CN1646176A - 消灭邮件和纸币上的微生物污染物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于消灭邮件和纸币上的微生物污染物的方法和装置，使用能量脉冲灭活例如信封或银行票据等许多传送的扁平物品(12)中的炭疽孢子或其它微生物污染物粉末(20)。优选地，所述灭活发生在邮件或纸币的正常处理和分类过程中。所述脉冲能量呈低动能(在500keV下)电子束(24)或x射线的形式，与邮件处理设备中的邮件移动或银行票据进出自动取款机(10)的移动协调，使所述电子束发生波动(脉冲)。邮件或货币的处理在近似绝热条件下完成。

Description

消灭邮件和纸币上的微生物污染物的方法和装置

背景技术

本发明涉及消灭在较薄的纸质或塑料载体上的微生物的方法和装置。这样的方法和装置尤其可以用于杀死邮件中的炭疽孢子和其它生物污染物，下面将参考其应用进行描述。这样的方法和装置还可用于对例如银行票据、票据、支票等其它薄物品进行处理。

通过邮件进行生物恐怖行动已经成为严重的问题。近来的事件已表明，生物恐怖主义者可使用邮政系统将炭疽和其它生物武器投递到目标。

目前，存在很多已知的消毒系统。这些系统通常利用辐射、x射线、电子束、和紫外线光、基于使用辉光放电的等离子方法、气体消毒、和臭氧消毒。

高能电子束不适于消灭邮件中的微生物。产生动能在5MeV至10MeV范围内的高能电子需要大型电子加速器，同时，为了安全起见，需要较大的辐射屏蔽层。另外，这些系统是非常昂贵的，需要专业人员来操纵它们。而且，电子束在有限的渗透范围内传送非常高的焦耳能。这种能量不仅造成微生物变热，还造成周围的信封也变热。这可导致信封和邮件中的其它纸张过热，可能造成燃烧。这种加热也可使邮件中的塑性材料变软，导致其变形并与其附近的材料热结合在一起。另外，加热还会破坏银行票据的安全特征。

由于伽马辐射的穿透力较大，所以其更适于对邮件进行批量消毒。但是，这种强劲的穿透力同样也需要增加必要的屏蔽。通常，需要非常厚的封闭室。当将放射性同位元素用作辐射源时，需要重水封闭容器，从而产生了废弃放射物污染问题。通过X射线真空管产生的X射线能量消耗很高，会产生大量废热，并且有与伽马辐射相同的屏蔽问题。

等离子体辐射对于杀死空气中和表面上的微生物是有效的。但是，等离子体放电不适于杀死信封内的微生物。

采用臭氧和其它有毒气体的消毒方法对于杀死微生物是有效的。但是，臭氧和其它有毒气体只能很缓慢地穿透信封和其它纸质产品。对于有毒气体，在处理结束时还需要花一定时间将有毒气体从信封内部排空。而且，例如臭氧等强氧化剂可改变信封上或信封内的任何印刷品上的油墨和颜色。

本发明提供了一种能够克服上述问题和其它问题的经过改进的新型放射系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于对扁平物品进行微生物消毒的设备，其包括：传送装置，用于使扁平物品通过处理室；辐射装置，当有扁平物品在处理室中时，该辐射装置产生辐射；传感装置，用于传感进入室中的每个扁平物品；触发电路装置，用于触发辐射装置，以使其在每个扁平物品通过处理室时照射此物品。

根据本发明的另一方面，提供了一种对含有微生物污染物的扁平物品进行消毒的方法，其包括以下步骤：使单个的扁平物品沿传输路径通过处理区；当每个扁平物品通过处理区时，传感进入处理区的扁平物品，且触发使用辐射的脉冲串(burst)对每个扁平物品的照射。

