WO2021242148A1 - Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением - Google Patents

Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением Download PDF

Info

Publication number
WO2021242148A1
WO2021242148A1 PCT/RU2021/050149 RU2021050149W WO2021242148A1 WO 2021242148 A1 WO2021242148 A1 WO 2021242148A1 RU 2021050149 W RU2021050149 W RU 2021050149W WO 2021242148 A1 WO2021242148 A1 WO 2021242148A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
chamber
slot
radiation
respiratory
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/050149
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валерий Владимирович КРЮКОВ
Евгений Михайлович СТЕЛЬМАХОВИЧ
Original Assignee
Валерий Владимирович КРЮКОВ
Евгений Михайлович СТЕЛЬМАХОВИЧ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Владимирович КРЮКОВ, Евгений Михайлович СТЕЛЬМАХОВИЧ filed Critical Валерий Владимирович КРЮКОВ
Priority to EP21813251.2A priority Critical patent/EP4159285A4/en
Priority to BR112022023961A priority patent/BR112022023961A2/pt
Priority to CN202180038846.2A priority patent/CN115776911A/zh
Priority to US17/928,559 priority patent/US20230248877A1/en
Publication of WO2021242148A1 publication Critical patent/WO2021242148A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/006—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort with pumps for forced ventilation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
    • A62B18/10—Valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/12—Lighting means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes

