KR20220130122A

KR20220130122A - 거리 측정 시스템을 갖는 핸드헬드 자외선 조사 장치

Info

Publication number: KR20220130122A
Application number: KR1020227024777A
Authority: KR
Inventors: 제니퍼 케이. 로젠; 그레고리 디. 디그라지아; 벤자민 엑스. 피니; 조시아 라콜라; 케빈 마틴; 프라사나 나타라잔; 조셉 엠. 3세 슈몬듀크; 데이비드 팀
Original assignee: 프리스타일 파트너스, 엘엘씨
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-09-26
Also published as: CA3160934A1; JP7554498B2; EP4093446A1; JP2023511902A; BR112022011260A2; WO2021150332A1; CN114901318A; MX2022008971A; EP4093446A4

Abstract

병원체를 박멸하기 위한 핸드헬드 광 조립체가 하우징을 포함한다. 프로세서 및 램프가 하우징 내에 배치된다. 램프는, 조사 구역 내에서 200 nm 내지 230 nm로 조명을 제한하도록 필터링된 222 nm의 피크 파장을 가지는 멸균 자외선 광으로 표면을 조사한다. 거리 측정 시스템이, 표면으로부터 광검출기로 반사되는 램프 광의 빔을 이용하여 표면까지의 2차 광의 거리를 측정하기 위해서, 2차 광을 생성하는 2차 광원 및 광검출기를 포함한다. 2차 광원은 램프로부터 각도로 오프셋되고, 그에 의해서 광 빔을 램프에 의해서 생성된 조사 구역의 중앙 지역으로 투사한다. 2차 광의 각도 투사로부터, 램프와 조사 표면 상의 조사 구역의 중앙 지역 사이의 수직 거리를 계산하도록, 광검출기가 프로세서에 신호한다.

Description

거리 측정 시스템을 갖는 핸드헬드 자외선 조사 장치

종래 출원

본원은 2020년 1월 21일자로 출원된 가특허출원 제62/963,682호에 대한 우선권을 주장하는, 2020년 3월 5일자로 출원된 미국 특허출원 제16/809,976호의 부분 계속으로서, 2020년 12월 11일자로 출원된 미국 특허출원 제17/119,440호에 대한 우선권을 주장하고, 이들 각각은 그 전체가 본원에서 참조로 포함된다. 본원은 또한 2018년 7월 6일자로 출원된 가특허출원 제62/694,482호 및 2018년 2월 20일자로 출원된 가특허출원 제62/632,716호에 대한 우선권을 주장하는, 2019년 2월 19일자로 출원된 미국 특허출원 제16/279,253호의 부분 계속으로서 우선권을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 본원에서 참조로 포함된다.

본원은 일반적으로 표면 및 주변 지역 상의 병원체를 박멸하기 위해서 사용되는 핸드헬드 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원은, 인간에 노출되어도 안전하면서도, 적어도 표면 상의 병원체를 신속하게 박멸하는 핸드헬드의, 원-자외선 핸드헬드 장치에 관한 것이다.

생물학적 병원체의 급속한 확장으로 인해서, 인간 노출에 안전한 방식으로 병원체를 박멸하기 위한 새로운 방식을 찾는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 점점 더, 표면을 멸균하기 위해서 구현된 화학물질이 공공 장소에 비치된다. 그러나, 화학물질의 사용 증가는, 이제 막 나타나기 시작한 건강 상의 위험을 제시하고 있다. 생물학적 병원체 박멸 필요성의 증가에 응답하여, 에어로졸 병원체 및 표면 병원체를 멸균하기 위한 다양한 형태의 자외선 광이 개발되었다.

자외선-C(UVC) 광이 조명 장치에 포함될 때, 자외선 광의 사용이 병원체 박멸에 특히 효과적이라는 것이 입증되었다. UVC 광 방출은 약 100 nm 내지 280 nm의 범위이다. UVC 광이 병원체의 박멸에 매우 효과적이라는 것이 입증되었지만, 인간의 상피 또는 눈 조직에 노출될 때 안전하지 않은 속성을 나타낸다는 것이 알려져 있다. 통상적인 UVC 광은 피부 암 및 백내장을 유발하는 것으로 입증되었다. 따라서, UVC 광의 이용은 인간이 노출되지 않는 상황으로 범위가 제한되고, 어떠한 인간 노출도 방지하기 위해서 상당한 주의가 필요하다. 일반적으로 원-UVC 광으로 지칭되는 UVC 광의 하위 세트가 최근에 약간의 평판을 받았다.

원-UVC 광이 병원체의 박멸에 유망한 것으로 확인되었지만, 그 의도된 용도는 30분 이상이 걸리는 원거리 표면 상의 느린 박멸을 제공하는 에어로졸 병원체를 박멸하기 위한 천장 장착 시스템에 대한 것이었다. 그에 따라, 부정적인 건강 상의 문제를 야기하지 않는, 특히 표면 및 상피 상의 병원체를 신속히 박멸할 수 있는 장치가 필요하다.

