Устройство дезинфекции поверхностей
SURFACE DISINFECTION DEVICE

Изобретение относится к устройствам удовлетворения жизненных потребностей человека, точнее к устройствам дезинфекции предметов с использованием физических явлений и может быть использована для профилактической и очаговой дезинфекции поверхностей, содержащих патогенные биологические агенты, передающихся по воздушно-капельному и/или контактному механизмам передачи инфекции и угрозы заноса возбудителя, и предназначенных преимущественно для использования в качестве опорных ручек в общественном транспорте, ручек специальных транспортных средств «Скорой помощи», стационарных опорных устройств - перил, ручек носилок для транспортировки пациентов, ручек транспортных тележек, например, супермаркетов, аэропортов, ручек дверей и окон инфекционных отделений и больниц.
Из уровня техники известно техническое решение (RU 197523 U, 12.05.2020, [1]), относящееся к устройствам дезинфекции, которое может быть использовано для бактериального обеззараживания воздуха в различных помещениях с использованием ультрафиолетового излучения. Согласно известному техническому решению обеззараживатель воздуха, содержит корпус, установленные в его противоположных торцах вентилятор и противопылевый фильтр, а внутри корпуса монтажную плату с закрепленными на ней и электрически связанными с источником питания и между собой ультрафиолетовыми лампами, электронными пускорегулирующими аппаратами и блоком питания вентилятора, при этом монтажная плата выполнена из алюминиевого материала в виде пластины с загнутыми под 90° по ее торцам концами, являющимися светоизолирующими экранами, расположенными один на входе после противопылевого фильтра, а другой на выходе между блоком питания вентилятора и вентилятором.
К недостаткам известного технического решения относятся значительные массогабаритные характеристики, низкая технологичность при изготовлении и эксплуатации, и низкая эффективность дезинфекции контактных поверхностей, связанная с отсутствием целенаправленного воздействия на наиболее часто востребованные контактные поверхности, содержащие патогенные биологические агенты.
Известно устройство для стерилизации объектов излучением и предназначенное для дезинфекции диффузным ультрафиолетовым облучением дверных ручек больниц, поликлиник, предприятий общественного питания (WO 2019021031 [2]). Устройство выполнено в виде ручки двери, содержит корпус, выполненный в виде световода, УФ-светодиоды, которые установлены на торцевой поверхности световода, оптический отражатель. Светоизлучающая поверхность световода снабжена точками оптической неоднородности, являющимися центрами рассеяния УФ-излучения, с помощью которых формируется диффузное облучение поверхностей корпуса, а схема коммутации обеспечивает включение УФ-светодиодов на определенный промежуток времени с задержкой, исключающее ИЛИ минимизирующее время облучения руки человека, открывающего дверь. Недостатком известного устройства является относительно невысокая эффективность устройства, т.к. излучение распространяется по световоду и является диффузным. Из-за этого и интенсивность излучения невысока.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является техническое решение известное из DE 102011001097 [3]. Устройство содержит полый корпус в виде трубки из материала, прозрачного для излучения, генерируемого размещенным внутри корпуса источником излучения в виде набора светодиодов и отражатель с цилиндрической поверхностью, источник питания и блок управления.
Недостатком известного устройства является его относительно невысокая эффективность. Это обусловлено тем, что светодиоды расположены только на одном торце корпуса, в узком промежутке между внутренней поверхностью корпуса и поверхностью отражателя и на внешнюю поверхность корпуса попадает только отраженный от отражателя свет. Это приводит и к низкой интенсивности излучения.
Заявляемое в качестве изобретения устройство дезинфекции поверхностей направлено на повышение эффективности дезинфекции.
2
Указанный результат достигается тем, что устройство дезинфекции поверхностей, содержит полый трубчатый корпус из материала, прозрачного для излучения, генерируемого размещенным внутри корпуса источником излучения в виде набора светодиодов и отражатель с цилиндрической поверхностью, источник питания и блок управления. При этом использованы источники излучения с длиной волны 315-390 нм, с длиной волны 400-480 нм и 900-3000 нм, а световая мощность светодиодов и плотность их расположения выбираются из условия обеспечения выхода облучения из поверхности корпуса не менее 100-200 Дж/см.
Указанный результат достигается также тем, что корпус устройства дезинфекции поверхностей выполнен из гидрофобного материала.
Указанный результат достигается также тем, что корпус выполнен в виде дверной ручки или ручки транспортной тележки.
Указанный результат достигается также тем, что на внутренней поверхности корпуса размещены фокусирующие линзы, установленные соосно светодиодам, при этом фокусные расстояния линз, мощность и плотность размещения светодиодов определяются исходя из задаваемой эффективности уничтожения патогенных микроорганизмов на внешней поверхности корпуса.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются:
- использованы источники излучения с длиной волны 315-390 нм, с длиной волны 400-480 нм и 900-3000 нм;
2
- световая мощность светодиодов и плотность их расположения выбираются из условия обеспечения выхода облучения из поверхности корпуса не менее 100-200 Дж/см;
- корпус выполнен из гидрофобного материала;
- корпус выполнен в виде дверной ручки или ручки транспортной тележки;
- на внутренней поверхности корпуса размещены фокусирующие линзы, установленные соосно светодиодам, при этом фокусные расстояния линз, мощность и плотность размещения светодиодов определяются исходя из задаваемой эффективности уничтожения патогенных микроорганизмов на внешней поверхности корпуса.
