DE102020109578A1

DE102020109578A1 - Luftdesinfektionsvorrichtung und Verfahren damit

Info

Publication number: DE102020109578A1
Application number: DE102020109578.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Höhne; Matthias Ziel
Original assignee: Q One Holding AG
Current assignee: Q One Holding AG
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-10-07
Also published as: WO2021204686A1; US20230144577A1; EP4132598A1; CN115397478A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftdesinfektionsvorrichtung mit einer Desinfektionskammer (1) mit Lufteinlass (11), Innenraum (10) und Luftauslass (12), wobei durch die Desinfektionskammer (1) die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass (11) zum Luftauslass (12) strömt, wobei in der Desinfektionskammer (1) UVC-Lichtquellenmittel (2) vorgesehen sind, wobei als UVC-Lichtquellenmittel (2) ein oder mehrere UVC-Laser (21) sowie in der Desinfektionskammer (1) im Innenraum (10) eine Vielzahl von Spiegeln (17) vorgesehen sind, wobei UVC-Laser (21) und Spiegel (17) so angeordnet sind, dass vom UVC-Laser (21) abgegebene UVC-Laserstrahl(en) (26) mehrfach reflektierend den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) durchstreichen. Ferner betrifft die Erfindung ein Luftdesinfektionsverfahren mit einer Desinfektionskammer (1) mit Lufteinlass (11), Innenraum (10) und Luftauslass (12), wobei durch die Desinfektionskammer (1) die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass (11) zum Luftauslass (12) strömt und dabei UVC-Bestrahlung ausgesetzt ist, insbesondere mit einer Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte Erzeugen wenigstens eines UVC-Laserstrahls (26), der in den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) geleitet wird und vielfaches Reflektieren der UVC-Laserstrahlen (26) im Innenraum (10), wobei die UVC-Laserstrahlen (26) auf ihrem Laufweg im Wesentlichen den gesamten Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) durchlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftdesinfektionsvorrichtung mit einer Desinfektionskammer mit Lufteinlass, Innenraum und Luftauslass, wobei durch die Desinfektionskammer die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass zum Luftauslass strömt, wobei in der Desinfektionskammer UVC-Lichtquellenmittel vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Luftdesinfektionsverfahren mit einer Desinfektionskammer mit Lufteinlass, Innenraum und Luftauslass, wobei durch die Desinfektionskammer die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass zum Luftauslass strömt und dabei UVC-Bestrahlung ausgesetzt ist, insbesondere mit einer Luftdesinfektionsvorrichtung.
Luftdesinfektionsvorrichtungen sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausgestaltungen und für verschiedene Anwendungen bekannt. Beispielsweise sind sogenannte Luftreiniger für Wohnräume bekannt, die einen Lufteinlass und einen Luftauslass mit einer dazwischenliegenden Reinigungskammer haben. In der Reinigungskammer sind dann Luftreinigungsmittel, häufig ein Filter oder Luftwäscher oder auch eine UV Lichtbestrahlung, enthalten. Derartige Luftreiniger sind jedoch meist mit Netzstrom versorgt und entsprechend nicht oder nur sehr unhandlich mobil einsetzbar. Ferner ist ein Einsatz für besonders strenge Hygieneanforderungen, beispielsweise im Krankenhaus, Altenheimen und insbesondere für einzelne Personen mit den bekannten Luftreinigern nicht möglich, da der jeweilige Luftstrom nur unvollständig der keimtötenden UVC Lichtbestrahlung ausgesetzt ist.
Ferner gibt es Atemschutzmasken, die ebenfalls eine Art Reinigungskammer aufweisen, in der keimzurückhaltendes und/oder keimtötendes Material (Filtermaterial) enthalten ist, durch das die Trägerperson der Maske Umgebungsluft beim Einatmen ansaugt. Dabei sind bei derartigen Masken auch häufig Ausatemventile vorgesehen, um einen kontrollierten Weg für die von der Trägerperson ausgeatmete Luft zu ermöglichen und zu vermeiden, dass beim Ausatmen der Trägerperson die Maske abhebt und somit Nebenluft ziehen könnte. Andererseits sind technisch aufwendige Luftzubereitungs- und Desinfektionsvorrichtungen bekannt, die beispielsweise für den stationären Einsatz in Krankenhäusern bekannt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es jedoch, eine Luftdesinfektionsvorrichtung bzw. ein Verfahren damit anzugeben, mit dem eine zuverlässige Desinfektion der durchströmenden Luft, insbesondere für die Atemluftversorgung für vor Infektionen zu schützenden Personen, wobei die Vorrichtung dauerhaft einsetzbar, kostengünstig, kleinbauend, energieeffizient und somit insbesondere mobil einsetzbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Luftdesinfektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 11. Die bevorzugte Verwendung dieser Vorrichtung bzw. dieses Verfahrens zur Luftdesinfektion ist die Versorgung von vor Infektionen zu schützenden Personen und/oder die Desinfektion von ausgeatmeter Luft einer infektiösen Person.
