KR102596475B1 - Microwave-assisted surface decontamination systems and decontamination methods - Google Patents

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Abstract

시스템 외부에 배치된 다양한 오염된 표면을 오염 제거하기 위한 이동식 오염 제거 시스템 및 마이크로파 지원 오염 제거 방법이 개시된다. 상기 시스템 및 방법은 무해한 화학 제제로 상기 표면을 처리한 후 짧은 시간 동안 마이크로파 조사에 노출시켜 바이러스 및 B. anthracis(탄저균), B. thuringiensis(바킬루스 투링기엔시스) 및 P. roqueforti(페니실륨 로크포르티)의 포자를 포함한 생물학적 오염 물질을 적어도 6-log 감소시키는 것을 포함한다. 상기 제제는 수중에 과탄산염 및 계면활성제를 포함한다.A mobile decontamination system and microwave-assisted decontamination method are disclosed for decontaminating various contaminated surfaces disposed external to the system. The systems and methods include treating the surface with a harmless chemical agent and then exposing it to microwave irradiation for a short period of time to kill viruses and B. anthracis , B. thuringiensis and P. roqueforti (Penicillium roque). Forti) includes at least a 6-log reduction in biological contaminants, including spores. The formulation contains percarbonate and surfactant in water.

Description

마이크로파 지원 표면 오염 제거 시스템 및 오염 제거 방법Microwave-assisted surface decontamination systems and decontamination methods

본 출원은 미국 가출원 제63/032726호(2020.06.01 출원) "표면 오염 제거를 위한 마이크로파 지원 방법 및 시스템"과 관련되고 이의 혜택을 주장하며, 이들 전체가 참고로서 여기에 포함된다.This application relates to and claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 63/032726 (filed on June 1, 2020), “Microwave Assisted Method and System for Surface Contamination Removal,” which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 개시내용은 부분적으로 미국 국토안보부(the U.S. Department of Homeland Security)에 의해 부여된 계약 번호 제HSHQDC-14-C-00050호 하에 미국 정부 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 개시내용에서 특정 권리를 가질 수 있다.This disclosure was made in part with U.S. Government support under Contract No. HSHQDC-14-C-00050 awarded by the U.S. Department of Homeland Security. The United States Government may have certain rights in this disclosure.

본 발명은 밀폐된 구조물 및 넓은 영역 모두에서 다양한 오염된 표면을 오염 제거하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 시스템 및 방법은 무해한 화학 제제(benign chemical formulation)로 상기 표면을 처리한 후 단시간 동안 무선 주파수 조사(마이크로파)에 노출시키는 것을 포함한다.The present invention relates to methods and systems for decontaminating a variety of contaminated surfaces, both in enclosed structures and in large areas. In particular, the systems and methods include treating the surface with a benign chemical formulation followed by short-term exposure to radio frequency radiation (microwaves).

국립 보건원(NIH)과 그의 파트너(N. van Doremalen, et al., 2020)의 최근 보고서에 따르면, 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19)를 유발하는 바이러스는 에어로졸 내에서 그리고 표면상에서 몇 시간 내지 며칠 동안 안정적이다. 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)는 에어로졸 내에서 최대 3시간, 구리 상에서 최대 4시간, 판지 상에서 최대 24시간, 그리고 플라스틱 상과 스테인리스 스틸 상에서 최대 2~3일 동안 검출될 수 있었다. 이 결과는 COVID-19 질병을 유발하는 SARS-CoV-2의 안정성에 대한 주요 정보를 제공하고 사람들이 공기를 통해 그리고 오염된 물체를 만진 후에 상기 바이러스에 감염될 수 있음을 시사한다. 판지 상에서 SARS-CoV-2의 반감기는 SARS-CoV-1보다 길었다. SARS-CoV-2의 예상 반감기 중앙값은 스테인리스 스틸 상에서 약 5.6시간, 플라스틱 상에서 약 6.8시간이었다. COVID-19의 확산을 제한하려면 빠르고 효과적인 표면 오염 제거 방법이 요구된다.According to a recent report from the National Institutes of Health (NIH) and its partners (N. van Doremalen, et al., 2020), the virus that causes coronavirus disease 2019 (COVID-19) persists within aerosols and on surfaces for hours to days. It is stable for a while. SARS-CoV-2 was detectable in aerosols for up to 3 hours, on copper for up to 4 hours, on cardboard for up to 24 hours, and on plastic and stainless steel for up to 2 to 3 days. These results provide key information about the stability of SARS-CoV-2, which causes the COVID-19 disease, and suggest that people can become infected with the virus through the air and after touching contaminated objects. The half-life of SARS-CoV-2 on cardboard was longer than that of SARS-CoV-1. The estimated median half-life of SARS-CoV-2 was approximately 5.6 hours on stainless steel and approximately 6.8 hours on plastic. Rapid and effective surface decontamination methods are required to limit the spread of COVID-19.

상업적 항공 산업은 SARS(severe acute respiratory syndrome: 중증 급성 호흡기 증후군) 전염병 동안 수십억 달러의 수익 손실을 겪었다. 상업용 항공기의 오염 제거를 위해 승인된 유일한 방법은, 호흡 보호구(respirator)가 있는 보호복을 입은 직원이 액체 소독제(예컨대, 희석 표백제)를 사용하여 손으로 비행기 내 모든 표면을 닦는 것이다. 이는 매우 느린 프로세스이며 많은 수의 항공기에서 오염 제거가 필요한 경우 비실용적이다. 여행 및 숙박 시장과 같은 기타 시장 부문은 유람선, 버스, 기차 및 기타 공유 환경의 오염을 처리해야 하는 유사한 요구 사항을 갖고 있다. 뜨겁고 습한 공기를 사용하는 군용 항공기의 오염 제거가 테스트된 바 있다. 보고서에 따르면, 높은 온도 및 습도 수준을 사용하여 포자를 파괴하려면 3~4일 정도로 처리해야 함이 요구된다. 이 접근 방식은 또한 항공기 내의 중요한 시스템을 손상시킨다. 팬데믹 또는 생물학적 공격 상황에서는 항공기 또는 APOD(Aerial Point of Debarkation: 공중 하차 지점)가 오염될 위험성이 크다. 기존의 산화 오염 제거제는 항공기 알루미늄을 취화시키거나 APOD 내의 민감한 장비를 손상시킬 가능성이 있다.The commercial aviation industry suffered billions of dollars in lost revenue during the severe acute respiratory syndrome (SARS) pandemic. The only approved method for decontaminating commercial aircraft is for personnel wearing protective clothing and respirators to manually wipe all surfaces within the aircraft using a liquid disinfectant (e.g., diluted bleach). This is a very slow process and is impractical if decontamination is required from a large number of aircraft. Other market segments, such as the travel and hospitality market, have similar requirements to address contamination from cruise ships, buses, trains and other shared environments. Decontamination has been tested on military aircraft using hot, humid air. According to the report, a treatment period of three to four days is required to destroy the spores using high temperature and humidity levels. This approach also damages critical systems within the aircraft. In a pandemic or biological attack situation, there is a high risk of contamination of the aircraft or APOD (Aerial Point of Debarkation). Conventional oxidizing decontamination agents have the potential to embrittle aircraft aluminum or damage sensitive equipment within the APOD.

헬쓰케어 시장으로 돌아가면, 청소 및 소독 기능은 헬쓰케어 산업 전반에 걸쳐 일상적으로 수행된다. 고 전염성 환자를 위한 병실, 수술실 및 격리실은 일상적인 소독을 요구하거나 또는 경우에 따라 완전한 멸균이 요구된다. 대상 유기체는 일반적으로 곰팡이가 아니라 박테리아, 박테리아 포자 및 바이러스이다. 환기 시스템은 주기적인 소독이 필요할 수도 있다. 전체 건물 오염 제거는 비용이 많이 들고 까다롭다. BOTE(Bio-response Operational Testing and Evaluation: 생체 반응 운영 시험 및 평가) 프로젝트는 중간 크기의 건물 규모에서 환경 개선을 통한 초기 공중 보건 및 법률 집행 조사로부터 B. anthracis(탄저균) 포자 방출에 대한 반응을 테스트하고 평가하도록 설계된 다기관 활동이었다. 최초 대응자는 오염 제거 또는 소독 문제에도 직면한다. 에볼라 바이러스(Ebola Virus) 질병과 같은 전염병 환자 또는 코로나바이러스 유형에 감염된 환자(예컨대, COVID-19 환자)를 수송하는 구급차의 오염 제거는 구급차가 서비스에 다시 배치되기 전에 해결되어야 하기 때문에 어렵다.Returning to the healthcare market, cleaning and disinfection functions are routinely performed throughout the healthcare industry. Hospital rooms, operating rooms and isolation rooms for highly infectious patients require routine disinfection or, in some cases, complete sterilization. The target organisms are generally not fungi but bacteria, bacterial spores, and viruses. Ventilation systems may require periodic disinfection. Decontaminating an entire building is expensive and difficult. The Bio-response Operational Testing and Evaluation (BOTE) project tests responses to B. anthracis spore releases from initial public health and law enforcement investigations through environmental remediation at the scale of a medium-sized building. It was a multi-institutional activity designed to evaluate and assess First responders also face decontamination or disinfection issues. Decontamination of ambulances transporting patients with infectious diseases, such as Ebola Virus disease, or patients infected with types of coronavirus (e.g., COVID-19 patients) is difficult because the ambulance must be addressed before it can be placed back into service.

훈증제는 2001년 우편을 통해 자행된 Amerithrax 공격과 같이 밀폐 구조에서 방출된 작용제에 노출된 표면을 오염 제거하는 데 사용되었다. 미국 Hart 상원 사무실 건물 오염 제거 중에서 주요 문제는 오염 제거제인 이산화염소(CD)가 안정적이고 효과적일 수 있도록 최소 온도를 70℉ 및 최소 상대 습도 65% RH를 유지해야 하는 점이었다. 이 범위를 벗어나는 조건에서는 CD는 쉽게 분해되어 염소를 생성하는데, 이는 반응성이 높고 표면을 손상시킨다. 또한, CD는 인간에게 유독하다. 약 700ppm의 CD 농도가 여러 시간 동안 사용되었다. CD에 대한 OSHA 허용 노출 한계(permissible exposure limit: PEL)는 0.1ppm, 15분 단기 노출 한계(short term exposure limit: STEL)는 0.25ppm, 그리고 NIOSH 즉각 생명 및 건강 손상(immediately damaging to life and health: IDLH) 수준은 5ppm이다. 이러한 청소 작업의 결과로서 건물 내 표면들에서 심각한 손상이 보고되었다.Fumigants have been used to decontaminate surfaces exposed to agents released from enclosed structures, such as the 2001 Amerithrax attack carried out through the mail. A major challenge during the decontamination of the U.S. Hart Senate Office Building was maintaining a minimum temperature of 70°F and a minimum relative humidity of 65% RH for the decontaminant, chlorine dioxide (CD), to be stable and effective. Under conditions outside this range, CD easily decomposes to produce chlorine, which is highly reactive and damages surfaces. Additionally, CD is toxic to humans. A CD concentration of approximately 700 ppm was used for several times. The OSHA permissible exposure limit (PEL) for CD is 0.1 ppm, the 15-minute short term exposure limit (STEL) is 0.25 ppm, and the NIOSH immediately damaging to life and health: IDLH) level is 5 ppm. As a result of these cleaning operations, significant damage was reported to surfaces within the building.

다른 훈증제를 사용하는 것도 문제이다. 예를 들어, 200ppm 농도의 기화된 과산화수소(vaporized hydrogen peroxide: VHP)는 PEL이 1ppm, STEL이 2ppm, IDLH가 75ppm인 CD보다는 독성이 다소 적다. 오염 제거를 위한 훈증제의 다른 예는 메틸 브로마이드 및 포름알데히드이다. 메틸 브로마이드는 잘 알려진 매우 강력한 온실 가스이며 대기로의 방출을 최소화하도록 그 구조물을 완전히 덮어야 한다. 포름알데히드는 작은 방이나 실험실 기구의 오염 제거와 같은 제한된 용도로만 사용되어왔다. 포름알데히드는 잘 알려진 발암 물질이며 독성이 있고(PEL이 0.75ppm 및 STEL이 2ppm) 일반적으로 고체 폴리머 잔류물을 남기는데 이는 장기간 가스 방출을 방지하기 위하여 모든 표면에서 청소해야 한다. 훈증제는 또한 광역 옥외 방출 시나리오에서의 표면 오염 제거에는 유용하지 않다.The use of other fumigants is also problematic. For example, vaporized hydrogen peroxide (VHP) at a concentration of 200 ppm is somewhat less toxic than CD with a PEL of 1 ppm, STEL of 2 ppm, and IDLH of 75 ppm. Other examples of fumigants for decontamination are methyl bromide and formaldehyde. Methyl bromide is a well-known and very potent greenhouse gas and the structures must be completely covered to minimize emissions into the atmosphere. Formaldehyde has only been used for limited purposes, such as decontaminating small rooms and laboratory equipment. Formaldehyde is a well-known carcinogen, is toxic (PEL 0.75 ppm and STEL 2 ppm) and typically leaves a solid polymer residue that must be cleaned from all surfaces to prevent long-term out-gassing. Fumigants are also not useful for surface decontamination in wide area outdoor release scenarios.

광역(실외) 표면의 오염 제거를 위하여, 표면상의 생물학적 위협 작용제를 비활성화하도록 산화가 시도된 바 있다. 산화제는 현장에서 필요에 따라 생성될 수 있는 히드록실 라디칼, 기상 산소, 오존, 과산화수소, 차아염소산염(차아염소산나트륨 및 차아염소산칼슘과 같은 표백제) 및 염소 중에서 적어도 하나를 포함한다. 그러나, 이들 화학 물질은 표면을 손상시키며 일반적으로 인간에게 유독하다. 이렇게 불리한 후유증 때문에, 미국 국방부는 예를 들어 뜨거운 비눗물을 사용하여 육상 차량의 생물학적 오염 제거를 시도한 바가 있으며 장기간에 걸쳐 뜨거운 공기와 높은 습도의 조합을 사용하여 기체 내부의 오염 제거를 시도한 바도 있다. 이들 접근 방식은 생물학적 오염 물질을 파괴하는 데는 효과적이지 않다. 또한, 생물학적 위협 작용제가 광역적으로 확산되는 경우, 위험물질 처리반(hazmat team)은 자체 장비와 차량의 오염을 제거하는 데 어려움을 겪는다.For decontamination of large-scale (outdoor) surfaces, oxidation has been attempted to deactivate biological threat agents on surfaces. Oxidizing agents include at least one of hydroxyl radicals, gaseous oxygen, ozone, hydrogen peroxide, hypochlorite (bleaching agents such as sodium hypochlorite and calcium hypochlorite), and chlorine, which can be generated as needed on site. However, these chemicals damage surfaces and are generally toxic to humans. Because of these adverse aftereffects, the U.S. Department of Defense has attempted to decontaminate land vehicles biologically, for example using hot soapy water, and has also attempted to decontaminate aircraft interiors using a combination of hot air and high humidity over long periods of time. These approaches are not effective in destroying biological contaminants. Additionally, when biothreat agents spread widely, hazmat teams have difficulty decontaminating their own equipment and vehicles.

