Устройство ловушки для бактерий и вирусов

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2789505:

Соколов Юрий Борисович (RU)

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания воздуха бактерицидным ультрафиолетовым излучением в закрытых помещениях, где требуется постоянное поддерживание асептических условий в присутствии людей. Устройство для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением содержит: полый корпус, с входным и выходным окнами; воздуховод, сформированный в полости корпуса, соединяющий входное и выходное окна; средство создания потока воздуха, смонтированное во входном окне полого корпуса; камеру обеззараживания, сформированную в полости воздуховода; источник бактерицидного излучения, размещенный в камере обеззараживания; волоконно-фильтрующий материал, установленный с возможностью облучения его поверхности бактерицидным излучением. При этом волоконно-фильтрующий материал расположен в камере обеззараживания, источник бактерицидного излучения установлен в камере обеззараживания напротив волоконно-фильтрующего материала с возможностью прямого облучения всей его поверхности, средство создания потока воздуха размещено во входном окне и сконфигурировано так, что сформированный воздушный поток направлен на поверхность волоконно-фильтрующего материала под углом Ф, величина которого выбрана из неравенства: 30°<Ф<60°, где: Ф - угол между направлением воздушного потока и поверхностью волоконно-фильтрующего материала, а отношение площади входного окна и площади поперечного сечения воздуховода выбрано из выражения: Sв>Sк, где: Sв - площадь поперечного сечения воздуховода, Sк - площадь входного окна. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обеззараживания воздуха. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Изобретение относится к устройствам для удовлетворения жизненно важных потребностей человека, а именно к устройствам для обеззараживания и очистки воздуха от микрочастиц и микроорганизмов бактерицидным ультрафиолетовым излучением в закрытых помещениях, где требуется постоянное поддерживание асептических условий в присутствии людей.

Уровень техники

Известно, что УФ излучение гибельно для множества бактерий и вирусов. Вероятность того, что вирусы и бактерии погибнут от его воздействия, зависит от мощности УФ излучения и длительности его воздействия на них. В настоящем описании предлагается устройство для очистки воздуха, в котором может быть множество микробов и вирусов, оставленных большим количеством людей и раскрыта ловушка для вирусов и бактерий, которые задерживаются в ворсистом материале и подвергаются длительному УФ облучению настолько длительному, что данный материал может быть многократно очищен и использован повторно.

Известны устройства очистки воздуха с помощью УФ излучения, основанные на прохождении загрязненного воздуха через бактерицидную камеру, в которой воздушный поток облучается источником УФ излучения, имеющим длину волны излучения 253 нм или 270 нм. Такие устройства имеют воздуховод с входным и выходным отверстиями, по которому загрязненный воздух проталкивается через облучаемое пространство вентилятором. На входном отверстии обычно устанавливается фильтр, на котором задерживается пыль, вместе с частью бактерий и вирусов.

Недостатком известных устройств является малое время воздействия УФ излучения на проходящий воздух, а также отсутствие облучения входного фильтра, который при редкой чистке сам начинает являться источником заражения (RU 2742111, МПК A61L 9/20, опубликован 02.02.2011; RU 202125, МПК A61L 9/20, опубликован 03.02.2021; RU 204427, A61L 9/20, опубликован 24.05.2021; RU 204805, А61L 9/20, опубликован 11.06.2021; RU 2742273, А61L 9/20, опубликован 04.02.2019; RU 203576, A61L 9/20, опубликован 12.04.2021).

Известен бактерицидный рециркулятор, содержащий продольный корпус с входным и выходным отверстиями; воздуховод, сформированный внутри корпуса рециркулятора в виде лабиринта при помощи направляющих поверхностей, позволяющий увеличить время обеззараживания; всасывающий вентилятор, установленный во входном отверстии корпуса рециркулятора и обеспечивающий движение воздушной среды по лабиринту воздуховода; бактерицидная лампа, размещенная в камере обеззараживания воздуховода (RU 131298, МПК А61L 9/20, опубликован 20.08.2013).

Недостатком аналога является ограниченный срок службы газоразрядной бактерицидной лампы, реально составляющий немного больше 3000 часов, требование вентилятора повышенной мощности, способного преодолеть воздушное сопротивление лабиринта. Другой недостаток известного аналога заключается в свободном выходе продуктов обработки воздуха из бактерицидного рециркулятора, в связи с отсутствием фильтрующих элементов на выходе воздуховода.

