EP4132598A1 - Luftdesinfektionsvorrichtung und verfahren damit - Google Patents

Luftdesinfektionsvorrichtung und verfahren damit

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Publication number
EP4132598A1
EP4132598A1 EP21716706.3A EP21716706A EP4132598A1 EP 4132598 A1 EP4132598 A1 EP 4132598A1 EP 21716706 A EP21716706 A EP 21716706A EP 4132598 A1 EP4132598 A1 EP 4132598A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
uvc
disinfection
disinfection chamber
interior
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21716706.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Höhne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Q One Holding AG
Original Assignee
Q One Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Q One Holding AG filed Critical Q One Holding AG
Publication of EP4132598A1 publication Critical patent/EP4132598A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/11—Apparatus for controlling air treatment
    • A61L2209/111—Sensor means, e.g. motion, brightness, scent, contaminant sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/12—Lighting means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the invention relates to an air disinfection device with a disinfection chamber with an air inlet, interior and air outlet, the air to be disinfected flows through the disinfection chamber from the air inlet to the air outlet, UVC light source means being provided in the disinfection chamber and the disinfection chamber (1) equipped with a reflective surface in the interior is.
  • the invention also relates to an air disinfection method with a disinfection chamber with air inlet, interior and air outlet, the air to be disinfected flows through the disinfection chamber from the air inlet to the air outlet and is exposed to UVC radiation, in particular with an air disinfection device.
  • Air disinfection devices are known in the prior art in various configurations and for various applications.
  • so-called air cleaners for living spaces which have an air inlet and an air outlet with a cleaning chamber in between.
  • the cleaning chamber then contains air cleaning agents, often a filter or air washer or also UV light irradiation.
  • air purifiers are mostly supplied with mains power and accordingly cannot be used in a mobile manner, or only very awkwardly.
  • respiratory masks which also have a type of cleaning chamber in which germ-retaining and / or germicidal material (filter material) is contained, through which the person wearing the mask sucks in ambient air when inhaling.
  • exhalation valves are also often provided in order to enable a controlled path for the air exhaled by the wearer and to avoid that when Exhale the wearer lifts the mask and could thus draw in additional air.
  • technically complex air preparation and disinfection devices are known which are known, for example, for stationary use in hospitals.
  • DE 102018 129811 A1 describes a pressure vessel for receiving compressed air for dental medical applications, the compressed air being disinfected by means of UVC LEDs with internal reflective surfaces arranged in the container.
  • the compressed air vessel can be viewed as a disinfection chamber, with only one passage being provided for supplying and removing air.
  • DE 20021 236 U1 describes a device for cleaning air in which an air flow is guided from a lower air inlet to an upper air outlet through a housing with UVC light sources, the light sources inside the housing, which consists of two parabolic curved areas , are arranged in the respective focal points (focal lines).
  • WO 03/039604 A2 shows an air disinfection device which has an air inlet and an air outlet with a disinfection chamber arranged in between.
  • the UV light source is arranged outside the disinfection chamber and shines through a UV light inlet opening into the disinfection chamber.
  • This chamber is provided with partly reflective surfaces and a diffusing mirror.
  • An air inlet tube is made of UV-permeable quartz glass in order to distribute the UV light within the housing and to be able to reflect it completely with the appropriate coating.
  • the object of the invention is to provide an air disinfection device or a method with which a reliable disinfection of the air flowing through, in particular for the breathing air supply for persons to be protected from infections, is made possible
  • the device is permanently replaceable, inexpensive, compact, energy-efficient and can therefore be used in particular in a mobile manner.
  • This object is achieved with an air disinfection device according to claim 1 and a method according to claim 11.
  • the preferred use of this device or this method for air disinfection is the supply of people to be protected from infections and / or the disinfection of exhaled air of an infectious person.