또한, 광역 표면에 대한 오염 제거로서, 먼저 표면을 차아염소산나트륨(표백제)과 같은 화학 물질에 노출시킨 다음, 마이크로파 조사(microwave radiation)에 노출시켜 생물학적 작용제를 죽이는 고 반응성의 산화 종(oxidative species)을 생성하는 방식으로 시도된 바도 있다. 예를 들어, 복잡한 표면상에서 Bacillus anthracis(Sterne)(탄저균) 포자의 6-log 사멸(감소, >99.999% 감소)가 The Raytheon Company와 Los Alamos National Laboratory에 의해 입증되었는데, 이를 위해 희석된 가정용 표백제(0.025% 차아염소산나트륨) 또는 카본 블랙으로 상기 표면을 분무한 다음, 95㎓ 조사를 사용하여 약 5초에서 120초 동안 상기 처리된 표면을 활성화하였다. 노출 시간 >5초에서 B. anthracis에서 6-log보다 더 큰 감소가 나타났다. 이러한 하이브리드 접근 방식에서, 마이크로파와 같은 무선 주파수 조사에 노출되기 전에 사용되는 화학 물질은 지향성 에너지 강화제(directed energy enhancer: "DEE")로 볼 수 있다. RF 조사에 노출되면, 상기 DEE 화학 물질은 살균 특성이 있고 생물학적 오염 물질을 죽이는 산소 함유 라디칼을 생성한다. 이들 반응성 종은 오염된 표면을 DEE 화학 물질로 처리하고 RF 조사에 노출함으로써 지속적으로 생성될 수 있다. 이러한 하이브리드 접근 방식은 다른 기술에 비해 두 가지 뛰어난 이점이 있는데, 즉 (1) 이는 비용을 크게 낮추고 재료 호환성 및 환경 오염 문제를 완화하는 매우 낮은 농도의 오염 제거제 물질을 사용할 수 있고, (2) 일시적 활성 살생물제 종(산소 함유 라디칼)이 물질과의 상호 작용으로 인하여 지속적으로 재생될 수 있어 재살포의 필요성을 방지한다. 그러나, 표백제는 표면에 유해하다. 또한, 카본 블랙은 전도성이 있기 때문에, 표면상에 있는 장비(예컨대, 컴퓨터) 내로 침투하여 전기 단락을 일으키는 경향이 있다.Additionally, for decontamination of large areas, the surfaces are first exposed to chemicals such as sodium hypochlorite (bleach) and then exposed to microwave radiation to kill biological agents, highly reactive oxidative species. There has also been an attempt to create a . For example, 6-log kill (>99.999% reduction) of Bacillus anthracis (Sterne) spores on complex surfaces was demonstrated by The Raytheon Company and Los Alamos National Laboratory using diluted household bleach ( The surface was sprayed with 0.025% sodium hypochlorite) or carbon black and then 95 GHz irradiation was used to activate the treated surface for approximately 5 to 120 seconds. At exposure times >5 seconds, a reduction greater than 6-log was observed in B. anthracis . In this hybrid approach, the chemicals used prior to exposure to radio frequency radiation, such as microwaves, can be viewed as directed energy enhancers (“DEEs”). When exposed to RF radiation, the DEE chemicals produce oxygen-containing radicals that have bactericidal properties and kill biological contaminants. These reactive species can be continuously generated by treating contaminated surfaces with DEE chemicals and exposing them to RF radiation. This hybrid approach has two outstanding advantages over other technologies: (1) it allows the use of very low concentrations of decontaminant substances, which significantly lowers costs and alleviates material compatibility and environmental contamination issues, and (2) it provides a temporary The active biocide species (oxygen-containing radicals) can be continuously regenerated due to their interaction with the material, preventing the need for re-application. However, bleach is harmful to surfaces. Additionally, because carbon black is conductive, it has a tendency to penetrate into equipment (such as computers) on its surface and cause electrical shorts.

미국 특허공개공보 제20180007922호 "식품 표면의 마이크로웨이브 오염제거 방법 및 시스템(METHOD AND SYSTEM FOR MICROWAVE DECONTAMINATION OF FOOD SURFACES)"는 고기 조각과 같은 식품 항목의 표면을 오염 제거하기 위한 방법 및 시스템을 기술한다. 상기 방법은 4~18㎓ 등 0.5~18㎓ 범위의 마이크로파로 식품 및/또는 고기 조각을 처리하는 것을 포함한다. 이 방법은 C. botulinum(클로스트리디움 보툴리눔) 포자 또는 C. botulinum 영양 세포로 표면이 오염된 고기 조각을 처리하는 데 사용되었다. 미국 특허 제6797242호 "화학 및 생물학적 오염 제거 시스템(SYSTEM FOR CHEMICAL AND BIOLOGICAL DECONTAMINATION)"은 화학적 및 생물학적 오염 물질을 중화하는 일중항 델타 산소(singlet delta oxygen)를 생성하는 시스템을 개시한다. 이 시스템은 다량의 오염된 공기를 오염 제거할 수 있으며 대기의 습도에 의해 제한되지 않는다. 미국 특허 제7629918호 "다기능 무선 주파수 지향성 에너지 시스템(MULTIFUNCTIONAL RADIO FREQUENCY DIRECTED ENERGY SYSTEM)"은 타겟에 고에너지 손상 또는 파괴를 유발하기에 충분한 고출력 전자기 에너지를 지향시키는 무선 주파수 송신기 및 안테나를 포함한 시스템을 개시한다. 미국 특허 제8943744호 "곤충 및 해충 방제를 위한 마이크로파 에너지 사용 장치 및 그의 방법(APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF)"은 곤충 또는 기타 작은 해충이 들끓는 현장을 처리하기 위해 마이크로파 에너지를 사용하는 장치를 개시한다. 이 장치는 전원 및 전력 제어기에 연결된 마이크로파 에너지원, 송신 요소 및 안테나를 포함한다. 오염 현장의 처리를 위해 이러한 장치를 사용하는 방법도 개시되어 있다. Lai 등(2005)은 생물학적 무기의 오염 제거를 위해 공기 흐름으로 작동하는 휴대용 마이크로파 플라즈마 토치를 개시한다. 상기 플라즈마 토치의 방출 분광기(emission spectroscopy)는 생물학적 작용제를 효과적으로 산화시킬 수 있는 풍부한 반응성 원자 산소의 생성을 나타낸다. Bacillus cereus(바실루스 세레우스)는 오염 제거 실험에서 생물학적 작용제에 대한 Bacillus anthracis(탄저균) 포자의 유사물(simulant)로서 선택되었다. 실험 결과, 상기 토치의 노즐로부터 3㎝ 거리에서 8초 이내, 4㎝ 거리에서 12초 이내, 5㎝ 거리에서 16초 이내에 모든 포자가 사멸되는 것으로 나타났다.U.S. Patent Publication No. 20180007922, “METHOD AND SYSTEM FOR MICROWAVE DECONTAMINATION OF FOOD SURFACES” describes a method and system for decontaminating the surface of food items, such as pieces of meat. . The method involves treating food and/or pieces of meat with microwaves in the range of 0.5 to 18 GHz, such as 4 to 18 GHz. This method was used to treat pieces of meat whose surfaces were contaminated with C. botulinum (Clostridium botulinum) spores or C. botulinum vegetative cells. U.S. Patent No. 6797242, “SYSTEM FOR CHEMICAL AND BIOLOGICAL DECONTAMINATION,” discloses a system that generates singlet delta oxygen to neutralize chemical and biological contaminants. This system can decontaminate large amounts of polluted air and is not limited by atmospheric humidity. U.S. Patent No. 7629918, “MULTIFUNCTIONAL RADIO FREQUENCY DIRECTED ENERGY SYSTEM,” discloses a system including a radio frequency transmitter and antenna that directs high-output electromagnetic energy sufficient to cause high-energy damage or destruction to a target. do. U.S. Patent No. 8943744, “APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF,” refers to the use of microwave energy to treat sites infested with insects or other small pests. Discloses a device using . The device includes a microwave energy source, a transmitting element, and an antenna connected to a power source and power controller. Methods of using such devices for treatment of contaminated sites are also disclosed. Lai et al. (2005) disclose a portable microwave plasma torch powered by airflow for decontamination of biological weapons. Emission spectroscopy of the plasma torch reveals the production of abundant reactive atomic oxygen, which can effectively oxidize biological agents. Bacillus cereus was chosen as a simulant of Bacillus anthracis spores for biological agents in decontamination experiments. As a result of the experiment, it was found that all spores were killed within 8 seconds at a distance of 3 cm, within 12 seconds at a distance of 4 cm, and within 16 seconds at a distance of 5 cm from the nozzle of the torch.

결과적으로, 에어로졸화된 생물학적 작용제의 위협은 그러한 사건으로 인해 발생할 수 있는 생명과 재산에 잠재적으로 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 미국 정부의 주요 관심사로 남아 있다. 특히 우려되는 두 가지 주요 위협 시나리오는 다음과 같다: (1) HVAC 시스템이 전체 구조물을 통해 작용제를 효과적으로 배포할 수 있었던 밀폐된 구조(예컨대, 사무실 건물, 공항, 대중교통 시설) 내부의 상기 작용제의 방출, 및 (2) 마을이나 도시와 같은 거주 지역을 가로지르는 작용제의 광역 방출. 상기 방출된 에어로졸화 작용제에 노출되면, 대량의 사상자가 발생할 수 있다. 광역 방출에서는 초기 노출로부터 시민을 보호하기가 극히 어렵다. 재 에어로졸화 및 표면상 침착된 작용제에 대한 노출과 관련된 장기적인 영향을 완화하고 표면 손상을 최소화하려면, 안전하고 효과적이며 환경 친화적인 해결책이 필요하다. 유해한 화학 물질을 사용하지 않는 방법 및 시스템이, 폐쇄된 구조물과 광역 지역 모두에서 신속하게, 표면에 물질적 손상을 입히거나 인간에게 부작용을 일으키지 않고, 저렴한 비용으로 표면을 오염 제거하는 데 필요하다. 화학적 독성이 낮고 부식이 최소화되며 환경에 적합한 DEE 화학 제제가 필요로 된다. 저온, 바람직하게는 주변 온도에 가까운 온도를 사용하여 생물학적 오염 물질에서 최소 6-log 감소시킴이 요망된다.As a result, the threat of aerosolized biological agents remains a major concern for the U.S. government due to the potentially serious consequences to life and property that could result from such an event. Two major threat scenarios of particular concern are: (1) the release of agents inside enclosed structures (e.g., office buildings, airports, public transportation facilities) where HVAC systems could effectively distribute the agents throughout the entire structure; release, and (2) wide-area release of the agent across populated areas such as towns or cities. Exposure to such released aerosolized agents can result in mass casualties. In wide-area emissions, it is extremely difficult to protect citizens from initial exposure. Safe, effective, and environmentally friendly solutions are needed to minimize surface damage and mitigate the long-term effects associated with exposure to re-aerosolized and surface-deposited agents. Methods and systems that do not use hazardous chemicals are needed to decontaminate surfaces, both in enclosed structures and large areas, rapidly, without causing material damage to the surfaces or causing adverse effects on humans, and at low cost. DEE chemical formulations with low chemical toxicity, minimal corrosion, and environmental compatibility are needed. A minimum 6-log reduction in biological contaminants is desired using low temperatures, preferably close to ambient temperature.

밀폐된 구조와 넓은 영역 모두에서 다양한 표면을 오염 제거하기 위한 예시적인 방법 및 시스템이 개시된다. 특히, 상기 시스템 및 방법은 무해한 화학 제제(benign chemical formulation)로 상기 표면을 처리한 후 상기 표면을 짧은 시간 동안 무선 주파수 조사(마이크로파)에 노출시키는 것을 포함한다.Exemplary methods and systems for decontaminating a variety of surfaces, both enclosed structures and large areas, are disclosed. In particular, the systems and methods include treating the surface with a benign chemical formulation followed by exposing the surface to radio frequency radiation (microwaves) for a short period of time.

자신의 외부에 배치된 오염 표면을 처리하기 위한 한 예시적인 이동식 시스템이 개시되며, 상기 시스템은, 각 탱크 내에 지향성 에너지 강화제(directed energy enhancer: DEE) 제제를 저장하기 위한 하나 이상의 내장된 탱크와, 유체 매니폴드에 제거 가능하게 연결되고 상기 DEE 제제를 사전 결정된 분무 속도로 분무하고 상기 오염 표면을 실질적으로 코팅하여 코팅 표면을 형성하기 위해 상기 하나 이상의 저장 탱크와 유체 연통하는 복수의 노즐을 포함하는 분무기 서브시스템과, 사전 결정된 주파수의 마이크로파 조사(microwave radiation)를 발생하도록 구성된 마이크로파 발생기 및 상기 마이크로파 조사를 상기 코팅 표면으로 향하게 하는 복수의 피라미드형 혼 안테나를 포함하는 무선 주파수(RF) 서브시스템과, 모터에 의해 구동되는 바퀴가 있는 차대(undercarriage), 컴퓨터 비전, GPS, 초음파 근접 센서, 광학 센서, 소나 센서, 자이로스코프 및 로봇 플랫폼 제어 시스템 중의 하나 이상을 포함하는 이동식 서브시스템과, 전원 공급 장치와, 상기 분무기 서브시스템, RF 서브시스템, 이동식 서브시스템 및 전원 공급 장치와 양방향 통신하도록 배치된 제어 시스템을 포함한다. 상기 노즐은 평탄형 팬 노즐(flat-fan nozzle), 확장영역 평탄형 팬 노즐(extended range flat-fan nozzle), 균일 평탄형 팬 노즐(even flat-fan nozzle), 트윈 오리피스 평탄형 팬 노즐(twin orifice-flat fan nozzle), 플러드 노즐(flood nozzle), 중공 콘형 오리피스 노즐(hollow-cone orifice nozzle) 및 풀콘형 오리피스 노즐(full-cone orifice nozzle) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 마이크로파 RF 조사는 약 2.35㎓ 내지 약 2.65㎓의 주파수를 특징으로 할 수 있다. 상기 마이크로파 조사는 약 2.45㎓의 주파수를 특징으로 할 수 있다. 상기 시스템은 인간 조작자에 의해 원격으로 제어되도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 실질적으로 자율적으로 작동되도록 구성될 수 있다. 상기 마이크로파 발생기는 약 1W/cm2 내지 약 2W/cm2의 전력 밀도에서 마이크로파 RF 조사를 발생할 수 있다. 상기 DEE 제제는 수중에 약 2.5wt.-%의 PCSR을 포함할 수 있다. 상기 제어 시스템은 컴퓨터 비전, GPS, 초음파 근접 센서, 광학 센서, 소나 센서 및 자이로스코프 중의 하나 이상으로부터의 입력을 사용하여 상기 로봇 이동식 플랫폼의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 시스템은 상기 마이크로파 발생기로의 전력 공급, 상기 탱크로부터 상기 복수의 노즐로 DEE 제제의 사전 결정된 투여량의 전달, 상기 오염 표면의 코팅을 보장하기 위한 상기 복수의 노즐의 집속(focusing), 상기 복수의 혼 안테나를 통한 상기 마이크로파 발생기로부터의 마이크로파 조사의 전송, 및 상기 코팅 표면상에 상기 마이크로파 조사의 집속 중의 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 시스템은 상기 탱크 내의 DEE 제제의 초기 양, 상기 하나 이상의 노즐로부터의 분무 속도(spray rate) 및 상기 하나 이상의 분무 속도에 해당하는 분무 시간 중의 하나 이상을 사용하여 상기 하나 이상의 탱크 내에 남아 있는 DEE의 양을 측정하도록 추가로 구성될 수 있다. 상기 시스템은 데이터를 원격의 서버로 전송하기 위한 데이터 획득 구성요소 및 데이터 전송 구성요소를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터는 DEE 제제의 조성, 오염 표면을 처리하기 위해 사용된 DEE 제제의 양, 상기 하나 이상의 탱크에 남아 있는 DEE 제제의 양, 사용된 마이크로파 조사의 주파수, 마이크로파 조사의 전력 밀도, 마이크로파 조사 처리 시간 및 오염 물질의 유형 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 시스템 전원 공급 장치는 항공기 내에서 사용 가능한 전원 공급 장치 및 항공기가 항공기 정비 격납고를 포함하는 공항에 주차되어 있을 때 지상 지원에서 사용할 수 있는 전원 공급 장치 중의 하나 이상과 전기 통신할 수 있다. 상기 시스템은 상기 시스템에 내장된(on-board) 적합한 배터리 팩에 의해 전력을 공급받을 수 있다.An exemplary mobile system for treating a contaminated surface disposed externally thereto is disclosed, the system comprising: one or more built-in tanks for storing a directed energy enhancer (DEE) agent within each tank; A sprayer comprising a plurality of nozzles removably connected to a fluid manifold and in fluid communication with the one or more storage tanks for spraying the DEE agent at a predetermined spray rate and substantially coating the contaminated surface to form a coating surface. a radio frequency (RF) subsystem comprising a subsystem, a microwave generator configured to generate microwave radiation of a predetermined frequency and a plurality of pyramidal horn antennas to direct the microwave radiation to the coating surface, and a motor; a mobile subsystem including one or more of a wheeled undercarriage, computer vision, GPS, ultrasonic proximity sensor, optical sensor, sonar sensor, gyroscope, and robotic platform control system driven by a power supply; and a control system arranged to be in two-way communication with the nebulizer subsystem, RF subsystem, mobile subsystem and power supply. The nozzles include a flat-fan nozzle, an extended range flat-fan nozzle, an even flat-fan nozzle, and a twin orifice flat-fan nozzle. It may include one or more of an orifice-flat fan nozzle, a flood nozzle, a hollow-cone orifice nozzle, and a full-cone orifice nozzle. The microwave RF radiation may be characterized by a frequency of about 2.35 GHz to about 2.65 GHz. The microwave radiation may be characterized by a frequency of approximately 2.45 GHz. The system may be configured to be remotely controlled by a human operator. The system may be configured to operate substantially autonomously. The microwave generator can generate microwave RF radiation at a power density of about 1 W/cm 2 to about 2 W/cm 2 . The DEE formulation may contain about 2.5 wt.-% PCSR in water. The control system may be configured to control movement of the robotic mobile platform using input from one or more of computer vision, GPS, ultrasonic proximity sensors, optical sensors, sonar sensors, and gyroscopes. The control system is configured to provide power to the microwave generator, deliver a predetermined dose of DEE formulation from the tank to the plurality of nozzles, focus the plurality of nozzles to ensure coating of the contaminated surface, and and may be configured to control one or more of transmission of microwave radiation from the microwave generator through a plurality of horn antennas, and focusing of the microwave radiation onto the coating surface. The control system determines the amount of DEE remaining in the one or more tanks using one or more of an initial amount of DEE formulation in the tank, a spray rate from the one or more nozzles, and a spray time corresponding to the one or more spray rates. It may be further configured to measure the amount of. The system may further include a data acquisition component and a data transmission component for transmitting data to a remote server. The data includes the composition of the DEE agent, the amount of DEE agent used to treat the contaminated surface, the amount of DEE agent remaining in the one or more tanks, the frequency of the microwave irradiation used, the power density of the microwave irradiation, and the microwave irradiation treatment time. and types of contaminants. The system power supply may be in electrical communication with one or more of a power supply available on board the aircraft and a power supply available on ground support when the aircraft is parked at an airport containing an aircraft maintenance hangar. The system may be powered by a suitable battery pack on-board the system.