Известно устройство для обеззараживания воздуха в помещении, содержащее поперечный по отношению к направлению воздушного потока корпус в виде восьмигранной прямой призмы с входным и выходным окнами в основаниях призмы; всасывающий вентилятор, установленный во входном окне; воздуховод, соединяющий входное и выходное окна, источник бактерицидного излучения, выполненный в виде светодиодов, закрепленных на внутренней стороне восьмигранного корпуса, с возможностью облучения потока воздуха и адсорбирующую фильтрующую светоотражающую прокладку, установленную на выходном окне корпуса и расположенную почти параллельно оси светодиодов (RU 194640, МПК A61L 9/20, опубликован 18.12.2019).

Недостаток описанного аналога заключается в коротком воздуховоде, так как за время движения по нему воздушный поток получает дозу обеззараживающего облучения, пропорциональную лишь времени нахождения в зоне обеззараживания, определяемого в решающей степени длиной пути ламинарного воздушного потока. При этом максимум УФ-излучения от светодиодов направлен поперек воздушного потока, а УФ-облучение поверхности волоконного фильтра составляет не более 50% от максимума, с учетом отраженного излучения.

В качестве ближайшего аналога выбрано решение, раскрытое в патенте RU194640.

Техническое решение

Техническим результатом устройства является повышение эффективности обеззараживания воздуха, которое достигается путем увеличения объемной дозы энергии облучения, приходящейся на облучаемый объем воздуха, находящийся в камере обеззараживания в единицу времени, за счет создания в ней турбулентного движения воздуха и условий для прямого облучения поверхности волоконного фильтра.

Достижение технического результата основано на том, что загрязненный воздух нагнетается средством создания воздушного потока, например, вентилятором, создающим входящий воздушный поток, направляемый под углом Ф° на поверхность волоконно-фильтрующего листа, выполненного в виде ворсистого коврика, при этом на границе взаимодействия воздушного потока с ворсистой поверхностью возникает турбулентность, вызывающая появление нелинейных волн в воздушном потоке, которые перемещаются в камере обеззараживания между источником УФ-излучения и поверхностью ворсистого коврика, на котором происходит осаждение вирусов и бактерий, которые подвергаются длительному УФ облучению, настолько длительному, что данный ворсистый коврик может считаться пригодным для повторного использования после простого удаления из него пыли. Возможно выполнение источника УФ-излучения в виде УФ- светодиодов или УФ-лампы.

Заявленное решение может быть охарактеризовано следующей совокупностью существенных признаков:

Устройство ловушки для бактерий и вирусов, содержащее полый корпус, с входным и выходным окнами; воздуховод, сформированный стенками полости корпуса и соединяющий входное и выходное окна корпуса, при этом площадь поперечного сечения воздуховода должна превышать площадь входного окна; средство создания потока воздуха, смонтированное во входном окне; камеру обеззараживания, расположенную в воздуховоде и в которой источник бактерицидного излучения и ворсистый коврик расположены друг напротив друга с возможностью прямого облучения всей поверхности ворсистого коврика УФ излучением. Средство создания потока воздуха содержит вентилятор, установленный во входном окне, а созданный вентилятором воздушный поток направляется на поверхность ворсистого коврика под углом Ф°, величина которого выбрана из выражения: 30°<Ф<60°, где: Ф° - угол между направлением воздушного потока и поверхностью ворсистого коврика.

Объем воздуха, находящийся в камере обеззараживания в турбулентном состоянии и поверхность ворсистого коврика подвергаются увеличенному по времени прямому УФ-облучению, что достигается расположением излучателя и волоконного фильтра друг напротив друга в камере обеззараживания. Изменением величины угла направления воздушного потока на ворсистый коврик можно менять характер турбулентности воздушного потока. Очистку коврика допустимо выполнять периодически в зависимости от степени его загрязненности.

Существенные признаки устройства, раскрытые в двух вышеприведенных абзацах, проиллюстрированы двумя вариантами реализации, каждый из которых содержит все общие существенные конструктивные признаки, необходимые и достаточные для достижения заявленного технического результата.

