TWI718094B - 具有抗微生物/抗真菌板材及清淨空間能力之照明裝置 - Google Patents

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Abstract

一種根據各項實施例之系統及方法可包含包括一光源之一照明裝置。將一抗微生物添加劑添加至該照明裝置暴露於空氣下之一外部發光表面。一密封基板經定位於該抗微生物添加劑與該光源之間，以在該照明裝置經安裝以密封一充氣室時提供清淨空間能力。

Description

具有抗微生物/抗真菌板材及清淨空間能力之照明裝置
本發明大體上係關於抗微生物照明裝置之領域。更特定言之，本發明係關於(例如)在一醫療設施中減少細菌生長、阻止微生物之生物黏附且提供清淨空間能力。
一清淨空間係一受控環境，其中將空浮粒子之濃度控制在特定限度。必需持續自空氣移除空浮污染。需移除此等粒子至何位準取決於所要求之標準。
清淨空間環境在諸多產業(包含醫療、航空航太、醫用裝置生產、半導體及醫藥)中具有巨大價值。此等清淨空間設施內之環境污染物(諸如空浮微生物、細菌、粒子及粉塵)的低密度使得此等設施內之污染量減少。
控制污染之唯一方法係控制整個環境。清除空浮污染實際上係一控制程序。人群、程序、設施及裝備產生此等污染。例如，在醫療產業中，估計5%至10%之入院病患獲得一或多個醫療相關之感染，此導致全球超過一百萬人受在醫院中獲得之感染影響。醫療相關之感染亦係擴展護理設施(包含護理之家及康復單元)中的一重要問題。每年此等醫療所獲之感染與大約100,000人之死亡相關。
感染醫療相關微生物之病患頻繁用可在表面保活幾天至幾個星 期之微生物污染緊鄰物品。醫療設施中之受污染表面促成醫療相關微生物之傳播。在一些例項中，病患在與受污染之裝備或其他表面直接接觸之後獲得微生物。受污染之表面可充當醫療人員之手受污染的來源。醫療人員可藉由接觸受污染之表面污染其等之手，且若其等的手未經適當地清淨則可傳輸微生物。
污染之另一關鍵來源係在具有特定傳染病的一病患出院之後未完全清淨空間，此將隨後進入空間的病患置於獲得生物之危險下。病患空間之例行清淨通常低於所要求之標準。因此環境之經改良清淨及消毒可減小病患獲得多重抗藥微生物的風險。清淨、消毒及減菌挽救生命且改良病患之治療結果。為病患提供一安全之護理環境需要適當地清淨且消毒醫用裝備及環境表面。
此外，諸多微生物可形成稱作生物膜之多細胞塗層。生物膜係任意群組之微生物，其中細胞在一表面上彼此黏合。生物膜可藉由提供一穩定之保護環境以幫助微生物的增殖及傳輸。生物膜藉由附著至一表面或主體、生長及倍增而拓殖。生物膜可普遍存在於諸如醫院、學校、公共廁所、餐廳、俱樂部會館及日托中心之設施中。
因此，諸多研究已專注於防止此等設施(特定言之醫療設施)中之表面上的微生物拓殖，且藉由使用抗微生物劑以防止微生物生長。照明產業中所採用以減少細菌生長且維持一衛生環境之習知技術包含(例如)抗微生物摻雜粉末塗層或塗料以塗覆照明裝置之金屬表框及併入至照明裝置的塑膠組件中之摻合抗微生物添加劑。然而，EPA(美國環保署)法規限制此等技術中之抗微生物添加劑的摻雜比率。
鑑於上文所提及之缺陷，需要一種提供抗微生物/抗真菌劑以控制一照明裝置之整個照明表面區域上的微生物生長之照明系統及方法。亦仍需要一種提供清淨空間能力之照明系統及方法。仍進一步需 要一種清淨空間及具有透過使用一吊燈以控制細菌生長之能力的受控環境設施，該吊燈提供一舒適、均勻的光以照亮一空間。
一種根據各項例示性實施例之系統可包含包括一光源之一照明裝置。將一抗微生物添加劑添加至照明裝置暴露於空氣下之一外部發光表面。一密封基板定位於抗微生物添加劑與光源之間以在照明裝置經安裝以密封一充氣室時提供清淨空間能力。
一種根據各項例示性實施例之使用一照明系統的方法可包含：將一抗微生物添加劑添加至一照明裝置經組態以暴露於空氣下之一外部發光表面；及在安裝照明裝置時，使用提供於抗微生物添加劑與照明裝置之一光源之間的一密封基板密封一充氣室。
