KR100575511B1 - 액체 및 기체의 살균방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
살균될 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 하나 이상의 광섬유를 분포시키는 단계; 고강도의 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛을 상기 섬유에 정렬하는 단계; 상기 액체 또는 기체를 소정 기간 동안 광섬유에 조사시키는 단계를 포함하는 액체 및 기체를 살균하는 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 또한 상기 방법을 이용하는 장치에도 관한 것이다.
Description
본 발명은 액체 및 기체의 신규 살균방법 및 이 방법을 사용하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광섬유에 의해 액체와 기체에 방사된 광에 의해 액체와 기체를 살균하는 방법에 관한 것이다. 상기 광은 세균 또는 유해 현미 미생물(여과 장치를 통과하는 미생물)을 치사시키는데 특히 유용한 자외선(UVA, UVB, UVC)일 수 있다. 상기 광은 또한 바퀴벌레(하수도 망 또는 기타 인접 지역에 살고 있는 생물과 같은)의 번식환을 방해하는데 특히 유용한 스펙트럼을 가진 가시 영역의 광일 수 있다. 또는 유해 미생물을 치사시키는데 적합한 기타 스펙트럼의 광일 수 있다.
방사선은 천연, 공업적 및 가내 생태계에서 많은 종의 개체수 인자에 영향을 주는 것으로 알려져있다. 본 발명 명세서에서 지칭하는 "방사선"이라는 용어는 가시 스펙트럼, 즉 조명을 비롯한 모든 범위의 스펙트럼을 포함한다. 일개 주파수의 방사선은 일개 종의 개체수를 증가시킬 수 있는 동시에 다른 종을 불활성화 또는 제거(살균)할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "살균"은 유해 종의 개체수를 감소시키는 것에 관한 것이다. (예컨대, 질병 유발 생물을 선택적으로 불활성화시 키거나 및/또는 파괴시키는 것). 유해(바람직하지 않은) 종은 현미 생물(예컨대, 세균, 바이러스, 아메바성 낭포, 원생동물성 낭포) 또는 거시생물(예컨대, 바퀴벌레, 흰개미, 모기 또는 박쥐)일 수 있다. 예컨대, 자외선 (충분한 플럭스 밀도 및 적합한 파장)에 노출(조사)시키면 필수적인 데옥시리보핵산(DNA) 및/또는 리보핵산(RNA) 복제 서열을 파괴(살균)하는 것에 의해 세균을 치사시켜 많은 생물 또는 생명체를 불활성화시킨다. 이러한 유해 종의 상세한 것은 Water Environment Federations Research Foundation (WEFRF) 및 Environmental protection agency (EPA)에 의해 지금까지 알려진 공개된 문헌(폐수 살균에 관한)에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 이러한 현미 미생물의 예는 포자 형성하는 미생물 또는 포자를 형성하지 않는 미생물 또는 바이러스 또는 박테리오파아지 또는 낭포를 포함할 수 있다. 몇몇 예는 다음과 같다:
포자를 형성하지 않는 미생물
대장균(Escherichia coli)
엔테로박터 클로아카애(Enterobacter cloacae)
직접적인 전체 미생물 카운트 그룹(Direct Total Microbial Count groups)
배설물 대장균 유사 그룹
아에로모나스 히드로필라애/수베리아(Aeromonas hydrophilae/suberia)
시트로박터 프로인디(Citrobacter freundii)
캄필로박터 제주니(Camphylobacter jejuni)
온도 내약력 대장균유사 그룹
배설물 스트렙토코커스(streptococcus) 그룹
헤테로트로픽(Heterotrophic) (플레이트 카운트 그룹)
클레비시엘라 뉴모니아애(Klebisiella pneumoniae)
레기오넬라 두모피(Legionella dumofii)
레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila)
마이코박테륨 아븀(Mycobacterium avium)
스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)
스트렙토코커스 파애칼리스(Streptococcus faecalis)
살모넬라 티피(Salmonella typhi)
배설물 스트렙토코커스/엔테로코커스 (streptococci/enterococci)
살모넬라 종 그룹
마이코박테륨 켈로나애(Mycobacterium chelonae)
마이코박테륨 포르투투이툼(Mycobacterium fortutuitum)
슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aeruginosa)
시겔라 소네이(Shigella sonnei)
전체 대장균유사 그룹
예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica)
포자형성 미생물
바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis)
클로스트리디아(clostridia) 그룹
바이러스/박테리오파아지
콕사키에바이러스 (Coxsackievirus) B-1 내지 B-5
콕사키에바이러스 (Coxsackievirus) A-9
에코바이러스(Echoviruss) 1
에코바이러스(Echoviruss) 11
H-1 파르보바이러스 (parvoviruss)
A형 간염 바이러스
인간 레트로바이러스 유형 II
시미안 로타바이러스(Simian rotavirus)
B 40-8 박테리오파아지/박테리오데스 프라질리스(Bacteriodes fragilis)
F-특이적 박테리오파아지
소마틱 콜리파아지(Somatic coliphage) 그룹
V1 박테리오파아지
폴리오-1
폴리오-2
폴리오-3
레오바이러스-1
레오바이러스-3
낭포
크립토스포리듐 파르븀 오오시스트(Criptosporidium parvum oocysts)
엔타모에바 히스톨리티카(Entamoeba histolytica)
아칸타모에바 쿨베르트소니(Acanthamoeba culbertsoni)
지아르디아 람블리아(Giardia lamblia)
지아디아 무리스(Giadia muris)
나애글레리아 파울레리(Naegleria fowleri)
나애글레리아 그루베리(Naegleria gruberi)
거시 생물
바퀴벌레
흰개미
모기
박쥐.
램프나 레이저 광원을 사용하여 액체나 기체를 살균하는 현재의 방법과 수단은 이들 각각의 광학적 분포 구성에 주어진 한계로 인한 광학적 분포 범위 또는 효율 뿐만 아니라 이들의 각각의 디자인 기하 측면에서 제한을 받고 있다. 현존하는 공지 방법과 수단은 광섬유 및 결정, 또는 반사성 단부-컵 인터페이스, 또는 세미-홀로그래피, 부분적 유전성(dielectric) 링을 사용하지 않아 이들은 광학 에너지를 소정의 크기에 걸쳐 복수의 배치 지점으로 동시에 전달하는데 제한되고 있다. 이들 제한은 적합한 분배, 분포, 전달 및 투사 수단을 갖지 않는 것에 의해 공지 방법의 기하에 제한을 부과한다. 이들 제한은 또한 종래의 방법이 적어도 하나의 중앙 또는 원격 광원을 이용하는 것에 의해 액체나 기체를 살균하기 위한 광학 분포 네트워크를 만들거나 동작하지 못하게한다. 본 발명은 이들 제한을 극복하고 있다. 첫째, 전송과 분배 및/또는 확산용 광섬유 및 방사선 레이저를 사용하는 것에 의해, 또한 일개의 제1 파장을 전송하고 상기 파장을 본 발명의 섬유 단부에서 전환하는 것에 의해, 단부-컵 결정 인터페이스(예컨대, 본 발명에서와 같이)에서 전환시키기 위한 실제 거리에 대해 광섬유를 통한 광학 에너지의 제1 파장을 전송하는 본 발명의 능력은 a) 더 긴 파장(예컨대, IT 및 원거리 통신 광학적 분포 네트워크에서 장거리 전송 장치용으로 특히 적합한 것으로 알려진 파장과 같은 IR에서의 1064 nm 파장)을 이용하는 것에 의해 섬유에 들어가는 지점에서 손실 임계치를 감소시키고, 광섬유의 전송 범위를 향상시키며, 제한된 UV 전송 능력을 갖는 HGFS(예컨대, High Grade Fused Silica)와 같은 값비싼 UV 케이블 섬유의 사용 필요성을 없애는 것에 의해 중요한 진보성을 제공한다.
b) 단일 광원의 출력을 수십, 수백 또는 수천 지점(예컨대 원격 위치, 또는 원거리 위치 프로젝션, 및/또는 확산점)으로 동시에 분배되도록 하는 것에 의해 본 발명에 따른 살균기의 디자인 범위를 실질적으로 향상시킨다. c) 본 발명은 특별히 제한되지 않으며, 복수의 사용 지점(예컨대, 탭) 또는 복수의 최종 사용 지점에서의 중앙 리액터(예컨대, 도관 또는 챔버)에서 살균 공정이 일어나는 진보된 집적 네트워크를 비롯한 광범위한 살균 장치에 사용될 수 있다. 또한 레이저 빔을 실질적으로 원거리의 복수 지점으로 분배하는 본 발명의 방법에 따른 능력은 오존(예컨대, O3) 생성에 필요한 광의 적합한 파장(예컨대, 충분히 낮은 파장) 과 주파수의 전송을 용이하게 함으로써 고안자와 최종 사용자가 액체와 기체를 살균하기 위한 조합된 다공정 네트워크 플랫폼을 창제해내는 능력을 갖는 더 안전한 기하의 혜택을 받을 수 있다.
본 발명의 신규성과 진보성을 강조하고 나타내기 위해 레이저와 램프를 이용한 현재의 액체와 기체의 살균 방법과 수단을 설명한다.
종래의 특허를 참조하여, 본 발명의 진보성과 개혁적인 진보를 나타내도록 방법과 수단을 설명한다.
종래의 방법 및 수단과는 달리, 본 발명은 액체와 기체를 살균하기 위한 광학적 기본 구조를 갖는 상호작용적 모듈성 네트워크를 제공하는 점에서 본 발명의 유용성 범위는 신규 방법론에 포함된다. 또한, 본 발명은 제조자와 최종 사용자간의 상호접속성과 상호 조작가능성을 촉진시킨다. 단일 및/또는 이방향성 광 전송 원리를 이용하는 것에 의해, 고조파 전환되고 및/또는 주파수가 배가된다. 국부적 및/또는 광역 네트워크에 걸쳐 광을 쪼개어 안내하는 본 발명의 능력은 사용되는 물질의 손상 임계치와 같은 효율 및/또는 내성에 의해, 또 사용될 물질의 살균 네트워크를 통한 높은 세기에서 이메지네이션 및/또는 전송하는 것에 의해 자연적으로 제한(예컨대, 섬유, 결정 또는 광원의 레이저 에너지 손상 임계치의 커플링과 전송과 같이)된다.
본 발명은 이러한 살균 네트워크에 걸쳐 고강도로 광을 전달하는 방법을 제공하며, 여기서 광은 특정 파장(예컨대, 제1 파장)이고, 최종 사용자 및/또는 사용 지점에서 적합한 파장으로 변환(예컨대, 제2, 제3, 제4 고조파 생성) 및/또는 변경되며, 이러한 적절한 파장이라는 것은 가정내, 국지적, 지역적 및 국제적(예컨대, 수처리 공장 또는 시스템이 배치된 장소)적으로 복수의 환경 보호 수단(예컨대 복수의 살균 반응기 등)의 사이의 실시간 네트워킹으로 및/또는 네트워킹으로부터의 송달을 목적으로서, 결정과 상호 결합한 광섬유의 내부 전반사에 의한 전송 원리를 이용한 효과적인 살균 작용을 위한 소정의 송달량을 최대로 하는 것이며, 및/또는 광은 물리적으로 떨어진 장소에 걸쳐 또는 정지되어 배치되는 인접 환경에서 이동하고 및/또는 트랙 및 차량상에서 이동되며, 항공기 또는 선박으로 수송되며, 또는 해양 또는 우주 스테이션으로 배치되며, 복수의 원격 목적지에 걸쳐 광 섬유를 통하여 조화시켜 송달되며 및/또는 분배되며, 및/또는 주파수가 배가되고 및/또는 분산되며 및/또는 투사되며, 이 광을 사용하여 액체 또는 기체가 살균된다.
본 발명은 이러한 살균 네트워크에 걸쳐 고강도로 광을 전달하는 방법을 제공하며, 여기서 광은 특정 파장(예컨대, 제1 파장)이고, 최종 사용자 및/또는 사용 지점에서 적합한 파장으로 변환(예컨대, 제2, 제3, 제4 고조파 생성) 및/또는 변경되며, 이러한 적절한 파장이라는 것은 가정내, 국지적, 지역적 및 국제적(예컨대, 수처리 공장 또는 시스템이 배치된 장소)적으로 복수의 환경 보호 수단(예컨대 복수의 살균 반응기 등)의 사이의 실시간 네트워킹으로 및/또는 네트워킹으로부터의 송달을 목적으로서, 결정과 상호 결합한 광섬유의 내부 전반사에 의한 전송 원리를 이용한 효과적인 살균 작용을 위한 소정의 송달량을 최대로 하는 것이며, 및/또는 광은 물리적으로 떨어진 장소에 걸쳐 또는 정지되어 배치되는 인접 환경에서 이동하고 및/또는 트랙 및 차량상에서 이동되며, 항공기 또는 선박으로 수송되며, 또는 해양 또는 우주 스테이션으로 배치되며, 복수의 원격 목적지에 걸쳐 광 섬유를 통하여 조화시켜 송달되며 및/또는 분배되며, 및/또는 주파수가 배가되고 및/또는 분산되며 및/또는 투사되며, 이 광을 사용하여 액체 또는 기체가 살균된다.
살균 방법에 대한 UV 방사선의 공급원으로서 레이저를 사용하는 것은 종래기술에 공지되어 있다. 예컨대 미국특허 466 1264호, 미국특허 4 816 145호, 미국특허 4 265747호 및 미국특허 5364645호는 UV 레이저에 의한 조사를 기본으로 한 살균 방법을 개시한다. 그러나, 이들 특허는 모두, 광원 자체, 즉 레이저가 도관 또는 챔버(예컨대, 광원이 상기 도관 또는 챔버와 일체로 되어 있거나 및/또는 횡단면에 대하여 또는 유동방향, 또는 유동 방향의 역방향으로 직접적으로 배치될 수 있다)에 근접하여 또는 일체적으로 부착되어 있다. 상술한 종래 방법 및 수단에 따른 장치는 완전한 유닛(예컨대, 광원, 그와 관련된 전력 공급 유닛, 렌즈, 반사 거울 또는 기타 레이저 반사용 광학 표면을 포함)을 필요로하므로, 리액터의 네트워크 또는 원격 살균 방법을 경제적으로 불리하게만든다(예컨대 특정 빌딩에서 세 개의 별도의 부위를 살균하기 위해서는 세 개의 광원을 가져야한다).
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본 발명은 제한되지 않는다. 본 발명은 지역적, 공업적, 가정내, 물 및 공기 재생, 액체 또는 기체를 이용한 공업적 냉각 타워, 또는 종이 또는 컴퓨터 칩 제조 지역, 의약 분야 또는 액체 또는 기체를 포함하는 선택적 의약 제제(예컨대, 혈액, 플라즈마, 체액)를 필요로하는 의약 장치, 의약 또는 외과적 이식에서, 식품 및 음료 공업에서, 반도체 분야에서, 또는 소정 기준의 청정실을 필요로하는 기타 정밀 공업에서, 공업적 광합성 능력을 갖는 생명공학 리액터에서, 광합성 조류(algae) 리액터 광, 또는 강력한 지구 태양 방사선(지구 표면에 도달하여 지구 대기에 의해 조준된 태양광), 단일 광원(예컨대, 고형 상태의 레이저와 같은)에 의해 구동된 리액터의 광학적 네트워크 살균을 처음으로 가능하게한 소정 빌딩에서 복수의 방을 살균하기위해 필요한 상호활성 광섬유 및 결정 하부구조 또는 네트워크의 제공을 필요로하는 식음수 처리장치에서, 농업에서 또는 물 또는 석유, 또는 기체 또는 이들의 조합물을 얻기 위한 시추공에서, 해저 표면하의 시추 장치에서 또는 액체 또는 기체를 여과할 때 상부/하부에서 막힘을 방지할 필요가 있는 지하 우물에서, 뿐만 아니라 홍수, 허리케인, 폭풍우, 지진등에 의한 화산활동에 의해 유발된 하부 구조지지 수단에 대한 손상이 있는 재앙 지역에 대한 특수 임무를 방해하는 많은 유형의 이동식 단위에서 다양한 범위의 살균 용도로 사용될 수 있다. 지하수가 오염된 지역에서 또는 의약 보조가 부적절한 지역에서, 국지적 또는 지역민은 질병 또는 액체 또는 기체가 유해 세균에 의해 오염된채 흩어지는 것을 막기 위한 장치를 구비해야한다.
본 발명은 액체 또는 기체를 살균할 뿐만 아니라 세미-홀로그래피 살균 리액터의 고안을 용이하게 하기 위해 상호 반응성 광학 분산 네트워크의 제공을 용이하게 하는, 중심 및/또는 원격 위치 방사 유닛으로부터 복수 개의 먼 위치에서(예를 들면, 소정의 도관 또는 챔버 내 또는 주위에서) 광섬유 및 결정 인터페이스를 이용하여 광을 액체나 기체로 가져간다.
