NL2005488C2 - Draadloze geluidsbron, inrichting en werkwijze voor het desinfecteren van een fluã¯dum. - Google Patents

Description

DRAADLOZE GELUIDSBRON, INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET DESINFECTEREN VAN EEN FLUÏDUM

De uitvinding heeft betrekking op een geluidsbron 5 voor het desinfecteren van een fluïdum. Dit heeft bijvoorbeeld betrekking op het zuiveren van een afvalwaterstroom met een geluidsbron.

Uit de praktijk zijn geluidsbronnen bekend omvattende een ultrasoon-omzetter (transducer) voor het 10 omzetten van een elektrische spanning in ultrasoon geluid. Met een dergelijke geluidsbron is een ultrasoon geluid te produceren waarmee een fluïdum, bijvoorbeeld water, kan worden gedesinfecteerd. Bijvoorbeeld wordt gebruik gemaakt van een piëzo-elektrische ultrasoon-omzetter. Voor goede 15 desinfectie is bij de bekende geluidsbronnen veel energie nodig.

Een doel van de uitvinding is bovenstaande probleem tegen te gaan en een effectieve en efficiënte geluidsbron voor het desinfecteren van een fluïdum te 20 verschaffen.

Dit doel wordt bereikt met de draadloze geluidsbron volgens de uitvinding, de draadloze geluidsbron omvattende een ultrasoon-omzetter voor het direct of indirect omzetten van een elektrisch, magnetisch of elektro-25 magnetisch veld naar ultrasoon geluid.

Onder ultrasoon geluid zal in de context van de uitvinding worden verstaan geluid met een frequentie groter dan 1 kHz, in het bijzonder groter dan 10 kHz en meer in het bijzonder groter dan 18 kHz. Het overgangsgebied van 30 "hoorbaar ultrasoon geluid", dat per persoon verschilt, is in het begrip ultrasoon inbegrepen. In het algemeen wordt een bovengrens van de frequentie van ultrasoon geluid gedefinieerd bij 800 MHz. Geluid met een frequentie boven 2 800 MHz wordt hypersoon geluid genoemd. In deze tekst wordt met ultrasoon zowel ultrasoon tot 800 MHz als hypersoon geluid boven 800 MHz bedoeld.

Desinfecteren betekent binnen het kader van de 5 uitvinding onder andere een vermindering van het aantal levensvatbare micro-organismen, waaronder virussen, fagen, protozoa, bacteriën, zoals escherichia coli, schimmels en planten.

Het wordt opgemerkt dat de draadloze geluidsbron 10 volgens de uitvinding ook kan worden toegepast voor het reinigen van membranen of het voorbehandelen bij een UV-behandeling.

De ultrasoon-omzetter kan een elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld omzetten naar ultrasoon 15 geluid. Deze omzetting is direct of indirect.

Bijvoorbeeld wordt voor het indirect omzetten van een dergelijk veld, het veld eerst omgezet in een elektrische spanning of stroom, waarna het door de omzetter wordt omgezet naar ultrasoon geluid. Deze spanning kan 20 bijvoorbeeld worden gerealiseerd door capacitieve koppeling met een elektrisch veld, inductieve koppeling met een magnetisch veld of door het genereren van een elektrische spanning uit ontvangen radiogolven (elektromagnetisch veld).

Bijvoorbeeld omvat een ultrasoon-omzetter voor het 25 direct omzetten van een elektrisch veld een koppeling met een accu of batterij, waardoor het door de accu of batterij opgewekte elektrische veld direct kan worden omgezet in ultrasoon geluid.

Doordat de geluidsbron volgens de uitvinding 30 draadloos is kan deze eenvoudig in een fluïdum worden geplaatst. Er hoeven geen kabels te worden gelegd. Dit is in het bijzonder voordelig voor grootschalige toepassingen. Meerdere geluidsbronnen volgens de uitvinding kunnen 3 beweegbaar worden voorzien in een fluïdum, zonder dat hun bewegingsvrijheid wordt beperkt door de lengte van een draad. Daarnaast treedt het probleem van draden die in de knoop raken niet op met de geluidsbron volgens de 5 uitvinding.

Daarnaast is het mogelijk om de geluidsbronnen volgens de uitvinding in te richten in een desinfectie-inrichting als een gefluïdiseerd bed.

De intensiteit van geluid neemt in het vrije veld 10 kwadratisch af met de afstand tot de geluidsbron. Indien geluid wordt toegepast voor het desinfecteren van een fluïdum waarin absorberende deeltjes aanwezig zijn, neemt de intensiteit van het geluid nog sterker af. In ieder geval is bij toepassing van bekende geluidsbronnen de 15 geluidsintensiteit in het te behandelen fluïdum niet constant over het volume van het fluïdum. Dat wil zeggen dat de energiedichtheid over het volume van het te behandelen fluïdum niet constant is, waardoor de geluidsbron geluid met een hogere intensiteit moet produceren om een zekere 20 minimale intensiteit in elk volume-element van het fluïdumvolume te bewerkstelligen. Hierdoor is het energieverbruik relatief hoog. Bijvoorbeeld is er meer energie benodigd, dan voorhanden is. Doordat de draadloze geluidsbron volgens de uitvinding zonder beperkingen van een 25 draad door een fluïdum kan bewegen, is het eenvoudig om in een fluïdum meerdere geluidsbronnen volgens de uitvinding te plaatsen. De geluidsintensiteit zal hierdoor niet of nauwelijks fluctueren over het volume van het fluïdum. Ook kan worden afgezien van het produceren van geluid met een 30 intensiteit die aanzienlijk boven de minimale intensiteit ligt. Dit is energie-efficiënt.