參考隨附圖式詳細描述本發明之進一步特徵及優勢，及本發明之各項實施例的結構及操作。注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。僅出於闡釋說明之目的提出此等實施例。基於本文含有之教示，熟習此項技術(多個)者將明白額外實施例。
100‧‧‧照明裝置
102‧‧‧光源
104‧‧‧附著機構；雙面膠帶；黏合層
106‧‧‧蓋板總成
108‧‧‧抗微生物膜
110‧‧‧基板
114‧‧‧天花板柵格
116‧‧‧LED
118‧‧‧安裝夾
120‧‧‧框架部分
122‧‧‧電子裝置
600‧‧‧例示性方法
610‧‧‧步驟
612‧‧‧步驟
圖1係根據本教示之一例示性照明系統之一分解圖；圖2係根據本教示之一例示性蓋板總成之一分解圖；(需重新編輯)圖3係根據本教示之一例示性照明系統之一內部區域的一部分透視圖；圖4係根據本教示之安裝於一天花板構件內之一照明系統的一例示性實施例之一視圖；圖5係根據本教示之一照明外殼之一例示性實施例的一視圖；及圖6係根據本教示之實行本發明之一例示性方法的一流程圖。本發明可成形於各個組件及組件之配置中，且於各個程序操作及程序操作之配置中。在隨附圖式中繪示本發明，貫穿該等圖式，類 似參考數字可指示各個圖式中之相應或相似部分。圖式僅為達繪示較佳實施例之目的且不將被解釋為限制本發明。鑑於圖式之下列賦能描述，本發明之新穎的態樣對於一般技術者而言應變得明白。
下列詳細描述實質上僅係例示性且非旨在限制本文所揭示之申請案及用途。進一步言之，非旨在受限於上述先前技術或發明內容或下列實施方式中所提出的任一理論。
貫穿本申請案，各項實施例之描述可使用「包括」語言，然而，熟習此項技術者將瞭解，在一些特定例項中，可替代地使用語言「基本上由……組成」或「由……組成」來描述一實施例。
出於更好瞭解本教示且決不限制教示之範疇的目的，熟習此項技術者將明白，除非另有特定陳述，否則單數的使用包含複數。因此，在此申請案中，可互換地使用術語「一」、「一個」及「至少一者」。
除非另有指示，否則將瞭解，在全部例項中由術語「大約」修飾說明書及申請專利範圍中所使用之表示量、百分比或比例的全部數字及其他數值。因此，除非相反地指示，否則在下列說明書及隨附申請專利範圍中闡明之數字參數係可視試圖獲得之所要之性質改變的近似值。在一些例項中，「大約」可被理解為意謂一給定值±5%。因此，例如大約100nm可意謂95至105nm。至少，應至少鑑於所報告之有效數位的數目且藉由應用一般捨入法來解釋各數字參數。
各項實施例提供關於照明系統或組件之抗微生物功能之一系統及方法。各項實施例係關於一方法及包括在發光側上具有一膜之一照明裝置之一系統。該膜透過施加至表面之抗微生物化合物或內部摻合之抗微生物化合物而獲得抗微生物/抗真菌性質。在各項實施例中，將抗微生物膜層壓至一清淨或半透明基板上，該基板經定位於照明裝 置內的照明源與發光區域之間。
各項實施例係關於提供具有有效抗微生物活性以減少細菌生長之照明裝置且提供一完全密封之外殼之一系統及方法。各項實施例提供一清淨空間及具有透過使用一吊燈以控制細菌生長之能力的受控環境設施，該吊燈提供一舒適、均勻的光以照亮一空間。各項實施例係關於展現抗微生物/抗真菌性質以控制暴露於空氣下之整個外部照明表面區域上之微生物生長且減少其上之微生物拓殖之一照明系統及方法。
在各項實施例中，一照明系統及方法提供清淨空間能力。在各項實施例中，一層壓清淨/半透明板經安裝於一天花板柵格中，使得其充當自發光區域密封頂置充氣室空間且提供具有清淨空間能力之一照明裝置之一粒子障壁層。
各項實施例提供針對在受控環境(諸如醫院、護理之家、旅館、學校、食物加工設施、專業照明、游泳設施、農業設施、水池等等)中使用之照明器具之一照明系統及方法，其中可能需減少或控制微生物生長。因此，照明系統及方法提供良好的可見度及污染控制。
圖1及圖4中展示用於將自一光源發射之光導向待照亮之一區域的一照明裝置100或嵌燈之一例示性實施例。照明裝置100可用以提供抗微生物/抗真菌能力以減少整個照明表面區域上之微生物生長且阻止其上之生物黏附。照明裝置100亦可提供具有清淨空間能力之一受控區域使得完全密封充氣室空間以防空浮微生物，如圖4中所展示。