Dadurch, dass als UVC-Lichtquellenmittel ein oder mehrere UVC-Laser sowie in der Desinfektionskammer im Innenraum eine Vielzahl von Spiegeln vorgesehen sind, wobei UVC-Laser und Spiegel so angeordnet sind, dass vom UVC-Laser abgegebene UVC-Laserstrahl(en) mehrfach reflektierend den Innenraum der Desinfektionskammer durchstreichen, wird die intensive UVC-Strahlung aus dem oder den UVC-Laser im gesamten Innenraum der Desinfektionskammer verteilt, so dass die durch die Desinfektionskammer hindurchströmende Luft und damit jegliche Luftfracht, insbesondere etwaige Mikroorganismen, der desinfizierenden UVC-Bestrahlung über einen längeren Einwirkweg bzw. einer längeren Einwirkzeit ausgesetzt ist, nämlich der Zeitdauer in der ein Luftpartikel die Desinfektionskammer vom Lufteinlass zum Luftauslass durchströmt. Entsprechend wird eine gute Abtötungswirkung gegen Mikroorganismen, Bakterien und/oder Viren erreicht und somit die Keimzahl in der durchgeleiteten Luft erheblich reduziert. Dabei reichen bereits UVC-Laser mit einer geringen Leistungsaufnahme von wenigen Milliwatt, um ein durchschnittliches Atemvolumen einer Person beim Durchströmen durch die Desinfektionskammer zu desinfizieren.
Wenn der oder die UVC-Laser außenseitig an der Desinfektionskammer angeordnet sind, wobei der Laserausgang, an dem der Laserstrahl ausgekoppelt wird, über eine Öffnung in die Desinfektionskammer zeigt, beeinträchtigt der Laser nicht den Luftdurchgang im Innenraum der Desinfektionskammer. Ferner ist der Laser für Wartungszwecke leichter austauschbar.
Bevorzugt ist die Desinfektionskammer quaderförmig ausgebildet, wobei die Desinfektionskammer eine Höhe aufweist, die geringfügig größer ist als der Durchmesser eines einzelnen UVC-Laserstrahls oder der Höhenausdehnung mehrerer übereinander angeordneter UVC-Laserstrahlen, damit eine flach ausgebildete Desinfektionskammer bereitgestellt wird, die in jeweils einer Ebene von dem UVC-Laserstrahl beaufschlagt ist. Bei einer größeren Höhe der Desinfektionskammer können auch mehrere UVC-Laser so übereinander angeordnet sein, das deren Laserstrahlen in verschiedenen, zueinander parallelen Ebenen sich ausbreiten.
Wenn die Spiegel in einer festen Anordnung im Innenraum befestigt sind, kann eine sehr robuste Desinfektionskammer bereitgestellt werden. Beispielsweise ist die Desinfektionskammer als einteiliges Aluminiumgussbauteil mit innenseitig einpolierten Spiegelflächen ausgebildet, was eine besonders stabile Desinfektionskammer bildet, die eine hohe Konstanz und Festigkeit hinsichtlich der Ausrichtung der Spiegel für den/die Laserstrahlen zeigt.
Dadurch, dass ein Rotationsspiegel und/oder Kippspiegel vorgesehen ist, der im Brennpunkt eines Parabolspiegels angeordnet ist, wobei der UVC-Laser auf den Rotationsspiegel und/oder Kippspiegel gerichtet ist und der Parabolspiegel so an der Desinfektionskammer angeordnet ist, dass die davon reflektierten Laserstrahlen den Innenraum der Desinfektionskammer durchstreichen, kann der vom UVC-Laser abgegebene Laserstrahl im Innenraum der Desinfektionskammer weitgehend gleichmäßig verteilt werden. Insbesondere werden im Wesentlichen gleichlange Laufwege für die jeweils im Raum verteilten UVC-Laserstrahlen erreicht, sodass auch bei einer hohen Absorption der UVC-Strahlung in der Luft eine ausreichende Wirksamkeit der UVC-Bestrahlung im gesamten Innenraum der Desinfektionskammer sichergestellt werden kann. Rotations- und/oder Kippspiegel sind im Bereich der Lasertechnik bekannt und können einen Laserstrahl in fast beliebige Raumrichtungen spiegeln. Mit dem dazu an einer Seite der Desinfektionskammer angeordneten Parabolspiegel können bei Anordnung des Rotations- und/oder Kippspiegels im Brennpunkt des Parabolspiegels parallel zueinander ausgerichtete Laserstrahlen durch Reflexion am Parabolspiegel erzeugt werden, die den gesamten Innenraum der Desinfektionskammer durchstreichen. Insoweit wird eine hohe Effizienz der UVC-Bestrahlung in der Desinfektionskammer und somit eine optimale Desinfektion der dadurch strömenden Luft erreicht.
Eine weitere Effizienzsteigerung wird bei einer vorgegebenen UVC-Strahlungsleistung dadurch erreicht, dass die zum Innenraum zeigenden Wandungen der Desinfektionskammer verspiegelt sind. Streulicht der UVC-Laserstrahlen wird somit immer wieder in den Innenraum der Desinfektionskammer zurückgespiegelt und verbessert die UVC-Lichtdurchdringung und somit die desinfizierende Wirkung.
Bevorzugt ist der UVC-Laser ein LED-Laser, der eine UVC-Strahlung mit Wellenlängen von 200 nm bis 280 nm, insbesondere 250 nm bis 270 nm abgibt. Dabei können UVC-LED-Laser mit einer Leistung von 1 mW bis 70 mW, insbesondere 3 mW bis 20 mW, verwendet werden, die am Markt zu angemessenen Preisen zur Verfügung stehen.