Definitions

  • the invention can be used to create mobile air recirculators and personal protective equipment for the respiratory system (RPE) and vision from contact with their mucous membranes of pathogens, primarily viruses that spread by air and aerosol.
  • RPE respiratory system
  • the ultraviolet dose for 90% inactivation was: 339 - 423 ⁇ Wxs / cm 2 for single-stranded RNA, 444 - 494 ⁇ Wxs / cm 2 for single-stranded DNA, 662 - 863 ⁇ Wxs / cm 2 for double-stranded RNA and 910 - 1196 ⁇ Wxs / cm 2 for double-stranded DNA.
  • SOUSH-19 "pneumonia of Wuhan" contains single-stranded RNA, which corresponds to an irradiation dose of 339 - 423 ⁇ Whs / cm 2 of ultraviolet radiation with a wavelength of 254 nm (90% air disinfection). Accordingly, 700 - 850 ⁇ Whs / cm 2 provide 99% disinfection, and 1400 - 1700 ⁇ W> ⁇ s / cm 2 provide 99.9% disinfection according to SOSH-19.
  • UVC - LEDs with wavelengths close to the spectrum of mercury and other discharge UV lamps, together with their small dimensions and power consumption (low-voltage direct current from 6 V) gave impetus to the development of all kinds of RPE circuits with built-in emitters that increase the efficiency of protection against viral infections.
  • Examples of such designs are masks in which the UV emitter is placed directly in the breathing zone [3] or in some apparatus connected to this mask by a branch pipe [4].
  • utility models and various designs of RPE devices with UV emitters at the moment they are not used anywhere in the world. The reason for the lack of implemented inventions of this kind lies in the calculation of the effectiveness of UV irradiation of contaminated air in small flow chambers.
  • the photon flux per unit time through the specified volume and its average cross-sectional area (1 / cm 3 and 1 / cm 2 ) is many orders of magnitude greater than the concentration of virions, as well as events of absorption of photons by virions and damage to these virions. That is, the absolute and overwhelming number of photons from the lamps simply leaves the volume without participating in the inactivation of virions. Moreover, over time, the probability of effective destruction of a virion decreases exponentially with a decrease in the concentration of living, unaffected virions [1, 2].
  • this result can be easily explained by the exponential dependence of the probability of a photon hitting a living virion with an increase in the wave propagation volume. That is, in a large volume, a photon travels a longer path until it is absorbed by the wall (or leaves the interaction system). In a 5 x 5 x 3 meter room, its lifetime is about 10 ns, and the average path length in an environment is about 3 meters. In the flask of the experimental setup, this is 0.1 ns and about 3 cm.
  • the E cet parameter is extremely important, since it can be used to determine the required power of the radiation source for disinfection of a specific flowing volume of air.
  • ⁇ êt (Vo) and Vo we can obtain the required power of the radiation source for the RPE in relation to the size of its irradiation chamber and the air flow through it.
  • E v W> . ⁇ t / V, where W> . is the power of the optical field in the irradiation chamber, t is the irradiation time, V is the volume of the chamber.
  • ⁇ D - the power of the optical field in the irradiation chamber - is numerically equal to the radiation power of the source passing through the chamber volume until the total loss of photons (going outside the chamber, absorption).
  • the authors are solving the problem of creating affordable and highly effective means of personal biological protection (primarily of the respiratory system) based on point sources of UV radiation, including mobile recirculators with UV emitters for transport and small premises with autonomous or onboard low-voltage power supply based on UVC-LEDs, etc.
  • the technical result achieved by solving such a problem is to increase the level of bactericidal effectiveness of respiratory protection devices, etc. air disinfection devices.
  • a Device for inactivation of pathogens in an air stream is declared, hereinafter - a Device made in the form of a flow chamber having an internal volume and at least one wall limiting such an internal volume, at least in the internal volume of the chamber is located one ultraviolet light-emitting diode, wherein the entire inner surface of at least one specified wall is covered or made of a material that reflects ultraviolet radiation to form a multi-pass optical system, at least one specified wall has at least two through slots or openings, one of which is essentially inlet, the second - outlet from the condition of air flow through the internal volume of the chamber.
  • the device can be optionally equipped with a means of powering the LED, and the camera is made of a cylindrical or spherical or hemispherical shape or a simple or complex geometric shape with the intersection of curved surfaces.
  • the ratio of the sum of the areas of all slots or openings to the entire area of the inner surface of at least one specified wall of the chamber is minimal from the condition of the passage of air flow during inhalation / exhalation or pumping.
  • a personal respiratory protection device is also claimed, made in the form of a mask that covers at least the respiratory organs, with at least one respiratory channel and a nozzle mounted on the mask, which is made or contains the above Device from the condition, that the exit through slot or hole of such a Device faces the respiratory canal, and the inlet through slit or opening faces the surrounding atmosphere and is closed with an air-permeable filter.
  • an air-permeable membrane or filter can be additionally located between the mask and the outlet through slot or hole, and the inlet through slot or hole can be additionally closed with a breathing valve.
  • an air disinfection device comprising a means for air intake and forced air pumping, an exhaust funnel and the above-mentioned Device, with an inlet through slot or opening facing the air intake and pumping means, an outlet slot or opening toward the exhaust funnel.
  • FIG. 1. shows a universal schematic diagram of the design of the claimed Device
  • FIG. 2. is a schematic structural diagram of a personal respiratory protection device (RPE) based on the Device according to FIG. 1.
  • FIG. 3. power supply circuit of the RPE
  • Fig. 4. is a schematic structural diagram of a device for (mobile) air disinfection with forced recirculation based on the device according to FIG. 1.
  • the claimed group of the invention is based on the principle of treatment of contaminated air with ultraviolet radiation with a wavelength of 200-280 nm (UVC spectrum), well known from existing scientific and technical practice.
  • a fundamental difference from the existing technical solutions is the use of the declared devices of a multi-pass optical system (multi-pass chamber for irradiation of an air flow) as the main unit (element), which makes it possible to obtain in the internal volume of the chamber of the inactivation device the intensity of the source of the optical field, which is multiply increased relative to the primary, as a result, by reducing the power requirements of the UV source.
  • R is the reflection coefficient of the inner mirror surface, which determines the loss of photons for absorption by the walls in each reflected generation before they leave the camera on the n-pass (for an average photon).
  • R is the reflection coefficient of the inner mirror surface, which determines the loss of photons for absorption by the walls in each reflected generation before they leave the camera on the n-pass (for an average photon).
  • R is the reflection coefficient of the inner mirror surface, which determines the loss of photons for absorption by the walls in each reflected generation before they leave the camera on the n-pass (for an average photon).
  • the irradiation chamber surface area calculation model to be 2tgs1 2/4 + LAN1 ⁇
  • the inactivation device consists of a housing 1 with side walls and end walls 2, a UV LED 3, a UV reflective coating on the walls 4 and air-conducting slots / holes 5 in the end walls.
  • Figure 1 shows, in essence, a variant of a cylindrical device, the most technologically advanced from the point of view of practical manufacturing ..
  • the specific shape of the device chamber from the point of view of operability and achievement of the set result is optional, and is determined by essentially, the technical and technological capabilities of a particular production.
  • Table 1 clearly shows that it is industrially feasible to use UV reflectors with a reflectance of up to 99%.
  • the inactivation device as part of the RPE can be made, for example, in the form of a nozzle on the respiratory part of the respirator device in the region of the nasolabial triangle.
  • Inactivation device can also be made in the form of a replaceable cartridge installed in a nozzle located on the mask (body) of the RPE.
  • the inhaled air flows through the external filter 8 to the air gap, located by analogy with the flange to reduce radiation losses during scattering and reflection from the volume of the irradiation chamber.
  • a similar circular slit serves for the entry of irradiated air into the respiratory system. When exhaling, the flow goes in the opposite direction through the same chamber, i.e. both inhaled and exhaled air are disinfected with almost equal efficiency.
  • the RPE with an inactivation device can also be performed with a visor and two valves for inhalation behind the inlet filter and for exhalation through a separate air duct with the outlet of disinfected air from the irradiation chamber upwards under the transparent visor.
  • a constant flow of UV-treated exhaled air under the visor creates a protective layer (increased pressure of the stagnant flow) for the mucous membranes of the eyes under conditions of a leaky cover.
  • the visor itself serves as an obstacle to direct contact of contaminated aerosol into the eyes, as well as a means of forming a protective layer of irradiated exhaled air with increased pressure.
  • a mask with complete closure of the face contour with a plastic or glass transparent window filtering analogs: STALKER-25, ZM 6900 filter 6057, etc.
  • air supply through a respiratory-type device (as described above) or through the upper branch pipe with a vertical irradiation chamber, similar to swimming masks.
  • the latest version with a vertical nozzle can be equipped with a larger multi-pass irradiation chamber, an exhalation valve and a blower fan for increased comfort when wearing the device for a long time.
  • the air inlet / outlet has an area of about 3 cm 2 . This means that this device provides two slots of 6 cm 2 each.
  • the total area of possible radiation loss (leakage) is about 12 cm 2 . This makes it possible to estimate the average number of photon passes before leaving the multi-pass camera as the ratio of the area of the entire reflecting surface to the area of the leak holes. That is, and ⁇ 225/12 ⁇ 18 - 19 reflections (passes through the camera).
  • a practical option for the application of the claimed inactivation device can also be a small-sized air recirculation UV device with low energy consumption, with high technological and cost accessibility for use in transport (metro and railway cars, interiors of buses and minibuses, cabins and interiors of water and air transport, personal vehicles, military and special equipment).
  • Schematic diagram of such the device is shown in FIG. 4, where the following positions are designated: 10 - electric motor, 11 - fan, 12, 13 - air intake and exhaust sockets, respectively, 14 - radiation shield, 15 - removable filter, 16 - support legs.
  • the device is based on the inactivation device of FIG. 1.with multi-pass chamber U F-irradiation of the air flow.
  • This device is designed for a fairly high constant air flow rate, with forced circulation by means of a fan and an electric motor.
  • the flow rate is calculated based on considerations of an acceptable time for air disinfection in a given empty room (volume) for an acceptable time; as well as from the calculation of the people in the room, subject to the rhythm of their breathing, depending on the type of occupation and on the condition that this device will inactivate at least the same number of virions of a certain type in a unit of time, which can be emitted by all those present in the event of infection ...
  • a multilevel operation mode with several air flow rates and several UV sources in the irradiation chamber can be implemented in it.
  • the principle of organization of the irradiation chamber is no different from the previous RPE device. This is a multi-pass optical cavity with slit holes along the flanges for air circulation.
  • the device consumes about 20 - 25 W of electricity. Its main share falls on the fan (about 60 - 70%).
  • the device can operate from an on-board (6, 12, 24 V) or common electrical network with an adapter, an on-board battery or its own autonomous energy source.
  • the same bactericidal efficiency would require 5–7 W of light power of lamp recirculators without a multi-pass irradiation chamber (calculated according to [5]), and the power consumption would be about 100 W ( ⁇ 70% for powering the emitters).
  • the weight and dimensions of such a device would become much larger.
  • Patent for invention RU 2644097 dated 02/07/2018.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Accommodation For Nursing Or Treatment Tables (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для создания систем индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и зрения от болезнетворных микроорганизмов, распространяющихся воздушным и аэрозольным путем, а также при создании мобильных маломощных рециркуляционных систем УФ очистки и дезинфекции воздуха зарытого типа в малых помещениях и объёмах: салонах и кабинах различных транспортных средств, кабинетах, классах, медицинских помещениях и т.д. Согласно заявленным характеристикам, изобретение обеспечивает высокий уровень бактерицидной обработки потоков воздуха, в том числе и при дыхании человека, за счет облучения потока УФ- излучением от UVC – светодиодного источника с формированием в многопроходной камере облучения многократно усиленного светового потока. Технический результат выражается в кратном повышении бактерицидной эффективности прибора в сравнении с приборами без такой камеры, а также в таком же снижении требований к радиационной мощности первичных излучателей сообразно требуемой от прибора бактерицидной эффективности.

