVC光源定位在该外壳内或与该外壳相邻的任选罩壳内；和
c)多层制品，该多层制品定位在该外壳内，该多层制品包括：
i)吸收层，该吸收层吸收、散射或者吸收和散射波长在至少230纳米与400纳米之间的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％，该吸收层包括主表面；和
ii)紫外反射镜，该紫外反射镜与该吸收层的该主表面相邻，其中该紫外反射镜由至少多个交替的第一光学层和第二光学层组成，该第一光学层和该第二光学层以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地反射波长范围从195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％；并且以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地透射波长范围从大于230纳米、大于235nm或大于240nm至400纳米的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％，
其中该宽带UVC光源被配置为将光导引到该多层制品的该紫外反射镜处。
另选地，可能期望紫外反射镜反射波长范围与195nm至240nm略有不同的紫外光和透射波长范围随之与大于240nm至400nm不同的紫外光。比如，在一些实施方案中，紫外反射镜反射波长范围从195nm或200nm至230nm、235nm或240nm中任一者的紫外光；诸如从195nm至230nm、200nm至240nm或200nm至230nm。在此类实施方案中，紫外反射镜透射波长范围大于所反射的波长范围上限(即，大于230nm、大于235nm、或大于240nm)的紫外光。对于这些波长/波长范围中的每一者，应当理解，紫外反射镜暴露于0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角度，并且光学层：共同反射至少50％、60％、70％、80％、90％或95％的指定波长范围内的入射紫外光；以及以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角度，共同透射至少50％、60％、70％、80％、90％或95％的指定波长范围内的入射紫外光。
应当理解，被吸光的入射光的百分比是指在特定波长范围内集成的吸光量(与被吸光的单一波长的量相反)。
有利地，多层制品中吸收层和紫外反射镜的组合实现了使用宽带UV光源来最终提供较窄波段的UVC光(例如，范围从195纳米至240纳米)。这通过以下方式来实现：1)紫外反射镜i)反射波长范围从195nm至高达240nm的光，以及ii)透射波长范围从大于反射范围最大波长至400nm的光；以及2)吸收层吸收波长范围为从230nm至400nm的光。如上所述，吸收量、透射量和/或反射量通常小于100％的总入射光。在最优选的实施方案中，大于90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％或更多的入射光被吸收、透射和/或反射。尚未发现波长低于230nm的光对人类皮肤有致癌性，因此紫外反射镜对195nm至230nm的反射可帮助消毒，而对周围人类的危险较小。在一些应用中，波长在240nm和230nm之间的光也是可接受的。在一些实施方案中，多层制品的UV反射率大于90％(在一些实施方案中，大于99％)，特别是波长至少为222nm时。
通过吸收可穿过紫外反射镜的紫外光，吸收层优选地抵抗住了随时间推移紫外光所诱导的损坏/降解。紫外光(尤其是波长范围为从280nm至400nm的紫外辐射)可引起塑料的降解，这进而引起颜色变化以及光学和机械性能变差。抑制光致氧化降解比如对于其中强制要求长期耐久性的户外应用而言是重要的。聚对苯二甲酸乙二醇酯对紫外光的吸收(例如，从360nm左右开始)在低于320nm时显著增加，而在低于300nm时非常突出。聚萘二甲酸乙二醇酯强烈吸收310nm至370nm范围的紫外光，其中吸收尾部延伸至约410nm，并且吸收最大值出现在352nm和337nm处。链裂解发生于存在氧气的情况下，并且主要的光致氧化产物为一氧化碳、二氧化碳和羧酸。除了酯基团的直接光解外，还必须考虑氧化反应，其经由过氧化物自由基同样形成二氧化碳。
通常，吸收层可包含任何能够长时间耐受紫外线辐射同时吸收(包括散射)紫外辐射的聚合物组合物(即聚合物加上添加剂)。在一些实施方案中，吸收层包含有机硅热塑性材料、含氟聚合物、它们的共聚物或它们的共混物。在一些实施方案中，吸收层包含含氟聚合物(共)聚合物，该聚合物包含聚合单元，这些聚合单元衍生自一种或多种选自以下项的单体：四氟乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯、全氟烷氧基烷烃、或它们的组合。在本文中，术语“聚合物”将理解为包括均聚物和共聚物，以及可通过例如共挤出法或通过包括酯交换反应在内的反应而在可混溶共混物中形成的聚合物或共聚物。术语“聚合物”和“共聚物”也同时包括无规共聚物和嵌段共聚物。与由不同单体形成的其他聚合物相比，适用于吸收层的这些聚合物由于暴露于紫外辐射(例如，波长在195nm和400nm之间)而往往表现出较少的降解。
在一些实施方案中，吸收层包含紫外辐射吸收剂、紫外辐射散射剂、受阻胺光稳定剂、抗氧化剂、颜料或它们的组合中的一者或多者。合适的紫外辐射吸收剂包括炭黑、二氧化钛、氧化锌、二氧化铯、二氧化锆或它们的组合。除了吸收辐射之外，这些特定的紫外辐射吸收剂往往还对紫外辐射具有稳定性。合适的紫外辐射吸收剂还包括苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、三嗪化合物(例如，包括它们的任何组合)。
一些合适的紫外辐射吸收剂是红移UV吸收剂(RUVA)，其吸收至少70％(在一些实施方案中，至少80％或甚至大于90％)的在180nm至400nm波长区域内的UV光。通常，期望的是，RUVA应当高度可溶于吸收层的聚合物中，具有很高的吸收性、光持久性，并且在200℃至300℃的温度范围内具有热稳定性以便于挤出加工而形成保护层。
RUVA通常在长波UV区域中具有增大的光谱覆盖率，使其能够阻挡会造成聚酯泛黄的长波长紫外光。典型的紫外线保护层的厚度在13微米到380微米(0.5密耳到15密耳)范围内，RUVA含量为2重量％至10重量％。最有效的RUVA之一是苯并三唑化合物，5-三氟甲基-2-(2-羟基-3-α-枯基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑(以商品名“CGL-0139”由新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF,Florham Park,NJ)购得)。其他示例性的苯并三唑包括2-(2-羟基-3,5-二-α-异丙苯基苯基)-2H-苯并三唑、5-氯-2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑、5-氯-2-(2-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二-叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羟基-3-α-异丙苯基-5-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑。其他示例性的RUVA包括2(-4,6-二苯基-1-3,5-三嗪-2-基)-5-己氧基-酚。其他示例性紫外线吸收剂包括可以商品名“TINUVIN1577”、“TINUVIN 900”、“TINUVIN 1600”和“TINUVIN 777”购自巴斯夫的那些。其他示例性紫外线吸收剂可例如在聚酯母料中以商品名“TA07-07 MB”购自南卡罗来纳州邓肯的苏卡诺聚合物公司(Sukano Polymers Corporation,Duncan,SC)。用于聚甲基丙烯酸甲酯的示例性紫外线吸收剂为例如可以商品名“TA11-10 MBO1”购自苏卡诺聚合物公司(SukanoPolymers Corporation)的母料。用于聚碳酸酯的示例性紫外线吸收剂是以商品名“TA28-09 MB01”购自苏卡诺聚合物公司的母料。另外，UV吸收剂可以与受阻胺光稳定剂(HALS)和抗氧化剂组合使用。示例性HALS包括可以商品名“CHIMASSORB 944”和“TINUVIN 123”购自巴斯夫的那些。示例性抗氧化剂包括以商品名“IRGANOX 1010”和“ULTRANOX 626”获得的那些，其也购自巴斯夫。
在选择的实施方案中，吸收层还吸收至少30％、40％、50％、60％、70％、80％或至少90％的波长在至少400nm和700nm之间的入射可见光。通常，不需要多层制品对可见光是透明的，因此可优选的是，吸收层吸收70％或更多的波长在至少400nm和700nm之间的入射可见光，以使从多层制品反射回来的可见光最小化。
紫外反射镜包括多个低/高折射率膜层对，其中每个低/高折射率层对的组合光学厚度为其设计要反射的波段的中心波长的1/2。这类膜的叠层通常称为四分之一波长叠层。在一些实施方案中，不同的低/高折射率层对可具有不同的组合光学厚度，如需要宽带反射的光学膜的情况下。紫外反射镜中采用的材料优选地是耐紫外线辐射的。许多含氟聚合物和某些无机材料是耐紫外辐射的。
在本文所述的紫外反射镜的一些实施方案中，至少第一光学层包含无机材料(例如，氮氧化锆、氧化铪、氧化铝、氧化镁、氧化钇、氟化镧或氟化钕中的至少一者)，并且其中第二光学层包含无机材料(例如，二氧化硅、氟化铝、氟化镁、氟化钙、二氧化硅氧化铝氧化物或氧化铝掺杂二氧化硅中的至少一者)。示例性材料可购自例如俄亥俄州梅菲尔德高地的Materion公司(Materion Corporation,Mayfield Heights,OH)和比利时布鲁塞尔的Umicore公司(Umicore Corporation,Brussels,Belgium)。
在本文所述的紫外反射镜的一些实施方案中，至少第一光学层包含聚合物材料(例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)中的至少一者)，并且第二光学层包含聚合物材料(例如，共聚物(THV)或包含衍生自四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)和偏二氟乙烯(VDF)的亚单元的聚乙烯共聚物、包含衍生自四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)或全氟烷氧基烷烃(PFA)的亚单元的共聚物(FEP)中的至少一者)。
第二光学层可包含诸如以下材料中的至少一者的氟化共聚物材料：氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)；四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(THV)；四氟乙烯、六氟丙烯或乙烯的共聚物。四氟乙烯与至少两种或甚至至少三种另外的不同共聚单体的可熔融加工的共聚物是特别有用的。
在一些实施方案中，第一光学层为含氟聚合物，并且第二光学层为含氟聚合物。此类实施方案所需的材料的示例包括ETFE/THV、PMMA/THV、PVDF/FEP、ETFE/FEP、PVDF/PFA和ETFE/PFA。在选择的实施方案中，至少第一光学层包含聚偏二氟乙烯或乙烯四氟乙烯(ETFE)中的至少一种，并且第二光学层包含四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(THV)。