병원체를 박멸하기 위한 핸드헬드 조립체가 개시된다. 조립체는 하우징 및 프로세서를 포함한다. 램프가 멸균 자외선 광으로 표면을 조사하기 위해서 하우징 내에 배치되고, 일 실시형태에서 자외선 광은 약 222 nm의 피크 파장을 가지고 약 200 nm 내지 230 nm로 조명을 제한하기 위해서 필터링된다. 다른 실시형태에서, 자외선 광은 필터링되지 않고 약 240 nm 이상까지 조명을 제공한다. 램프는 조사되는 표면 상에서 조사 구역을 생성한다.

거리 측정 시스템은, 일 실시형태에서, 표면으로부터 광검출기로 반사되는 광의 빔을 이용하여, 램프로부터 램프에 의해서 조사되는 표면까지의 거리를 측정하기 위해서, 광의 빔을 생성하는 2차 광원 및 광검출기를 포함한다. 2차 광원은 램프로부터 각도로 오프셋되고, 그에 의해서 광 빔을 램프에 의해서 생성된 조사 구역의 중앙 지역으로 투사한다. 램프와 조사되는 표면 상의 조사 구역의 중앙 지역 사이의 거리를 계산하기 위해서, 광검출기는 프로세서에 신호한다.

본 발명의 조립체는, 미리 결정된 그리고 정확한 조사 표면으로부터의 거리에 위치될 때, 표면 상의 병원체를 신속하게 박멸할 수 있다. 램프는, 적절한 거리에서 유지될 때, 예를 들어, COVID-19, 인플루엔자, 다른 바이러스, 박테리아, 곰팡이 및 감염성 포자와 같은 병원체를 박멸할 수 있다. 예를 들어 표면으로부터 1 인치와 6 인치 사이의 차이는 병원체를 박멸하는데 필요한 시간의 양의 10배 증가를 초래할 수 있다. 본원의 핸드헬드 장치가 적절한 거리에서 유지될 때, COVID-19는 약 1초 미만에 99.9%만큼 박멸된다. 대부분의 박테리아는 약 3초 미만에 박멸될 수 있다. 예를 들어 천장에 장착된 UVC 램프를 이용한 긴 거리의 박멸은 병원체의 99.9%의 감소를 달성하기 위해서 30분만큼 많은 시간을 필요로 한다. 천장 장착형 UVC 조명 장치가 표면 상의 병원체를 박멸하기 위해서 수십 초를 필요로 하고, 예를 들어, 의사 진료실, 식당, 은행, 호텔 로비, 항공기 등과 같은, 신속한 박멸을 필요로 하는 장소에서는 실제로 많이 사용되지 않는다.

본 발명의 조립체의 추가적인 이점은, 상피가 또한 조명을 통해서 안전하게 멸균될 수 있고, 그에 따라 조립체의 사용을 확장할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 식당 테이블의 식기류, 야채, 심지어 테이블로 전달되는 음식이, 인간 노출에 여전히 안전하면서도, 병원체 박멸을 위해서 단지 몇 초 내로 조사될 수 있다. 230 nm 초과를 조사하는 UVC 램프에서 요구되는 바와 같이, 자외선 장치에서 일반적으로 요구되는 장갑 및 고글과 같은 보호 장비는 필요하지 않다.

첨부 도면과 함께 고려할 때 이하의 구체적인 설명을 참조함으로써 본 발명이 보다 잘 이해됨에 따라, 본 발명의 다른 장점이 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 핸드헬드 장치의 면 측 도면을 도시한다.
도 1b는 본 발명의 핸드헬드 장치의 후방 측면 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 도면의 중심선을 따른 횡단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 핸드헬드 장치의 분해도를 도시한다.
도 4는 거리 측정 장치가 활성화된, 본 발명의 핸드헬드 장치의 횡단면도를 도시한다.
도 5는 대안적인 거리 측정 장치가 활성화된, 본 발명의 핸드헬드 장치의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 조사 구역을 식별하는 작용을 하는 식별기 광원을 보여주는 핸드헬드 장치의 부분 사시도를 도시한다.
도 7은 하우징이 분리된, 본 발명의 핸드헬드 장치의 분해도를 도시한다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 핸드헬드 광 조립체가 전반적으로 10에 도시되어 있다. 조립체(10)는, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 램프 개구부(14)를 형성하는 하우징(12)을 포함한다. 2차 광 개구부(16)가 램프 개구부(14)에 근접하여 하우징(12)에 의해서 형성된다. 양 개구부(14, 16)는 하우징(12)의 면 측면(18)에 의해서 형성된다. 2차 광 개구부(16) 내의 램프 개구부(14)의 목적은 이하에서 더 설명될 것이다.