시스템의 외부에 배치된 오염 표면의 한 예시적 처리 방법이 개시되며, 상기 방법은, 오염 표면을 처리하기 위한 예시적인 이동식 시스템을 제공하는 단계와, DEE 제제를 상기 오염 표면상에 분무하여 상기 오염 표면을 실질적으로 코팅함으로써 코팅 표면을 형성하되 상기 DEE 제제는 수중 약 2.5wt.-% PCSR을 포함하는 단계와, 상기 코팅 표면을 사전 결정된 노출 시간 동안 마이크로파 조사에 노출시켜 상기 코팅 표면을 실질적으로 오염 제거함으로써 처리된 표면을 생성하되 상기 처리된 표면은 적어도 6-log 감소의 오염물 감소를 특징으로 하는 단계를 포함한다. 상기 DEE 제제는 약 1wt.-%의 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 오염 표면은 금속, 콘크리트, 플라스틱 및 목재 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 오염 표면은 병실, 항공기 및 사무실 건물 내부의 표면 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 표면 오염물질은 229E(알파 코로나바이러스(alpha coronavirus)), NL63(알파 코로나바이러스), OC43(베타 코로나바이러스(beta coronavirus)), HKU1(베타 코로나바이러스), MERS-CoV, SARS-CoV, 및 SARS-코로나바이러스-2 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 마이크로파 조사는 약 2.35㎓ 내지 약 2.65㎓의 주파수를 특징으로 할 수 있다. 상기 마이크로파 조사는 약 2.45㎓의 주파수를 특징으로 할 수 있다. 상기 마이크로파 조사는 약 500W 내지 약 2000W의 열 출력을 특징으로 할 수 있다. 마이크로파 조사 노출을 위한 상기 사전 결정된 노출 시간은 약 10초 내지 약 45초일 수 있다. 마이크로파 조사 노출을 위한 상기 사전 결정된 노출 시간은 약 15초 내지 약 30초일 수 있다.An exemplary method of treating a contaminated surface disposed external to the system is disclosed, comprising providing an exemplary mobile system for treating a contaminated surface, the method comprising: spraying a DEE agent onto the contaminated surface to forming a coating surface by substantially coating the surface, wherein the DEE formulation comprises about 2.5 wt.-% PCSR in water; and exposing the coating surface to microwave irradiation for a predetermined exposure time to substantially contaminate the coating surface. removing the treated surface to produce a treated surface, wherein the treated surface is characterized by a contaminant reduction of at least a 6-log reduction. The DEE formulation may additionally include about 1 wt.-% of a surfactant. The contaminated surface may include one or more of metal, concrete, plastic, and wood. The contaminated surfaces may include one or more of the surfaces inside hospital rooms, aircraft, and office buildings. The surface contaminants include 229E (alpha coronavirus), NL63 (alpha coronavirus), OC43 (beta coronavirus), HKU1 (beta coronavirus), MERS-CoV, SARS-CoV, and May include one or more of SARS-coronavirus-2. The microwave radiation may be characterized by a frequency of about 2.35 GHz to about 2.65 GHz. The microwave radiation may be characterized by a frequency of approximately 2.45 GHz. The microwave irradiation may be characterized by a heat output of about 500 W to about 2000 W. The predetermined exposure time for microwave irradiation exposure may be from about 10 seconds to about 45 seconds. The predetermined exposure time for microwave irradiation exposure may be about 15 seconds to about 30 seconds.

오염물질로 오염된 표면을 처리하기 위한 한 예시적인 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법이 개시되며, 상기 방법은, DEE 제제를 상기 오염된 표면상에 분무하여 상기 오염된 표면을 실질적으로 코팅함으로써 코팅 표면을 형성하되 상기 DEE 제제는 수중 약 2.5wt.-% PCSR을 포함하는 단계와, 사전 결정된 유지(hold) 시간 동안 대기하는 단계와, 상기 코팅 표면을 사전 결정된 노출 시간 동안 마이크로파 조사에 노출시켜 상기 코팅 표면을 실질적으로 오염 제거함으로써 처리된 표면을 생성하되 상기 처리된 표면은 적어도 6-log 감소의 오염물 감소를 특징으로 하는 단계를 포함한다. 상기 사전 결정된 유지 시간은 약 15초 내지 약 45초일 수 있다.An exemplary microwave-assisted surface decontamination method for treating a surface contaminated with a contaminant is disclosed, the method comprising spraying a DEE agent onto the contaminated surface to substantially coat the contaminated surface, thereby forming a coated surface. forming the DEE formulation comprising about 2.5 wt.-% PCSR in water, waiting for a predetermined hold time, and exposing the coated surface to microwave irradiation for a predetermined exposure time to Substantially decontaminating thereby producing a treated surface, wherein the treated surface is characterized by a contaminant reduction of at least a 6-log reduction. The predetermined holding time may be about 15 seconds to about 45 seconds.

마이크로파 지원 표면 오염 제거에 사용하기 위한 DEE 제제가 개시되며, 상기 제제는 수중에 약 2.5wt.-%의 PCSR을 포함할 수 있다. 상기 제제는 수중에 약 1wt.-%의 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다.A DEE formulation for use in microwave-assisted surface decontamination is disclosed, the formulation comprising about 2.5 wt.-% PCSR in water. The formulation may further include about 1 wt.-% of surfactant in water.

본 개시내용의 다른 특징 및 이점은 부분적으로 하기 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면에 설명될 것이며, 여기서 본 개시내용의 바람직한 양태들이 설명 및 도시되고 부분적으로는 첨부된 도면과 함께 취해진 하기의 상세한 설명을 검토함으로써 통상의 기술자에게 명백해지거나 또는 본 개시내용의 실시에 의해 학습될 수 있다. 본 개시내용의 이점은 특허청구범위에서 특히 지적된 수단들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있다.Other features and advantages of the disclosure will be set forth in part in the following detailed description and accompanying drawings, in which preferred embodiments of the disclosure are described and illustrated, and in part in the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. These will become apparent to those skilled in the art upon examination, or may be learned by practice of the present disclosure. The advantages of the present disclosure may be realized and achieved by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the claims.

본 개시내용의 전술한 양태들과 많은 부수적인 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해질 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되면서 더욱 쉽게 인식될 것이다.
도 1은 표면 오염제거를 위한 한 예시적인 마이크로파 지원 방법의 개략도이다.
도 2는 표면 오염 제거를 위한 한 예시적인 마이크로파 지원 장치의 사시도이다.
도 3은 표면 오염 제거를 위한 다른 예시적인 마이크로파 지원 장치의 사시도이다.
도 4는 그래픽 사용자 인터페이스가 있는 한 예시적인 마이크로파 지원 오염 제거 장치의 사시도(분해도)이다.
도 5는 그래픽 사용자 인터페이스를 갖는 한 예시적인 마이크로파 지원 오염제거 장치의 사시도이다.
상기 도면들에서 참조를 위한 모든 도면부호, 지시선 및 설명선은 여기 상세히 설명된 것처럼 이러한 참조에 의해 통합된다. 도면의 일 요소에 부호를 매기지 않았다고 해서 권리를 포기하는 것은 아니다. 부호가 없는 참조는 도면과 청구항에서 문자로도 식별할 수도 있다.
The foregoing aspects of the present disclosure and their many attendant advantages will be better understood and more readily appreciated by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram of an exemplary microwave assisted method for surface decontamination.
2 is a perspective view of an exemplary microwave assisted device for surface decontamination.
3 is a perspective view of another exemplary microwave assisted device for surface decontamination.
4 is a perspective view (exploded view) of an exemplary microwave assisted decontamination device with a graphical user interface.
5 is a perspective view of an exemplary microwave assisted decontamination device with a graphical user interface.
All reference numerals, leaders and callouts in the drawings are incorporated by this reference as if fully described herein. Failure to assign a code to an element of a drawing does not waive the right. Unsigned references may also be identified by text in the drawings and claims.

하기의 상세한 설명은 발명의 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면들에 대한 참조를 포함한다. 도면들은 파일럿 조립체 및 방법이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 보여준다. "예시(example)" 또는 "선택(option)"으로서 이해되어야 하는 이들 실시예는 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 실시예들이 결합될 수 있고, 다른 실시예들이 활용될 수 있거나, 구조적 또는 논리적인 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여서는 안 되며 본 발명의 범위는 특허청구범위 및 그의 법적 등가물에 의해 정의된다.The following detailed description includes reference to the accompanying drawings, which form a part of the detailed description of the invention. The drawings show by way of example specific embodiments in which the pilot assembly and method may be implemented. These embodiments, which are to be understood as “examples” or “options,” are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. Embodiments may be combined, different embodiments may be utilized, or structural or logical changes may be made without departing from the scope of the invention. Accordingly, the following detailed description should not be taken in a limiting sense and the scope of the invention is defined by the claims and their legal equivalents.

본 개시내용에서, 용어 "a" 또는 "an"은 하나 이상을 포함하는 데 사용되며, 용어 "또는(or)"은 달리 표시되지 않는 한 비배타적인 "또는"을 나타내는 데 사용된다. 또한, 본 명세서에 사용된 어구나 용어는 달리 정의되지 않은 한 단지 설명을 위한 것이지 제한을 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 본 개시내용에서 달리 명시되지 않는 한, 용어 "약(about)"의 범위를 해석함에 있어서, 개시된 값(치수, 작동 조건 등)과 관련된 오차 범위는 본 개시내용에서 나타낸 값의 ±10%이다. 백분율로 개시된 값과 관련된 오차 범위는 나타낸 백분율의 ±1%이다. 특정 단어 앞에 사용되는 "실질적으로(substantially)"라는 단어에는 "특정된 범위에서 상당한 수준" 및 "대부분이 특정되나 전체가 특정되는 것이 아닌"의 의미가 포함된다.In this disclosure, the term “a” or “an” is used to include one or more, and the term “or” is used to indicate a non-exclusive “or” unless otherwise indicated. Also, it is to be understood that phrases and terms used herein, unless otherwise defined, are for the purpose of description only and not of limitation. Unless otherwise specified in this disclosure, when interpreting the scope of the term “about,” the margin of error associated with the disclosed values (dimensions, operating conditions, etc.) is ±10% of the values indicated in this disclosure. The margin of error associated with values stated as percentages is ±1% of the indicated percentage. The word "substantially" used before a specific word includes the meanings of "to a significant extent to a specified extent" and "to a large extent, but not entirely, to a specified extent."

본 발명의 특정한 측면들은 개시된 방법 및 시스템의 구성, 원리 및 작동을 예시하기 위한 목적으로 아래 상당히 상세하게 설명된다. 그러나, 다양한 변형이 이루어질 수 있으며 본 발명의 범위는 기술된 예시적인 측면들로 제한되지 않는다. Certain aspects of the invention are described in considerable detail below for the purpose of illustrating the construction, principles, and operation of the disclosed methods and systems. However, various modifications may be made and the scope of the invention is not limited to the exemplary aspects described.