上述四氟乙烯和其他单体的示例性可熔融加工的共聚物包括可以商品名“DYNEONTHV 220”、“DYNEON THV 230”、“DYNEON THV 2030”、“DYNEON THV 500”、“DYNEON THV 610”和“DYNEON THV 815”购自明尼苏达州奥克代尔的丹尼昂有限责任公司(Dyneon LLC,Oakdale,MN)、以商品名“NEOFLON EFEP”购自日本大阪大金工业株式会社(DaikinIndustries,Ltd.,Osaka,Japan)、以商品名“AFLAS”购自日本东京的旭硝子玻璃有限公司(Asahi Glass Co.,Ltd.,Tokyo,Japan)的作为四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物获得的那些；以及以商品名“DYNEON ET 6210A”和“DYNEON ET 6235”购自丹尼昂有限责任公司、以商品名“TEFZEL ETFE”购自特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.duPont deNemours and Co.,Wilmington,DE)、和以商品名“FLUON ETFE”得自旭硝子玻璃有限公司的乙烯和四氟乙烯的共聚物。
本文所述的紫外反射镜可使用通用加工技术来制造，诸如通过共挤出具有不同折射率的交替聚合物层，例如如以下专利所述的聚合物层：美国专利5,882,774(Jonza等人)；6,045,894(Jonza等人)；6,368,699(Gilbert等人)；6,531,230(Weber等人)；6,667,095(Wheatley等人)；6783349号(Neavin等人)；7,271,951B2(Weber等人)；7,632,568(Padiyath等人)；7,652,736(Padiyath等人)；以及7,952,805(McGurran等人)；和PCT公开WO 95/17303(Ouderkirk等人)和WO 99/39224(Ouderkirk等人)。
用于为紫外反射镜提供受控光谱的期望技术包括使用轴杆加热器控件，该控件具有例如如以下专利所述的共挤出聚合物层的层厚度值：美国专利6,783,349(Neavin等人)；通过使用层厚度测量工具，例如原子力显微镜(AFM)、透射型电镜、或扫描电镜，在制备期间适时地反馈层厚度分布；用于产生所需的层厚度分布的光学建模；以及基于在所测层分布与所需层分布之间的差值重复轴杆调节。
层厚分布控制的基本方法涉及根据目标层厚度分布和所测量层厚度分布的差异来调整轴棒区功率设置。调节给定反馈区中的层厚度值所需的轴杆功率的增加首先会以该加热器区中生成层的所得厚度的每纳米变化的热输入(瓦特)来校准。例如，使用针对275个层的24个轴杆区可以实现光谱的精确控制。一旦经过校准，就可以在给定目标分布和所测量分布的情况下计算所需的功率调整。重复该过程直至两个分布会聚。
反射在指定波长范围内的至少50％的入射UV光的本文所述紫外反射镜的层厚度分布(层厚度值)可以被调节为大致的线性分布，其中第一(最薄)光学层被调节为对190nm光具有约1/4波长光学厚度(折射率乘以物理厚度)并进展至最厚层，该最厚层可被调节为对240nm光或230nm光具有约1/4波长厚的光学厚度。
具有光学薄膜叠堆设计的电介质反射镜特别适用于此，该光学薄膜叠堆设计包含具有折射率对比度的无机电介质材料的交替薄层。近几十年来，它们用于UV、可见光、NIR和IR光谱区中的应用。根据所关注的光谱区，存在适用于该区域的特定材料。另外，对于涂布这些材料，使用两种形式的物理气相沉积(PVD)中的一种：蒸发或溅射。蒸发的涂层依赖于将涂层材料(蒸发剂)加热至其蒸发的温度。然后是蒸气在基底上的冷凝。对于蒸镀的电介质反射镜涂层，最常用电子束沉积工艺。溅射涂层使用高能气体离子来轰击材料(“目标”)表面，从而喷射原子，这些原子随后凝结在附近的基底上。根据使用的涂覆方法以及用于该方法的设置，薄膜涂覆速率和结构-特性关系将受到强烈影响。理想的是，涂布速率应足够高以允许可接受的工艺通过量和膜性能，其特征在于致密、低应力、无空隙、非光学吸收性涂层。
示例性实施方案可被设计为通过两种PVD方法在222nm处具有峰值反射率。例如，通过电子束沉积法，使用HfO2作为高折射率材料，使用SiO2作为低折射率材料来涂布分立基底。反射镜设计具有每种材料的“四分之一波长光学厚度”(qwot)的交替层，交替层被逐层地涂布，直到例如在11层之后，215nm处的反射率>95％。该反射峰的带宽为50nm左右。四分之一波长光学厚度是设计波长(此处215nm)除以4，或53.75nm。高折射率层(HfO2)的物理厚度为qwot与HfO2在215nm(2.35)或23.2nm处的折射率的商数。低折射率层(215nm处的折射率为1.42)(MgF2)的物理厚度为37.85nm。然后，涂布由HfO2和SiO2的交替层组成并被设计成在215nm处具有峰值反射率的薄膜叠层开始于：在23.2nm处，涂布层1HfO2。在电子束沉积中，使用四炉床蒸发源。每个炉床为圆锥形，并且用17cm3体积的HfO2块填进行填充。随着光束的灯丝电流以预先编程的方式稳定地增加，磁偏转的高电压电子束在材料表面上被光栅扫描。在预编程步骤完成后，将HFO2表面加热至约2500℃的蒸发温度，并且打开源快门，HfO2蒸气通量以硬币形分布从源出现并冷凝在源上方的基底材料上。为了提高涂层均匀度，基底夹持器在沉积期间旋转。在达到规定的涂层厚度(23.2nm)后，切断灯丝电流；快门关闭并且HfO2材料冷却。对于层2，然后将蒸发源旋转到包含MgF2块的炉床，并且开始类似的预编程加热过程。此处，当源极快门打开时，MgF2表面温度为约950℃，并且在达到指定的涂层厚度(37.85nm)时，切断灯丝电流；快门关闭并且HfO2材料冷却。逐层继续该逐步过程，直到达到设计层的总数目。利用该光学设计，随着总层从3增加到11，所得峰值反射率相应地从3层处的40％增加到11层处的>95％。
任选地，可使用ZrON作为高折射率材料和SiO2作为低折射率材料，以连续卷对卷(R2R)方式来制备紫外反射镜。光学设计是相同类型的薄膜叠堆，两种材料的交替qwot层。对于在215nm处的折射率为3.1的ZrON，物理厚度目标为17.3nm。对于SiO2，此处从折射率为1.61的铝掺杂硅溅射靶溅射，靶厚度为33.3nm。第一层ZrON是从纯锆溅射靶DC溅射的氩、氧和氮的气体混合物中。虽然氩气是主要溅射气体，但设定氧气和氮气水平以实现透明性、低吸收率和高折射率。膜卷传送最初以预定速度开始，并且溅射源功率斜升至全操作功率，然后引入反应性气体，然后实现稳态条件。根据要涂覆的膜的长度，该过程继续进行，直到实现总足迹。此处，由于溅射源与正被涂覆的膜正交且宽于正被涂覆的膜，因此涂层厚度的均匀度相当高。在达到所需长度的涂覆膜时，将反应性气体设定为零，并将靶溅射至纯Zr表面状态。接下来反转膜方向，并且硅(掺杂铝)旋转对的溅射靶具有在氩溅射气氛中施加的AC频率(40kHz)功率。在达到稳态时，引入氧气反应性气体以提供透明性和低折射率。在预定工艺设置和线速度下，将第二层涂覆在对于层一涂覆的长度上。同样，由于这些溅射源也正交于并宽于被涂布的膜，因此涂层厚度的均匀度相当高。在达到所需长度的涂覆膜之后，移除反应性氧并且在氩气中将靶溅射至纯硅(掺杂铝)表面状态。根据峰值反射率目标，以该顺序涂覆三至五或七或九或十一或十三层。完成后，移除膜卷用于后加工。
对于这些无机涂层的制造，电子束工艺最适于涂布离散部件。尽管一些腔室已显示出R2R膜涂布，但逐层涂布顺序仍是必要的。对于膜的R2R溅射，有利的是使用具有位于一个或可能两个涂布筒周围的多个源的溅射系统。此处，对于十三个层的光学叠堆设计，具有交替的高折射率层和低折射率层的双或甚至单次机器将是可行的。需要多少机器通过将取决于机器设计、成本、十三个连续源的实用性等。另外，涂覆速率将需要与单膜线速度匹配。
优选地，以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角度，紫外反射镜反射至少80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或至少98％的波长范围为从200纳米至230纳米的入射紫外光。用于形成紫外反射镜的材料组合的选择取决于例如所需的将被反射的带宽。在第一光学层聚合物与第二光学层聚合物之间的折射率差值越大，所形成的光学功率就越大，从而实现了每层对更大的反射带宽。出于膜厚度、柔性和经济性的原因，光学层的数目被选择为利用最小数目的层来获得所需的光学性质。就反射膜如反射镜而言，层数优选小于约2,000，更优选小于约1,000，并且甚至更优选小于约750。在一些实施方案中，层数为至少100、125、150、175或至少200。然而，氧化锆的折射率如此之高，使得当采用氧化锆或氮氧化锆时，需要少得多的光学层数，例如可能需要50个光学层或更少、40、30、20或15个光学层或更少；以及3个光学层或更多、5、7或10个光学层或更多。
在一些实施方案中，紫外反射镜在0°的入射光角度(例如，法向入射)处具有反射光谱，该反射光谱在倾斜角度(例如，15°、30°、45°、60°或75°)处偏移至较短波长。因此，可制备具有法向入射光谱的紫外反射镜，使得在期望的入射角下，紫外反射镜反射范围在195nm至240nm内的紫外光。任选地，将中间光学元件(例如棱镜、遮板等)置于紫外反射镜与UVC光源之间，以改变或限制由UVC光源所发射的光在到达紫外反射镜的外表面之前的入射角。此外，可以形成紫外反射镜的外表面的形状，使得针对紫外反射镜的各种位置，维持该入射角。
在一些实施方案中，紫外反射镜以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角吸收波长在至少400nm与700nm之间的入射可见光的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、至少95％或至少98％。任选地，颜料或染料可以包括在紫外反射镜中以吸收一个或多个400nm至700nm的波长。合适的颜料可包括比如金属氧化物，诸如例如氧化锑锡、氧化铟锡、氧化铯、氧化铁和氧化亚铜。如上关于吸收层所述，通常不需要多层制品对可见光是透明的，因此可优选的是，紫外反射镜吸收30％或更多的波长在至少400nm和700nm之间的入射可见光，以使从多层制品反射回来的可见光最小化。
参见图1A和图1B，提供了两个示例性多层制品100的示意性剖视图，每个多层制品包括紫外反射镜5，该紫外反射镜包括第一光学层12A、12B、12N、第二光学层13A、13B、13N以及与紫外反射镜相邻的吸收层14。
在一些实施方案中，吸收层14的主表面与紫外反射镜5的主表面直接接触。在其他实施方案中，多层制品100包括设置在吸收层14与紫外反射镜5之间的气隙11，如图所示。比如，通过将吸收层的边缘粘到紫外反射镜上，可获得气隙。使用粘胶将两层附接起来也实现了使用形状与吸收层形状不同的紫外反射镜。
参见图1A，多层制品100任选地还包括与吸收层14相邻的粘合剂层15，其中吸收层14设置在紫外反射镜5与粘合剂层15之间。粘合剂可用于将多层制品附接到基底(例如，墙壁、天花板、装置外壳等)上。此类任选的粘合剂层可包含任何粘合剂(例如，热固性粘合剂、热熔融粘合剂和/或压敏粘合剂)。如果存在，任选的粘合剂层优选地包含压敏粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂可耐受紫外线辐射损坏。通常耐紫外线辐射损坏的示例性粘合剂包括有机硅粘合剂和含有UV稳定/阻断添加剂的丙烯酸类粘合剂，例如，如上文所述。任选的粘合剂层可包含导热颗粒以助于热传递。示例性导热颗粒包括氧化铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、氢氧化铝、铝涂层玻璃珠、金属硅化物、石墨、石墨烯、碳纳米管、六方氮化硼颗粒和凝聚物(例如，以3M BORON DINITRIDE购自3M公司(3M Company))、石墨烯颗粒、氧化石墨烯颗粒、金属颗粒、以及它们的组合。此外，与任选粘合剂层一起使用的任选可剥离内衬可包括例如聚烯烃膜、含氟聚合物膜、带涂层的PET膜、或硅化膜或纸材。
参见图1B，多层制品任选地还包括与吸收层14的主表面4相邻并与紫外反射镜5相背的传热层16、多个传热翅片17、或多个传热销17中的一者或多者。构成传热层、翅片和/或销的合适材料包括金属，例如铝、银、金、铜、镍、铁、钢或钛。传热层、多个传热翅片或多个传热销可包括填充有导热颗粒的聚合物，这些导热颗粒包括：氧化铝颗粒、氧化铝纳米颗粒、氢氧化铝、铝涂层玻璃珠、金属硅化物、石墨、石墨烯、碳纳米管、六方氮化硼颗粒和凝聚物(例如，以3M BORON DINITRIDE购自3M公司)、石墨烯颗粒、氧化石墨烯颗粒、金属颗粒、以及它们的组合。