  • one or more UVC lasers (21) are provided as UVC light source means (2) and a large number of mirrors (17) are provided in the disinfection chamber (1) in the interior (10) as a reflective surface, with UVC lasers (21 ) and mirror (17) are arranged so that the UVC laser beam (s) (26) emitted by the UVC laser (21) cross the interior (10) of the disinfection chamber (1) with multiple reflections, and that the disinfection chamber (1) is cuboid is formed, wherein the disinfection chamber (1) has a height (H) which corresponds to the diameter of a single UVC laser beam (26) or the height extension of several UVC laser beams (26) arranged one above the other, the intense UVC radiation from the or the UVC laser distributed throughout the interior of the disinfection chamber, so that the air flowing through the disinfection chamber and thus any air cargo, in particular any microorganisms, of the disinfecting UVC radiation over a length er exposure path and a longer exposure time is exposed, namely the time in which an air particle
  • a good killing effect against microorganisms, bacteria and / or viruses is achieved and thus the number of germs in the air that is passed through is considerably reduced.
  • a flat disinfection chamber is provided, which is acted upon by the UVC laser beam in one plane.
  • several UVC lasers can also be arranged one above the other in such a way that their laser beams are different from one another parallel planes and fill the entire flat-cuboid disinfection area.
  • UVC lasers with a low power consumption of a few milliwatts are sufficient to disinfect an average tidal volume of a person while flowing through the disinfection chamber.
  • the UVC laser radiation allows higher energy to act selectively on the irradiated medium.
  • the UVC laser (s) is / are arranged on the outside of the disinfection chamber, with the laser output at which the laser beam is coupled out pointing through an opening into the disinfection chamber, the laser does not impair the passage of air in the interior of the disinfection chamber. Furthermore, the laser is easier to replace for maintenance purposes.
  • the UVC laser beam is coupled into the disinfection chamber in a central area, which is aligned centrally and perpendicular to the vertical extension of the cuboid disinfection chamber and the mirrors are oriented perpendicular to this central area, results in an alignment of the introduced laser beam guaranteed centrally within the disinfection chamber along the central surface despite multiple reflections and thus effective disinfection achieved in the interior of the disinfection chamber swept by the laser beam.
  • the UVC laser beams are coupled in parallel to the central surface in the disinfection chamber, the UVC laser beams being arranged equidistantly along the height extension.
  • the entire interior of the disinfection chamber is also covered at a somewhat greater height. In this respect, a high efficiency of the UVC irradiation in the disinfection chamber and thus an optimal disinfection of the air flowing through it is achieved. If the mirrors are fixed in a fixed arrangement in the interior, a very robust disinfection chamber can be provided.
  • the disinfection chamber is designed as a one-piece cast aluminum component with mirror surfaces polished in on the inside, which forms a particularly stable disinfection chamber that shows a high degree of constancy and strength with regard to the alignment of the mirror for the laser beam (s).
  • a further increase in efficiency is achieved with a given UVC radiation output in that the walls of the disinfection chamber facing the interior are mirrored. Scattered light from the UVC laser beams is thus repeatedly reflected back into the interior of the disinfection chamber and improves the UVC light penetration and thus the disinfecting effect.
  • the UVC laser is preferably an LED laser which emits UVC radiation with wavelengths of 200 nm to 280 nm, in particular 250 nm to 270 nm.
  • UVC LED lasers with a power of 1 mW to 70 mW, in particular 3 mW to 20 mW, can be used, which are available on the market at reasonable prices.
  • a particle filter and / or a controllable inlet valve are provided at the air inlet.
  • the air inlet can only be opened as required, which can reduce the possible ingress of dirt.
  • a check valve and / or a controllable outlet valve are provided at the air outlet, the check valve at the air outlet prevents air from flowing back through the disinfection chamber against the working direction.
  • This can be an alternative or a supplement controllable outlet valve take over this function or also cut off the air flow during breaks in use.
  • a first biosensor is provided at the air inlet and / or a second biosensor is provided at the air outlet.
  • a biosensor at the air inlet the biological quality of the air supplied, in particular the presence of microorganisms, can be determined.