如圖1中所展示，可藉由組合一光源102與一蓋板總成106以形成照明裝置100。一附著機構(諸如雙面膠帶104)附著於光源102與蓋板總成106之間。
照明裝置100可包含一光源，諸如一LED照明器具102。一般言之，照明器具102係由一單一或多個燈連同部件一起組成之一完全照 明單元，該等部件經設計以分散光、定位且保護燈且將燈連接及介接至電源。將不在本文中描述照明器具之組件的細節，因為其並非本發明之主體。
可用於本教示中之一LED照明器具102之一實例係可購自General Electric的一ET22照明器具。在「ET22」產品名稱中，「E」表示「邊緣照明」且「T」表示「嵌燈」。數字22表示具有2' x 2'(605x605mm)之尺寸的照明裝置類型。替代或除照明器具外，可使用任一光源以自照明裝置100發射光。熟習此項技術者將認知用於自照明裝置100照明之各種機構。
在圖1中，經由一接合方法可使LED照明器具102塗覆有一黏合層104。黏合層104可係(例如)提供用於將蓋板總成106附著或接合至LED照明器具102之一機構的一雙面膠帶104。雙面膠帶104可分別附著至LED照明器具102及蓋板總成106之接觸面。
可因此組合蓋板總成106與LED照明器具102以形成照明裝置100。雙面膠帶104可附著至LED照明器具102之前框的表面。例如，可採用四片具有大約¼"之一厚度的雙面膠帶。然而，雙面膠帶104之尺寸及片數可改變。
在一例示性實施例中，其中在一支撐層之兩面上形成黏合劑的雙面膠帶104可係由3MTM集團製造之一接合帶。雙面膠帶104具有一產品名字VHBTM且由泡沫材料製成。
如圖2中所展示，蓋板總成106可包含包括一抗微生物膜108、一基板110之若干個堆疊層。抗微生物膜108用作一外部膜，其定位於介於照明裝置與照明區域之間的正面上。由於抗微生物膜108處於照明裝置暴露於空氣下之正面上，抗微生物膜108提供透過表面塗覆或內部摻合之抗微生物化合物所釋放的抗微生物/抗真菌性質。即，正面抗微生物膜108提供透過膜108內之頂部塗層或浸漬抗微生物/抗真菌 化合物衍生之抗微生物/抗真菌性質。
可將一摻合抗微生物添加劑塗覆於一透明塑膠膜上，透明塑膠膜之一厚度自小於1μm至若干毫米改變。抗微生物膜108可經製造具有包括併入至一塑膠膜製造內之一抗微生物劑的一撓性膜。在一些實施例中，撓性抗微生物膜可係包括併入至一塑膠膜製造內之一抗微生物劑的一單層膜。在其他實施例中，撓性抗微生物膜可由包含一或多層膜之多層膜組成，該一或多層膜包括併入至一塑膠膜製造內之一抗微生物劑，且其中將該抗微生物層定位為一外部層。使用塑膠使得各種形狀易於製造。
存在製造具有塗覆於一物質之外表面上的抗微生物添加劑或具有摻合於一基板內之抗微生物添加劑的抗微生物膜108之若干個不同方法。最常見之方法係將抗微生物添加劑摻合至塑膠或另一物質內、接著藉由射出成型以形成部件。另一方法係將具有或不具有黏合劑之抗微生物塗層塗覆於塑膠或另一物質上。
根據本教示之可併入至一物質(諸如塑膠)內之一合適的抗微生物劑之一實例由銀(Ag)及Ag摻雜材料舉例說明但不限於其等。併入至材料內之最常見的抗微生物劑係銀及Ag摻雜材料。銀係一有力、天然抗生素且係記錄在案之最古老的抗微生物劑之一。銀自銀離子之能力衍生出其之廣譜抗微生物活性。自抗微生物劑釋放之銀離子與微生物接觸且抑制及殺除微生物。
因此，在潮濕的情況下，抗微生物劑在空氣中釋放銀離子以有效殺除或控制空氣中的微生物。因此在採用銀之本教示之此一例示性實施例中，含有銀之外部照明表面區域能夠釋放銀離子以創造一有效細菌障壁且使一大範圍之微生物失去活性。
應瞭解，貫穿本發明使用之術語「抗微生物添加劑」意謂減少細菌、黴菌、真菌及其他微生物的位準，且通常被實行為直接施加至 塑膠材料、塗層、塗料等等內之添加劑的任一化學添加劑。在各項實施例中，可自下列群組選擇一或多個合適之抗微生物添加劑：Ag、鋅及銅等等，及離子摻雜載體(諸如沸石、玻璃及若干種有機主體)、銀奈米粒子、三氯生及四級銨組分等等。此清單僅係例示性且非排他的。