본 발명은 단일 레이저 빔의 출력(또는 광 소스 출력)을 수십, 수백 또는 수천의 별도로 위치한 섬유(예, 소정의 공간 주위 또는 챔버 또는 도관 내에 분산된 섬유) 및/또는 섬유 번들(결정으로 종결)로 분리시킬 수 있는 능력을 제공하므로써 상기 방법 및 수단에 의해 가해진 제한과 무관하게 리액터를 고안함에 있어 매우 우수한 융통성을 생산자와 최종 사용자에게 제공하게 된다.
그러므로, 본 발명에서는 섬유 또는 섬유 번들이 네트워크 상의 복수 개의 점(작은 영역 또는 큰 영역을 커버하도록 국소적으로 또는 원격적으로 분산)에 대하여 기하학적으로 양호하게 보다 효율적으로 및/또는 보수를 그다지 필요로 하지 않기 때문에 경제적으로 적절한 플럭스 밀도를 동시에 제공하고, 그에 의해 (살균을 위한 1차 및/또는 2차 파장을 송달하기 위한 광섬유를 사용하여) 소정의 네트워크상의 복수의 작동 리액터로 및 리액터로부터의 중요한 데이터 취득 코맨드를 광학 플랫폼에 걸쳐 다양한 프로토콜에서 전송 및/또는 실시 및/또는 송달할 수 있으며, 동일 섬유 및/도는 플럭스를 사용하여 감지 주변 장치로부터의 광학 테이터로 원격으로 배치된 제어 사이에 신호를 실시간으로 송달시킨다. 이것에 의해, 복수의 상이한 장소를 동시에 살균하기 위한 중앙에 배치된 단일 광원의 유익한 이점이 제공된다. 본 발명은 또한 (중앙 및/또는 원격으로 배치된) 광원과 섬유의 발광 단부 및/또는 측부의 사이의 소정 거리에서 섬유가 적절한 결정으로 종결되고, 중앙 광원에서 발생한 1차 파장을 2차, 및/또는 3차 및/또는 4차 고조파로 변환하기 전 또는 후에 100%의 전기적 안전성을 제공하는 것에 의해 높은 안전성을 제시한다.
본 발명은 동시에 복수의 소정점(예, 원격 위치 및/또는 분리된 위치, 및/또는 실내, 및/또는 채널, 및/또는 복수 개의 원격 위치 도관 또는 챔버)에 광섬유를 통해서 광을 도달시키는 단일한 방사 유닛을 사용하여 상호작용하는 살균 네트워크를 형성하는 신규 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 적어도 하나의 섬유 또는 섬유 번들을 통해(예를 들면, 섬유 네트워크를 통해) IR 영역 내의 1차 파장을 전달하고 그 파장을 섬유의 단부에서 결정 인터페이스에 의해 더 낮은 파장(예를 들면, UV 스펙트럼)으로 변환할 수 있기 때문에, 고출력이 더 긴 파장(예, 1064 nm)을 갖는 섬유에 결합될 수 있는 신규 방법이 제공된다. 사실상 더 짧은 UV 파장과 비교할 때, 임계치(예, 섬유의 손상 임계치)를 긴장 하에 놓을 수 있다.
레이저를 사용하여 액체 및/또는 기체를 살균하는 현재 이용되고 있는 방법 및 수단은 경제적이며, 환경 친화적이고, 구조적으로 효율적인 살균 리액터를 제공하기 위한 효율적인 범위 및 능력에 한계가 있다. 이와 같은 방법과 수단은 오늘날점점 엄격해 지는 기준을 만족시키지 못하고 있다. 레이저를 이용하는 이와 같은 방법과 수단은 번거롭다. 값비싼 레이저를 스펙트럼의 UV 영역에 조사시켜야 하고, 기체(예, 기체 레이저 또는 엑시머 레이저)를 도입해야 하고, 가끔 정기적으로 보수 및/또는 정비해야 하기 때문에, 액체 또는 기체를 살균하기 위해 레이저를 사용하는 이 방법과 수단은 구조적으로 제한되고, 레이저나 방사 유닛을 액체나 기체가 살균되는 도관이나 챔버 근처에 위치시켜야 한다. 상기 방법과 수단은 복수 개의 원격 위치에 있는 액체나 기체를 동시에 살균하기 위한 수많은 개별 레이저(또는 광원) 장치를 필요로 한다.
일군의 램프로 배열되고 물에 삽입되는 수많은 개별 UV 램프(예, 수은 아크 램프)를 대부분 이용하여 물을 살균하기 위해 사용되는 자외선 살균 방법 및 수단은 공지되어 있다(Water Environment Research foundation WERF "disinfection models, principle components in UV disinfecting system design" 1977 in water disinfection 참조). 그로 인해 번거롭고 매우 큰 리액터가 되고 고도의 정기적인 정비를 요하고, 설치 공간이 많이 필요하게 된다. 크고 무거운 이들 램프 살균 리액터는 그들의 작동 범위에 있어 종종 제한되고 작동 장치와 같은 큰 장치에는 적용할 수 없다. 현재, 이들 램프는 살균에 사용되는 CW(연속 파) UV 에너지를 발생시키는 주요 수단이다. 또한, 이들 램프는 약 254 nm의 파장에서 85% 이하의 광출력이 단색성인 다색 램프이다. 상기 파장은 멸균 효과를 일으키기 위해 약 250 nm 내지 약 280 nm의 최적 범위로 생각되어진다(예, 필수 DNA 및 RNA 복제 서열의 선택적 불활성화). 이들 방법과 수단은 단일 시스템에 다수의 램프를 요하기 때문에 비용이 많이 들고, 이들 램프는 값비싼 화학 약품(예, 비누 또는 산성 화합물)을 사용하여 주기적으로 세척(콜로이드 퇴적물 또는 경수 퇴적물로부터)해야 하므로 시스템을 다운시키고 보수 유지 비용이 많이 든다. 이들 램프는 견고(비가요성)하고 수많은 물 채널에 잠겨서 일군의 램프를 형성하여 헤드 로스(예, 살균되지 않은 채 일군의 램프 아래 또는 위를 통과하는 종래의 UV 살균 시스템 기하학적 구조 내에서)를 야기하고, 현재 사용된 시스템의 효율을 저하시키고, 수많은 채널 위에서 흐름을 분리시키고 특정 채널을 통한 유속을 감소시키도록 고안해야 한다. 물 또는 공기(예, 액체 및/또는 기체)를 살균하는데 최근 사용된 방법과 수단은 램프 보호 슬리브(예, 통상 수정으로 됨) 상의 브러쉬를 주기적 또는 연속적으로 작동 및/또는 활성화 하기 위해(콜로이드 퇴적물 및/또는 경수 퇴적물을 세척하기 위해) 물속의 램프를 들어올리는 복잡하고 값비싼 기계 및 유압 수단을 필요로 한다. 또한, 이는 최근 사용된 UV 살균 리액터(시스템)의 에너지 소비를 증가시키고 보수 정비 비용을 증가시킨다. 또한, UV 램프 기술을 기본으로 한 시스템은 종종 물(액체 또는 기체) 속의 램프를 보호하면서 UV 출력을 전달할 수 있도록 튜브나 봉지물을 보호하도록 특히 투명하게 제조되거나 수정 슬리브를 필요로 한다. 이들 슬리브는 상기 램프(충분한 IR 조사로 인해 열을 발생시키는 수은 계통 램프에 있어 슬리브의 표면의 콜로이드 퇴적물 및/또는 경수 퇴적물의 불균일한 피복으로 인해 가열이 균일하지 못함)의 다색 특성에 의해 야기된 고온 스폿으로부터 종종 균열이 가므로 제조자 또는 최종 사용자 뿐만 아니라 환경까지도 위험하게 한다. 자외선 에너지(적절한 파장 및 충분한 플럭스 밀도에서)를 투명 또는 불투명표면을 조사시키면 표면을 투과하고 이러한 물질의 성질에 따라 자외선 에너지가 하부 물질에 흡수될 것이라는 것은 공지되어 있다. 이러한 공정의 예는 미생물 자체(유기체의 세포 내에서 RNA 또는 DNA에 대한 광화학적 손상은 광 에너지의 가장 중요한 흡수제인 핵산으로 인한 것임) 또는 살균을 위한 임계치 이하까지 현탁 물질, 유기 또는 비유기성 주위 화합물 또는 물질의 존재로 인해 투과광의 플럭스 밀도가 감소 또는 흡수될 때까지 UV 마이크로웨이브 흥분, 미생물의 램프로부터 CW(연속 파)광에 의해 DNA 및 RNA 복제 서열을 불활성화 시키는 것이다.
자외선을 이용함으로써 살균하는 장치의 효율(요소)은 살균될 물질 속으로 자외선이 침투하는 깊이(그 물질을 통한 UVT 또는 UV 투과)에 의해 통상적으로 제한된다. 이러한 요소는 살균될 물질이 통과해야 할 도관의 단면을 통한 흐름을 제한한다(이러한 요소는 또한 자외선이 불투명한 물질을 살균하는데 사용되지 못하도록 한다).
본 발명의 방법과 장치에 따르면, 이들 효과의 제한을 없앨 수 있다. 본 발명의 방법은 고밀도 광원을 갖는 중앙 방사 유닛의 사용을 용이하게 한다. 여기서 방사 유닛의 광은 사용 지점(예, 최종 사용자 탭)에서 분배, 확산 또는 조합된다. 액체나 기체를 광에 도입하는 종래의 방법과는 달리(예, 액체나 기체는 광을 통과해야 함), 본 발명에서는 살균될 액체나 기체에 광을 도입한다. 또한, 본 발명은 NIR 또는 IR 영역에서 약 800 nm 내지 약 2400 nm의 1차 파장을 갖는 광학 에너지(중앙에 위치한 레이저)를 먼 위치까지 분배하는 광섬유 및/또는 결정의 신규 상호 활성 네트워크의 제조를 용이하게 한다. 1차 파장은 그 위(예, 1064 nm)에 제2, 제3 또는 제4 고조파를 발생하는 결정(예, KTP 또는 PPKTP 형)를 사용하여 전환된다.
그러므로, 본 발명의 장치는 다양한 물질, 예를 들면 공기, 물(예, 음료수, 세탁수 또는 관개용수), 음료용 액체(예, 주스, 우유 또는 식초), 여과 음식(예, 유아 음식, 케첩 또는 잼), 의료용 제제, 수술용 이식물, 화장품, 하수, 폐수, 해수 등을 살균하는 데 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 장치는, 예를 들면 상기 언급한 물질의 어느 것으로부터 입자 또는 현탁 물질 (현탁된 고체)을 여과하는 데 사용되는 장치에 설치할 수 있다. 이러한 특별한 적용은, 측면 발광 광섬유를 통해 광(예, 자외선)을 분배하며, 광섬유가 여과에 사용된 다공성 스크린, 표면 디스크, 막 또는 자성 소자에 쉽게 결합되는 본 발명의 장치에 의해 실시된다.
광 살균의 또 다른 예는 바퀴벌레의 번식 싸이클을 방해하기 위해서 가시광선으로 조사하는 것이 있다. 이러한 형태의 살균법은 특히 하수, 식품 저장 지역 및 건물의 중공부(예, 작은 공간 또는 배선이나 배관 장소)에 이용될 수 있다.
원칙적으로, 각 유해 종들은 광의 어떤 주파수(적절한 파장 및 플럭스 밀도)에 의해 파괴된다.
그러므로, 광섬유(예, 단부 발광형 및/또는 측면 발광)는 약 180nm 내지 약 2400nm의 적어도 하나의 광 주파수 및 파장을 전달 및/또는 분배, 및/또는 확산을 위해 존재하기 때문에, 제한된 공간에 있는 유해 종을 방해 또는 파괴 또는 이퀄라이징하는 장점은 본 발명에 따른 장치를 사용하므로써 달성될 수 있다. 특정 종에 있어서, 기타 모든 공지 방법은 염소 또는 염소 화합물(예, 하이포염소산 또는 HOCl, 하이포클로라이트 이온 OCl-, 또는 모노클로르아민, 살충제, 등)과 같은 톡성 물질을 도입할 필요가 있기 때문에, 상기 방법은 환경적으로 유리하다. 상기 유해 물질들은 특정 기간에 걸쳐 제1 및 제2 세대에 퇴적되어 인류와 환경을 위태롭게 한다.
발명의 요약
본 발명은 적어도 하나의 결정에 종결되는 적어도 하나의 광섬유를 도관 또는 챔버에 분배하는 단계; 고강도 광원을 갖는 적어도 하나의 방사 유닛을 상기 섬유에 배열하는 단계를 포함하는, 액체 또는 기체를 살균하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 (a)액체 또는 기체가 통과하는 도관 또는 챔버, (b)도관이나 챔버 내에 있는 적어도 하나의 광섬유, 및 (c)소정의 파장과 주파수의 고강도 광원을 갖는 방사 유닛(그리고 이 광은 섬유에 적용)로 구성되고, 상기 섬유는 도관 또는 챔버 내에 분배되며, 그 중의 소정량의 액체나 기체를 (광으로) 조명 또는 조사한다.
본 발명의 장치는 여과 장치에 특히 유용하며, 필터를 상호 연결하는 모듈(병렬 또는 직렬의 개방된 건축 구조물)의 일부로서 또는 단독 모듈로서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 도관 또는 챔버 내에 위치한 적어도 하나의 측면 발광 섬유 와 고강도 광원을 갖는 방사 유닛을 포함하는, 액체 또는 기체 살균 장치에 관한 것이다. 광은 섬유에 도입된다. 섬유는 소정량의 액체나 기체를 조사하기 위해 도관 또는 챔버 내에 분배된다.
본 명세서에서 "측면 발광 광섬유"란 한 쪽 단부로부터 다른 쪽 단부로 원하는 주파수의 광을 전달(섬유의 내부 반사를 이용) 할 뿐만 아니라 동시에 길이를 따라 경로를 통과하는 동안 투과광의 일부를 섬유로부터 방출되도록 하는 광섬유를 의미한다. 이러한 광은 섬유의 전체 길이를 따라 연속적으로 방출될 수 있거나 섬유를 따라 복수 개의 ("노출된") 위치에 제한된다(이러한 섬유의 예는 고급 융해된 실리카, 실리카, 플라스틱 광섬유 POFs, 중합체 매트릭스, 혐기성 비유해 액체 광 가이드).
본 명세서에서 "다공성 스크린"이란 소정 크기의 이상 또는 이하에서 입자의 통로를 방해하는 작용을 하는 여과 시스템에서 불활성 또는 활성 요소를 의미한다. 오늘날, 여과 스크린은 평판, 적층 베드, 얇거나 두꺼운 표면 디스크, 천공 실린더, 자성 부품을 포함한 수많은 토폴로지 구조를 갖는다. 침강 탱크는, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 입자 제거에 사용될 수 있을 지라도, 도관이나 챔버가 고려되고 여과 장치는 고려되지 않는다.
본 발명에서, 복수 개의 단부 발광(광)섬유는 측면 발광(광)섬유로 대체될 수 있으며, 이때 단부 발광(광) 섬유의 단부에서의 합산된 표면적은 측면 발광 섬유의 작동된(노출된) 표면적과 거의 동일하거나, 분배된 광의 적절한 파장에서의 플럭스 밀도는 이퀄라이즈되거나 동시에 널리 공간적으로 분배될 수 있다.
본 명세서에서, 자외선 조사는 파장이 가시선의 파장보다 짧은, 400nm 미만(UVA 320nm-400nm, UVB280nm-320nm, UVC＜280nm)인 광방사선이다.
본 발명에서, 가시선은 직접 육안으로 느낄 수 있는 광선, 예를 들면 400nm 내지 700nm이다.
본 발명의 명세서에서, 균일성은 선택된 소정의 면적(예, 트랜스 균일 플럭스 밀도)에서 조사량이 얼마나 달라지느냐를 나타낸다.
본 발명의 명세서에서, 태양광 지상 스펙트럼은 지구 표면에서의 태양 광선의 스펙트럼이고, 여기서 직접 태양 광선은 조준된 빔으로서 대기에 의해 선택적으로 희박화한 후 지구 표면에 도달하는 특수 지상 태양광선의 일부이다.
본 발명에서 "도관"이란 용어는 입구 및 출구를 갖는 공간(예, 파이프 또는 창틀)을 의미한다.
본 발명에서 "챔버"란 용어는 하나의 구멍을 갖는 공간(예, 용기 또는 저장 탱크)을 의미한다.