본 명세서에 개시된 예시적인 DEE 제제(DEE formulation)로 오염된 표면을 처리한 후 RF 조사(RF radiation)에 노출시키는 것은 SARS-코로나바이러스-2(SARS-Coronavirus-2)와 같은 병원성 인간 바이러스에 대한 대용물로서 일반적으로 사용되는 MS2 박테리오파지(MS2 bacteriophage)와 같은 바이러스를 파괴하는 데 사용될 수 있다. 이들 예시적 치료 방법은 SARS-코로나바이러스-2와 같은 병원성 인간 바이러스의 대용물로 일반적으로 사용되는 MS2 박테리오파지와 같은 바이러스를 파괴하는 데 사용될 수 있다. 상기 바이러스는 229E(알파 코로나바이러스(alpha coronavirus)), NL63(알파 코로나바이러스), OC43(베타 코로나바이러스(beta coronavirus)), HKU1(베타 코로나바이러스), MERS-CoV, SARS-CoV, 및 SARS-코로나바이러스-2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. MS2 박테리오파지 바이러스는 SARS-코로나바이러스-2와 같은 외피 바이러스(enveloped virus)보다 비활성화하거나 파괴하기가 훨씬 더 어렵다. 임의의 특정 이론에 얽매임이 없이, MS2 박테리오파지는 Escherichia coli(대장균)와 같은 박테리아 숙주를 감염시킬 수 있다. 일단 숙주 세포 안으로 들어가면, 숙주 세포를 하이재킹하고 상기 세포의 자원을 사용하여 새로운 파지(phage)로 증식할 수 있다. MS2 파지 어셈블리가 완료되면, 상기 숙주 세포는 용해된다. 본 명세서에 개시된 DEE 제제는 처리된 표면이 RF 조사에 노출될 때 다양한 표면상의 바이러스를 파괴하는 데 효과적이다. 바이러스를 사멸하기 위한 예시적인 DEE 제제는 수중 약 2.5wt.-%의 과탄산염계 얼룩 제거제(percarbonate based stain remover: PSCR)를 포함할 수 있다. 한 예시적인 PCSR은 상업적으로 입수가능한 OxiClean(Church & Dwight Co., Inc.)이다. 상기 PCSR은 바람직하게는 약 66wt.-%의 과탄산나트륨(예컨대, 2Na2CO3:3H2O2) 및 약 34wt.-%의 탄산나트륨을 포함한다. 상기 예시적인 DEE 제제로 처리된 표면은 이후 약 10초 내지 약 45초 동안 약 2.45㎓ RF 조사에 노출될 수 있다. 대안적으로는, 상기 예시적인 DEE 제제로 처리된 표면은 약 15초 내지 약 30초 동안 약 2.45㎓ RF 조사에 노출될 수 있다. 추가 세부 사항은 본 개시내용의 제1 실시예에서 제공된다. DEE 제제는 또한 수중에 구리 및 철 염들을 포함할 수 있다. 또한, 바이러스로 오염된 표면의 오염 제거를 위한 예시적인 DEE 제형은 무표백(bleach free)일 수 있다. 바이러스 오염 제거를 위한 예시적인 DEE 제형은 계면활성제가 없을 수 있다. 바이러스로 오염된 목재와 같은 다공성 표면의 오염 제거를 위하여, 예시적인 DEE 제형은 DEE 제형의 상기 기공 내 침투를 보장하는 계면활성제를 포함할 수 있다. 한 예시적인 계면활성제는 상업적으로 입수 가능한 Tween 80(Sigma Aldrich) 계면활성제를 포함할 수 있고, 이는 폴리소르베이트 80(Polysorbate 80), PEG(80) 소르비탄 모노올레이트(PEG (80) sorbitan monooleate) 및 폴리옥시에틸렌소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylenesorbitan monooleate)로도 알려진 폴리에틸렌 소르비톨 에스테르(polyethylene sorbitol ester)이다. Tween 80은 세제, 비누, 화장품, 구강 세정제 및 아이스크림에 사용되며 실질적으로 무해한(benign) 화학 물질이다. 상기 계면활성제는 산출 분자량(calculated molecular weight)이 1310 달톤일 수 있다. 전형적으로, 지방산 조성물은 대략 70wt.-% 올레산(oleic acid)이며, 나머지는 주로 리놀레산(linoleic acid), 팔미트산(palmitic acid) 및 스테아르산(stearic acid)이다. 상기 올레산 농도는 일반적으로 ≥58.0wt.-%이다. 상기 예시적인 DEE 제제 및 처리 방법은 SARS-코로나바이러스-2와 같은 병원성 인간 바이러스에 의해 오염된 표면을 오염제거하는데 사용될 수 있다.Treatment of contaminated surfaces with the exemplary DEE formulations disclosed herein followed by exposure to RF radiation is effective against pathogenic human viruses such as SARS-Coronavirus-2. As a surrogate, it can be used to destroy viruses such as the commonly used MS2 bacteriophage. These exemplary treatment methods can be used to destroy viruses such as MS2 bacteriophages, which are commonly used as surrogates for pathogenic human viruses such as SARS-coronavirus-2. The viruses include 229E (alpha coronavirus), NL63 (alpha coronavirus), OC43 (beta coronavirus), HKU1 (beta coronavirus), MERS-CoV, SARS-CoV, and SARS-CoV. It may contain at least one of coronavirus-2. MS2 bacteriophage viruses are much more difficult to inactivate or destroy than enveloped viruses such as SARS-coronavirus-2. Without wishing to be bound by any particular theory, the MS2 bacteriophage is an Escherichia It can infect bacterial hosts such as coli (E. coli). Once inside a host cell, they can hijack the host cell and use the cell's resources to multiply into new phages. Once MS2 phage assembly is complete, the host cell is lysed. The DEE formulations disclosed herein are effective in destroying viruses on a variety of surfaces when the treated surface is exposed to RF radiation. An exemplary DEE formulation for killing viruses may include about 2.5 wt.-% percarbonate based stain remover (PSCR) in water. One exemplary PCSR is commercially available OxiClean (Church & Dwight Co., Inc.). The PCSR preferably includes about 66 wt.-% sodium percarbonate (eg, 2Na 2 CO 3 :3H 2 O 2 ) and about 34 wt.-% sodium carbonate. The surface treated with the exemplary DEE formulation may then be exposed to about 2.45 GHz RF radiation for about 10 seconds to about 45 seconds. Alternatively, a surface treated with the exemplary DEE formulation can be exposed to about 2.45 GHz RF radiation for about 15 seconds to about 30 seconds. Additional details are provided in the first embodiment of the disclosure. DEE formulations may also contain copper and iron salts in water. Additionally, exemplary DEE formulations for decontaminating surfaces contaminated with viruses can be bleach free. Exemplary DEE formulations for viral decontamination may be surfactant-free. For decontaminating porous surfaces, such as wood contaminated with viruses, exemplary DEE formulations may include a surfactant to ensure penetration of the DEE formulation into the pores. One exemplary surfactant may include the commercially available Tween 80 (Sigma Aldrich) surfactant, which includes Polysorbate 80, PEG (80) sorbitan monooleate. ) and polyethylene sorbitol ester, also known as polyoxyethylenesorbitan monooleate. Tween 80 is a virtually benign chemical used in detergents, soaps, cosmetics, mouthwash and ice cream. The surfactant may have a calculated molecular weight of 1310 daltons. Typically, the fatty acid composition is approximately 70 wt.-% oleic acid, with the remainder primarily linoleic acid, palmitic acid, and stearic acid. The oleic acid concentration is generally ≧58.0wt.-%. The above exemplary DEE formulations and treatment methods can be used to decontaminate surfaces contaminated by pathogenic human viruses such as SARS-coronavirus-2.

이동식(mobile) 카트(201)의 형태일 수 있는 한 예시적인 이동식 오염제거 시스템(mobile decontamination system)(200)(도 2~5)이 개시된다. 상기 시스템은 사전 결정된 양의 DEE 제제 및 상기 DEE 제제를 용기로부터 매니폴드(204)로 전달하기 위한 유체 구성요소(예를 들어, 펌프, 밸브 등)를 보유하기 위한 상기 용기(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 상기 매니폴드는 하나 이상의 분무 노즐(202)과 유체 연통한다. 한 예시적인 DEE 제제는 수중 약 2.5wt.-%의 과탄산염계 얼룩 제거제(PSCR)를 포함한다. 한 예시적인 PCSR은 상업적으로 입수 가능한 OxiClean(Church & Dwight Co., Inc.)이다. 또 다른 예시적인 DEE 제제는 수중 약 2.5wt.-% PCR 및 약 1wt.-% 계면활성제를 포함한다. 상기 계면활성제는 화학 물질을 표면상에 퍼뜨린다. 한 예시적인 계면활성제는 상업적으로 입수 가능한 Tween 80(Sigma Aldrich) 계면활성제를 포함할 수 있다. 노즐(202)의 배향은 오염된 표면이 DEE 제제의 분무에 신속하고 완전하게(또는 실질적으로 완전하게) 노출될 수 있음이 보장되도록 조정될 수 있다. 마이크로파 발생기(도시되지 않음)로부터의 마이크로파 조사(예컨대, 약 2.35㎓ 내지 약 2.65㎓ 주파수, 바람직하게는 약 2.45㎓ 주파수)은 피라미드형 혼 안테나(203)를 사용하여 상기 분무된 표면으로 지향될 수 있다. 또한, DEE 분무된 오염 표면을 신속하게 상기 조사에 처리하도록 조정/변경할 수 있다. DEE 제제 용기 및 마이크로파 발생기는 카트(201) 내에 수용될 수 있고 도어(205)를 사용하여 접근할 수 있다. 상기 카트는 하나 이상의 노즐(202)을 빠져나가는 상기 DEE 제제를 분산시키도록 하나 이상의 팬(207)을 포함하는 팬 시스템(206)(도 3)을 포함할 수 있다. 분무 노즐(202)은 소규모 농업용 분무기 또는 노즐을 포함할 수 있다. 이들 노즐로부터의 흐름 또는 분무 패턴은 잘 특성화되어 있으며 DEE 제제로 오염 표면 또는 영역을 신속하게 덮거나 처리하는 데 필요한 원하는 정확한 분무 패턴을 생성하도록 다양한 유형의 노즐을 선택할 수 있다. 노즐 유형에는, 평탄형 팬 노즐(flat-fan nozzle), 확장영역 평탄형 팬 노즐(extended range flat-fan nozzle), 균일 평탄형 팬 노즐(even flat-fan nozzle), 트윈 오리피스 평탄형 팬 노즐(twin orifice-flat fan nozzle), 플러드 노즐(flood nozzle), 중공 콘형 오리피스 노즐(hollow-cone orifice nozzle) 및 풀콘형 오리피스 노즐(full-cone orifice nozzle)이 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 예시적인 시스템(200)은 노즐(202), 펌프(208), 팬 시스템(206), 매니폴드(204) 및 DEE 제제 용기(209)를 포함하는 분무기 서브시스템을 포함할 수 있다(도 4). 하나 이상의 용기(209)가 예시적인 시스템에서 사용될 수 있다 펌프(208)는 원심 펌프, 다이어프램 펌프, 피스톤 펌프, 롤러 펌프 및 관주-주입(irrigation-injection) 펌프 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.An exemplary mobile decontamination system 200 (FIGS. 2-5), which may be in the form of a mobile cart 201, is disclosed. The system comprises a container (not shown) to hold a predetermined amount of DEE agent and fluid components (e.g., pumps, valves, etc.) for delivering the DEE agent from the container to the manifold 204. The manifold may be in fluid communication with one or more spray nozzles (202). One exemplary DEE formulation includes about 2.5 wt.-% percarbonate-based stain remover (PSCR) in water. One exemplary PCSR is commercially available OxiClean (Church & Dwight Co., Inc.). Another exemplary DEE formulation includes about 2.5 wt.-% PCR and about 1 wt.-% surfactant in water. The surfactant spreads the chemical onto the surface. One exemplary surfactant may include the commercially available Tween 80 (Sigma Aldrich) surfactant. The orientation of the nozzle 202 can be adjusted to ensure that the contaminated surface can be quickly and completely (or substantially completely) exposed to the spray of the DEE agent. Microwave radiation (e.g., at a frequency of about 2.35 GHz to about 2.65 GHz, preferably about 2.45 GHz) from a microwave generator (not shown) can be directed to the sprayed surface using a pyramidal horn antenna 203. there is. Additionally, DEE sprayed contaminated surfaces can be adjusted/modified to quickly undergo the irradiation. The DEE agent container and microwave generator can be housed within cart 201 and accessed using door 205. The cart may include a fan system 206 (FIG. 3) including one or more fans 207 to disperse the DEE formulation exiting one or more nozzles 202. Spray nozzle 202 may include a small-scale agricultural sprayer or nozzle. The flow or spray pattern from these nozzles is well characterized and a variety of nozzle types can be selected to produce the exact spray pattern desired to quickly cover or treat a contaminated surface or area with a DEE agent. Nozzle types include flat-fan nozzle, extended range flat-fan nozzle, even flat-fan nozzle, and twin orifice flat-fan nozzle ( These may include, but are not limited to, twin orifice-flat fan nozzles, flood nozzles, hollow-cone orifice nozzles, and full-cone orifice nozzles. Exemplary system 200 may include a nebulizer subsystem including nozzle 202, pump 208, fan system 206, manifold 204, and DEE formulation vessel 209 (FIG. 4) . One or more vessels 209 may be used in the exemplary system. Pump 208 may include at least one of a centrifugal pump, a diaphragm pump, a piston pump, a roller pump, and an irrigation-injection pump.

