Устройство для дезинфекции текучей среды и освещения

 

Изобретение предназначено для освещения и дезинфекции текучей среды в медицинских, детских учреждениях и других местах нахождения людей, к которым применяются повышенные требования по обеззараживанию воздуха, воды. Устройство содержит платформу, на которой установлены источник УФ-излучения, связанный с блоком электропитания, светопрозрачный кожух, на одну сторону которого нанесен слой люминесцирующего материала, и система создания потока текучей среды. При функционировании устройства за счет УФ-излучения, генерируемого источником, происходит дезинфекция текучей среды, а затем вторично используется для освещения. Источник УФ-излучения и светопрозрачный кожух установлены на платформе с возможностью прохождения между ними текучей среды. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение предназначено для дезинфекции текучей среды (воздуха, воды, газа) в медицинских, детских учреждениях и других местах нахождения людей, к которым предъявляются повышенные требования по обеззараживанию воздуха, воды и т. д. , которые необходимо постоянно или временно освещать электрическими источниками света. Устройство может быть использовано как бытовой прибор.

В ряде случаев возникает необходимость дезинфекции и освещения водной среды (например, в бассейнах, предназначенных для плавания людей). В этом случае дезинфицируемой средой является вода.

Может возникнуть необходимость дезинфекции двух сред одновременно (например, если в комплексе бассейна необходимо, кроме освещаемой и дезинфицируемой воды, дезинфицировать воздушную среду). В данном случае в одном приборе производится дезинфекция воздушной и водяной среды одновременно.

Из уровня техники известны отдельные устройства для дезинфекции текучей среды (воздуха, воды и т.д.) и устройства для освещения.

Например, осветительные лампы, в которых используется УФ-излучение (ультрафиолетовое излучение). При их функционировании УФ-излучение существует внутри корпуса лампы, на внутренней поверхности стеклянной колбы нанесен слой люминесцирующего материала, преобразующий УФ-излучение в видимый свет. Внутри стеклянной колбы осветительных ламп находятся пары ртути или дейтерий, отсутствует возможность сообщения как с внешней атмосферой, так и с жидкими средами. Расход электроэнергии определяется мощностью лампы, требованиями по освещенности в местах ее применения.

Дезинфекционные приборы, где внутри непрозрачного кожуха находится источник излучения (УФ лампа, световой диод), а также внутри непрозрачного кожуха проходит воздушный или водяной поток. Использовать УФ-излучение для освещения в подобных устройствах нельзя.

Разновидностью дезинфекционных устройств являются изделия, не имеющие кожуха. УФ-излучение в них действует на внутренний объем помещения. При этом исключается сколько-нибудь длительное пребывание людей, т.к. УФ-излучение значительной интенсивности вызывает меланому (рак кожи).

С учетом изложенного падает эффективность использования подобных изделий, т.к. после процесса дезинфекции внутренний объем помещения вновь наполняется нежелательной для человека микробиофлорой и микроорганизмами. Данный способ применения УФ-излучения исключает реализацию в какой-либо степени функции освещения.

Для освещения используются осветительные лампы, например, типа ДРЛ, ЛД, ЛБ, отечественного производства, УФ-излучение в которых находится в абсолютно герметичном пространстве, внутри которого оно преобразуется в свет видимой части спектра.

Для дезинфекции помещений используются "открытые" УФ-излучатели типа ОБН-П (каталог НПП "Спецтехсвет", 1999, стр.11), предназначенные для быстрого обеззараживания помещения в отсутствии людей (поскольку прямое облучение человека УФ-излучением весьма вредно), что значительно ограничивает применение этих устройств по времени (применение возможно только в момент отсутствия персонала). Кроме того, вследствие необходимости отключения приборов ОБН-П на время присутствия людей, степень очистки воздуха с их помощью может быть недостаточно высока для использования, например в операционных.

Известен так же аппарат для дезинфекции воздуха (US 5399319, 1995), представляющий собой вертикально установленный экранирующий УФ-излучение кожух, в котором размещен источник УФ-излучения по продольной оси, на торцах кожуха размещены фильтры в виде сетки и вентилятор, формирующий поток воздуха вдоль кожуха. Аппарат обладает достаточно большой производительностью по очистке воздуха. Степень очистки воздуха при этом не превышает 70% от общего количества микроорганизмов в объеме помещения.