Description

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ И МОБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОСРЕДСТВОМ ОБЛУЧЕНИЯ ПРОТОЧНОГО ВОЗДУХА УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
Изобретение может быть использовано для создания мобильных рециркуляторов воздуха и средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и зрения от попадания на их слизистые оболочки болезнетворных организмов, в первую очередь вирусов, распространяющихся воздушным и аэрозольным путем.
За последние 20 лет в мире было зафиксировано несколько существенных вспышек вирусных болезней с разной степенью агрессивности вирионов, включая пандемию СОУШ-19. К самым опасным относятся болезни, переносимые капельножидким и воздушным (аэрозольным) путём, а также посредством контакта со слизистой дыхательных путей и глаз: порядка 10% пациентов подвергается заражению через слизистые глаз, 90% - через органы дыхания. Применяемые при этом способы и средства обеззараживания и обработки помещений/предметов широко известны, и предполагают озонирование, дезинфекционную обработку химическими составами или УФ - облучение (кварцевание).
В работах [1, 2] авторы оценили эффективность жесткого бактерицидного ультрафиолета на вирусные аэрозоли, рассматривая вирусы с различными типами нуклеиновых кислот при различной относительной влажности в процессе воздействия ультрафиолета. Для воздушно-капельных вирусов доза ультрафиолета для 90% инактивации составила: 339 - 423 мкВтхс /см2 для одноцепочной РНК, 444 - 494 мкВтхс/см2 для одноцепочной ДНК, 662 - 863 мкВтхс/см2 для двухцепочной РНК и 910 - 1196 мкВтхс/см2 для двухцепочной ДНК.
Примечательно, что для протестированных классов вирусов для достижения 99% инактивации потребовалась в два раза большая доза ультрафиолета, чем нужна была для достижения 90% инактивации. Кроме того, было установлено, что воздушно-капельные вирусы с одноцепочной нуклеиновой кислотой более восприимчивы к инактивации ультрафиолетом, чем с двухцепочными РНК и ДНК. Для всех протестированных вирусов при одинаковой степени инактивации доза ультрафиолета при относительной влажности 85% была выше, чем при относительной влажности 55%. Это связано с тем, что сорбция воды на поверхности вируса обеспечивает защиту от вызываемого ультрафиолетом повреждения ДНК или РНК. Например, СОУШ-19, «пневмония Уханя», содержит одноцепочную РНК, что соответствует дозе облучения 339 - 423 мкВтхс/см2 ультрафиолета с длиной волны 254 нм (90% дезинфекция воздуха). Соответственно, 700 - 850 мкВтхс/см2 обеспечивают 99% дезинфекцию, а 1400 - 1700 мкВт><с/см2 уже 99,9% дезинфекцию по СОУШ-19.
На основе существующих данных по воздействию У Ф-излучения на разные вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы достаточно давно созданы и используются ртутные лампы для облучения помещений и дезинфекции медицинских и бытовых приборов и изделий. С появлением ламп нового поколения и UVC (ультрафиолетовых) светодиодов ассортимент приборов лучевой дезинфекции существенно расширился. Появились проточные (рециркуляционные) приборы, способные работать на обеззараживание воздуха в помещениях в момент нахождения в них людей. Также появились и рециркуляционные УФ - дезинфекторы воды.
Однако, рециркуляторы с УФ - облучением, озонаторы и распылители антисептических составов малоэффективны против воздушно-капельных форм инфекции в больших помещениях со значительной инфильтрацией и большой плотностью потока людей (личный и общественный транспорт, магазины, кинотеатры, кафе, места общего пользования и т.д.). В свою очередь, костюмы (ОЗК) с автономными дыхательными аппаратами и противогазы крайне неудобны и малодоступны для абсолютного большинства населения и работников предприятий, а маски, в том числе, респираторного типа класса FFP-3 (N-95), по мнению многих специалистов, эффективны только в случаях, когда инфекция от заражённого выходит концентрировано с мелкодисперсной мокротой. Кроме того, при постоянном дыхании влага с растворенным микробами диффундирует вглубь маски и в итоге с вдыхаемым воздухом неизбежно попадает в организм.
Создание UVC - светодиодов с длинами волн, близкими к спектру ртутных и иных разрядных УФ-ламп, в совокупности с их малыми габаритами и энергопотреблением (низковольтный постоянный ток от 6 В) дало толчок к разработке всевозможных схем СИЗОД с встроенными излучателями, повышающих эффективность защиты от вирусных инфекций. Примерами таких конструкций могут служить маски, у которых УФ- излучатель помещен непосредственно в зону для дыхания [3] или в некий аппарат, связанный с этой маской патрубком [4]. Однако, несмотря на внушительное количество изобретений, полезных моделей и разного рода дизайнов устройств СИЗОД с УФ- излучателями, на данный момент нигде в мире не наблюдается их использования. Причина отсутствия внедренных изобретений такого рода кроется в расчете эффективности УФ-облучения зараженного воздуха в проточных камерах малого размера.
Анализ инженерных способов расчета необходимой мощности излучателей выявил ряд явных «нестыковок». Данные по экспозиционным поверхностным дозам Hs для l ~ 254 нм в инженерных таблицах [5] по некоторым вирионам (например: Hepatitis virus, Influenza virus) относительно бактерицидной эффективности 1бк давали серьезные расхождения с данными по одноцепочным РНК - вирусам из работ [1, 2]. При этом таблицы, как утверждается в публикации, экспериментальные и на их основе проектируются и реализуются реальные работающие изделия.
Второй серьезной нестыковкой, уже внутри самих инженерных таблиц [5], стало определение поверхностной Hs и объемной Hv доз как констант от конкретного микроорганизма, длины волны УФ и заданной 1бк.
Эти «нестыковки» или особенности методики расчета нивелировались экспериментальными «коэффициентом использования бактерицидного потока» и «индексом помещения».
Здесь необходимо пояснить, что эксперимент по определению доз может быть натурным или лабораторным. Но, в любом случае, он проходит с облучением конкретного вида излучателями некоторого конкретного объема или поверхности зараженного конкретными микроорганизмами воздуха. Для подсчета доз облучения важными факторами являются форма этого объема, тип и ракурс расположения излучателей, характеристики фотонного потока (пространственное и угловое распределение, частотный спектр). Роль формы объекта едва ли не определяющая. Если взять точечный источник и поместить его в длинный коридор или в квадратный кабинет, равно как, использовать в качестве колбы шар или длинный цилиндр того же объема, то поставить в соответствие Hs и Hv из разных объектов одинакового объема будет некорректно в связи с влиянием пространственного распределения излучения источника на его интенсивность от расстояния. То же самое можно с уверенностью сказать и про тип источника. У разрядной лампы и у диода совершенно разное распределение излучения. И просто соотносить их яркость или мощность в разных ракурсах будет неверно. Иными словами, использовать в расчетах Hs и Hv как связанные константы возможно только в случае подобия формы объекта облучения и типа излучателя. И поскольку к инженерным таблицам [5] нет комментариев относительно способа их экспериментальной верификации, то авторы настоящего решения в дальнейших расчетах использовали данные работ [1, 2], в которых раскрыт механизм эксперимента и данные по Hs можно с уверенностью считать обоснованными, при этом объемную дозу Hv, которая необходима для оценки дезинфекции потока, необходимо экстраполировать на подобный объём. Далее по тексту эта величина названа удельным объемным энерговкладом источника (Дж/см3).
В [1] опубликованы данные экспериментов, позже описанные в статье [2]. Анализ экспериментальной установки, где были получены эти результаты показал следующие особенности. Облучение инфицированного вирионами воздуха проводилось с бокового ракурса УФ-лампами в колбе из кварцевого стекла (минимальное поглощение УФ стенками). Размер колбы составлял в диаметре d = 5 см и длина около L = 20 см. Максимальная площадь сечения цилиндра по его оси Smax = dL = 100 см2. Каждая волна фотонов от источников (ламп) проходила через цилиндрическую колбу в радиальном направлении (по нормали к S) только ОДИН раз. То есть, суммарный поток (фотон/сек./см2) проходил через усредненную площадь облучения всей массы воздуха (по объёму цилиндра): hL, где h = d/21/2. То есть, через <S> = 71 см2 при условии примерно равного пробега всех фотонов потока в зараженной среде.