Een verder voordeel is dat de draadloze geluidsbron volgens de uitvinding het opschalen van 4 desinfectie-installaties eenvoudig maakt. In plaats van een geluidsbron te verschaffen die geluid met een grotere intensiteit produceert, kunnen eenvoudigweg meer geluidsbronnen volgens de uitvinding worden toegevoegd aan 5 de installatie. Dit is bovendien energie-efficiënter.

Bij voorkeur omvat de geluidsbron een waterdichte behuizing die de omzetter bevat. Hierdoor wordt de geluidsbron geheel of gedeeltelijk afgeschermd van het fluïdum in gebruik, en hierdoor worden beschadigingen, 10 bijvoorbeeld door kortsluiting, voorkomen of tegengegaan.

Bij voorkeur wordt zodanig geluid geproduceerd dat cavitatie optreedt in het te behandelen fluïdum. De ultrasone geluidsgolven creëren vacuüm-bellen in het fluïdum. Deze bellen imploderen en dit zorgt lokaal voor een 15 zeer hoge druk en temperatuur. Hierdoor kunnen micro- organismen worden gedood. Daarnaast is het mogelijk dat sommige organische microverontreinigingen, zoals dioxaan, MBTE, fenylbenzeen, medicijnresten en hormonen, worden ontleed of anderszins onschadelijk gemaakt.

20 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding zet de ultrasoon-omzetter in gebruik een extern elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld om naar een ultrasoon geluid.

De draadloze geluidsbron bevindt zich in gebruik 25 in een extern aangelegd veld. Dit veld wordt door de ultrasoon-omzetter direct of indirect omgezet in ultrasoon geluid. De geluidsbron wordt dus extern en draadloos van energie voorzien. Daardoor kan de geluidsbron relatief klein worden uitgevoerd, aangezien er geen interne energiebron 30 hoeft te worden voorzien. Bovendien kan een geluidsbron volgens de uitvinding op afstand worden aangestuurd, door het regelen van het externe veld. Bijvoorbeeld is het 5 mogelijk de geluidsbron op afstand aan of uit te schakelen door het externe veld aan of uit te schakelen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de omzetter een elektrische geleider voor 5 het genereren van een inductiespanning in een magnetisch veld en een werkzaam met de geleider verbonden actuator voor het genereren van een ultrasoon geluid.

Deze uitvoeringsvorm omvat een ultrasoon-omzetter voor het indirect omzetten van een veld naar ultrasoon 10 geluid, via een inductiespanning. Doordat in de geluidsbron volgens de uitvinding een inductiespanning wordt gegenereerd, kunnen bestaande actuatoren die een spanning omzetten naar ultrasoon geluid, zoals piëzo-elektrische elementen, worden toegepast.

15 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de geleider een werkzaam met de geleider en actuator verbonden condensator, zodat een afgestemd circuit is gevormd.

De geleider voor het genereren van een inductiespanning is werkzaam verbonden met een condensator 20 en optioneel een weerstand. Door het kiezen van een juiste waarde van de condensator, en eventueel de weerstand, kan de resonantie-frequentie van het circuit worden gekozen. Op deze wijze kan de draadloze geluidsbron volgens de uitvinding worden gekoppeld met een magnetisch veld door 25 middel van resonant-inductieve koppeling. Dit heeft als voordeel dat het resonantiecircuit de frequentie van optimale energie-overdracht bepaalt. Hierdoor is het mogelijk een draadloze geluidsbron te verschaffen die afgestemd is op een specifieke frequentie van een magnetisch 30 veld. Opgemerkt wordt dat dit niet overeen hoeft te komen met de frequentie van het geproduceerde ultrasone geluid.

Bij voorkeur is de resonantie-frequentie instelbaar, bijvoorbeeld door het voorzien van een variabele 6 condensator en, optioneel, een variabele weerstand. Bij meer voorkeur is de resonantie-frequentie automatisch instelbaar op basis van gemeten waarden in het fluïdum. Bijvoorbeeld is de geluidsbron voorzien van een meetsysteem en een 5 regelsysteem om de waarde van een condensator of een weerstand aan te passen op basis van de metingen van het meetsysteem.

Bijvoorbeeld wordt een inductiespanning opgewekt in hierboven beschreven uitvoeringsvormen, door beweging van 10 de elektrische geleider in een magneetveld.