На фиг. 1 показано осевое сечение варианта устройства в дисковом исполнении корпуса и светодиодным источником УФ излучения,

на фиг. 2 - объемное изображение варианта устройства, показанного на фиг. 1 в разборе,

на фиг. 3 - осевой продольный разрез второго варианта устройства, имеющего корпус в виде прямой призмы,

на фиг. 4 - объемное изображение осевого продольного разреза, показанного на фиг. 3.

Существенные признаки устройства, обеспечивающие достижение заявленного технического результата обозначены на чертежах следующими позициями:

1. Полый корпус

2. Воздуховод, сформированный стенками полости корпуса и соединяющий входное и выходное окна

3. Входное окно воздушного потока

4. Выходное окно воздушного потока

5. Камера обеззараживания

6. Плоская часть поверхности стенки воздуховода

7. Средство создания воздушного потока (вентилятор)

8. Источник бактерицидного излучения

9. Ворсистый коврик (волоконно-фильтрующий материал)

Представленные на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, фиг. 4 варианты устройства имеют отличающиеся друг от друга конструктивные элементы, но одинаковое функциональное назначение, при этом каждый из представленных вариантов содержит всю совокупность существенных признаков, обеспечивающих решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата.

Устройство ловушки для бактерий и вирусов по первому варианту (фиг. 1 и фиг. 2) имеет полый корпус 1, составленный в этом случае из двух частей, формирующих воздуховод 2: чашевидного основания 1.1 с входным окном 7 и выходными окнами 4 по периметру чашевидного основания 1.1, и крышки 1.2, включающей коническую часть 1.2.1, направляющую воздушный поток, создаваемый вентилятором к ворсистому коврику 9 и фланцевую часть 1.2.2, имеющую плоскую поверхность для размещения ворсистого коврика 9. Коническая часть 1.2.1 крышки 1.2 своей вершиной обращена к входному окну 3, при этом угол Х° при вершине конической поверхности выступа выбран из выражения 60°<X<120°, который обеспечивает направление воздушного потока на поверхность ворсистого коврика 9 под углом Ф°, выбранного из выражения 30°<Ф<60°, где Ф-угол между образующей конической поверхности 1.2.1 крышки 1.2 полого корпуса 1 и поверхностью фланцевой части 1.2.2. Камера обеззараживания 5 расположена в воздуховоде 2 и включает источник бактерицидного излучения 8, состоящего из платы с УФ-светодиодами, и расположенного напротив ворсистого коврика 9, закрепленного на плоской поверхности фланцевой части 1.2.2 крышки.

Вариант устройства ловушки для бактерий и вирусов, показанный на фиг. 3 и фиг. 4, имеет полый корпус 1 из полимерного профиля с торцевыми крышками. Воздуховод 2, сформированный в полости корпуса 1 и соединяющий входное окно 3 на профильной стороне корпуса 1, а выходные окна 4 в отводах воздуховода 2 на боковых крышках корпуса 1, при этом камера обеззараживания смонтирована в каждом отводе воздуховода 2, а средство создания потока воздуха включает два вентилятора 7, каждый из которых установлен во входном окне 3 с возможностью формирования потока воздуха под углом Ф к поверхности ворсистого коврика 9. Камера обеззараживания 5 устроена в каждом из отводов воздуховода 2 и имеет свой источник УФ-излучения, установленный напротив ворсистого коврика 9 для прямого облучения его поверхности.

Для иллюстрации второго варианта ловушки для бактерий и вирусов на фиг. 3 и фиг. 4 показано устройство, комбинированное с источником освещения, одна из печатных плат 10 которого использована для крепления вентиляторов 7 на отогнутом фрагменте упомянутой платы, что позволяет легко позиционировать положение вентиляторов 7, относительно поверхности ворсистого коврика 9. На этой же плате 10 светодиодов смонтированы источники УФ излучения - УФ-ламы, которые окружены параболическими отражателями для направления всего УФ потока на поверхность коврика 9.

Устройство ловушки работает следующим образом. Включается вентилятор 7 и УФ лампы 8, воздух закачивается через верхние окно 3 внутрь корпуса 1 и направляется по воздуховоду 2 на ворсистый коврик 9 под углом Ф, при этом на границе взаимодействия воздушного потока с ворсистой поверхностью возникает турбулентность, вызывающая появление нелинейных волн в воздушном потоке, которые перемещаются в камере обеззараживания 5 между источником 8 УФ-излучения и поверхностью ворсистого коврика 9 все время подвергаясь УФ обработке. Осажденные на коврике 9 вирусы и бактерии продолжают подвергаться УФ облучению до окончания работы устройства.