본 발명의 명세서에서, "도관"은 구멍을 갖는 밀폐 공간의 챔버와 같은 소정의 공간에 관한 것으로, 도관(본래 의미로서)은 입구와 출구를 갖는 밀폐된 공간을 의미하고, 연결기는 다수의 구멍을 갖는 밀폐된 공간을 의미하고, 밀폐된 공간은 미세 구멍 또는 이들의 조합을 구성하는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서에서, 복수 개의 액체 광 가이드는 측면 발광(광)섬유로 대체될 수 있으며, 이 때 액체 광 가이드 단부의 합산된 표면적은 측면 발광 섬유의 작동(노출된) 표면적과 거의 동일하거나, 또는 분배된 광의 적절한 파장에서 플럭 스 밀도가 이퀄라이즈되고 동시에 공간적으로 분산되거나 균일하게 조합된다(예, 투명 또는 반투명 슬리브를 갖는 고급 융해된 실리카 및/또는 액체 광 가이드).
본 발명에서, 복수 개의 측면 발광 광섬유는 한 쪽 단부에 공통 단부 말단을 갖고 다른 쪽 단부에는 개별 섬유 단부(단부 말단)를 갖는 번들 형태로 함께 조합될 수 있거나, 또는 단일의 공통 단부 말단으로 되도록 루프상으로 되든가, 또는 분기(다중 트랙 번들 타입, 예컨대 단일 입력 복수 개별 출력) 형식의 번들(도관 또는 챔버 내 또는 주위에서 분배되든가, 또는 도관 또는 챔버의 벽에 일체화된다) (랜덤, 장방형, 원형 등)으로 될 수 있다. 소정 종에 특이적인 광량 송달(살균에 필요한 플럭스 밀도)는 특정의 스펙트럼 분배의 소정의 방사 장치에 대하여 최대로 된다.
본 발명에서, 도관은 그 도관의 내부로 또는 도관을 통하여 또는 도관의 외부로 유동하는 액체 또는 기체용의 하나 이상의 구멍을 가진 임의의 소정 공간이다.
본 발명에서, 챔버는 상기 챔버의 내부 또는 외부로 흡입 또는 배출하거나 또는 챔버에 (일시적 또는 영구적으로) 저장 또는 보유될 액체 또는 기체용의 하나의 구멍을 가진 임의의 소정 공간이다.
본 발명에서, 최대 파워는 그의 소정 지속 기간에 걸쳐 소정의 단일 광학 펄스에서 발생되는 가장 강한 포인트이다.
본 발명에서, 펄스 지속 기간은 소정 시간(예컨대, 나노초(종종, 간단하게 Ns로 나타냄), 피코초(Ps), 펨토초(Fs)등)에 걸쳐 단일 광학 펄스를 구성하는 소정의 짧은 기간 모두에 관계된 용어이다.
본 발명에서, 펄스 반복율은 소정 시간에 걸쳐 발생된 펄스의 수(예컨대, 약 10Hz 내지 18,000Hz 등으로 통상 Hz로 측정되는 초당 펄스)에 관한 것이다. 또한, 본 발명에서 상기 펄스는 각각 그의 단부 말단 인터페이스에 적어도 하나의 결정 및/또는 렌즈를 가진 광섬유로 방사된다.
본 발명에서, 펄스 파장은 소정 펄스가 발생 또는 투사되는 특정 파장에 관한 것이고, 이와 같이 레이저내에 발생된 펄스는 결정 인터페이스(예컨대, 홀로그래픽 소자)를 통해 상기 광섬유(또는 섬유 번들) 단부 말단으로부터 출사 또는 투사될 때 다른 파장을 가질 수 있다.
본 발명에서, 파장 범위는 소정의 단색 또는 다색성 광원 또는 그의 임의의 조합물의 파장 범위이다. 또한, 상기 파장의 범위는 (적어도 하나의) 소정의 광섬유 또는 번들을 통해 전송 또는 분산 또는 발광 또는 조사 또는 조명 또는 굴절 또는 반사 또는 그들이 조합된 형태로 될 수 있다.
소정 파장, 또는 소정 전송 재료들 또는 광의 주파수들의 컷에 연관된 물질들의 그룹에서의 주파수와 유익한 스펙트럼-특정 상황 또는 범위 또는 밴드 또는 다수의 파장 또는 연관된 컷-의 실리적인 이용에 있어서, 상기 변수들은 CW 또는 PW중 적어도 하나에 관한 것이다. 예컨대, 연속파(CW) 또는 펄스파(PW) 광에너지원은 (도관 또는 챔버내의) 액체 또는 기체의 소정 체적내로 여기되거나 또는 레이저 광선을 발하거나 또는 적어도 하나의 결정에 의해 고조파를 발생하거나 또는 여과되거나 또는 그들이 조합된 형태로 출력 또는 입력된다.
본 발명에서, 펄스 변조는 특정 광원 또는 광원들 또는 그들이 연관된 제어 용 전자 기기 및 집적 또는 비집적 파워 소스에 사용되는 다수의 펄스 생성 프로세스들에 따라 사전 또는 도중 또는 사후에 특정 펄스 또는 펄스의 시퀀스에 인가되는 소정 변조량 또는 타입 또는 타이밍 또는 조합들(예컨대, 제어 변화 또는 타이밍 변화 또는 주파수 변화 또는 레벨 변화 또는 그들의 임의의 조합)에 관한 것이다.
본 발명에서, 다운 컨버젼은 초기의 장파장 펄스가 소정의 결정 또는 임의의 소정의 광학 소자의 사용에 의해 고조파 또는 단파장으로 변환된다(예컨대, 1064nm[IR]의 제 2 고조파 펄스가 532nm[Vis]으로 되는 등 이 프로세스를 흔히 고조파 발생 프로세스라 한다).
본 발명에서, 제 2, 또는 제 3, 또는 제 4 고조파 발생 프로세스는 적어도 하나의 집적되거나, 또는 외부에 부착되거나, 또는 지지된 결정이거나, 또는 복수로 정렬되거나, 또는 결합되어 연속적으로 상호접속된 결정(예컨대, 광원이 레이저인 경우)에 의해 소정 레이저 캐비티내에서 발생하는 인터-캐비티 고조파 발생 프로세스에 관한 것이다.
본 발명에서, 변수 또는 다수의 변수들에 대한 트리거 수단의 작용 또는 비작용 또는 제어 또는 그들의 임의의 조합은 소정 시간에 걸쳐 적어도 하나의 광섬유를 통해 리얼 타임으로 전송되는 특정의 소정 펄스(또는 소정 수의 펄스들의 임의의 소정 시퀀스 또는 다수의 시퀀스들)의 형성 및 발생에 관련된다.
본 발명에서, 업 컨버젼은 초기의 단파장 펄스가 소정 결정 또는 다른 임의의 소정 광학 소자 또는 여기될 수 있는 고유의 능력을 가진 주어진 상태(예컨대, 액체, 고체, 기체)의 재료에 의해 고파장 또는 고조파 펄스로 변환되는 임의의 광학 프로세스 또는 다수의 프로세스들에 관한 것이다. 상기 프로세스는 흔히 고조파 발생 프로세스라 하며 소정 결정 또는 다른 광학 소자, 예컨대 SHG, THG, FHG등에 의해 실행된다.
본 발명에서, 결정 단부-컵은 그로부터 제 2, 및/또는 제 3, 및/또는 제 4 고조파 발생 프로세스를 위해(예컨대, 도관 또는 챔버내의 액체 또는 기체의 소정 체적으로의 조명 또는 조사를 위해) 상기 광섬유의 단부 말단에 의해 지지되거나, 또는 그 근방에 배치되어 부착 또는 집적된 임의의 결정을 말한다.
본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 장치는 광섬유들이 분포되거나 또는 분포된 광섬유들을 지지 또는 보유하기 위한 수단을 가진 도관 또는 챔버를 포함한다.
본 발명의 장치의 특히 유용한 일 실시예에 따르면, 상기 광은 세균 또는 다른 미생물 생명체에 대한 살균(선택적 비활성화 또는 박멸)을 위한 자외선광이다.
방사 유닛에서의 광은 상기 방사 유닛에서 상기 광섬유의 단부 말단(단부 부분)로 광의 빔을 광학적으로 정렬함에 의해, 또는 상기 방사 유닛을 광섬유로 집적함에 의해, 또는 상기 반사 유닛에서 광섬유측으로(통해) 광의 빔을 광학적으로 정렬함에 의해 광섬유내로 정렬된다.
본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 도관 또는 챔버는 특정 재료의 제거를 위해 적어도 하나의 다공성 스크린 또는 (소자) 표면 디스크를 가진 필터 유닛이다. 또한, 상기 광섬유는 적어도 하나의 스크린 또는 표면 디스크들(예컨대, 필터 소자)내로 집적될 수 있다.
상기 광섬유의 표면을 열화시키려는 환경이 있을 수 있다. 이 열화는 물리적 접촉의 이유(예컨대, 광섬유 표면상으로의 입자의 고속 충돌등), 또는 광섬유 표면과 도관 또는 챔버의 액체(또는 기체) 사이의 화학적 반응의 이유에 의해 발생될 수 있다.
상기의 경우에, 광섬유를 투명 또는 불투명 슬리브를 이용하여 작동 환경으로부터 격리시킴이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 광섬유를 에워싸는 투명 또는 불투명 슬리브가 제공되며, 다른 동등 실시예에서는 상기 슬리브가 광섬유를 일체로 둘러싸고 있다.
본 발명의 장치의 다른 유용한 실시예에 따르면, 상기 광은 특히 바퀴의 번식환을 방해하기 위한 가시광이다.
(가시광 및/또는 자외선광 및/또는 다른 파장 및 주파수의 광을 생성하기 위한) 광원의 선택은 목표로 하는 종들 및 그들의 파장 및 주파수의 특정 광감도에 따른다. 예컨대, 본 발명의 장치의 실시예에서 상기 장치의 도관 또는 챔버(또는 장치의 광섬유가 분포된 도관 또는 챔버)는 하수 파이프, 하수 파이프의 부분, 또는 하수 파이프의 네트워크이다.
상기 실시예에 따르면, 세균 및/또는 바퀴 및/또는 다른 유해한 종들은 표준 처리 및/또는 배출전에 오수로부터 제거(살균, 예컨대 선택적인 비활성화 또는 박멸)될 수 있다.
하수 파이프 네트워크에 있는 상기한 오수의 처리는 (a) 오수 수집 네트워크 의 많은 영역들이 최종 처리 플랜트에서 먼 대도시 영역, (b) 최종 배출 오수가(국부적인 지하 오수 네트워크에 분포된) 시궁창을 통과하며 동시에 지하수 레벨이 높은 영역, 및 (c) 인구가 현대의 의학적 보호에 적정하게 근접하지 않으며(따라서 유독한 유행병이 횡행하는) 도시 영역, (d) 홍수, 열대성 저기압, 허리케인 또는 지진을 경험하여 현존하는 인프라구조물(예컨대, 수 파이프 및 처리 플랜트, 중요 공기 통로)의 붕괴 또는 손상으로 인해 액체 또는 기체의 긴급한 소독을 필요로 하는 영역들 및 재앙을 당한 영역들에 대한 강제 간섭 의무, (e) 해수 여과 시스템, (f) 살균을 위한 사전/사후 여과, 및 (g) 산업 용수 재생의 사전/사후 소독등의 공중 위생 증진에 특히 유용하다.
본 발명의 장치의 다른 유용한 실시예는 폐쇄 공간으로서의(광섬유가 분포된) 도관 또는 챔버에 관한 것이다. 예컨대, (광섬유가 분포 및/또는 지지되어 있는 도관 또는 챔버) 폐쇄된 공간이 (a) 느슨하게 포장된 오물의 탄산기체 포화 체적, (b) 캐비넷, (c) 벽장, (d) 융기된 플로어 하부 공간, (e) 떨어진 천장의 상부 공간, (f) 중공벽의 공간, (g) 다락방, (h) 크롤(crawl) 공간, (i) 저장된 물품들 사이의 공간, (j) 인프러구조물(예컨대, 지하, 전기 또는 전화 케이블) 지지 연결부들 사이의 공간, (k) 물 운반 파이프 또는 모듈, (l) (닳지 않은) 신발, 도관 또는 챔버 청소를 위한 브러시 헤드의 공간, (m) 외부 공기로의 창 프레임, (n) 터널, (o) 산소화 및 물 처리조, (p) 칫솔의 헤드부, (q) 진공 청소기 부속품등인 경우이다.
본 발명의 장치의 여러 가지 실시예들은 방사 유닛의 출력을 컴퓨터로 제어 할 때 더욱 효과적으로 작용한다. 컴퓨터는 방사원(임의 타입의 광원)에 전력을 공급하는 전류를 조절함에 의해, 방사 유닛에서 광섬유 방출측으로의 광의 정렬을 조절함에 의해, 또는 광섬유 방출측의 먼쪽 팁에서 터미날 단부캡으로의 반사 피드백을 조절함에 의해 상기 제어를 행할 수 있다.
본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 방사 유닛은 레이저이다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 도관의 소정 공간에서의 광섬유 경로는 액체 또는 기체가 존재하는 도관내에 적어도 하나의 보강 간섭(constructive interference) 영역을 형성하도록 배열된다(이 결과, 방사 유닛이 레이저인 경우가 가장 바람직한 것으로 판단된다).
상기한 보강 간섭은 (본 발명에 따른) 광섬유 경로가 평면, 원뿔형, 원통형, 또는 매끄러운 표면을 형성하도록 나선상(또는 지그재그) 배열로 될 때의 제어된 기하학에 의해 더 용이하게 성취된다.
다른 호환적인 방법에서 상기 보강 간섭은 광섬유를 그 자신의 경로를 따라 뒤로 구부려 적어도 하나의 평행한 광섬유 경로를 형성하도록 배열하여 성취된다.
본 발명의 장치를 이용하는 다른 호환적인 방법에서는 상기 보강 간섭을 도관 또는 챔버에서 적어도 하나의 광섬유 부분에 대해 평행한 반사 부재를 제공하여 성취한다.
본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 이 반사 부재는 적어도 하나의 광섬유와 일체이다.
본 발명의 장치의 다른 유용한 실시예에 따르면, 도관 또는 챔버의 광섬유의 단부는 (방사 유닛이 레이저인 경우) 상기 도관 또는 챔버에 적어도 하나의 보강 간섭 영역을 형성하도록 배열된다. 이 실시예에서 상기 효과를 성취하기 위한 바람직한 방법은 반사 부재와 대향하게 배치된 광섬유들중 적어도 하나의 단부를 갖는 것이다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에 따르면, 홀로그래픽 광학 소자(예컨대, 컴퓨터로 생성된 필름, 디지털 인코드된 메모리칩 또는 디스크)가 (방사 유닛이 레이저일 때) 상기 도관 또는 챔버에 적어도 하나의 보강 간섭 영역을 형성하도록 (도관 또는 챔버에) 광섬유의 외장을 배열하는 수단으로 조합된다.
예컨대, 본 발명의 장치의 사용을 위한 하나의 방법에 따르면, 홀로그래픽 소자는 방사원 및 광섬유의 단부 사이에 배열되거나, 또는 본 발명의 장치의 다른 방법에 따르면, 홀로그래픽 소자는 도관 또는 챔버에 배치되어 광섬유의 종결 단부에 정렬된다. (본 발명의 장치의 여러 가지 응용에서와 같이) 특히 가시 스펙트럼의 외측에서 홀로그래픽 소자를 이용함에 의해 가시적인 홀로그램(예컨대 도관 또는 챔버내의 자외선 홀로그램)을 형성한다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에 따르면, 반사 단부 캡은 (방사 유닛이 레이저인 경우에) 도관 또는 챔버중 적어도 하나에 보강 간섭 영역을 형성하도록 광섬유의 종결 단부상에 고정된다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에 따르면, 살균 홀로그래픽 소자는 적어도 하나의 (측면 방사) 광섬유를 이용하는 도관 또는 챔버에 형성되며 상기 홀로그래픽 형성은 약 187nm 내지 320nm의 적어도 하나의 단일 파장 간섭성 광빔에서 유래하며 상기 광섬유로 입사되거나 또는 광섬유에서 출사되는 (방사 유닛에서의) 광빔을 조절하도록 초점 렌즈가 사용된다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에서, 다수의 광섬유가 고강도 광원을 가진 적어도 하나의 방사 유닛에 정렬되며 상기 광섬유는 도관 또는 챔버내에 분포되어 일단부의 공통 단부 말단에 의해 그룹화되며, 다수의 제 2 단부들은 브러시를 형성하도록 함께 그룹화되며, 광원에서의 광은 소정 체적의 액체 또는 기체를 조명하도록 단부들 및 광섬유측에서 외측으로(예컨대, 브러시 헤드내의 내측으로 또는 외부 도관 또는 챔버내의 외측으로) 조명한다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에 따르면, 다수의 (측면 방사) 광섬유 단부들은 그룹화되어 진공 청소기의 모듈러 부속품내의 공통의 종결 단부에 설치되며 광섬유의 타단부는 (섬유) 브러시 형상으로 함께 그룹화되며, 고강도 광원 및 광을 가진 방사 유닛이 상기 광섬유내로 정렬되며, 상기 광섬유들은 내부의 소정 체적의 액체 또는 기체를 조명하도록 도관 또는 챔버내에 분포된다.
