專利名稱：用于殺滅空氣中及人造和天然表面上的病原體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消滅存在于空氣中、特別是封閉房間的空氣中、或者存在于硬和軟的兩種表面中或表面上、以及存在于人造表面和天然的表面(例如皮膚)上的絕大部分病原體的裝置，所述病原體包括細(xì)菌、病毒和噬菌體。
背景技術(shù)：
將殺菌劑用于對房間和表面進(jìn)行滅菌導(dǎo)致耐抗生素的細(xì)菌群越來越流行，因此更難處理。抗生素對病毒不起作用。所導(dǎo)致的問題是交叉感染，尤其是在醫(yī)院、療養(yǎng)院、手術(shù)室、飛機(jī)或列車、食物準(zhǔn)備單位和所有限制新鮮空氣進(jìn)入的空間以及通常有很多人的地方。對于新鮮空氣開放的區(qū)域，用于控制病原體群的天然系統(tǒng)(即，在烯烴存在下，由空氣中臭氧的分解而產(chǎn)生羥基)能夠起作用。在任何新鮮空氣有限的區(qū)域，病原體的數(shù)量就會(huì)增多。這種情況在醫(yī)院尤為嚴(yán)重，在醫(yī)院受到的傳染是地方流行病的情況下，會(huì)影響高達(dá)全部患者的10％或者更多?？赏ㄟ^多種途徑受到這種傳染，而且與新鮮的或開放的空氣相比，滅活的病原體濃度的降低會(huì)增加對降低的免疫力的影響。該免疫力是通過肺部接種產(chǎn)生的，因?yàn)闇缁畹牟≡w通過肺部的肺泡系統(tǒng)而被吸收。
本發(fā)明利用了用于控制空氣和哺乳動(dòng)物二者中的病原體的天然系統(tǒng)來避免使用殺菌劑。該系統(tǒng)依賴于短壽命的羥基(OH)的生成，羥基與病原體的磷脂質(zhì)膜(phospho-lipid plasma)反應(yīng)而在病原體中引起過氧化反應(yīng)致使其死亡。
所述的天然系統(tǒng)是在20世紀(jì)60年代由英國的Porton Down和荷蘭的TNO的研究人員在研究空氣中的病原體是如何死亡時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的。他們發(fā)現(xiàn)控制的主要方法是釋放羥基。他們發(fā)現(xiàn)空氣中病原體死亡的速率根據(jù)天氣、空氣傳播的污染物和風(fēng)向而變化。他們證明了空氣中存在一種破壞病原體的因素，并將其稱為開放空氣因子(Open Air Factor)。后來證實(shí)了開放空氣因子是通過具有一定量烯烴(既有合成的，又有天然存在的)的空氣中的組分的作用所形成的。萜品烯尤其有效，萜品烯與花或者松樹的氣味相關(guān)。荷蘭人的研究表明在烯烴存在下，要使開放空氣因子完全有效，就需要80ppb的臭氧濃度閾值。
上述Porton Down的研究中發(fā)現(xiàn)，開放空氣因子在密閉室中明顯地降低。當(dāng)時(shí)認(rèn)為開放空氣因子被吸收在容器的表面上。但是，更可能是金屬容器表面與自由基的反應(yīng)的影響優(yōu)先于自由基與細(xì)胞表面的反應(yīng)，致使開放空氣因子的功效降低。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，可以通過臭氧與烯烴的反應(yīng)使臭氧分解為常態(tài)的氧氣而方便地產(chǎn)生羥基。雖然可使用合成的烯烴，但是在天然狀態(tài)下這些烯烴是天然存在的物質(zhì)，例如萜品烯就是通過植物和花的代謝所產(chǎn)生的。
合適的烯烴包括天然存在的烯烴(α-萜品烯、δ-苧烯、月桂烯)，以及合成的烯烴(戊烯、環(huán)己烯和丁烯)。
本發(fā)明提供了一種引入增加了濃度的羥基而對表面和空氣滅菌的裝置。羥基的壽命極短，通常情況少于幾秒，因此必須靠近目標(biāo)病原體產(chǎn)生羥基。因此有必要使產(chǎn)生羥基的設(shè)備是可移動(dòng)的。本發(fā)明包括經(jīng)過一種將氧氣、或者氧氣流的一部分轉(zhuǎn)化為臭氧的裝置的氧氣的供給。接著，在病原體附近，將臭氧與烯烴源(典型地但并不唯一地，諸如反-2-丁烯的烯烴)混合。為了加速這個(gè)過程，希望氧氣流、或者臭氧和氧氣的混合物變得潮濕，并且該潮濕物質(zhì)包括亞鐵鹽。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供了一種如權(quán)利要求1所述的裝置。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，提供了一種如權(quán)利要求18所述的臭氧發(fā)生器。
