TW201334814A - 以紫外線在介質中產生活性物種的系統及方法 - Google Patents

Abstract

將物體消毒的系統包括紫外光，其發出的光頻率在122~230奈米之間任一處而向物體投射。也提供分散在物體周圍並且與投射的紫外光相交的介質。介質與該光頻率交互作用以產生活性含氧物種而消除物體上的微生物。特定的光頻率可以組合不同的介質來使用。

Description

以紫外線在介質中產生活性物種的系統及方法

一般而言，本發明針對消毒系統。尤其，本發明針對產生能夠殺死有害微生物之反應性物種的消毒系統。特定而言，本發明針對消毒系統和相關的方法，其使用選擇的真空紫外光(VUV)和/或遠紫外光(FUV)頻率而組合以液態介質和可選用的所選氣體，以產生高度有效的抗微生物活性。

此技藝已熟知利用肥皂和水來有效殺死或減少人手或其他要清潔之物品上的細菌。使細菌減到最少在醫院和食品製備環境是很關鍵的，如此以將疾病和其他有害病原體的散佈降至最低。這樣做以確保病人和顧客的健康以及避免細菌進一步傳播。

然而，隨著微生物和細菌變得更能抵抗習用的消毒方法，已經發展出其他的微生物/細菌殺死技術。的確，使用紫外光範圍的某些光頻率已顯示出有前途。一種常見的做法是使用紫外光的紫外光C波長(尖峰=254奈米)。然而，使用長於250奈米的紫外光C之缺點在於延長暴露可以導致人的皮膚或物質退化。如文獻所詳載，這些較長的光波長(250奈米和更長)可以造成燒傷，其可能促使形成皮膚癌或其他疾病。暴露於紫外光C波長也報導會直接損傷去氧核糖核酸。紫外光C的較長波長(相對於真空 紫外光和遠紫外光<230奈米)允許穿透到基底皮膚細胞裡，其對於紫外光誘導的去氧核糖核酸損傷特別敏感。

先前已經報導將遠紫外光用於消毒，然而其效力受限於缺乏穿透力而須要紫外光線直接照射。換言之，它無法穿透皮膚皺紋或摺層，便允許微生物避開紫外光線，這樣紫外光殺死物體上所有微生物的功效便消失殆盡了。

雖然也知道有時使用過氧化物組合以紫外光，但是過氧化物在不引起皮膚刺激之濃度下的效力並不足夠。對於不受控制之環境下的廣泛實施而言，過氧化物的進一步輸送、儲存穩定性、處理則是錯綜複雜。

已經報導用真空紫外光直接消毒水。於此種情況，水的供應路徑乃暴露於真空紫外光，如此以於水中產生高程度的活性物種。但是液態介質組合以真空紫外光和/或遠紫外光以有用轉換成消毒液體卻是未知的。

因此，此技藝需要消毒系統，其使用紫外光頻率和介質的選擇組合來增加活性物種的數目和反應性二者。此外，此技藝需要利用不損傷要清潔之物品的紫外光波長，並且使用不損傷或劣化物體的介質。

鑒於前面所言，本發明的第一方面是提供以紫外光輻射在介質中產生活性物種的系統和方法。

本發明的另一方面是提供消毒物體的系統，其包括：紫外光，其發出的光頻率在122~230奈米之間任一處而向 物體投射；以及介質，其分散在物體周圍並且與投射的紫外光相交，其中介質與光頻率交互作用以產生活性含氧物種而消滅物體上的微生物。

本發明的再一方面是提供消毒物體的方法，其包括：向物體投射光頻率在122~230奈米之間任一處的紫外光；以及將介質配置在物體和紫外光周圍，其中介質和紫外光混合，如此以產生活性含氧物種，其接觸並且殺死物體上的微生物。

現在參見圖1，可以看到用於消毒物體的系統大致以數字10所指示。物體12可以是需要消毒的任何物體，其置於系統10裡做清潔。將體會物體12可以是任何醫療器材；器具；盤碟；食品製備裝置；表面，包括動物或人類皮膚表面，例如手、腳和類似者；衣服；玩具以及經常暴露於細菌出沒環境的任何其他物體。