본 발명의 장치의 다른 유익한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 강한 자외선 레이저가 펄스 모드 또는 연속 모드(pw, cw) 또는 그의 조합중 적어도 하나의 모드에 사용되며 상기 자외선 펄스 및 연속파는 (도관 또는 챔버 내부의) 액체 또는 기체의 소정 체적을 조명하도록 정확한 클록에 의해 기초되거나, 제어되거나 또는 트리거된다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 광원에서의 광은 콜로이달 침전물 및/또는 침전된 광섬유 슬리브에서의 경수 침전물을 (광자의 광 충격에 의해) 제거하거나 또는 자체 정화하도록 측면 방사 광섬유의 적어도 하나의 멀티플렉스 멀티디멘젼 분포층에 정렬되며 광학 출력 또는 반사 부재 또는 조절 렌즈 또는 광 가이드 또는 그들의 조합에 의해 도관 또는 챔버내에 약 180nm 내지 280nm의 개선된 자외선 전송을 제공함으로써, UV 도즈 방출이 (도관 또는 챔버내의) 액체 또는 기체의 소정 체적의 (적절한) 조명 또는 조사(살균)를 위한 종들의 특정 보정 표준에 대해 확실하게 보정된다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 약 180㎚ 내지 270㎚의 바람직한 파장에서의 하나 이상의 구조적 간섭 (홀로그래피) 영역에서 하나 이상의 미생물 또는 거대 생물 또는 그 조합에 대한 DNA 또는 RNA 복제 서열이 선택적으로 불활성화되는 종 특이적 산출 기준과 대비하여 플럭스 밀도를 산출하였다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 도관 또는 챔버로부터 적당한 거리에 하나 이상의 고강도 광원이 위치하기 때문에 광섬유의 하나 이상의 면에서 방사된, 유도되거나 발사되거나 전도되거나 이동되거나 또는 발산된 광 또는 조합된 광은 상기 도관 또는 챔버 내에 하나 이상의 구조적 간섭을 형성하지만 상기 도관 또는 챔버 단면을 통과하는 (물) 또는 기체의 운동이나 유동성을 물리적으로 제한하지 않는다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 조명하거나 조사하는 동안 도관 또는 챔버 내에 현탁된 고체 물질을 동시에 여과하도록 하는 광투명 (물)여과 디스크 및 스크린의 내부 또는 그 주위에 섬유가 분포되어 있다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 하나 이상의 방사 유닛이 고강도 광원을 갖고, 또 상기 광원이 펄스 또는 연속적으로 방사되며, 펄스 또는 연속광의 조합 (약 180㎚ 내지 약 400㎚)이 복수개의 광섬유 방사면에 정렬되며, 상기 섬유가 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 조명하기 위해 도관 또는 챔버 내부에 분포되어 있고, 소정의 노출 시간 (살균 투여량)에 걸쳐 특정 스펙트럼 분포를 갖는 광 방사의 연속적인 (알맞은) 투과를 보장하기 위해 (상기 액체 또는 기체를 예비 여과하거나 재생함으로써) 적당한 크기의 입경 분포 (PSD)에 도달해야 한다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 고강도 광원을 갖는 방사 유닛은 도관 또는 챔버 내부 또는 외부의 표적 공간에 환경공학적으로 통합될 수 있는 섬유 레이저이다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, (살균될 액체 또는 기체 내부의) 금속 물질 또는 화합물을 여과(제거) 하기 위해 도관 또는 챔버가 하나 이상의 자기장 요소 또는 자기장을 갖는 여과 유닛을 갖는다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 조절 광학기기 (예컨대, 렌즈, 빔 스플리터, 음파-광학 셔터, 셔터, 초점 렌즈, 빔 확대 망원경)가 섬유로부터 나온 광의 빔을 조절하도록 사용된다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 축 빔 또는 레퍼런스 빔이 광섬유의 하나 이상의 방사면 말단 영역으로부터 발사되며, 상기 섬유 말단 영역이 (도관 또는 챔버 내부에) 하나 이상의 구조적 간섭 영역을 만들기 위한 도관 또는 챔버 내부에 분포되어 있다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 하나 이상의 구조적 간섭 영역으로부터 나온 도관 또는 챔버 내부에 자외선 (비가시광선) 홀로그램이 형성되고, 상기 자외선 홀로그램은 (내부 액체 또는 기체 유동성을 산란시킴이 없이) 상기 도관 또는 챔버 지오메트리 내부의 헤드 손실을 제거하는 것을 돕는다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 도관 또는 챔버 내부의 액체 및 기체의 양 또는 유동 속도는 에너지 소비를 절약하고, 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 조명하거나 조사하는 효과를 최대로 하도록 방사 유닛에 맞추어 산출하였다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, (섬유가 분포되어 있는) 도관 또는 챔버는 자동차 내부의 물 또는 공기 시스템 (예컨대, 자동차 공기 청정기, 냉각장치, 자동차 창문을 세척하기 위한 물 시스템)이다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, (섬유가 분포되어 있는) 도관 또는 챔버는 대중 교통 기차 또는 버스 내의 물 또는 공기 (액체 또는 기체) 시스템이다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 고강도 IR 펄스된 광원이 약 850㎚ 내지 약 2400㎚의 파장을 갖는 약 118Ps 내지 약 100ns의 펄스 폭으로 약 10Hz 내지 약 1Ghz의 반복 속도로 펄스를 발사한다. 여기서, 펄스는 단일 모드 섬유 속으로 발사되며, 넓은 범위의 스펙트럼 신호를 갖는 도관 또는 챔버 속에 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 조명하거나 또는 조사하기 위해 그 안에 제 4, 제 3 또는 제 2 고조파 발생 또는 그의 조합을 형성하도록 연속되거나 또는 통합된 결정이 상기 단일 모드 섬유 말단 부분 (리액터 활성 부분 내부의 단부 터미네이션 입구)에 정렬된다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 하나 이상의 섬유는 소정의 광학축을 따라, 또는 광학 통로 방향 또는 소정의 도관이나 챔버의 지오메트리 (예컨대, 리액터를 살균하는 소정의 광섬유, 결정 및 레이저) 방향으로 변환 효과를 최대로 하는 복수개의 결정 또는 복수개의 결정 인터페이스에 대해 극성 산출된 PM (Ploarization Maintaining optical fiber)형 섬유이다.
본 발명의 신규한 장치의 의료 용도의 구체예에 따르면, 소정의 도관은 외부 투석을 위해 사용되며, 상기 도관 주위의 섬유는 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 조명하거나 조사 및/또는 보조하도록 분포하고, 또한 더 많은 액체 또는 기체가 1) 의료 조제물 또는 약; 2) 의학적 이행 (예컨대, 수술 또는 기타 다른 작업시); 3) 침습성 의료 작업시 레이저 수술하는 동안; 4) 출산 처리시 일반적 위생을 위해; 5) 치과 또는 치열 교정 작업 및 처리시; 6) 피부 처리시; 7) 다른 병원 환자에게 공급하는 공기 또는 물을 살균할 때; 8) 액체 또는 기체를 주입하는 작업시; 11) 이식 수술하는 동안; 12) 의료 이식을 위해; 13) 어린 또는 조산한 아기를 위한 인큐베이터; 14) 액체 또는 기체를 주로 공급하는 클리닉 또는 실험실; 15) 수족관 또는 다른 생물체를 보존하는 도관 또는 챔버; 16) 소생을 위한 응급 처리시; 17) 병원이나 기숙사 또는 산업 분야에 액체 또는 기체를 공급하는 마을이나 도시; 18) 유독성 종에 대해 진찰하거나 또는 의학적 처리를 위해 사용되는 청결한 방 또는 환경과 같이 넓은 범위의 의학적 처리시 조명되거나 조사될 수 있다.
본 발명의 신규한 장치의 실용적인 의료 용도의 구체예에 따르면, 본 발명의 장치를 이용하여 작거나 큰 의학적 기계가 효과적으로 살균될 수 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명에 따라 도관 또는 챔버 내에 분포된 또는 보조된 섬유 결정 단부 터미네이션이 통합되거나, 근접하여 연결되거나 또는 조합됨으로써 소정의 펄스 피크 파워 또는 펄스 파수가 a) 탱크, 영역 또는 챔버 살균시; b) 근처에 액체 또는 기체를 갖는 작업 영역; c) 스토브 또는 테이블 표면; d) 창문틀 또는 공기 통로; e) 공기 청정 시스템 또는 공기 펌프; f) 세탁 영역 및 보존 콘테이너; g) 반도체를 제조하는 설치부 또는 룸; h) 세탁; i) 식품 보존 탱크 또는 콘테이너나 룸; j) 드링크 및 음료를 제조하는 도관 또는 챔버; k) 해수를 보급하기 위한 도관 또는 챔버; l) 실험실과 같이 생물학적으로 조절되는 환경 및 생물 공학 산업과 관련된 보존 도관 또는 챔버; m) 우유 산업 및 관련된 식품 생산 산업에 사용되는 도관 또는 챔버; n) 도관, 챔버 또는 밀폐된 소정의 콘테이터 보존 영역에서 세균 오염이 발생하는 예정된 위생적 또는 교육적 영역 또는 표면; o) 아기 식품 또는 드링크를 제조하기 위한 도관 또는 챔버; p) 특정 의학적 수술 또는 작업과 관련된 소정의 도관, 챔버 또는 표면을 즉시 살균하는 것이 필요한 의학적 응급실; q) 소정의 도관 또는 챔버가 내부에 들어 있는 액체 또는 기체를 이동, 분배 또는 살균하도록 사용되는 침대 또는 메트릭스; r) 기초적인 "소스" 부분의 액체 또는 기체; s) 종이 공장; t) 수영장; w) 액체 또는 기체를 재생시키는 산업; x) 공장의 공기 처리시; y) 위험한 공기 통로; z) 음료수를 이용할 때; z/a) 의학적 처리 및 작업시 무해한 공기 또는 기체를 이용해야 할 때 유독성 종을 특이적으로 평등화 또는 불활 성화 하도록 사용된다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 고강도 펄스된 광원이 상부 또는 하부로 변환 (예컨대, 제 2, 제 3 또는 제 4 고조파 및/또는 여기 및/또는 펌핑 건축 또는 그의 조합이 섬유 입력부에서 발사하도록)되어 섬유의 다른 말단에서 조화롭게 진행하거나 변환되거나 여기하고 또는 그의 조합된 광원이 도관 또는 챔버 내부 (예컨대, 반응 리액터 지오메트리 또는 홀로그래픽형 링 또는 슬릿, 막대 또는 그의 정렬된 조합)에 소정 부피의 액체 또는 기체를 조명 (400㎚ 내지 약 700㎚의 가시광선 스펙트럼) 또는 조사 (850㎚ 내지 약 2400㎚ 및 200㎚ 내지 약 400㎚)하도록 사용된다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 고강도 광원은 스펙트럼의 적외선 (IR) 부분에서 제 1 펄스하도록 사용되는 펄스 레이저이고, 이 펄스는 단일 모드 섬유, 복수 모드 섬유, 미분 지수 섬유 또는 광 유도 레이저 또는 그의 조합이 소정 부피의 내부 (예컨대, 반응기; 도관 또는 챔버 내부) 액체 또는 기체를 조명하거나 또는 조사하기 위해 UV (A, B, C), 가시광선 또는 IR을 형성하도록 변환되거나 조화될 수 있다.
본 발명의 신규한 장치의 구체예에 따르면, 펄스된 레이저 (예컨대, 고강도, 고에너지, 고피크 파워 펄스된 레이져 광 에너지)로부터 나온 광이 소정의 레이징 물질, 거울, 렌즈 또는 그의 조합 (예컨대, 소정의 각도로 위치한 결정)에 따라 소정의 제 1 파장을 이용하는 제 2 고조파, 제 3 고조파 또는 제 4 고조파 (예컨대, SHG, THG, FHG 등) 발생하는 공정으로 변환된다. 본 발명에 따른 더욱 바람직한 구 체예는 소정 부피의 내부 (도관 또는 챔버 내부) 액체 또는 기체를 효과적으로 조명하거나 조사하기 위해 고강도, 고피크 파워 레이저 펄스를 하나 이상의 광섬유 또는 섬유 번들 (예컨대, 인터캐비티 (inter-cavity) SHG, THG, FHG)으로 전달하기 전에, 소정의 레이저 광원 지오메트리의 공동의 영역 내부에 형성된 상기 고조파 발생 공정을 갖는다.
본 발명에 따른 신규한 장치의 구체예는 레이저 (예컨대 레이징 막대) 광원을 일차적으로 펌핑 (예컨대, 광학적 펌핑)하도록 하는 하나 이상의 플래시 램프를 가지고 있으며, 본 발명에 따른 더 유익한 방법은 고피크 파워 광원을 펌핑 (예컨대, 광학적 펌핑)하도록 하는 하나 이상의 다이오드를 갖는다.
본 발명의 신규한 장치의 유익한 구체예에 따르면, Nd;yag/1064㎚ 또는 GaAs/810-905㎚ 또는 그의 조합 중에서 약 1064㎚의 제 1 (예컨대, 펌핑) 파장이 선택되어 내부에 (광으로) 제 2, 제 3 또는 제 4 고조파 발생하도록 결정 인터페이스를 충분히 조명하거나 조사함으로써 소정 부피의 내부 액체 또는 기체는 UV 램프 (살균용 UV 에너지를 발생하는 주요 수단)에 의해 발생된 CW 평균 파워에 반대인 고피크 파워를 갖는 단기 펄스를 이용하여 살균된다.
본 발명의 신규한 장치의 바람직한 구체예에 따르면, 펌핑 파장은 소정의 전자기적 스펙트럼으로부터 선택되고, 레이징 물질에 따른 각각의 레이져는 제 2, 제 3, 제 4 또는 그의 고조파 조합을 발생하도록 적당한 결정을 펌핑하며, 제 1 또는 고조파 펄스의 피크 파워는 소정 부피의 내부 액체 또는 기체가 DNA 및 RNA 복제 서열을 충분히 불활성화시키는 적당량의 펄스 피크 파워를 제공하도록 조명 (400㎚ 내지 700㎚의 가시광선) 또는 조사 (약 220㎚ 내지 약 400㎚의 UV광) (700㎚ 내지 약 2400㎚의 IR 광)된다.
본 발명의 신규한 장치의 용도 구체예에 따르면, 소정 부피의 내부 액체 또는 기체를 수압적으로 또는 기압적으로 다스리기 위한 목적으로 예정된 패턴의 내부 확장되도록 도관 또는 장치 내부 표면이 다양한 형태로 패이거나 굽어지거나 퇴적되거나 압출되거나 주입되거나 접착제로 붙이거나 삽입되거나 연장되거나 당겨지거나 나선형으로 도포되거나 또는 적층될 수 있다. 더욱 상세하게는 이러한 연장 부분은 (A) 도관 또는 챔버의 길이를 따라 소정의 내부 공간 중 하나 이상의 부분을 커버하도록 나선형으로 연장되어 내부를 통과하는 액체 또는 기체의 이동 속도를 감소시키거나 증가시키도록 하는 형태 또는 (B) 영구적으로 또는 일시적으로 내부에 괴어있거나 보존된 상기 소정의 액체 또는 기체가 도관, 챔버 또는 그의 조합을 통해 전달되어 섬유 또는 웨이브 가이드가 소정의 시간동안 소정 부피의 액체 또는 기체를 충분히 조명 또는 조사할 수 있도록 분포되는 동등한 격자와 같은 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 신규한 바람직한 구체예는 도관 또는 챔버가 비클, 엔진 또는 비클의 엔진 소스와 결합되고, 또한 펄스 또는 연속된 레이저 소스 또는 펌프, 물 또는 기류 또는 그의 조합에 결합되며, 또한 상기 엔진이 액체 또는 기체의 유속, 속도, 압력 또는 질이 펄스 폭, 펄스 지속 시간 또는 펄스 피크 파워 또는 펄스 파장 또는 펄스 반복 속도 또는 그의 조합을 조절하도록 단일 플랫폼을 조정할 수 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 장치의 더욱 유용한 구체예는 배터리에 연결된 고강도 펄스 레이져 광원이 장착된 비클 또는 소정 부피의 내부 (예컨대, 통합된 도관 또는 챔버) 액체 또는 기체를 조명 또는 조사하기 위한 비클 자신의 엔진을 가지고 있다.
본 발명의 바람직한 구체예는 펄스 반복 속도 (1), 펄스 지속 시간 (2), 펄스 피크 파워 (3), 펄스 파장 (4), 펄스 폭 (5) 또는 그의 조합이 (컴퓨터에 연결되었을 경우) 소프트웨어, 하드웨어 또는 그의 조합에 의해 조정되거나 제어되거나 변조되어 동시에 작동하거나 또는 시간을 두어 작동이 정지될 수 있다.