本发明的一个优点在于其灭活微生物污染物的能力，例如但不限于纸币上的细菌、病毒、和孢子，而不损坏纸币本身或纸币的安全性。

本发明的一个优点在于其能够(使用辐射和热杀菌)有效地杀死孢子。

本发明的一个优点在于其关于纸币的安全标记和其它安全文档的安全性。

本发明的另一个优点在于它的速度。

本发明的另一个优点在于它的低屏蔽要求。

本发明的另一个优点在于它的操作者高安全性。

本发明的另一个优点在于它的成本不高和操作简单。

本领域的技术人员通过阅读和理解以下优选实施例的详细描述，可以清楚地理解本发明的进一步的优点。

附图说明

本发明可通过不同的部件和部件安排，以及不同的步骤和步骤安排得以实现。附图的目的仅在于对优选实施例进行解释，而不用于限定本发明。

图1a是其它扁平物品消毒系统的示意图；

图1b是对信封中的孢子进行照射时的示意图；

图2a是根据本发明用于照射邮件或其它扁平物品的更具体的系统的示意图；

图2b是图2a所示系统的可选实施例；以及

图2c是图2a所示系统的另一可选实施例。

具体实施方式

总体上，本发明提供了一种能破坏邮件和纸币上的微生物污染物的设备和方法。如本文中所使用的，微生物污染物是指细菌、病毒、孢子、致病的生物材料和其它能通过辐射装置灭活的生物材料。

邮件上的微生物污染物的灭活

参看图1a，设备10用于提供对例如单独的信封、信等扁平物品12或高速纵向从一端到另一端的邮件的快速供应。当信封进入进输入口(port，进出口)14时，其被识别，且电源启动，使得当传送带16将信封12传送进处理室18时，在近绝热状态下照射信封。通过电离和碰撞信封上和信封中的微生物污染物20的原子和分子，辐射的能量被吸收，从而将微生物灭活。应当理解，在微生物的情形下，电子束的冲击能破坏微生物遗传水平上的DNA。还应当理解，对微生物的照射在微生物内产生的热能能够灭活微生物。进行处理后，信封移动到其它的处理站或储存箱22。

如图1b所示，信封12使炭疽孢子和其它微生物污染物20不移动。在其它纸质产品中，微生物同样保持在纸张的孢子中。通过一个实例应当相信，脉冲能量束24改变静止的微生物的遗传密码，从而灭活微生物，而不损坏信封和其它的周围材料。通过另一实例应当相信，由于照射微生物吸收的热能能够灭活微生物。

参看图2a，当信封12进入输入口14时，传感器26发送信号到触发信号发生器28。触发信号发生器触发脉冲高压发生器30的脉冲，以输出一个或多个电压脉冲。脉冲高压发生器或电源通过电缆32供应脉冲能量到电子或电子束发生器(e^-束)34。电子束发生器是低能量电子束发生器，即500keV或更小的电子束发生器，能在持续期间产生数量级为从毫微秒到微秒的电子束脉冲。在优选的邮件处理实施例中，电子束发生器为照射每个传感到的信封100-500毫微秒的500keV电子束发生器。这可为一脉冲产生约为60千戈瑞(kGy)辐射剂量。目前建议用50kGy的辐射剂量灭活炭疽孢子。当然，脉冲持续时间及其能量将被调整以适应待被灭活的微生物的类型或微生物污染物。在其它实施例中，为了使抗辐射的微生物污染物更少，能量仅为几百电子伏的电子束可足以灭活微生物污染物。100keV的10毫微秒脉冲产生足以灭活很多常见细菌的3kGy剂量。例如，金黄色葡萄球菌(Strophylococcus aureus)可用0.65-2.6kGy的辐射剂量灭活。sublilis孢杆菌(Bacillus sublilis)可用2.6-12.9kGy的辐射剂量灭活。

优选地，在信封的相对两侧设置有一对低能量电子束发生器34。在200keV时，电子束具有非常有限的穿透力，但是足以穿透标准厚度的信封。然而，由于穿透力与传统信封的厚度匹配，所以较小量的辐射屏蔽36足以防止散射电子进入环境。

将邮件从入口34传送到处理室18的邮件处理设备的时间安排和速度与触发脉冲发生器28和高压发生器30的速度一致，以便当信封进入和穿过处理室时形成电子束。在信封已经被照射后，将其传送到另一邮件处理和分类设备或储存在缓冲存储区20中。

邮件传送带上信封的处理量由用于产生电子束的脉冲高压发生器的重复频率确定。当电子束的截面尺寸与信封匹配时，优选用处于高压发生器的重复频率的数量级的信封处理速率来产生电子束。如本领域所公知的，电子束实际上仅有25％到60％用来处理邮件中和/或邮件上的微生物污染物。使用500kV的高压发生器，该发生器的最大重复频率通常约为1kHz。因此，可能使用根据本申请的方法可以每秒处理约1,000个信封。