Bij voorkeur is de elektrische geleider een spoel voor het genereren van een inductiespanning in een tijd-variërend magnetisch veld. Hierdoor is de opgewekte inductiespanning niet afhankelijk van beweging van de 15 elektrische geleider. Bij voorkeur is het tijd-variërend magnetisch veld een magnetisch veld dat oscilleert met een vaste frequentie.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de elektrische geleider vervaardigd door 20 middel van micromachining.

Hierdoor wordt een compacte draadloze geluidsbron volgens de uitvinding verkregen. Daarnaast is het mogelijk de geleider op de actuator of op een daarmee verbonden element aan te brengen door middel van micromachining.

25 Hierdoor wordt een goedkoop en eenvoudig produceerbare draadloze geluidsbron verschaft. Bijvoorbeeld wordt de elektrische geleider direct op de werkzaam met de geleider verbonden actuator geëtst.

Bij voorkeur worden zowel de elektrische geleider 30 als daarmee verbonden elektrische componenten, zoals condensatoren en/of weerstanden, door middel van mircomachining, zoals etsen, aangebracht op de actuator of op een ander element, zoals een printplaat. Hierdoor wordt 7 een geïntegreerd circuit verkregen voor de draadloze geluidsbron volgens de uitvinding. Daardoor kan deze relatief klein worden uitgevoerd. De afmeting wordt dan met name bepaald door de grootte van de actuator. Deze zijn 5 typisch ongeveer 5-10 mm in diameter.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de actuator een piëzo-elektrisch element.

Doordat de actuator een piëzo-elektrisch element is, kan geluid met een frequentie in een relatief breed 10 frequentiebereik worden geproduceerd. Typische piëzo- elektrische elementen kunnen geluid produceren in een bereik van ongeveer 10 kHz tot ongeveer 1 GHz. Hogere of lagere frequenties zijn niet uitgesloten.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de 15 uitvinding is de actuator een magneto-dynamisch element.

De actuator is bijvoorbeeld een magneet waaromheen een spoel is gewonden. De spoel kan worden verbonden met het circuit van de elektrische geleider voor het opwekken van een inductiespanning. Indien een wisselende spanning wordt 20 toegepast op de spoel waarin de magneet zich bevindt, zal de magneet heen-en-weer bewegen en daarmee geluid produceren.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de ultrasoon-omzetter een magnetostrictief of piëzo-magnetisch element voor het omzetten van een tijd-25 variërend magnetisch veld naar ultrasoon geluid.

Bijvoorbeeld is het tijd-variërend magnetische veld een magnetisch veld met een vaste frequentie.

In deze uitvoeringsvorm is sprake van een directe omzetting van het tijd-variërend magnetische veld naar 30 ultrasoon geluid. Doordat het een directe omzetting betreft, kan één signaal worden gebruikt om meerdere geluidsbronnen volgens de uitvinding aan te sturen. De frequentie van het geproduceerde ultrasone geluid hangt direct samen met de 8 frequentie van het magneetveld dat wordt omgezet. Hierdoor is deze frequentie direct aanstuurbaar door middel van het regelen van de frequentie van het veld.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de 5 uitvinding ligt de frequentie van het door de geluidsbron geproduceerde ultrasone geluid in een gebied van 15 kHz-100 MHz en bij voorkeur van 15 kHz-25 kHz, 25 kHz - 100 kHz, 100 KHz - 1MHz of 1MHz - 100 MHz.

Het is gebleken dat bij het frequentiegebied van 10 15 kHz - 40 kHz de celwanden van micro-organismes permeabel worden en dat bij hogere frequenties een efficiënte en effectieve afdoding wordt bereikt. Bovendien is het mogelijk bij deze frequenties cavitatiebellen in het fluïdum te genereren.

15 De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het desinfecteren van een fluïdum, omvattende: - een houder voor het houden van een fluïdum met ten minste één inlaat en ten minste één uitlaat; en 20 - ten minste één in de houder geplaatste geluidsbron zoals bovenstaand beschreven; — ten minste één veldgenerator die in gebruik een elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld creëert.

25 Bijvoorbeeld omvat de inrichting een inlaat die ook fungeert als uitlaat, in plaats van een separate inlaat en uitlaat. Bijvoorbeeld voor het batch-gewijs desinfecteren van een fluïdum met de inrichting volgens de uitvinding volstaat een inlaat die ook als uitlaat fungeert. Voor een 30 continu desinfectieproces, met een stromend fluïdum, is ten minste één inlaat en ten minste één uitlaat vereist.

9

Voor de inrichting voor het desinfecteren van een fluïdum gelden dezelfde voordelen en effecten als voor de geluidsbron volgens de uitvinding.

Bovendien heeft de inrichting volgens de 5 uitvinding het voordeel dat deze eenvoudig te onderhouden en schoon te maken is, doordat de ten minste ene geluidsbron eenvoudig te verwijderen is uit de houder.

Bij voorkeur omvat de inrichting meerdere in de houder geplaatste geluidsbronnen zoals bovenstaand 10 beschreven. Hierdoor is het mogelijk een afstand tussen de geluidsbron en een te behandelen volume-element van het fluïdum zo klein mogelijk te maken. Dit is bovendien energie-efficiënt. Daarnaast is het eenvoudig de inrichting op te schalen, door meerdere geluidsbronnen toe te voegen 15 aan een dergelijke opgeschaalde inrichting. Bij voorkeur vormen de geluidsbronnen in de houder een gefluïdiseerd bed.