또한, 수류 (6), 기류 (7)는 (예컨대, 액체 또는 기체) 또는 내부 (도관 또는 챔버 내의) 액체, 기체의 흐름과 관련된 수압적 또는 기압적 형태 또는 파라미터나 그의 조합에 비례한다. 여기서, 이러한 파라미터는 레퍼런스 (8)에 결합되며, 활성화하기 위해 (9), 조절하기 위해 (10) 또는 활성 광원 파워 유닛 (12)으로부터 대조군 파라미터를 예정하도록 변조하기 위해 (11) 또는 고피크 파워 펄스 (예컨대, 섬유 단부 터미네이션 내에 부착되거나 통합된 고조파 발생)를 발생하도록 관련된 전자 (13)를 조절하며, 또는 펄스 지속 시간 (16) 동안 시간 변화를 주기 위해 (15), 폭 (17), 반복 단위 (18) 또는 피크 파워 (19) 또는 펄스 파장 (20), 각도 (21) 또는 그의 조합이 결정에 부착되거나 통합될 때 (22), 링 (23), 막대 (24), 파이프 (25) 또는 내부 구조 보조 수단 (26), 평탄하거나 감겨있거나 휘어지거나 굽어지거나 압축된 표면 또는 그의 조합이다. 또한 본 발명의 특히 바람직한 구체예는 복수개의 파라미터가 TSS (26a) (현탁된 고체 전체) 수준 또는 혼탁도 수준 (26b) 또는 PSD (26c) (입경 분포) 수준, 액체나 기체 유속 (27) 또는 (살균될 액체 또는 기체 내부의) 조합이 실제 시간에서 관측되거나 (28) 및/또는 동시 발생 (29)하는 순간에서 펄스 또는 펄스의 시퀀스 (34)의 피크 파워 (33)를 이용하여 살균 투여하는 소정의 노출 시간 (32)에 대해 특정 스펙트럼 분포 (31)을 모니터링하도록 조절된 소프트웨어이다.
본 발명의 신규한 장치의 특히 바람직한 용도 구체예에 따르면, 소정 (가변성)의 복수 파라미터, 형태, 수준 또는 시간은 레이저 펄스 발생 수단 (예컨대, 고강도 펄스 레이저 광원)과 관련되어 있으며, 상기 파라미터 및 형태는 소정의 시간동안 소정 부피의 내부 (예컨대, 도관 또는 챔버 내의) 액체 또는 기체를 조명 또는 조사하기 위한 실제 시간과 상호작용한다. 또한 본 발명의 장치는 액체 또는 기체나 그와 관련된 살균될 소정의 기체 또는 액체 형태의 유속과 관련된 형태 또는 파라미터를 수압적으로 또는 기압적으로 동시 작동할 수 있게 하는 하드웨어 또는 소프트웨어 구조가 연결된 고강도 펄스 레이저원을 사용한다.
본 발명에 의한 장치의 실시예에 있어서는, 전송을 최대화하기 위해 또는 섬유의 충격 임계치 또는 공차를 최소화하기 위해, 레이저 헤드 자체내에서 적어도 하나의 변환 공정 또는 복수의 공정이 발생한다. 또한 본 발명의 특히 유용한 실시예는 제2(또는 제3, 또는 제4)의 레이저 임클로져(또는 헤드) 내측에 고조파 발생 수단을 가지며, 헤드는 전체적으로, 약 218nm 내지 약 1064nm까지의 파장으로 (결합된) 적어도 하나의 광섬유내에 조사 또는 조명되고, 상기 파장은 소정 체적의 액체 또는 기체(예컨대, 도관 또는 챔버내의)를 광으로 조사 또는 조명하기 위한 적어도 하나의 결정 또는 복수의 결정을 사용하여 상기 섬유의 단부에서 적절한 파장 또는 주파수의 광으로 변환된다.
본 발명의 신규한 실시예에 있어서, 레이저 펌핑 구조는, a) 플러시 램프, b) 다이오드 펌핑 구조, 또는 이들의 조합을 사용하며, 본 발명의 방법에 의한 장치의 신규한 개량에 있어서, 적어고 하나의 고강도 펄스 레이저 광원(A1)은 소정 섬유 매트릭스 스레드(B1) 또는 다중트랙 번들의 섬유(C1) 또는 사각형 번들의 섬유(D1) 또는 싱글 모드 구성의 섬유(E1) 또는 멀티모드 공통단 종단 지지하는 소정 체적의 싱글 스트랜드 섬유(F1) 또는 그룹 또는 혼합된 그룹의 섬유(G1) 또는 소정 치수로 위치된 극성 유지 구성의 섬유(H1) 또는 그레이드 인덱스 집합의 섬유(I1) 또는 함께 지지되는 복수의 구배율 섬유(J1) 또는 이들의 조합(K1)으로 정렬되고, 상기 소정의 선택 섬유는 각각 고피크 출력을 갖는 복수의 펄스(L1) 또는 일련의 펄스(M1)을 생성하기 위한 고강도, 고피크파워 펄스레이저광의 출력으로 정렬된다. 이들 변수 또는 파라미터는 소정 시간에 걸쳐 지오메트리 또는 단면 또는 길이 또는 치수의 소정 도관 또는 챔버(O1)를 통과하는 소정 액체 또는 기체(N1)의 유량과 광(Q1)의 애스펙트, 조합된 펄스 또는 연속적(예컨대, PW,CW) 모드(R1), 속도 또는 에너지 또는 타이밍 또는 이들의 조합간의 상이한 관계에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 의한 장치의 사용시의 특별한 이점은 섬유 말단 단부가, 광은 전송하지만, 광섬유 입/출력 인터페이스 또는 홀 또는 이들의 조합(예컨대, 결정 인터페이스, 단부 컵, 렌즈, 빔 익스팬더, 미러, 탄성 실록산계 렌즈, 직선적이거나, 휘어지거나 꼬이거나 또는 이들의 조합)을 통해 연장되는 도관 또는 챔버를 통해 소정 액체 또는 기체의 통과를 차단, 분리 및 보호하는 결정 인터페이스 또는 단부-컵 입/출력으로 지지되거나 분배되는 점이다. 이와 같은 지지 수단은, a) 링, b) 로드, c) 금속의 직선 부분 또는 d) 플라스틱, e) 중합체 화합물 또는 f) 고무 실리콘 또는 g) 평평한 희석 고무 실리콘 또는 h) 임의의 도관 또는 챔버 또는 i) 싱글 또는 더블 또는 트리플 또는 불투명하거나 또는 반사성 벽 또는 살균 리액터(도관 또는 챔버) 등에 적합하다. 또한, 광섬유의 지지수단에 있어서, j) 결정 단부 말단은 평행하게 위치되거나 k) 또는 순차적으로 l) 소정 도관 또는 챔버 형태의 특정 치수의 기하학적 형상에 대응하는 출력 통로, 또는 m) 유속 또는 n) 소정 체적의 액체 또는 기체(액체 또는 기체가 살균되는 도관 또는 챔버에 있어서)에 위치될 수 있으며, 이와 같은 환경적 예는 다양한 지지 및 안내 수단을 포함한다. 이와 같은 수단은, o) 유압 나선상 내부 연장 또는 스티어링 소정 형상 또는 홈 또는 공압 스티어링 윙 또는 형상의 연장부, p) (방사 유닛이 1 펄스당 피크 전력이 높은 펄스 레이저일 때), 내부의 액체 또는 기체를 특정의 소정 도관 또는 챔버의 단면상을 회전 순환시키기 위해, 이들의 각각의 소정 노출시간(예컨대, 주위의 액체 또는 기체를 회전시키는 것에 의해 유속을 감속시키는) (마찰 또는 저항 평행을 증가시키는), q) 파이프 또는 파이프망, r) 그리드, s) 그리드망, t) 도관 또는 챔버, w) 연못 또는 탱크, x) 홍수 또는 지진 또는 화산활동 등의 재앙을 받는 지역에 대한 중재 업무용 자동차, y) 의료 처치 및/또는 이식용 도관 또는 챔버, z) 혈액, 또는 다른 관련되는 기체 및/또는 관련되는 액체 또는 기체의 의학적 혈액 투석을 들 수 있다.
본 발명의 신규한 실시예에 있어서, (제2, 제3, 제4 고조파 발생을 행하기에 앞서) 펄스상태의 고출력 에너지는를 분배하기 위해 사용되는 동일한 싱글 모드 섬유 또는 섬유 번들이, (도관 또는 챔버 내측의) 소정 체적의 액체 또는 기체와 조합되어, 조명 또는 조사를 모니터하기 위해, 또는 소정 레벨의 고체 또는 생물학적 화합물 또는 비생물학적 화합물 또는 혼탁 또는 투명 또는 이들의 조합의 측정물을 이송하기 위해, 센서 데이터, 또는 분광기 데이터 수득, 또는 기타 관련된 데이터 또는 기계 제어 프로토콜 또는 이들의 조합을 수반하기 위해 동시에 사용된다.
본 발명의 신규한 실시예에 있어서, 액체 또는 기체용 도관 또는 챔버는, 액체 또는 기체가 (동일한 리액터내에서) 동시에 조명 또는 조사 또는 이송되는 효과적인 메카니즘을 제공하는 광에너지용 도관 또는 챔버이다.
본 발명의 신규한 실시예에 있어서, 결정이 섬유 또는 섬유 번들의 단부에 부착 또는 인터페이스되며, 상기 소정 번들의 섬유는 적절히 코팅되며, 조명 또는 조사(예컨대 펄스 또는 연속 모드 PW, CW)로부터 리펄스를 생성하거나 또는 내부(도관 또는 챔버내)의 경수 또는 공기 또는 기타 액체 또는 기체로부터 비롯되든가 또는 그것에 의해 운반되는 콜로이드성의 침적물의 조합이 부착되는 것을 지연시키거나 또는 방지할 목적으로 상기 결정의 표면의 자기방전을 변경시키기 위해 충분한 전기적 도전성을 제공한다.
본 발명에 의한 장치의 신규한 실시예에 있어서, 고강도 광원으로부터의 고피크 출력을 갖는 적어도 하나의 짧은 레이저 펄스는, 유해 미생물에 대해 적절한 살균 용량을 제공하고, 이어 동일한 정격 출력의 CW UV 램프의 평균적인 전력을 공급하는 것을 목적으로 할 때, 동일한 시간 주기에서 훨씬 효율적이다.
또한, 본 발명에 의한 장치의 신규한 실시예에 있어서, DNA 또는 RNA 복제 순서의 비활성은 가시 스펙트럼 또는 UV(A,B,C) 스펙트럼 또는 또는 IR 스펙트럼 또는 이들의 조합에 있어서 고 피크 출력을 갖는 쇼트 펄스의 조사 결과이다.
본 발명에 의한 장치의 신규한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 레이저 펄스는 1 arc/sec 내지 약 1초의 시간동안 짧게 지속하며 상기 레이저 펄스는 약 118mJ 내지 약 3.18J의 고피크 출력을 가지며 이때 상기 펄스는 광섬유를 통해 도관 또는 챔버 리액터내로 투사되고, 상기 고에너지를 갖는 짧은 레이저 펄스는 소정 노출시간동안 특정 스펙트럴 분배(예컨대 펄스 살균량 또는 PDD)의 광방사의 연속적 (적절항) 전송을 확보하기 위해 직접 투사되거나 또는 타겟, 반사 또는 전송되며, 또는 상기 펄스는 소정 체적의 액체 또는 기체를(예컨대 도관 또는 챔버내에서) 조명 및/또는 조사하기 위해 섬유의 전체 길이에 걸쳐 분배되고, 단일 광원으로부터 소정 파장의 관을 고조파적으로 발생시키거나 또는 스플릿 및/또는 전송 및/또는 확산 및/또는 방출 및/또는 투사하기 위해, (예컨대 도관 또는 챔버 등의) 소정 리액터에 광원으로부터 광을 조작 및 방출하는 능력은 섬유없이 적절한 살균량을 방출하는 이전 방법을 능가한다. 또한 레이저의 이전의 시도는, 제작자 및/또는 사용자들이 광학분배의 불충분한 효과를 만족시키지 못했고, 리액터 다지인산의 상기 한계로 인해 시장에 유통되지 못했으나, 본 발명은 수백 및/또는 수천개의 개별 광섬유에 걸쳐 단일 광원으로부터 광을 스플릿할 수 있는 이점이 있어 리액터(예컨대 도관 또는 챔버)내의 임의의 위치로의 광에너지의 정확한 방출을 용이하게 하며, 리액터 근방의 램프 또는 레이저 절결부를 남기고, 광섬유의 중요한 망의 생성이 사용자의 포인트에 대한 고강도의 광에너지를 수반, 방출 및 분배하도록 하며, 또한 사용자들이 중심지 또는 원격지에 위치된 광원을 상기와 같이 제어하도록 한다. 본 발명은, 유익하고 신규하며 바람직한 시스템 및 구조를 제공하며, 광에 물을 수반하여 세균을 살균하기 위한 현행 기술 대신, 본 발명은, 효과적인 조명 및/또는 조사 또는 다운 컨버팅 및/또는 (예컨대, 섬유를 갖는, 도관 또는 챔버에서) 소정 용적의 액체 또는 기체를 고조파적으로 생성하기 위해 적절한 파장 및/또는 주파수 범위로 변환되는 광섬유를 통해 임의의 소정 위치로 광을 취한다.
본 발명에 의한 장치의 신규한 실시예에 있어서, (도관 또는 챔버내에서) 소정 부피의 액체 또는 기체를 살균하고, 상기 섬유는 역전된 압력, 또는 유동압 또는 액체(예컨대 물)의 깊이에 관한 압력, 또는 고체(예컨대 흙), 또는 유전 또는 유정 또는 굴착지역에서 종종 발견되는 암석층에 의해, 분배 또는 지지 또는 부착 또는 연결 또는 매립 또는 접착 또는 흡착된다.
본 발명에 의한 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 도관 또는 챔버는, 지상 및 바다 중의 석유 및/또는 물 굴착 지역에서 현탁된 고체를 여과하기 위한 우물(웰)의 여과 유닛이며, 이것은 현재 사용되고 있는 종래 기술에서는 소정 굴착지역에서 수 필터 그리드 또는 매트릭스, 또는 도관 또는 챔버, 또는 굴삭 헤드의 수냉각 필터 소자를 막히게 하는 원인으로 되는 유해한 세균에 대한 적절한 경제적인 해법을 제공하지 못하고 있다. 본 발명은 다양한 굴삭용도에서 사용될 수 있는 방법에 한정되지 않고, 높은 반복율, 높은 피크 출력 펄스(a1)는 광섬유(e1) 또는 섬유 번들(f1)을 통해 수백미터의 해저(c1) 또는 지하 깊숙히(d1) 로부터 발사(b1)되며, 또 목적지에서 광은 고조파 생성을 위한 단부 컵 또는 결정 인터페이스를 통과함으로써 소정 파장의 광을 도관 또는 챔버(예컨대, 해저 또는 지하 깊은 곳에서, 드릴 헤드를 냉각하기 위한 수 필터)로 전달하며, 그 중의 소정 부피의 액체 또는 기체를 (광을 이용하여) 조명 또는 조사한다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법에 의한 장치는, 자연 도관 또는 챔버 내측(예컨대, 대지의 내층 또는 암석층)에 둘러싸인 액체 또는 기체 또는 이들의 조합을 갖거나, 또는 소정의 드릴링 지역에서 소정 부피의 액체 또는 기체에 인접하여 위치된다. 이와 같은 지역은, 다양한 지형학적 또는 물리적 장소(4)에서 석유 시추를 위한, 물(1) 아래, 공해(2) 또는 생수의 우물일 수 있다. 또한, 현재 중요하게 사용되고 있는 여과 경로 및 수단(5)을 훼손하는 세균 또는 유해 미생물을 살균하기 위한 효과적 수단을 제공함으로써, 광범하고 다양한 요소가 드릴링 지역의 능률을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 의한 신규한 장치는, 원격의 고강도, 고펄스 피크 파워 레이저 광원(6)을 가지며, 상기 펄스 레이저광원의 출력(6a)은 소정 구성의 싱글 모드 섬유(8) 또는 소정 형상의(9a)의 복수의 섬유 번들(9) 또는 패킹 마찰 또는 이들의 조합(10a)에 결합(7)되며, 상기 소정의 섬유 형태는 (예컨대 도관 또는 챔버에서) 소정 부피(10c)의 액체 또는 기체(11)를 조사 또는 조명하기 위해 적절한 세기의 펄스 에너지(10b)를 수반하도록 할 수 있다.