Особенно эффективны такого рода приборы могут быть для автомобилей (такси, маршрутные такси, автобус и т.д.). До посадки пассажиров устройство включается в форсированный режим для интенсивной очистки воздуха, далее устройство переключается на нормальный режим работы, который сохраняется до высадки пассажиров и далее цикл повторяется. Форсированный режим отличается от нормального тем, что вентилятор включается на повышенные обороты и УФ излучатели также включаются в форсированный режим. При ограниченном объеме пространства форсированный режим может длиться от 1 до 5 мин.

1. Устройство для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением, содержащее:

полый корпус с входным и выходным окнами;

воздуховод, сформированный в полости корпуса, соединяющий входное и выходное окна;

средство создания потока воздуха, смонтированное во входном окне полого корпуса;

камеру обеззараживания, сформированную в полости воздуховода;

источник бактерицидного излучения, размещенный в камере обеззараживания;

волоконно-фильтрующий материал, установленный с возможностью облучения его поверхности бактерицидным излучением,

отличающееся тем, что

волоконно-фильтрующий материал расположен в камере обеззараживания,

источник бактерицидного излучения установлен в камере обеззараживания напротив волоконно-фильтрующего материала с возможностью прямого облучения всей его поверхности,

средство создания потока воздуха размещено во входном окне и сконфигурировано так, что сформированный воздушный поток направлен на поверхность волоконно-фильтрующего материала под углом Ф, величина которого выбрана из неравенства: 30°<Ф<60°, где: Ф - угол между направлением воздушного потока и поверхностью волоконно-фильтрующего материала,

при этом отношение площади входного окна и площади поперечного сечения воздуховода выбрано из выражения:

Sв>Sк,

где: Sв - площадь поперечного сечения воздуховода, Sк - площадь входного окна.

2. Устройство обеззараживания воздуха по п. 1, отличающееся тем, что воздуховод включает основание с входным окном и крышку с фланцем, имеющую конический выступ, обращенный к входному окну, угол Х при вершине которого выбран из выражения 60°<Х<120°, плата источника бактерицидного излучения установлена в основании корпуса, а волоконно-фильтрующий материал расположен на фланцевой поверхности крышки корпуса.

3. Устройство обеззараживания воздуха по п. 1, отличающееся тем, что полый корпус выполнен из полимерного профиля с торцевыми крышками, входное окно воздуховода расположено на профильной стороне корпуса, а выходное окно представлено отводом воздуховода на торцевой крышке полого корпуса, при этом камера обеззараживания смонтирована в отводе воздуховода, источник бактерицидного излучения представлен трубчатой УФ-лампой, снабженной параболическим отражателем, установленным напротив волоконно-фильтрующего материала с возможностью освещения всей его поверхности.

Настоящее изобретение относится к оборудованию для регенерации клеток посредством ингаляционного лечения, которое способствует очистке межклеточной среды при помощи ингаляционного лечения и улучшенному общему насыщению организма кислородом, особенно во время сна пользователя или пациента. Устройство для респираторного лечения для терапевтического применения, при этом устройство содержит систему рециркуляции воздуха с двигателем, набор фильтров для очистки воздуха, ультрафиолетовый стерилизатор и плазменный электростимулятор.

Устройство для очистки воздуха // 2787345

Изобретение относится к устройствам для очистки и обеззараживания воздуха и может быть использовано для очистки воздуха в различных помещениях, а также на предприятиях химической и других отраслей промышленности. Устройство для очистки и обеззараживания воздуха содержит корпус, вентилятор, по меньшей мере один источник ультрафиолетового излучения и фотокаталитический фильтр, который содержит несколько сеток с ячейками, на поверхность которых нанесено покрытие из диоксида титана модификации анатаз.

Устройство для очистки воздуха // 2787345

Устройство для стерилизации и подачи воздуха в зону роста in vitro микрорастений // 2781176

Изобретение относится к средствам дезинфекции. Устройство для стерилизации и подачи воздуха в зону in vitro растений содержит приемное устройство подготовки воздуха.