  • a second biosensor can also measure the biological quality of the air at the air outlet. It is thus possible, when using the air disinfection device for a person to be protected, to measure the content of any microorganisms in the air in front of the disinfection device and when leaving the disinfection device in order to be able to prove the quality of the disinfection.
  • the exhaled air can be checked by an infectious person, so that the still possible presence of microorganisms via the first biosensor can be checked at the air inlet and the proper germ reduction by the second biosensor can be checked at the air outlet.
  • the solution according to the method is characterized by the following steps: generating at least one UVC laser beam, which is directed into the interior of the disinfection chamber in a central area that is perpendicular to the vertical extension of the cuboid disinfection chamber, the height of the disinfection chamber being the diameter of the UVC -Laser beam or the UVC laser beams arranged one above the other, multiple reflection of the UVC laser beams in the interior, the UVC laser beams essentially passing through the entire interior of the disinfection chamber parallel to the central surface on their path.
  • the distribution of the UVC laser beams with multiple reflections in the interior of the disinfection chamber essentially covers the entire interior of the disinfection chamber, so that air flowing through it is penetrated intensively by the UVC laser beams, so that any microorganisms present in it are reliably killed, i.e. the number of germs is significantly reduced.
  • each UVC laser beam is absorbed after passing through the interior of the disinfection chamber, precisely definable paths are provided for each UVC laser beam and uncontrolled scattered UVC laser light is avoided by the absorption at the end of the passage.
  • each UVC laser beam is coupled back to itself at the beginning of its path after passing through the interior of the disinfection chamber. This ensures that the residual intensity of the respective UVC laser beam after passing through the interior is not destroyed by absorption, but is coupled in to amplify the signal.
  • a plurality of laser beams are generated, with a further laser beam being coupled into the previously introduced laser beam several times in succession on a first laser beam after a partial travel path.
  • both absorption at a defined point and feedback of the laser beam to the beginning of its laser path can take place.
  • An advantageous signal amplification of the UVC radiation is achieved in particular if the UVC laser beam is coupled in phase after it has passed through. This can be done by precisely defining the path length for the U VC laser beam can be reached at its wavelength and coherence length up to the new coupling point.
  • the UVC laser beams are guided without crossing in the interior of the disinfection chamber, the UVC laser beams are largely undisturbed over the entire route. This ensures the effectiveness of the UVC radiation for killing microorganisms essentially over the entire path of the UVC laser beams.
  • the attenuation of the signal due to scattering / dissipation on air particles should remain very small.
  • the UVC laser beams cross on your path in the interior of the disinfection chamber.
  • mutual influencing of intersecting laser beams is consciously accepted in order to enable a greater distribution of the UVC radiation in the interior of the disinfection chamber.
  • a lower degree of structural accuracy for the disinfection chamber is possible, so that it can be constructed more cost-effectively. It goes without saying that the attenuation of the signal intensity due to scattering and superposition phenomena is greater than when the UVC laser beams are guided without crossing according to the embodiment described above.
  • the entire volume of air passed through the disinfection chamber should be completely illuminated by this much more scattered UVC radiation, so that any isolated germs (microorganisms) that may occur are in any case touched by UVC radiation, which is due to the very discrete nature of the above version Spread of the UVC laser beams is not always to be expected.
  • UVC laser beams If pulsed UVC laser beams are used, high-energy UVC laser pulses can be introduced into the interior of the disinfection chamber, which in turn have a strong germicidal effect. Due to the multiple reflection of these pulsed UVC laser beams, essentially the entire interior of the disinfection chamber is passed through, With certain geometric constellations, crossing paths of the specified UVC laser beams are also possible without the energetically rich UVC laser light pulses meeting at these crossing points.
  • FIG. 1 shows an air disinfection device according to a first
  • FIG. 2 an air disinfection device in a second embodiment
  • FIG. 3 shows an air disinfection device in a third embodiment
  • FIG. 4 shows an air disinfection device in a fourth embodiment.