본 발명의 방법에 따른 일군의 장치의 바람직한 실시예는, (살균을 요하는 액체 또는 기체형태중 적어도 하나의 형태를 결랍한 청공 지역과 같은) 소정의 석유액 형태(12) 또는 생수(13) 또는 액체(14) 또는 기체(15) 또는 이들의 조합(16)에 대한 지하 탐사를 위한 천공지역에서 특히 바람직하며, 또한, 본 발명의 방법에 따른 장치의 특징은 적어도 하나의 광섬유에 정렬된 원격 펄스 레이저 소스를 갖고, 상기 펄스 레이저는 약 230nm(16a) 내지 약 1064nm(16b)의 범위의 파장으로 동작하며, 상기 펄스는 적어도 하나의 광섬유 또는 섬유 번들(16i)을 사용하여 대지(16c) 하방에 깊이, 안내 파이프(16d), 또는 광섬유 나사관 안내형(16e) 또는 바다(16f) 또는 암석층(16g) 또는 이들의 조합(16h)을 통해, 분배 또는 방출된다. 이와 같은 도관 또는 챔버(예컨대 살균 리액터 변형물)은 기다란 또는 꼬여진, 또는 나선상의, 또는 휘어진 또는 병렬 또는 직렬 또는 유압 또는 공압 형태 또는 이들의 조합의 형태를 위하여, (예컨대, 도관 또는 챔버에서(상기 섬유는 분배 또는 지지된다)) 소정 부피의 액체 또는 기체를 조명 또는 조사하기 위한 광의 연속파(18) 또는 상기 펄스(17)에 액체 또는 기체의 노출시간을 증가 또는 감소시킨다. 이와 같은 도관 또는 챔버는 드릴링 헤드(17a) 또는 여과 시스템내에 위치될 수 있으며, 1차 드릴링이 일어나기 전후에 위치되거나(또는 드릴링 타워에 통합) 또는 이들의 조합일 수 있다.
해로운 물(1) 또는 석유(2), 또는 액체나 기체(2), 또는 이들의 조합(2a)에서 필터의 막힘이 사실상 줄어드는 석유 시추 산업 또는 생수 채취에 특히 유리한 바람직한 실시예에서는 시추 산업에서 이루어지는 최근의 기술과는 반대로 시간 단축, 빈번하지 않은 정비 및 주기적으로 적은 교환을 용이하게 한다. 또한, 본 발명의 방법은 정보 산업(데이타 전송 분야)에서 널리 알려진 바와 같이, 일반적인 형태의 고반복성 및 고 피크 전원 레이저처럼, 이용할 수 있고, 가격이 저렴하고, 내구성이 있는 펄스 레이저 광원을 용이하게 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 도관이나 챔버는 CO2 고정 및/또는 이용을 위해 공업적인 고도의 광중합 능력을 갖는 한천 리액터이다.
본 발명의 방법에 따르면, 이용된 기하학의 도관 또는 챔버에 요구된 소정의 살균 출력 효과나 소정의 액체 또는 기체 유속의 수준과 관계되는 임계치를 가져온다. 또한, 본 발명은, 광섬유가 광 전도 표면 디스크로서 배향되거나 주입되거나 부착되어 소정의 크기 이상으로 입자 물질을 중지하도록 고안된 여과 장치에 사용되거나 또는 최근 사용된 물이나 공기 필터(예, 표면 디스크, 막, 그리드 또는 이들의 조합을 이용하는 액체나 기체의 필터)의 백-플래쉬 세척 작업에 사용되는 데에 특히 유리하다. 이러한 디스크는 소정 부피의 액체나 기체(예를 들면, 도관이나 챔버에서)를 동시에 여과 및 조사하기 위해 소정의 도관이나 챔버 내에서 적당히 투과할 수 있도록 적절한 반사율(예, 디스크 내)을 가질 수 있다.
본 발명은 도1-6에 도시되어 있다. 이들 바람직한 실시예는 본 발명의 관점을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명에 의한 도면의 간단한 설명은 다음과 같다.
도1은 도관에 있어서 섬유의 개략적인 레이아웃도이다.
도2는 도관에 있어서 세미-홀로그래픽 확산 요소의 개략적인 레이아웃도이다.
도3은 챔버에 있어서 루프상태의 단부 발광 형태 섬유의 조합의 개략적인 레이아웃도이다.
도4는 콘트롤 및 모니터 시스템을 갖는 멀리 테일 광케이블 조립체의 연속적인 파단도이다.
도5는 살균 브러시(치솔)를 도시한다.
도6은 도관에 있어서 멀티플형 섬유 배향의 개략도이다.
도7은 멀티플 방출 구조를 갖는 세미-홀로그래픽 부분 유전성, 고조파 링의 개략도이다.
도8은 광방사의 고조파 발생을 위한 결정 및 섬유가 선택된 요동 프레임의 개략도이다.
도9는 가변 투명 도관을 특징으로 하는 세미-홀로그래픽 링의 개략도이다.
도10은 도시 및 가정 고조파 살균망의 개략적인 레이아웃도이다.
도11은 석유 또는 우물 살균 시스템의 개략도이다.
도 12는 고조파 열적으로 격리되고, 안정화된 세미홀로그래픽 확산 링의 개요도이다.
도 13은 특히 결정 배열을 갖는 세미홀로그래픽 부분 유전 링의 개요도이다.
도 1은 액체나 또는 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도이다.
상기 액체나 기체를 살균하기 위한 장치는 도관(2)이나 챔버 내에 위치한 적어도 하나의 광섬유(1)와 고강도 광원(3)을 가지는 방사 유닛으로 구성된다. 상기 광은 규정된 양의 액체나 또는 기체를 조사하기 위한 도관 내에 위치한 광섬유에 정렬(4)된다. 결정 반사부재(5)는 구조적으로 간섭을 일으키는 적어도 한 영역에 도시되어있다.
도 2는 액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도이다. 상기 액체나 기체를 살균하기 위한 장치는 도관(14)이나 챔버 내에 위치한 적어도 하나의 광섬유(17)와 고강도 광원(7)을 가지는 방사 유닛으로 구성된다. 광은 전원(6)에 의해 발생되고, 399nm에서 약2800nm 의 1차 파장을 발생시켜 광섬유 하니스 커넥터(8)에 정렬된다. 상기 광은 도파관(9)을 통해 광도파관 단부(10)에 전송된다. 상기 광도파관 단부(10)는 중앙 멀티-테일(multi-tail) 광섬유 하니스(11)에 연결된다. 이 하니스로부터 상기 광섬유는 규정된 액체량이나 기체량을 조사하기 위한 도관(14)이나 챔버에 분배된다(약 180 nm 내지 400 nm). 도면 왼쪽(16)에 도시된 편광 유지 광섬유는 상기 도관이나 챔버의 내부 공간을 조사(266nm에서 1064nm) 하도록 연장되어 있다. 부가적인 솔라리제이션 리지스턴트 광섬유(12)는 도관의 좌측 단면에 점선으로 표시된 도관의 몸체를 둘러싸도록 우측으로 연장되어 있다. 투사(방사 또는 조사)되는 이러한 섬유 결정 내부 정합단부(13)는 266nm에서 1064nm의 빔을 고조파 발생시키고 주파수를 변조시킨다. 입자 크기의 분포(PSD)가 광투과(도관이나 챔버 내)에 미치는 중요한 영향은 도관이나 챔버 내에서 광투과에 있어 최적의(바람직한) 조건을 입증하는 것으로 2 입자(21)에 의해 도면상의 왼쪽에 나타냈다. 규정된 양의 액체 또는 기체에 내포된 TSS(Total Suspended Solids)의 양은 도관이나 챔버 내의 광 투과율에 미치는 중요한 영향을 나타내는 것이다. 결정 반사 부재(22)는 도관이나 챔버의 중앙에 나타냈고, 좌측에서는 단부(16) 및 우측에서는 단부(15)를 나타냈고, 광섬유측면(12)으로부터 광을 흡수하거나 반사한다. 예시번호 20은 중앙 멀티-테일 하니스(11)의 후면에 연결된 도관이나 챔버 내에 설치 된 액체 광도파관(광섬유 이외에)을 나타낸다. 구조적인 간섭이나 확산(18)은 도면의 오른쪽에 예시되어 있으며, 이러한 세미홀로그래픽은 가시광선, UVA, UVB 또는 UVC 영역 내에 있는 약 218nm에서 2400nm의 주파수 범위에 있는 방사 유닛 1차 파장이나 광 주파수(광섬유로부터 프로제팅) 그리고 2차 파장(즉 제2, 제3, 제4 고조파 발생 또는 주파수 배가 및/또는 변환 등)이나 주파수에서 형성된다.
도 3은 액체나 또는 기체를 살균하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치는 도관이나 챔버(28) 내에 위치한 적어도 하나의 광섬유(31)를 포함한다. 이 장치는 연못, 채널, 컨테이너, 또는 대형 탱크, 파이프에서 스케일링 될 수 있으며, 의료 또는 외과용 이식물, 복합 화합물의 의약 제제, 음료수, 제한된 공기 등에 까지 그 영역이 확대될 수 있다. 고강도의 광원(23)을 가지는 방사 유닛은 전원(24)공급장치에 의해 전원이 공급된다. 상기 방사 유닛으로부터 발생되는 UVA, UVB, UVC 및/또는 가시광선 NIR, IR의 스펙트럼 또는 이들 조합의 광주파수나 1차 파장은 광섬유로 정렬(27)된다. 상기 광섬유는 규정된 양(32)의 액체나 기체를 조사(233nm 내지 약 532 nm)하기 위하여 도관이나 챔버 내에 설치된다. 상기 도관이나 챔버 내의 광섬유 분포는 상기 1차 파장과 광 주파수들로부터 제 2 고조파를 발생시키거나 직접 투사하도록 내부 정합되거나 분배(31) 및/또는결정 종결된 단일의 개별 광섬유(31)로 도시되어 있다. 측면 발광 광섬유 번들(29)이 본 도면에서 루프 형태로 분포되어 있으며, 상기 도관이나 챔버는 규정된 양의 액체 또는 기체를 제3 또는 제4 고조파 발생 파장 또는 과주파수로 조사함으로써 제 2파장 또는 광 주파수를 발생시킨다.
도 4는 액체 또는 기체들을 살균하기 위한 장치의 개략도를 예시한 것이다.
상기 도시된 장치는 도관(58)이나 챔버 내에 설치된 적어도 하나의 광섬유(56)와 컴퓨터(36)에 의해 제어되는 고강도의 광원(33)을 가지는 방사 유닛으로 구성된다. 상기 광은 광섬유로 정렬(57)되며, 상기 광섬유는 규정된 양의 액체 또는 기체를 조사 하기 위한 도관이나 챔버 내에 설치된다. 도 4는 집적필터를 도시한 것으로, 본 발명의 장치는 다수의 측부 발산 광섬유와 단부 발광형 또는 PM(편광 유지) 형태의 광섬유 뿐만 아니라 파쇄 광섬유로 구성되어있다. 상기 솔라리제이션 리지스턴트 광섬유(56)는 약 187nm에서 약 4000nm(55), 약 249nm에서 약 279nm 길이(40), 약 149nm에서 약 290nm(42), 약 250nm에서 약 700nm(43), 약 180nm에서 약 400nm(46), 약 400nm에서 약 700nm(47), 약 180nm에서 약 2400nm 길이로 상기 도관 또는 챔버 내에 설치된다. 투명함과 액체나 기체가 통과하기 위한 "R"(49R)로 표시된 재생 통로, 사전 조사 여과 모듈(36)과 사후 조사 여과 모듈(52)이 입자 크기 살포 레벨을 얻기 위해 포함되어 있다. 섬유는 (액체나 기체를) 조사하거나 비추기 위해 또는 최초 및 또는 두 번째의 빛의 파장 또는 주기를 원거리에서 궤환 통제하기 위해 상기 도관 이나 챔버 내에 설치된다. 광섬유의 전송 효율성 및 또는 손상 발단 또는 물리적 시각적 내성(예를 들어, 섬유에서 직접 분사된 또는 위 아래로 전환되거나, 또는 주파수가 2배가 되게 하도록 제1의 광으로서 IR 1064nm 사용)을 극대화한다. 직접 (예를 들어, 끝에서 끝까지)사용에 의해, 광섬유 전송 및 또는 두 번째 또는 세 번째 또는 네 번째 조파가 상기 방사 유닛과 각 광섬유 단부사이에서 발생한다.
도 5는 액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다.
액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치는, 배터리(59)에 의해 충전되는 고강도의 제1차 제1광주파수를 포함하는 도관(67) 또는 챔버와 방사유닛(60)에 위치한 광섬유(62)를 방출하는 장치를 포함한다. 광은 섬유(64)에 공급되는데, 이 과정에서 광섬유(64)는 분배되고 접촉하거나, 또는 그 안의 액체 또는 기체의 예정된 분량을 조사하거나 방사하기 위한 언급되었던 도관(67) 또는 챔버 내의 투영하는 직접적 및 또는 제2차 및 또는 제3차 및 또는 제4차의 조파적으로 생성된 광주파수를 보이는 반사하는 단부 컵(68)으로서의 완전한 또는 중간의 결정을 포함한다. 여분의(예비의) 헤드(65)는 보는이로 하여금 이것이 연결 또는 단절(69)에 의한 계속적인 사용을 위해 (예를들어 결정 등으로) 대체될 수 있다는 것을 암시하기 위하여 도면의 아랫부분에 보여진다.
도 6은 액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치의 파노라마식 도를 나타낸다.
액체 또는 기체를 살균하기 위한 장치는 하기의 장치, 한 부분이상의, 도관 또는 챔버 안에서의 선단소모의 소거를 원조하는 도관(85) 또는 챔버의 (동봉된) 기본틀에 연결된 홀로그래픽 요소(80)로부터 생성된 구조상의 간섭부(70)의 부분을 포함하는 것으로 나타나있다. (좌측상단의)부재(79), 좌측하단의(72), 상단좌측(82), 하단 우측(74), 상단(89), 상단(82) 반사원의 반대쪽에 위치하며 단단한 입자(77)는 액체 또는 기체가 살균되는 광전도에 중요한 기여를 하는 것으로 나타난다.
약 200nm에서 약 700nm의 (응집된)빛의 고강도 광원(81)을 포함하는 방사 유닛, 방사 유닛은 전원공급 유닛(90)에 의해 충전되고, 방사 유닛으로부터 응집된 빛은, 도관(85) 또는 챔버의 몸체를 둘러싸고 있는, 광섬유를 방출하는 적어도 한면 이상에 공급된다. 챔버(75)는 (견고한 뚜껑 또는 덮개)우측에 있는 견고한 개구부를 도시한다. 도 6은 광선(axis 나 reference beams)(91)으로부터 형성되는 적어도 한 부분 이상의 구조상의 간섭부로부터 구성되는 홀로그램이 들어있는 도관 또는 챔버를 나타낸다. 도 6은 반사 유닛(81)으로부터의 응집된 빛은 다수의 꼬리를 가진 장치(87)에 공급되고 빛은 광섬유(71)를 통해 반사원(79)에 공급되며, 그 안의 액체 또는 기체의 예정된 분량을 조사하거나 (91) (86) 방사하기 위한 도관(64) 또는 챔버 안에 분배되는 적어도 한 면 이상에서 광섬유를 방출하는 (반사원의)바로 정면에 위치한 홀로그래픽 요소(80)를 통해 조사된다.
도 7은 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치를 나타낸 도면이다.
액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 하기의 장치를 포함하는 것으로 나타나 있다. 살균되는 영역(118)에 하나 이상의 광섬유(93)가 설치되어 있다. 상기 광섬유 속으로 약 218㎚ 내지 1064㎚의 고강도 일차 광원을 가지고 있는 하나 이상의 조사 유닛(92)를 정렬한다. 상기 광섬유에 의해서 상기 기체 및 액체를 미리 결정한 시간대에 걸쳐 조사하는 부분(94)은 하나의 금속 재를 10개의 개별적인 독립 재료 공급장치(107, 106으로)로 쪼개는 다섬유 조합을 나타낸다. 이 장치는 공급자와 또는 최종 사용자를 위하여 리액터 지오메트리를 살균 강화시킨다. 이것은 현재 액체 또는 기체를 살균하기 위한 목적으로 광학 조사를 분할하기 위한 효과적인 수단을 가지고 있지 않다. 아주 제한되고 있지 않은 현재 발명은 분할과 전송, 조사와 또는 전달 또는 방산, 또는 상기 섬유로부터 고안을 위해 사용될 수 있다. "물(예를들어, 액체나 기체 같은 것들)을 빛으로 가져오는 이전의 방법들과 달리" 본 발명은 빛을 액체 및 기체에 공급한다. 각 재료 공급장치는 일차적인 파장(예를들어, IR 지역에서 1064㎚ 그리고/또는 UVB 지역에서 266㎚와 같이)을 전송하면서 섬유를 통해서 링에 전달한다. 세미홀로그래픽(100, 118), 방사 유닛으로부터 10개의 링 인풋으로(링 속으로) 그리고 또는 아웃풋(107-116) 예를들어 섬유가 분배되어지는 도관 또는 챔버의 안과 밖으로 (이것들은 현재 발명의 목적을 위해 투명, 반투명, 광학 조사 그리고 또는 상기 투명 도관과 챔버의 밖으로부터 살균 고안을 목적으로 빛을 도처에 전하기 위해 (예를들어, 빛을 전적인 내부의 반응에 의해 이끌고 액체 및 기체는 수력에 의해 동시의 압력에 의해 이끈다.) 적당한 반사율을 확산하기 위해, 유효하며 확산되기 쉬운 특성을 가지는 세미 불투명이 될 수 있다.) 확산하기 쉽고 부분적으로 절연체인 링 지지 수단(95)에 공급한다.