本文所使用之一「抗微生物塗層」指代具有可施用至一裝置或組件之表面之抗微生物功能的任一塗層或塗料或表面生長層。可自上文所提及之摻合於一塗層自身(類似TiO2等等)內或作為其施加的抗微生物添加劑衍生抗微生物性質。
本文所使用之一「抗微生物劑」指代諸如在此項技術中已知之能夠減少或消除或抑制微生物生長之一化學品。抗微生物劑可係抗微生物添加劑摻合化學品、單獨使用之一抗微生物添加劑或在進一步反應及程序(類似交聯、結晶及聚合等等)之後起始一抗微生物功能的任一前驅物。
儘管本文已舉例說明製造一抗微生物膜之大量方法，然應瞭解，符合控制微生物生長及/或減少微生物拓殖之要求的任一抗微生物膜可適於在本發明中使用。可視當前微生物生長之程度來選擇一特定抗微生物膜108。熟習此項技術者很好感知如何針對一給定處理環境來選擇一或多個抗微生物膜。例如在一醫院設定中，抗微生物膜可係含Ag摻雜粒子摻合膜或脫鈦磺型TiOx膜等等。
在用摻合抗微生物化合物備製抗微生物膜之後，可將抗微生物膜108層壓至基板110上，如圖2中所展示。將抗微生物膜108貼於基板110之外部表面使得抗微生物膜層暴露於空氣下。例如，抗微生物膜108可形成為覆蓋基板之整個表面之一板材。此使得抗微生物膜能夠展現抗微生物性質以減少整個外部照明表面區域上的微生物生長且減少其上的微生物拓殖。
在各項實施例中，基板110可由實質上平坦之一清淨/半透明基板組成。清淨/半透明基板可用作為施加於其上之撓性抗微生物膜108提供一機械支撐的一蓋板。清淨/半透明基板110為撓性抗微生物板材108充當一機械固持件且使得其能夠整合至照明系統100內。
清淨/半透明基板110可由各種材料形成。諸如由PMMA、PET、PC、玻璃形成之合適的基板具有介於1mm至3mm之間之一厚度。
在抗微生物膜108之後，組裝基板110以形成蓋板總成106，如圖1中所展示。一旦組裝照明裝置100，即可將照明裝置100安裝於(例如)一空間內之一天花板柵格或壁內。圖3中之實例將照明裝置100描繪為安裝於一天花板柵格114內之一凹入式照明單元。
在圖3中，照明裝置100包含經組態為兩呎寬乘兩呎長之一照明器具102，該照明器具具有一單一陣列之沿著照明裝置100的邊緣延伸之邊緣照明LED 116。使用雙面黏合帶104將抗微生物板106貼於照明器具102之表框。抗微生物膜108附著至照明裝置暴露於空氣下之正面或外表面以提供抗微生物/抗真菌性質，以減少微生物生長且抑制微生物拓殖。
所組裝之照明裝置100亦藉由完全密封所安裝之裝置以維持天花板的完整性且防止空浮微生物及粒子滲入來提供清淨空間。如圖4中所展示，安裝照明裝置100使得層壓有抗微生物膜108之清淨/半透明塑膠基板110安裝於天花板柵格中且自發光側區域完全密封充氣室空間。因此，將清淨/半透明基板及抗微生物膜108兩者皆安裝於天花板柵格114內。此安裝組態用以提供密封充氣室空間之一粒子障壁、為照明裝置提供清淨空間能力且為照明裝置之外部表面提供抗微生物/抗真菌能力以減少微生物生長。
如圖4至圖5中所繪示，如所展示藉由使用安裝夾118來安裝照明裝置，連同一框架部分120及用於容置電子裝置122之一容器一起。由 於如圖4中所展示抗微生物板106安裝於照明裝置(空間面上之抗微生物膜)上且照明裝置安裝於天花板柵格內，照明裝置及板變為密封粉塵使其不能進入下方空間之一障壁。因此一旦安裝裝置及板，自上方充滿粉塵之充氣室密封空間面。
儘管關於一天花板內之一頂置充氣室繪示且描述照明系統，然應瞭解可將照明裝置安裝於要求清淨空間能力的任一充氣室內。例如，可將照明裝置安裝於一移動醫用測試車輛之一儀錶板的一充氣室內。
圖6係實行本教示之一實施例之一例示性方法600的一流程圖。本文描述提供具有增強抗微生物性質、抗生物黏合性及清淨空間能力之一照明系統的一方法。在步驟610中，將一摻合抗微生物化合物添加至一照明裝置之正面或外表面上，以減少整個發光外表面區域上的細菌生長且控制其上之微生物拓殖。在例示性方法之步驟620中，安裝照明裝置以自發光外表面區域密封充氣室空間以提供清淨空間能力。