Bij voorkeur creëren de geluidsbronnen cavitatiebellen door middel van ultrasoon geluid. Doordat de geluidsbronnen een gefluïdiseerd bed vormen, wordt 20 bewerkstelligd dat een gelijke distributie van cavitatiebellen wordt verkregen.

Bijvoorbeeld omvat de veldgenerator een primaire spoel voor het genereren van een magnetisch veld en bevat de houder een draadloze geluidsbron die een spoel omvat zoals 25 bovenstaand omschreven. De spoel van de draadloze geluidsbron fungeert dan als secundaire spoel.

In een voordelige uitvoeringsvorm is de resonantiefrequentie van de veldgenerator gelijk aan de resonantiefrequentie van de draadloze geluidsbronnen voor 30 efficiënte resonant-inductieve energie-overdracht van de veldgenerator naar de geluidsbronnen.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm bevindt de veldgenerator zich in de houder. Hierdoor wordt het in 10 gebruik door de veldgenerator gegenereerde veld niet of nauwelijks verstoord door de houder. Bijvoorbeeld in het geval van een magnetischveldgenerator die zich binnen een houder bevindt, wordt het magnetische veld nauwelijks 5 beïnvloed door de diëlektrische eigenschappen of de magnetische susceptibiliteit van de houder. Bovendien bevindt de veldgenerator zich op deze manier zo dicht mogelijk bij het te behandelen fluïdum, wat energie-efficiënt is. Er is sprake van een betere koppeling wanneer 10 de veldgenerator zich binnen de houder bevindt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de inrichting een eerste en een tweede geluidsbron die ultrasoon geluid produceren met een verschillende frequentie.

15 Bijvoorbeeld is de eerste geluidsbron een piëzo- elektrisch element gekoppeld met een spoel en een condensator en een weerstand, die is afgestemd op een eerste frequentie en een tweede geluidsbron die een circuit afgestemd op een tweede frequentie omvat. Doordat de 20 inrichting meerdere geluidsbronnen omvat die verschillende frequenties van ultrasoon geluid produceren, kunnen in één fluïdum meerdere ultrasone frequenties worden gegenereerd. Hierdoor is het bijvoorbeeld mogelijk één frequentie te genereren voor een eerste desinfectiedoel en een tweede 25 frequentie voor een tweede desinfectiedoel. Bijvoorbeeld is de eerste geluidsbron afgestemd op een frequentie voor het doden van een eerste bacterie en de tweede geluidsbron afgestemd op de frequentie voor het doden van een tweede bacterie.

30 In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding nemen ten minste twee geluidsbronnen in gebruik een andere positie in de houder aan.

11

Bijvoorbeeld bevindt een eerste van de twee geluidsbronnen zich in gebruik onderin de houder en een tweede van de ten minste twee geluidsbronnen zich bovenin de houder. Bijvoorbeeld wordt dit gerealiseerd door de massa, 5 vorm en/of dichtheid van de geluidsbronnen verschillend te kiezen. Hierdoor worden verschillende behandelzones in de houder gecreëerd. Bijvoorbeeld worden behandelzones gecreëerd waarin verschillende geluidsfrequenties worden geproduceerd door de geluidsbronnen.

10 In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding zijn ten minste twee geluidsbronnen afgestemd op verschillende veldfrequenties.

De ten minste twee geluidsbronnen kunnen worden aangestuurd met een andere veldfrequentie. Hierdoor is het 15 mogelijk om naar keuze één van de geluidsbronnen of beide geluidsbronnen aan te sturen, zodat deze afzonderlijk of gelijktijdig een geluid produceren.

Bij voorkeur produceren de ten minste twee geluidsbronnen geluid met verschillende frequenties en/of 20 bevinden ze zich in een verschillende positie in de houder, bijvoorbeeld doordat ze een andere dichtheid hebben.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de ten minste ene veldgenerator ingesteld om in gebruik de frequentie van het gecreëerde veld te variëren.

25 Hierdoor kunnen verschillende geluidsbronnen, afgestemd op verschillende frequenties, na elkaar in tijd worden aangestuurd. Bijvoorbeeld bevat de houder een eerste geluidsbron afgestemd op een veldfrequentie van 25 KHz en een tweede geluidsbron afgestemd op een veldfrequentie van 30 100 KHz. Het wordt opgemerkt dat deze veldfrequenties niet overeen hoeven te komen met de frequentie van het geproduceerde ultrasone geluid. Door het gecreëerde veld te variëren van de eerste veldfrequentie naar de tweede 12 veldfrequentie wordt eerst de eerste geluidsbron aangestuurd en vervolgens de tweede geluidsbron.