  • FIG. 1 a first embodiment of an air disinfection device is shown in a schematic, partially sectioned view.
  • the air disinfection device has a disinfection chamber 1, the disinfection chamber 1 having an interior 10, to which an air inlet 11 is arranged on one side of the disinfection chamber 1 and an air outlet 12 is arranged on the opposite side. Air can thus flow from the air inlet 11 through the interior 10 to the air outlet 12 through this disinfection chamber 1.
  • the disinfection chamber 1 is essentially cuboid, with the largest longitudinal extension in Direction of flow X of the air flowing through the disinfection chamber 1 is aligned and the width of the disinfection chamber 1 is aligned transversely to the direction of flow X of the air.
  • the side walls 13 of the disinfection chamber 1 are shown in the plane of the drawing above and below.
  • End faces 14 of the disinfection chamber 1 are shown on the left and right in the plane of the drawing in FIG. 1. The end faces 14 are open for the air to be disinfected to flow freely.
  • a housing 100 can be arranged around the disinfection chamber 1, which is provided for the air inlet 11 and air outlet 12, suitable transitions to hose connections etc.
  • the disinfection chamber 1 is shown in a top view, that is, with the top side 15 omitted, as a view of the underside 16.
  • mirrors 17 are arranged in the interior 10 along the two side walls 13.
  • an opening 18 is provided, to which a first UVC laser 21 is attached as UVC light source means 2.
  • the first UVC laser 21 is preferably inserted airtight with its laser output in the opening 18.
  • the UVC laser beam 26, which is emitted by the first UVC laser 21, is shown in dash-dotted lines.
  • the UVC laser beam 26 is reflected several times over its path on the mirrors 17, so that a path of the UVC laser beam 26 (dash-dotted illustration) extends over the entire interior 10 of the disinfection chamber 1.
  • the UVC laser beam 26 is reflected back into a returning laser beam 27 (indicated by dashed lines), so that a corresponding return of the Laser beam results, which is coupled again in a suitable manner at the beginning of its path on itself (see short-dashed coupling laser beam 28).
  • the path of the UVC laser beam 26, the returning laser beam 27 and the coupling laser beam 28 lies on a plane parallel to the top 15 or bottom 16 of the disinfection chamber 1, so that the paths of the UVC laser beam 26 coincide with the paths of the returning laser beams 27 and intersect coupling laser beam 28. At these intersection points, there is a conscious scattering or swirling of the UVC radiation, so that an increased distribution of the UVC radiation in the interior 10 of the disinfection chamber 1 can be expected.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention, in which the same or similar components to the embodiment according to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the path of the laser beams 26, 27, 28 is designed so that the path of the laser beams 26, 27, 28 does not cross which the UVC laser beam 26 is oriented within the interior 10 is directed via appropriately oriented mirrors. This ensures that the returning laser beam 27 is coupled back into the beginning of its path (UVC laser beam 26) via appropriately aligned mirrors 17 by means of a coupling laser beam 28.
  • FIG. 3 shows an air disinfection device with a disinfection chamber 1, in which the UVC laser beam 26 emitted by the first UVC laser 21 along a surface parallel to the plane of the drawing through the interior 10 of the disinfection chamber 1 to a laser beam absorber 29 at the left end of the in the plane of the drawing Disinfection chamber 1 is performed.
  • the UVC laser beam 26 is guided without crossing.
  • the clear height of the interior 10 of the disinfection chamber 1 should be designed in such a way that it corresponds as precisely as possible to the radiation diameter of the first UVC laser 21. This ensures that the entire free cross section corresponding to the open end faces 14 is traversed over the entire area of the interior 10 by the UVC laser beam 26 and possibly by the returning laser beam 27 (according to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2). This ensures that the air flowing through the interior 10 of the disinfection chamber 1 interacts with the UVC radiation and, in particular, microorganisms carried along in the air are killed by the UVC radiation.