상기 섬유는 양방향 전달 모드로 사용되고, 각 섬유 번들 (108), (109), (110), (111), (112), (113), (114), (115), (116)은 방사 유닛으로부터 실질적으로 소정의 거리에 도달하여 적어도 하나의 열적으로 고립 및/또는 안정된 모듈성 고조파 결정 인터페이스(예를 들면, KTP 및/또는 PPKTP 및/또는 LBO 결정, 또는 제2, 및/또는 제3, 및/또는 제4, 및/또는 제5 고조파(harmonic)를 발생하기 위한 등가의 전자-광 변환 수단 같은 것)에 종료되거나 내부 결합된다. 복수의 파장 특정의 결정 장착 카트리지(101)(도시 안됨)내에 순차적으로 배치(108-116)되고 선택된 복수의 비선형 결정은 온도 안정화 감지 수단(A)과 추가적인 광섬유(B)를 가지면서 결정을 포함하는 카트리지(cartridge)가 열적으로 고립되는(C), 예를 들면 동일 네트워크 확장 피드(feed) 또는 신호를 콘트롤러(도시 안됨)(96),(94)(예를 들면, 멀티 테일 하네스(harness))에 신호를 반송하는 멀티테일 섬유 조립 어셈블리에 상호 연결하는 명확성(clarity)을 위해 나타낸다. 결정은 (D) 및 (E)에 의해 명확히 나타내어지고 감지 수단(A)으로부터 소정의 거리로 정합된 소정의 각 및 위상으로 고정된다. 링의 I/O(입/출력)는 섬유가 방사 유닛에 정렬되어 있는 방사 유닛으로부터 제1 광 방사를 수신하도록 설정된다. 광 방사가 전달되는데 있어서 추가의 카트리지(도시 안됨)로 이끄는 추가적인 섬유 입력에 인터페이스되고, 또는 인터메이트 또는 통합된 (102), (103), (104), (105), (106) 광섬유는 방사 유닛으로부터 직접적인 스펙트럼 전달에 대해 변하지 않는다(도시 안됨). 그래서 동일 링 지지 수단은 광 방사를 광학적으로 덮여진 (100),(118) 내부 용적(inner dimension)을 통해 흐르는 액체 또는 기체로 전달한다. 복수의 파장(예를 들면, 양방향 또는 고조파 발생되거나 또는 SHT, THG 및 FHG와 같이 배가된 주파수)이 소정의 액체나 기체(섬유로부터 광과 함께)의 양을 방사하기 섬유의 분포에 의해 전달된다. (107)은 브러시의 형태로 (107B)와 함께 통합된 투명 확산성 팁(tip)에 바탕을 둔 폴리디메틸(페닐)실록산을 구비하고 살균될 액체 및 기체로 실질적으로 확장된 명확성을 위해 나타내어진다. 섬유 입력(107)(명확성을 위해 흑색으로 나타냄)을 대체하고 섬유 어셈블리(94)로부터 확장되고 상기 다이오드 레이저(A)에 이르는 것을 나타내는 광 섬유 피드를 통해 약 400㎚∼670㎚로부터 방사 유닛(92)으로의 기본 펌핑(pumping) 주파수를 제외하면서 브러시는 순차적으로 위치된 다이오드형 레이저(예를 들면, 또는 다이오드 막대)에 광학적으로 인터페이스된다. (A)는 브러시 팁에 기초한 실록산에 대한 섬유 피드 방사의 보다 작은 조각을 나타낸다. 링을 통과하는 액체와 기체와의 적절한 접촉 및/또는 노출은 최대가 된다. 확산 팁은 헤들로스(headeloss)를 더 줄이며 살균될 액체 및 기체에서 해로운 미생물 또는 해로운 세균 및/또는 미생물의 효율적인 불활성화를 최대화하는데 일조한다. (116A)는 방사 유닛(94)에 (B)를 통해 연결된 온도 고립 및 안정화 감지 수단을 설명하는 오른쪽에 나타내고, 광학적 접합은 둘(다양한 환경 또는 사이트(site) 지형에 대한 용이한 통합을 위해 섬유(B)를 연결하는 주 멀티 테일 광 케이블 어셈블리와 감지기)을 상호연결하고 포장하는 (C)에 나타낸다. (117)은 광 섬유를 통한 광 방사를 원격 제어하기 위한 공(empty) 섬유 삽입점을 나타낸다. 시스템(117A)의 상대적 변수의 피드백(feeback) 제어를 위한 데이터 탐지 유닛(도시 안됨)은 광 섬유 삽입(섬유는 도시 안됨)에 연결될 추가 섬유의 패스(path)로 점선을 사용하여 나타낸다. (110)은 (B),(A)에서 두개의 개별 결정을 갖는 카트리지를 나타낸다. (결정은 정렬되고 섬유 제2 단부 말단(도시 안됨)에 위상 정합되고 열적으로 안정화되고 및/또는 고립된다.)
도 8은 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 도시한다. 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 다음을 포함하는 것으로 나타난다:
하나의 광섬유(120), (124), (125), (126), (127), (128), (129), (130), (142), (143), (144), (171), (172), (173), (174) 또는 섬유 번들 (122), (121)을 살균되어야 할 영역 (158), (156), (155), (157)에 분포하고; 고 강도의 광원(119)을 구비하는 하나의 방사 유닛을 상기 섬유에 정렬하며; 소정의 시간 동안 상기 섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사하는 것을 포함한다. (131∼137)은 소정의 파장 및 주파수에서 동일하거나 또는 다운 변환 광 방사를 통해 전송하기위한 수단을 각각 갖는 섬유 입력을 나타낸다. (139) 및 (153)은 전체 프레임을 다양한 기하에 맞추도록 하는 핀(pin)을 나타낸다. (159∼165)는 각각 소정의 일탈을 갖는 탄성 또는 내성 렌즈를 프레임(154)의 내부를 집합적으로 채우는 것으로 나타낸다. 추가적인 탄성기반 렌즈(예를 들면, 폴리디메틸메실실록산이 소정의 액체와 기체 양(예를 들면, 프레임을 통해서)를 방사하기위한 목적으로 다른 이탈 또는 초점을 갖는 (145),(166),(167),(168)가 나타나 있다. 섬유 입력(151), (152), (150), (149), (153)은 약 80㎚∼2600㎚의 광 방사를 전달하는 것으로 나타나고 방사 유닛으로부터 기본 파장은 적어도 한번 SHG 및/또는 THG, 및/또는 FHG, 및/또는 특정한 이들의 조합(예를 들면, 제2, 제3, 제4, 열적으로 고립되고 안정화된 결정 카트리지(도시 안됨)을 고조파 발생)로 변환된다. (138)은 추가적인 회전하는 프레임 지지수단을 나타낸다. (146), (147), (148)은 섬유 어셈블리(140)로부터 확장된 개개의 섬유 피드를 나타내고 약 140㎚∼2600㎚의 기본파장은 액체 및 기체(예를 들면, 프레임을 통해)에 전달 및/또는 변환 및/또는 분포된다.
도 9는 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다. 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 다음을 포함하는 것으로 나타난다:
적어도 하나의 광섬유 (181), (179), (176), (177 a,b,c,d,e), (178 a,b,c,d)를 살균되어야 할 영역에 분포하고; 고 강도의 광원(175)을 구비하는 하나의 방사 유닛을 상기 섬유에 정렬하며; 소정 시간 동안 상기 섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사하는 것을 포함한다. 각 측 (183) 및 (183 a,b,c)에 연속적인 도관(도관은 투명, 또는 불투명, 또는 반투명이며, 또는 전체 내부반사를 위한 조건에 따라 광을 안내하기 위한 소정의 굴절 계수 외형을 가진다)을 형성하도록 결합(예를 들면, 신속한 커플링에 의해)된 세미-홀로그래픽, 부분적으로 유전성, 열적으로 고립 또는 안정화된 링(182)은 순차적으로 위치된 섬유 입력(a,b,c)를 나타내고, (183d)는 링(182)로부터 단면 방사와 살균(예를 들면, 불투명, 또는 투명, 또는 불안정 고체의 물 또는 공기 레벨)되어야 할 액체 또는 기체와 관련된 섬유 입력(183 a,b,c,d) 파라미터의 종방향 투사점 사이에서 특정한 스펙트럼 분포의 광 방사의 전달을 바꾸기 위한 링의 다른 측에 위치하고, 피드백 콘트롤 및/또는 방사 유닛의 트리거링(triggering) 및/또는 콘트롤 유닛(도시 안됨)을 제공한다.
도 10은 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다. 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 다음을 포함하는 것으로 나타난다:
적어도 하나의 광섬유 (185), (187), (191), (193), (201)를 살균되어야 할 영역에 분포하고; 고 강도의 광원(186)을 구비하는 하나의 방사 유닛을 상기 섬유에 정렬하며; 소정 시간 동안 상기 섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사시키는 것을 포함한다. 상호활성(interactive) 광학 하부구조 네트워크는 액체 및 기체 살균을 위해 설명된다. 이는 살균되어야 할 액체 및 기체의 영역에 도관이나 챔버에 실질적으로 도달하도록 연장되는 감수성 제1 단부 말단 및 제2 단부 말단을 갖고 또 하나 이상의 모듈성 제2 및/또는 제3 및/또는 제4 고조파 생성 결정 모듈 인터페이스(197), (198), (199), (189)와 소정 각도의 엔트리에 내부 결합된 적어도 하나의 광섬유(196)(191)를 분포하고(도관 또는 챔버에), 이때 결정은 살균되어야 할 액체 및 기체와 대향하는 투명한 렌즈(도시되지 않음) 또는 확산 팁(도시되지 않음)을 분리하는 것에 의해 종료되며; 고강도의 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛(186)을 상기 섬유에 정렬하며; 감응성 진공, 또는 열적 보호성 인터페이스(188)을 통하여 스펙트럼의 가시 및/또는 NIR 및/또는 IR 및/또는 UV (UVA, UVB, UVC) 영역에서 제1 파장을 갖는 고강도 광을 상기 섬유 제1 단부 말단(도시되지 않음)으로 보내고; 소정의 시간동안 전자기 스펙트럼 또는 고조파 발생 또는 전환된 스펙트럼 조합의 UVA 및/또는 UVB 및/또는 UVC 및/또는 가시광 및/또는 IR에서 동일하거나 제2 또는 제3 스펙트럼 영역을 갖는 전송 광을 소정 부피의 액체 및 기체에 비추거나 조사한다(199,198,197). (204)는 예를 들면 단일 광원을 사용하여, 섬유가 실질적으로 넓은 영역(앞의 방법 및 수단과 달리)에 이르는 명확성을 나타내는 하부구조 지지 수단(204)을 나타낸다. (203),(200),(195),(194),(192)는 최종 사용자 위치(예를 들면, 탭(tap) 또는 파이프 연결 네트워크)를 나타낸다. (190)은 집 또는 빌딩(205)를 통해 액체와 기체를 분배하기 위한 중앙 펌프(화살표가 흐름의 액에 침 기체의 분명한 표시를 위한 펌프를 면하는 상태로)를 나타낸다. 다른 층에 있는 집에서의 방은 분기와 전달(넓은 영역을 관할) 또는 실질적으로 원거리에 이르는 광섬유 네트워크에 의한 확산을 더 나타낼 수 있도록 설명한다. 솔라(solar) 패널은 방사 유닛(185)에 동력을 공급하는 빌딩 또는 집의 지붕에 도시(207)되어 있다.
도 11은 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다. 액체 및 기체를 살균하기 장치는 하기 단계를 포함하는 것으로 나타난다:
하나의 광섬유(215), (221), (216), (214)를 살균되어야 할 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 분배시키는 단계; 고 강도의 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛(210)을 상기 섬유에 정렬하는 단계; 소정의 시간 동안 상기 광섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사하는 단계.
도 11은 드릴링(drilling) 설치에서 막힘(오염된 토질로부터 드릴링 헤드 및/또는 물을 냉각시키는 시스템에서 물 필터가 막힘)을 해결하기 위해 필요한 액체 및 기체(예컨대, 해저 및 지면 아래에서 석유 및/또는 생수 드릴링 부분 및 우물)을 살균하기 위한 본원 발명의 장치의 성능을 나타낸다. 광 섬유를 이용하여 방사를 전송하는 본 발명은 막힘 문제를 쉽게 해결하여 생산성을 향상시키고 보수 및/또는 고가의 주기적인 대체 과정에 의해 일어나는 시간 및 비용을 줄이는데 대한 용이한 해결책을 제시한다.
도 12는 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다. 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 다음을 포함하는 것으로 나타난다: 하나 이상의 광섬유 (223), (223a), (224)를 살균되어야 할 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 분배하는 단계; 고 강도의 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛(222)을 상기 섬유에 정렬하는 단계; 소정의 시간 동안 상기 섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사하는 단계. (225), (226), (228), (227)은 본 발명의 장치를 사용하여 살균 하기 위한 종 특이적 산출 표준에 따라 약 160㎚∼2600㎚의 방사 원으로부터 기본 파장이 전송되거나 및/또는 동일하게 전달되거나 및/또는 고조파 발생하거나 주파수가 배가되거나 및/또는 업(up) 다운(down) 변환되는 결정 정렬(예컨대, 카트리지)을 나타낸다. 투명한 전자기 렌즈(230)는 결정(도시 안됨)의 내부 표면으로부터 액체와 기체를 분리하는 것으로 나타나 있다. 이 결정은 카트리지에서 열적으로 고립 및/또는 안정화된다. 결정은 세미-홀로그패픽 및 유전성 링(230)으로 정렬되고 섬유는 링에 이르러 삽입되며(섬유는 소정의 스펙트럼 분포의 광 방사를 전달하는 링(223)에 이르도록 나타나있다), 고립 렌즈의 이탈을 나타내고, 방사 유닛(222)으로부터 기본파장, 주파수, 광과 일치하는 렌즈로부터 나오는 빔 또는 방사 유닛으로부터의 광은 SHG, THG 및 FHG(예컨대, 제2, 제3 및/또는 제4 고조파 발생 및/또는 주파수 배가)로 전환될 수 있다. 상기 기본 파장을 1064㎚∼532㎚, 또는 532㎚∼266㎚(카트리지(도시 안됨) 광에서 결정의 선택에 따라) 링의 내부 공간을 채우는 소정의 이탈(231)로 나타난다. 전기 펄스된 DC/AC가 콜로이드 퇴적물 및/또는 경수 퇴적물을 낮추거나 살균될 액체 또는 기체중의 유기 현탁된 고체의 편광 및/또는 자기장을 반대로 함으로써 유전성 링에 부분적으로 입력되는 것으로 나타나있다.
도 13은 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다. 액체 및 기체를 살균하기 위한 장치는 하기 단계를 포함하는 것으로 나타난다. 즉 하나 이상의 광섬유를 살균되어야 할 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 분배하는 단계 (주입된 광섬유가 (234)로 나타남); 고 강도의 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛(222)을 상기 섬유에 정렬하는 단계; 소정의 시간 동안 상기 섬유에 의해 상기 액체와 기체를 방사하는 단계. 결정 (a),(b),(c),(d)는 열적으로 안정하며 고립된 카트리지(도시하지 않음)이다. 결정(예컨대 KTP 및/또는 PPKTP형 또는 동등한 것)이 상기 기본 파장을 스펙트럼의 가시광선 및/또는 UVA, UVB, UVC 영역에 있는 낮은 파장 (예를 들면, 532㎚∼266㎚)로 변환하는 약 200 nm 내지 240 nm의 기본 파장 및 주파수에서 방사 유닛으로 부터의 광 방사를 수신한다. 투명 렌즈는 결정 카트리지로부터 살균되어야할 액체 및 기체를 분리(236)하는 것을 도시하고 있다. 또한 링은 결정의 전환 효율을 유지하거나 및/또는 최대화하도록 열적으로 안정화 또는 고립되어 있다.
실험
예루살렘에 있는 헤브루 대학의 물리화학 연구실에서 실험을 했다. 시그마 케미컬스 이스라엘 컴패니가 20 리터의 대장균(E-Coli) 발효 배양액을 제공했다. 생물학적 용액과 패트릭 접시를 준비했다.