再次参考图1A和图1B中的每个图，提供了另外的任选特征。比如，在一些实施方案中，紫外反射镜5的(例如，外)主表面可包括多个从主表面突出的非平面特征19。非平面特征的任何形状可以是合适的(例如，棱柱形、脊状、线性和/或弯曲的多边形)。在所示实施方案中，非平面特征19具有三棱柱的形状。此类非平面特征可以在其一些或全部表面上是微结构的和/或纳米结构的；例如，如PCT国际专利公开WO 2019/130198(Hebrink等人)所述。在一些实施方案中，纳米结构可以叠加在紫外反射镜表面上的微结构上。微结构可被布置为一系列交替的微峰和微空间。微峰之间的微空间的尺寸和形状可减轻污垢颗粒对微峰的粘附。纳米结构可被布置为设置在至少微空间上的至少一系列纳米峰。微峰可能比纳米峰更耐用于环境效应。由于微峰仅由微空间间隔开，并且微空间显著高于纳米峰，因此微峰可用于保护微空间表面上的纳米峰免受磨损。此外，通过散射从紫外反射镜反射的UVC光，非平面特征可充当光漫射结构。
在一些实施方案中，紫外反射镜可包括专门用于提供光漫射的结构，比如，当反射光被引导到人可能存在的区域(例如，房间)之中时。此类光漫射结构可通过包括无机颗粒来提供。例如，每个结构可对应于一个无机颗粒。这些无机颗粒可分散在紫外反射镜的至少一个层内或设置在至少一个层上。该无机粒子可包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锆或氧化锌。该无机颗粒可为小珠或微珠形式。该无机粒子可由陶瓷材料、玻璃或它们的各种组合形成。在一些实施方案中，无机颗粒的有效D90粒度为至少1(在一些实施方案中，至少3、5、6、7、8、9、10、或甚至至少20)微米。在一些实施方案中，该无机颗粒具有至多40(在一些实施方案中，至多25、20、15、14、13、12、11、10、9、或甚至至多8)微米的有效D90粒度。表面结构也可包括交联的聚合物珠，诸如以商品名“CHEMISNOW”购自日本东京索肯化学工程公司(SokenChemical Engineering Company，Tokyo，Japan)的聚合物珠。如NIST“粒度特性”(ParticleSize Characterization)中所定义，ASTM B15-96将D90描述为其中90％的样品质量具有直径小于该值的颗粒的截距。例如，10微米的D90规定90％的样品质量包括直径小于10微米的颗粒。
在一些实施方案中，吸收层14包括连续金属涂层或层18。合适的涂层或层厚度包括50nm或更大、55nm、60nm、65nm、70nm或75nm或更大；以及100nm或更小、95nm、90nm、85nm、或80nm或更小。在一些实施方案中，连续金属涂层或层是整个吸收层14，而在图1A和图1B所示的实施方案中，连续金属涂层或层与聚合物吸收材料组合使用。在一些实施方案中，吸收层包括设置在聚合物基质(未示出)中的金属颗粒。金属颗粒的尺寸没有特别限制，并且金属颗粒的平均粒度可以在10nm至10000nm(10微米)范围内。用作涂层、层或多个颗粒的合适金属包括银、金、铜、镍或钛中的一种或多种。在某些实施方案中使用金属可增加对波长为至少400nm和700nm之间的入射光(例如，可见光)的吸收。此外，金属可以散射或吸收有害的UV辐射，从而减少对热塑性塑料的损伤。例如，美国专利号5,504,134(Palmer等人)描述了通过使用尺寸在约0.001微米至约0.2微米范围内(在一些实施方案中，在约0.01微米至约0.15微米范围内)的金属氧化物颗粒来减弱因紫外线辐射引起的聚合物基底降解。美国专利号5,876,688(Laundon)描述了用于生产微粉化氧化锌的方法，该微粉化氧化锌足够小从而在作为UV阻挡剂和/或散射剂掺入进油漆制品、涂料制品、饰面制品、塑料制品、化妆品等中时是透明的，微粉化氧化锌非常适合在本发明中使用。这些可减弱UV辐射的粒度在10nm至100nm范围内的细小颗粒(诸如氧化锌和氧化钛)可购自例如新泽西州南普伦菲尔德的科博产品公司(Kobo Products,Inc.,South Plainfield,NJ)。阻燃剂也可作为添加剂掺入吸收层中。
参见图2，提供了示出随制备例1的多层制品的波长而变化的百分比反射的曲线图，其在以下实施例中详细地进行描述。图2示出了高百分比反射，即在200nm至240nm的波长范围内89.9％的平均百分比反射。
参见图3，提供了根据本公开的示例性设备300的示意性剖视图。设备300包括基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射的外壳302、被限定在外壳中的至少一个窗口308和定位在外壳内的宽带UVC光源304。宽带UVC光源304能够发射从100nm至400nm的一个或多个波长的紫外辐射310。设备300还包括定位在外壳302内的多层制品306，以便反射312由宽带UVC光源304发射的紫外辐射310。多层制品306(参见图1A至图1B)如上文详细地描述。
窗口308可由允许紫外辐射314穿过而离开设备300的任何材料形成。合适的材料包括比如纯二氧化硅、石英、硼硅酸盐和含氟聚合物。在一些情况下，诸如通过使用准直器或漫射器(例如，各自如下文更详细地描述的)作为窗口材料，合适的窗口可提供功能性。这种窗口可被包括在本公开的任何一个实施方案的设备中。另选地，窗口308可以是由外壳302限定的开口孔。紫外辐射314行进而离开设备300，从而透射波长范围为195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的紫外辐射314。从设备300发射的紫外辐射314可指向待消毒到期望消毒水平的材料316。
典型地，外壳302被配置为阻挡来自宽带UVC光源304的光310直接穿过窗口308，例外的是从宽带UVC光源304行进至少3厘米(cm)、3.25cm、3.5cm、3.75cm或至少4cm的距离到窗口308的光。这种距离是足够长的，以降低不具有被多层制品306吸收的高波长光的任何杂散光310的有害性。在某些情况下，外壳302被配置为完全地阻挡来自宽带UVC光源304的光310直接穿过窗口308。
参见图4A，提供了根据本公开的另一个示例性设备400a的示意性剖视图。设备400a包括基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射的外壳402、被限定在外壳中的至少一个窗口408和定位在外壳402内的宽带UVC光源404。宽带UVC光源404能够发射从100nm至400nm的一个或多个波长的紫外辐射410。在该实施方案中，外壳402被配置为完全地阻挡来自宽带UVC光源404的光410直接穿过窗口408。
设备400a还包括定位在外壳402内的多层制品406，以便反射412由宽带UVC光源404发射的紫外辐射410。多层制品406(参见图1A至图1B)如上文详细地描述，并且这里描绘紫外反射镜405和吸收层407两者，其中宽带UVC光源404被配置为将光410导引到多层制品406的紫外反射镜405处。
设备400a还包括反射器418，该反射器被配置为将反射的紫外辐射412朝向窗口408导引。紫外辐射414穿过窗口408行进而离开设备400a，从而透射波长范围为195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的紫外辐射414。反射器418可包括将有效地反射反射的紫外辐射412波长(例如，在195nm与240nm之间)的任何材料，比如UVC反射材料，诸如多层制品(如上文详细地描述)或反射镜(例如，抛光铝)。从设备400a发射的紫外辐射414可指向待消毒到期望消毒水平的材料(未示出)。
参见图4B，提供了根据本公开的附加示例性设备400b的示意性剖视图。设备400b包括基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射的外壳402、被限定在外壳中的至少一个窗口408和定位在与外壳402相邻的罩壳401内的宽带UVC光源404。在该实施方案中，罩壳401直接地附接到外壳402(但是如果罩壳和外壳被配置为使得从宽带UVC源发射的紫外辐射在首先与多层制品相互作用之前都不离开设备，如上文详细地描述的，这可能不是必要的)。
宽带UVC光源404能够发射从100nm至400nm的一个或多个波长的紫外辐射410。罩壳401包括位于罩壳401的内表面上的主表面403。主表面403包括反射发射的紫外辐射410的至少一部分的材料，比如反射镜，以帮助将紫外辐射410作为反射的紫外辐射412导引到外壳402中。任选地，主表面403包括多层制品，诸如上文详细地描述的多层制品(例如，如图1A至图1B所示)。另外，在该实施方案中，罩壳401和外壳402中的每一者被配置为完全地阻挡来自宽带UVC光源404的光410直接穿过外壳402的窗口408。
设备400b还包括多层制品406，该多层制品定位在外壳402内，以便反射紫外辐射410并进一步反射从罩壳401接收的反射的紫外辐射412。多层制品406(参见图1A至图1B)如上文详细地描述，其中紫外辐射410和反射的紫外辐射412指向多层制品406的紫外反射镜(与吸收层相反)(紫外反射镜和吸收层都未在图4B中示出)。
紫外辐射414穿过窗口408行进而离开设备400b，从而透射波长范围为195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的紫外辐射414。从设备400b发射的紫外辐射414可指向待消毒到期望消毒水平的材料(未示出)。
在根据本公开的任何设备中，可提供可见光源，该可见光源被配置为当UVC光源正在发射光时该可见光源发射可见光。UVC光是人眼不可见的，因此发射可见光具有告知用户此时正在发射UVC光的安全益处。发射可见光417的可见光源416被示出为包括在图4B的设备400b中。可见光源416可以是电动的(例如，通过UVC光源404)或可以是光动的(例如，通过紫外辐射410和反射的紫外辐射412)。光动的示例性可见光源416包括例如下变频器，其吸收紫外辐射并发射可见辐射。通常，存在启动开关418以允许用户在启动开关418接合时使可见光源416发射光417或停止发射光417(例如，分别是打开或关闭)可见光源416。比如，启动开关418可定位在设备400b上用户可接近的位置(例如，在外壳402的外表面上)。在一些情况下，启动开关418(例如，电)连接到运动检测器419。运动检测器419可被配置为当检测到运动时打开可见光源416以提供设备400b在使用中的指示，比如当人接近设备400b时。
用于根据本公开的设备的外壳的形状可变化；在一些情况下，外壳的至少一部分的横截面形成半圆形形状、圆形形状、椭圆形形状、抛物线形状或矩形形状，通常该形状的一部分缺失，这限定窗口。例如，图3的设备300的外壳302的一部分的横截面形成半球形形状，并且设备400a和400b中的每个设备的外壳402的一部分的横截面形成矩形形状。参见图5A至图5B，设备500的外壳502的一部分的横截面形成圆形形状。参见图6A至图6B，设备600的外壳602的一部分的横截面形成抛物线形状。
构成外壳的材料没有特别限制，并且可包括比如金属、塑料、陶瓷(包括玻璃)、混凝土或木材。在某些实施方案中，外壳由耐热或传热材料形成，该耐热或传热材料可耐受通过吸收来自外壳内的宽带UVC光源的某些波长的光而产生的热。
如上所述，“UVC”是指波长范围为从100nm和280nm之间的光。与提供更小波长段(例如，如可由发光二极管(LED)光源所提供的波长段)相反，宽带UVC光源提供了30nm或更大的该C波长范围内的波长段。通常，在根据本公开的设备中，宽带UVC光源被配置为将光导引到多层制品的紫外反射镜处。这允许紫外反射镜反射回在期望波长范围(例如，195nm至240nm)内的光，同时透射至吸收层以及/或者吸收波长大于该范围的最大值(例如，大于240nm)的光。
在任何一个设备实施方案中，至少一个角控制元件可设置在外壳中，例如位于UVC光源与外壳的窗口之间。用于角控制元件的合适的材料是含氟聚合物。通常，这种任选(至少一个)角控制元件包括准直器、回射器、漫射器或反射转向器(比如透镜)中的至少一者。在一些实施方案中，角控制元件包括实心结构，而在其他实施方案中，该角控制元件包括中空结构。角控制元件可呈膜的形式并通常是线性连续的。优选地，角控制元件具有旋转对称性。在选择实施方案中，角控制元件包括凹形形状。在一些此类实施方案中，宽带UVC光源设置在由外壳形成的第一凹形形状与由角控制元件形成的第二凹形形状之间，其中第一凹形形状在与第二凹形形状相反的方向上弯曲。