Daarnaast is het mogelijk om met de veldgenerator een pulserend veld of een "sweep"-veld, waarin geleidelijk 5 de frequentie van het veld verandert, te creëren. Bij het aansturen van de veldgenerator moet rekening worden gehouden met het type actuator dat wordt gebruikt in de geluidsbron. Indien de geluidsbron een magnetostrictief element omvat zal dit element het veld hoofdzakelijk volgen. Indien een piëzo-10 elektrisch element wordt toegepast dat is gekoppeld met een spoel, zal de geluidsbron hoofdzakelijk de tijdsafgeleide van het aangelegde veld volgen.

In een alternatieve voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de veldgenerator ingesteld om in 15 gebruik een veld te creëren dat verschillende frequenties omvat, die overeenkomen met de frequenties waarop de geluidsbronnen zijn afgestemd.

Het veld dat in gebruik door de veldgenerator wordt gegenereerd is een superpositie van velden met 20 verschillende frequenties. Hierdoor kunnen met één veld meerdere geluidsbronnen die zijn afgestemd op een verschillende frequentie worden aangestuurd.

In een alternatieve uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de inrichting ten minste twee 25 veldgeneratoren die ieder zijn ingesteld om in gebruik een veld te creëren met een frequentie die overeenkomt met één van de frequenties waarop de geluidsbronnen zijn afgestemd.

Bijvoorbeeld wordt dit gerealiseerd door een inrichting volgens de uitvinding die meer dan één 30 veldgenerator omvat. De veldgeneratoren kunnen zijn ingesteld om een verschillende veldfrequentie te produceren. Bijvoorbeeld worden de veldgeneratoren aangestuurd door een 13 regelsysteem, die afhankelijk van metingen aan het fluïdum de verschillende veldgeneratoren aan- of uitschakelt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de inrichting ten minste twee 5 geluidsbronnen die met elkaar verbonden zijn in ten minste één netwerk.

Bijvoorbeeld zijn de ten minste twee geluidsbronnen in een star rooster gerangschikt zodat ze zijn gepositioneerd op vaste plekken binnen de houder.

10 Bijvoorbeeld is de afstand tussen naburige geluidsbronnen in het netwerk zodanig gekozen dat dit overeenkomt met een veelvoud van de golflengte van het in gebruik geproduceerde geproduceerde ultrasone geluid, zodat de geluidsbronnen geluid in fase produceren en zo maximaal samenwerken om een 15 zo groot mogelijk geluidsintensiteit te verkrijgen.

Daarnaast is het mogelijk door alternatieve rangschikking complexe patronen te realiseren door middel van versterking en uitdoving van door de geluidsbronnen geproduceerd geluid. Door het afstemmen van de fasen en/of frequenties van de 20 geluidsbronnen zijn zones te creëren met een vooraf bepaald geluidsniveau en frequentie.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de inrichting ten minste één in de houder geplaatste UV-lichtbron. Bij voorkeur betreft het ten minste 25 één UV-lichtbron zoals beschreven in Nederlands octrooi NL1035089 van dezelfde aanvrager.

Door het voorzien van een UV-lichtbron in de houder in combinatie met geluidsbronnen voor het genereren van ultrasoon geluid kan een gecombineerde werking van 30 ultrasoon en UV worden bewerkstelligd. Dit levert een synergetisch effect op. Bijvoorbeeld verzwakken door het ultrasone geluid opgewekte cavitaties de celwand van micro-organismen, waardoor de micro-organismen gevoeliger zijn 14 voor UV-licht. Dit maakt een effectieve en efficiënte desinfectie mogelijk.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de inrichting in de houder 5 geplaatste elektroden. Bij voorkeur betreft dit elektroden zoals beschreven in Nederlands octrooi NL1035089 van dezelfde aanvrager.

Bijvoorbeeld zijn de in de houder geplaatste elektroden gekoppeld met een elektrische geleider voor het 10 genereren van een inductiespanning.

Bij voorkeur treedt een gasontlading op van bellen in het fluïdum waarbij radicalen ontstaan die een desinfecterende werking hebben. Enige voorbeelden van actieve radicalen die tijdens een gasontlading in een gasbel 15 kunnen onstaan zijn zuurstofradicalen, OH-radicalen, halogeenradicalen en koolwaterstofradicalen. Deze radicalen zorgen dat micro-organismen worden gedood en organische componenten ontleed. Bij een gasontlading ontstaan veelal niet alleen radicalen, het bij de ontlading ontstane plasma 20 resulteert in vrijkomende UV straling. Dit kan leiden tot een soort radicaalbombardement met bovenbeschreven effecten. Daarnaast heeft de UV straling ook rechtstreeks effect op eventuele verontreinigingen in het fluïdum. De UV straling kan rechtstreeks schade toebrengen aan DNA-structuren.

25 Het toepassen van elektroden in combinatie met ultrasoon geluid heeft een synergetisch effect. Bijvoorbeeld verzwakken door het ultrasone geluid opgewekte cavitaties de celwand van micro-organismen, waardoor de micro-organismen gevoeliger zijn voor een gasontlading.

30 Combinaties met andere dan de genoemde actuatoren zijn ook denkbaar, zoals een combinatie van draadloze geluidsbronnen volgens de uitvinding met een microgolfgenerator.