하우징(12)은, 도 1b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 표시부 개구부(22)를 형성하는 후방 측면(20)을 포함한다. 제거 가능 파지부(21)가 하우징(12)의 후방 측면(20)을 수용하고, 간섭 유지 시스템(interference retention system)을 제공하는 볼록 형상을 각각 형성하는 상보적인 접경 표면들(23, 25)(도 3)에 의해서 제거 가능하게 각각 유지된다. 제거 가능 파지부(21)는, 이하에서 더 분명해 지는 바와 같이, 조립체(10)를 이용한 조명에 의해서 세정될(cleanable) 수 있거나, 희망하는 방식으로 대안적인 방법에 의해서 세정될 수 있다. 교합될 때, 면 측면(18) 및 후방 측면(20)은 스탠드(stand)(19)를 형성하고, 그에 따라 조립체(10)는, 희망할 때, 직립으로 서 있을 수 있고, 그에 따라 램프(14)를 수직 방향으로 배향할 수 있다.

표시부(24)는 표시부 개구부(22)를 둘러싼다. 표시부(24)는 조작자에게, 램프(26)(도 4)와 조사되는 표면 사이의 거리가 최적의 박멸 에너지를 제공하기 위한 병원체에 대한 미리 결정된 거리 이내에 있는지의 여부를 알린다. 예를 들어, 이러한 거리가 미리 결정된 거리를 넘어서는 경우에(또는 일부 경우에 충분히 이격되지 않은 경우에), 제1 텔테일(telltale)(28)이 조작자에게 알린다. 일 실시형태에서, 텔테일은, 램프가 너무 멀거나 너무 가까운 경우에 조작자에게 알리는 적색 또는 다른 색을 조명한다. 표시부(24)는 제2 텔테일(30)을 이용하여 제2 신호를 생성하여, 램프가 조사 표면에 대한 미리 결정된 거리에 근접할 때를 나타낸다. 일 실시형태에서, 제2 텔테일은, 램프(26)가 조사 표면(60)(도 4)에 대한 미리 결정된 거리에 근접하는 것을 알리기 위해서 황색을 조명한다. 램프(26)가 조사 표면에 대해서 미리 결정된 거리에 있을 때, 제3 텔테일(32)은 녹색을 조명하여, 램프가 미리 결정된 거리에서 최적의 효율로 동작한다는 것을 조작자에게 알린다. 각각의 텔테일(28, 30, 32)은 상응 조명등(29, 31, 33)(도 3)에 의해서, 이러한 실시형태에서 상응 발광 다이오드에 의해서 조명된다.

당업자는, 다른 텔테일 또는 표시부를 이용하여, 조립체(10)가 멸균 표면으로부터 거리를 두고 적절히 사용되는 지의 여부를 조작자에게 알릴 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이들은, 비제한적으로, 램프(26)가 최적의 병원체 박멸을 제공하기 위한 조사 표면으로부터의 적절한 거리에 배치된 것을 조작자에게 알리기에 충분할 수 있는, 깜빡이는 조명등, 소리 피드백, 또는 임의의 표시부를 포함한다.

"표면"이 본원 전체를 통해서 사용되지만, 본원의 발명이 무생물 물체뿐만 아니라 손, 다리, 팔, 그리고 심지어 사람의 안면을 포함하는 상피에서도 병원체의 신속한 박멸을 제공한다는 것을 이해하여야 한다. 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 비누 또는 화학물질을 이용할 필요가 없이, 빠른 속도로 피부를 멸균하는 것이 이제 가능하다. 초 단위에서, 사람의 손이 본 발명의 핸드헬드 조립체(10)로 멸균될 수 있다. 또한, 찰과상 및 상처가 또한, 투여 항생제가 작용하가 시작하는 것을 기다리는 동안, 안전하고 즉각적인 방식으로 신속하게 멸균될 수 있다. 램프(26)가 예를 들어 1 인치와 같이 상피에 근접한 범위에 배치될 때 조명 에너지가 매우 크지만, 필터링된 원-UVC 광은, 초 단위로 넓은 범위의 병원체를 신속하게 박멸하면서도, 상피를 침투하지 않을 것이다.