Существует также прибор для дезинфекции (например, конструктивный элемент установки "Байконур", разработанной ГКНПЦ им. М.В. Хруничева совместно с ЗАО НИИКАМ), принципиально отличающийся от вышеописанного тем, что в качестве дезинфицируемой среды выступает вода.

Известно устройство для дезинфекции воздуха в помещениях больниц, содержащее источник УФ-излучения, блок электропитания, кожух из светопроницаемого материала, покрытый изнутри люминофором (RU 2001131931, Прохоров А. М. , Власов Д.В., Соломатин В.А. 10.09.2001). В данном устройстве возможно одновременное выполнение функций освещения и дезинфекции, обусловленное преобразованием части УФ-излучения в видимый свет. Однако сама принципиальная основа работы известного устройства существенно отличается от принципов работы изобретения. Как следствие, общий технический результат от работы известного устройства существенно отличается от технического результата, получаемого в изобретении, так как последний основан на новом знании впервые открытом самими авторами. Известное устройство обладает меньшей эффективностью, ограниченными функциональными возможностями по дезинфекции, а также узкоограниченной областью применения.

Технический результат изобретения состоит в одновременном использовании УФ-излучения для дезинфекции и освещения различных текучих сред с возможным рассеянием в них тепловой энергии, что ранее не известно для устройств со сходными функциями по параметрам универсальности, эффективности, снижения потребляемой электроэнергии, обеспечению высокой степени дезинфекции. При расширении функциональных возможностей технический результат достигается тем, что устройство для дезинфекции текучей среды и освещения согласно изобретению содержит платформу с установленным на ней источником УФ-излучения, блоком электропитания, светопрозрачный кожух, на стороне которого, обращенной к источнику УФ-излучения, нанесен люминесцирующий слой с возможностью преобразования используемого для дезинфекции УФ-излучения в видимое безопасное излучение или в излучение эритемной области спектра.

В устройстве установлена система создания потока текучей среды, подключенная к источнику питания. Источник УФ-излучения и светопрозрачный кожух установлены на платформе с возможностью прохождения между ними текучей среды. В качестве текучей среды может выступать воздух, вода или вода и воздух одновременно, также в качестве текучей среды могут выступать другие газообразные и жидкие вещества, которые необходимо дезинфицировать.

При этом система создания потока текучей среды может быть выполнена как с возможностью принудительной подачи, так и с использованием естественного потока, возникающего в результате конвекции, тепловой диффузии и т.п.

Предлагаемое устройство, использующее энергию УФ-излучения, обладает следующими функционально самостоятельными системами: 1. Системой использования УФ-излучения для дезинфекции текучей среды.

2. Системой преобразования использованного для дезинфекции УФ-излучения в видимый свет.

Первая функционально самостоятельная система известна в уровне техники. Вторая функционально-самостоятельная система существенно отличается от известных в уровне техники, так как ее конструктивное решение позволяет использовать для освещения уже первоначально использованное для дезинфекции УФ-излучение. Так, изобретенное устройство приводит к появлению качественно нового технического результата - двукратной степени использования УФ-излучения в описанной последовательности. Дополнительным техническим результатом является ресурсосбережение, так как затраты на производство устройств, известных в уровне техники, в своей совокупности способных выполнять функции, которые выполняет одно изобретенное устройство более чем вдвое превышают затраты на производство изобретенного устройства.

Отсюда видно, что изобретенное устройство обладает неизвестной в уровне техники функционально самостоятельной системой, а технический результат, получаемый в устройстве, существенно отличается от суммарного технического результата, который можно получить в результате действия функционально самостоятельных систем, известных в уровне техники.

Вышеописанный достигаемый в изобретенном устройстве технический результат также не является явно следующим из конструктивных особенностей патентуемого устройства, так как примеры использования УФ-излучения двукратно в уровне техники не описаны, а результат работы устройства не может быть заранее предсказан с использованием известных закономерностей. Преодолено предубеждение о невозможности использования УФ-излучения в описанной последовательности. Двукратное использование УФ-излучения и ресурсосбережение никоим образом не следуют из известных свойств составляющих устройство конструктивных элементов (в частности, люминесцирующего материала и прозрачного кожуха, так как способность люминесцировать и пропускать свет соответственно не предопределяют двукратного использования УФ-излучения и ресурсосбережения). Следовательно, изобретенное устройство не может быть получено путем простого совмещения. В уровень техники вносится новое знание о возможности двукратного использования УФ-излучения, применяя изобретенное устройство, впервые установленное самими авторами. Получен новый путь решения задач освещения и дезинфекции, при котором достигается новый желаемый технический результат - двукратное использование УФ-излучения, и как дополнительный фактор - ресурсосбережение.

