RO134939A0 - Dispozitiv rotativ autopropulsat pentru sterilizarea cu lumină uv-c a aerului din încăperi populate - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv rotativ autopropulsat pentru sterilizarea cu lumină UV - C a aerului din încăperile închise, dens populate, în care concentraţia de agenţi patogeni rezultată din respiraţie, vorbit, cântat, tuşit sau strănut, este ridicată fără evacuarea persoanelor din încăpere şi indiferent de sistemul de aerisire/condiţionare/ventilaţie a aerului existent în acea încăpere. Dispozitivul conform invenţiei are o zonă (1) de intrare a fluxului de aer, un filtru (2) de praf şi ecran optic, un ventilator (3), un tub (4) UV - C, un reflector (5) lumină UV - C, un balast (6) electronic, senzorul (7) de lumină ambientală, un microcontroller (8), o zonă (9) de ieşire a fluxului de aer, rulmentul (10) axial, un conector (11) electric rotativ cu alimentare la 230 V, firul (14) de susţinere a dispozitivului, un tub (15), cotul (16) la 90° superior şi cotul (17) la 90° inferior, aerul fiind aspirat la un unghi (α) de înclinare faţă de planul vertical.

Description

DISPOZITIV ROTATIV AUTOPROPULSAT PENTRU STERILIZAREA CU LUMINA UV-C A AERULUI DIN ÎNCĂPERI POPULATE

Invenția se refera la un dispozitiv de sterilizare a aerului din încăperi închise, dens populate, in care concentrația de agenti patogeni rezultatata din activitatile de respirație, vorbit, cantat, tușit, strănut este ridicata, fara a fi necesar evacuarea acestei încăperi si indiferent de sistemul de aerisire / condiționare /ventilație a aerului existent in acea încăpere.

Domeniul de aplicare este foarte larg acoperind atat clădiri publice (birouri, școli, zone comerciale, săli de sport etc), în care se presupune că prezența persoanelor infectate este doar ocazională cat si unități spitalicești și de asistență medicală.

Transmiterea pe cale aeriană a bolilor contagioase SARS COV-2, gripe, alte viroze, tuberculoza, etc. se face prin 2 mecanisme:

1. Transmisia de proximitate prin picături mari (> 10 microni), prin care picăturile infectate de mari dimensiuni sunt eliberate și propulsate la distanțe de cel mult 1-2 m de persoana emitentă. Picăturile se formează din tuse și strănut (strănutul formează de obicei multe alte particule). Majoritatea acestor picături mari cad balistic pe suprafețe și obiecte din apropiere sau podea. Infectarea se poate face fie prin atingerea acelor suprafețe contaminate și apoi atingerea ochilor, nasului sau gurii fie direct respirând picăturile rezultate din strănutul, tușea sau respirația persoanei infectate aflte la o distanta mai mica de 1.5 - 2 metri. Metoda de protecție o reprezintă distanțarea fizica intre 1.5 si 3 metri si purtatul măștilor.

2. Transmiterea aeriană prin particule mici (<5 microni), care pot rămâne în aer un timp îndelungat de ordinul orelor si pot fi transportate pe distanțe lungi prin circuitul natural de convectie al aerului cald a se vedea Figura 1 sau prin sistemele de ventilatii / climatizare ca in Figura 2. Aerosolii sunt generati de tuse, strănut și vorbire, cantat si respirație. Dimensiunea unei particule de coronavirus este 80-160 nanometri și rămâne activă timp de mai multe ore sau chiar câteva zile. SARS-CoV-2 rămâne activ până la 3 ore în aerul interior și poate parcurge distanțe lungi purtat de fluxurile de aer în încăperi sau în circuitele aerului din sistemelor de ventilație. Transmisia aeriană a provocat infecții cu SARS-CoV-1 în trecut. Virusul SARS-CoV-2 a fost identificat în filtrele ventilatoarelor din camerele unde erau izolate persoane infectate.

Acest mecanism implică faptul că păstrarea distanței de 1.5 -3 m si folosirea măștilor nu este suficientă si trebuie efectuata dezinfectarea aerului sau filtrarea acestuia cu filtre performante si scumpe HEPA H13 sau superioare, ce trebuie schimbate regulat conform specificațiilor producătorilor.

Clădirile publice aglomerate fara un sistem de ventilație eficient cu filtrare HEPA (scoli, birouri, săli de așteptare, holuri) unde exista un număr mare de persoane si printre care pot exista bolnavi asimptomatici si/sau bolnavi simptomatici nedetectati reprezintă o zona de risc sanitar in condițiile de pandemie chiar daca persoanele respective folosesc masti de protecție chirurgicale sau improvizate deoarece particulele mici nu sunt reținute de aceste masti asa cum e descris in literatura de specialitate.