이제 도 3을 참조하면, 램프(26)는, 각각 정렬된, 하우징(12)의 후방 측면(20)에 의해서 형성된 개구부(37a) 및 제거 가능 파지부(21)에 의해서 형성된 개구부(37b)를 통해서 부분적으로 연장되는 누름 스위치(35)에 의해서 활성화되고, 제거 가능 파지부(21)는 하우징(12) 상의 제 위치에 배치된다. 스위치 커버(39)가 스위치(35)와 하우징의 후방 측면(20) 사이에 배치되어 스위치(35)를 은폐하고, 그에 따라, 눌릴 때, 조작자는 스위치(35)와 접촉하지 않고 스위치 커버(39)와 접촉한다. 또한 추가적인 실시형태는, 스위치 커버(39)가 오염되는 것을 방지하기 위해서 파지 개구부(37b) 위에서 제거 파지부(21)에 영구적으로 또는 일시적으로 부착되는 보호 장벽(41)을 포함한다. 이러한 방식으로, 장벽(41)은 또한, 하우징(12)으로부터 제거될 때, 파지부(21)와 함께 멸균될 수 있다. 일 실시형태에서, 조립체(10)가 스탠드(19)에 의해서 수직 방향으로 지지될 때, 스위치(35)가 프로세서(68)를 선택적으로 활성화시켜, 스위치(35)를 계속 누를 필요가 없이 또는 심지어 장치를 유지할 필요가 없이, 사용자가 예를 들어 그의 손, 제거 가능 파지부(21), 또는 임의의 다른 물체를 멸균할 수 있게 하는 미리 결정된 시간 동안 램프(26)에 파워를 공급한다. 램프(26)의 조명 파장을 필터링하여 전달 파장을 230 nm 미만으로 그리고 눈 및 상피에 유해하지 않게 제한하기 때문에, 램프(26)는 안전 장비의 사용을 필요로 하지 않으면서 수직 배향으로 배치되어 있는 동안 조명될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 도 1a의 라인 2-2를 통한 횡단면도가 도시되어 있다. 램프(26)는 램프 개구부(14)를 통해서 표적 표면(60) 상으로 조명을 생성하기 위해서 램프 프레임(27)에 의해서 고정 위치에서 램프 개구부(14) 위에 배치된다. 램프(26)는, 피크 파장 222 nm에서 광을 전달할 수 있는 크립톤 염화물 관, 발광 다이오드, 또는 임의의 다른 조명 시스템을 포함하는 다양한 조명 장치를 사용하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 램프(26)는 약 230 nm 초과의 파장을 가지는 광을 제거하도록 필터링된다. 그에 따라, 멸균 광은 약 200 nm 내지 230 nm의 파장으로 전달된다. 일 실시형태에서, 용융 실리카 보호 커버(34) 또는 등가물이 램프 개구부(14) 위에 배치되어 사용 중에 램프를 보호한다. 용융 실리카 보호 커버(34)는 상당한 열화(劣化) 없이 UVC 광 방출에 의해서 생성되는 에너지를 견딜 수 있을 정도로 내구적인 한편, 램프(26)의 조사 파워를 상당히 감소시키지 않으면서 광이 전달될 수 있게 하는 것으로 생각된다. 그러나, 비제한적으로, 상당한 열화 없이 UVC 광을 전달할 수 있게 하는 석영 또는 임의의 다른 재료를 포함하여, 다른 커버 조성물도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 또한, 렌즈 및 커버가 본 명세서 전체를 통해서 상호 교환 가능하게 사용되나, 그 각각은 램프(26)또는 램프 내에 수용된 관과 조사되는 표면(60) 사이에 배치된 요소(36)를 지칭하고, 그에 따라 원-UVC 광이 렌즈(36)를 통해서 전달된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한 추가적으로, 230 nm 초과의 파장을 제거하거나 실질적으로 감소시키기 위해서 원-UVC 광을 필터링하는 필터(미도시)가 렌즈(36)의 일부일 수 있다.

램프(26)는 파워 팩(36)을 통해서 파워를 공급 받는다. 파워 팩(36)은 플러그-인 충전 포트(38)를 통해서 재충전될 수 있다. 일 실시형태에서, 파워 팩(36)은 약 3.6 볼트를 각각 제공하는 2개의 리튬 이온 18650 PMI 전지(미도시)를 포함한다. 그에 따라, 파워 팩(36)은, 충전될 때, 약 7.2 볼트를 제공한다. 대안적으로, 램프(26)는 충전 포트(36)를 통해서 제공되는 전류에 의해서 파워를 공급 받는다. 파워 팩(38)은, 알려진 방식으로 체결부(미도시)를 통해서 하우징(12)의 면 측면(18)의 내부 표면에 위치된 보스에 나사 체결되는 파워 팩(36)을 고정하는 파워 팩 지지부(40)에 의해서 수용된다. 체결부는 지지 레그(46)에 의해서 형성된 지지 개구(44)를 통해서 수용된다.