Обратим внимание на физическую модель процесса инактивации. Поток фотонов в единицу времени через указанный объём и среднюю площадь его сечения (1/см3 и 1/см2) на многие порядки больше концентрации вирионов, а также событий поглощения фотонов вирионами и поражений этих вирионов. То есть, абсолютное и подавляющее число фотонов от ламп просто покидает объем, не участвуя в инактивации вирионов. Тем более, что с течением времени вероятность эффективного поражения вириона падает экспоненциально с падением концентрации живых, непораженных вирионов [1, 2]. Это обстоятельство позволяет считать понятие «дозы облучения» в виде энергии, прошедшей через единицу усредненной по объему вещества площади, объективной величиной воздействия и константой для определения степени этого воздействия (поражающим фактором). Именно эта величина и определялась в эксперименте в привязке к степени инактивации вирионов от начальной концентрации.
Рассмотрим один из результатов. Как было экспериментально установлено, доза УФ-облучения для инактивации 99,9% 1-РНК - вирионов (подобно, например, СОУШ-19) достигалась при уровне дозы в D = 1400 - 1700 мкВт*сек/см2. Умножим максимальную величину полученной дозы на среднюю площадь облучения и поделим на облучаемый объем: Еу ~ DxS/V ~ 300 мкДж/см3 - это величина необходимого удельного энерговклада излучателей в объем экспериментальной колбы.
Определим удельный объёмный энерговклад источника излучения для дезинфекции небольшого помещения (метод кварцевания) 5 x 5 x 3 метра для заданного возбудителя и соответствующей поверхностной дозы и уровня инактивации. Источник считаем расположенным внутри помещения в центре так, что всё его излучение участвует в инактивации примерно равновероятно. Площадь поглощающей поверхности (поглощение предметами, стенками, полом и потолком 100%) составляет 25x2 + 15x4 = 110 м = 1,1 х 10 см . А объём помещения 5x5x3 = 75 м = 75 х 10 см . Исходя из смысла понятия дозы: D = Wxt/S = Е/S получим суммарную энергию излучения, необходимую для решения этой задачи: Е = 1870 Дж = Wt. А удельный объёмный энерговклад источника должен составить Еу ~ 25 мкДж/см3.
Мы наблюдаем большую разницу в необходимом удельном энерговкладе для достижения одного уровня инактивации в экспериментальной установке малого размера и в помещении. Объём колбы всего 400 см3, а объем помещения 75х 106 см3. При этом энерговклад различается как 300 : 25, то есть в 12 раз (логарифмическая зависимость In (V1/V2) = 1h(75c 106 см3/ 400 см3) ~ 12).
На элементарном уровне этот результат можно легко объяснить экспоненциальной зависимостью вероятности попадания фотона в живой вирион с ростом объема распространения волны. То есть, в большом объеме фотон проходит до своего поглощения стенкой (или выхода из системы взаимодействия) больший путь. В комнате 5 х 5 х 3 метра время его жизни около 10 нс, средняя длина пробега в среде около 3 метров. В колбе экспериментальной установки это 0,1 нс и около 3 см.
Таким образом, справедливым будет приближение для параметра Еу ~ Еу (V0) / |ln(V/Vo)| (а), из чего видно, что линейная экстраполяция для поправочных коэффициентов работает в области расчета объемов, отличающихся на 1 - 2 порядка более или менее корректно, но совсем не работает при отличии на 5 - 6 порядков, что мы и наблюдаем на практике в результате рассматриваемых экспериментов [1, 2].
Параметр Еу крайне важен, поскольку с его помощью можно определить необходимую мощность источника излучения для дезинфекции конкретного проточного объема воздуха. Пользуясь полученной формулой подобия и рассчитанными из подтвержденного эксперимента Еу (Vo) и Vo, мы можем получить необходимую мощность источника излучения для СИЗОД относительно размеров его камеры облучения и расхода воздуха через нее. Ev = W>. х t/V, где W>. - мощность оптического поля в камере облучения, t - время облучения, V - объем камеры. Еу = Wi х t/V = W c/n, где v = V/t - объёмный расход воздуха через камеру облучения. \\Д - мощность оптического поля в камере облучения - численно равна мощности излучения источника, проходящую через объём камеры до полной потери фотонов (выход за пределы камеры, поглощение).
Важным выводом из выше полученных расчетных характеристик является то, что с уменьшением размеров камеры облучения растет требуемый удельный энерговклад, а значит и мощность источника. Именно поэтому в [3] рассматривался вариант с многочисленными диодными источниками [3], в [4] - с отдельной камерой обеззараживания. Надо отметить, что оба эти варианта имеют существенные недостатки по борьбе с вирусной инфекцией путем УФ - облучения. Несмотря на преимущества UVB - UVC - диодов перед УФ-лампами в обеих заявках прослеживается высокая стоимость группы диодов (требуются десятки штук), высокая энергоемкость (большая емкость АКБ), довольно значительное паразитное тепловыделение, большие размеры и вес устройств. Именно этими факторами можно объяснить отсутствие внедрения патентованных разработок в этой области.
Таким образом, авторами решается задача создания доступных и высокоэффективных средств индивидуальной биологической защиты (в первую очередь органов дыхания) на основе точечных источников УФ-из лучения, в том числе, мобильных рециркуляторов с УФ-излучателями для транспорта и небольших помещений с автономным или бортовым низковольтным электропитанием на основе UVC- светодиодов и т.п. Технический результат, достигаемый при решении такой задачи, состоит в повышении уровня бактерицидной эффективности устройств защиты органов дыхания и т.п. устройств обеззараживания воздуха.
Для достижения поставленного результата заявлено Устройство инактивации болезнетворных микроорганизмов в потоке воздуха, далее - Устройство, выполненное в виде проточной камеры, имеющей внутренний объем и, по меньшей мере, одну стенку, ограничивающую такой внутренний объем, во внутреннем объеме камеры расположен, по меньшей мере, один светодиод ультрафиолетового спектра излучения, при этом вся внутренняя поверхность, по меньшей мере, одной указанной стенки, покрыта или выполнена из материала, отражающего ультрафиолетовое излучение с образованием многопроходной оптической системы, в по меньшей мере, одной указанной стенке выполнено, по меньшей мере, две сквозных щели или отверстия, одно из которых по существу является входным, второе - выходным из условия прохождения потока воздуха через внутренний объем камеры.
Устройство может быть опционально снабжено средством питания светодиода, а камера выполнена цилиндрической или сферической или полусферической формы или простой или сложной геометрической формы с пересечением криволинейных поверхностей. Кроме того, отношение суммы площадей всех щелей или отверстий ко всей площади внутренней поверхности, по меньшей мере, одной указанной стенки камеры минимально из условия прохождения потока воздуха при вдохе/выдохе или прокачке.
Для достижения поставленного результата заявлено также средство индивидуальной защиты органов дыхания, выполненное в виде маски, закрывающей, по меньшей мере, органы дыхания, с, по меньшей мере, одним дыхательным каналом и установленной на маске насадкой, которая выполнена или содержит вышеуказанное Устройство из условия, что выходная сквозная щель или отверстие такого Устройства обращена к дыхательному каналу, а входная сквозная щель или отверстие обращена в окружающую атмосферу и закрыта воздухопроницаемым фильтром.
Опционально, между маской и выходной сквозной щелью или отверстием дополнительно может быть расположена воздухопроницаемая мембрана или фильтр, а входная сквозная щель или отверстие дополнительно закрыта дыхательным клапаном.
Для достижения поставленного результата также заявлено устройство дезинфекции воздуха, содержащее средство воздухозабора и принудительной прокачки воздуха, выхлопной раструб и вышеуказанное Устройство, входной сквозной щелью или отверстием обращенное к средству воздухозабора и прокачки, выходной щелью или отверстием - к выхлопному раструбу.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется следующими графическими материалами.
На фиг. 1. изображена принципиальная универсальная схема конструкции заявленного Устройства, на фиг. 2. - принципиальная конструктивная схема средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) на основе Устройства согласно фиг.1., на фиг. 3. схема питания СИЗОД, на фиг. 4. - принципиальная конструктивная схема устройства (мобильного) дезинфекции воздуха с принудительной рециркуляцией на основе Устройства согласно фиг.1., на фиг. 5. показана зависимость роста интенсивности оптического поля в многопроходной камере облучения в единицах интенсивности исходного источника от коэффициента отражения внутренних поверхностей (среднее число проходов п = 10, 20), на фиг.6. - зависимость роста интенсивности оптического поля в многопроходной камере облучения в единицах интенсивности исходного источника от среднего числа проходов излучения (коэффициент отражения от внутренних поверхностей R = 0,90 - 0,99).