一般言之，本教示係關於一種提供在暴露於空氣下之整個發光區域上展現抗微生物/抗真菌能力的一照明裝置之系統及方法。在使用中，當啟動照明裝置時，光接觸抗微生物化合物使得釋放抗微生物劑以對抗空浮微生物及真菌。又，在安裝照明裝置時完全密封充氣室，提供具有清淨空間相容性之照明裝置。
藉由改變層壓板之尺寸可將相同裝置及技術的使用轉移至不同生產線。儘管例示性實施例經描繪具有一實質上係矩形之幾何形狀，然裝置之替代實施例可經組態以具有任意數目的形狀。熟習此項技術者將瞭解在不偏離本發明之範疇的情況下，可想像裝置之各種尺寸、形狀及組態。
此外，本教示不限制於醫用設定。本教示可應用於其中需控制 微生物生長且減少微生物拓殖的其他工業應用中。除一醫院設定外，抗微生物照明裝置100之一些其他應用包含(例如)護理之家、旅館、醫院、食品加工設施、農業設施、水池、醫用裝置製造、醫藥封裝及研究與發展設施。
針對根據本教示之包括所備製之一抗微生物/抗真菌膜的一照明裝置，實施微生物增殖及微生物存活率測試。使用JIS Z 2801測試方法測試微生物之增殖及存活率。JIS Z 2801測試方法經設計以定量測試塑膠及其他抗微生物表面抑制微生物生長或在一24小時之接觸週期內殺除其等的能力。
測試結果展示連續抑制微生物(諸如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、克雷伯氏肺炎桿菌、二甲氧苯青黴素抗性(MRSA)金黃色葡萄球菌、鮑氏不動桿菌、白色念珠菌、仙人掌桿菌、黑麴菌及肺炎鏈球菌)之微生物生長。重複此等實驗若干次，具有相同之結果。因此，顯而易見地，根據本發明備製之照明裝置係有效抗微生物劑。根據測試，判定一抗菌產品在抗菌活性大於或等於99%時具有抗菌有效性。
熟習此項技術者可特定言之鑑於上述教示作出仍將包括在本發明中之替代實施例、實例及修改。進一步言之，應瞭解用以描述本發明之術語旨在具有描述性而非限制性字詞的特性。
熟習此項技術者亦將明白在不背離本發明之範疇及精神的情況下，可組態上文所描述之較佳及替代實施例之各種調適及修改。因此，將瞭解，可不如本文特定言之描述般實行本發明，皆屬隨附申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧照明裝置
102‧‧‧光源
104‧‧‧附著機構；雙面膠帶；黏合層
106‧‧‧蓋板總成
118‧‧‧安裝夾

Claims (7)

  1. 一種照明系統，其包括：一照明裝置(fixture)，其包含一光源及組態以安裝在與一天花板柵格(ceiling grid)相關聯之一充氣室(plenum space)內；一透明/半透明(transparent or translucent)塑膠密封基板；及一撓性抗微生物(flexible antimicrobial)塑膠板材(sheet)，其層壓在該透明/半透明塑膠密封基板之一發光側上；其中該透明/半透明塑膠密封基板經組態以：(i)機械地(mechanically)固持該抗微生物塑膠板材；及(ii)當該密封基板及該照明裝置被安裝時，在該充氣室與該密封基板之該發光側之一區域之間創造一粒子障壁及自該發光側之該區域中完整地(completely)密封該充氣室。
  2. 如請求項1之系統，其中藉由一摻合程序(blending process)將一抗微生物添加劑(additive)併入至該塑膠板材內。
  3. 如請求項1之系統，其中藉由一塗覆程序將一抗微生物添加劑塗覆於該塑膠板材上。
  4. 如請求項1之系統，其中該塑膠板材包括一透明/半透明塑膠膜。
  5. 如請求項1之系統，其中該充氣室包括處於一天花板柵格上方之一頂置充氣室。
  6. 如請求項1之系統，其中層壓有該抗微生物添加劑之該密封基板經安裝於該天花板柵格內，使得完全密封該頂置充氣室。
  7. 如請求項1之系統，其中暴露於該空氣下之該整個外部發光表面展現抗微生物特性；且其中將一充氣室密封於一天花板柵格以提供清淨空間能力。
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