Um den Innenraum der Desinfektionskammer möglichst staubfrei zu halten und die zu desinfizierende Atemluft auch möglichst frei von schwebenden Schmutzpartikeln zu halten, sind am Lufteinlass ein Partikelfilter und/oder ein ansteuerbares Einlassventil vorgesehen. Mit dem ansteuerbaren Einlassventil kann der Lufteinlass immer nur bedarfsweise geöffnet werden, was den möglichen Schmutzeintrag verringern kann.
Wenn am Luftauslass ein Rückschlagventil und/oder ein ansteuerbares Auslassventil vorgesehen sind, wird mit dem Rückschlagventil am Luftauslass verhindert, dass Luft durch die Desinfektionskammer entgegen der Arbeitsrichtung zurückfließen kann. Alterativ oder Ergänzend kann das ansteuerbare Auslassventil diese Funktion übernehmen oder auch ein Abtrennen des Luftflusses in Benutzungspausen vornehmen.
In weiterer Ausbildung sind am Lufteinlass ein erster Biosensor und/oder am Luftauslass ein zweiter Biosensor vorgesehen. Mit einem Biosensor am Lufteinlass kann die biologische Qualität der zugeführten Luft, insbesondere das Vorhandensein von Mikroorganismen ermittelt werden. Ein zweiter Biosensor kann ergänzend oder alternativ am Luftauslass ebenfalls die biologische Qualität der Luft messen. Somit ist es möglich, beim Einsatz der Luftdesinfektionsvorrichtung für eine zu schützende Person den Gehalt von etwaigen Mikroorganismen in der Luft vor der Desinfektionsvorrichtung und bei Verlassen der Desinfektionsvorrichtung zu messen, um die Qualität der Desinfektion nachweisen zu können. Umgekehrt kann auch bei Verwendung der Luftdesinfektionsvorrichtung bei einer infektiösen Person die Ausatemluft überprüft werden, sodass am Lufteinlass zunächst die noch mögliche Präsenz von Mikroorganismen über den ersten Biosensor und am Luftauslass die ordnungsgemäße Keimreduzierung durch den zweiten Biosensor überprüft werden kann.
Entsprechend zeichnet sich die verfahrensgemäße Lösung durch die Schritte aus: Erzeugen wenigstens eines UVC-Laserstrahls, der in den Innenraum der Desinfektionskammer geleitet wird, und vielfaches Reflektieren der UVC-Laserstrahlen im Innenraum, wobei die UVC-Laserstrahlen auf ihrem Laufweg im Wesentlichen den gesamten Innenraum der Desinfektionskammer durchlaufen.
Durch die Verteilung der UVC-Laserstrahlen mit mehrfacherer Reflexion im Innenraum der Desinfektionskammer wird im Wesentlichen der gesamte Innenraum der Desinfektionskammer überdeckt, sodass durchströmende Luft intensiv von den UVC-Laserstrahlen durchdrungen wird, sodass darin etwaig vorhandene Mikroorganismen zuverlässig abgetötet werden, also die Keimzahl deutlich reduziert wird.
Wenn jeder UVC-Laserstrahl nach dem Durchlauf durch den Innenraum der Desinfektionskammer absorbiert wird, werden präzise definierbare Laufwege für jeden UVC-Laserstrahl bereitgestellt und durch die Absorption am Ende des Durchlaufs unkontrolliert gestreutes UVC-Laserlicht vermieden.
In alternativer Ausführung wird jeder UVC-Laserstrahl nach dem Durchlauf durch den Innenraum der Desinfektionskammer wieder am Anfang seines Laufweges auf sich selbst eingekoppelt. Damit wird erreicht, dass die Restintensität des jeweiligen UVC-Laserstrahls nach dem Durchlauf durch den Innenraum nicht durch Absorption vernichtet, sondern zur Verstärkung des Signals eingekoppelt wird.
In weiter alternativer Ausführungsform werden mehrere Laserstrahlen erzeugt, wobei auf einen ersten Laserstrahl nach einem Teillaufweg mehrfach nacheinander jeweils ein weiterer Laserstrahl auf den davor eingebrachten Laserstrahl eingekoppelt wird. Damit liegen quasi mehrere UVC-Laser hintereinander, die auf einem gemeinsamen Lichtweg ihre UVC-Strahlung abgeben, wobei jedoch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lasern ein Teillaufweg für den UVC-Laserstrahl liegt, auf dem eine gewisse Abschwächung des Signals erfolgt, wobei durch jeden weiteren hinzutretenden Laser weitere UVC-Strahlungsenergie hinzugefügt wird. Am Ende des Laufwegs dieses kaskadierend aufgebauten Laserstrahls kann sowohl eine Absorption an definierter Stelle, wie auch eine Rückkopplung des Laserstrahls auf den Anfang seines Laserweges erfolgen.
Eine vorteilhafte Signalverstärkung der UVC-Strahlung wird insbesondere erreicht, wenn der UVC-Laserstrahl nach dem Durchlauf phasengleich eingekoppelt wird. Dies kann durch die genaue Definition der Laufweglänge für den UVC-Laserstrahl auf dessen Wellenlänge und Kohärenzlänge bis zum erneuten Einkopplungspunkt erreicht werden.
