UV消毒系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年6月1日提交的申请号为63/033，044的在先美国申请的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及设备消毒领域，并且具体地，涉及一种利用紫外线电磁辐射执行消毒操作的消毒腔室。

背景技术

紫外线(UV)辐射可以用于许多应用，包括但不限于消毒、材料固化和通信。紫外线辐射通常分为三个波段：波长从315至400nm的UVA，波长从280至315nm的UVB，以及波长从100至280nm的UVC。众所周知，当受污染表面暴露于临界(critical)能量水平的UV光时，UVC波段可以有效杀灭受污染表面上的细菌和病毒。使用UV辐射进行消毒已经用过不同物理形式在水净化、空气净化和表面消毒中得到证明。与诸如使用加热、压力、蒸汽和/或液体等传统消毒方法相比，UV消毒具有许多优点。在足够的UV辐射能量的情况下，UV辐射消毒可以在几秒钟内完成。传统的消毒方法需要更长的时间并且有额外的过程。然而，使用UV光进行消毒的挑战之一在于使具有足够能量密度的光照射到需要消毒的物体的每个表面和位置。而且，UV光天然地对皮肤和眼睛有害，因此还需要使用UV光的安全措施。

本发明描述了一种使UVC光能够到达需要消毒的物体周围的所有位置和表面的系统。本发明利用UV消毒腔室内的UVC可透射(UVC transparent)支架和球形反射器，使UV能量均匀分布，以照射到需要消毒的物体的所有暴露表面。本发明与现有技术的不同之处在于本发明的系统允许物体的表面均匀饱和地受UVC辐射。

发明内容

鉴于已知类型的消毒腔室的上述固有缺点，一种改进的UV系统可以提供至少满足以下目标的腔室：其有效传输具有足够的能量密度的UV辐射以执行消毒，将UV辐射传输到待消毒物体的每个暴露表面，操作简单，并且制造成本低。这样，一种新的改进型UV消毒系统可以包括位于带有球形反射器的腔室中的至少一个UV光源和至少一个UV可透射支撑表面，该腔室本身可以为球形或者可以包含多个反射器以实现这些目标。

因此概述了本发明的更重要的特征以便可以更好地理解下面的更详细的描述并且可以更好地理解当前对本领域的贡献。本发明的附加特征将在下文中描述并且将形成所附权利要求书的主题。

参照形成本说明书的一部分的附图，本发明的许多目的将从以下描述和所附权利要求书中变得明显，在说明书中，相同的附图标记指示多个视图中的相应部件。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或附图中所示的结构细节和组件布置。本发明能够具有其他实施例，并且能够以各种方式来实践和实现。而且，应当理解的是，本文使用的措辞和术语是为了描述而不应被视为限制。

因此，本领域的技术人员将理解的是，本公开所基于的概念可以容易地用作设计实现本发明的几个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，只要这种等效结构不脱离本发明的精神和范围，则权利要求书被视为包括这种等效结构。

附图说明

图1是详细说明与系统一起使用的UV消毒腔室的外部的示意图。

图2是如图1所描绘的腔室的内部的一个实施例的示意图。

图3是如图1所描绘的腔室的内部的备选实施例的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，本文描述UV消毒腔室的优选实施例。需要说明的是，除非文中另有明确指示，否则本说明书中使用的冠词“一”、“一个”、“该”均包括复数引用。

参照图1，UV消毒系统(100)包括：外壳(101)、门(102)、系统信息显示器(103)以及用于开门和锁定门从而进入内部腔室的门把手(104)。可以提供支脚(105)以增加系统(100)的表面稳定性，并且可以使用电源线(113)来连接到电源。如果需要，则该系统还可以由电池供电。

图2描绘了UV消毒腔室的一个实施例的示意性轮廓，其中(200)为系统。如前所述，提供了具有门(202)、把手(204)、支脚(205)和系统显示器(203)的外壳(201)。系统显示器(203)可以提供用于消毒腔室的用户控制界面。还提供了电源(213)。还提供门的互锁(interlock)(206)。当通过打开门来触发互锁(206)时，它将切断系统中的所有UV光，以防止意外的UV发射伤害用户。确保互锁(206)是UV发射的先决条件，并且是用于用户安全的故障保险开关。