系統10包括腔室14，其以人工***或自動化系統來接收物體12。尤其，進入運送器16可以置於腔室14的一側上，其中運送器可以機動化或操作成將物體從一位置移動到腔室的進入位置。定位在腔室14相對側上的是離開運送器18，其也可以機動化以將物體移離腔室。腔室14包括任何數目的腔室壁板20，例如頂部、側面、正和/或背面，如此以提供至少部分包封的腔室。腔室壁板20可以於任何一個壁板中提供腔室開口，如此以允許物體12 進入和/或離開。腔室開口24可以由覆蓋開口之可偏向的板條26所覆蓋，如此以維持包封的環境，同時仍允許物體進出。腔室的尺寸可以做成接收物體12的尺寸。

內部運送器28可以設置於腔室14裡。運送器28插在進入運送器16和離開運送器18之間，如此以允許物體12以連續方式輸送經過腔室。運送器16、18、28可以由馬達或人工操作。

保持在腔室14裡任一處的是紫外光(UV)光源30。雖然圖式僅顯示一個光源，但是熟練的技藝者將體會「光源」(light source)可以利用策略性位在腔室14裡的多重光源。光源30可以產生所選的頻率波長。於本實施例，光源30產生光波頻率範圍在122到230奈米之間。於其他實施例，範圍可以更為集中，例如在約180到約195奈米之間。以及於其他實施例，可以利用約188奈米的特定波長。於大部分的實施例，可以利用窄範圍的紫外光，例如所選頻率的±1奈米。將進一步體會如果使用多重光源，則如上所列的相同或不同頻率或可用於每個特定光源。舉例而言，某一光源可以提供188奈米的特定波長，而另一光源可以提供較廣範圍的頻率，例如在122到230奈米之間。

貯存庫31乃關聯於腔室14或定位在腔室14外但和它緊密鄰近。貯存庫31容有多樣濃度的「介質」(medium)，例如空氣、水、氮、過氧化氫和類似者。於某些實施例，貯存庫可以具有容納不同類型之介質的分開 隔間。舉例而言，貯存庫31A可以容納空氣，而貯存庫31B可以容納氮。每個貯存庫乃關聯於進給線32，其在相對末端具有噴嘴34A/B，其中每個噴嘴傳遞選擇的介質到腔室14的包封裡。熟練的技藝者將體會噴嘴34可以建構成傳遞呈流束、噴灑、霧狀的形式或任何方式的介質，如此以廣泛的分散介質到腔室14裡。這可以藉由調整噴嘴出口的尺寸來做到。噴嘴34也可以併入壓電裝置34’，其產生尺寸在皮米程度(pico-level)的介質微滴。的確，微滴可以稱為「霧化的」(atomized)。這些較小的微滴允許產生更有活性的物種，其轉而大大改善系統10的清潔功效。噴嘴可以相對於(多個)光源來定位。換言之，於某些實施例，噴嘴可以定位在光源之下；以及於其他實施例，噴嘴定位在光源之上和在光源周圍。

於替代性的實施例，補充貯存庫31’可以關聯於腔室外。貯存庫31’可以將介質直接分散到腔室14裡，或者分散到貯存庫31A/31B的其中之一然後再到腔室14裡。補充貯存庫可以容有流體，例如水，其最近已經過處理。舉例而言，流體可以容納於儲槽35，其允許流體流動經過適當尺寸的管線或溝槽36，該管線或溝槽係暴露於真空紫外光源37所產生的真空紫外光頻率光。暴露於真空紫外光乃產生較高程度的活性物種，其中處理過的流體可以在腔室14裡做進一步處理，如將討論的。