하나 이상의 팬(207)은 밀폐된 구조체에서 작은 공간의 오염 제거를 위해 상기 카트 상에 분리 가능하게 설치될 수 있다. 대안적으로는, 팬 시스템(206)은 더 큰 공간 또는 넓은 영역의 오염 제거를 위해 상기 카트에 테더링될 수 있다. 상기 테더(tether)는 제어 시스템(시스템 마스터 제어기)과 양방향 통신을 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 팬(207)으로부터 출력되는 공기 유량은 오염 제거될 공간의 크기에 따라 크기가 조정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 팬(207)의 공기 유량은 분당 약 150입방피트 내지 분당 약 250입방피트일 수 있고 오염 표면상에 DEE 제제 분산 및 침착을 최적화하도록 가변된다. 상기 하나 이상의 팬에 부가하여, 팬 시스템(206)은 팬을 작동시키기 위한 전력 구성요소 및 시스템 마스터 제어기와 통신하기 위한 제어 구성요소를 포함할 수 있다. 전원, 마그네트론, 제어기 및 마이크로파 전송 요소, DEE 제제의 이송 및 분무용 제어기와 같은 구성요소는 바람직하게는 카트(201) 내에 수용된다. 상기 마스터 제어기는 카트 이동, 분무, 팬 시스템 작동 및 마이크로파 처리 단계를 제어할 수 있다. 500W 내지 2kW 등급의 가정용 전자레인지용으로 설계된 공진 캐비티 마그네트론(resonant cavity magnetron)과 같은 상업적으로 입수 가능한 마그네트론이 사용될 수 있다. 예시적인 시스템(200)은 밀폐된 영역(예를 들어, 방)에서 표면을 실질적으로 오염 제거하는 데 사용될 수 있다. 이 시스템은 또한 넓은 영역(예컨대, 1㎞2)의 표면을 처리하도록 확장될 수도 있다. 수중 약 1wt.-%의 계면활성제와 약 1wt.-%의 PCSR을 포함하는 한 예시적인 DEE 제제와 함께, 약 2500㎏의 DEE(OxiClean과 같은 고체 PCSR 2000㎏ 및 Tween 80 계면활성제 500㎏) 제제는 1㎞2의 면적을 오염제거하는데 충분할 수 있고, 이는 Spor-Klenz와 같은 기존 화학 물질을 마이크로파 조사 없이 사용하는 경우에 필요한 화학 물질의 10배 감소를 나타낸다. Spor-Klenz는 약 6%의 과산화수소 용액을 포함할 수 있거나 또는 약 0.525%의 차아염소산염 용액(Steris Life Sciences)이 사용된다. 수중 0.06M 염화구리(II)(copper (II) chloride)를 포함하는 한 예시적인 DEE 제제의 경우, 2500㎏의 염화구리(II)가 1㎞2 면적의 표면을 실질적으로 오염 제거하기에 충분할 수 있다. 본 명세서에 개시된 예시적인 DEE 제제들은 표면 및 인간 모두에게 무해(benign)하다. 상기 DEE 제제 분무기는 포거(fogger) 형태일 수 있다. 안테나(203)는 RF 제어 시스템(210), 전력 변환기(211) 및 하나 이상의 전원 공급 장치(212)를 사용하여 작동될 수 있다. 예시적인 카트(200)는 안테나(203) 및 하나 이상의 전원 공급 장치(마이크로파 발생기)(212)를 포함하는 RF 서브시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템(210)은, RF 조사의 주파수, RF 조사의 주파수 대역, 전력 밀도(W/㎝2 또는 mW/㎝2) 및 RF 조사 노출 시간 중에서 적어도 하나를 포함하는 파라미터를 조정하는 데 사용될 수 있다.One or more fans 207 may be removably installed on the cart for decontamination of small spaces in an enclosed structure. Alternatively, fan system 206 may be tethered to the cart for decontamination of larger spaces or large areas. The tether is configured to provide two-way communication with a control system (system master controller). The air flow rate output from one or more fans 207 may be sized depending on the size of the space to be decontaminated. Preferably, the air flow rate of the one or more fans 207 may be from about 150 cubic feet per minute to about 250 cubic feet per minute and varied to optimize DEE agent dispersion and deposition on the contaminated surface. In addition to the one or more fans, fan system 206 may include power components for operating the fans and control components for communicating with a system master controller. Components such as power sources, magnetrons, controllers and microwave transmission elements, and controls for delivery and spraying of the DEE formulation are preferably housed within the cart 201. The master controller can control cart movement, spraying, fan system operation, and microwave treatment steps. Commercially available magnetrons may be used, such as resonant cavity magnetrons designed for household microwave ovens rated from 500 W to 2 kW. Exemplary system 200 may be used to substantially decontaminate surfaces in an enclosed area (e.g., a room). This system can also be scaled up to treat surfaces of large areas (eg, 1 km 2 ). About 2500 kg of DEE (2000 kg of solid PCSR such as OxiClean and 500 kg of Tween 80 surfactant) formulation, with one exemplary DEE formulation comprising about 1 wt.-% surfactant and about 1 wt.-% PCSR in water. can be sufficient to decontaminate an area of 1 km 2 , representing a tenfold reduction in the chemicals required when conventional chemicals such as Spor-Klenz are used without microwave irradiation. Spor-Klenz may contain a solution of approximately 6% hydrogen peroxide or a solution of hypochlorite (Steris Life Sciences) of approximately 0.525% is used. For one exemplary DEE formulation containing 0.06 M copper (II) chloride in water, 2500 kg of copper (II) chloride may be sufficient to substantially decontaminate a surface area of 1 km2 . there is. Exemplary DEE formulations disclosed herein are benign to both surfaces and humans. The DEE agent sprayer may be in the form of a fogger. Antenna 203 may be operated using an RF control system 210, a power converter 211, and one or more power supplies 212. The exemplary cart 200 may include an RF subsystem that includes an antenna 203 and one or more power supplies (microwave generators) 212 . Control system 210 may be used to adjust parameters including at least one of the frequency of RF radiation, frequency band of RF radiation, power density (W/cm 2 or mW/cm 2 ), and RF radiation exposure time. .

카트(201)는 인간 조작자에 의해 원격으로 작동되도록 구성될 수 있다. 상기 카트는 실질적으로 자율적(autonomous)일 수 있다. 즉, 최소한의 인간 입력으로써 환경을 감지하고 이동할 수 있다. 레이더, 컴퓨터 비전, GPS, 초음파 근접 센서, 광학 센서, 소나(sonar) 및 자이로스코프(gyroscope)를 포함하나 이에 국한되지 않는, 주변 환경을 감지하고 내비게이션을 위한 복수의 센서를 사용할 수 있다. 로봇 이동식 서브시스템은 센서, 모터 및 카트(201)의 바퀴를 포함하는 차대를 포함할 수 있다. 카트(201)와 분무기 서브시스템, RF 서브시스템 및 이동식 서브시스템은 서로 양방향 통신하는 그래픽 사용자 인터페이스(213) 및 제어 시스템(210)을 사용하여 제어될 수 있다. 시스템(200)은 6륜 구동(6WD) 전지형 로봇 플랫폼(SuperDroid Robots, Fuquay-Varina, NC)과 같은 로봇 플랫폼상에 구축될 수 있다. 상기 로봇 플랫폼의 모터 및 구동열(drive train)은 제어 시스템(210)으로부터 명령을 받고 그와 통신하도록 구성될 수 있는 로봇 플랫폼 제어 시스템을 사용하여 제어될 수 있다. 상기 분무기 서브시스템 및 제어 시스템(210)은 DEE 제제의 초기 양, 노즐(202)로부터의 하나 이상의 분무 속도(spray rate) 및 상기 하나 이상의 분무 속도에 대응하는 분무 시간 중의 적어도 하나를 사용하여 용기(209)에 남아 있는 DEE의 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 표면을 처리하는 동안, 분무 속도는 일정할 수도 있고 사전 결정된 분무 프로토콜을 사용하여 변화될 수도 있다. 사전 결정된 DEE 소비량에 도달하면, 제어 시스템(210)은 사용자 인터페이스(213)를 통해 용기(209)를 교체하거나 용기(209)를 재충전하도록 경보를 제공할 수 있다. 전력 변환기(211)는 예를 들어 군용 및 상업용 항공기에서 이용 가능한 100V, 400㎐ 전력 또는 군용 항공기에서 28VDC를 사용하여 상기 로봇 이동식 서브시스템에 전력을 제공하는 데 사용될 수 있다. DEE 용기(209), 제어 시스템(210), 마이크로파 발생기(213) 및 전력 변환기(211)는 카트(201) 내에 수용될 수 있다(도 4~5). 복수의 DEE 제제 용기(209)를 포함하는 또 다른 예시적인 카트(201)에서, 하나 이상의 상이한 DEE 제제가 하나 이상의 용기 내에 제공될 수 있다.Cart 201 may be configured to be operated remotely by a human operator. The cart may be substantially autonomous. In other words, it can sense and move around the environment with minimal human input. Multiple sensors may be used to sense the surrounding environment and for navigation, including but not limited to radar, computer vision, GPS, ultrasonic proximity sensors, optical sensors, sonar, and gyroscopes. The robotic mobile subsystem may include a chassis that includes sensors, motors, and wheels of cart 201. Cart 201 and the nebulizer subsystem, RF subsystem, and mobile subsystem may be controlled using a graphical user interface 213 and control system 210 in two-way communication with each other. System 200 may be built on a robotic platform, such as a six-wheel drive (6WD) all-terrain robotic platform (SuperDroid Robots, Fuquay-Varina, NC). The motors and drive train of the robotic platform may be controlled using a robotic platform control system that may be configured to receive commands from and communicate with the control system 210 . The nebulizer subsystem and control system 210 uses at least one of an initial amount of DEE formulation, one or more spray rates from nozzles 202, and a spray time corresponding to the one or more spray rates to the container ( 209) can be configured to measure the amount of DEE remaining. While treating the surface, the spray rate may be constant or varied using a predetermined spray protocol. Upon reaching a predetermined DEE consumption, control system 210 may provide an alert to replace container 209 or refill container 209 via user interface 213. Power converter 211 may be used to provide power to the robotic mobile subsystem using, for example, 100 V, 400 Hz power available on military and commercial aircraft, or 28 VDC on military aircraft. DEE vessel 209, control system 210, microwave generator 213, and power converter 211 may be housed within cart 201 (FIGS. 4-5). In another example cart 201 comprising a plurality of DEE formulation containers 209, one or more different DEE formulations may be provided in one or more containers.

약 2.45㎓에서 마이크로파 조사를 생성하는 마이크로파 발생기는 상업적으로 입수 가능하다. 예를 들어, 이러한 발전기는 가정용 전자레인지에 사용된다. 항공기 오염 제거의 경우, 마이크로파 주파수 및 전력 밀도의 선택에 대한 주요 관심사는 오염 제거 프로세스 중에 항공기 전자장치가 손상되지 않도록 하는 것이다. 예를 들어, 군용 항공기 전자 장치는 MIL-STD-461G 표준을 충족하도록 테스트해야 한다. 레이더, 통신 시스템 및 재머(jammer)는 모두 전투 작전 하의 영공(airspace)의 일부이다. 연방 항공국(the Federal Aviation Administration)에서 사용하는 ASR-9 항공기 감시 레이더는 약 2.7㎓에서 약 2.9㎓ 사이에서 작동한다. 약 2.45㎓에서 마이크로파 RF 조사를 출력하는 상용 마이크로파 발생기를 사용하여 요구되는 RF 전력 밀도는 약 1W/cm2와 약 2W/cm2 사이의 상한을 특징으로 할 수 있다. RF 전력 밀도는 1/R2(여기서 R은 RF 발생기로부터의 거리)의 함수로서 감소하므로, 항공기 객실 내 오염 표면에서 10㎝ 떨어져 있는 곳의 전력 밀도를 1W/cm2로 가정하면, 전력 밀도 10m 멀리 떨어진 곳은 0.1mW/cm2로 될 것이고 이는 휴대폰 근처의 전송 전력 밀도보다 훨씬 낮은 것이다.Microwave generators that produce microwave radiation at about 2.45 GHz are commercially available. For example, these generators are used in household microwave ovens. For aircraft decontamination, a primary concern in the selection of microwave frequency and power density is to ensure that aircraft electronics are not damaged during the decontamination process. For example, military avionics must be tested to meet MIL-STD-461G standards. Radars, communications systems, and jammers are all part of the airspace under combat operations. The ASR-9 aircraft surveillance radar used by the Federal Aviation Administration operates between about 2.7 GHz and about 2.9 GHz. Using a commercial microwave generator outputting microwave RF radiation at about 2.45 GHz, the required RF power density can be characterized as an upper limit between about 1 W/cm 2 and about 2 W/cm 2 . RF power density decreases as a function of 1/R 2 (where R is the distance from the RF generator), so assuming a power density of 1 W/cm 2 at 10 cm from a contaminated surface in an aircraft cabin, a power density of 10 m Far away this would be 0.1 mW/cm 2 , which is much lower than the transmit power density near a cell phone.

도 1은 본 명세서에 개시된 예시적인 DEE 제제를 사용하여 마이크로파 지원 표면 오염 제거(microwave assisted surface decontamination)를 위한 예시적인 방법(100)의 개략도를 보인다. 오염제거제의 표면 유형 및 특성은 단계(101)에서 결정될 수 있다. 오염물질의 대략적인 농도도 단계(101)에서 결정될 수 있다. 예시적인 표면은 금속, 콘크리트, 플라스틱 및 목재 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 오염물질(포자 및/또는 영양 세포)은 B. anthracis(탄저균), B. thuringiensis(바킬루스 투링기엔시스) 및 P. roqueforti(페니실륨 로크포르티) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단계(101)에서 수집된 정보에 기반하여, 본 명세서에 개시된 바와 같은 한 예시적인 DEE 제제가 단계(102)에서 표면 코팅을 위해 선택될 수 있다. 앞서 개시된 DEE 제제에 더하여, 다양한 유형의 표면 오염 제거에 효과적인 또 다른 DEE 제제는 수중의 PCSR, 염화구리(II) 및 수중 표백제를 포함할 수 있다. 상기 DEE 제제는 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-% PCSR, 약 0.05M 내지 약 0.1M 염화구리(II), 및 적어도 약 100ppm 표백제를 포함할 수 있고, 나머지는 물이다. 다른 DEE 제제는 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-% PCSR, 약 0.06M 염화구리(II), 및 적어도 약 250ppm 표백제를 포함할 수 있으며, 나머지는 물이다. 상기 표백제 함량은 바람직하게는 약 250ppm 내지 약 1000ppm이다. 선택된 DEE 제제는 분무 또는 기타 적합한 수단에 의해 단계(103)에서 오염 표면에 도포될 수 있다. 이어서, 상기 DEE 제제로 코팅된 오염 표면은 단계(104)에서 무선 주파수(마이크로파) 조사에 노출될 수 있다. 이 방법은 단계(104)에서 DEE 제제로의 표면 코팅과 코팅 표면의 RF 조사로의 노출 간의 기간으로 정의된 유지 시간을 포함할 수 있다. 상기 조사 주파수는 상업적으로 이용 가능한 마이크로파 발생기를 사용하여 생성될 수 있는 바람직하게는 2.45㎓이다. 상기 코팅된 표면은 적어도 10초간 조사에 노출될 수 있다. 상기 노출 시간은 약 10초 내지 약 120초 사이일 수 있다. 대안적으로, 상기 노출 시간은 약 30초 내지 약 60초 사이일 수 있다. 상기 처리된 표면의 샘플 및 하나 이상의 보정된 테스트 샘플 스트립 중에서 적어도 하나는 상기 오염물질의 농도를 결정하기 위해 단계(105)에서 분석될 수 있다. 상기 하나 이상의 테스트 샘플 스트립은 오염 제거되는 표면에 인접하게 배치될 수 있다. 테스트 샘플 스트립의 예는 Mesa Labs(Bozeman, MT)에서 제공하는 생물학적 지표 포자 스트립(biological indicator spore strip)을 포함하나 이에 국한되지 않는다. 상기 오염 물질에서 적어도 6-log 감소가 실현되면, 상기 표면은 오염 제거된 것으로 판단될 수 있고 상기 방법(100)은 중지될 수 있다. 단계(105)가 추가적인 처리가 필요함을 나타내는 경우, 단계(103 및 104) 중의 적어도 하나는 단계(106)에서 반복될 수 있다. 단계(106)에서, 상기 DEE 제제는 표면 오염 물질의 파괴를 향상시키도록 변형될 수 있다(예컨대, 대체 DEE 제제가 사용될 수 있다). 마이크로파 조사 노출 기간은 상기 생물학적 오염 물질의 적어도 6-log 감소를 달성하기 위해 증가될 수도 있다.Figure 1 shows a schematic diagram of an exemplary method 100 for microwave assisted surface decontamination using exemplary DEE agents disclosed herein. The surface type and properties of the decontamination agent may be determined at step 101. Approximate concentrations of contaminants may also be determined at step 101. Exemplary surfaces may include at least one of metal, concrete, plastic, and wood. Exemplary contaminants (spores and/or vegetative cells) may include at least one of B. anthracis , B. thuringiensis , and P. roqueforti . Based on the information collected in step 101, an exemplary DEE formulation as disclosed herein may be selected for surface coating in step 102. In addition to the DEE agents previously disclosed, other DEE agents effective in removing various types of surface contamination may include PCSR in water, copper(II) chloride, and bleach in water. The DEE formulation may include about 1 wt.-% to about 10 wt.-% PCSR, about 0.05M to about 0.1M copper(II) chloride, and at least about 100 ppm bleach, with the remainder being water. Other DEE formulations may include about 1 wt.-% to about 10 wt.-% PCSR, about 0.06 M copper(II) chloride, and at least about 250 ppm bleach, with the remainder being water. The bleach content is preferably about 250 ppm to about 1000 ppm. The selected DEE agent may be applied to the contaminated surface in step 103 by spraying or other suitable means. The contaminated surface coated with the DEE agent may then be exposed to radio frequency (microwave) radiation in step 104. The method may include a retention time defined as the period between coating the surface with the DEE agent in step 104 and exposure of the coated surface to RF radiation. The irradiation frequency is preferably 2.45 GHz, which can be generated using a commercially available microwave generator. The coated surface may be exposed to radiation for at least 10 seconds. The exposure time may be between about 10 seconds and about 120 seconds. Alternatively, the exposure time may be between about 30 seconds and about 60 seconds. At least one of the sample of the treated surface and the one or more calibrated test sample strips may be analyzed at step 105 to determine the concentration of the contaminant. The one or more test sample strips may be placed adjacent to the surface being decontaminated. Examples of test sample strips include, but are not limited to, biological indicator spore strips available from Mesa Labs (Bozeman, MT). Once at least a 6-log reduction in the contaminants is realized, the surface can be determined to be decontaminated and the method 100 can be stopped. If step 105 indicates that additional processing is needed, at least one of steps 103 and 104 may be repeated in step 106. At step 106, the DEE formulation may be modified to enhance destruction of surface contaminants (e.g., an alternative DEE formulation may be used). The microwave irradiation exposure period may be increased to achieve at least a 6-log reduction of the biological contaminants.