根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)方面，提供了一種如權(quán)利要求26所述的殺滅病原體的方法。


在附圖中，描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且只是為了舉例說明的目的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意圖；圖2a是示出圖1所示裝置各部件的分解圖；圖2b是圖1所示裝置的截面立視圖；圖2c是圖2b所示裝置的部分的俯視圖；圖2d是臭氧發(fā)生器的側(cè)視圖；圖2e是圖2d所示臭氧發(fā)生器的構(gòu)件的側(cè)示圖；
圖2f是圖2d所示的臭氧發(fā)生器的示意圖；圖2g是可選的臭氧發(fā)生器的示意圖；圖2h是圖2g所示臭氧發(fā)生器的端視圖；以及圖2i是圖2g和圖2h所示臭氧發(fā)生器的部分的截面立視圖；圖3a是蓋的俯視圖；圖3b是圖3a所示的蓋的正視圖；圖4a是用于安裝手套罩的板的截面立視圖；圖4b是圖4a所示板的俯視圖；圖4c是手套罩的俯視圖；圖4d是圖4c所示手套罩的正視圖；圖4e是圖4c和圖4d所示手套罩的側(cè)視圖；圖4f是夾具的俯視圖；圖4g是圖4f所示夾具的正視圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生羥基的裝置的另一實(shí)施例的截面立視圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，示出了醫(yī)院環(huán)境中所使用的用于產(chǎn)生羥基的裝置。該裝置包括安裝在輪2上的底架1。底架1裝有盒狀箱體3，該箱體容納有氧源和烯烴源、以及臭氧發(fā)生器。箱體3包括出口，通過該出口引導(dǎo)臭氧和烯烴。管4連接在該出口上。在管4的自由端具有用于將蓋6連接在其上的配件5。臭氧和烯烴在該蓋中混合。將參照圖3a和圖3b更為詳細(xì)地描述該蓋及其應(yīng)用。蓋6可以從配件5上取下。這使得配件5能夠與手套罩8的入口9相連接，手套罩8安裝在底架1的手柄件7上。將參照圖4a到4f更為詳細(xì)地描述該手套罩及其功能。
現(xiàn)在參照圖2a和圖2b，箱體3包括開口14，在該開口中可安裝風(fēng)扇15。用塑料鉚釘將U形件10連接在箱體3上。在該U形件的兩側(cè)包括滑軌10a。箱蓋11通過滑軌10a裝配到箱體3上。箱蓋11(可用塑料材料真空形成)裝有閥盤12，該閥盤由蓋13覆蓋。獨(dú)立的箱蓋在該滑軌上滑動(dòng)箱蓋里裝有由鍵操作的電氣開關(guān)，這種布置使得在裝置接通時(shí)箱蓋不能被打開，并且當(dāng)滑蓋打開時(shí)裝置也不能被接通，由此確保在裝置使用中不能操作該旋轉(zhuǎn)開關(guān)。在箱體的一端裝有罐體導(dǎo)向裝置17、閥組18、臭氧發(fā)生器19、電路板20和旋轉(zhuǎn)開關(guān)21。
罐體導(dǎo)向裝置17可固定獨(dú)立地容納有氧氣、烯烴(例如丁烯)、以及水蒸氣的加壓圓筒。烯烴直接供應(yīng)至閥18a。水蒸氣罐(如果有)直接供應(yīng)至閥18b。氧氣直接供應(yīng)至閥18c并由此到達(dá)臭氧發(fā)生器。
圖2d到2f示出了臭氧發(fā)生器，該臭氧發(fā)生器包括導(dǎo)電性接地板25，由諸如硅酸鈣的絕緣材料形成的板26，板26內(nèi)機(jī)械加工有螺旋槽28，由諸如硅酸鈣的絕緣材料形成的蓋板27。在螺旋槽28中鋪設(shè)有諸如銅線29的導(dǎo)電元件。該銅線連接到高壓電容性放電裝置上，該放電裝置具有在1kHz下高達(dá)15kV的典型輸出。雖然該裝置優(yōu)選地用12V蓄電池電源進(jìn)行操作，但也可以在任何適宜的電壓進(jìn)行操作。