优选的腔室(207)是本发明的关键组件。腔室(207)的内部轮廓主要是具有内球面(208)的空心球体(除了内门表面之外，可能但不一定是空心球体)。表面(208)将对光源特别是对UVC波长具有高反射性。表面(208)可以涂有反射涂料、反射膜，或者可以是未涂覆的抛光或镜面加工的表面。两个UVC光源(209a)、(209b)位于腔室(207)的不同位置。光源(209a)、(209b)可以是LED或可以产生所需波长和功率的任意其他类型的发光结构。根据对光强度的需求，光源(209a)、(209b)可以均为单个光源或多个小型光源。UVC光源可以是一个或多个LED、汞灯或适合发射UVC光的任意其他光源。同样，可能存在两个以上的光源，或者甚至仅存在一个光源(然而这将以某些方式限制发明的有效性)。任意光源的光束角度的范围可以在0.1至360度之间。设置功率传感器(210)以测量腔室的内部的功率，从而确保光功率始终满足预期操作的要求。存在用于将光源(209a)、(209b)连接到与电源(206)连接的控制电路(212)的导线连接(211)。门上的控制电路(212)连同系统显示面板(203)和用户控制界面一起用于控制由用户确定的消毒时间和其他条件。物体的消毒时间取决于进入腔室的总可用UV能量。用于该单元的电源可以是墙上插座或电池。在腔室(207)内部，支架(214)可以用来保持待消毒的物体(215)。支架的材料应为UVC可透射的，并且可以由玻璃、石英、塑料或聚合物制成。

工作原理为光源(209a)、(209b)向具有高反射性表面(208)的腔室(207)发射具有足够的能量密度的UVC辐射。然后，光辐射将在腔室的内部无限反射，并将到达腔室(207)的内部的每个位置，使得腔室的内部的物体(215)的每个暴露表面从每个角度被光照射，并且光不会被可透射支架(214)阻挡。出于本申请的目的，将内部的腔室(207)定义为“球形”可以不包括将门(202)的内表面作为“球形”表面的一部分，并且将包括相对于其内部通常凹入的任意形状，包括不是完美球形的任意卵形或抛物体腔室。

图3描绘了UV消毒腔室(300)的第二实施例的轮廓，其中(301)是带有支脚(305)的外壳，(302)是用于进入腔室(307)的内部的门，并设置把手(304)。还设置了用于系统信息和用户控制(303)的显示器。还设置了原理与第一实施例(200)中描述的原理类似的门的互锁(306)。在该第二实施例中，腔室(307)的内部轮廓是具有安装在腔室(307)的内面上的至少一个半球体或其他部分球体(308)的立方体或其他多面体形状，从而形成至少一个凸反射器(convex reflector)。每个半球体(308)的表面将对光源特别是对UVC波长具有高反射性，并且与第一实施例的球面一样，可以涂有反射涂料、反射膜，或者具有反射性的但未涂覆的抛光或镜面加工的表面。根据如前所述的相同原理、特性和性能，至少两个UVC光源(309a)、(309b)位于在腔室(307)的不同位置。光功率传感器(310)用于测量腔室的内部的光强度，以确保光强度满足要求。导线连接(311)用于将光源(309a)、(309b)连接到与电源(313)连接的控制电路(312)。如先前的实施例那样，门上的控制电路(312)和显示面板(303)用于控制消毒时间和其他条件。物体的消毒时间取决于进入腔室的总可用UV能量。电源可以是墙上插座或电池。与第一实施例一样，物体(315)被保持在腔室(307)的内部的由玻璃、石英、塑料或其他聚合物制成的UVC可透射支架(314)上。当光源(309a)、(309b)向在每个面上具有多个半球体(308)的多面体的腔室(307)发射具有足够的能量密度的UV辐射时，光将在腔室(307)的内部无限反射，并将到达腔室(307)的内部的每个位置，从而在物体的每个暴露表面上照射物体(315)。出于本申请的目的，术语“多面体”应包括至少部分由平直的边限定的任意体积，即使一个或多个边为圆形的。

工业实用性

本发明涉及消毒领域，具体涉及与所使用的工具和其他物体的消毒相关的医疗和牙科领域。本发明也可以制成工业产品。尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是还可以进行许多修改和变化，并且结果仍然落入本发明的范围内。不旨在或不应推断出对本文公开的具体实施例的限制。