Дополнительными преимуществами предлагаемого устройства является высокая степень дезинфекции текучей среды, обеспечение удобства пользования при одновременной дезинфекции и освещении путем уменьшения занимаемой устройством площади и повышения его универсальности, а также до настоящего времени неизвестная в уровне техники экономия потребляемой устройством электроэнергии при выполнении функций устройства.

Компоненты устройства смонтированы определенным образом, но так, что конструктивно обеспечивают вышеуказанный общий технический результат.

В ряде случаев для большего удобства пользования светопрозрачный кожух может выполняться съемным, в частности с использованием герметичных запоров.

В отдельных случаях использование устройства не предполагает необходимости снятия кожуха (например, в одноразовых устройствах с несменяемыми элементами). В этом случае кожух может быть выполнен несъемным.

В отдельных случаях при использовании прибора отсутствует необходимость полноценного свечения (например, в декоративных целях) или присутствует необходимость получения окружающими дозы эритемного облучения (например, в зонах пребывания людей со сниженной дозой облучения в эритемной области спектра, то есть в зонах с недостаточной солнечной радиацией в ультрафиолетовой и близких к ней областях спектра: районы Крайнего севера, специфические производства); в зонах с необходимостью получения повышенной эритемной дозы (детские сады, оздоровительные медицинские учреждения). В этом случае светопрозрачный кожух может быть покрыт изнутри не люминесцирующим материалом, преобразующим УФ-излучение в видимое (например, галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем (Л-35М), излучение которого находится в видимой области спектра, "Люминофоры и химические вещества" Информационно-технический бюллетень, часть 1, Ставрополь, 1990 год), а выполнен с покрытием его другими существующими люминесцирующими материалами с иными требуемыми основными характеристиками (например, силикат бария, активированный свинцом (Л-33), излучение которого находится в эритемной области спектра, "Люминофоры и химические вещества" Информационно-технический бюллетень, часть 1, Ставрополь, 1990 год). В качестве материала для такого кожуха также может быть использовано, к примеру, оргстекло, обладающее необходимыми свойствами, либо другие материалы.

Для повышения эффективности работы устройства возможно использование в конструкции отражателей, расположенных таким образом, что они существенно повысят степень использования УФ-излучения. Отражатель излучения, применяемый в таком случае в устройстве, имеет геометрические формы и размеры, которые вместе с собственно отражательным слоем (например, зеркально обработанный металл, нанесенный на пластик металлизированный слой и т.д.) обеспечивают оптимальное направление УФ-излучения на кожух с люминофором.

В ряде случаев возникает необходимость создания отдельных транспортных систем для текучей среды (например, при дезинфекции воды и воздуха одновременно). В этом случае транспортные системы могут быть выполнены в виде отдельных прозрачных для УФ-излучения труб.

Некоторые конструктивные решения могут предполагать использование электростатических или механических фильтров, что может быть технологически оправдано, а также полезно с медицинской точки зрения.

Устройство может быть дополнительно снабжено системами контроля концентрации озона, выделяющегося при дезинфекции текучей среды описанным способом (например, масс-спектрометр, а также химические или полупроводниковые датчики, "stratospheric ozone" опубликовано на Интернет сайте http://cee. gsfc.naso.gov/edu/sees/strat).

Соединение токопроводящих элементов устройства выполнены герметичными.

На чертежах представлено схематично предлагаемое устройство.

На фиг. 1 - принципиальный вариант общего вида устройства, на фиг.2 - принципиальный вариант вида устройства в разрезе.

Устройство для дезинфекции текучей среды и освещения состоит из источника УФ-излучения 1, установленного на платформе 2, блока электропитания 3, отражателя 4, светопрозрачного кожуха 5, фильтров 6, системы создания потока текучей среды 7, съемной непрозрачной крышки 8. На светопрозрачный кожух нанесен слой люминофора 9. Источник УФ-излучения 1 и светопрозрачный кожух 5 установлены на платформе 2, относительно друг друга таким образом, что между ними обеспечивается прохождение потока текучей среды.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к сети возникает УФ-излучение, которое концентрируется между платформой 2 и кожухом 5. При прохождении потока воздуха (воды) через УФ-излучение происходит его дезинфекция, при этом происходит первичное использование УФ-излучения.