15

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de inrichting ten minste één in de houder geplaatste röntgenstralingsbron.

Door het voorzien van ten minste één in de houder 5 geplaatste röntgenstralingsbron, is het mogelijk een vloeistof te behandelen door een combinatie van ultrasoon geluid en röntgenstraling. Zoals bovenstaand beschreven, is het mogelijk de celwand van micro-organismen te beschadigen of verzwakken door middel van ultrasoon geluid. Daardoor 10 wordt de gevoeligheid van micro-organismen voor röntgenstraling vergroot. Röntgenstraling kan bijvoorbeeld dienen voor het beschadigen van DNA van micro-organismen. Door de combinatie van röntgenstraling en ultrasoon geluid wordt zodoende een synergetisch effect bereikt waardoor een 15 vloeistof effectief te desinfecteren is.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de röntgenstralingstralingsbron een röntgenbuis, bij voorkeur een micro-röntgenbuis, die elektrisch verbonden is met een secundaire spoel. Hierdoor wordt een draadloze 20 röntgenstralingsbron verkregen. Voor de draadloze röntgenstralingsbron gelden dezelfde voordelen en effecten als bovenstaand beschreven voor de draadloze geluidsbronnen.

De combinatie van röntgenstraling en ultrasoon geluid is ook afzonderlijk toe te passen in een inrichting 25 voor het desinfecteren van een fluïdum, zoals water. Een dergelijke inrichting omvat een geluidsbron en een röntgenstralingsbron. Desgewenst omvat de inrichting een röntgenstralingsbron, zonder dat er geluidsbronnen zijn voorzien. Bovendien is een werkwijze mogelijk voor het 30 desinfecteren van een fluïdum, omvattende het blootstellen van het flüidum aan röntgenstralen en/of ultrasoon geluid.

16

Verder betreft de uitvinding een werkwijze voor het desinfecteren van een fluïdum, omvattende de volgende stappen: - het verschaffen van desinfectie-inrichting zoals 5 bovenstaand beschreven; - het in de houder leiden van een te desinfecteren fluïdum; - het aanleggen van een veld met de veldgenerator; - het desinfecteren van het fluïdum met ten minste één geluidsbron zoals bovenstaand beschreven; en 10 - het uit de houder leiden van het gedesinfecteerde fluïdum.

Voor de werkwijze gelden dezelfde voordelen en effecten als voor de inrichting en de draadloze geluidsbron.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van 15 voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bij gevoegde tekeningen: - figuur la toont een draadloze geluidsbron die een luidspreker omvat; - figuur lb toont een draadloze geluidsbron die een 20 piëzo-elektrisch kristal omvat; - figuur 2 toont een alternatieve uitvoering van een geluidsbron met een afgestemd circuit; - figuur 3 toont een piëzo-elektrische geluidsbron volgens de uitvinding; 25 - figuur 4 toont een inrichting volgens de uitvinding waarin magnetostrictieve geluidsbronnen in de houder zijn geplaatst; - figuur 5 toont de inrichting van figuur 4 in gebruik; - figuur 6 toont een inrichting volgens de uitvinding 30 waarin geluidsbronnen zijn gerangschikt in een netwerk; - figuur 7 toont een grafiek van de frequentie van een magneetveld volgens de uitvinding dat varieert in de tijd; 17 - figuur 8 toont een inrichting volgens de uitvinding met een conische houder waarin actuatoren met verschillende vorm en massa drijven.

Draadloze geluidsbron 2 (figuur la) omvat een 5 waterdichte behuizing 4 waarin zich een ultrasoon-omzetter 6 bevindt die is aangesloten op een spoel 8 met kern 9. In de getoonde uitvoeringsvorm is de ultrasoon-omzetter 6 een luidspreker.

In plaats van een luidspreker 6, kan draadloze 10 geluidsbron 2 ook een piëzo-elektrisch kristal 7 omvatten als ultrasoon-omzetter (figuur lb).

Draadloze geluidsbron 10 (figuur 2) omvat een behuizing 12 waarin zich een ultrasoon-omzetter 14, een spoel met kern 16 en elektrisch element 18 bevindt.

15 Elektrisch element 18 kan een weerstand of een condensator zijn of er kan een combinatie van een weerstand en een condensator worden toegepast. Ultrasoon-omzetter 14 bevindt zich deels buiten behuizing 12, zodat het ultrasoon geluid producerende deel van de omzetter 14 in gebruik in contact 20 is met een fluïdum.

Draadloze geluidsbron 20 (figuur 3) omvat geen behuizing. Het piëzokristal, dat opgebouwd is uit lagen 22, 24, is gekoppeld met spoel 26.

Inrichting 28 (figuur 4) voor het desinfecteren 25 van een fluïdum omvat een watertoevoerpijp 30 die geleidelijk tot een verbreding 34 verloopt die aan beide zijden is afgesloten met een rooster 32. Binnen het rooster 32 bevinden zich magnetostrictieve geluidsbronnen 36 volgens de uitvinding die een gefluïdiseerd bed vormen. Aan de 30 bovenzijde van inrichting 28 bevindt zich uitlaat 37.

