DE202021003513U1 - Laser disinfection tunnel or sluice for disinfecting fluids and materials through multiple reflection, multiple wavelengths and multiple laser beams in an optical system with honeycomb laser protection grid - Google Patents

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Abstract

Laser- Desinfektion- Tunnel oder Schleuse für desinfizieren von Fluiden und Materialen mit Wabenförmige Laserschutzgitter, gekennzeichnet durch den simultanen Einsatz mehrerer Laserstrahlen und/oder mehrerer Wellenlängen wie zum Beispiel 405nm, 450nm und 2940nm (Laserbetriebsart dauerstrich und/oder gepulst) passend zum Absorptionsspektrum der durch das System laufende Materie in Fest- und Flüssigzustand in Kombination mit einer auf sich überlagerte Laserstrahlung durch Mehrreflexionen mit sehr hoher optischen Dichte in Wellenlängen die stark vom Zielmedium und Materie absorbiert werden.

Figure DE202021003513U1_0000
Laser disinfection tunnel or lock for disinfecting fluids and materials with honeycomb-shaped laser safety grid, characterized by the simultaneous use of several laser beams and/or several wavelengths such as 405nm, 450nm and 2940nm (laser operating mode continuous wave and/or pulsed) matching the absorption spectrum of the through Matter in the solid and liquid state running through the system in combination with superimposed laser radiation due to multiple reflections with very high optical density in wavelengths that are strongly absorbed by the target medium and matter.
Figure DE202021003513U1_0000

Description

Ein Laser-Desinfektions-Tunnel besteht aus einem optisch geschlossenen System in zylindrischer oder kubischer Form, welches mit hochreflektierenden Spiegelflächen bestückt ist und Mehrfachreflexionen von Laserstrahlen zwischen Spiegelebenen auf einer Ebene, nämlich der Strahlebene ermöglicht, wodurch eine hohe optische Energie auf dieser Ebene überlagert wird. Die Strahlebene ist die gemeinsame Fläche bestehend aus der orthogonalen der Spiegel und der Strahlungsrichtung der Laser. Der Laserstrahl wird in dieser Strahlebene aufgeweitet.A laser disinfection tunnel consists of an optically closed system in a cylindrical or cubic form, which is equipped with highly reflective mirror surfaces and allows multiple reflections of laser beams between mirror levels on one level, namely the beam level, whereby a high optical energy is superimposed on this level. The beam plane is the common area consisting of the orthogonal plane of the mirrors and the radiation direction of the lasers. The laser beam is expanded in this beam plane.

Tunnel-Eingang und Tunnel-Ausgang sind parallel zur Strahlebene mit Wabenförmigen Absorbern geschützt. Laserstrahlen ausgehend von Lasern oder Spiegeln können nicht durch diesen wabenförmigen Absorber entweichen.The tunnel entrance and tunnel exit are protected parallel to the beam plane with honeycomb absorbers. Laser beams from lasers or mirrors cannot escape through this honeycomb absorber.

Im System kommt durch einen oder mehrere Laserquellen in Kombination mit Optiken auf Grund von Mehrfachreflexionen zwischen den Spiegeln eine hohe optische Photonendichte zustande.In the system, one or more laser sources in combination with optics result in a high optical photon density due to multiple reflections between the mirrors.

Durch Photon-Materie-Wechselwirkung kann zu aller durch dieses System laufender Materie gezielt Energie zugefügt werden. Die Auswahl von Laserquellen und dazu gehörigen Wellenlängen ist abhängig vom jeweiligen Prozess und der Applikation. Zweck Desinfektion werden die Laserquellen nach spezifischen Absorptionsmaxima der zu behandelnden Materie gewählt. Desinfektion und Neutralisierung der Mikroorganismen wird durch Wärmeaufnahme und die Denaturierung von Proteinen in Membranzellen hervorgerufen. Auf diesem Weg können Mikroorganismen Foto-chemisch und/oder Foto-mechanisch umgesetzt, bzw. modifiziert und abgetötet werden.Through photon-matter interaction, energy can be selectively added to all matter moving through this system. The selection of laser sources and the associated wavelengths depends on the respective process and application. For the purpose of disinfection, the laser sources are selected according to the specific absorption maxima of the material to be treated. Disinfection and neutralization of the microorganisms is brought about by absorption of heat and denaturation of proteins in membrane cells. In this way, microorganisms can be converted photo-chemically and/or photo-mechanically, or modified and killed.

Das System besteht aus (1) Hochreflektierende Metallische Rahmen oder Spiegel mit energiereichen Mehrwellenlängen Laserquellen (2) welche insbesondere die Wellenlängen passend zum Absorptionsspektrum der zu behandelnden Materie abdeckt.The system consists of (1) Highly reflective metallic frames or mirrors with high-energy multi-wavelength laser sources (2) which in particular covers the wavelengths matching the absorption spectrum of the material to be treated.

In kubischen Anordnungen wie in einem rechteckigen oder quadratischen Rahmen sind die Laserquellen in Ecken positioniert und die Strahlen entlang der Diagonale, wobei die Laserstrahlen nur in eine Richtung entlang der Diagonalen unter einem Winkel größer als 90 Grad aufgeweitet sind. In zylindrischer Anordnung wie in einen Zylinder strahlen die Laserquellen unter einen Winkel zum Durchmesser oder Parallel zum Durchmesser und nicht radial. Der Laserstrahl wird mit Optiken unter einem Winkel größer als 90 Grad in Strahlebene aufgeweitet. Das System ist mit (3) Wabenförmige Laserschutzgitter als optische Falle zweck Schutz gegen Austritt von Laserstrahlen bestückt. Hauptanwendungsfall ist Desinfektion und Entkeimung von Luft (Gas), Wasser (Flüssigkeit) oder Materialoberflächen (Festkörper) sowie Lebensmittel.In cubic arrays, such as in a rectangular or square frame, the laser sources are positioned in corners and the beams along the diagonal, with the laser beams being flared in only one direction along the diagonal at an angle greater than 90 degrees. In a cylindrical arrangement such as in a cylinder, the laser sources radiate at an angle to the diameter or parallel to the diameter and not radially. The laser beam is expanded with optics at an angle greater than 90 degrees in the beam plane. The system is equipped with (3) honeycomb laser protection grids as an optical trap for the purpose of protection against leakage of laser beams. The main application is the disinfection and sterilization of air (gas), water (liquid) or material surfaces (solids) and food.