控制器40連接到紫外光源30、貯存庫31A/B、壓電噴嘴34’、及運送器16、18、28。控制器40在收到來自 技術人員或使用者的輸入時，便視需要來控制光的操作、介質傳遞到包封裡、介質的霧化、及物體輸送經過腔室。熟練的技藝者將體會泵動機構42可以關聯於每個貯存庫，如此以想要的速率傳遞介質到腔室14的區域。

於操作時，物體12由運送器16、18、28輸送經過腔室14，其中物體穿過可偏向的板條而進入開口，並且停止一段時間或者以預定速率持續輸送經過包封，如此以暴露於彼此交互作用的介質和紫外光線二者。於替代性方案，物體可以手動***穿過可偏向的板條，並且暴露達預定或適當的時間。暴露可以由旋轉和/或移動物體所構成，以確保每一表面暴露於光和介質的組合。一般而言，系統10利用紫外光和介質來使物體表面上或使用者皮膚上的病原體去活化。於一實施例，使用遠紫外光(122到230奈米)以產生選擇的物種，例如一氧化氮、羥基、單一氧原子，其轉而對停留在表面的微生物提供高度有效的抗微生物活性。介質可以選自任何氣體類型，例如氧、空氣、氮，其允許修改在物體基材表面之可獲得的能量以及決定可獲得的活性物種類型。相信選擇特定紫外光頻率和選擇特定介質允許調整系統的效力和基材的安全性。換言之，視特殊的基材、基材的表面特徵、介質(例如氮)的濃度、光的特殊波長頻率(例如188奈米)而定，係很適合殺死選擇的病原體，而不造成物體或皮膚的損傷。此外，熟練的技藝者將體會在此揭示之系統10的特色、處理和屬性可以用於排列或組合以有效的消毒物體。

熟練的技藝者將體會上述系統和方法在空氣或氧中或直接在水和/或醇溶液中產生反應性物種，以產生包含有效濃度之活性物種的披覆而減少或殺死不要的微生物。於某些實施例，水和/或醇介質或可噴灑或噴霧在紫外光源和物體基材之間。於其他實施例，或可利用預先處理的介質，例如容納於貯存庫31’之暴露過真空紫外光的流體。以及於其他實施例，使用乾燥氮氣介質乃相信藉由消滅紫外光輻射的氧和水吸收而增加了表面的總能量。此種組態相信有利之處在於來自紫外光的高能量和低皮膚穿透力的組合可以預期在皮膚或物體最上層生成快速殺死區，而不影響表面底下的活皮膚細胞。在腔室14中產生和使用一氧化氮(已知是抗微生物劑)也會是高度有效和有利於消毒物體。使用液態介質允許在諸區域中消毒而不直接看到紫外光，此係紫外光消毒系統的目前限制。使用醇介質產生超過紫外光本身的額外效力，其中紫外光的貢獻放寬了殺死微生物的範圍。本系統和相關的方法相信在消毒物體上是更有效。舉例而言，醫院環境下的殺菌目前可以花上高達十分鐘。然而，使用揭示的系統和方法相信會以顯著較少的時間來提供相等或較佳的消毒。

因此，可以看出本發明的目的已由上面提出的結構和其使用方法所滿足。雖然依據專利法規已經僅提出並且詳述最佳模式和較佳的實施例，不過要了解本發明並不限於此或受其限制。據此，為了體會本發明真正的範圍和寬廣度，應參考以下的申請專利範圍。