Wenn, die UVC-Laserstrahlen kreuzungsfrei im Innenraum der Desinfektionskammer geführt werden, wird ein weitgehend störungsfreier Verlauf der UVC-Laserstrahlen über den gesamten Laufweg erreicht. Damit ist die Wirksamkeit der UVC-Strahlung für das Abtöten von Mikroorganismen im Wesentlichen über den gesamten Laufweg der UVC-Laserstrahlen gewährleistet. Die Abschwächung des Signals durch Streuung/Dissipation an Luftpartikeln dürfte dabei sehr gering bleiben.
Alternativ kreuzen sich die UVC-Laserstrahlen auf Ihrem Laufweg im Innenraum der Desinfektionskammer. In dieser Ausgestaltung wird bewusst eine gegenseitige Beeinflussung sich kreuzender Laserstrahlen in Kauf gekommen, um eine größere Verteilung der UVC-Strahlung im Innenraum der Desinfektionskammer zu ermöglichen. Dabei ist eine geringere Baugenauigkeit für die Desinfektionskammer möglich, sodass diese kostengünstiger erstellt werden kann. Selbstverständlich wird die Abschwächung der Signalintensität durch Streuung und Überlagerungserscheinungen größer als bei der kreuzungsfreien Führung der UVC-Laserstrahlen gemäß vorangehend beschriebener Ausführungsform. Allerdings dürfte das gesamte durch die Desinfektionskammer geleitete Luftvolumen von dieser deutlich gestreuteren UVC-Strahlung vollständig durchleuchtet sein, so dass etwaig auftretende, vereinzelte Keime (Mikroorganismen) in jedem Fall von UVC-Strahlung berührt werden, was bei der vorangehend dargestellten Ausführung aufgrund der sehr diskreten Ausbreitung der UVC-Laserstrahlen nicht stets zu erwarten ist.
Wenn gepulste UVC-Laserstrahlen verwendet werden, können hochenergetische UVC-Laserimpulse in den Innenraum der Desinfektionskammer eingeleitet werden, die wiederrum eine stark keimtötende Wirkung aufweisen. Durch die mehrfache Reflexion dieser gepulsten UVC-Laserstrahlen wird wiederrum im Wesentlichen der gesamte Innenraum der Desinfektionskammer durchlaufen, wobei bei bestimmten geometrischen Konstellationen auch sich kreuzende Laufwege der angegebenen UVC-Laserstrahlen möglich sind, ohne dass sich die energetisch reichen UVC-Laserlichtimpulse an diesen Kreuzungspunkten treffen.
Dadurch, dass der oder die UVC-Laserstrahl(en) auf einen Rotations- und/oder Kippspiegel gerichtet wird, wobei die UVC-Laserstrahlen im Innenraum der Desinfektionskammer verteilt werden, wird eine gleichmäßige Verteilung der UVC-Strahlen im Innenraum der Desinfektionskammer in einer alternativen Ausführungsform erreicht. Dabei ist vorteilhaft, dass die in den Raum reflektierten UVC-Laserstrahlen alle im Wesentlichen gleiche Lauflänge haben, sodass trotz etwaiger Absorption in der zu desinfizierenden Luft ein stets vergleichbares UVC-Bestrahlungssignal im gesamten Innenraum der Desinfektionskammer vorliegt. Die Desinfektionswirkung dürfte somit über den gesamten Innenraum der Desinfektionskammer im Wesentlichen gleich sein.
Nachfolgend werden fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:

1 eine Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen, teils geschnittenen Draufsicht,
2 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel und
5 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem fünften Ausführungsbeispiel.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Luftdesinfektionsvorrichtung in einer schematischen, teils geschnittenen Ansicht dargestellt. Die Luftdesinfektionsvorrichtung weist eine Desinfektionskammer 1 auf, wobei die Desinfektionskammer 1 einen Innenraum 10 hat, zu dem auf einer Seite der Desinfektionskammer 1 ein Lufteinlass 11 und auf der gegenüberliegenden Seite ein Luftauslass 12 angeordnet sind. Luft kann somit vom Lufteinlass 11 durch den Innenraum 10 zum Luftauslass 12 durch diese Desinfektionskammer 1 strömen.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Desinfektionskammer 1 im wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei die größte Längserstreckung in Strömungsrichtung X der durch die Desinfektionskammer 1 hindurchströmenden Luft ausgerichtet ist und die Breite der Desinfektionskammer 1 dabei quer zur Strömungsrichtung X der Luft ausgerichtet ist. In 1 sind die Seitenwände 13 der Desinfektionskammer 1 in der Zeichenebene oben und unten dargestellt. Stirnseiten 14 der Desinfektionskammer 1 sind in Zeichenebene in 1 links und rechts dargestellt. Die Stirnseiten 14 sind für einen freien Durchfluss der zu desinfizierenden Luft offen. Um die Desinfektionskammer 1 kann ein Gehäuse 100 angeordnet sein, das für den Lufteinlass 11 und Luftauslass 12 geeignete Übergänge zu Schlauchanschlüssen etc. zur Leitung der zur Luftdesinfektionsvorrichtung strömenden, zu desinfizierenden Luft bzw. zur Leitung der von der Luftdesinfektionsvorrichtung abgegebenen desinfizierten Luft vorgesehen ist.