在根据本公开的设备的一个实施方案中，UVC准直器是经由全内反射将光侧向地重定向的尖头形透镜。此类尖头形透镜通常在中心具有凹陷以形成尖头形，该尖头形的形状确保入射光的全内反射和侧向重定向。一种合适的尖头形透镜具有尖头-环面组合并如“黑洞TM：用于LED的尖头形波导注入器和照射器(The Black HoleTM:Cuspatedwaveguide-injectors and illuminators for LEDs)”，Parkyn等人，ProcSPIE 3781，《非成像光学：最大效率光传输V》(Nonimaging Optics:Maximum Efficiency Light TransferV)，(1999年10月6日)，第5节(来自半球形源的“灯塔”赤道输出("Lighthouse"EquatorialOutputs from Hemispheric Sources))所述。
来自点光源的光可使用抛物线(椭圆)反射光学元件进行准直(聚焦)，并且一种适用于该系统的准直器包括抛物线准直器。主要要求是光源位于光学元件的焦点附近，并且与光学元件的尺寸相比，光源相对较小。光集中器可利用由椭圆的一部分产生的旋转曲面来设计，其中光源位于椭圆的一个焦点处，并且目标位于椭圆的另一个焦点处。一个焦点处的光源朝向椭圆的最近顶点照射。用于生成旋转曲面的椭圆的截面是由光源处的正焦弦和距光源最近的顶点所限定的截面。正焦弦必须大于光源，使得集中器可收集来自光源的大部分光。如果光源和目标为点，则来自光源的所有光将在目标处收集。
在大多数应用中，必须出于实际考虑因素来设计光学元件，诸如光源的大小和光学元件的允许空间量。给定源直径Ds(1D中的宽度)以及由高度Hv和直径Dv(1D中的宽度)组成的设计体积，可以推导出接近最佳抛物线反射器的形状的公式：
y＝a*(x+b)2+偏移
其中a＝Hv/((Dv/2)2-(Ds/2)2)，b＝-Dv/2，并且偏移＝-a*(Ds/2)2；
还需要选择Hv和/或Dv，使得抛物线的焦点与光源的位置[x＝Dv/2,y＝0]重合，这通过选择以下项来实现：
Hv＝((Dv/2)2-(Ds/2)2)/Ds
考虑到系统的物理约束条件，所得的光学元件几乎是最佳的。遵循集光率守恒原理，准直量与(Dv/Ds)2成比例，其中所得较高设计体积为较大准直。该光学元件的截止角度由下式给出：
Theta＝+/-atan((Dv/2+Ds/2)/Hv)
适用的宽带UVC光源包括低压汞灯、中压汞灯、氙弧灯或准分子灯中的任一种。合适的低压汞灯包括可从德国哈瑙市的贺利氏特种光源公司(Heraeus-Noblelight，Hanau，Germany)商购获得的低压汞灯，包括低压汞合金灯。例如，低压汞灯可提供约254nm处的峰值发射率以及约245nm及以下以及约260nm及以上波长处的最小发射率。合适的中压汞灯包括可从美国俄亥俄州西尔韦尼亚的海利斯石英美国公司(Helios Quartz Americas(Sylvania，OH))商购获得的中压汞灯。将214型石英套管或合成石英套管与中压汞灯一起采用可将200nm处的发射量分别增加至51％或89％。尽管中压汞灯的峰值发射率在大约320nm处，但是中压汞灯是多色的并且也具有在约245nm和约300nm之间(比如约265nm处)的若干显著发射率峰值以及在约210nm和约240nm之间的宽发射带率。
合适的氙弧灯可从美国伊利诺伊州芝加哥的亚太拉斯材料测试技术有限公司(Atlas Material Testing Technology，Inc.(Chicago，IL))、美国加利福利亚尔湾市的理波公司(Newport(Irvine，CA))和美国得克萨斯州圣安东尼奥市的Xenex公司(Xenex(SanAntonio，TX))商购获得。氙弧灯往往具有在约200nm和250nm之间某处开始且延伸超过800nm的宽发射光谱，其中一些小峰在约475nm和约775nm处。
准分子紫外光源的实例包括诸如可从欧司朗公司(Osram)(美国马萨诸塞州(Massachusetts,United States))、贺利氏特种光源公司(Heraeus-Noblelight)(德国哈瑙(Hanau,Germany))、优志旺公司(Ushio)(日本东京(Tokyo,Japan))商购获得的那些和描述于Kogelschatz,Applied Surface Science,54(1992),410-423(Kogelschatz，应用表面科学，54(1992)，410-423)中的那些的灯，诸如描述于EP专利申请521,553(转让给飞利浦(N.V.Philips))中描述的那些)；购自日本滨松市的滨松公司的氘灯；微波驱动的灯，诸如在Kitamura et al.,Applied Surface Science,79/80(1994),507-513(Kitamura等人，《应用表面科学》，1994年，第79/80卷，第507-513页)和DE 4302555 A1(转让给富讯系统(Fusion Systems))中描述的那些；以及如Tech.Phys,39(10),1054(1994)(《物理技术》，第39卷，第10期，第1054页，1994年)中描述的通过用紫外预电离体积放电泵激的准分子灯。准分子紫外光源常常包含溴化氪或氯化氪。例如，氘灯通常具有在约200nm和约280nm之间显示出宽峰带宽，然后在约280nm至约700nm之间拖尾的发射光谱。
图6A、图7A、图8A和图9中示意性地示出了根据本公开的设备的不同配置的一些附加示例：
图6A是实施例2(下文所述)的建模的示例性设备的示意性剖视图。图6A的设备600包括外壳602和多层制品606，该外壳的一部分形成抛物线形状，该多层制品附接到外壳602的抛物线形状的至少一部分。设备600还包括宽带UVC光源604、窗口608和设置在窗口608与宽带UV光源604之间的凹形线性连续膜角控制元件609。
图7A是实施例3(下文所述)的建模的示例性设备的示意性剖视图。图7A的设备700包括外壳702和多层制品706，该外壳的一部分形成半球形形状，该多层制品附接到外壳702的半球形的至少一部分。设备700还包括设置在外壳702中的宽带UVC光源704以及窗口708。
图8A是实施例4(下文所述)的建模的示例性设备的示意性剖视图。图8A的设备800包括外壳的第一区段802a以及多层制品806a，该第一区段的一部分形成抛物线形状，该多层制品附接到外壳802a的半球形的至少一部分。设备800还包括设置在外壳的第一区段802a中的宽带UVC光源804。设备800还具有外壳的第二区段802b以及多层制品806b，该第二区段的一部分形成三角形形状，该多层制品附接到外壳802b的三角形形状的至少一部分。外壳的第二区段802b与外壳的第一区段802a间隔开，并且外壳的第二区段802b的三角形形状的点被定位成与外壳的第一区段802a的抛物线形状的顶点相对。在该实施方案中，设备800限定两个窗口808a和808b，这两个窗口由外壳802b的三角形形状和外壳802a的抛物线形状的两个面之间的间隔限定。窗口808a和808b允许紫外辐射(814，图8B中示出)在相反方向上行进而离开设备800。
方法
在第二方面，本公开提供了一种对至少一种材料进行消毒的方法。该方法包括：
a)获得根据第一方面的设备；
b)导引由该宽带UVC光源发射的紫外辐射穿过该窗口；以及
c)将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射达足以实现该至少一种材料的期望消毒程度的时间，任选地，直至实现存在于该至少一种材料上或中的至少一种微生物的量与在将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射之前存在的该至少一种微生物的量相比减少log 2、log 3、log 4或更多。
该设备是根据上文详述的第三方面的设备的实施方案中的任何一个实施方案。
在UVC光被预期的微生物吸收之前，UV反射往往使所需波长的UVC光的吸收量最小化。可使用示例性设备来消毒的一些示例性材料包括比如表面(例如，墙壁、地板、天花板、桌面、工作台面等)、家具、门环/把手、灯开关、电子设备、医疗器械、卫生制品、空气、液体(例如水或饮料)、过滤介质、食物制备设备(例如表面、切割设备、混合设备或烹饪设备)和多孔薄膜。
在某些实施方案中，执行上述步骤c)，直至与步骤c)之前存在的至少一种微生物的量相比，实现了至少一种材料之上或之内的至少一种微生物的log 2、log 3、log 4或更大的减少。如本文所用，术语“微生物”是指具有适合于分析或检测的遗传材料的任何细胞或颗粒(包括，例如细菌、酵母、病毒和细菌内生孢子)。对数减少值(LRV)可以如下测定：经由示例性方法，测量在消毒之前存在于材料之上或之内的微生物菌落数；使用该方法对材料消毒；测量在消毒之后存在于材料之上或之内的菌落数；然后基于所获得的菌落计数，计算LRV。测量材料之上或之内菌落形成单位(cfu)数目的方法将基于特定材料形式而变化。比如，可以擦拭固体，并且对液体或气体进行体积采样(并且如果必要的话进行浓缩)。可测量cfus，例如，使用基于培养的检测法、成像检测法、基于荧光的检测法、比色检测法、免疫检测法、基因检测法、或基于生物发光的检测法。然后使用以下公式来计算LRV：
LRV＝(cfu对数/消毒前材料的面积或体积)-(cfu的对数/消毒后材料的面积或体积)
图9提供示例性方法的流程图，该方法包括：步骤910，即，获得根据第一方面的设备并导引由宽带UVC光源发射的紫外辐射穿过窗口；以及步骤920，即，将至少一种材料暴露于穿过窗口的紫外辐射达足以实现至少一种材料的期望消毒程度的时间。通常，至少一种材料包括固体、液体或气体中的至少一种。如上文所讨论，在一些情况下，优选的是，将材料暴露于波长为195nm或更大或200nm或更大至230nm、235nm或240nm的紫外辐射(例如，光)。该方法还任选地包括步骤930，即，进行暴露，直至实现存在于该至少一种材料上或中的至少一种微生物的量与在将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射之前存在的该至少一种微生物的量相比减少log 2、log 3、log 4或更多。
在优选的实施方案中，在该方法期间，将一种或多种材料暴露于由宽带UVC源发射的10％、8％、6％、5％、4％、3％、2％或1％或更少的波长大于230纳米、235nm或240nm至400纳米的紫外光中。这通过吸收层对那些波长的有效吸收来实现，使得波长大于230纳米、235nm或240nm至400纳米的紫外光的90％或更多被吸收，而不是在该方法期间被导引到材料和/或朝该材料反射。
系统
在第三方面，本公开提供了一种系统。该系统包括：
a)根据第一方面的设备；
b)一个或多个电子传感器，该一个或多个电子传感器被配置为生成指示该设备的操作的数据；以及
c)至少一个计算设备，该至少一个计算设备包括一个或多个计算机处理器以及存储器，该存储器包括指令，该指令当由该一个或多个计算机处理器执行时使该一个或多个计算机处理器：接收指示该设备的操作的该数据；将该数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
在第四方面，本公开提供了一种计算设备。该计算设备包括：
a)一个或多个计算机处理器；和
b)存储器，该存储器包括指令，该指令当由该一个或多个计算机处理器执行时使该一个或多个计算机处理器：从第一方面的设备获得使用数据，其中该使用数据包括指示该设备的操作的数据；将该使用数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
第三方面和第四方面各自在下文中进行描述。
该设备是根据上文详细地描述的第三方面的设备的实施方案中的任何一个实施方案。
使用数据可包括(比如但不限于)来自UVC剂量计的数据，该UVC剂量计测量已经从设备发射哪种剂量的UVC光和设备已经使用的时间量。示例性可用剂量计包括比如购自国际光技术公司(International Light Technologies,Inc.)(美国马萨诸塞州皮博迪市(Peabody,MA,USA))的型号#ILT2400-UVC；购自Thorlabs公司(Thorlabs Inc.)(美国新泽西州纽顿市(Newton,New Jersey,USA))的具有S120VC传感器的Thorlabs型号#PM100D；购自GHz-Optik公司(GigaHertz-Optik,Inc.)(德国蒂尔肯菲尔德(Türkenfeld,Deutschland))的型号#X1-1-UV-3727。在一些情况下，测试经受设备消毒的材料的微生物并将测试结果无线地发送到计算机处理器以并入消毒模型中。