10‧‧‧消毒物體的系統

12‧‧‧物體

14‧‧‧腔室

16‧‧‧進入運送器

18‧‧‧離開運送器

20‧‧‧腔室壁板

22‧‧‧腔室壁板

24‧‧‧腔室開口

26‧‧‧可偏向的板條

28‧‧‧內部運送器

30‧‧‧紫外光源

31、31A、31B‧‧‧貯存庫

31’‧‧‧補充貯存庫

32‧‧‧進給線

34’‧‧‧壓電裝置

34A、34B、34C‧‧‧噴嘴

35‧‧‧儲槽

36‧‧‧管線或溝槽

37‧‧‧真空紫外光源

40‧‧‧控制器

42、P‧‧‧泵動機構

關於以下的描述、所附申請專利範圍和附圖，本發明的這個和其他特色和優點將變得更好理解，其中：圖1是根據本發明概念的消毒物體之系統的示意圖。

12‧‧‧物體

14‧‧‧腔室

16‧‧‧進入運送器

18‧‧‧離開運送器

20‧‧‧腔室壁板

22‧‧‧腔室壁板

24‧‧‧腔室開口

26‧‧‧可偏向的板條

28‧‧‧內部運送器

30‧‧‧紫外光源

31、31A、31B‧‧‧貯存庫

31’‧‧‧補充貯存庫

32‧‧‧進給線

34’‧‧‧壓電裝置

34A、34B、34C‧‧‧噴嘴

35‧‧‧儲槽

36‧‧‧管線或溝槽

37‧‧‧真空紫外光源

40‧‧‧控制器

42‧‧‧泵動機構

Claims (24)

1. 一種將物體消毒的系統，其包括：紫外光，其發出的光頻率在122~230奈米之間任一處而向該物體投射；以及介質，其分散在該物體周圍並且與該投射的紫外光相交，其中該介質與該光頻率交互作用以產生活性含氧物種而消滅該物體上的微生物。
2. 根據申請專利範圍第1項的系統，其進一步包括：部分包封的腔室，其傳送該紫外光並且容納該介質。
3. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質係選自空氣、氧、水、醇、水和醇的混合物及氮所構成的群組。
4. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質包括至少二取代物，其中一者是氮氣。
5. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該光頻率是在180~195奈米之間。
6. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質包括至少二取代物，其中一者是氮氣，並且其中該光頻率是在180~195奈米之間。
7. 根據申請專利範圍第6項的系統，其中另一取代物是醇，並且該光頻率是180奈米。
8. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該光頻率是在195~230奈米之間。
9. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質包括 至少二取代物，其中一者是氮氣，並且其中該光頻率是在195~230奈米之間。
10. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質是水，其暴露於真空紫外光而預先處理。
11. 根據申請專利範圍第2項的系統，其進一步包括：噴嘴，其將該介質分散在該部分包封的腔室裡。
12. 根據申請專利範圍第11項的系統，其中該噴嘴包括霧化該介質的壓電噴嘴。
13. 根據申請專利範圍第2項的系統，其中該介質實質為氮，並且該光頻率為約188奈米。
14. 一種將物體消毒的方法，其包括：向物體投射光頻率在122~230奈米之間任一處的紫外光；以及將介質配置在該物體和該紫外光周圍，其中該介質和該紫外光混合，如此以產生活性含氧物種，其接觸並且殺死該物體上的微生物。
15. 根據申請專利範圍第14項的方法，其進一步包括：提供腔室以至少部分包封該紫外光和該介質，該腔室具有至少一開口以允許該物體進入和離開。
16. 根據申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：將該物體運送經過該腔室。
17. 根據申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：調整該紫外光頻率或該介質的濃度當中至少一者，以使殺死所選微生物的功效最佳化。
18. 根據申請專利範圍第17項的方法，其進一步包括：將第二介質配置在該物體周圍，其中第一和第二介質兩者與該紫外光產生活性含氧物種。
19. 根據申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：調整該紫外光頻率到180~195奈米之間。
20. 根據申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：將該腔室配置以至少一開口，其由可偏向的板條所覆蓋。
21. 根據申請專利範圍第15項的方法，其進一步包括：向該物體投射頻率約188奈米的紫外光；以及將實質為氮的介質分配在該物體周圍。
22. 根據申請專利範圍第14項的方法，其中配置包括：經由噴嘴來分配該介質，如此以形成暴露於該紫外光的微滴。
23. 根據申請專利範圍第22項的方法，其中配置包 括：經由壓電噴嘴來分配該介質，如此以形成暴露於該紫外光的霧化微滴。
24. 根據申請專利範圍第14項的方法，其進一步包括：藉由暴露於真空紫外光而預先處理該介質。