Бактерицидный облучатель // 2778668

Изобретение относится к средствам дезинфекции с использованием ультрафиолетового излучения, а именно к бактерицидным облучателям открытого типа. Бактерицидный облучатель содержит корпус, снабженный патронами, в которых закреплены бактерицидные ртутные лампы, подключенные к пускорегулирующим аппаратам блока питания и управления, при этом корпус выполнен в виде пустотелого трубчатого профиля с внутренним сквозным каналом, на боковой поверхности которого снаружи вертикально установлены закрепленные в патронах бактерицидные ртутные лампы, а в сквозном многогранном канале расположен осевой вентилятор, причем корпус установлен вертикально на опорах.

Бактерицидный облучатель // 2778667

Изобретение относится к средствам дезинфекции с использованием ультрафиолетового излучения, а именно к бактерицидным облучателям открытого типа. Бактерицидный облучатель содержит корпус, снабженный патронами, в которых закреплены бактерицидные ртутные лампы, подключенные к пускорегулирующим аппаратам блока питания и управления, при этом корпус выполнен из соединенных между собой оснований с образованием многогранного полого тела - трубчатого профиля с внутренним сквозным каналом, при этом на каждом основании-грани вертикально размещены закрепленные в патронах бактерицидные ртутные лампы, а в сквозном многогранном канале расположен осевой вентилятор, причем корпус установлен вертикально на опорах.

Маска с ультрафиолетовым обеззараживанием вдыхаемого и выдыхаемого воздуха // 2775298

Маска с ультрафиолетовым обеззараживанием вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в виде фильтрующе-очищающей защитной надлицевой поверхности содержит съемный блок, внутренняя поверхность которого покрыта источником ультрафиолетового излучения с подключаемой системой его автономного питания. В фильтрующе-очищающем блоке установлены ряды сеток из световодов ультрафиолетового спектра излучения с ответвлениями излучения в каждой ячее сетки, а к сеткам подведен источник.

Способ регулировки уровня наработки озона ультрафиолетовой лампой низкого давления // 2773339

Изобретение относится к области обработки источниками света различных сред (газов, жидкостей, суспензий, фаз жидкое-твердое) как в потоке, так и в стационарном режиме. Способ регулировки уровня наработки озона ультрафиолетовой лампой низкого давления включает использование защитного кварцевого чехла, надетого на бактерицидную лампу ультрафиолетового излучения, отличающийся тем, что на ультрафиолетовую лампу низкого давления, излучающую на длине волны 185 и 254 нм, вдоль корпуса надевают чехол из допированного кварца, отсекающего излучение 185 нм и пропускающего только 254 нм, в виде одинарной трубки с зазором между внутренней поверхностью чехла и лампы, торцы чехла с лампой уплотняются заглушками из материала, не подверженного разрушению от жесткого ультрафиолетового излучения.

Способ и устройство для очистки воздуха с использованием регенерируемого поглотителя co2 // 2773150

Группа изобретений относится к средствам очистки воздуха и поддержания стандартных уровней диоксида углерода в воздухе для дыхания в ограниченных пространствах. Способ очистки включает продув воздуха через регенерируемый поглотитель диоксида углерода.

Рециркулятор для очистки воздуха // 2772019

Изобретение относится к технике дезинфекции воздуха в личном и общественном транспорте, помещениях и изделиях, имеющих замкнутое пространство. Рециркулятор для очистки воздуха содержит корпус, выполненный с входным отверстием для поступления воздуха, подлежащего очистке, и с выходным отверстием для выхода очищенного воздуха, установленные в корпусе ультрафиолетовая лампа, вентилятор, фильтр, блок управления, согласно изобретению на внутреннюю поверхность корпуса нанесен диоксид титана, на входном отверстии корпуса установлен воздушный фильтр, вентилятор размещен в корпусе около входного отверстия, датчики контроля мощности ультрафиолетового излучения, представляющие собой фотоприемники, воздушные дефлекторы, на пластины которых нанесен диоксид титана, датчик скорости вращения вентилятора, датчик скорости воздушного потока, установленный перед выходным отверстием корпуса, блок питания, обеспечивающий питание вентилятора, датчиков и микропроцессора, генератор тока, связанный с ультрафиолетовой лампой и обеспечивающий поддержание мощности ультрафиолетового излучения.