실험의 각 단계는 전자기 방사의 두가지 다른 모드를 포함한다.
a. 10 ㎐의 주기율을 갖는 펄스 레이저. 93 %는 266 ㎚의 파장이고 7%는 532 ㎚의 파장.
b. 300 ㎚의 파장으로 중앙에 넓은 밴드(100 ㎚)를 갖는 다색의 연속파장 UV 램프.
장치:
레이저 설치 - Nd/yag 레이저 - 스펙트라 물리학 - 스펙트라 A-702 제2 및 제4 고조파 발생 모듈을 갖는 Nd/yag DCR 양자 광선 모델은 컴퓨터로 제어되고, 266 ㎚(93 %는 266 ㎚, 7 %는 532 ㎚)에서 측정되는 레이저 광선의 파장을 갖고, 펄스 지속: 10ns, 펄스파워를 측정했다: 섬유 전송 이행: 섬유의 단부에서 펄스당 4mJ이 측정되고, (광섬유 없이) 직접 방사하면 70mJ로 측정된다(상기 액체를 넣기 전)
광신호 경로:
(a) 레이저 헤드, (b) 제 1 조정 미러, (c) 제 2 조정 미러, (d) 제 3 조정 미러, (e) 제 1 초점 렌즈, 오리엘 FO-315, (f) 제 2 평행 렌즈, 오리엘 CO-318, (g) 직접적인 프리즘(80% 효율의 90도) (e) 섬유.
측정 장치:
오퍼 옵트로닉스("Offir Optronics") 전력 측정기, 과학용 모델 364-레이저 전력 측정기(1mj-2joule)
실험을 통해 사용되는 광섬유 타입:
HGFS(고급의 융해된 실리카) 광섬유 번들(오리엘에서 제조), 두갈래로 갈라져 있고 각 암(arm)에 대해 물리적 반지름이 토탈 10mm, HGFS 토탈 두갈래의 번들은 길이가 1미터이고 번들은 PVC/폴리아미드형 피복 불투명 금속성 강화 멤버이다.
5000개의 개별적인 50-미크론 섬유 번들로 구성되는 SiO2 (균질화된 유리) 섬유 번들, 아틀랜티움 타입, 8㎜의 반지름. UVA 스펙트럼에서 플랫 전송한다. 보통, 3 미터의 섬유 N/A의 전체 번들의 길이는 0.7 이하이다.
생물학적 장치의 구성요소는:
스테인레스 철로 밀봉된 용기, 170 ㎜의 방사선 보호를 위해 두 개의 섬유로 관통된 번들. SiO2(크라운 유리) 1 리터 100㎜ (반지름이 큰 접시), 자기 교반기 베이스, 야생형 대장균 K12를 20리터 여과함(적절한 샘플링을 위해), 시딩(seeding)을 위해 셀린(Seline)(생물학적 용액)을 담은 패트릭 접시.
실험 장치:
상기 레이저 헤드를 방사 목표물로부터 5 미터 위치에 놓았다(1 리터의 물에 야생형 대장균). 룸을 가로질러 레이저 펄스 빔을 조종하고 빔을 향하게 하기 위한 렌즈들을 테이블 상부표면에 위치시켰다. 탑재 장치를 사용하여 90도 각도로 광선을 아래로 향하도록 프리즘을 지지하였다.
상기 섬유 번들을 레이저에 나란히 놓고 손실을 줄이기 위해 상기 이중 렌즈 구성을 프리즘 앞에 연결했다.
광학 체인에서의 표면 손실: 제 1, 제 2, 제 3 조정 미러: 제 1, 제 2 초점 렌즈; 프리즘 표면의 손실; 각 펄스 표면 손실은 전체 광전력 출력의 약 4%이고 다음 표면에서는 전체 표면 손실이 출력의 약 27%이다. 6 미터 거리의 공기를 통해 방사하면 부가적으로 3%를 카운트해야 한다.
다색의 램프 설치 - 450W의 전력의 오리엘 UV 제논(Xenon) 램프 XU-450, 상기 전력은 필터, 렌즈 부속물들에 의해 감소될 수 있다. (50mW CW) HGFS 두갈래의 섬유 번들 각 끝에서 측정했다. 부속 필터는 출력에서 강한 UV 방사를 분리하기 위해 사용되었다. 렌즈들, 즉 시준기(Collimator) 렌즈, UV-VIS에서 스펙트럼의 범위의 60%를 방사하는 평행 빔 렌즈가 사용되었고, 상기 렌즈들은 220nm와 325nm 사이에 각각 인핸스되고 필터 7-54는 중앙부인 300nm에 있다.
실험 방법
상기 실험의 레이저 상태(phase)는 방사의 세 모드를 포함한다.
a) LD(큰 접시)/루프(루프의 두 측이 한 단부에 접속되는 광섬유) - 레이저 빔에 나란하도록 사이드 방출 섬유 번들(5000 50 미크론 섬유)을 사용하여 방사. 상기 번들의 1 미터는 피복되어 실험 접시에 분배된다. 상기 접시를 방사하는 동안 외부 광에 노출시킨다.
b) LD/O.F - HGFS로 방사, 단부 발광(end glows), 두갈래 섬유 번들 1 미터를 레이저 빔에 나란하게 놓는다. 상기 단부 발광을 스테인레스 철용기 커버에 각도 조정 홀을 통해 삽입한다. 상기 용기를 방사하는 동안 밀봉한다.
c) LD/디렉트 - UV를 직접 프리즘을 통해 접시로 방사한다(광섬유를 통하지 않고)
UV CW 램프 상태 - 크세논 램프 450 와트 노미널 UV - HGFS로 방사, 단부 발광 (end glows), 두갈래 섬유 번들 1 미터를 레이저 빔에 나란하게 놓는다. 상기 단부 발광을 스테인레스 철용기 커버에 각도 조정 홀을 통해 삽입한다. 상기 용기를 방사하는 동안 밀봉한다.
두 상태에서 - 노출시간은 600초(10분)이고 1회용 피펫을 사용하여 주기적인 샘플링을 했다. 다음 24시간 동안 배양물질을 카운팅하기 위해 용액을 준비했다. 98년 7월 20일 14시에 시딩하고 98년 7월 21일 14시에 카운팅했다.
요약 - POC 결과(개념 증명 실험 결과)
1시간 후 야생형 대장균 배양물을 카운팅한다. 상기 결과를 다음 표에 요약 했다.
도1에 도시된 상기 결과는, 측면 방출 섬유(모드 a)와 단부 발광 섬유(모드 b)를 사용하여 아주 빠른 살균(2초 이하)을 실시했고, 직접 방사(모드 c)는 1분 후에 전체 살균하였다. 섬유를 통한 UV 램프를 사용하는 기준 결과는 더 느린 살균을 보여주도록 나타났다(전체 살균을 달성하지 못했다). 상기 UV 램프 결과는 기존의 공지된 특성과 일치한다.
기존 개념과 반대로 관련된 환경 분야에 있는 연구원들에 의해 자주 지지되고, 대중에게 유용한 기존 지식과 반대로 복제 서열에 영향을 주고 비활성화시키는 DNA와 RNA의 링크에 완전한 수의 광자가 흡수되지 않는다. 짧지만 중간전원 연속램프에 있는 양보다 4배 적은 광자를 갖는 고에너지 펄스를 사용하여 이를 행할 수 있다(즉, 본 실험에서 사용된 상기 CW형 UV 램프).
적절한 통계적 샘플링과 카운팅을 했다. 예외는 관찰되지 않았다.
Claims (51)
- 하나 이상의 광섬유를 살균될 액체나 기체를 함유하는 영역에 분포시키는 단계;고강도 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛을 상기 섬유에 배치하는 단계;소정 시간 동안 액체나 기체를 상기 광섬유에 의해 방사하는 단계를 포함하며,상기 방사 유닛은 레이저이고 또 상기 레이저의 제1 방사선 주파수를 살균위치 이전에 또는 살균 위치에서 제2 방사선 주파수로 전환시킴으로써 광섬유로부터 방출된 제2 방사선이 제1 레이저 주파수와는 상이한 주파수를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 액체 및 기체를 살균하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 제1 주파수의 제2 주파수로의 전환이 고조파적으로 생성되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 영역은 살균될 액체 또는 기체를 함유하는 챔버의 내부이며, 또 상기 분포 단계는 광섬유를 챔버의 벽에 통합시키는 것을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 살균될 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 분포된 하나 이상의 측면 방출 광섬유를 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 살균될 액체 또는 기체를 함유하는 영역에 분포된 하나 이상의 말단 발광 광섬유를 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 살균 영역으로부터 살균 공정의 피드백 조절을 위한 원거리 위치로 광섬유에 의해 실시간 현미경 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛이 단파장의 단색성 고강도 광원을 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛은 249 nm 내지 2400 nm의 다색성 고강도 광원인 방법.
- 제1항에 있어서, 방사선 광원이 고강도 펄스 광원인 방법.
- 제10항에 있어서, 고강도 광원으로 부터의 펄스가 단일 모드, 멀티 모드, 레이디드(raded) 지수, 구배 지수 또는 편광 유지 섬유 또는 섬유 번들로부터 선택된 광섬유에 배치된 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛이 고강도 연속 광원인 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛이 187 nm 내지 400 nm의 고강도 자외선을 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛이 400 nm 내지 700 nm의 고강도 가시광을 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 방사 유닛이 800 nm 내지 2400 nm의 IR 고강도 광원을 갖는 방법.
- 다음 단계를 포함하는 액체 또는 기체를 살균하기 위한 상호활성 광학적 하부 구조를 갖는 네트워크를 제공하는 방법:살균될 액체 또는 기체를 함유하는 도관 또는 챔버에서 실질적으로 도관 또는 챔버에 도달하도록 연장되어 있고, 하나 이상의 제2, 제3 및/또는 제4 모듈 고조파 발생 결정 모듈 인터페이스에 대하여 소정 각도의 엔트리에 내부 결합된(intermated)된 감수성 제1 단부 말단과 제2 단부 말단을 갖는 하나 이상의 광섬유를 분포시키는 단계, 이때 결정은 살균될 액체 또는 기체와 접하는 투명 렌즈를 단리하는 것에 의해 종료되며;고강도 광원을 갖는 하나 이상의 방사 유닛을 상기 섬유에 배치하는 단계;직접적으로 및/또는 감수성 진공 인터페이스를 통하여 상기 섬유의 제1 단부 말단에 전자기 스펙트럼의 가시, NIR, IR 및/또는 UV 영역에서 제1 파장을 갖는 고강도 광을 방사하는 단계;UVA, UVB, UVC, 가시 및/또는 IR 영역에서 동일하거나 제2 파장 범위를 갖는 전송 광 또는 소정 기간에 걸쳐 고조파 생성되거나 전환된 광 스펙트럼 조합을 이용하여 소정 부피의 액체 또는 기체를 비추거나 조사(照射)하는 단계.
- 살균될 액체 또는 기체를 함유하는 도관 또는 챔버;상기 도관 또는 챔버의 벽 또는 본체 또는 그 주변내에 분포되거나 또는 통합된 하나 이상의 광섬유; 및상기 섬유에 배치된 고강도의 광을 갖는 방사 유닛을 포함하고,하나 이상의 결정 인터페이스는 들어오는 제1 펄스의 파장을 나가는 펄스의 더 낮은 파장으로 고조파적으로 전환하기 위해 하나 이상의 광학섬유 또는 섬유 번들에 부착되거나 통합되는 것을 특징으로 하는, 제1항에 청구한 바와 같은 방법에 의해 액체 및 기체를 살균시키기 위한 장치.
- 제17항에 있어서, 고강도의 광원을 갖는 방사 유닛이 220 nm 내지 2400 nm의 다색성 또는 단색성 광원인 장치.
- 삭제
- 제17항에 있어서, 상기 레이저는 플래쉬 램프, 섬유 레이저, 고체 상태 레이저, 기체 레이저 및 결정 레이저로 구성된 군으로부터 선택된 장치.
- 삭제
- 제17항에 있어서, 섬유를 진공 플랜지를 통하여 방사 유닛과 인터페이스 접속하도록 배치시키거나 또는 섬유의 손상 임계치를 증가시키는 광학 인터페이스를 조준하여 특정 스펙트럼 분포를 갖는 실질적인 광학 에너지의 전송을 허용하는 장치.
- 제17항에 있어서, 바퀴벌레의 번식환에 특히 유용하며 섬유로부터 방출된 광은 가시 스펙트럼 영역에 존재하는 장치.
- 제18항에 있어서, 방사선 공급원이 다색성 마이크로파 여기 램프인 장치.
- 제18항에 있어서, 방사 유닛이 솔라 콜렉터 및/또는 응축기 구비 글로벌 태양 방사선에 의해 치환된 장치.
- 제17항에 있어서, 하나 이상의 일측 방출 광섬유를 갖는 장치.
- 제17항에 있어서, 하나 이상의 단부 발광 광섬유를 갖는 장치.
- 제17항에 있어서, 도관 또는 챔버내의 섬유를 지지하기 위한 수단을 갖는 장치.
- 제17항에 있어서, 광섬유를 포함하는 투명 또는 불투명 슬리브를 갖는 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 슬리브가 광섬유를 내부에 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 도관 또는 챔버내의 광섬유는 도관 또는 챔버내의 구성적 간섭 영역을 하나 이상 생성하기 위해 기하학적으로 분포되어 있는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 섬유는 평면, 원추형, 원통형 또는 매끈한 표면 또는 그 조합된 형태를 형성하기 위해 나선형 또는 지그재그로 기하학적으로 분포된 측면 방사 섬유인 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 섬유는 그 통로를 따라 굽어져 하나 이상의 부분에서 평행 섬유 경로를 형성하는 장치.
- 제17항에 있어서, 분포된 섬유의 하나 이상의 방사 영역과 평행한 반사 부재를 갖는 장치.
- 제17항에 있어서, 도관, 챔버 또는 기타 소정 공간에서 구성적 간섭을 받는 하나 이상의 영역을 생성하기 위한 광섬유의 말단 단부로 고정된 반사성 단부 컵을 갖는 장치.
- 제33항에 있어서, 상기 섬유는 측면 방출 섬유이고 또 반사성 부재는 섬유의 통합 부분인 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 섬유가 섬유의 단부 발광 유형이고 또 섬유는 구성적 간섭 영역을 하나 이상 생성하기 위해 크기별로 배치된 장치.
- 제18항에 있어서, 도관 또는 챔버 또는 기타 소정 위치에서 구성적 간섭 영역을 하나 이상 생성하기 위한 홀로그래픽 광학 소자를 갖는 장치.
- 제17항에 있어서, 도관 또는 챔버에서 자외선 홀로그램을 갖고 또 상기 홀로그램이 하나 이상의 구성적 간섭으로부터 형성되며 또 상기 홀로그램은 도관 또는 챔버 내부 공간의 대부분을 메우는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 도관 또는 챔버는 하나 이상의 다공성 스크린, 막, 표면 디스크 또는 모세관, 또는 미립자 물질을 제거하기 위한 자성 요소 또는 화합물을 갖는 여과 유닛을 갖고, 이때 광섬유는 여과 유닛의 하나 이상의 스크린, 막, 표면 디스크내로 또는 위로 통합되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 도관 또는 챔버가 하수도 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 챔버는 느슨하게 포장된 통기 부피의 토양, 캐비넷, 벽장, 마루 아래 공간, 천장 상부 공간, 빈 벽안의 공간, 창고, 활어조 공간, 저장 물품 사이의 공간, 하부구조 지지 연결부 사이의 공간, 물 운반 파이프, 신, 진공청소기(모듈러 부착), 치약의 헤드 공간, 칫솔 헤드 공간, 헤드폰 하우징내의 공간, 창문틀, 물을 가둔 연못, 저장 식품과 음료용 냉장고, 문틀로 구성된 군으로부터 선택된 밀폐 공간인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 방사 유닛의 출력을 제어하기 위한 컴퓨터 시스템을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 컴퓨터 시스템의 살균 영역으로부터 실시간 현미경 데이터를 전송하기 위한 하나 이상의 광섬유를 갖는 것을 특징으로하는 장치.
- 삭제
- 제17항에 있어서, 상기 결정은 광원으로부터 생성된 제1 주파수의 제2, 제3 및/또는 제4 고조파를 생성할 수 있는 비선형 결정인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 광원의 제1 주파수가 IR 스펙트럼 영역에 있고 또 하나 이상의 결정이 IR 방사선 주파수를 가시 및/또는 UV 선으로 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 하나 이상의 섬유가 둘 이상의 탄성 확산성 팁(tip)에 접속되고 또 상기 팁은 함께 모아져서 살균될 액체 또는 기체에 실제로 도달할 브러쉬를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 도관 또는 챔버의 벽은 투명하고 또 방사선을 전송하기 위해 적합한 굴절률 프로필을 갖는 층상 구조인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 도관 또는 챔버가 공업적 광합성 작용을 갖는 조류(algae) 리액터 또는 생물학적 리액터인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 도관 또는 챔버가 의학적 투석 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
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