De geluidsbronnen 36 bewegen zich door het water wanneer dit gaat stromen volgens pijlen 38, 39 (figuur 5). Het water stroomt hierbij langs de geluidsbronnen 36. De 18 inrichting is uitgerust met een extra behuizing 40 waarbinnen door middel van spoelen (niet getoond) een magnetisch veld wordt gegenereerd. De behuizing 40 is uitgevoerd in metaal, zodat een kooi van Faraday is 5 gecreëerd.

Alternatief wordt een inrichting 44 voorzien (figuur 6) waarin geluidsbronnen zijn gerangschikt volgens een rooster 48.

Het is mogelijk de frequentie van het aangelegde 10 elektrische, magnetische, of elektromagnetische veld te variëren over de tijd. Figuur 7 geeft hiervan een voorbeeld. Op de horizontale as is de tijd weergegeven in een willekeurige eenheid. Op de verticale as is het frequentiegebied in kilohertz weergegeven. In een eerste 15 periode A genereert de veldgenerator in een inrichting volgens de uitvinding een veld met een frequentie van 15-25 kHz. In een tweede periode P genereert een veldgenerator in een inrichting volgens de uitvinding een veld met een frequentie van 100 KHz-1 MHz. In een derde tijdsperiode C 20 genereert de veldgenerator in een inrichting volgens de uitvinding een veld met een frequentie van 1 MHz-100 MHz. In de getoonde grafiek is de overgang tussen de verschillende frequentiegebieden A, B, C stapsgewijs. Dit kan bijvoorbeeld ook geleidelijk worden uitgevoerd, bijvoorbeeld als een 25 zogenaamde "sweep"-functie.

In inrichting 54 zijn verschillende behandelzones gecreëerd (figuur 8). De houder heeft een kegelvormig verloop 56 met inlaat 58 en uitlaat 59. In houder 56 zijn afgestemde geluidsbronnen 64, 66 in de houder geplaatst.

30 Geluidsbronnen 64 hebben een vierkante vorm en zijn door het kiezen van geschikte waarden van een spoel, condensator en een weerstand afgestemd op een eerste magneetveldfrequentie. Deze frequentie komt overeen met de veldfrequentie van spoel 19 60. Geluidsbronnen 66 hebben een driehoekige vorm en zijn lichter dan geluidsbronnen 64, waardoor zij zich in de buurt van spoel 62 bevinden in gebruik. Geluidsbronnen 66 omvatten een spoel en een condensator en een weerstand waarvan de 5 waarden zijn gekozen zodat zij zijn afgestemd op een tweede magnetische veldfrequentie die overeenkomt met de veldfrequentie gegenereerd door spoel 62.

Op deze manier zijn twee behandelzones 61, 63 gecreëerd, respectievelijk bij spoel 60 en bij spoel 62. Het 10 is bijvoorbeeld mogelijk dat geluidsbronnen 64 een ultrasoon geluid met een andere frequentie produceren dan geluidsbronnen 66. Hierdoor worden twee behandelzones 61, 63 gecreëerd in houder 56 waarin het fluïdum wordt behandeld met een verschillende frequentie van ultrasoon geluid.

15 Houder 56 bevat tevens UV-lichtbronnen 68, die een dichtheid hebben dat zij zowel in behandelzone 61 van spoel 60 als in de behandelzone 63 van spoel 62 bevinden. Hierdoor is een gelijktijdige of achtereenvolgende behandeling met ultrasoon geluid afkomstig van geluidsbronnen 64, 66 en 20 ultraviolet licht afkomstig van draadloze lichtbronnen 68 gerealiseerd.

Houder 56 bevat bovendien optionele röntgenstralingsbronnen 72, die in dit geval zijn gepositioneerd bij behandelzone 63 van spoel 62. Hierdoor is 25 een gelijktijdige of achtereenvolgende behandeling met ultrasoon geluid afkomstig van geluidsbronnen 66 en röntgenstraling afkomstig van bronnen 72 gerealiseerd.

Voor het desinfecteren van een fluïdum wordt een inrichting 28 verschaft waarin zich geluidsbronnen 36 30 bevinden (figuur 4). Via in- en uitlaat 30 wordt water toegevoerd en afgevoerd door inrichting 28. Hierdoor bewegen draadloze geluidsbronnen 36 zich door het water waarbij de beweging begrensd is door rooster 32. Vervolgens wordt door 20 middel van een veldgenerator een elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld aangelegd. Het aangelegde veld voorziet draadloze geluidsbronnen van energie, waardoor ultrasoon geluid wordt geproduceerd in houder 34. Door het 5 ultrasone geluid treedt cavitatie op in het fluïdum. Het aangelegde veld kan worden gevarieerd in de tijd al naar gelang de gewenste toepassing.