В основе заявленной группы изобретения лежит хорошо известный из существующей научной и технической практики принцип обработки зараженного воздуха ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 - 280 нм (UVC - спектр). Принципиальным отличием от существующих технических решений является использование в качестве основного узла (элемента) заявленных устройств многопроходной оптической системы (многопроходной камеры облучения потока воздуха), что позволяет получить во внутреннем объеме камеры устройства инактивации многократно усиленную относительно первичной интенсивность источника оптического поля, как следствие, многократно снизив требования к мощности источника ультрафиолетового излучения. Возможность достижения поставленного результата в этом случае обусловлена тем, что использование многопроходной (по оптическому пути) камеры облучения с внутренней отражающей поверхностью позволяет добиться во внутреннем объеме камеры многократного отражения фотонов, участвующих в генерации оптического дезинфицирующего поля, при котором, как следствие, мощность оптического поля в камере облучения W^, будет складываться из дискретного ряда волн разных поколений.
Действительно, мощность источника излучения W = I х hv, где I - количество излучаемых фотонов в единицу времени (поток), a hv - их энергия. Если фотон один раз проходит по своему среднему пути через объем камеры, то мощность оптического поля равна мощности источника. Но если фотоны испытывают в среднем до их потери через воздушные щели п отражений, то поток фотонов I = Io + IoR + IoR2 + ...+ IoR11 1 ~ In х ( 1 - Rn)/ (1 - R). Здесь R - коэффициент отражения внутренней зеркальной поверхностью, определяющий потери фотонов на поглощение стенками в каждом отраженном поколении до их выхода из камеры на n-проходе (для среднестатистического фотона). В свою очередь, для цилиндрической камеры внутренним диаметром 6 см и длиной не более 9 см. площадь поверхности камеры облучения в расчетной модели составит 2тгс12/4 + лс1 ~
225 см2, объем d2L/4 ~ 250 см3. Тогда, по полученной ранее формуле подобия (а) параметр Еу ~ Еу (V0) / |ln(V/V0)| ~ 300 / |1п(400/250)| ~ 640 мкДж/см3. Следует отметить, что представленные выше параметры камеры (в примере использования заявленного устройства инактивации в составе СИЗОД) приведены для наглядности расчета из соображений эргономики, удобства эксплуатации, обслуживания и инженерных соображений.
Со ссылкой на фиг.Е устройство инактивации состоит из корпуса 1 с боковыми стенками и торцевыми стенками 2, УФ-светодиода 3, УФ-отражающего покрытия стенок 4 и воздухопроводящих щелей/отверстий 5 в торцевых стенках. На фиг.1 отображен, по существу, вариант устройства цилиндрической формы, наиболее технологичный с точки зрения практического изготовления.. Однако, для специалиста очевидно, что конкретная форма камеры устройства с точки зрения работоспособности и достижения поставленного результата носит опциональный характер, и определяется, по существу, техническими и технологическими возможностями конкретного производства.
Возможность отражения ультрафиолетового излучения внутренней поверхностью стенок камеры устройства инактивации в практических вариантах может быть реализована, например, путем использования различных покрытий, наносимых или наклеиваемых на внутреннюю поверхность таких стенок - специально обработанной MgF2 или иным подходящим реагентом алюминиевой фольги, тонких металлических листов, плёнок серебра, золота и т.п. Выборочные примеры покрытий на основе [6] представлены в нижеследующей таблице 1.
Таблица 1
Figure imgf000011_0001
Из таблицы 1 наглядно видно, что промышленно осуществимо использование УФ отражателей с коэффициентом отражения до 99%.
В качестве примера использования светодиода с ультрафиолетовым спектром излучения со ссылкой на [8] можно упомянуть светодиод G6060 серии LEUVA66H70HF00 с длиной волны волне 278 (270 - 285) нм, мощностью излучения 70 - 110 мВт, 6,5 В, 350 - 500 мА, размер 6,0x6,0x1,35 мм.
Для специалиста очевидно, что возможно также использование комбинации светодиодов в виде группы диодов на одной или разных платах, в том числе, с возможностью расположения (закрепления) таких светодиодов в различных точках внутреннего объема камеры облучения. Для подобного варианта реализации см., например, светодиод SMD 3535 модель JZ-UFDC3535FFQUSC-R0 с длиной волны 275 (265 - 285) нм, ток 100 - 150 мА, 6 В, мощность излучения 12 мВт, размер 3,6x3,6x1,62 мм, [9].
Возможность практической реализации заявленного устройства инактивации в рамках СИЗОД рассмотрим со ссылкой на фиг.2, где следующим позициями обозначены: маска СИЗОД 6, средства питания УФ-светодиода 7, съёмный внешний фильтр 8 и воздухопроницаемый экран 9. Конструктивно, устройство инактивации в составе СИЗОД может быть выполнено, например, в виде насадки на дыхательную часть прибора-респиратора в районе носа-губного треугольника. Устройство инактивации может быть также выполнено в виде сменного картриджа, устанавливаемого в насадку, расположенную на маске (корпусе) СИЗОД. Вдыхаемый воздух поступает через внешний фильтр 8 к воздушной щели, расположенной по аналогии с фланцем для сокращения потерь излучения при рассеянии и отражении из объема камеры облучения. Аналогичная круговая щель служит для поступления облученного воздуха в органы дыхания. При выдыхании поток идет в обратном направлении через ту же камеру, т.е. происходит обеззараживание как вдыхаемого, так и выдыхаемого воздуха с почти одинаковой эффективностью.
СИЗОД с устройством инактивации также может исполняться с забралом и двумя клапанами для вдоха за входным фильтром и для выдоха - по отдельному воздуховоду с выходом продезинфицированного воздуха из камеры облучения по направлению вверх под прозрачное забрало. В таком варианте постоянный приток обработанного УФ- излучением выдыхаемого воздуха под забрало создает защитный слой (повышенное давление тормозящегося потока) для слизистых оболочек глаз в условиях негерметичного прикрытия. Само забрало служит препятствием для прямого попадания заражённой аэрозоли в глаза, а также средством формирования защитного слоя облученного выдыхаемого воздуха с повышенным давлением. Также возможен вариант маски с полным закрытием контура лица с пластиковым или стеклянным прозрачным окном (фильтрующие аналоги: STALKER-25, ЗМ 6900 фильтр 6057 и т.д.) и подводом воздуха через устройство респираторного типа (как описано выше) или через верхний патрубок с камерой облучения вертикального расположения, подобно маскам для плавания. Последняя модификация с вертикальным патрубком может быть укомплектована многопроходной камерой облучения большего размера, клапаном выдоха и вентилятором наддува для повышения комфортности при длительном ношении устройства.
Вопрос выбора размера щелей/отверстий в торцах устройства инактивции лежит сугубо в практической области из условия обеспечения комфортности дыхания с одной стороны, и обеспечения нахождения фотонов во внутреннем объеме камеры - с другой. Из данных, опубликованных в [7], следует, что среднее потребление воздуха легкими человека в зависимости от физической нагрузки и эмоционального состояния находится в пределах секундного расхода на вдохе и выдохе v ~ 500 - 2000 см3/с. На основе таких данных, для расчета максимального расхода воздуха через камеру облучения при дыхании человека (размера щелей/отверстий) можно руководствоваться средними экспериментальными данными о легочной вентиляции, истинном количестве потребления кислорода и тепловыделении взрослого человека согласно таблице 2 . Таблица 2.
Figure imgf000013_0002
Например, по аналогии с респираторами, снабженными пылевыми съемными фильтрами, для комфортности дыхания выберем площадь воздухозаборной щели вдвое больше, так как в данном случае имеет место две щели, а значит и два гидравлических сопротивления. У стандартного респиратора воздушный вход/выход имеет площадь около 3 см2. Значит в данном устройстве предусмотрены две щели по 6 см2 каждая. Общая площадь возможной потери излучения (утечки) около 12 см2. Это позволяет оценить среднее число проходов фотона до покидания многопроходной камеры как отношение площади всей отражающей поверхности к площади отверстий утечки. То есть , и ~ 225/12 ~ 18 — 19 отражений (проходов через камеру).