Далее, использованное для дезинфекции УФ-излучение, попадает на светопрозрачный кожух 5, где слой люминофора 9 преобразует его в видимое излучение (свет), безопасное для людей и животных, либо в излучение эритемной области спектра.

Воздушный и/или водяной поток, дезинфицируемый УФ-излучением, обеспечивается системой создания потока 7.

На фиг.1 и 2 не показаны конкретные схемы подключения источника УФ-излучения, электростатического фильтра к источнику питания и блоку электропитания.

Для наглядности можно привести следующий пример работы устройства. Для освещения и дезинфекции кабинета терапевта в лечебном учреждении достаточно устройства для дезинфекции текучей среды и освещения, содержащего источники УФ-излучения, суммарной мощностью около 400 Вт; систему создания потока воздушной среды, обеспечивающую оптимальную скорость течения при данном уровне и качественном составе биологического загрязнения (скорость потока может варьироваться); при этом прозрачный кожух, покрытый изнутри галофосфатом кальция, активированным сурьмой марганцем, размещенный на оптимальном расстоянии от источника УФ-излучения (порядка 2 см), обеспечит необходимую яркость освещения данного помещения (около 200 лк, "Освещение лечебных учреждений" выпуск 1, Е.Б. Шефтель, Москва "Энергия", 1997 год).

В качестве источника УФ-излучения наиболее предпочтительно использование бактерицидных ртутных ламп (например, TUV30), однако возможно и использование других источников УФ-диапозона, в частности УФ-светодиодов и дейтериевых ламп.

В качестве люминесцирующего материала может быть использован ГФК (галлофосфат кальция), применяемый в промышленности.

Степень очистки потока текучей среды и дезинфекции можно увеличить, если увеличить мощность УФ-излучателя (при данной скорости прокачки текучей среды), либо уменьшая скорость потока при данной мощности УФ-излучателя.

В качестве блока электропитания предпочтительно использовать источник импульсного типа, позволяющий с высоким коэффициентом полезного действия обеспечивать электропитание УФ-источника, и одновременно генерировать высокое напряжение для питания электростатических фильтров.

Источник УФ-излучения генерирует спектр губительный для различных микроорганизмов и биологической флоры, например болезнетворных бактерий.

В дневное время при наличии достаточного естественного светового потока или в темное время суток, когда не требуется освещение, но существует необходимость дезинфекции или других способов очистки одной или нескольких из вышеназванных сред, область свечения может закрываться непрозрачной крышкой 8, изготовляемой из светонепроницаемого материала или ограничено светопроницаемым материалом, которая воспрещает реализацию функции освещения. В данном случае устройство будет функционировать, исключительно обеспечивая потребность в дезинфекции и какой-либо очистке обрабатываемой среды.

Формула изобретения

1. Устройство для освещения и дезинфекции текучей среды, характеризующееся платформой с установленным на ней источником УФ-излучения, связанным с блоком электропитания, светопрозрачным кожухом, на стороне которого, обращенной к источнику УФ-излучения, нанесен люминесцирующий слой с возможностью преобразования использованного для дезинфекции УФ-излучения в видимое и безопасное излучение или в излучение эритемной области спектра, в устройстве установлена связанная с блоком электропитания, система создания потока текучей среды, источник УФ-излучения и светопрозрачный кожух установлены на платформе с возможностью прохождения между ними текучей среды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено съемной непрозрачной крышкой, выполненной и установленной с возможностью защиты области свечения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система создания потока текучей среды выполнена с возможностью обеспечения принудительной подачи воздуха.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система создания потока текучей среды выполнена с обеспечением возможности принудительной подачи воды.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система создания потока текучей среды выполнена с обеспечением возможности принудительной подачи воздуха и воды одновременно.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светопрозрачный кожух выполнен съемным.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в окружающие источник области установлены отражатели так, что они увеличивают степень отражения света.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем устанавливаются электростатические фильтры.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем устанавливаются механические фильтры.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено системой контроля концентрации озона, поступающего в окружающую среду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2