图10是根据本公开的各方面的例示其中利用和管理具有通信能力的设备的示例性系统2的框图。系统2包括装备管理系统(EMS)6，该EMS被配置为提供关于根据本公开的各方面的消毒设备10A至10N的设备管理功能。如本文所述，EMS 6使经授权用户能够执行消毒动作并管理消毒设备10A至10N的使用和维护。通过与EMS 6交互，管理专业人员可例如管理设备使用、消毒数据和区域检查。一般来讲，EMS 6提供数据采集、监测、活动日志记录、报告、预测分析、反馈以及警告生成。
例如，EMS 6包括根据本文所述的各种示例的基础分析和消毒预测引擎和警示系统。如下文进一步所述，EMS 6提供一套集成的消毒装备管理工具，并且实现本公开的各种技术。即，EMS 6提供用于管理由一个或多个物理环境8内的用户20A至20N使用的消毒装备(例如，消毒设备)的集成式端对端系统，该物理环境可以是公共运输场所(例如，机场、飞机、运输站、火车、公共汽车、汽车等)、制造场所、医疗场所(例如，诊所、医院等)、办公场所、零售场所、教育场所、食物制备场所或任何其他类型的物理环境。本公开的技术可在系统2的各个部分内实现。
如图1的示例所示，系统2表示计算环境，其中多个物理环境8A、8B(统称为“物理环境8”)中的一个物理环境内的计算设备经由一个或多个计算机网络4与EMS 6进行电子通信。每个相应物理环境8表示其中一个或多个个体诸如用户20A至20N在从事相应物理环境8内的任务或活动时利用消毒装备的物理环境。在该示例中，物理环境8A被大体示出为具有通常存在的一个或多个用户，而物理环境8B以扩展形式示出以提供更详细的示例。在图10的示例中，多个用户20A至20N被示出为具有供其使用的消毒设备10A、10B和10N，这些消毒设备在该示例中被分别示出为图7A、图8A和图5A的设备(各自如上文详细地描述)。
在一些示例中，消毒设备10A至10N中的一个或多个消毒设备可包括嵌入式传感器或监测设备以及处理电子器件，该处理电子器件被配置为在工人(例如，用户20A至20N中的一个用户)参与涉及消毒设备10A至10N的活动时实时地捕获数据。例如，消毒设备10A至10N可包括多种传感器硬件，诸如剂量计、使用定时器、位置传感器、一个或多个环境传感器和/或用于测量消毒设备10A至10N的操作的其他传感器中的一者或多者。在一些示例中，消毒设备10A至10N中的一个或多个消毒设备可包括用于输出指示消毒设备10A至10N的操作的数据和/或生成通信并将其输出到利用相应消毒设备10A至10N的相应用户20的数据输出硬件。
在各种示例中，消毒设备10A至10N中的一个或多个消毒设备可包括或耦合到被配置为渲染和输出听觉反馈(例如，与一个或多个扬声器耦合的渲染器)、视觉反馈(例如，与一个或多个显示器、发射光二极管(LED)等耦合的视频卡)或触觉反馈(例如，振动或提供其他触觉反馈的设备)的硬件。一般来讲，物理环境8中的每个物理环境可包括计算设施(例如，局域网或LAN)，消毒设备10A至10N可经由该计算设施与EMS 6通信(例如，使用由网络4提供的中继能力)。例如，物理环境8可被配置有无线技术，诸如包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802.11系列协议定义的连接、网络连接(符合IEEE 802.15系列标准)、网络连接、短程无线(例如，/>和/或近场通信(NFC))连接等的无线网络。物理环境8还可包括有线网络或到有线网络的接口，诸如经由提供对网络4的接入的连接。
在图10的示例中，物理环境8B包括本地网络7，该本地网络提供分组交换的网络以用于经由网络4与EMS 6通信。此外，物理环境8B包括多个无线接入点19A、19B，该多个无线接入点可在位置上分布在整个物理环境8B中，以在整个物理环境8B中提供对无线通信的支持。消毒设备10A至10N中的一个或多个消毒设备被配置为经由无线通信(诸如经由无线和/或有线通信协议)传送数据，诸如感测到的运动、事件和状况。消毒设备10A至10N中的一个或多个消毒设备可例如直接地与无线接入点19A或19B通信。
如图10的示例所示，环境诸如物理环境8B也可包括提供在该环境内的准确位置信息的一个或多个支持无线的信标诸如信标23A至23C。例如，信标23可以是支持全球定位系统(GPS)或其他位置跟踪能力的，使得相应信标23内的控制器能够精确地确定相应信标23的位置。基于与信标23中的一个或多个信标的无线通信，给定消毒设备10A至10N或通信可确定用户20在物理环境8B内的位置。以此方式，报告给EMS 6的事件数据可标记有位置信息以帮助由EMS 6执行的分析、报告和解析。此外，环境诸如环境8B还可包括一个或多个支持无线的装备站，诸如装备站21。装备站21可包括被配置为输出指示感测的设备使用的数据的一个或多个传感器和一个控制器。此外，装备站21可定位在环境8B的相应地理区域内，或者可以其他方式与信标23进行交互以确定相应位置，并且在向EMS 6报告环境数据时包括此类位置信息。因此，EMS 6可被配置为使消毒设备10A至10N的使用数据相关，该使用数据包括时间、剂量、位置等以及微生物数据。
虽然消毒设备10A至10N通常可通过网络4将使用数据从消毒设备10A至10N的传感器传输到EMS 6，但是在一些使用情况场景中，消毒设备10A至10N可能不具有到网络4的连接性。在此类情况下，消毒设备10A至10N可在本地存储使用数据并将使用数据传输到装备站21。装备站21然后可通过网络4将从消毒设备10A至10N接收到的数据上传到EMS 6。此外，物理环境8中的每个物理环境包括计算设施，这些计算设施为最终用户计算设备26提供操作环境以用于经由网络4与EMS 6进行交互。用户20中的一个或多个用户可与计算设备26进行交互以访问EMS 6。类似地，远程用户24A至24N可使用计算设备25来经由网络4与EMS 6进行交互。例如，最终用户计算设备25可包括膝上型电脑、台式计算机、移动设备诸如平板电脑或所谓的智能电话等，可以是该膝上型电脑、台式计算机、移动设备，或者可以是该膝上型电脑、台式计算机、移动设备的一部分。
用户20、24(例如，20A至20N、20A至24N)与EMS 6交互以控制并且主动管理消毒设备10A至10N的许多方面，诸如访问和查看使用记录、分析和报告。例如，用户20、24可查阅由EMS 6采集和存储的使用信息，其中使用信息可包括：指定某一持续时间(例如，一天，一周等等)内的开始时间和结束时间的数据、在特定事件(诸如施加的剂量)期间收集的数据、从用户采集的感测数据、微生物数据、环境数据等。此外，用户20、24可与EMS 6交互以执行资产跟踪并为各件消毒装备(例如，消毒设备10A至10N)安排维护事件，以确保符合任何规程或规定。EMS 6可使用户20、24能够相对于维护规程创建并完成数字检查表并将这些规程的任何结果从计算设备25、26同步到EMS 6。另外，如本文所述，EMS 6集成事件处理平台，该事件处理平台被配置为处理来自数字启用的消毒装备诸如消毒设备10A至10N的可能数千甚至数百万个并发事件流。EMS 6的基础分析引擎将历史数据和模型应用于入站流以计算断言，诸如基于用户20、24的条件或行为模式识别的异常或预测的消毒质量发生。另外，EMS 6提供实时警示和报告，以向用户20、24通知任何预测的事件、异常、趋势等。
EMS 6的分析引擎可在一些示例中应用分析来识别感测的用户数据、微生物数据、环境条件、地理区域和其他因素之间的关系或相关性，并且分析对消毒事件的影响。EMS 6可基于跨物理环境8获取的数据来确定哪些特定活动导致或被预测为导致异常高的要求消毒的微生物存在发生。以此方式，EMS 6通过基础解析引擎和通信系统紧密集成了用于管理消毒设备10A至10N的综合工具，以提供数据获取、监测、活动记录、报告、行为解析和警示生成。此外，EMS 6在系统2的各种元件之间提供由这些元件操作和利用的通信系统。
用户20、24可访问EMS 6以查看由EMS 6对从环境8获取的数据执行的任何分析的结果。在一些示例中，EMS 6可经由web服务器(例如，HTTP服务器)呈现基于web的界面，或者可对由用户20、24使用的计算设备25、26的设备(诸如台式计算机、膝上型计算机、诸如智能电话或平板电脑的移动设备等)部署客户端应用程序。在一些示例中，EMS 6可提供数据库查询引擎，用于直接地查询EMS 6以查看获取的设备使用、消毒信息和/或分析引擎的任何结果，例如，通过仪表板、警告通知、报告等。也就是说，用户20、24或在计算设备25、26上执行的软件可向EMS 6提交查询，并且接收对应于这些查询的数据以便以一个或多个报告或仪表板的形式展示。此类仪表板可提供关于系统2的各种见解，诸如跨物理环境8的基线(“正常”)操作、对参与可能潜在地造成不充分消毒的异常消毒设备使用活动的任何异常工人的识别、对环境8A至8N内已经发生或被预测为要发生极其异常(例如，高)的微生物存在的任何地理区域的识别等。
图11是例示图10所示的装备管理系统(EMS)6的一个示例性具体实施的操作视角的框图。虽然图11示出了与本公开的各方面一致的EMS 6的一个具体实施，但是将理解，EMS6的其他架构(无论是单设备架构还是分布式架构)也与本公开的各方面一致。
在图11的示例中，EMS 6包括一个或多个处理器28以及存储器32。在一些示例中，存储器32和处理器28可集成到单个硬件单元诸如片上系统(SoC)或集成电路(IC)中。处理器28中的每个处理器可包括多核心处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理电路(例如，固定功能电路、可编程电路或固定功能电路与可编程电路的任何组合)或等效离散逻辑电路或集成逻辑电路中的一者或多者。存储器32可包括用于存储数据和可执行软件指令的任何形式的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存存储器。
存储器32和处理器28提供用于执行操作系统36的计算机平台。进而，操作系统36提供用于执行一个或多个软件部件68的多任务操作环境。如图所示，处理器28经由输入/输出(I/O)接口34连接到外部系统和设备，诸如连接到部署在装备站21、计算设备60、消毒设备62等处的接口。I/O接口34可结合有网络接口硬件，诸如用于经由通信信道75A至75C通信的一个或多个有线和/或无线网络接口控制器(NIC)，该通信信道可表示一个或多个支持网络的通信连接，诸如一个或多个分组交换的网络。在图11所示的具体实施中，总线70提供处理器28、存储器32和I/O接口34之间的部件间连接性。总线70可表示在处理器28、存储器32、I/O接口34和/或EMS 6的任何其他硬件部件中的两者或更多者之间提供数据传输能力的半双工或全双工总线。总线70可表示各种类型的系统总线或计算机总线，包括一个或多个总线网络。不管实施的拓扑如何，在各种示例中，总线70可结合有各种类型的部件间连接性硬件，诸如符合如由IEEE阐述的第一代、第二代、第三代或第四代总线或总线网络技术和/或在正在开发或稍后采用的标准中定义的其他总线或总线网络技术中的任一者的那些硬件。
在图11的特定示例中，EMS 6的软件部件68包括事件端点前端68A、事件选择器68B、事件处理器68C、高优先级(HP)事件处理器68D、通知服务68E、流分析服务68F、记录管理和报告服务68G以及安全服务68H。在一些示例性方法中，软件部件68中的一个或多个软件部件表示可执行软件指令，其可采取一个或多个软件应用程序、软件包、软件库、硬件驱动器和/或应用程序接口(API)的形式。此外，软件部件68中的任何一个软件部件可经由I/O接口34输出数据和/或接收数据。
存储器32的提供非易失性存储和/或长期存储的方面支持数据储存库72的本地存储。在图11的示例中，数据储存库72包括事件数据74A、历史数据和模型74B、审计数据74C、配置数据74D和工作关系数据74E。一个或多个软件部件68可调用处理器28和存储器32来访问数据储存库72中的一个或多个数据储存库以检索数据用于各种目的，诸如比较、处理和中继和/或查看消毒模型的结果。在一些示例中，软件部件68可实施关于数据储存库72的读/写能力，诸如访问和使用可从数据储存库72获得的信息和/或修改当前存储到数据储存库72的信息。在EMS 6表示分布式计算系统的具体实施中，数据储存库72中的一个或多个数据储存库可位于处理器28的远程位置，并且在这些具体实施中，软件部件68可使用I/O接口34的NIC硬件来访问数据储存库72。