in 1 ist die Desinfektionskammer 1 in Draufsicht, also unter Fortlassung der Oberseite 15 als Ansicht auf die Unterseite 16 dargestellt. In der Desinfektionskammer 1 sind im Innenraum 10 entlang der beiden Seitenwände 13 Spiegel 17 angeordnet. Ferner ist an der in 1 unten rechts dargestellten Ecke der Desinfektionskammer 1 eine Öffnung 18 vorgesehen, an der ein erster UVC-Laser 21 als UVC-Lichtquellenmittel 2 angesetzt ist. Dabei zeigt der Laserausgang, an dem ein UVC-Laserstrahl 26 ausgekoppelt wird, in die Öffnung 18, so dass der UVC-Laserstrahl 26 in den Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 geleitet wird. Bevorzugt ist der erste UVC-Laser 21 mit seinem Laserausgang in der Öffnung 18 luftdicht eingesetzt.
Der UVC-Laserstrahl 26, der von dem ersten UVC-Laser 21 abgegeben wird, ist strichpunktiert dargestellt. Der UVC-Laserstrahl 26 wird über seinen Laufweg mehrfach an den Spiegeln 17 reflektiert, sodass sich ein Laufweg des UVC-Laserstrahls 26 (strichpunktierte Darstellung) über den gesamten Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 erstreckt. Am in 1 in der Zeichenebene links dargestellten Ende der Desinfektionskammer 1 wird der UVC-Laserstrahl 26 in einen rücklaufenden Laserstrahl 27 (strichdoppelpunktiert gekennzeichnet) rückgespiegelt, so dass sich ein entsprechender Rücklauf des Laserstrahls ergibt, der in geeigneter Weise wieder am Anfang seines Laufwegs auf sich selbst eingekoppelt wird (siehe kurzgestrichelter Einkopplungslaserstrahl 28).
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Laufweg des UVC-Laserstrahls 26, rücklaufender Laserstrahl 27 und Einkopplungslaserstrahl 28 auf einer Ebene parallel zur Oberseite 15 bzw. Unterseite 16 der Desinfektionskammer 1, sodass sich die Laufwege des UVC-Laserstrahls 26 mit den Laufwegen der rücklaufenden Laserstrahlen 27 und Einkopplungslaserstrahl 28 kreuzen. An diesen Kreuzungspunkten erfolgt eine bewusste Streuung bzw. Verwirbelung der UVC-Strahlung, sodass eine vergrößerte Verteilung der UVC-Strahlung im Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 zu erwarten ist.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der gleiche oder ähnliche Bauteile zur Ausführungsform gemäß 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Jedoch liegt ein wesentlicher Unterschied in dem Laufweg der Laserstrahlen 26, 27, 28 vor, da hier eine kreuzungsfreie Gestaltung des Laufwegs der Laserstrahlen 26, 27, 28 dadurch bewirkt ist, dass der rücklaufende Laserstrahl 27 in eine Ebene unterhalb oder oberhalb der Ebene, in der der UVC-Laserstrahl 26 innerhalb des Innenraums 10 orientiert ist, über entsprechend orientierte Spiegel gelenkt wird. Damit wird erreicht, dass der rücklaufende Laserstrahl 27 über entsprechend ausgerichtete Spiegel 17 mittels eines Einkopplungslaserstrahls 28 wieder auf den Anfang seines Laufweges (UVC-Laserstrahl 26) eingekoppelt wird.
In 3 ist in einer dritten Ausführungsform eine Luftdesinfektionsvorrichtung mit einer Desinfektionskammer 1 dargestellt, bei der der von dem ersten UVC-Laser 21 abgegebene UVC-Laserstrahl 26 entlang einer zur Zeichenebene parallelen Fläche durch den Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 bis zu einem Laserstrahlabsorber 29 am in Zeichenebene linken Ende der Desinfektionskammer 1 geführt ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ist der UVC-Laserstrahl 26 kreuzungsfrei geführt.
Dabei sollte, wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen, die lichte Höhe des Innenraums 10 der Desinfektionskammer 1 so ausgebildet sein, dass diese im Wesentlichen dem Strahlungsdurchmesser des ersten UVC-Lasers 21 entspricht. Damit ist gewährleistet, dass der gesamte freie Querschnitt entsprechend der offenen Stirnseiten 14 über den gesamten Bereich des Innenraums 10 von dem UVC-Laserstrahl 26 und ggf. von den rücklaufenden Laserstrahl 27 (gemäß Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2) durchlaufen wird. Damit ist gewährleistet, dass die durch den Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 durchströmende Luft mit der UVC-Strahlung in Wechselwirkung gelangt und insbesondere in der Luft mitgeführte Mikroorganismen von der UVC-Strahlung getötet werden.
In einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind als UVC-Lichtquellenmittel 2 insgesamt vier UVC-Laser 21, 22, 23, 24 vorgesehen, die jeweils an vier entsprechenden, beabstandeten Öffnungen 18 an der Desinfektionskammer 1 angeordnet sind. Dabei erzeugt der erste UVC-Laser 21 einen UVC-Laserstrahl 26, der nach einem Teillaufweg in einen neu eingebrachten UVC-Laserstrahl 26' aufgenommen wird, so dass sich die Intensität des abgeschwächten UVC-Laserstrahls des ersten UVC-Lasers 21 mit dem neu eingebrachten UVC-Laserstrahl 26' verstärkt. Nach einem weiteren Teillaufweg wird dann zu diesem UVC-Laserstrahl 26' wiederrum ein neuer UVC-Laserstrahl 26" von einem dritten UVC-Laser 23 eingekoppelt. Dieses wiederrum verstärkte UVC-Laserstrahlsignal wird nun über einen weiteren Teillaufweg mehrfach gespiegelt geführt, bis sich der UVC-Laserstrahl wiederrum mit einem neuen UVC-Laserstrahl 26''', erzeugt aus einem vierten Laser 24 vereinigt. Dieser UVC-Laserstrahl 26''' ist dann nach einem anschließendem Teillaufweg auf einen Laserstrahlabsorber 29 gerichtet.
Selbstverständlich könnte diese Ausführungsform auch einen rücklaufenden Laserstrahl 27 mit erneuter Einkopplung am Anfang des Laufweges beinhalten. Selbstverständlich sind weitere Kombinationen der vorgenannten Merkmale aus den vier Ausführungsbeispielen untereinander kombinierbar, um weitere Ausführungsformen der Erfindung angeben zu können.
Schließlich ist in einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß 5 eine Luftdesinfektionsvorrichtung beschrieben, bei der ein UVC-Laser 21 zentral in die Desinfektionskammer 1 zeigt. An dieser Seite der Desinfektionskammer ist ein Parabolspiegel 172 vorgesehen. Im Brennpunkt des Parabolspiegels 172 ist ein Rotations- und/oder Kippspiegel 171 angeordnet, der von dem UVC-Laser 21 angestrahlt wird. Der Rotations- und/oder Kippspiegel 171 rotiert in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Rotationsachse Z, sodass sich die vom UVC-Laser 21 auf den Rotations- und/oder Kippspiegel 171 gerichtete UVC-Strahlen 26 in den Parabolspiegel 172 gespiegelt und von diesem als im Wesentlichen parallele Strahlen in den Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 rückgespiegelt werden. Die zu desinfizierende Luft strömt vom Lufteinlass 11 in Strömungsrichtung X zum Luftauslass 12.
Ferner werden nachfolgend weitere Ausstattungsmerkmale der Luftdesinfektionsvorrichtung nunmehr stellvertretend anhand des Ausführungsbeispiels gemäß 1 erläutert. Diese Merkmale können auch die Ausführungsbeispiele der 2 bis 4 und daraus abgewandelte Ausführungsformen weiterentwickeln.
An der in 1 dargestellten Luftdesinfektionsvorrichtung ist am Lufteinlass 11 ein Partikelfilter 3 vorgesehen, der die dort am Lufteinlass 11 einströmende Luft von Schwebteilchen und Schmutzpartikeln befreit, damit der Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 möglichst sauber bleibt und bei der UVC-Bestrahlung der durch den Innenraum 10 durchströmenden Luft möglichst geringe Strahlungsverluste durch Streuung und Dissipation auftreten. Ferner kann am Einlass 11 ein Einlassventil vorgesehen sein. Dieses Einlassventil kann einerseits ein einfaches mechanisches Rückschlagventil sein, um eine Luftströmung entgegen der gewünschten Einlassrichtung (Strömungsrichtung X) zu unterbinden. Alternativ kann das Einlassventil auch ein elektrisch ansteuerbares Ventil sein. Ebenso ist am Luftauslass 12 ein Auslassventil vorgesehen. Dass ebenfalls als Rückschlagventil zur Vermeidung eines unerwünschten Rückflusses von Luft entgegen der Strömungsrichtung X oder auch als ansteuerbares Auslassventil ausgebildet sein kann.
In weiterer Ausbildung sind Sensoren 4 vorgesehen, die Zustände an der Luftdesinfektionsvorrichtung messen können. Bevorzugt kann am Lufteinlass 11 ein erster Biosensor 41 und am Luftauslass 12 ein zweiter Biosensor 42 vorgesehen sein. Des Weiteren können Sensoren 4 als Luftmengenmesser, zum Messen des Ozongehalts der Luft nach der UVC-Bestrahlung sowie Drucksensoren vorgesehen sein.
Die Sensoren 4 sind an eine Steuereinheit 5 angeschlossen, die als Spannungsversorgung bevorzugt eine wiederlaufladbare Batterie 51 aufweist. An der Steuereinheit 5 sind die UVC-Lichtquellenmittel 2 angeschlossen. Die UVC-Lichtquellenmittel können beispielsweise kontinuierlich leuchten während der Benutzung der Luftreinigungsvorrichtung (eingesteckte Batterie). Alternativ kann der UVC-LED-Laser auch jeweils nur für den erforderlichen Desinfektionsvorgang, beispielswese für jeden Atemzug eingeschaltet werden (Auslösung über Drucksensoren). Ferner können bei entsprechenden steuerbaren Ventilen, nämlich das Einlassventil und/oder das Auslassventil an der Steuereinheit 5 angeschlossen sein.