参看图2b，信封12更直接地从输入口14传送到处理室18。这样使得邮件处理速度更高。辐射屏蔽物36放置在输入端和处理室之间，以防止散射电子从输入口14泄漏。在一个实施例中，屏蔽物36采用开闭器(shutter)的形式，用于移动到每件邮件的通道之间的位置中。可选地，屏蔽物36采用具有细槽的固定板的形式，且每个细槽的尺寸与输入口14匹配。屏蔽物36在邻近细槽处厚度增大，以防止射线以锐角退出。只要位于处理室18中，邮件就能在处理期间暂停，或可在连续移动期间被处理。进入的邮件的存在再次被传感器26传感，使得触发脉冲发生器28产生触发脉冲，该触发脉冲使得高压发生器30供应高压脉冲到电子束发生器34。选择电子束的产生相对于邮件处理系统的时间安排(时序)，以便在信封位于电子束发生器之间时产生一个或多个20毫微秒的电子束脉冲。优选地，电子束相对宽，足以包围一次性通过的整个信封。可选地，电子束比信封小；但是，信封通过传送带系统传送，以使整个信封暴露于两个或更多个脉冲上的电子束中。以此方式，实现包含在信封内的微生物污染物的灭活。

优选地，处理室18围绕处于适当位置的邮件处理设备的传送系统的部分构造。可选地，相同的邮件传送带系统的短的伸出部分或其它部分被置于当前用于使邮件通过处理室18的邮件分类机中。

应当理解，在对炭疽孢子的处理过程中，动能在从约100KeV到约1,000KeV(即1MeV)的电子足以灭活炭疽孢子。高能电子和x射线的组合也能用于对带有炭疽孢子的邮件进行消毒。在这点上，如本领域中的技术人员所熟知的，x射线可从电子束产生。然后，电子束和x射线都可射向炭疽孢子源或其它微生物污染物，将它们灭活。

还应当理解，可通过将对炭疽孢子的DNA进行的电子放射损害和对炭疽孢子进行至少到约200℃的照射感应加热结合器来，可以灭活炭疽孢子。

对纸币上的微生物污染物进行的灭活

在自动柜员机实施例(参看图2c)中，ATM 10在输入输出分配器38处接收例如帐单、银行票据、货币、或票券等扁平物品12。帐单以较低的速度通过照射室18进入现金储存箱20、22。在ATM中，自动售货机或自动售票机、处理室18也构成传送或处理系统的一部分。

纸币、票券、或类似物12储存在储存箱或储料箱22中。当纸币从储料箱出来时，传感器26使触发电路28促使电源30启动电子束发生器34。照射帐单后，将其通过分配器38分给用户。

应当理解，在对纸币消毒的情况下，能量在约0.2KeV到约25KeV的范围内的电子足以灭活纸币表面的污染物。人们也可使用电子和软x射线(该软x射线由阴极等离子体产生)的组合，即在高压发生器阴极附近产生的等离子体用于产生电子束，以对纸币进行消毒；然而，电子是用于这种消毒的优选工具。如本领域中的技术人员所熟知的，x射线可由电子束产生。然后，两种形式的辐射，即电子和x射线，均可用于灭活纸币上的微生物污染物。

当邮件、银行票据或纸币被照射时，它们吸收能量。在电子束照射的情况下，焦耳热扩散到电子束的穿透深度。在对银行票据和邮件进行照射的情况下，这种热效应有负面影响。例如，这种热效应不利地影响至少一些银行票据的安全机制。在对邮件进行照射的情况下，这种热效应会使用来密封信封的粘合剂变软，使热印刷的标签变黑、或仅损坏信封的纸张。为了避免这些负面影响，使用脉冲电子束照射扁平物品。应当理解，在所用电子束的脉冲持续时间的长度(即，毫微秒)和通常与造成上述负面影响的化学过程有关的时间长度(即，微秒到毫秒)之间的差值造成扁平物品的近似绝热处理。换句话说，无论如何，完成造成上述负面影响的化学过程的时间都比暴露在一个脉冲的灭活电子中的时间长约1,000到约1,000,000倍。

使用脉冲电子束提供了高辐射剂量，而不需要动力加速器。通过使用脉冲系统，无论如何，都可获得从约30kGy到约60kGy的剂量水平，而没有显著地加热被照射的扁平物品。

虽然，本文就电子束发生器进行了描述，应当理解，相同的系统可用于x射线或伽马射线消毒。高能电子束脉冲可应用于一组高能x射线管的一个或多个，以实现x射线脉冲的发射。

Claims (29)