事件端点前端68A作为用于接收和发送到消毒设备62的通信的前端接口操作。每个传入通信可例如携带表示感测的状况、使用数据、剂量或其他数据(通常称为多个事件)的最近捕获的数据。在事件端点前端68A与消毒设备62之间交换的通信可以是实时的或伪实时的，这取决于通信延迟和连续性。
事件选择器68B对经由前端68A从消毒设备62接收的通信进行操作并基于规则或分类来确定与传入事件相关联的优先级。基于优先级，事件选择器68B将这些事件入队以便由事件处理器68C或高优先级(HP)事件处理器68D进行后续处理。另外的计算资源和对象可专用于HP事件处理器68D，以便确保对关键事件的响应，该关键事件诸如对消毒设备的不正确或不充分使用。响应于处理高优先级事件，HP事件处理器68D可立即调用通知服务68E以生成警示、指令、警告或其他类似消息，以便输出到用户20和/或远程用户24。未被分类为高优先级的事件由事件处理器68C消耗并处理。
一般来讲，事件处理器68C或高优先级(HP)事件处理器68D对传入事件流进行操作以更新事件数据74A。一般来讲，事件数据74A可包括从消毒设备62获得的使用数据的全部或其子集。例如，在一些情况下，事件数据74A可包括从消毒设备62的电子传感器获得的数据的整个样本流，或者另选地包括例如与消毒设备62的特定时间段或活动相关联的此类数据的子集。事件处理器68C、68D可创建、读取、更新和删除存储在事件数据74A中的事件信息。事件信息可作为包括信息的名称/值对的结构诸如以行/列格式指定的数据表存储在相应的数据库记录中。例如，名称(例如，列)可以是“工人ID”，并且值可以是员工标识号。事件记录可包括信息诸如但不限于：工人识别、消毒设备识别、获取一个或多个时间戳和指示一个或多个感测的参数的数据。另外，事件处理器68C、68D可创建、读取、更新和删除从使用数据(例如，消毒设备10A至10N的使用数据)生成的消毒模型，该使用数据包括时间、剂量、位置等以及微生物数据。
此外，事件选择器68B将传入事件流引导到流分析服务68F，该流分析服务68F表示被配置为对传入事件流执行深度处理以执行实时分析的分析引擎的示例。流分析服务68F可例如被配置为在接收到事件数据74A时实时处理和比较具有历史数据和模型74B的事件数据74A的多个流。以此方式，流分析服务68D可被配置为检测异常，变换传入事件数据值，在基于条件或工人行为检测到消毒问题时触发警示。历史数据和模型74B可包括例如指定的消毒规则、业务规则、安全规则等。以此方式，历史数据和模型74B可将用户20的活动表征为例如遵守规则等。此外，流分析服务68D可生成输出以便通过流分析服务68F传达给消毒设备62或通过记录管理和报告服务68D传达给计算设备60。
以这种方式，分析服务68F处理来自环境8内的用户20利用的启用的消毒设备62的入站事件流，可能数百或数千个事件流，以应用历史数据和模型74B，从而基于用户20的条件或行为模式来计算断言诸如识别的异常或消毒质量的预测发生。流分析服务68F可基于由EMS 6存储的处理信息来将断言发布到通知服务68E和/或记录管理和报告服务68G以将可操作信息提供到计算设备60中的任何一个计算设备。
记录管理和报告服务68G处理并对经由通信连接75A从计算设备60接收到的消息和查询做出响应。例如，记录管理和报告服务68G可接收来自客户端计算设备的请求，该请求针对与个别用户、用户的群体或样本集、环境8的地理区域或整个环境8、消毒设备62的个体或组/类型相关的事件数据。作为响应，记录管理和报告服务68G基于请求来进入事件信息。在检索事件数据时，记录管理和报告服务68G构建对初始地请求信息的客户端应用程序的输出响应。在一些示例中，数据可包括在文档中，诸如HTML文档，或者数据可以JSON格式进行编码，或由在请求客户端计算装置上执行的仪表板应用程序呈现。例如，如本公开中进一步所描述，附图中描绘了包括事件信息的示例性用户界面。作为附加示例，记录管理和报告服务68G可接收对查找、分析消毒事件信息和使之相关的请求。例如，记录管理和报告服务68G可在历史时间帧内从客户端应用程序接收对事件数据74A的查询请求，诸如用户可在一时间段内查看消毒事件信息并且/或者计算设备可在一时间段内分析消毒事件信息。
在示例性具体实施中，服务68还可包括安全服务68H，该安全服务用EMS 6对用户和请求进行认证和授权。具体地，安全服务68H可从客户端应用程序和/或其他服务68接收认证请求以访问数据储存库72中的数据。认证请求可包括凭据诸如用户名和密码。安全服务68H可查询配置数据74D以确定用户名和密码组合是否有效。配置数据74D可以包括授权凭证、策略形式的安全数据，以及用于控制对EMS 6的访问的任何其他信息。其他凭证可以包括允许访问EMS 6的装置标识符或装置配置文件。安全服务68H可以针对在EMS 6处执行的操作提供审计和日志记录功能性。例如，安全服务68H可记录由服务68执行的操作和/或数据储存库72中由服务68访问的数据。安全服务68H可将审计信息诸如记录的操作、访问的数据和规则处理结果存储在审计数据74C中。在一些示例中，响应于满足一个或多个规则，安全服务68H可生成事件。安全服务68H可将指示这些事件的数据存储在审计数据74C中。
示例性实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种设备。该设备包括：a)外壳，该外壳基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射，并且至少一个窗口被限定在该外壳中；b)宽带UVC光源，该宽带UVC光源定位在该外壳内或与该外壳相邻的任选罩壳内；和c)多层制品，该多层制品定位在该外壳内。该宽带UVC光源被配置为将光导引到该多层制品的该紫外反射镜处。该多层制品包括：i)吸收层，该吸收层吸收、散射或者吸收和散射波长在至少230纳米与400纳米之间的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％。该吸收层具有主表面。该多层制品还包括：ii)紫外反射镜，该紫外反射镜与该吸收层的该主表面相邻，其中该紫外反射镜由至少多个交替的第一光学层和第二光学层组成，该第一光学层和该第二光学层以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地反射波长范围从195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％；并且以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地透射波长范围从大于230纳米、大于235nm或大于240nm至400纳米的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的设备，其中该外壳被配置为阻挡来自该宽带UVC光源的光直接穿过该窗口，例外的是从该宽带UVC光源行进至少3厘米(cm)、3.25cm、3.5cm、3.75cm或至少4cm的距离到该窗口的光。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的设备，其中该外壳被配置为阻挡来自该宽带UVC光源的光直接穿过该窗口。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳的至少一部分的横截面形成半圆形形状、圆形形状、椭圆形形状、抛物线形状或矩形形状。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳的至少一部分的横截面形成半圆形形状。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳的至少一部分的横截面形成圆形形状。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳的至少一部分的横截面形成抛物线形状。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳的至少一部分的横截面形成矩形形状。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的设备，还包括至少一个角控制元件，该至少一个角控制元件设置在该外壳中。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案所述的设备，其中该至少一个角控制元件包括膜。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案或第十实施方案所述的设备，其中该至少一个角控制元件包括实心结构。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案或第十实施方案所述的设备，其中该至少一个角控制元件包括中空结构。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案至第十二实施方案中任一项所述的设备，其中该至少一个角控制元件具有旋转对称性。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案至第十二实施方案中任一项所述的设备，其中该至少一个角控制元件是线性连续的。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案所述的设备，其中该至少一个角控制元件包括凹形形状。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案所述的设备，其中该宽带UVC光源设置在由该外壳形成的第一凹形形状与由该角控制元件形成的第二凹形形状之间，其中该第一凹形形状在与该第二凹形形状相反的方向上弯曲。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案至第十六实施方案中任一项所述的设备，其中该至少一个角控制元件包括准直器、回射器、漫射器或反射转向器中的至少一者。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案所述的设备，其中至少一个角控制膜包括透镜。
在第十九实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案至第十八实施方案中任一项所述的设备，其中该至少一个角控制膜设置在该宽带UVC光源与该窗口之间。
在第二十实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案至第十九实施方案中任一项所述的设备，其中该至少一个角控制膜包含含氟聚合物。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十实施方案中任一项所述的设备，其中该外壳还限定第二窗口。
在第二十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十一实施方案中任一项所述的设备，其中该宽带UVC光源是低压汞灯、中压汞灯、氘弧灯、氙弧灯、杀菌灯或准分子灯。
在第二十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十二实施方案中任一项所述的设备，还包括粘合剂层，该粘合剂层与该吸收层相邻，其中该吸收层设置在该紫外反射镜与该粘合剂层之间。
在第二十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十三实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层吸收波长在至少400纳米与700纳米之间的入射可见光的至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％。
在第二十五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十四实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层包含有机硅热塑性材料、含氟聚合物、它们的共聚物或它们的共混物。