  • a total of four UVC lasers 21, 22, 23, 24 are provided as UVC light source means 2, each of which is arranged at four corresponding, spaced-apart openings 18 on the disinfection chamber 1.
  • the first UVC laser 21 generates a UVC laser beam 26 which, after a partial travel path, is received in a newly introduced UVC laser beam 26 ', so that the intensity of the weakened UVC laser beam of the first UVC laser 21 matches the newly introduced UVC laser beam 26 'reinforced.
  • a new UVC laser beam 26 ′′ from a third UVC laser 23 is then coupled in to this UVC laser beam 26 ′.
  • UVC laser beam signal is now mirrored several times over a further partial path until the UVC laser beam is combined with a new UVC laser beam 26 '"generated by a fourth laser 24.
  • This UVC laser beam 26 ′ ′′ is then directed onto a laser beam absorber 29 after a subsequent partial travel path.
  • this embodiment could also include a returning laser beam 27 with renewed coupling at the beginning of the path.
  • further combinations of the aforementioned features from the four exemplary embodiments can be combined with one another in order to be able to specify further embodiments of the invention.
  • a particle filter 3 is provided at the air inlet 11, which frees the air flowing in there at the air inlet 11 from suspended particles and dirt particles, so that the interior 10 of the disinfection chamber 1 remains as clean as possible and during the UVC irradiation by the Interior 10 air flowing through the lowest possible radiation losses occur due to scattering and dissipation.
  • an inlet valve can be provided at inlet 11.
  • this inlet valve can be a simple mechanical check valve in order to prevent an air flow against the desired inlet direction (flow direction X).
  • the inlet valve can also be an electrically controllable valve.
  • An outlet valve is also provided at the air outlet 12. That it can also be designed as a check valve to avoid an undesired backflow of air against the flow direction X or also as a controllable outlet valve.
  • sensors 4 are provided that can measure conditions on the air disinfection device.
  • a first biosensor 41 can preferably be provided at the air inlet 11 and a second biosensor 42 at the air outlet 12.
  • sensors 4 can be used as air flow meters for Measurement of the ozone content of the air after the UVC irradiation and pressure sensors can be provided.
  • the sensors 4 are connected to a control unit 5, which preferably has a rechargeable battery 51 as a voltage supply.
  • the UVC light source means 2 are connected to the control unit 5.
  • the UVC light source means can, for example, light up continuously while the air cleaning device is in use (battery inserted). Alternatively, the UVC LED laser can only be switched on for the required disinfection process, for example for each breath (triggered by pressure sensors).
  • controllable valves namely the inlet valve and / or the outlet valve can be connected to the control unit 5.
  • the air disinfection method is described below on the basis of the embodiments proposed here according to FIGS. 1 to 4 of the air disinfection device.
  • Air to be disinfected is sucked in, for example, by a person to be protected from infections via a breathing mask arranged at the air outlet 12.
  • the UVC light source means 2 are switched on via the control unit 5, so that UVC laser beams 26, 27, 28 essentially pass through the entire interior 10 of the disinfection chamber 1 in the interior 10 of the disinfection chamber 1.
  • the ambient air sucked in by the person is now conducted into the interior 10 via the air inlet 11.
  • a particle filter 3 at the air inlet 11 can free the air thus sucked in from suspended particles and dirt particles.
  • There the UVC radiation of the UVC laser beams 26, 27, 28 interacts with the particles in the air, in particular germs and microorganisms are killed.
  • both inhalation and exhalation can be passed directly through one disinfection chamber 1. It must be taken into account that the air volume in the interior 10 of the disinfection chamber 1 is small compared to the normal breathing volume of a person, so that there is always sufficient fresh ambient air to the person to be ventilated.
  • only one air disinfection device, ie with only one disinfection chamber 1 is used to disinfect both the inhaled air and the evacuated air, so that the evacuated air of an infectious person can also be disinfected.
  • two air disinfection devices i.e. two disinfection chambers 1
  • two air disinfection devices can be arranged in parallel, one being responsible only for breathing in and the other disinfection chamber 1 only for breathing out by means of suitable valves, in particular check valves.