예시적인 지향성 에너지 증강제(directed energy enhancer: "DEE")는 무선 주파수(마이크로파) 조사에 노출될 때 반응성 산화 종(reactive oxidative species)(일중항 산소(singlet oxygen), OH, OOH 라디칼 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 산소 라디칼)을 생성한다. 이들 산화 종은 이어서 포자(spore) 또는 식물 종(vegetative species) 형태의 Bacillus anthracis(탄저균) 및 곰팡이(예컨대, Penicillium roqueforti(페니실륨 로크포르티))를 포함하지만 이에 국한되지 않는 생물학적 작용제를 파괴한다. 포자는 일반적으로 열, 건조, 화학 물질 및 조사에 내성이 있다. 박테리아는 불리한 조건에 노출된 후 약 6~8시간 내에 내생포자를 형성할 수 있다. 상기 내생포자를 형성하는 정상적으로 성장하는 세포를 영양 세포(vegetative cell)라고 한다. 포자는 대사적으로 비활성 상태이며 탈수 상태이다.Exemplary directed energy enhancers (“DEEs”) are capable of producing reactive oxidative species (including singlet oxygen, OH, OOH radicals, etc.) when exposed to radio frequency (microwave) irradiation. generates oxygen radicals), but is not limited thereto. These oxidizing species in turn destroy biological agents, including but not limited to Bacillus anthracis and molds (e.g., Penicillium roqueforti ) in spore or vegetative species form. . Spores are generally resistant to heat, drying, chemicals and irradiation. Bacteria can form endospores within about 6 to 8 hours after exposure to adverse conditions. Normally growing cells that form the endospores are called vegetative cells. Spores are metabolically inactive and dehydrated.

예시적인 DEE 화학적 조성은 수중에 염화구리(II), 아스코르브산(ascorbic acid) 및 염 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 염 농도는 약 0.5M 내지 약 1.5M, 바람직하게는 약 1M일 수 있다. 1M은 일반적으로 1리터의 용액에 1몰의 용질을 의미한다. 상기 염은 염화나트륨을 포함할 수 있다. 염화구리(II) 이수화물은 용액에서 구리(II) 이온을 생성하는 데 사용될 수 있다. 염화구리(II)의 농도는 약 0.05M 내지 약 1M, 바람직하게는 약 0.06M 내지 0.6M일 수 있다. 상기 아스코르브산의 농도는 약 1M일 수 있다. 이들 화학 물질은 일반적으로 입수 가능한 식품 첨가물, 가정용 화학 물질 및 승인된 살충제 및 살균제이다. 예를 들어, 상기 구리염은 인증된 유기농 식품과 함께 사용할 수 있는 일반적인 살생물제/살진균제일 수 있다. 아스코르브산은 비타민 C의 화학 성분이다. 어떠한 이론에도 얽매임이 없이, 이들 예시적인 조성물은 무선 주파수(마이크로파) 조사에 노출될 때 반응성 산화 종을 생성하므로, 매우 효과적인 DEE 화학 제제이다.An exemplary DEE chemical composition may include at least one of copper(II) chloride, ascorbic acid, and a salt in water. The salt concentration may be about 0.5M to about 1.5M, preferably about 1M. 1M generally means 1 mole of solute in 1 liter of solution. The salt may include sodium chloride. Copper(II) chloride dihydrate can be used to generate copper(II) ions in solution. The concentration of copper(II) chloride may be about 0.05M to about 1M, preferably about 0.06M to 0.6M. The concentration of ascorbic acid may be about 1M. These chemicals are commonly available food additives, household chemicals, and approved pesticides and disinfectants. For example, the copper salt may be a common biocide/fungicide that can be used with certified organic foods. Ascorbic acid is the chemical component of vitamin C. Without wishing to be bound by any theory, these exemplary compositions are highly effective DEE chemical agents as they generate reactive oxidizing species when exposed to radio frequency (microwave) radiation.

구리(II) 염 이외에, 용액에서 금속 이온을 생성하기 위해 다른 염이 사용될 수 있다. 예시적인 금속염은, 카세라이트(casserite)(산화주석), 망가나이트(manganite)(산화망간), 철, 크롬 및 산화코발트를 포함하는 전이 금속 산화물, 산화니켈, 산화아연, 란타나이드 산화물, p-도핑 및 n-도핑 실리콘과 같은 반도체, 갈륨 비소, 인듐 주석 산화물, 실리콘 카바이드, 내화성 금속 질화물 및 산화물 중의 적어도 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. In addition to copper(II) salts, other salts can be used to generate metal ions in solution. Exemplary metal salts include casserite (tin oxide), manganite (manganese oxide), transition metal oxides including iron, chromium and cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide, lanthanide oxide, p- Semiconductors such as doped and n-doped silicon, gallium arsenide, indium tin oxide, silicon carbide, refractory metal nitrides and oxides, or mixtures thereof.

또 다른 예시적인 DEE 화학적 조성물은 수중 약 0.6M 염화구리(II) 및 약 0.1M 아스코르브산을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 DEE 화학 조성물은 약 0.6M 염화구리(II), 약 0.1M 아스코르브산 및 약 1wt.-% 계면활성제를 포함할 수 있고, 나머지는 물이다. 다른 예시적인 DEE 화학 조성물은 수중에 약 0.6M 염화구리(II), 약 0.1M 아스코르브산, 약 1wt.-% 계면활성제, 및 약 1M 염을 포함할 수 있다.Another exemplary DEE chemical composition may include about 0.6M copper(II) chloride and about 0.1M ascorbic acid in water. Another exemplary DEE chemical composition may include about 0.6M copper(II) chloride, about 0.1M ascorbic acid, and about 1 wt.-% surfactant, with the remainder being water. Another exemplary DEE chemical composition may include about 0.6 M copper(II) chloride, about 0.1 M ascorbic acid, about 1 wt.-% surfactant, and about 1 M salt in water.

다른 예시적인 DEE 화학 조성물은 계면활성제 및 과탄산염계 얼룩 제거제(percarbonate based stain remover: "PCSR") 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 예시적인 PCSR은 상업적으로 입수가능한 OxiClean(Church & Dwight Co., Inc.)이다. 상기 PCSR은 바람직하게는 약 66wt.-%의 과탄산나트륨(예를 들어, 2Na2CO3:3H2O2) 및 약 34wt.-%의 탄산나트륨을 포함한다. 예시적인 DEE 제제에서 상기 계면활성제 농도는 약 1wt.-% 내지 10wt.-%일 수 있고, 바람직하게는 약 1wt.-%이다. 예시적인 DEE 제제에서 상기 PCSR 농도는 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-%일 수 있다.Other exemplary DEE chemical compositions may include at least one of a surfactant and a percarbonate based stain remover (“PCSR”). One exemplary PCSR is commercially available OxiClean (Church & Dwight Co., Inc.). The PCSR preferably includes about 66 wt.-% sodium percarbonate (e.g., 2Na 2 CO 3 :3H 2 O 2 ) and about 34 wt.-% sodium carbonate. The surfactant concentration in exemplary DEE formulations may be about 1 wt.-% to 10 wt.-%, and is preferably about 1 wt.-%. The PCSR concentration in an exemplary DEE formulation may be from about 1 wt.-% to about 10 wt.-%.

또 다른 예시적인 DEE 제제는 수중에 염화구리(II), 계면활성제, PCSR 및 염화나트륨 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 DEE 제제에서 상기 염화나트륨 농도는 약 0.5M 내지 약 1.5M, 바람직하게는 약 1M일 수 있다. 염화구리(II)의 농도는 약 0.05M 내지 약 1M일 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 PCSR 농도는 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-%일 수 있다. 또 다른 예시적인 DEE 조성물은 수중에 약 0.06M 염화구리(II), 약 1wt.-% 계면활성제, 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-% PCSR 및 약 1M 염을 포함할 수 있다. 상기 염은 염화나트륨을 포함할 수 있다.Another exemplary DEE formulation may include at least one of copper(II) chloride, a surfactant, PCSR, and sodium chloride in water. The sodium chloride concentration in the DEE formulation may be about 0.5M to about 1.5M, preferably about 1M. The concentration of copper(II) chloride may be about 0.05M to about 1M. The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The surfactant concentration may be about 1 wt.-%. The PCSR concentration may be about 1 wt.-% to about 10 wt.-%. Another exemplary DEE composition may include about 0.06M copper(II) chloride in water, about 1 wt.-% surfactant, about 1 wt.-% to about 10 wt.-% PCSR, and about 1 M salt. The salt may include sodium chloride.

다른 예시적인 DEE 조성물은 수중에 계면활성제 및 표백제 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 한 예시적인 표백제는 약 6wt.-% 차아염소산나트륨(NaOCl)을 포함하는 농축 클로록스 일반 표백제(Concentrated Clorox Regular Bleach)이다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 표백제 농도는 약 1wt.-% 내지 10wt.-%일 수 있다.Other exemplary DEE compositions may include one or more of a surfactant and a bleaching agent in water. One exemplary bleach is Concentrated Clorox Regular Bleach containing about 6 wt.-% sodium hypochlorite (NaOCl). The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The bleach concentration may be about 1 wt.-% to 10 wt.-%.

또 다른 예시적인 조성물은 수중에 염화구리(II), 계면활성제, 표백제 및 염화나트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 표백제 조성물은 약 1wt.-% 내지 10wt.-%일 수 있다. 상기 염화나트륨 조성물은 약 0.5M 내지 약 1M일 수 있다. 상기 염화구리(II) 농도는 약 0.05M 내지 1M일 수 있다. 다른 예시적인 조성물은 수중에 약 0.06M 염화구리(II), 약 1M 염화나트륨, 약 1wt.-% 계면활성제 및 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-% 표백제를 포함할 수 있다.Another exemplary composition may include at least one of copper(II) chloride, a surfactant, a bleach, and sodium chloride in water. The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The bleach composition may be about 1 wt.-% to 10 wt.-%. The sodium chloride composition may be about 0.5M to about 1M. The copper(II) chloride concentration may be about 0.05M to 1M. Another exemplary composition may include about 0.06 M copper(II) chloride, about 1 M sodium chloride, about 1 wt.-% surfactant, and about 1 wt.-% to about 10 wt.-% bleach in water.

또 다른 예시적인 조성물은 수중에 염화구리(II), 아스코르브산 및 계면활성제 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 아스코르브산 농도는 약 0.01M 내지 약 1M일 수 있다. 상기 염화구리(II) 농도는 약 0.05M 내지 1M일 수 있다. 또 다른 예시적인 DEE 조성물은 수중 약 0.06M 염화구리(II)를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 DEE 조성물은 약 0.06M 염화구리(II), 약 1M 염화나트륨 및 약 0.1M 아스코르브산을 포함할 수 있다.Another exemplary composition may include at least one of copper(II) chloride, ascorbic acid, and a surfactant in water. The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The ascorbic acid concentration may be about 0.01M to about 1M. The copper(II) chloride concentration may be about 0.05M to 1M. Another exemplary DEE composition may include about 0.06M copper(II) chloride in water. Another exemplary DEE composition may include about 0.06M copper(II) chloride, about 1M sodium chloride, and about 0.1M ascorbic acid.

또 다른 예시적인 조성물은 수중에 염화구리(II), 과산화수소 및 계면활성제 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 과산화수소 농도는 약 0.01M 내지 약 1M일 수 있다. 상기 염화구리(II) 농도는 약 0.05M 내지 1M일 수 있다. 다른 예시적인 조성물은 약 0.06M 염화구리(II), 약 1M 염화나트륨, 약 1wt.-% 계면활성제 및 약 0.1M 과산화수소를 포함할 수 있다.Another exemplary composition may include at least one of copper(II) chloride, hydrogen peroxide, and a surfactant in water. The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The hydrogen peroxide concentration may be about 0.01M to about 1M. The copper(II) chloride concentration may be about 0.05M to 1M. Another exemplary composition may include about 0.06 M copper(II) chloride, about 1 M sodium chloride, about 1 wt.-% surfactant, and about 0.1 M hydrogen peroxide.

또 다른 예시적인 DEE 조성물은 수중에 계면활성제 및 PCSR 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제 농도는 약 0.5wt.-% 내지 약 1wt.-%일 수 있다. 상기 PCSR 농도는 약 1wt.-% 내지 약 10wt.-%일 수 있다. 다른 예시적인 조성물은 수중에 약 1wt.-%의 계면활성제 및 약 10wt.-%의 PCSR을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 조성물은 수중에 약 1wt.-%의 계면활성제 및 약 1wt.-%의 PCSR을 포함할 수 있다.Another exemplary DEE composition may include at least one of a surfactant and PCSR in water. The surfactant concentration may be about 0.5 wt.-% to about 1 wt.-%. The PCSR concentration may be about 1 wt.-% to about 10 wt.-%. Another exemplary composition may include about 1 wt.-% surfactant and about 10 wt.-% PCSR in water. Another exemplary composition may include about 1 wt.-% surfactant and about 1 wt.-% PCSR in water.

마이크로파 조사는, 약 300㎒ 내지 약 300㎓, 약 1㎓ 내지 약 125㎓, 또는 약 2.4㎓ 내지 약 95㎓와 같이, 약 300㎒ 미만 내지 약 300㎓ 이상의 주파수를 가질 수 있다. 상기 주파수는 예를 들어 약 2.4㎓, 약 10㎓, 약 50㎓ 또는 약 95㎓와 같이 실질적으로 단일 주파수일 수 있다. 대안적으로, 상기 주파수는 약 1㎓ 내지 약 125㎓, 또는 약 2.4㎓ 내지 약 95㎓와 같이 노출 기간 동안 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 2.45㎓는 지면 또는 건물 표면과 같은 확장된 표면을 처리하는 데 사용된다. 다른 실시예에서, 약 95㎓는 섬세한 형상 및/또는 복잡한 형상을 갖는 표면을 처리하는 데 사용된다.Microwave radiation may have a frequency from less than about 300 MHz to greater than about 300 GHz, such as from about 300 MHz to about 300 GHz, from about 1 GHz to about 125 GHz, or from about 2.4 GHz to about 95 GHz. The frequency may be substantially a single frequency, for example about 2.4 GHz, about 10 GHz, about 50 GHz, or about 95 GHz. Alternatively, the frequency may vary over a range during the exposure period, such as from about 1 GHz to about 125 GHz, or from about 2.4 GHz to about 95 GHz. In some embodiments, about 2.45 GHz is used to treat extended surfaces such as the ground or building surfaces. In another embodiment, about 95 GHz is used to process surfaces with delicate and/or complex shapes.