絕緣蓋板27包括入口30和出口31。入口30連接在氧源上(在本實(shí)例中為氧氣罐)。氧氣沿著螺旋槽28的方向輸送到該螺旋槽的中心。帶電的銅線29將氧氣電離而產(chǎn)生臭氧(O3)。所產(chǎn)生的臭氧通過位于朝向該螺旋外端的出口31流出。用螺栓32在三個(gè)平板25、26和27的每個(gè)角處將它們夾在一起。為清楚起見，只示出了一個(gè)螺栓32。
圖2g到2i示出了可替換形式的臭氧發(fā)生器33，該臭氧發(fā)生器包括導(dǎo)電核心34，外表面機(jī)械加工有槽37的第一絕緣管35，以及環(huán)繞管35的第二絕緣管36。該第一和第二絕緣管可由硅酸鈣制成。導(dǎo)電線38位于槽37中，并連接到上述電容性放電裝置上。導(dǎo)電核心34(在本實(shí)例中是鐵的)連接到地面。氧氣進(jìn)入螺旋槽37的一端，并沿著該螺旋槽移動(dòng)，在其從螺旋槽的另一端流出時(shí)電離成臭氧(O3)。使用圖2g到圖2i所示的構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于相同長度的螺旋槽及銅線可以鋪設(shè)在比用圖2d到2f的構(gòu)造所獲得的更小的容積中。
現(xiàn)在參照圖3a和3b，示出了蓋6。如圖1所示，該蓋可連接到輸送臭氧和烯烴的管上。該蓋的功能是使臭氧和氣態(tài)烯烴混合以產(chǎn)生羥基并將產(chǎn)生的羥基分散到表面上。該蓋可包括接觸傳感器，其探測該蓋的側(cè)面與表面相接觸，以使得只有在該蓋與表面相接觸時(shí)才發(fā)生氣體的放電。該蓋有手動(dòng)觸發(fā)器，以用高濃度的羥基(即增大了臭氧和烯烴輸送到該蓋的速度)對表面滅菌。
圖4a到圖4g示出了套罩的組件，人的手可以插入該套罩中。一旦插入空氣移動(dòng)裝置，如果合適，就可以除去套罩內(nèi)大部分空氣。臭氧和烯烴在該室中混合，并接著在指定的時(shí)間內(nèi)被輸送到套罩以確保殺滅用戶手上的多數(shù)病原體。
圖4a是板50的橫截面，該板的形裝適于承載圖4c到4e所示的套罩。板50(在本實(shí)例中是用鋁澆鑄的)設(shè)有搭接在底架1的手柄件7(參見圖1)上的托架52和53。板50包括平面51，其上設(shè)置了如圖4c到4e所示類型的套罩。平面51包括突出部分56，其經(jīng)過成形并定位以便與套罩中的凹陷接合。平板50包括托架，該托架包括彼此隔開的板54。每個(gè)板54包括孔55，銷釘可穿過該孔。如圖4f和圖4g所示的夾件位于板54之間，并可圍繞在兩個(gè)板之間延伸的銷釘樞軸地轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4c到圖4d示出了手套罩樣板60，其由塑性材料真空形成。該套罩樣板60包括該手套罩的頂部部分(一半)和底部部分(一半)，其通過沿線X折疊而裝配在一起；以及電鉚接(electro-staking)邊緣61和豎立件62。
在線X一側(cè)的豎立件62電鉚接到相應(yīng)于線X另一邊上的豎立件62。所得豎立件形成手指分隔。在滅菌過程中手指的分開很重要，以免阻擋羥基進(jìn)入手的任何可能潛伏(具有)病原體的區(qū)域。
套罩樣板60進(jìn)一步包括多個(gè)隆起的凹窩63。這些隆起的凹窩的作用是確?？諝饧傲u基能夠在套罩中的手掌下自由流動(dòng)。
套罩樣板60還包括進(jìn)入室的相對部分64，羥基可通過該相對部分64輸送到套罩中。當(dāng)沿著線X折疊樣板60時(shí)，進(jìn)入室的兩部分64對接，由此形成室。導(dǎo)管65從每個(gè)室伸出，同樣由兩部分形成。導(dǎo)管65在套罩的手套件內(nèi)打開，以提供羥基來對手套件里的手滅菌。
套罩樣板60還包括出口室的相對部分66，其可連接至空氣流動(dòng)風(fēng)扇，以從套罩的手套中除去含有已破壞的病原體的空氣。該出口室通過導(dǎo)管67連接到手套上。
圖4f和4g示出了夾件70。夾件70包括手柄71，一對彼此隔開的板72，每一個(gè)板包括孔73，銷釘通過該孔將夾件連接在板51上；以及托架74，該托架的形狀和尺寸為使得其與底架1的手柄相配合。夾件70還包括穿孔裝置75和76，其分別用于室66和64的穿孔。