지지 레그(46)는 파워 팩 지지부(40)가, 하우징(12)의 면 측면(18)에 또한 고정된 인버터(48)에 걸쳐질 수 있게 한다. 인버터(48)는 파워 팩(36)으로부터 7.2 볼트의 전류를 수용하고 전류 파장을 알려진 방식으로 성형하여 전류가 램프(26)에 의해서 수용될 수 있게 한다. 인버터(48)는, 인버터 프레임 개구(52)를 통해서 수용된 체결부에 의해서 하우징(12)의 면 측면(18)에 고정되는 인버터 프레임(50) 상에 배치된다.

변압기(54)가 전압을 파워 팩(36)에 의해서 생성된 약 7.2 볼트로부터 약 4,000 볼트로 승압시켜 램프(26)에 파워를 공급하기 위한 충분한 에너지를 제공한다. 일 실시형태에서, 인버터(48)는 Stratheo 인버터이다. 그러나, 전류 파장을 성형할 수 있고 전압을 약 4,000 볼트까지 승압할 수 있는 임의의 인버터/변압기 조합으로 충분할 것임을 이해하여야 한다. 변압기(54)가 또한 인버터 프레임(50) 상에 장착되어, 인버터(48) 변압기(54) 조합의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.

거리 측정 장치(56)가 램프 프레임(58)에 고정되고, 램프 프레임은 또한 램프(26)를 하우징(12)의 면 측면(18)에 고정한다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조립체(10)가 사용 중일 때 램프(26)가 멸균되는 표면(60)에 수직으로 배치되도록, 램프 프레임(58)이 배향된다. 거리 측정 장치(56)는 램프(26)로부터 오프셋되고 램프(26)에 대해서 각도를 가지고 배치된다. 일 실시형태에서, 거리 측정 장치(56)는 램프(26)에 의해서 형성된 표면(60) 상의 조사 구역(64)의 중심 부분(62)에 신호를 전달한다. 거리 측정 장치(56)는, 중심 부분(62)으로부터 반사된 신호의 피드백을 수신하는 센서(66)를 포함한다. 센서(66)는 램프(26)로부터 조사 구역(64)의 중심 부분(62)까지의 수직 거리를 계산하도록 프로세서(68)를 위한 피드백 데이터를 프로세스에 전달한다. 그에 따라, 거리 측정 장치(56)가 램프(26)로부터 오프셋되지만, 가장 높은 에너지 레벨의 위치에서 램프(26)와 조사 표면(60) 사이의 정확한 수직 거리, 그 목적은 이하에서 설명되는 바와 같이 더 명확해질 것이다.

일 실시형태에서, 거리 측정 장치(56)는, 레이저 빔(63)을 조사 구역(64)의 중심 부분(62)에 전달하는 라이다 시스템이다. 레이저 빔(63)은 가시적이거나 비가시적일 수 있다. 가시적일 때, 레이저 빔은 사용자 피드백을 조사 구역(64)의 중심 부분(62)에 제공한다. 다른 실시형태에서, 거리 측정 장치(56)는 조사 구역(64)의 중심 부분(62)에 전달되는 적외선 광의 형태를 취하고, 센서(66)는, 중심 부분(62)으로부터 램프(14)까지의 수직 거리를 계산하도록 프로세서에 신호하기 위해서 중심 부분(62)으로부터 반사된 광을 검출하는 적외선 센서이다. 조사 구역(64)의 중심 부분(62)이 검출될 수 있는 한, 레이더, 사진 측량 및 기타를 포함하는, 다른 유형의 거리 측정 장치가 본 발명의 범위에 포함된다. 광(또는 다른 신호)과 반사를 검출하는 센서(66) 사이의 비행 시간 결정이, 중앙 부분(62)(또는 경우에 따라 지점)과 램프(26) 사이의 수직 거리를 계산하기 위한 프로세서(68)를 위한 충분한 정확도를 제공하였다는 것을 또한 이해하여야 한다.

전술한 바와 같이, 프로세서(68)는, 램프(26)가 조사 구역의 중심 부분(62)으로부터 미리 결정된 거리에 위치된 경우를 알리기 위해서 표시부(24)에 신호한다. 일 실시형태에서, 표시부(24)는, 램프(26)가 예를 들어 1 인치 내지 2 인치와 같은 거리의 범위 내에 배치되었을 때 병원체의 신속한 박멸을 위한 적절한 거리가 유지되고 있다는 것을 신호한다. 그에 따라, 사용자는, 3차원적인 표면이 병원체 박멸을 위해서 조사되는 때에도, 램프(26)가 적절한 범위 내에서 유지된다는 피드백을 제공 받는다. 거리가 표면(60)에 도달하는 에너지의 비율에 반비례한다는 것이 결정되었다. 조사 표면(60)에 대한 램프(14)의 거리가 짧을수록, 표면 병원체의 신속한 박멸을 위한 표면(60)에 대한 더 큰 비율의 자외선 에너지 전달이 달성된다.