Raytheon Company는 Active Denial System(미국 국방부 비살상 무기 프로그램)의 지원을 위해 전체 규모의 현장 배치가 가능한 일련의 95㎓ 시스템을 개발했다. 이들 시스템은 본 명세서에 개시된 예시적인 방법들을 사용하여 표면을 오염 제거하기 위해 사용될 수 있다. 상기 95㎓ 시스템은 100W(와트), 400W 및 100000W 전력의 출력이 특징이다. 상기 100W 시스템은 고정 초점 및 고정 전력 출력 연속파 시스템이다. 전력 밀도는 타겟에서 안테나까지의 거리를 변경하여 조정할 수 있다. 상기 400W 시스템은 가변 초점 및 가변 전력, 펄스 출력 시스템이고 평균 전력은 듀티 사이클을 변경하여 변경할 수 있다. 상기 100㎾ 시스템은 상당한 범위(500m 초과)와 전력 출력을 변경할 수 있는 대형 차량 탑재 시스템이다.Raytheon Company has developed a series of full-scale field deployable 95 GHz systems in support of the Active Denial System (the U.S. Department of Defense non-lethal weapons program). These systems can be used to decontaminate surfaces using the exemplary methods disclosed herein. The 95GHz system features outputs of 100W (watt), 400W, and 100000W power. The 100W system is a continuous wave system with fixed focus and fixed power output. Power density can be adjusted by changing the distance from the target to the antenna. The 400W system is a variable focus, variable power, pulse output system, and the average power can be changed by changing the duty cycle. The 100kW system is a large vehicle-mounted system with significant range (>500m) and variable power output.

임의의 특정 이론에 구애됨이 없이, 오염 표면에 분무된 상기 예시적인 DEE 제제의 조사는 아마도 용액 내 PCSR에서 방출되는 과산화수소의 분해에 의해 고반응성 일중항 산소 및 하이드록실 라디칼(OH, OOH 라디칼을 포함하나 이에 제한되지 않음) 중의 적어도 하나를 생성할 수 있고 이는 생물학적 오염 물질을 파괴한다. 염화구리(II)는, 구리가 상기 과산화물이 분해되는 동안 Cu2 +에서 다양한 산화 상태(산화환원(redox) 메커니즘)로 전이될 수 있고 지속적으로 재생되는 염화물 가속 구리 Fenton 유형 공정(chloride-accelerated copper Fenton type process)을 잇는 과산화물 분해를 위한 촉매로 작용할 수 있다. 전이 금속 원소를 사용하는 상기 과산화수소의 분해는 일반적으로 Fenton 화학으로 알려져 있다. Cu2 +는 마이크로파 조사 시 과산화물 분해 중에 Cu3 +로 산화되고 다시 Cu2 +로 환원될 수 있다. 대안적으로, Cu2 +는 Cu+로 환원될 수 있고 Cu-Fenton 공정에 따라 Cu2 +로 재산화될 수 있다. 마이크로파 조사는 상기 기저를 이루는 산화환원(redox) 화학을 가속화하는 것으로 사료된다.Without wishing to be bound by any particular theory, irradiation of the above exemplary DEE formulations sprayed on contaminated surfaces will likely produce highly reactive singlet oxygen and hydroxyl radicals (OH, OOH radicals) by decomposition of hydrogen peroxide released from PCSR in solution. (including but not limited to) may generate at least one of the following and destroy biological contaminants. Copper(II) chloride is a chloride- accelerated copper Fenton type process in which copper can transition from Cu 2+ to various oxidation states (redox mechanism) during the decomposition of the peroxide and is continuously regenerated. It can act as a catalyst for peroxide decomposition following the Fenton type process. The decomposition of hydrogen peroxide using transition metal elements is commonly known as Fenton chemistry. Cu 2+ can be oxidized to Cu 3+ and reduced back to Cu 2+ during peroxide decomposition upon microwave irradiation . Alternatively , Cu 2+ can be reduced to Cu + and reoxidized to Cu 2+ according to the Cu-Fenton process . Microwave irradiation is believed to accelerate the underlying redox chemistry.

상기 예시적인 오염 제거 시스템 및 방법은 환대 시장(hospitality market)에서 환경 친화적인 방식으로 곤충 침입(insect infestation)을 완화하는 데 사용될 수 있다. 특히 흥미로운 것은 빈대(Cimex lectularius) 침입 교정(infestation remediation)이다. 또한, 상기 예시적인 오염 제거 시스템 및 방법은 오염 물질이 COVID-19 코로나바이러스와 같은 바이러스인 경우를 포함하여 병실 오염 제거, 국방부서 장비 오염 제거, 상업용 항공기 오염 제거 및 최초 대응자/위험물질 장비 오염 제거에 사용될 수 있다.The exemplary decontamination systems and methods can be used to mitigate insect infestation in the hospitality market in an environmentally friendly manner. Of particular interest are bed bugs ( Cimex lectularius ) is infestation remediation. Additionally, the exemplary decontamination systems and methods may be used for hospital room decontamination, Department of Defense equipment decontamination, commercial aircraft decontamination, and first responder/hazardous material equipment decontamination, including when the contaminant is a virus, such as the COVID-19 coronavirus. Can be used for removal.

오염 표면에는 콘크리트, 목재, 흙, 아연도금 금속, 유리, 플라스틱 및 페인트 칠한 벽판이 포함되지만 이에 국한되지 않는다. 이들 표면은 탄저병 모사체 B. thuringiensis(바킬루스 투링기엔시스)와 같은 생물학적 오염물질에서 적어도 6-log 감소시키기 위해 본 명세서에 개시된 방법을 사용하여 처리될 수 있다. 상기 오염 제거 방법은 넓은 범위의 주변 온도 및 습도, 특히 저온/저습도(약 0℃ 내지 약 25℃ 및 상대 습도 약 5% 내지 약 40% RH), 주변 온도/중간 습도(약 20℃ 내지 약 30℃ 및 약 40% 내지 50% RH) 및 고온/고습 조건(약 30℃ 내지 약 50℃ 및 상대 습도 약 50% 내지 약 95% RH)에서 효과적일 수 있다.Contaminated surfaces include, but are not limited to, concrete, wood, dirt, galvanized metal, glass, plastic, and painted wallboard. These surfaces can be treated using the methods disclosed herein to achieve at least a 6-log reduction in biological contaminants, such as the anthrax mimic B. thuringiensis (Bacillus thuringiensis). The decontamination method can be used over a wide range of ambient temperatures and humidity, especially low temperature/low humidity (about 0°C to about 25°C and relative humidity about 5% to about 40% RH), ambient temperature/medium humidity (about 20°C to about 30°C and about 40% to 50% RH) and high temperature/high humidity conditions (about 30°C to about 50°C and relative humidity about 50% to about 95% RH).

실시예Example

실시예Example 1 One : 예시적인 : exemplary DEEDEE 제제 및 약 2.45㎓ RF(마이크로파) 조사로의 노출을 사용한 MS2 박테리오파지 바이러스의 파괴 Destruction of MS2 bacteriophage viruses using agents and exposure to approximately 2.45 GHz RF (microwave) irradiation.

활성의 MS2 박테리오파지 바이러스(ZeptoMetric Corp., 카탈로그 번호 0810066) 계수(enumeration)에 대한 플라크 분석(Plaque assay)은 대장균 숙주 세포 균주(E. coli host cell strain) C3000(ATCC 15597)을 사용하여 수행되었다. 요약하면, MS2 박테리오파지를 건물, 공공 장소 등의 공통 표면을 모방하기 위한 한천 배지 상에서 성장한 대장균을 포함하는 유리 디스크 쿠폰에 피펫팅하고 건조시켰다. 상기 유리 디스크를 수중에 약 2.5wt.-%의 과탄산염계 얼룩 제거제(PSCR)를 포함하는 예시적인 DEE 제제로 처리하였다. 한 예시적인 PCSR은 상업적으로 입수가능한 OxiClean(Church & Dwight Co., Inc.)이다. 상기 PCSR은 바람직하게는 약 66wt.-%의 과탄산나트륨(예컨대, 2Na2CO3:3H2O2) 및 약 34wt.-%의 탄산나트륨을 포함한다. 그 후, 상기 유리 디스크를 약 15초 내지 약 30초 동안 약 2.45㎓ RF 마이크로파 조사에 노출시켰다. 이 처리로 MS2에서 >6-log 감소가 관찰되었으며 이는 상기 MS2 바이러스가 15초 및 30초 처리 기간 모두에서 높은 수준의 효능으로 불활성화되었음을 나타낸다. 물로 처리된 MS2가 있는 유리 디스크를 사용하여 대조 테스트를 수행하였다. 약 2.45㎓ RF 방사선에 노출된 경우에도 MS2 바이러스 수의 감소는 관찰되지 않았다. 유사하게, 약 2.5wt.-% PSCR을 포함하는 예시적인 DEE 제제로 MS2가 있는 유리 디스크를 처리하는 것은 상기 디스크가 약 2.45㎓ RF 조사에 노출되지 않았을 때 바이러스 수의 유의한 감소를 나타내지 않았다.Plaque assay for enumeration of the activity of MS2 bacteriophage virus (ZeptoMetric Corp., catalog number 0810066) was performed using E. coli host cell strain C3000 (ATCC 15597). Briefly, MS2 bacteriophages were pipetted onto glass disk coupons containing E. coli grown on agar media to mimic common surfaces of buildings, public spaces, etc. and dried. The glass disk was treated with an exemplary DEE formulation comprising about 2.5 wt.-% percarbonate-based stain remover (PSCR) in water. One exemplary PCSR is commercially available OxiClean (Church & Dwight Co., Inc.). The PCSR preferably includes about 66 wt.-% sodium percarbonate (eg, 2Na 2 CO 3 :3H 2 O 2 ) and about 34 wt.-% sodium carbonate. The glass disk was then exposed to about 2.45 GHz RF microwave radiation for about 15 to about 30 seconds. A >6-log reduction in MS2 was observed with this treatment, indicating that the MS2 virus was inactivated with high levels of efficacy at both 15 and 30 second treatment periods. Control tests were performed using glass disks with MS2 treated with water. No decrease in the number of MS2 viruses was observed even when exposed to approximately 2.45 GHz RF radiation. Similarly, treatment of glass disks with MS2 with an exemplary DEE formulation containing about 2.5 wt.-% PSCR did not show a significant reduction in virus counts when the disks were not exposed to about 2.45 GHz RF radiation.

요약서는 37 C.F.R. §1.72(b)에 따라 독자로 하여금 피상적인 검토로부터 기술 개시내용의 본질과 요지를 신속하게 결정할 수 있도록 한다. 이는 특허청구범위의 범위나 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되어서는 안 된다.The summary is 37 C.F.R. §1.72(b) allows the reader to quickly determine the substance and substance of the technical disclosure from a cursory review. It should not be used to interpret or limit the scope or meaning of the patent claims.

본 개시내용이 이를 실시하는 바람직한 형태와 관련하여 설명되었지만, 통상의 기술자는 본 개시내용의 정신을 벗어남이 없이 많은 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 위의 설명에 의해 어떤 방식으로든 제한되는 것으로 의도되지 않는다.Although the present disclosure has been described in terms of preferred forms of carrying it out, those skilled in the art will understand that many modifications may be made without departing from the spirit of the disclosure. Accordingly, the scope of the present disclosure is not intended to be limited in any way by the above description.

또한, 본 개시내용의 본질을 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 변경들도 본 발명의 상세한 설명에 암시적으로 포함되는 것이다. 이것들은 여전히 본 개시내용의 범위에 속한다. 본 개시내용은 독립적으로 그리고 전체 시스템으로서, 그리고 방법 유형 및 장치 유형 모두에서, 본 개시내용의 다양한 측면을 포괄하는 특허를 산출하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.Additionally, it should be understood that various changes may be made without departing from the essence of the disclosure. These changes are also implicitly included in the detailed description of the present invention. These are still within the scope of this disclosure. It is to be understood that this disclosure is intended to yield patents covering various aspects of the disclosure, both independently and as a complete system, and in both method and device types.

또한, 본 개시내용 및 특허청구범위의 다양한 요소들 각각은 또한 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 본 개시내용은 임의의 장치 구현, 방법 구현 또는 프로세스 구현의 변형이든 간에, 또는 심지어 이들 중 단지 임의의 요소의 변형이든 간에, 그러한 각각의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, each of the various elements of the disclosure and claims can also be accomplished in a variety of ways. It is to be understood that the present disclosure includes variations of any device implementation, method implementation, or process implementation, or even variations of just any element of these.

특히, 각 요소에 대한 단어는 기능 또는 결과만이 동일하더라도 등가의 장치 용어 또는 방법 용어로 표현될 수 있음을 이해해야 한다. 이와 같은 동등하거나 더 광범위하거나 훨씬 더 일반적인 용어는 각 요소 또는 작용의 설명에 포함되는 것으로 간주되어야 한다. 이러한 용어는 본 개시내용의 권리가 주어지는 묵시적으로 광범위한 범위를 명시하도록 원하는 경우 대체될 수 있다. 모든 작용은 그 작용을 취하기 위한 수단으로 또는 그 작용을 유발하는 요소로 표현될 수 있음을 이해해야 한다. 유사하게, 개시된 각각의 물리적 요소는 그 물리적 요소가 용이하게 하는 작용의 개시를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In particular, it should be understood that the words for each element may be expressed in equivalent device terms or method terms even if only the function or result is the same. These equivalent, broader, or even more general terms should be considered included in the description of each element or action. These terms may be substituted if desired to specify the implicitly broad scope to which rights in this disclosure are granted. It should be understood that every action can be expressed as a means to achieve that action or as an element that causes that action. Similarly, each physical element disclosed should be understood to include initiation of the action that the physical element facilitates.

또한, 사용된 각 용어와 관련하여, 본 출원에서의 그 활용이 그러한 해석과 불일치하지 않는 한, 일반적인 사전적 정의는, 장인들에 의해 인정된 최신 기술사전들 중의 적어도 하나에 포함되어 있는 바와 같은, 각 용어 및 모든 정의, 대체 용어와 동의어에 대해 통합된 것으로 이해되어야 하고, Random House Webster의 Unabridged Dictionary(최신판)이 참조로 여기에 포함된다.Additionally, with respect to each term used, unless its use in the present application is inconsistent with such interpretation, the general dictionary definition shall be as contained in at least one of the latest technical dictionaries recognized by craftsmen. , each term and all definitions, alternative terms and synonyms thereof, are to be construed as incorporated herein, and Random House Webster's Unabridged Dictionary (current edition) is incorporated herein by reference.

또한, 전환부 "포함하는(comprising)"의 사용은 전통적인 청구항 해석에 따라 여기서는 "개방형" 청구항을 유지하는 데 사용된다. 따라서, 문맥에서 달리 요구하지 않는 한, "포함하다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"과 같은 변형은 명시된 요소나 단계, 또는 요소들 또는 단계들의 그룹을 포함하는 것을 의미하지만 다른 요소나 단계, 또는 요소들 또는 단계들의 그룹을 배제하지 않도록 의도된 것임이 이해되어야 한다. 이러한 용어는 법적으로 허용되는 가장 광범위한 범위를 본 출원인에게 제공하도록 가장 광범위한 형태로 해석되어야 한다. Additionally, the use of the transitional phrase “comprising” is used here to maintain “open” claims according to traditional claim interpretation. Therefore, unless the context otherwise requires, variations such as "comprises" or "comprising" mean including the specified element or step, or group of elements or steps, but not other elements or steps. It should be understood that it is not intended to exclude any step, or group of elements or steps. These terms are to be construed in their broadest form so as to provide Applicant with the broadest scope permitted by law.