Определим прирост интенсивности (потока) оптического поля за счет многопроходной отражательной системы в камере облучения: Мо для коэффициентов отражения R = 0,95 и 0,99. Для 0,95 прирост составит примерно 12, а для 0,99 примерно 16,5. Разница не очень существенна. В дальнейших расчетах примем этот коэффициент в размере 15. Таким образом, сообразно расходу вдыхаемого воздуха, мощность оптического поля в камере:
Figure imgf000013_0001
= Ev / v ~ 0,3 - 1, 2 Вт, отсюда необходимая мощность излучателя для СИЗОД (маски) 20 - 80 мВт.
Практическим вариантом применения заявленного устройства инактивации может являться также малогабаритный воздушный рециркуляционный УФ-прибор с низким энергопотреблением, с высокой технологической и ценовой доступностью для применения на транспорте (вагоны метро и ж/д, салоны автобусов и маршрутных микроавтобусов, кабины и салоны средств водного и воздушного транспорта, личного автотранспорта, военной и специальной техники). Принципиальная схема такого устройства показана на фиг. 4, где следующими позициями обозначены: 10 - электрический двигатель, 11 - вентилятор, 12, 13 - раструбы воздухозабора и выхлопа, соответственно, 14 - радиационный экран, 15 - съёмный фильтр, 16 - опорные стойки. Как и в случае с СИЗОД, основой прибора служит устройство инактивации фиг. 1. с многопроходной камерой У Ф-облучения потока воздуха.
Данный прибор рассчитан на постоянный довольно высокий расход воздуха, с принудительной циркуляцией при помощи вентилятора и электродвигателя. Расход рассчитывается из соображений приемлемого времени на обеззараживание воздуха в заданном пустом помещении (объеме) за приемлемое время; а также из расчёта находящихся в помещении людей при условии ритма их дыхания в зависимости от рода занятий и с условием, что данный прибор будет инактивировать в единицу времени, как минимум, такое же количество вирионов определенного типа, какое могут эмитировать все присутствующие в случае их заражения. Для оптимизации работы прибора в нём может быть реализован многоуровневый режим работы с несколькими расходами прокачки воздуха и несколькими источниками УФ в камере облучения. Принцип организации камеры облучения ничем не отличается от предыдущего устройства СИЗОД. Это многопроходный оптический резонатор с щелевыми отверстиями по фланцам для прокачки воздуха.
В качестве примера такого прибора со ссылкой на фиг. 4. предлагается использование группы из 3-х UVC светодиодов полной мощностью в 1 Вт каждый - UVC G6060 средней волной 260 - 275 нм (потребляемая мощность 1 - 3 Вт, световая мощность около 70 - 110 мВт, цена у производителя 70 - 90 $) [8]. В режиме прокачки 20 литров/сек. (эквивалентно спокойному дыханию 40 человек) обеспечивается инактивация до 99,0% вирионов с 2-х-цепочечной ДНК или гарантировано 99,9% вирионов, например, СОУШ-19 при размерах камеры облучения d = 10 cM/ L = 30 см.
Прибор потребляет около 20 - 25 Вт электроэнергии. Основная ее доля приходится на вентилятор (около 60 - 70%). Прибор может работать от бортовой (6, 12, 24 В) или общей электрической сети с адаптером, бортового АКБ или собственного автономного источника энергии. В качестве примера, для такой же бактерицидной эффективности потребовалось бы 5 - 7 Вт световой мощности ламповых рециркуляторов без многопроходной камеры облучения (расчет по [5]), а энергопотребление составило бы около 100 Вт (~ 70% на питание излучателей). Существенно больше стали бы вес и габариты такого прибора.
Повышение бактерицидной эффективности заявленной группы изобретений за счет применения многопроходной оптической камеры облучения потока воздуха, и, как следствие, рост интенсивности оптического поля, наглядно иллюстрируется графиками интенсивности оптического поля в зависимости от коэффициента отражения и среднего числа отражений (проходов) на фиг. 5 и 6. Из представленных графиков видно, что, исходя из расчётно-опытной модели, применение заявленного технического решения, а именно, обустройство в СИЗОД или мобильном рециркуляторе воздуха с УФ-облучением на UVC-диодах-излучателях, обособленной многопроходной оптической камеры облучения, способно сократить требуемую для достижения нужных параметров инактивации мощность первичных источников более чем на порядок. Очевидно, что в той же пропорции сокращается энергопотребление приборов и паразитное тепловыделение, а также их себестоимость, что делает их производство и эксплуатацию технически осуществимой и экономически привлекательной.
Список литературы
1. «Inactivation of Virus-Containing Aerosols by Ultraviolet Germicidal Irradiation», Article in Aerosol Science and Technology · December 2005, DOI: 10.1080/02786820500428575.
2. Christopher M. Walker GwangPyo Ко Effect of Ultraviolet Germicidal Irradiation on Viral Aerosols, 2007.
3. Патент на полезную модель RU 46664 от 27.07.2005. Новожилов А. А, Павлова Е. К.
4. Патент на изобретение RU 2644097 от 07.02.2018. Смотров А. Ф., Глушко Н. Г., Рымарь Я. А.
5. https://retailengineering.ru/raschet-kolichestva-obluchatelej -recirkulyatorov- medicinskix/
6. https://www.uv-expert.ru/catalog/komponenty-uf-sistemy/otrazhatel-dlya-uf- lampy/.
7. Физиология человека. В 3-х т. Т. 2. Пер с англ. / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. — М.: Мир, 1996. — 313 с.: ил. — ISBN 5-03-002544-8.
8. https://www.lasercomponents.com/de/?embedded=l&file=fileadmin/user_upload/ home/Datasheets/lg/leuva66h70hf00_278nm_high_power.pdf&no_cache= 1
9. https://aliexpress. ru/i/33021565263. html?spm=a2g0v.12057483.0.0.52c7610cdt24 Tl.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство инактивации болезнетворных микроорганизмов в потоке воздуха, выполненное в виде проточной камеры, имеющей внутренний объем и, по меньшей мере, одну стенку, ограничивающую такой внутренний объем, во внутреннем объеме камеры расположен, по меньшей мере, один светодиод ультрафиолетового спектра излучения, при этом вся внутренняя поверхность, по меньшей мере, одной указанной стенки покрыта или выполнена из материала, отражающего ультрафиолетовое излучение с образованием многопроходной оптической системы, в, по меньшей мере, одной указанной стенке выполнено, по меньшей мере, две сквозных щели или отверстия, одно из которых по существу является входным, второе - выходным из условия прохождения потока воздуха через внутренний объем камеры.
2. Устройство по п. 1, дополнительно снабженное средством питания светодиода.
3. Устройство по п.п.1 или 2, в котором камера выполнена цилиндрической или сферической или полусферической формы или простой или сложной геометрической формы с пересечением криволинейных поверхностей.
4. Устройство по любому из п.п. 1-3, в котором отношение суммы площадей всех щелей или отверстий ко всей площади внутренней поверхности, по меньшей мере, одной указанной стенки камеры минимально из условия прохождения потока воздуха при вдохе/выдохе или прокачке.
5. Средство индивидуальной защиты органов дыхания, выполненное в виде маски, закрывающей, по меньшей мере, органы дыхания, с, по меньшей мере, одним дыхательным каналом и установленной на маске насадкой, которая выполнена или содержит устройство по любому из п. п. 1-4 из условия, что выходная сквозная щель или отверстие такого устройства обращена к дыхательному каналу, а входная сквозная щель или отверстие обращена в окружающую атмосферу и закрыта воздухопроницаемым фильтром.
6. Средство по п.5, в котором между маской и выходной сквозной щелью или отверстием дополнительно расположена воздухопроницаемая мембрана или фильтр.
7. Средство по п.п.5 или 6, в котором входная сквозная щель или отверстие дополнительно закрыта дыхательным клапаном.
8. Устройство дезинфекции воздуха, содержащее средство воздухозабора и принудительной прокачки воздуха, выхлопной раструб и устройство по любому из п.п.1- 4, входной сквозной щелью или отверстием обращенное к средству воздухозабора и прокачки, выходной щелью или отверстием - к выхлопному раструбу.
PCT/RU2021/050149 2020-05-29 2021-05-28 Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением WO2021242148A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21813251.2A EP4159285A4 (en) 2020-05-29 2021-05-28 PERSONAL AND MOBILE DEVICES FOR PROVIDING BIOLOGICAL PROTECTION BY ULTRAVIOLET IRRADIATION OF RECIPROCATED AIR
BR112022023961A BR112022023961A2 (pt) 2020-05-29 2021-05-28 Dispositivos pessoal e móvel para fornecer proteção biológica pela irradiação ultravioleta do ar recirculado
CN202180038846.2A CN115776911A (zh) 2020-05-29 2021-05-28 通过循环空气的紫外线照射提供生物保护的个人和移动设备
US17/928,559 US20230248877A1 (en) 2020-05-29 2021-05-28 Personal and mobile devices for providing biological protection by the ultraviolet irradiation of recirculated air