병원체 박멸에 필요한 에너지의 양을 확인하기 위해서, 용융 실리카 보호 렌즈(34)로 그리고 용융 실리카 보호 렌즈(34)가 없이, 램프(14)를 거리 범위에서 테스트하였다. 결과는 용융 실리카 렌즈(34)가 사용되었을 때 원-UVC 광 에너지의 양이 약간만 감소된 것을 보여 주었다. 표 1에 기재된 바와 같이, 결과는 μWatt로 측정되었다.

조사 표면(60)으로부터의 약 1 인치의 거리에서, 램프(14)는 3030 μW의 에너지 전달 비율을 제공한다. 대안적으로, 조사 표면(60)으로부터의 약 6 인치의 거리에서, 램프(14)는 330 μW의 자외선 에너지 전달을 제공한다. 에너지 전달의 양은 특정 병원체를 박멸하는데 필요한 시간의 양으로 변환된다. 용융 실리카 보호 커버(또는 렌즈)(34)는 조사 표면(60)에서 조사 에너지의 양을 어느 정도 감소시킨다. 놀랍게도, 표면(60)에서 용융 실리카 렌즈(34) 에너지에 의한 조사 감소의 양이 거리 증가에 따라 감소된다. 그에 따라, 보호 용융 실리카 렌즈(34)로 인한 조사 에너지의 감소는 램프(26)와 표면 사이의 거리에 반비례한다.

또한, 램프(14)가 조사 표면으로부터 약 1 인치의 거리로 이격될 때, 조사 에너지는, 램프(14)와 조사 표면(60) 사이의 거리가 램프(14)로부터 약 2 인치일 때보다, 약 1.8 내지 1.83(약 2의 인자)배 더 크다. 램프(14)는 조사 표면(60)으로부터 약 1 인치에 배치될 때, 램프(14)가 조사 표면으로부터 약 4인치에 배치될 때보다, 약 4.67 내지 4.77배(약 5의 인자) 더 큰 표면 에너지를 제공한다. 램프(14)는 조사 표면(60)으로부터 약 1 인치에 배치될 때, 램프(14)가 조사 표면으로부터 약 6인치에 배치될 때보다, 약 9.07 내지 9.18배(약 10의 인자) 더 큰 표면 에너지를 제공한다.

테스트 결과는, 램프(14)가 조사 표면(60)으로부터 약 1 인치의 거리에 배치될 때, 램프가 조사 표면(60)으로부터 약 1 인치 이격될 때 약 1초 내에 병원체의 3Log 감소(99.9% 박멸을 제공하는 것에 의해서 Covid-19가 박멸된 것을 보여준다. 대안적으로, Covid-19는, 램프(14)가 조사 표면(60)으로부터 약 6인치의 거리에 배치될 때, 약 9.5초 내에 3Log 감소로 박멸될 수 있다. 당업자는, 다른 병원체에서 임의의 표면 상의 완전한 또는 3Log 감소를 위해서 상이한 조사 선량이 필요하다는 것을 이해할 것이다. 램프(14)가 조사 표면(60)으로부터 1 인치에 배치될 때 바이러스가 1초의 조사만을 필요로 할 수 있지만, 박테리아 또는 포자는 동일 거리에서 몇 초의 조사를 필요로 할 수 있을 것이다. 또한, Covid-19의 99% 박멸을 제공하는 2Log 감소는, 램프(26)가 조사 표면(60)으로부터 약 1 인치 이격될 때 약 0.1초 내에 달성된다. 마찬가지로, Covid-19는, 램프(14)가 조사 표면(60)으로부터 약 6인치의 거리에 배치될 때, 약 0.95초 내에 2Log 감소로 박멸될 수 있다. 달성되는 병원체 박멸 레벨을 결정할 때, 조사 표면(60)으로부터의 램프(26)의 정확한 거리를 결정하는 것이 필수적이라는 것이 명확할 것이다.

도 5는, 거리 측정 장치(56)가 2차 광을, 표면(64) 상의 조사 구역(64)과 교차되는 측정 지역(72) 상으로 전달하는 대안적인 기구를 도시한다. 이러한 실시형태에서, 측정 지역(72)의 적어도 일부가 조사 구역(64)의 중심 부분(62)과 교차한다. 램프(26)와 적어도 조사 구역(64)의 중심 부분(62) 사이의 수직 거리를 계산하도록 프로세서(68)에 신호하기 위해서, 센서(66)는 조사 구역(64)으로부터 반사된 광, 레이더 또는 기타를 검출한다.

또한, 거리 측정 장치(56)가, 램프(26)에 의해서 조사되는 표면(60)에 신호를 전달하는 전달 장치(74)를 포함하는 것을 이해하여야 한다. 전달 장치(74)가, 램프(26)와 적어도 조사 구역(64)의 중심 부분(62) 사이의 수직 거리를 프로세서(68)가 계산할 수 있도록, 조사 표면(60)으로부터의 반사 신호를 센서(66)가 검출할 수 있게 하는, 비-가시적 레이저 빔, 가시적 레이저 빔, 적외선 광, 레이더 또는 기타 중 임의의 것을 투사하는 것이 고려된다.