Nachfolgend wird das Luftdesinfektionsverfahren anhand der hier vorgeschlagenen Ausführungsformen gemäß 1 bis 4 der Luftdesinfektionsvorrichtung beschrieben.
Zu desinfizierende Luft wird beispielsweise von einer vor Infektionen zu schützenden Person über eine am Luftauslass 12 angeordnete Atemmaske angesogen. Während dieses Vorgangs sind die UVC-Lichtquellenmittel 2 über Steuereinheit 5 angeschaltet, sodass in den Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 UVC-Laserstrahlen 26, 27, 28 im Wesentlichen den gesamten Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 durchlaufen. Nun wird die von der Person angesogene Umgebungsluft über den Lufteinlass 11 in den Innenraum 10 geleitet. Bedarfsweise kann am Lufteinlass 11 ein Partikelfilter 3 die so eingesogene Luft von Schweb- und Schmutzpartikeln befreien. Dort wechselwirkt die UVC-Strahlung der UVC-Laserstrahlen 26, 27, 28 mit den Partikeln der Luft, insbesondere werden Keime und Mikroorganismen abgetötet. Die so desinfizierte Luft gelangt über den Luftauslass 12 nun zur hier nicht dargestellten Atemmaske der zu schützenden Person.
Alternativ kann bei entsprechender Ausbildung der Luftdesinfektionsvorrichtung auch sowohl das Einatmen wie auch das Ausatmen direkt durch die eine Desinfektionskammer 1 geleitet werden. Dabei muss berücksichtigt werden, dass das Luftvolumen im Innenraum 10 der Desinfektionskammer 1 klein gegenüber dem normalen Atemvolumen einer Person ist, damit stets ausreichend frische Umgebungsluft zur zu beatmenden Person führt. In diesem Falle wird vorteilhaft mit nur einer Luftdesinfektionsvorrichtung, also mit nur einer Desinfektionskammer 1 sowohl die eingeatmete Luft, wie auch die ausgeamtete Luft desinfiziert, sodass also auch die ausgeamtete Luft einer infektiösen Person desinfiziert werden kann.
In weiterer verfahrensgemäßen Ausbildung können auch 2 Luftdesinfektionsvorrichtungen, also zwei Desinfektionskammern 1 parallel angeordnet sein, wobei die eine mittels geeigneter Ventile, insbesondere Rückschlagventile nur für das Einatmen und die andere Desinfektionskammer 1 nur für das Ausatmen zuständig ist. bei dieser Ausführung können auch größere Volumen in der Desinfektionskammer 1 verwendet werden, da nicht die Probleme einer nur hin- und herbewegten Luftsäule ohne ausreichenden Austausch mit Frischluft zu befürchten ist.
Zur Kontrolle der Effizienz und Qualität der Desinfektion können auch entsprechende Biosensoren 41, 42 die Qualität der zugeführten bzw. der abgeführten Luft messen. Daneben können auch Drucksensoren vorgesehen sein, um beispielsweise bei einer am Luftauslass 12 angeschlossen Atemmaske einen kleinen Unterdruck beim Einatmen sofort zu detektieren, um dann entsprechend steuerbare Einlass- und Auslassventile öffnen zu können. Ferner kann auch die Luftmenge gemessen werden, um beispielswese die Lichtintensität der UVC-Lichtquellenmittel 2 bei einer schnelleren und/oder kräftigeren Atmung erhöhen zu können bzw. bei einer ruhigeren Atmung die Strahlungsintensität zu verringern. Als weitere Qualitätsprüfung kann ein Ozonsensor vorgesehen sein, der bei Überschreiten eines Ozongrenzwertes ein Alarmsignal gibt oder die Intensität der UVC-Strahlung vermindert. Dies dürfte jedoch bei einer UVC-Strahlung im Wellenlängenbereich von 250 bis 270 nm nicht erforderlich sein, da sich Ozon bei UVC-Bestrahlung von Luft eher bei Wellenlängen unterhalb von 200 nm bildet.
Vorteilhaft kann die Luftdesinfektionsvorrichtung mit seinen UVC-LED-Laser Luft zum Einatmen oder Ausatmen zuverlässig desinfizieren, wobei aufgrund des geringen Energiebedarfs des UVC-LED-Laser eine mobile Nutzung mit handlichen wiederaufladbaren Batterien (beispielsweise Powerbank für Mobiltelefone) für einen langen Zeitraum von mehreren Stunden oder Tagen möglich ist. Nach dem Wechsel der wiederlaufladbaren Batterie bzw. dem Wiederaufladen kann die Luftdesinfektionsvorrichtung stets weiterverwendet werden. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber Einmalschutzmasken, die nur für einen maximalen Nutzungszeitraum von wenigen Stunden verwendbar sind und nachfolgend entsorgt werden müssen.