在第二十六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十五实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层包含含氟聚合物(共)聚合物，该含氟(共)聚合物包含聚合单元，该聚合单元衍生自一种或多种选自以下项的单体：四氟乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯、全氟烷氧基烷烃或它们的组合。
在第二十七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十六实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层还包含紫外辐射吸收剂、紫外辐射散射剂、受阻胺光稳定剂、抗氧化剂、颜料或它们的组合中的一者或多者。
在第二十八实施方案中，本公开提供了根据第二十七实施方案所述的设备，其中该紫外辐射吸收剂包括炭黑、二氧化钛、氧化锌、二氧化铯、氧化铝或二氧化锆中的至少一者。
在第二十九实施方案中，本公开提供了根据第二十七实施方案或第二十八实施方案所述的设备，其中该紫外辐射吸收剂选自苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、三嗪化合物或它们的组合。
在第三十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第二十九实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层包括连续金属涂层或层。
在第三十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十实施方案中任一项所述的设备，其中该吸收层包含设置在聚合物基质中的金属颗粒。
在第三十二实施方案中，本公开提供了根据第三十实施方案或第三十一实施方案所述的设备，其中该金属选自银、金、铜、镍和钛。
在第三十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十二实施方案中任一项所述的设备，其中该至少第一光学层包含氮氧化锆、氧化铪、氧化铝、氧化镁、氧化钇、氟化镧或氟化钕中的至少一者，并且其中该第二光学层包含二氧化硅、氟化铝、氟化镁、氟化钙、二氧化硅氧化铝氧化物或氧化铝掺杂二氧化硅中的至少一者。
在第三十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十二实施方案中任一项所述的设备，其中该至少第一光学层包含聚偏二氟乙烯或聚乙烯四氟乙烯中的至少一者，并且其中该第二光学层包含四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物。
在第三十五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十四实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角吸收波长在至少400纳米与700纳米之间的入射可见光的至少30％、至少80％、至少90％、至少95％或至少98％。
在第三十六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十五实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜包含颜料或染料。
在第三十七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十六实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角反射波长范围从195nm或200nm至230纳米、235nm或240nm(优选地195nm至230nm、200nm至240nm或200nm至230nm)的入射紫外光的至少80％、至少90％、至少95％或至少98％。
在第三十八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十七实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜直接地附接到该吸收层。
在第三十九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十七实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜通过气隙与该吸收层分离。
在第四十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三十九实施方案中任一项所述的设备，还包括与该吸收层的主表面相邻并与该紫外反射镜相背的传热层、多个传热翅片或多个传热销中的至少一者。
在第四十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四十实施方案中任一项所述的设备，其中该紫外反射镜的主表面包括从该主表面突出的多个非平面特征。
在第四十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四十一实施方案中任一项所述的设备，该设备还包括可见光源，该可见光源被配置为当该UVC光源正在发射光时该可见光源发射可见光。
在第四十三实施方案中，本公开提供了根据第四十二实施方案所述的设备，其中该可见光源是电动或光动的。
在第四十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四十三实施方案中任一项所述的设备，该设备还包括启动开关，当用户接合该启动开关时，该启动开关使该UVC光源发射光或停止发射光。
在第四十五实施方案中，本公开提供了根据第四十四实施方案所述的设备，其中该启动开关连接到运动检测器。
在第四十六实施方案中，本公开提供了一种对至少一种材料进行消毒的方法。该方法包括：获得根据第一实施方案至第四十五实施方案中任一项所述的设备；导引由该宽带UVC光源发射的紫外辐射穿过该窗口；以及将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射达足以实现该至少一种材料的期望消毒程度的时间，任选地，直至实现存在于该至少一种材料上或中的至少一种微生物的量与在将该至少一种材料暴露于穿过该窗口的该紫外辐射之前存在的该至少一种微生物的量相比减少log 2、log 3、log 4或更多。
在第四十七实施方案中，本公开提供了一种系统。该系统包括：根据第一方面所述的设备；一个或多个电子传感器，该一个或多个电子传感器被配置为生成指示该设备的操作的数据；以及至少一个计算设备，该至少一个计算设备包括一个或多个计算机处理器以及存储器，该存储器包括指令，该指令当由该一个或多个计算机处理器执行时使该一个或多个计算机处理器：接收指示该设备的操作的该数据；将该数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
在第四十八实施方案中，本公开提供了一种计算设备。该计算设备包括：一个或多个计算机处理器；和存储器，该存储器包括指令，该指令当由该一个或多个计算机处理器执行时使该一个或多个计算机处理器：从第一方面的设备获得使用数据，其中该使用数据包括指示该设备的操作的数据；将该使用数据应用于存储在该存储器中的消毒模型，该消毒模型表征该设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向该设备发送基于该消毒模型的反馈。
以下实施例进一步说明了本发明的优点和实施方案，但是这些实施例中所提到的具体材料及其量以及其它条件和细节均不应被解释为是对本发明的不当限制。除非另外指明，否则所有份数和百分比均按重量计。
实施例
制备例1
反射范围从200nm至240nm的UVC反射镜通过如下方式来制作：将具有含HfO2的第一光学层和含SiO2的第二光学层的无机光学叠层蒸气涂布到100微米(4密耳)厚的含氟聚合物膜(以商品名“NOWOFLON THV 815”购自德国锡格斯多夫(Siegsdorf,Germany)的Nowofol Kunststoffprodukte GmbH&Co.KG)上。更具体地，由HfO2和SiO2的交替层组成且被设计成在222nm处具有峰值反射率的薄膜叠层开始于：在23.5.00nm处，涂布层1HfO2。在电子束沉积中，使用四炉床蒸发源。每个炉床为圆锥形并容纳17cm3体积的HfO2块。随着光束的灯丝电流以预先编程的方式稳定地增加，磁偏转的高电压电子束在材料表面上被光栅扫描。在预编程步骤完成后，将HfO2表面加热至约2500℃的蒸发温度，打开源快门，并且HfO2蒸气通量以硬币形分布从源出现并冷凝在源上方的基底材料上。为了提高涂层均匀度，基底夹持器在沉积期间旋转。当达到规定涂层厚度(23.50nm)时，切断灯丝电流，关闭闸板，并且冷却HfO2材料。对于层2，然后将蒸发源旋转到包含SiO2块的炉床，并且开始类似的预编程加热过程。此处，当源快门打开时，SiO2表面温度为约950℃，并且在达到指定的涂层厚度(34.2nm)时，切断灯丝电流，关闭闸板，并且冷却SiO2材料。逐层继续该逐步过程，直到达到13层的总数目。用分光光度计(以商品名“LAMBDA 1050UV-VIS”购自美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市的珀金埃尔默公司(Perkin-Elmer，Waltham，Ma))测量反射率，发现在222nm下为97.9％，在254nm下为18.2％。
UV吸收膜通过如下方式来制作：挤出配混30重量％的TiO2(购自美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的奥美凯公司(Americhem Co.，Cuyahoga Falls，OH))与含氟聚合物(以商品名“3M DYNEON THV 500GZ”购自美国明尼苏达州圣保罗3M公司(3M，St.Paul，MN))，并将其在冷却辊上，以24ft/min(7.32m/min)浇铸成200微米厚的膜。
然后，在烘箱中在130℃下在5lbs(2.27kg)的重量下将UVC反射镜膜在36平方英寸(232.3cm2)膜样品上热层压到吸收含氟聚合物膜达2小时。用分光光度计(LAMBDA 1050UV-VIS)测量该热层压的UV反射镜膜堆叠(多层制品)，以在200nm至240nm的波长范围内具有89.9％的平均反射率％，如图2所示。
制备例2—假想例
反射范围为从200nm至240nm的UVC反射镜膜可通过如下方式来形成：将具有含ZrOxNy的第一光学层和含SiAlxOy的第二光学层的无机光学叠层溅射涂布到100微米厚的含氟聚合物膜(以商品名“NOWOFLON THV 815”购自德国锡格斯多夫的NowofolKunststoffprodukte GmbH&Co.KG)上。使用ZrOxNy作为高折射率材料和SiAlxOy作为低折射率材料，可连续卷对卷(R2R)方式来涂布UV透明基膜。光学设计是两种材料的交替四分之一波厚层，其被调整为在222nm处具有峰值反射率。对于在222nm处的折射率为3.1的ZrOxNy，物理厚度目标为17.74nm。对于SiAlxOy，此处从折射率为1.57的铝掺杂硅溅射靶开始溅射，靶厚度为35nm。层一ZrOxNy是从纯锆溅射靶，在氩、氧和氮的气体混合物中开始DC溅射的。虽然氩气是主要溅射气体，但设定氧气和氮气水平以实现透明性、低吸收率和高折射率。膜卷传送最初以预定速度开始，并且溅射源功率斜升至全操作功率，然后引入反应性气体，然后实现稳态条件。溅射光源与被涂覆的膜正交并且比被涂覆的膜宽。在达到期望长度的涂层膜时，将反应性气体流设定为零，并对靶进行溅射以提供纯Zr表面状态。接下来反转膜方向，并且通过应用于氩溅射环境中的AC频率(40kHz)功率，使用旋转的溅射靶对来沉积硅(掺杂铝)。在达到稳态时，引入氧气反应性气体以提供透明性和低折射率。在预定工艺设置和线速度下，将第二层涂布在对于第一层所涂布的长度上。溅射源与被涂覆的膜正交并且比被涂覆的膜宽。在达到期望长度的涂层膜之后，移除反应性氧流并在氩气中对靶进行溅射以提供掺杂铝的纯硅表面状态。逐层继续该逐步过程，直到达到9层的总数目。当用分光光度计(“LAMBDA 1050UV-VIS”)测量时，所得的峰值反射率预期在222nm处为95％，同时在254nm处降低至20％的较低反射率。(UV)吸收膜可通过如下方式来制作：挤出配混30重量％的TiO2(购自美国俄亥俄州凯霍加福尔斯的奥美凯公司(Americhem Co.，Cuyahoga Falls，OH))与含氟聚合物“3M DYNEON THV 500GZ”，并将其在冷却辊上，以10ft/min(3.05m/min)浇铸成200微米厚的膜。然后，可在烘箱中在130℃下在5lbs(2.27kg)的重量下将UVC反射镜膜在36平方英寸(232.3cm2)膜样品上热层压到吸收含氟聚合物膜达2小时。将用分光光度计(“LAMBDA 1050UV-VIS”)测量该热层压的UV反射镜膜堆叠(多层制品)并预期在200nm至240nm的波长范围内具有89.9％的平均反射率％。