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117832 2020-05-29
RU2020117832A RU2729292C1 (ru) 2020-05-29 2020-05-29 Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021242148A1 true WO2021242148A1 (ru) 2021-12-02

Family

ID=72085406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/050149 WO2021242148A1 (ru) 2020-05-29 2021-05-28 Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230248877A1 (ru)
EP (1) EP4159285A4 (ru)
CN (1) CN115776911A (ru)
BR (1) BR112022023961A2 (ru)
RU (1) RU2729292C1 (ru)
WO (1) WO2021242148A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113041373A (zh) * 2021-04-29 2021-06-29 北京航天三发高科技有限公司 一种切削液紫外线消毒装置及其消毒效率的确定方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11806558B2 (en) 2020-06-26 2023-11-07 Clear Blew Body-worn air-treatment devices and methods of deactivating pathogens
WO2022060238A1 (ru) * 2020-09-17 2022-03-24 Михаил Юрьевич ВИНОКУРОВ Устройство для обеззараживания воздуха
RU201261U1 (ru) * 2020-09-21 2020-12-07 Олег Леонидович Грицай Портативное устройство для обработки воздуха
US11744913B2 (en) * 2020-11-05 2023-09-05 Bolb Inc. Fluid conduit disinfector
RU2749123C1 (ru) * 2020-12-17 2021-06-04 Остаров Юрий Юсуфович Защитная маска с бактерицидной обработкой воздуха
RU202443U1 (ru) * 2021-01-22 2021-02-18 Николай Николаевич Лебедь Портативный дезинфектор воздуха
RU2769221C1 (ru) * 2021-11-15 2022-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Индивидуальная многоразовая защитная маска с ультрафиолетовым облучателем воздуха
WO2023154965A2 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 XCMR Inc. Symmetrical flow respirator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5165395A (en) * 1992-02-14 1992-11-24 Ricci Mark R Ultra-violet germicidal mask system
RU46664U1 (ru) 2004-10-21 2005-07-27 Новожилов Алексей Александрович Респиратор
RU2404816C1 (ru) * 2009-09-29 2010-11-27 Открытое акционерное общество "DOMO" Средство индивидуальной защиты от вирусной инфекции
US20140360496A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 Harvey Reese Personal health device
CN206587294U (zh) * 2017-03-02 2017-10-27 张利峰 一种空气净化杀菌防雾霾口罩
RU2644097C1 (ru) 2016-09-28 2018-02-07 Александр Федорович Смотров Дыхательное устройство, маска индивидуальная защитная (варианты), портативное устройство обработки воздуха