Bezugszeichenliste

1: Desinfektionskammer
10: Innenraum
100: Gehäuse
11: Lufteinlass
12: Luftauslass
13: Seitenwand
14: Stirnseite
15: Oberseite
16: Unterseite
17: Spiegel
171: Rotations- und/oder Kippspiegel
172: Parabolspiegel
18: Öffnung
2: UVC-Lichtquellenermittlung
21: erster UVC-Laser
22: zweiter UVC-Laser
23: dritter UVC-Laser
24: vierter UVC-Laser
26,26',26'',26''',: UVC-Laserstrahl
27: rücklaufender Laserstrahl
28: Einkopplungslaserstrahl
29: Laserstrahlabsorber
3: Partikelfilter
4: Sensor
41: erster Biosensor
42: zweiter Biosensor
5: Steuereinheit
51: wiederaufladbare Batterie
X: Strömungsrichtung
Z: Rotationsachse

Claims

Luftdesinfektionsvorrichtung mit einer Desinfektionskammer (1) mit Lufteinlass (11), Innenraum (10) und Luftauslass (12), wobei durch die Desinfektionskammer (1) die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass (11) zum Luftauslass (12) strömt, wobei in der Desinfektionskammer (1) UVC-Lichtquellenmittel (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als UVC-Lichtquellenmittel (2) ein oder mehrere UVC-Laser (21) sowie in der Desinfektionskammer (1) im Innenraum (10) eine Vielzahl von Spiegeln (17) vorgesehen sind, wobei UVC-Laser (21) und Spiegel (17) so angeordnet sind, dass vom UVC-Laser (21) abgegebene UVC-Laserstrahl(en) (26) mehrfach reflektierend den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) durchstreichen.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die UVC-Laser (21) außenseitig an der Desinfektionskammer (1) angeordnet sind, wobei der Laserausgang, an dem der Laserstrahl (26) ausgekoppelt wird, über eine Öffnung (18) in die Desinfektionskammer (1) zeigt.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desinfektionskammer (1) quaderförmig ausgebildet ist, wobei die Desinfektionskammer (1) eine Höhe aufweist, die geringfügig größer ist als der Durchmesser eines einzelnen UVC-Laserstrahls (26) oder der Höhenausdehnung mehrerer übereinander angeordneter UVC-Laserstrahlen (26).
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (17) in einer festen Anordnung im Innenraum (10) befestigt sind.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationsspiegel und/oder Kippspiegel (171) vorgesehen ist, der im Brennpunkt eines Parabolspiegels (172) angeordnet ist, wobei der UVC-Laser (21) auf den Rotationsspiegel und/oder Kippspiegel (171) gerichtet ist und der Parabolspiegel (172) so an der Desinfektionskammer (1) angeordnet ist, dass die davon reflektierten Laserstrahlen (26) den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) durchstreichen.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Innenraum (10) zeigenden Wandungen der Desinfektionskammer (1) verspiegelt sind.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UVC-Laser (21) ein LED-Laser ist, der eine UVC-Strahlung mit Wellenlängen von 200 nm bis 280 nm, insbesondere 250 nm bis 270 nm abgibt.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Lufteinlass (11) ein Partikelfilter (3) und/oder ein ansteuerbares Einlassventil vorgesehen sind.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Luftauslass (12) ein Rückschlagventil und/oder ein ansteuerbares Auslassventil vorgesehen sind.
Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Lufteinlass (11) ein erster Biosensor (41) und/oder am Luftauslass (12) ein zweiter Biosensor (42) vorgesehen sind.
Luftdesinfektionsverfahren mit einer Desinfektionskammer (1) mit Lufteinlass (11), Innenraum (10) und Luftauslass (12), wobei durch die Desinfektionskammer (1) die zu desinfizierende Luft vom Lufteinlass (11) zum Luftauslass (12) strömt und dabei UVC-Bestrahlung ausgesetzt ist, insbesondere mit einer Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Erzeugen wenigstens eines UVC-Laserstrahls (26), der in den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) geleitet wird, - vielfaches Reflektieren der UVC-Laserstrahlen (26) im Innenraum (10), wobei die UVC-Laserstrahlen (26) auf ihrem Laufweg im Wesentlichen den gesamten Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) durchlaufen.
Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder UVC-Laserstrahl (26) nach dem Durchlauf durch den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) absorbiert wird.
Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder UVC-Laserstrahl (26) nach dem Durchlauf durch den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) wieder am Anfang seines Laufweges auf sich selbst eingekoppelt wird.
Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Laserstrahlen (26',26'',26''') erzeugt werden, wobei auf einen ersten Laserstrahl (26) nach einem Teillaufweg mehrfach nacheinander jeweils ein weiterer Lasterstrahl (26',26'',26''') auf den davor eingebrachten Laserstrahl (26,26',26'',26''') eingekoppelt wird.
Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der UVC-Laserstrahl (26) nach dem Durchlauf phasengleich eingekoppelt wird.
Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die UVC-Laserstrahlen (26) kreuzungsfrei im Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) geführt werden.
Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die UVC-Laserstrahlen (26) sich auf Ihrem Laufweg im Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) kreuzen.
Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass gepulste UVC-Laserstrahlen (26) verwendet werden.
Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die UVC-Laserstrahl(en) (26) auf einen Rotations- und/oder Kippspiegel (171) gerichtet wird, wobei die UVC-Laserstrahlen (26) im Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) verteilt werden.
Verwendung der Luftdesinfektionsvorrichtung und /oder des Luftdesinfektionserfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche für die Desinfektion von Einatemluft für zu schützende Personen und/oder für die Desinfektion von Ausatemluft für infektiöse Personen.