전달되는 UVC 광은 대부분 비가시적 스펙트럼 내에 위치된다. 그에 따라, 램프(14)가 최적의 조사를 달성하는 표면 지역을 사용자가 완전히 식별하는 것이 어렵다. 또한, 램프는 표면 상의 UVC 광 조명이 조사 구역(64)의 중앙 부분(62)(또는 지역)으로부터 반경방향 외측으로 연장될 때 효능을 제공한다. 그러나, 표면(60)으로의 에너지 전달은 표면(60) 상의 조사 구역(64)을 넘어서 감소된다. 여전히 효능을 제공하면서, 일반적으로 제1 조사 구역(64)의 반경방향 외측에 위치된 2차 조사 구역(76)은 병원체를 박멸하기 위해서 추가 시간을 필요로 한다. 조작자가 적어도 조사 구역(64) 그리고 또한 원하는 경우에 2차 조사 구역(76)을 식별하는 것을 돕기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 식별기 광원(70)이 제1 링(78) 또는 등가물을 1차 조사 구역(64) 주위에 그리고 제2 링(80) 또는 등가물을 2차 조사 구역(76) 주위에 투사한다. 식별기 광원(70)은, 거리 측정 장치(56)의 일부인 2차 광과 별개인 광이다.

일 실시형태에서, 식별기 광원(70)에 의한 조명은 식별기 광원 렌즈(82)에 의해서 변경되고, 이러한 식별기 광원 렌즈는, 제1 링(78)이 1차 조사 구역(64)의 가장 넓은 공간 경계에 바로 인접한 표면(60) 상에 배치되도록 그리고 제2 링(80)이 2차 조사 구역(76)의 가장 넓은 공간 경계에 바로 인접하여 배치되도록, 식별기 광원(70)으로부터의 광을 포커스한다. 제1 링(78) 및 제2 링(80)의 직경은, 램프(26)와 조사 구역의 중심 부분(62) 사이의 수직 거리에 비례하여, 1차 조사 구역(64) 및 2차 조사 구역(76)의 가장 넓은 공간 경계까지 동일한 양으로 증가된다. 이러한 방식으로, 반사 광의 각도 변위가, 제1 조사 구역(64) 및 제2 조사 구역(76)의 각각에서 UVC 광과 동일한 비율로 직경이 증가되는 링(78, 80)을 생성하도록, 식별기 광원 렌즈(82)는 상호 관련된 방식으로 구성된다. 또한, 링(78, 80)이 3차원적인 표면 상으로 전달되어, 평평한 표면 상의 물체가 조사 구역(64, 76) 내에 있다는 식별을 제공한다. 표시부(24)를 통해서 사용자 피드백을 제공하는 링(64, 76) 및 거리 측정 장치(56)의 조합은 사용자가, 예를 들어, 무생물 물체 상에서 그리고 심지어 인간 해부조직의 손 또는 다른 부분 상에서 사용될 때 달성되는 병원체 박멸의 실행 가능성을 확인할 수 있게 한다.

본 발명은 예시적인 방식으로 설명되었으며; 상기 교시 내용에 비추어, 유체로부터 독소를 제거하는 것을 포함하여, 본 발명의 많은 수정 및 변형이 가능하다. 그에 따라, 명세서 내에서 참조 번호는 단지 편의를 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며, 본 발명은 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 이러한 제1 개시된 실시형태에 이어서 기재된 청구범위의 범위 내에서 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수 있다.