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6497840B1 (en) * 1992-10-09 2002-12-24 Richard P. Palestro Ultraviolet germicidal system
US7326387B2 (en) * 2002-05-20 2008-02-05 Theodore A. M. Arts Air decontamination devices
CN2643897Y (zh) * 2003-06-20 2004-09-29 重庆中电大宇卫星应用技术研究所 携带式消毒灭菌空气净化器
GB0706507D0 (en) * 2007-04-03 2007-05-09 Medi Immune Ltd Protective device
CN102281933A (zh) * 2008-12-19 2011-12-14 北卡罗来纳大学夏洛特分校 用于使用点辐射源进行流体的细菌消毒的系统和方法
CN202209742U (zh) * 2011-08-25 2012-05-02 佛山柯维光电股份有限公司 一种高效的空气消毒杀菌装置
CN102327637B (zh) * 2011-08-25 2014-11-05 佛山柯维光电股份有限公司 一种多功能led紫外空气消毒装置
JP5812970B2 (ja) * 2012-11-19 2015-11-17 株式会社トクヤマ 空気清浄装置
RU144349U1 (ru) * 2013-11-22 2014-08-20 Закрытое акционерное общество Производственная компания "Лаборатория импульсной техники" Устройство обеззараживания воздуха
US10335618B2 (en) * 2014-07-03 2019-07-02 Ling Zhou Breathing apparatus with ultraviolet light emitting diode
WO2016057881A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 The Johns Hopkins University Clean air pillow
JP6124956B2 (ja) * 2015-07-22 2017-05-10 株式会社トクヤマ 衛生マスクシステム
RU173502U1 (ru) * 2017-03-22 2017-08-29 Общество с ограниченной ответственностью "Нижегородский институт прикладных технологий" Защитная медицинская маска
CN106890402B (zh) * 2017-05-08 2023-01-24 东方万佳科技有限公司 有害颗粒状污染物过滤口罩
CN209967465U (zh) * 2019-05-15 2020-01-21 青岛优威迪光电科技有限公司 一种紫外消毒口罩

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5165395A (en) * 1992-02-14 1992-11-24 Ricci Mark R Ultra-violet germicidal mask system
RU46664U1 (ru) 2004-10-21 2005-07-27 Новожилов Алексей Александрович Респиратор
RU2404816C1 (ru) * 2009-09-29 2010-11-27 Открытое акционерное общество "DOMO" Средство индивидуальной защиты от вирусной инфекции
US20140360496A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 Harvey Reese Personal health device
RU2644097C1 (ru) 2016-09-28 2018-02-07 Александр Федорович Смотров Дыхательное устройство, маска индивидуальная защитная (варианты), портативное устройство обработки воздуха
CN206587294U (zh) * 2017-03-02 2017-10-27 张利峰 一种空气净化杀菌防雾霾口罩

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Inactivation of Virus-Containing Aerosols by Ultraviolet Germicidal Irradiation", ARTICLE IN AEROSOL SCIENCE AND TECHNOLOGY, December 2005 (2005-12-01)
CHRISTOPHER M, WALKER GWANGPYO KO EFFECT OF ULTRAVIOLET GERMICIDAL IRRADIATION ON VIRAL AEROSOLS, 2007
See also references of EP4159285A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113041373A (zh) * 2021-04-29 2021-06-29 北京航天三发高科技有限公司 一种切削液紫外线消毒装置及其消毒效率的确定方法
CN113041373B (zh) * 2021-04-29 2023-09-08 北京航天三发高科技有限公司 一种切削液紫外线消毒装置及其消毒效率的确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4159285A1 (en) 2023-04-05
EP4159285A4 (en) 2024-04-10
US20230248877A1 (en) 2023-08-10
RU2729292C1 (ru) 2020-08-05
CN115776911A (zh) 2023-03-10
BR112022023961A2 (pt) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2729292C1 (ru) Индивидуальные и мобильные устройства биологической защиты посредством облучения проточного воздуха ультрафиолетовым излучением
US11648331B2 (en) Systems, apparatus and methods for purifying air
US20050163648A1 (en) Method and apparatus for sterilizing air in large volumes by radiation of ultraviolet rays
RU173502U1 (ru) Защитная медицинская маска
US20210372637A1 (en) Methods and Systems for Air Management to Reduce or Block Exposure to Airborne Pathogens
WO2007035907A2 (en) Germicidal lamp
US11911538B2 (en) Instantaneous sterilization system for ventilation and air conditioning
JP2022034539A (ja) セントラル空調用の殺ウイルス及び滅菌装置
US20210330851A1 (en) Face mask with enhanced uv-c sterilization flow path and low resistance to inhalation
CN116157162A (zh) 紫外线空气消毒器
US20220170651A1 (en) Method and system for air ventilation, sterilization and filtration
RU2746515C1 (ru) Защитная медицинская маска с ультрафиолетовым обеззараживателем
CN212700128U (zh) 便携式紫外线消毒呼吸防护设备
US11844883B2 (en) Disinfecting fluid using disinfection light
ES1249340U (es) Desinfeccion de salas mediante ultravioleta germicida
JP2017136191A (ja) オゾンガス消毒器
JP2022181188A (ja) Ｕｖｃ ｌｅｄ除菌装置
CN211751890U (zh) 一种消毒呼吸器及其气体紫外线消毒装置
JP2022113611A (ja) 空間浄化システム
CN115397478A (zh) 空气消毒装置和利用空气消毒装置的方法
TR202011095A2 (tr) Kanalsiz kli̇ma si̇stemleri̇ i̇ç üni̇teleri̇ i̇çi̇n uvc hava dezenfeksi̇yon ci̇hazi
US20230302188A1 (en) Expandable system for purification and disinfection of air
JP7471635B2 (ja) 送風殺菌装置
Sandle Shining (invisible) light on viral pathogens: Virucidal contamination control strategies using UV-C light
KR102319481B1 (ko) 복합 살균기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21813251

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112022023961

Country of ref document: BR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202217070981

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112022023961

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20221124

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021813251

Country of ref document: EP

Effective date: 20230102