2
Использование источников излучения с длиной волны 315-390 нм, с длиной волны 400-480 нм и 900-3000 нм позволяет существенно повысить эффективность дезинфекции, поскольку не все виды микроорганизмов восприимчивы к ультрафиолетовому излучению, а использование излучения с различными длинами волн, как показывают эксперименты, расширяет спектр патогенных бактерий, для которых излучение является губительным. Экспериментально установлено, что наиболее эффективно дезинфекция происходит при достижении облучения из поверхности корпуса не менее 100-200 Дж/см. Выполнение корпуса из гидрофобного материала предотвращает задержку влаги на всей поверхности корпуса, а значит и сокращает благоприятные условия для размножения микроорганизмов. Предлагаемое устройство можно использовать в качестве стационарного или переносного прибора для дезинфекции излучением оборудования, постелей, одежды, обуви, стен помещений, салонов транспортных средств и т.п. Наиболее целесообразно, исходя из конструктивных особенностей устройства, использовать в виде дверной ручки или ручки транспортной тележки. При таком варианте использования целесообразно оптимизировать энергопотребление устройства с сохранением эффективности. Одним из путей решения может быть размещение фокусирующих линз соосно светодиодам. Линзы позволяют достичь в сфокусированных пятнах повышение плотности излучения, а это позволяет снизить мощность светодиодов. Поскольку установлено, что даже за границами световых пятен происходит уничтожение патогенной микрофлоры, но не с 100% эффективностью, то задавшись желаемым показателем эффективности, можно создать соответствующее распределение световых пятен с требуемой плотностью излучения. А для этого подобрать топологию размещения светодиодов и параметры фокусного расстояния линз. Сущность заявляемого устройства поясняется примерами реализации и графическими материалами.
На фиг. 1 схематично представлен разрез устройства дезинфекции. На фиг. 2 схематично представлено поперечное сечение устройства дезинфекции. На фиг. 3 схематично представлено устройство дезинфекции, выполненное в виде дверной ручки. На фиг. 4 схематично представлено устройство дезинфекции в корпусе, выполненным в виде ручки транспортной тележки.
Пример 1. Примером использования предлагаемого устройства послужило устройство дезинфекции контактных поверхностей размещенное в корпусе, выполненным в виде прозрачной для излучения дверной ручки, поскольку мировые исследования показывают, что максимально патогенная среда (патогенные биологические агенты) находится на контактных поверхностях дверных ручек входных групп различных помещений, когда осуществляется многочисленные контактные взаимодействия человеческих рук и потенциально загрязненных патогенными биологическими агентами поверхностей.
В одном из предпочтительных вариантов реализации, устройство выполненное в виде дверной ручки содержит трубчатый корпус 1, выполненный из материала, прозрачного для излучения, генерируемого размещенным внутри корпуса источником излучения в виде набора светодиодов 2, излучающих в указанных диапазонах длин волн и отражатель 3 с цилиндрической поверхностью. Соосно светодиодам установлены линзы 4. Устройство снабжено блоком питания 5 и блоком управления 6, размещенными на торцах ручек. В частных случаях блоки систем управления размещались вне дверных ручек. Для использования в качестве ручки двери устройство снабжено кронштейнами 7.
Реализация указанного устройства включало в себя стандартные прозрачные дверные ручки, внутрь которых помещался светодиодные источники синего (400-480 нм) излучения LH351H 450 nm Blue (Samsung Electronics) (мощность - около 1 Вт, эффективность  - 2,8 мкмол/сек, угол расхождения излучения - около 130°), светодиодные источники с длиной волны 365-390 нм (типа UV High Power LED 365-385 nm 3 Вт, TAOYUAN ELECTRON (HK) LIMITED) и светодиодные источники с длиной волны 900 - 3000 нм (типа 1W IR 940 nm SMD3535 High Power LED и 1W Infrared 1050 nm High Power LED, Weili Optical Ltd).
Блоки систем управления размещались либо вне дверных ручек (внешние системы управления), либо располагаются внутри непрозрачных креплений ручек или их торцов. На контактных поверхностях снижается общая концентрация патогенных биологических агентов, в зависимости от дозы облучения и использованной светимости светодиодов: на 10% - при времени воздействия 3 минуты, 28-31% - при времени воздействия 10 минут и 41-58% - при времени воздействия 30 минут.
Пример 2. Другим примером использования предлагаемого устройства является его применение для ручек транспортных тележек в магазинах или супермаркетах, а также аэропортах и т.п. с целью радикального снижения числа патогенных биологических агентов, возможностью безопасного использования тележек в результате постоянной дезинфекционной обработки источниками излучения различной длины волны. Реализация указанного устройства включало в себя прозрачные ручки, изготовленные из акрила, внутрь которых помещался светодиодный источник синего (430-460 нм) излучения - матрица из 32 светодиодов LH351H 450 nm Blue (Samsung Electronics) (мощность - около 1 Вт, эффективность - 2,8 мкмол/с, угол расхождения излучения - около 130°),), светодиодные источники с длиной волны 365-390 нм (типа UV High Power LED 365-385 nm 3 Вт, TAOYUAN ELECTRON (HK) LIMITED) и светодиодные источники с длиной волны 900-3000 нм (типа 1W IR 940 nm SMD3535 High Power LED и 1W Infrared 1050 nm High Power LED, Weili Optical Ltd).
В корпусе размещались линзы, установленные соосно светодиодам на внутренней поверхности корпуса, что позволяло изменять дозу излучения для более эффективного воздействия на патогенную биологическую среду. На торцах ручек, изготовленных из металла, располагался автономный источник питания и блоки систем управления. На контактных поверхностях снижается общая концентрация патогенных патологических агентов, в зависимости от дозы облучения и использованной светимости светодиодов: на 10-12% - при времени воздействия 3 минуты, 29-37% - при времени воздействия 10 минут и 44-62% - при времени воздействия 30 минут. Указанное время соответствует временам использования транспортных тележек отдельными покупателями или пассажирами, что позволяет практически всегда иметь непатогенную среду на контактных поверхностях.