圖5示出了一種用于產(chǎn)生羥基的手動(dòng)的便攜式設(shè)備100。設(shè)備100包括兩個(gè)分隔間101和102。分隔間101有蓄電池電源組111，該蓄電池優(yōu)選地為可再充電的蓄電池(用于給臭氧發(fā)生器和風(fēng)扇供電)，并裝有烯烴源103。該烯烴源包括液態(tài)烯烴的浴槽104和充滿液態(tài)烯烴的芯105。分隔間102容納有圖2d到圖2f所示類型的臭氧發(fā)生器106。風(fēng)扇107通過格柵108吸入空氣，將所述空氣引入臭氧發(fā)生器106的底部，其在該處電離成臭氧。臭氧流Z通過出口113從臭氧發(fā)生器106排出。蓋109夾在第一和第二分隔間101、102之上。該頂梁將臭氧流Z引導(dǎo)在充滿烯烴的管芯上方而產(chǎn)生羥基，該羥基通過格柵110而進(jìn)入大氣。臭氧發(fā)生器106是一種消耗性組件，可以從分隔間102中取出。同樣地，烯烴源103是一種消耗性組件，可以從分隔間101中取出并進(jìn)行替換。圖5所示的設(shè)備可安裝在豬的產(chǎn)圈里、病床邊、或者人的衣服上。
一種可選設(shè)備是個(gè)人裝置，其使用空氣作為氧氣供應(yīng)源。該裝置的大小適合裝在衣兜里，并包括臭氧發(fā)生器(其可以為圖2d到2f所示的類型)、蓄電池組形式的電源、烯烴源(例如小加壓罐)、迫使空氣朝向并通過該臭氧發(fā)生器的風(fēng)扇、以及用于將產(chǎn)生的臭氧和烯烴混合并釋放入大氣的混合室。該混合室可包括噴嘴形式的出口，以將羥基引向希望的方向。
本發(fā)明提供了一種以可控方式產(chǎn)生羥基的裝置，其可用于密閉空間的滅菌、清潔包括平面和身體的各部分的表面、以及預(yù)防疾病(即間歇地將羥基釋放入密閉空間)。本發(fā)明還提供了一種適合用在密閉環(huán)境中的個(gè)人設(shè)備。該個(gè)人設(shè)備可用于在人的周圍創(chuàng)造小環(huán)境，在這個(gè)小環(huán)境中具有相對于密閉環(huán)境其余部分的羥基濃度增高了的羥基濃度。該裝置可用在醫(yī)院監(jiān)護(hù)、候診室、診療室、獸醫(yī)外科室、手術(shù)室、飛機(jī)、列車、旅館、輪船、動(dòng)物棚舍里，以及用于個(gè)人安全。
將羥基釋放到大氣中的作用包括除臭，殺滅細(xì)菌、病毒、芽孢和真菌。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生羥基的裝置，包括氧源；烯烴源；臭氧發(fā)生器；控制單元；以及混合裝置，其中，所述臭氧發(fā)生器可連接到氧源，并且其中，將所產(chǎn)生的臭氧和烯烴輸送到所述混合裝置以產(chǎn)生羥基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置為便攜式裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述氧源為基本上純凈的氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述基本上純凈的氧氣容納在加壓罐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述氧源是空氣。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述烯烴容納在加壓罐中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括濕氣源，并且其中，將濕氣輸送到所述混合裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述濕氣源是水蒸氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述水蒸氣貯存在加壓罐中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述濕氣源包含亞鐵鹽。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括具有用于分送羥基的開放面的蓋，其中，將臭氧和烯烴輸送到所述蓋，其中，所述蓋構(gòu)成所述混合裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述蓋包括傳感器，所述傳感器指示所述蓋的邊緣是否與表面相接觸，所述傳感器發(fā)送信號(hào)到所述控制單元，并且其中，如果所述蓋未與表面相接觸，所述控制單元就會(huì)阻止將臭氧和/或烯烴輸送到所述蓋。