1.一种用于对扁平物品(12)进行微生物消毒的设备，包括：传送装置(16)，用于使所述扁平物品通过处理室(18)；

辐射装置(34)，用于在每个扁平物品处于所述处理室中时产生辐射；

传感装置(26)，用于传感进入所述处理室的每个扁平物品；以及

触发装置(28)，用于触发所述辐射装置(34)，以所述辐射装置当每个扁平物品通过所述处理室时照射所述每个扁平物品。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述扁平物品(12)是纸张。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述扁平物品(12)包括信件、银行票据、和票券中的一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，所述辐射装置包括：第一和第二辐射源(34)，设置在所述传送装置的相对两侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述辐射装置包括电子束源。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述电子束源(34)用于产生电子脉冲，所述电子具有100keV至500keV的动能，且所述脉冲持续20毫微秒至1000毫微秒。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述动能约为200keV，所述脉冲持续约20毫微秒。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述动能约为500keV，所述脉冲持续约100毫微秒至500毫微秒。

9.根据权利要求5所述的设备，其中所述扁平物品(12)可能带有炭疽孢子，当每件物品通过所述处理室(18)时，所述电子束源(34)向所述每件物品传送50kGy至100kGy的辐射剂量。

10.根据权利要求5所述的设备，其中所述扁平物品(12)可能带有金黄色葡萄球菌(Strophylococcus aureus)，当每件物品通过所述处理室时，所述电子束源(34)向所述每件物品传送0.65kGy至6.0kGy的辐射剂量。

11.根据权利要求5所述的设备，其中所述扁平物品(12)可能带有sublilis孢杆菌(Bacillus sublilis)，当每件物品通过所述处理室时，所述电子束源(34)向所述每件物品传送2.5kGy至30kGy辐射剂量。

12.根据权利要求1所述的设备，其中当每件物品通过所述处理室时，所述电子束源向所述每件物品传送0.65kGy至250kGy辐射剂量。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述扁平物品(12)是银行票据，所述设备还包括：

现金储存箱(22)，其中储存有银行票据；以及

分配装置(38)，用于执行分配和接收银行票据的操作中的至少一种，所述传送装置将银行票据从所述现金储存箱通过所述处理室(18)传送到所述分配装置。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述传送装置还将存放在所述分配装置(38)处的银行票据通过所述处理室传送到所述现金储存箱(22)。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其中所述辐射装置(34)产生横截面的尺寸与被照射的扁平物品(12)匹配的电子束。

16.一种对包含微生物污染物(20)的薄的扁平物品(12)消毒的方法，所述方法包括：

使单个的扁平物品沿传送路径通过处理区；

传感进入所述处理区的每个扁平物品；以及

当每个扁平物品通过所述处理室时，触发用辐射脉冲串照射每个扁平物品。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述扁平物品(12)为邮件、货币、和票券中的一种。

18.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中所述辐射包括能量低于100keV的电子。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述辐射包括x射线和电子。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述照射步骤包括：

同时从相对两侧照射所述扁平物品。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中所述照射步骤包括：

使电子束波动，以产生20毫微秒至1000毫微秒的脉冲。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述照射步骤包括：

产生具有100keV至500keV的电子的电子束脉冲。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中所述照射步骤还包括：

传送0.65kGy至250kGy辐射剂量到每个扁平物品。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其中所述扁平物品(24)是银行票据，还包括：

将银行票据从现金箱(22)通过所述处理区(18)传送到银行票据进出口(14)；

当每张银行票据从所述现金箱移动到所述处理区中时，触发所述照射步骤。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：

在所述银行票据进出口接收存放的银行票据；

将所存放的银行票据通过所述处理区传送到所述现金箱；以及

当每张存放的银行票据移动通过所述处理区时，触发所述照射。

26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，还包括在近似绝热条件下加热所述微生物污染物的步骤，其中所述热量通过所述照射步骤产生。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述微生物污染物包括金黄色葡萄球菌(Strophylococcus aureus)，使用0.65kGy至6.0kGy的辐射剂量照射每个扁平物品。

28.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述微生物污染物包括sublilis孢杆菌(Bacillus sublilis)，使用2.5kGy至3.0kGy的辐射剂量照射每个扁平物品。

29.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述微生物污染物包括炭疽孢子，使用50kGy至100kGy的辐射剂量照射每个扁平物品。

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