De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De 10 gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk andere fluïdums dan water te behandelen met de draadloze geluidsbronnen of de inrichting volgens de uitvinding, zoals 15 een suikeroplossing, bier, bloed of urine. Verder is het mogelijk warmte die vrijkomt bij een onderdeel van de uitvinding nuttig toe te passen, bijvoorbeeld de warmte die vrijkomt bij toepassing van een piëzo-elektrisch kristal. Deze warmte kan gebruikt worden om het fluïdum op te warmen 20 en/of om deze op temperatuur te houden. Dit kan leiden tot een verbeterde desinfectie; bij een hogere temperatuur kan de afdoding effectiever zijn. Dit is in het bijzonder voordelig bij batch-gewijze desinfectie.

Claims (22)

1. Draadloze geluidsbron voor het desinfecteren van een fluïdum, omvattende een ultrasoon-omzetter voor het 5 direct of indirect omzetten van een elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld naar ultrasoon geluid.

2. Draadloze geluidsbron volgens conclusie 1, waarin de ultrasoon-omzetter in gebruik een extern 10 elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld omzet naar een ultrasoon geluid.

3. Draadloze geluidsbron volgens conclusie 1 of 2, waarin de omzetter een elektrische geleider voor het 15 genereren van een inductiespanning in een magnetisch veld omvat en een werkzaam met de geleider verbonden actuator voor het genereren van ultrasoon geluid omvat.

4. Draadloze geluidsbron volgens conclusie 3, 20 omvattende een werkzaam met de geleider en actuator verbonden condensator zodat een afgestemd circuit is gevormd.

5. Draadloze geluidsbron volgens conclusie 3 of 4, 25 waarin de elektrische geleider een spoel voor het genereren van een inductiespanning in een tijd-variërend magnetisch veld is.

6. Draadloze geluidsbron volgens ten minste één 30 van de conclusie 3, 4 of 5, waarin de elektrische geleider vervaardigd is door middel van micromachining.

7. Draadloze geluidsbron volgens ten minste één van de conclusies 3-6, waarin de actuator een piëzo-elektrisch element en/of een magneto-dynamisch element omvat. 5

8. Draadloze geluidsbron volgens conclusie 1 of 2, waarin de omzetter een magnetostrictief of piëzo-magnetisch element omvat voor het omzetten van een tijd-variërend magnetisch veld naar ultrasoon geluid. 10

9. Draadloze geluidsbron volgens ten minste één van de conclusie 1-8, waarin de frequentie van het door de geluidsbron geproduceerde ultrasone geluid in een gebied ligt van 15 kHz - 100 MHz en bij voorkeur van 15 kHz - 25 15 kHz, 25 kHz - 100 kHz, 100 kHz - 1MHz of 1 MHz - 100 MHz.

10. Inrichting voor het desinfecteren van een fluïdum, omvattende: - een houder voor het houden van een fluïdum met ten 20 minste één inlaat en ten minste één uitlaat; - ten minste één in de houder geplaatste geluidsbron volgens ten minste één van de conclusies 1-9; en - ten minste één veldgenerator die in gebruik een elektrisch, magnetisch of elektromagnetisch veld 25 creëert.

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarin de veldgenerator zich in de houder bevindt.

12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, omvattende een eerste en een tweede geluidsbron die ultrasoon geluid produceren met een verschillende frequentie.

13. Inrichting volgens ten minste één van de conclusies 10, 11 of 12, waarin ten minste twee geluidsbronnen in gebruik een andere positie in de houder 5 aannemen.

14. Inrichting volgens ten minste één van de conclusies 10-13, waarin ten minste twee geluidsbronnen zijn afgestemd op verschillende veldfrequenties. 10

15. Inrichting volgens conclusie 14, waarin de veldgenerator is ingesteld om in gebruik de frequentie van het gecreëerde veld te variëren.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, waarin de veldgenerator is ingesteld om in gebruik een veld te creëren dat verschillende frequenties omvat, die overeenkomen met de frequenties waarop de geluidsbronnen zijn afgestemd. 20

17. Inrichting volgens conclusie 14, 15 of 16, omvattende ten minste twee veldgeneratoren die ieder zijn ingesteld om in gebruik een veld te creëren met een frequentie die overeenkomt met één van de frequenties waarop 25 de geluidsbronnen zijn afgestemd.

18. Inrichting volgens ten minste één van de conclusies 10-17, omvattende ten minste twee geluidsbronnen die met elkaar verbonden zijn in ten minste één netwerk. 30

19. Inrichting volgens ten minste één van de conclusie 10-18, omvattende ten minste één in de houder geplaatste UV-lichtbron.

20. Inrichting volgens ten minste één van de conclusie 10-19, omvattende in de houder geplaatste elektrodes. 5

21. Inrichting volgens ten minste één van de conclusies 10-20, omvattende ten minste één in de houder geplaatste röntgenstralingsbron.

22. Werkwijze voor het desinfecteren van een fluïdum, omvattende de volgende stappen: - het verschaffen van een desinfectie-inrichting volgens ten minste één van de conclusies 10-21; - het in de houder leiden van een te desinfecteren 15 fluïdum; - het aanleggen van een veld met de veldgenerator; - het desinfecteren van het fluïdum met ten minste één geluidsbron volgens ten minste één van de conclusies 1- 9; en 20. het uit de houder leiden van het gedesinfecteerde fluïdum.