Hauptanwendungsfall ist die Desinfektion und Entkeimung von Gasen wie Luft, Flüssigkeiten wie Wasser, oder Festkörpern wie Lebensmitteln.The main application is the disinfection and sterilization of gases such as air, liquids such as water, or solids such as food.

Die Wirkung dieses Systems hängt von der Größe, der Durchlaufgeschwindigkeit, dem Strahldurchmesser sowie der Photonendichte ab.The effect of this system depends on the size, the throughput speed, the beam diameter and the photon density.

Bezugszeichenlistereference list

11
Zufuhröffnung, Material DurchlaufrichtungFeed opening, material flow direction
22
Laserquellenlaser sources
33
Laserstrahlenlaser beams
44
Hochreflektierende metallische Rahmen oder SpiegelHighly reflective metallic frames or mirrors
55
Waben förmige Laserschutzgitter (Absorber)Honeycomb laser safety grid (absorber)
66
Durchmesserdiameter
77
Diagonalediagonal
88th
Strahlebenebeam plane

Claims (11)

Laser- Desinfektion- Tunnel oder Schleuse für desinfizieren von Fluiden und Materialen mit Wabenförmige Laserschutzgitter, gekennzeichnet durch den simultanen Einsatz mehrerer Laserstrahlen und/oder mehrerer Wellenlängen wie zum Beispiel 405nm, 450nm und 2940nm (Laserbetriebsart dauerstrich und/oder gepulst) passend zum Absorptionsspektrum der durch das System laufende Materie in Fest- und Flüssigzustand in Kombination mit einer auf sich überlagerte Laserstrahlung durch Mehrreflexionen mit sehr hoher optischen Dichte in Wellenlängen die stark vom Zielmedium und Materie absorbiert werden.Laser disinfection tunnel or lock for disinfecting fluids and materials with honeycomb-shaped laser safety grid, characterized by the simultaneous use of several laser beams and/or several wavelengths such as 405nm, 450nm and 2940nm (laser operating mode continuous wave and/or pulsed) matching the absorption spectrum of the through Matter in the solid and liquid state running through the system in combination with superimposed laser radiation due to multiple reflections with very high optical density in wavelengths that are strongly absorbed by the target medium and matter. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den gleichzeitigen Einsatz von mehreren Laserstrahlen und mehreren Wellenlängen (Laserbetriebsart dauerstrich oder gepulst) zur effizienten Erzeugung von Photon-Materie-Wechselwirkung.Laser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by the simultaneous use of multiple laser beams and multiple wavelengths (laser mode continuous wave or pulsed) for the efficient generation of photon-matter interaction. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Laserstrahlen oder Wellenlängen abgestimmt auf das gewünschte Absorptionsspektrum der Zielmedium sowie Zielmaterie, Elemente, Molekülen in Fest- und Flüssigform sowie Fluide zwecks Modifizierung und/oder Umformen und/oder Neutralisation und/oder Desinfizierung.Laser disinfection tunnel after claim 1 , Characterized by the simultaneous use of several laser beams or wavelengths tailored to the desired absorption spectrum of the target medium and target matter, elements, molecules in solid and liquid form and fluids for the purpose Modification and/or transformation and/or neutralization and/or disinfection. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in Ecken platzierte Laserquellen (nicht Resonator förmig, entlang der Diagonale eines Rechtecks oder quadratischen Querschnitts eines Würfels) in kubischer Anordnung.Laser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by corner-placed laser sources (non-resonator-shaped, along the diagonal of a rectangle or square cross-section of a cube) in a cubic array. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Para-radial platzierte Laserquellen in zylindrischer Anordnung. Also unter einem Winkel zum Durchmesser oder Parallel zum Durchmesser und nicht radial in zylindrischer Anordnung.Laser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by para-radially placed laser sources in a cylindrical array. So at an angle to the diameter or parallel to the diameter and not radially in a cylindrical arrangement. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Waben förmige Laserschutzgitter als optische Falle (Absorber) für Schutz gegen Austritt von Laserstrahlen.Laser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by a honeycomb-shaped laser safety grid as an optical trap (absorber) for protection against the escape of laser beams. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufweitung der Laserstrahlung nur in eine Richtung.Laser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by expansion of the laser radiation in one direction only. Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einsatz von Wellenlängen von 400nm bis 470nmLaser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by the use of wavelengths from 400nm to 470nm Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einsatz von 405nm und/oder 450nm und oder 2940nmLaser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by the use of 405 nm and/or 450 nm and/or 2940 nm Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Reflexionen von Laserstrahlung auf eine Ebene und Überlagerung auf sichLaser disinfection tunnel after claim 1 , characterized by reflections of laser radiation on a plane and superimposition on itself Laser- Desinfektion- Tunnel nach Anspruch 1, Laserstrahlaufweitung unter einen Winkel größer als 90 Grad mit zylindrischen Mikrolinsen.Laser disinfection tunnel after claim 1 , Laser beam expansion at an angle greater than 90 degrees with cylindrical micro lenses.
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