참조문헌References

1. Lai W. 등 "Decontamination of biological warfare agents by a microwave plasma torch," Physics of Plasmas 12, 023501 (2005).1. Lai W. et al. “Decontamination of biological warfare agents by a microwave plasma torch,” Physics of Plasmas 12, 023501 (2005).

2. N. van Doremalen 등 Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-CoV-1. N. Engl. J. Med. 2020; 382:1564-1567.2. N. van Doremalen et al. Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-CoV-1. N. Engl. J. Med. 2020; 382:1564-1567.

Claims (28)

자신의 외부에 배치된 오염 표면을 처리하기 위한 이동식 오염 제거 시스템에 있어서,
마이크로파 조사에 노출시 산소 함유 라디칼을 생성하는 화학 제제를 내부에 저장하기 위한 내장형(on-board)의 하나 이상의 탱크;
유체 매니폴드에 제거 가능하게 연결되고 상기 화학 제제를 사전 결정된 분무 속도로 분무하고 상기 오염 표면을 코팅하여 코팅 표면을 형성하기 위해 상기 하나 이상의 탱크와 유체 연통하는 하나 이상의 노즐을 포함하는 분무기 서브시스템;
사전 결정된 주파수의 마이크로파 조사를 발생하도록 구성된 마이크로파 발생기 및 상기 마이크로파 조사를 상기 코팅 표면으로 향하게 하는 피라미드형의 하나 이상의 혼 안테나를 포함하는 무선 주파수(RF) 서브시스템;
컴퓨터 비전, GPS, 초음파 근접 센서, 광학 센서, 소나 센서, 자이로스코프, 이동식 서브시스템 제어 시스템, 및 모터 구동 방식의 바퀴가 있는 차대 중의 하나 이상을 포함하는 이동식 서브시스템;
전원 공급 장치; 및
상기 분무기 서브시스템, RF 서브시스템, 이동식 서브시스템 및 전원 공급 장치와 양방향 통신하도록 배치되되, 상기 오염 표면을 코팅하도록 상기 화학 제제를 먼저 분무하고, 사전 결정된 유지시간(hold time) 동안 대기한 후, 상기 마이크로파 조사를 상기 코팅 표면으로 향하게 하도록 구성된, 제어 시스템을
포함하는 이동식 오염 제거 시스템.
A mobile decontamination system for treating a contaminated surface disposed externally, comprising:
one or more tanks on-board for storing therein a chemical agent that generates oxygen-containing radicals when exposed to microwave irradiation;
a sprayer subsystem including one or more nozzles removably connected to a fluid manifold and in fluid communication with the one or more tanks for spraying the chemical agent at a predetermined spray rate and coating the contaminated surface to form a coating surface;
A radio frequency (RF) subsystem comprising a microwave generator configured to generate microwave radiation of a predetermined frequency and one or more pyramid-shaped horn antennas to direct the microwave radiation to the coating surface;
a mobile subsystem including one or more of computer vision, GPS, ultrasonic proximity sensors, optical sensors, sonar sensors, gyroscopes, a mobile subsystem control system, and a motorized wheeled chassis;
power supply; and
arranged to be in two-way communication with the nebulizer subsystem, RF subsystem, mobile subsystem and power supply, wherein the chemical agent is first sprayed to coat the contaminated surface and then waited for a predetermined hold time; A control system configured to direct the microwave irradiation to the coating surface.
Mobile decontamination system including:
제1항에 있어서,
상기 노즐은 평탄형 팬 노즐(flat-fan nozzle), 확장영역 평탄형 팬 노즐(extended range flat-fan nozzle), 균일 평탄형 팬 노즐(even flat-fan nozzle), 트윈 오리피스 평탄형 팬 노즐(twin orifice-flat fan nozzle), 플러드 노즐(flood nozzle), 중공 콘형 오리피스 노즐(hollow-cone orifice nozzle) 및 풀콘형 오리피스 노즐(full-cone orifice nozzle) 중의 하나 이상을 포함하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The nozzles include a flat-fan nozzle, an extended range flat-fan nozzle, an even flat-fan nozzle, and a twin orifice flat-fan nozzle. A mobile decontamination system comprising one or more of an orifice-flat fan nozzle, a flood nozzle, a hollow-cone orifice nozzle, and a full-cone orifice nozzle.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 조사는 2.35±10% ㎓ 내지 2.65±10% ㎓의 주파수를 특징으로 하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The microwave irradiation is a mobile decontamination system characterized by a frequency of 2.35 ± 10% GHz to 2.65 ± 10% GHz.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 조사는 2.45±10% ㎓의 주파수를 특징으로 하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The microwave irradiation is a mobile decontamination system characterized by a frequency of 2.45 ± 10% GHz.
제1항에 있어서,
상기 이동식 오염 제거 시스템은 인간 조작자에 의해 원격으로 제어되도록 구성된 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The mobile decontamination system is configured to be remotely controlled by a human operator.
제1항에 있어서,
상기 이동식 오염 제거 시스템은 자율적으로 작동되도록 구성된 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The mobile decontamination system is configured to operate autonomously.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 발생기는 1±10% W/cm2 내지 2±10% W/cm2의 전력 밀도에서 마이크로파 조사를 발생하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The microwave generator is a mobile decontamination system that generates microwave irradiation at a power density of 1±10% W/cm 2 to 2±10% W/cm 2 .
제1항에 있어서,
상기 화학 제제는 수중에 2.5±10% wt.-%의 과탄산염계 얼룩 제거제를 포함하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
A mobile decontamination system wherein the chemical agent comprises 2.5 ± 10% wt.-% percarbonate-based stain remover in water.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은 컴퓨터 비전, GPS, 초음파 근접 센서, 광학 센서, 소나 센서 및 자이로스코프 중의 하나 이상으로부터의 입력을 사용하여 상기 이동식 서브시스템의 이동을 제어하도록 구성되는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The control system is configured to control movement of the mobile subsystem using input from one or more of computer vision, GPS, ultrasonic proximity sensors, optical sensors, sonar sensors, and gyroscopes.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은
상기 마이크로파 발생기로의 전력 공급;
상기 하나 이상의 탱크로부터 상기 하나 이상의 노즐로 상기 화학 제제의 사전 결정된 투여량의 전달;
상기 오염 표면의 코팅을 보장하기 위한 상기 하나 이상의 노즐의 집속;
상기 하나 이상의 혼 안테나를 통한 상기 마이크로파 발생기로부터의 마이크로파 조사의 전송; 및
상기 코팅 표면상에 상기 마이크로파 조사의 집속
중에서 하나 이상을 제어하도록 구성되는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The control system is
supplying power to the microwave generator;
delivering a predetermined dose of the chemical agent from the one or more tanks to the one or more nozzles;
focusing the one or more nozzles to ensure coating of the contaminated surface;
transmission of microwave radiation from the microwave generator through the one or more horn antennas; and
Focusing the microwave radiation onto the coating surface
A mobile decontamination system configured to control one or more of the following:
제10항에 있어서,
상기 제어 시스템은 상기 탱크 내의 상기 화학 제제의 초기 양, 상기 하나 이상의 노즐로부터의 분무 속도 및 상기 분무 속도에 해당하는 분무 시간 중의 하나 이상을 사용하여 상기 하나 이상의 탱크 내에 남아 있는 상기 화학 제제의 양을 측정하도록 추가로 구성되는 이동식 오염 제거 시스템.
According to clause 10,
The control system uses one or more of the following: an initial amount of the chemical agent in the tank, a spray rate from the one or more nozzles, and a spray time corresponding to the spray rate to determine the amount of the chemical agent remaining in the one or more tanks. A mobile decontamination system further configured to measure.
제1항에 있어서,
데이터를 원격의 서버로 전송하기 위한 데이터 획득 구성요소 및 데이터 전송 구성요소를 더 포함하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
A mobile decontamination system further comprising a data acquisition component and a data transmission component for transmitting data to a remote server.
제12항에 있어서,
상기 데이터는 상기 화학 제제의 조성, 오염 표면을 처리하기 위해 사용된 상기 화학 제제의 양, 상기 하나 이상의 탱크에 남아 있는 상기 화학 제제의 양, 사용된 마이크로파 조사의 주파수, 마이크로파 조사의 전력 밀도, 마이크로파 조사 처리 시간, 및 오염 물질의 유형 중의 하나 이상을 포함하는 이동식 오염 제거 시스템.
According to clause 12,
The data includes the composition of the chemical agent, the amount of the chemical agent used to treat the contaminated surface, the amount of the chemical agent remaining in the one or more tanks, the frequency of the microwave radiation used, the power density of the microwave radiation, the microwave radiation A mobile decontamination system comprising one or more of the following: irradiation processing time, and type of contaminant.
제1항에 있어서,
상기 전원 공급 장치는 상기 이동식 오염 제거 시스템에 내장된 배터리 팩, 항공기 내에서 사용 가능한 전원 공급 장치, 및 항공기가 공항에 주차되어 있을 때 지상 지원에 사용할 수 있는 전원 공급 장치 중의 하나 이상과 전기 통신할 수 있는 이동식 오염 제거 시스템.
According to paragraph 1,
The power supply may be in electrical communication with one or more of a battery pack housed in the mobile decontamination system, a power supply available on board the aircraft, and a power supply available for ground support when the aircraft is parked at the airport. A portable decontamination system that can
오염물질로 오염된 표면을 처리하기 위한 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법에 있어서,
마이크로파 조사에 노출시 산소 함유 라디칼을 생성하는 화학 제제를 상기 오염된 표면상에 분무하여 상기 오염된 표면을 코팅함으로써 코팅 표면을 형성하되, 상기 화학 제제는 수중 2.5±10% wt.-% 과탄산염계 얼룩 제거제를 포함하는 단계;
사전 결정된 유지시간(hold time) 동안 대기하는 단계; 및
상기 코팅 표면을 사전 결정된 노출시간(exposure time) 동안 마이크로파 조사에 노출시켜 상기 코팅 표면을 오염 제거함으로써 처리된 표면을 생성하되, 상기 처리된 표면은 적어도 6-log 감소의 오염물 감소를 특징으로 하는 단계를
포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
In a microwave-assisted surface decontamination method for treating a surface contaminated with contaminants,
A coated surface is formed by coating the contaminated surface by spraying on the contaminated surface a chemical agent that generates oxygen-containing radicals when exposed to microwave irradiation, wherein the chemical agent is 2.5 ± 10% wt.-% percarbonate in water. comprising a stain remover based on a stain remover;
waiting for a predetermined hold time; and
exposing the coated surface to microwave irradiation for a predetermined exposure time to decontaminate the coated surface, thereby producing a treated surface, wherein the treated surface is characterized by a contaminant reduction of at least a 6-log reduction. cast
A microwave-assisted surface decontamination method comprising:
제15항에 있어서,
상기 화학 제제는 1±10% wt.-%의 계면활성제를 추가로 포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
Microwave-assisted surface decontamination method, wherein the chemical formulation further comprises 1±10% wt.-% of a surfactant.
제15항에 있어서,
상기 오염 표면은 금속, 콘크리트, 플라스틱 및 목재 중의 하나 이상을 포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
A method of microwave-assisted surface decontamination, wherein the contaminated surface includes one or more of metal, concrete, plastic, and wood.
제15항에 있어서,
상기 오염 표면은 병실, 항공기 및 사무실 건물 내부의 표면 중의 하나 이상을 포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
A method of microwave-assisted surface decontamination, wherein the contaminated surface includes one or more of surfaces within hospital rooms, aircraft, and office buildings.
제15항에 있어서,
상기 표면 오염물질이 229E(알파 코로나바이러스(alpha coronavirus)), NL63(알파 코로나바이러스), OC43(베타 코로나바이러스(beta coronavirus)), HKU1(베타 코로나바이러스), MERS-CoV, SARS-CoV, 및 SARS-코로나바이러스-2 중의 하나 이상을 포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
The surface contaminants include 229E (alpha coronavirus), NL63 (alpha coronavirus), OC43 (beta coronavirus), HKU1 (beta coronavirus), MERS-CoV, SARS-CoV, and A microwave-assisted surface decontamination method containing one or more of the following: SARS-Coronavirus-2.
제15항에 있어서,
상기 마이크로파 조사는 2.35±10% ㎓ 내지 2.65±10% ㎓의 주파수를 특징으로 하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
The microwave-assisted surface decontamination removal method is characterized in that the microwave irradiation has a frequency of 2.35 ± 10% GHz to 2.65 ± 10% GHz.
제15항에 있어서,
상기 마이크로파 조사는 2.45±10% ㎓의 주파수를 특징으로 하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
The microwave irradiation is a microwave-assisted surface decontamination method characterized by a frequency of 2.45 ± 10% GHz.
제15항에 있어서,
상기 마이크로파 조사는 500±10% W 내지 2000±10% W의 열 출력을 특징으로 하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
Microwave-assisted surface decontamination method, wherein the microwave irradiation has a heat output of 500 ± 10% W to 2000 ± 10% W.
제15항에 있어서,
마이크로파 조사 노출을 위한 상기 사전 결정된 노출시간은 10±10% 초 내지 45±10% 초인 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
A microwave-assisted surface decontamination method wherein the predetermined exposure time for microwave irradiation exposure is from 10 ± 10% seconds to 45 ± 10% seconds.
제15항에 있어서,
마이크로파 조사 노출을 위한 상기 사전 결정된 노출시간은 15±10% 초 내지 30±10% 초인 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
A method of microwave assisted surface decontamination wherein the predetermined exposure time for microwave irradiation exposure is between 15±10% seconds and 30±10% seconds.
제15항에 있어서,
상기 사전 결정된 유지시간은 15±10% 초 내지 45±10% 초인 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
A microwave-assisted surface decontamination method wherein the predetermined retention time is 15±10% seconds to 45±10% seconds.
제15항에 있어서,
상기 화학 제제는 수중 1±10% wt.-%의 계면활성제를 추가로 포함하는 마이크로파 지원 표면 오염 제거 방법.
According to clause 15,
Microwave-assisted surface decontamination method, wherein the chemical agent further comprises 1±10% wt.-% of a surfactant in water.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030035754A1 (en) 1999-05-06 2003-02-20 Sias Ralph M. Decontamination apparatus and method using an activated cleaning fluid mist
US20140205502A1 (en) 2010-01-11 2014-07-24 The Boeing Company Methods for dispersing decontamination products
WO2015123194A1 (en) 2014-02-11 2015-08-20 Gojo Industries, Inc System and method for disinfecting surfaces in a room
US20180154030A1 (en) 2015-09-24 2018-06-07 Oneighty°C Technologies Corporation System and Method For Sterilizing and/or Deimmunizing an Object
EP3354291A1 (en) 2017-01-27 2018-08-01 The Boeing Company Automated decontamination of complex areas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6521178B1 (en) * 1999-04-30 2003-02-18 The Procter & Gamble Company Method for sanitizing medical equipment using microwaves
EP3352802A4 (en) * 2015-09-24 2019-07-17 Oneighty°C Technologies Corporation A system and method for sterilizing and/or deimmunizing an object

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030035754A1 (en) 1999-05-06 2003-02-20 Sias Ralph M. Decontamination apparatus and method using an activated cleaning fluid mist
US20140205502A1 (en) 2010-01-11 2014-07-24 The Boeing Company Methods for dispersing decontamination products
WO2015123194A1 (en) 2014-02-11 2015-08-20 Gojo Industries, Inc System and method for disinfecting surfaces in a room
US20180154030A1 (en) 2015-09-24 2018-06-07 Oneighty°C Technologies Corporation System and Method For Sterilizing and/or Deimmunizing an Object
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