  • suitable valves in particular check valves.
  • larger volumes can also be used in the disinfection chamber 1, since the problems of an air column only being moved back and forth without sufficient exchange with fresh air need not be feared.
  • corresponding biosensors 41, 42 can also measure the quality of the air that is fed in or discharged.
  • pressure sensors can also be provided in order, for example, with a breathing mask connected to the air outlet 12, to immediately detect a small negative pressure during inhalation in order to then be able to open appropriately controllable inlet and outlet valves.
  • the amount of air can also be measured in order, for example, to be able to increase the light intensity of the UVC light source means 2 in the case of faster and / or more vigorous breathing or to reduce the radiation intensity in the case of calmer breathing.
  • An ozone sensor can be provided as a further quality check, which gives an alarm signal if an ozone limit value is exceeded or which reduces the intensity of the UVC radiation. This is likely however, it may not be necessary in the case of UVC radiation in the wavelength range from 250 to 270 nm, since ozone is more likely to be formed at wavelengths below 200 nm when air is exposed to UVC radiation.
  • the air disinfection device with its UVC-LED laser can reliably disinfect air for inhalation or exhalation, whereby, due to the low energy requirement of the UVC-LED laser, mobile use with handy rechargeable batteries (e.g. power bank for mobile phones) for a long period of several hours or days is possible. After changing the rechargeable battery or recharging, the air disinfection device can always be used. This is a considerable advantage compared to single-use protective masks, which can only be used for a maximum period of use of a few hours and which then have to be disposed of.

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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 und die Desinfektionskammer (1) im Innenraum mit reflektierender Oberfläche ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als UVC-Lichtquellenmittel (2) ein oder mehrere UVC-Laser (21) sowie in der Desinfektionskammer (1) im Innenraum (10) als reflektierende Oberfläche 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, und dass die Desinfektionskammer (1) quaderförmig ausgebildet ist, wobei die Desinfektionskammer (1) eine Höhe (H) aufweist, die dem Durchmesser eines einzelnen UVC-Laserstrahls (26) oder der Höhenausdehnung bei mehreren übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen (26) entspricht. Ferner betrifft die Erfindung ein Luftdesinfektionsverfahren damit.

Description

Luftdesinfektionsvorrichtung und Verfahren damit
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 und die Desinfektionskammer (1) im Innenraum mit reflektierender Oberfläche ausgestattet ist. 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 nur schwerlich 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.
Die DE 102018 129811 A1 beschreibt ein Druckgefäß zur Aufnahme von Druckluft für dentalmedizinische Anwendungen, wobei die Druckluft mittels UVC- LEDs mit im Behälter angeordneten, innen liegenden Reflexionsflächen desinfiziert wird. Dabei kann das Druckluftgefäß als Desinfektionskammer angesehen werden, wobei zum Zu- und Abführen von Luft nur ein Durchlass vorgesehen ist.
Die DE 20021 236 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen von Luft, bei der ein Luftstrom, von einem unteren Lufteinlass zu einem oberen Luftauslass durch ein Gehäuse mit UVC-Lichtquellen geführt wird, wobei die Lichtquellen innerhalb des Gehäuses, das aus zwei parabelförmig gekrümmten Bereichen besteht, in den jeweiligen Brennpunkten (Brennlinien) angeordnet sind.