Claims

병원체를 박멸하기 위한 핸드헬드 광 조립체이며:
하우징;
프로세서;
222 nm의 피크 파장을 가지고 200 nm 내지 230 nm로 조명을 제한하도록 필터링되는 멸균 자외선 광으로 표면을 조사하기 위해서 상기 하우징 내에 배치되는 램프로서, 상기 램프가 조사 구역을 생성하는, 램프;
표면으로부터 광검출기로 반사되는 광의 빔을 이용하여, 상기 램프에 의해서 조사되는 표면까지의 상기 램프의 거리를 측정하기 위해서, 2차 광의 빔을 생성하는 2차 광원 및 광검출기를 포함하는 거리 측정 시스템을 포함하고; 그리고
상기 2차 광원은 상기 램프로부터 각도로 오프셋되고, 그에 의해서 상기 광 빔을 상기 램프에 의해서 생성된 조사 구역의 중앙 지역으로 투사하고, 상기 광검출기는, 상기 2차 광의 빔의 각도 투사로부터, 상기 램프와 상기 조사 표면 상의 조사 구역의 중앙 지역 사이의 수직 거리를 계산하도록 상기 프로세서에 신호하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 2차 광원은 레이저를 포함하고, 상기 레이저는 빔을 상기 조사 구역의 중앙 지역을 향해서 투사하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 2차 광원은, 상기 조사 구역의 상기 중앙 지역과 중첩되는 지역을 조명하기 위한 적외선 램프를 포함하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 광검출기는, 상기 프로세서가 상기 램프와 상기 조사 표면 사이의 수직 거리를 계산하도록 그리고 상기 프로세서가 상기 거리가 미리 결정된 범위 사이에 위치되는지를 계산하도록, 상기 프로세서에 전달할 수 있는 신호를 생성하는, 조립체.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 램프와 상기 조사 표면 사이의 거리가 상기 미리 결정된 범위 내에 있는지의 여부를 나타내기 위한 표시부를 신호하는, 조립체.
제5항에 있어서,
상기 조립체의 후방 측면에 배치된 표시부를 더 포함하고, 상기 표시부는, 상기 램프와 상기 조사 표면 사이의 거리가 상기 미리 결정된 범위 내에 있는지, 상기 미리 결정된 범위에 근접하는지, 또는 상기 미리 결정된 범위의 외부에 있는지의 여부를 표시하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프에 파워를 공급하기 위해서 약 7.2 볼트의 에너지를 생성하는 재충전 가능 파워 장치를 더 포함하는, 조립체.
제7항에 있어서,
상기 램프에 제공되는 전압을 약 4,000 볼트까지 높이기 위한 인버터를 더 포함하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프가 상기 조사 표면으로부터 상기 미리 결정된 범위 내에 배치될 때, 상기 램프는 3030 μW 및 1650 μW의 광 에너지를 조사 구역의 중앙 지역에 위치되는 표면 상으로 방출하는, 조립체.
제9항에 있어서,
상기 램프는, 조사 에너지가 상기 조사 구역의 중앙 지역으로부터 반경방향 외측으로 감소되는, 조사 구역을 생성하는, 조립체.
제10항에 있어서,
조사 구역의 중앙 지역으로부터 반경방향 외측으로 감소되는 조사 에너지를 나타내고 그에 의해서 최적의 조사 지역을 신호하는 표시부를 조사 구역 상으로 투사하기 위한 식별기 광원을 더 포함하는, 조립체.
제11항에 있어서,
상기 표시부는 제1 조사 구역을 식별하는 제1 링 및 제2 조사 구역을 식별하는 제2 링을 포함하고, 상기 제2 링은 상기 제1 링의 반경방향 외측에 배치되는, 조립체.
제12항에 있어서,
상기 제1 링 및 상기 제2 링은 상기 조사 표면 상의 조사 형상과 매칭되도록 성형되는, 조립체.
제13항에 있어서,
상기 식별기 광원에 의해서 생성된 광을 굴절시켜 상기 조사 표면 상에서 상기 제1 링 및 상기 제2 링을 생성하기 위한 굴절 렌즈를 더 포함하는, 조립체.
제13항에 있어서,
상기 굴절 렌즈는, 상기 램프와 상기 조사 표면 사이의 수직 거리가 증가될 때 상기 제1 링 및 상기 제2 링의 직경이 상기 제1 조사 구역 및 상기 제2 조사 구역에 비례하여 증가되도록, 구성되는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프는 상기 조사 표면으로부터 1 인치 거리로 이격될 때 3030 μW의 원-UVC 광 에너지를 상기 조사 표면에 제공하고, 상기 조사 표면으로부터 2 인치 거리로 이격될 때 1650 μW의 원-UVC 광 에너지를 제공하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프는 상기 조사 표면으로부터 약 1 인치에 배치될 때, 상기 램프가 상기 조사 표면으로부터 약 6 인치에 배치될 때보다, 약 10배 더 많은 표면 에너지를 제공하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프는 상기 조사 표면으로부터 약 1 인치에 배치될 때, 상기 램프가 상기 조사 표면으로부터 약 2 인치에 배치될 때보다, 약 2배 더 많은 표면 에너지를 제공하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프는 상기 조사 표면으로부터 약 1 인치에 배치될 때, 상기 램프가 상기 조사 표면으로부터 약 4 인치에 배치될 때보다, 약 5배 더 많은 표면 에너지를 제공하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 램프와 상기 조사 표면 사이에 배치되는 렌즈를 더 포함하는, 조립체.
제20항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 조사 표면에 도달하는 조사 에너지를 상기 램프와 상기 조사 표면 사이의 거리에 반비례하는 양으로 감소시키는, 조립체.
제21항에 있어서,
상기 렌즈는 용융 실리카 렌즈를 포함하는, 조립체.