实施例1—假想例
使用可商购的射线跟踪软件(以商品名“LIGHTTOOLS”从加利福尼亚州山景城Synopsys公司(Synopsys,Mountain View,CA)获得)来模拟设备性能。
在图5A所示的建模的设备中，圆柱形源的直径为15mm，并且其向所有方向发射光。反射腔的直径为50mm，在一侧上具有40mm的开口。圆柱形腔的两端也都封盖有反射镜(未示出)。光源偏离中心20mm，远离腔开口定位。反射转向器是位于反射腔的中心处的三角棱镜。该三角棱镜的横截面为三角形，具有面向腔开口的24mm基部和12mm高度(从基部朝圆柱形源的尺寸)。在该模型中使用反射镜反射。图5B中示出了关于光线如何从腔的内部行进到外部的简单示例。
由于多次反弹，该设备的系统效率高度依赖于腔内部和反射转向器的反射率。图5C中模拟和示出了其依赖性。对于该示例，80％ R(在222nm处)和20％ R(在254nm处)的系统效率为大约28％。
实施例2—假想例
使用可商购的射线跟踪软件(以商品名“LIGHTTOOLS”从加利福尼亚州山景城Synopsys公司获得)来模拟设备性能。
在图6A所示的建模的设备中，源的直径为15mm，并且其向所有方向发射光。抛物面反射器的曲率半径为50mm，并且其高度为250mm。光源位于抛物面反射器的焦点处。反射屏蔽件的半径为14.5mm，位于源的右侧20mm处，并且高度为26mm。抛物面反射器的两端也都封盖有反射镜(未示出)。抛物面反射器、光源和反射屏蔽件中的每一者的长度为500mm。
将检测器(500mm×1000mm)放置在距光源1m处。图6B中示出了光线如何从源传播到检测器的简单示例。
针对不同场景计算了检测器上的照度(量值和分布两者)。如在图6C中可见，222nm的峰值照度为大约9W/m2，并且如在图6D中可见，254nm的峰值照度为大约1W/m2。
实施例3—假想例
使用可商购的射线跟踪软件(以商品名“LIGHTTOOLS”从加利福尼亚州山景城Synopsys公司获得)来模拟设备性能。
在图7A所示的建模的设备中，圆柱形源的直径为15mm，并且其向所有方向发射光。反射腔的直径为50mm(半圆)。圆柱形腔的两端都封盖有反射镜(未示出)。光源朝反射器的半圆部偏离中心20mm。平坦底部为100mm长，并且平坦顶部为200mm长，相对于水平方向具有30度的角度。图7B中示出了关于光线如何从腔的内部行进到外部的简单示例。检测器(1000mm×1000mm)放置在灯组件下方1m处。
针对在222nm处反射率为80％的UVC反射镜膜计算了检测器上的照度(量值和分布两者)。图7C中示出了照度量值和分布，对于222nm，峰值照度为0.95W/m2。针对在254nm处反射率为20％的UVC反射镜膜计算了检测器上的照度(量值和分布两者)。图7D中示出了照度量值和分布，对于254nm，峰值照度为0.1W/m2。
实施例4—假想例
使用可商购的射线跟踪软件(以商品名“LIGHTTOOLS”从加利福尼亚州山景城Synopsys公司获得)来模拟设备性能。
在图8A所示的建模的设备中，圆柱形源的直径为15mm，并且其向所有方向发射光。抛物面反射器的曲率半径为50mm，并且其高度为250mm。光源位于抛物面反射器的焦点处。反射屏蔽件的半径为14.5mm，位于源的右侧20mm处，并且高度为26mm。反射转向器位于抛物面焦点右侧200mm处。转向器表面的角度相对于抛物面的光轴为48°。
抛物面反射器和反射转向器的两端也都封盖有反射镜(未示出)。抛物面反射器、反射转向器、光源和反射屏蔽件中的每一者的长度为500mm。
将检测器(500mm×1000mm)放置在距光组件1m处。图8B中示出了光线如何从源传播到检测器的简单示例。(另一个类似的检测器也可放置在灯组件下方1m处，并且由于对称性，将给出类似的结果。)
针对在222nm处反射率为80％的UVC反射镜膜计算了检测器上的照度(量值和分布两者)。图8C中示出了222nm照度量值和分布，对于222nm，峰值照度为4.6W/m2。针对在254nm处反射率为20％的UVC反射镜膜计算了检测器上的照度(量值和分布两者)。图8D中示出了照度量值和分布，对于254nm，峰值照度为0.2W/m2。
在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本发明的可预知修改和更改对于本领域技术人员而言将显而易见。本发明不应受限于本申请中为了说明目的所示出的实施方案。
Claims (20)
1.一种设备，所述设备包括：
a)外壳，所述外壳基本上不透波长从280nm至400nm的紫外辐射，并且至少一个窗口被限定在所述外壳中；
b)宽带UVC光源，所述宽带UVC光源定位在所述外壳内或与所述外壳相邻的任选罩壳内；和
c)多层制品，所述多层制品定位在所述外壳内，所述多层制品包括：
i)吸收层，所述吸收层吸收、散射或者吸收和散射波长在至少230纳米与400纳米之间的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％，所述吸收层包括主表面；和
ii)紫外反射镜，所述紫外反射镜与所述吸收层的所述主表面相邻，其中所述紫外反射镜由至少多个交替的第一光学层和第二光学层组成，所述第一光学层和所述第二光学层以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地反射波长范围从195纳米或200nm至230纳米、235nm或240nm的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％；并且以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角共同地透射波长范围从大于230纳米、大于235nm或大于240nm至400纳米的入射紫外光的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％，
其中所述宽带UVC光源被配置为将光导引到所述多层制品的所述紫外反射镜处。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述外壳被配置为阻挡来自所述宽带UVC光源的光直接穿过所述窗口，例外的是从所述宽带UVC光源行进至少3厘米(cm)、3.25cm、3.5cm、3.75cm或至少4cm的距离到所述窗口的光。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述外壳被配置为阻挡来自所述宽带UVC光源的光直接穿过所述窗口。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述外壳的至少一部分的横截面形成半圆形形状、圆形形状、椭圆形形状、抛物线形状或矩形形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，所述设备还包括至少一个角控制元件，所述至少一个角控制元件设置在所述外壳中。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述至少一个角控制元件包括凹形形状。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述宽带UVC光源设置在由所述外壳形成的第一凹形形状与由所述角控制元件形成的第二凹形形状之间，其中所述第一凹形形状在与所述第二凹形形状相反的方向上弯曲。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其中所述至少一个角控制元件包括准直器、回射器、漫射器或反射转向器中的至少一者。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其中至少一个角控制膜设置在所述宽带UVC光源与所述窗口之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述外壳还限定第二窗口。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述吸收层包含有机硅热塑性材料、含氟聚合物、它们的共聚物或它们的共混物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中所述吸收层还包含紫外辐射吸收剂、紫外辐射散射剂、受阻胺光稳定剂、抗氧化剂、颜料或它们的组合中的一者或多者。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述吸收层包括连续金属涂层或层。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其中所述紫外反射镜以0°、15°、30°、45°、60°或75°中的至少一者的入射光角吸收波长在至少400纳米与700纳米之间的入射可见光的至少30％、至少80％、至少90％、至少95％或至少98％。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，所述设备还包括与所述吸收层的主表面相邻并与所述紫外反射镜相背的传热层、多个传热翅片或多个传热销中的至少一者。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备，所述设备还包括可见光源，所述可见光源被配置为当所述UVC光源正在发射光时所述可见光源发射可见光。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的设备，所述设备还包括启动开关，当用户接合所述启动开关时，所述启动开关使所述UVC光源发射光或停止发射光。
18.一种对至少一种材料进行消毒的方法，所述方法包括：
a)获得根据权利要求1至17中任一项所述的设备；
b)导引由所述宽带UVC光源发射的紫外辐射穿过所述窗口；以及
c)将所述至少一种材料暴露于穿过所述窗口的所述紫外辐射达足以实现所述至少一种材料的期望消毒程度的时间，任选地，直至实现存在于所述至少一种材料上或中的至少一种微生物的量与在将所述至少一种材料暴露于穿过所述窗口的所述紫外辐射之前存在的所述至少一种微生物的量相比减少log 2、log 3、log 4或更多。
19.一种系统，所述系统包括：根据权利要求1至17中任一项所述的设备；一个或多个电子传感器，所述一个或多个电子传感器被配置为生成指示所述设备的操作的数据；以及至少一个计算设备，所述至少一个计算设备包括一个或多个计算机处理器以及存储器，所述存储器包括指令，所述指令当由所述一个或多个计算机处理器执行时使所述一个或多个计算机处理器：接收指示所述设备的操作的所述数据；将所述数据应用于存储在所述存储器中的消毒模型，所述消毒模型表征所述设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向所述设备发送基于所述消毒模型的反馈。
20.一种计算设备，所述计算设备包括：一个或多个计算机处理器；和存储器，所述存储器包括指令，所述指令当由所述一个或多个计算机处理器执行时使所述一个或多个计算机处理器：从根据权利要求1至17中任一项所述的设备获得使用数据，其中所述使用数据包括指示所述设备的操作的数据；将所述使用数据应用于存储在所述存储器中的消毒模型，所述消毒模型表征所述设备的活动；并且基于对设备活动的识别，无线地向所述设备发送基于所述消毒模型的反馈。
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