In der WO 03/039604 A2 wird eine Luftdesinfektionsvorrichtung gezeigt, die einen Lufteinlass und einen Luftauslass mit einer dazwischen angeordneten Desinfektionskammer aufweist. Die UV-Lichtquelle ist im dargestellten Ausführungsbeispiel außerhalb der Desinfektionskammer angeordnet und strahlt durch eine UV-Lichteinlassöffnung in die Desinfektionskammer. Diese Kammer ist mit teils reflektierenden Oberflächen sowie mit einem Streuspiegel versehen. Ein Lufteinlassrohr ist aus UV-durchlässigem Quarzglas erstellt, um das UV-Licht innerhalb des Gehäuses verteilen und bei entsprechender Beschichtung vollständig reflektieren zu können.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, 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, ermöglicht wird, wobei die Vorrichtung dauerhaft ersetzbar, 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 (2) ein oder mehrere UVC-Laser (21) sowie in der Desinfektionskammer (1) im Innenraum (10) als reflektierende Oberfläche 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, und dass die Desinfektionskammer (1) quaderförmig ausgebildet ist, wobei die Desinfektionskammer (1) eine Höhe (H) aufweist, die dem Durchmesser eines einzelnen UVC-Laserstrahls (26) oder der Höhenausdehnung bei mehreren übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen (26) entspricht, 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 und 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. Ferner wird damit eine flach ausgebildete Desinfektionskammer bereitgestellt, 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 und den gesamten flach-quaderförmigen Desinfektionsraum ausfüllen. .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. Insbesondere lässt die UVC-Laserstrahlung punktuell höhere Energie auf das durchstrahlte Medium wirken.
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.
Dadurch, dass bei einem einzelnen UVC-Laserstrahl der UVC-Laserstrahl in einer Zentralfläche, die mittig und senkrecht zur Höhenerstreckung der quaderförmigen Desinfektionskammer ausgerichtet ist, in der Desinfektionskammer eingekoppelt ist und die Spiegel senkrecht zu dieser Zentralfläche orientiert sind, wird eine Ausrichtung des eingebrachten Laserstrahls mittig innerhalb der Desinfektionskammer entlang der Zentralfläche trotz mehrfacher Reflexionen gewährleistet und damit eine wirkungsvolle Desinfektion im vom Laserstrahl überstrichenen Innenraum der Desinfektionskammer erreicht.
Bei mehreren übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen sind die UVC- Laserstrahlen parallel zur Zentralfläche in der Desinfektionskammer eingekoppelt, wobei die UVC-Laserstrahlen äquidistant entlang der Höhenerstreckung verteilt angeordnet sind. Entsprechend wird der gesamte Innenraum der Desinfektionskammer auch bei etwas größerer Höhenerstreckung erfasst. Insoweit wird eine hohe Effizienz der UVC-Bestrahlung in der Desinfektionskammer und somit eine optimale Desinfektion der dadurch strömenden Luft erreicht. 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.
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 in einer Zentralfläche, die senkrecht zur Höhenerstreckung der quaderförmigen Desinfektionskammer ausgerichtet ist, geleitet wird, wobei die Höhe der Desinfektionskammer dem Durchmesser des UVC-Laserstrahl oder der übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen entspricht, vielfaches Reflektieren der UVC-Laserstrahlen im Innenraum, wobei die UVC-Laserstrahlen auf ihrem Laufweg im Wesentlichen den gesamten Innenraum der Desinfektionskammer parallel zur Zentralfläche 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 U VC- 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.
Nachfolgend werden fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 eine Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem ersten
Ausführungsbeispiel in einer schematischen, teils geschnittenen Draufsicht, Fig. 2 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel und
Fig. 4 eine Luftdesinfektionsvorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 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 Fig. 1 sind die Seitenwände 13 der Desinfektionskammer 1 in der Zeichenebene oben und unten dargestellt. Stirnseiten 14 der Desinfektionskammer 1 sind in Zeichenebene in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der gleiche oder ähnliche Bauteile zur Ausführungsform gemäß Fig. 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 Fig. 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 möglichst exakt 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 Fig. 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 Fig. 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.
Ferner werden nachfolgend weitere Ausstattungsmerkmale der Luftdesinfektionsvorrichtung nunmehr stellvertretend anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 erläutert. Diese Merkmale können auch die Ausführungsbeispiele der Figuren 2 bis 4 und daraus abgewandelte Ausführungsformen weiterentwickeln.