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括手動(dòng)控制的觸發(fā)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)連接到所述控制單元上，以便當(dāng)所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)被激活時(shí)，所述控制單元增大臭氧產(chǎn)生的速度和/或烯烴輸送的速度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括手滅菌單元，所述滅菌單元包括套罩，手可以插入所述套罩中；以及至少一個(gè)混合室。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述套罩包括兩個(gè)隔開的室，每個(gè)所述室的形狀和大小適于容納手。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述裝置是手提式裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述裝置包括風(fēng)扇，用于將空氣輸送到所述臭氧發(fā)生器并將所產(chǎn)生的臭氧輸送到所述混合裝置。
18.一種臭氧發(fā)生器，包括導(dǎo)電層、第一絕緣層和第二絕緣層，以及位于所述第一和第二絕緣層之間的螺旋形導(dǎo)電性元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述螺旋形導(dǎo)電性元件位于所述第一和第二層之一的表面中的螺旋形凹槽中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述螺旋形凹槽是在所述表面中機(jī)械加工的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一項(xiàng)所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述導(dǎo)電元件連接到電源，并且所述導(dǎo)電層接地。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述電源是高壓電容性放電裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求18到22中任一項(xiàng)所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述導(dǎo)電層、第一絕緣層和第二絕緣層的每一層都是平面元件，所述第一絕緣層夾在所述導(dǎo)電層和所述第二絕緣層之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求18到22中任一項(xiàng)所述的臭氧發(fā)生器，其中，所述導(dǎo)電層是具有基本上為圓形的橫截面的桿，所述第一絕緣層呈管狀，并在所述桿上滑動(dòng)，以及所述第二絕緣層呈管狀，并在所述第一絕緣層上滑動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述臭氧發(fā)生器是權(quán)利要求18到24中任一項(xiàng)所述的臭氧發(fā)生器。
26.一種殺滅空氣中以及表面上的病原體的方法，包括以下步驟用權(quán)利要求1到17或25中任一項(xiàng)所述的裝置來產(chǎn)生羥基，以及將所產(chǎn)生的羥基輸送到所述空氣中或表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來產(chǎn)生羥基的裝置，其包括氧源和烯烴源。將氧氣輸送到臭氧發(fā)生器。將烯烴和產(chǎn)生的臭氧混合而產(chǎn)生羥基。
文檔編號(hào)A61L2/20GK1878724SQ200480033431
公開日2006年12月13日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者戴維·默里·麥克唐納 申請人:運(yùn)陽有限公司