An der in Fig. 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 Figuren 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 zwei 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 Unterdrück 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
Desinfektionskammer 3 Partikelfilter
10 Innenraum
100 Gehäuse 4 Sensor 11 Lufteinlass 41 erster Biosensor
12 Luftauslass 42 zweiter Biosensor
13 Seitenwand
14 Stirnseite 5 Steuereinheit
15 Oberseite 51 wiederaufladbare Batterie 16 Unterseite
17 Spiegel X Strömungsrichtung
18 Öffnung 2 UVC-Lichtquellenermittlung
21 erster U VC- Laser
22 zweiter U VC- Laser
23 dritter U VC- Laser
24 vierter U VC- Laser 26,26‘,26“,26‘“, U VC- Laserstrahl
27 rücklaufender Laserstrahl
28 Einkopplungslaserstrahl
29 Laserstrahlabsorber

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. 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 und die Desinfektionskammer (1) im Innenraum mit reflektierender Oberfläche ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als UVC- Lichtquellenmittel (2) ein oder mehrere UVC-Laser (21) sowie in der Desinfektionskammer (1) im Innenraum (10) als reflektierende Oberfläche 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, und dass die Desinfektionskammer (1) quaderförmig ausgebildet ist, wobei die Desinfektionskammer (1) eine Höhe (H) aufweist, die dem Durchmesser eines einzelnen U VC- Laserstrahls (26) oder der Höhenausdehnung bei mehreren übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen (26) entspricht.
2. 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.
3. Luftdesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem UVC-Laserstrahl (26) der UVC- Laserstrahl (26) in einer Zentralfläche (F), die mittig und senkrecht zur Höhenerstreckung der quaderförmigen Desinfektionskammer (1) ausgerichtet ist, in der Desinfektionskammer eingekoppelt ist und die Spiegel (17) senkrecht zu dieser Zentralfläche (F) orientiert sind..
4. Luftdesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 3, jedoch bei mehreren übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen (26), dadurch gekennzeichnet, dass die UVC-Laserstrahlen (26) parallel zur
Zentralfläche (F) in der Desinfektionskammer eingekoppelt sind, wobei die UVC-Laserstrahlen (26) äquidistant entlang der Höhenerstreckung verteilt angeordnet sind.
5. Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (17) in einer festen Anordnung im Innenraum (10) befestigt sind.
6. Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Innenraum (10) zeigenden Wandungen der Desinfektionskammer (1) verspiegelt sind.
7. 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.
8. Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Lufteinlass (11) ein
Partikelfilter (3) und/oder ein ansteuerbares Einlassventil vorgesehen sind.
9. Luftdesinfektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Luftauslass (12) ein Rückschlagventil und/oder ein ansteuerbares Auslassventil vorgesehen sind.
10. 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.
11. 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, mit einer Luftdesinfektionsvorrichtung mit einer quaderförmigen Desinfektionskammer (1) mit einer Höhe (H) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
Erzeugen wenigstens eines UVC-Laserstrahls (26), der in den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) in einer Zentralfläche (F), die senkrecht zur Höhenerstreckung der quaderförmigen Desinfektionskammer (1) ausgerichtet ist, geleitet wird, wobei die Höhe (H) der Desinfektionskammer (1) dem Durchmesser des UVC-Laserstrahl (26) oder der übereinander angeordneten UVC-Laserstrahlen (26) entspricht, 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) parallel zur Zentralfläche durchlaufen.
12. Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder UVC-Laserstrahl (26) nach dem Durchlauf durch den Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) absorbiert wird.
13. 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.
14. 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.
15. Luftdesinfektionsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der UVC-Laserstrahl (26) nach dem Durchlauf phasengleich eingekoppelt wird.
16. Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die UVC-Laserstrahlen (26) kreuzungsfrei im Innenraum (10) der Desinfektionskammer (1) geführt werden.
17. 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.
18. Luftdesinfektionsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass gepulste UVC-Laserstrahlen (26) verwendet werden.
19. 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.
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