Invenția de fata constituie o soluție pentru împiedicarea transmisiei aeriene prin particule mici, radiația luminoasa de tip UV-C distrugând virușii si bacteriile din aer cat si cele înglobate in picaturile micronice de apa datorita ferestrei de transparenta a apei la lungimea de unda de 254 nm.

pag. 1 din 3

RO 134939 AO

Avantajele acestei invenții sunt:

- implementare rapida in orice tip de încăpere prin alimentarea cu energie electrica 230V c.a. si agatarea de un singur punct de susținere a dispozitivului,

- scalabilitate prin posibilitatea de a adauga mai multe unitati independente intro incapare mare,

- cost redus atat ca investiție inițiala cat si in exploatare datorita simplității designului si folosirii de componente comune produse pe scara industriala,

- eficienta dezinfectării prin fluxul luminos UV-C ce distruge virușii in proporție de 99.99% si siguranța in funcționare - fluxul luminos UV-C fiind menținut închis in dispozitiv,

- durata de viata a lămpii monitorizata de microcontroller cu semnalizarea acustica in ultimele 300 de ore de funcționare si oprirea funcționarii si semnalizare acustica permanenta la sfârșitul vieții lămpii după 9000 de ore de funcționare

- ușurința in exploatare: dispozitivul nu poate fi închis sau controlat de la distanta funcționând in permanenta când nivelul luminii ambientale (zi sau iluminat artificial) este normal si inca 30 de minute după apusul soarelui sau stingerea luminii.

Procesul de sterilizare folosind lumina UV-C este cunoscut in domeniu de peste 100 de ani, fiind utilizat in toate sectoarele dar mai ales in cel medical. Invenția prezenta se adreseaza unui domeniu larg, putând fi implementata in absolut toate spatiile publice in care încărcătură virala din particulele rezultate din respirație se acumulează fara a fi inlaturata eficient prin metodele cunoscute si fara a fi necesara parasirea spațiului de către persoanele ocupante.

Invenția prezenta se refera la un tub Fig. 3 - 15 in care se afla o sursa de lumina UV-C Fig. 3 - 4. Spre deosebire de alte invenții similare tubul respectiv are un cot la 90 de grade orientat in sus prin care se face admisia aerului ce trebuie sterilizat Fig. 3 - 16 si un cot la 90 de grade orientat in jos prin care se face emisia aerului sterilizat. Acest lucru face ca volumul de aer ce trebuie sterilizat ce se afla in partea superioara a camerei sa nu fie amestecat cu aerul sterilizat ce este refulat in jos, unde particulele cu încărcare virala sunt mai puține. Din acest motiv eficienta in sterilizare a acestui dispozitiv este superioara celor deja cunoscute ca de exemplu in patentul JP2003111829A sau KR101706277B1.

Aerul este pus in mișcare de un ventilator axial Fig. 3 - 3 asigurând un debit de aer de minim 190 m3 pe ora. Pentru protecția oamenilor aflati in încăpere împotriva radiației luminoase UV-C de 253.7 nm realizata de lampa UV-C din Fig. 3 - 4 se folosesc tuburile cot din Fig.3 -16 si Fig. 3 -17 precum si filtrele din Fig. 3 - 2 care filtrează aerul de praf si servesc si ca ecran pentru radiația reziduala UV-C blocând complet orice emisie in exteriorul dispozitivului spre deosebire de alte echipamente descrise de exemplu in US10010633 sau KR101706277B1 ce folosesc senzori de detecție PIR ca sa nu iradieze persoanele din jur.

FiltreledinFig.3-2realizeazasioatenuareazgomotuluidatoratventilatoruluidinFig. 3 - 3 cat si vibrației sistemului tubular in sine fara a atenua fluxul de aercu mai mult de 15%.

Cotul la 90 de grade orientat in sus Fig. 3-16 este orientat intr-un plan diferit de planul vertical al restului instalației cu un unghi alfa FIG.3 -18 ceea ce duce la un efect de rotatie al ansamblului. Rotatia se efectuează liber in jurul axei definite de firul de prindere mecanica Fig. 3-14 deoarece întreg ansamblul este conectat mecanic printrun rulment axial Fig. 3 -10 si electric printr-un conector electric rotativ Fig 3 -11.

pag. 2 din 3

RO 134939 AO

Din modificarea unghiului alfa Fig - 18 se obține o rotatie in jurul axei verticale si in plan orizontal al întregului ansamblu fara a fi nevoie de un motor suplimentar. Sunt efectuate 2 - 5 rotatii pe minut pentru a efectua baleierea unui volum mai mare de aer decât orice echipament fix ca cele descrise in patentele CN109966534 sau US9457121.

Reflectorul de lumina UV-C ce înconjoară circular lampa este realizat din PTFE sau poli-tetra-fluor-etilen spre deosebire de de oglinzile metalice polishate folosite in patentul US 7211813, PTFE ffind cel mai bun reflector (pana la 95% din lumina incidența la lungimea de unda de 253.7 nm) si in același timp avand un coeficient de frecare foarte micfacand dificila aderarea particulelor pe suprafața lui.

Tubul cu lumina UV-C din Fig. 3 - 4 este unul comercial de 18W emisie in UV-C cu durata de viata de minim 9000 de ore de funcționare realizat din cuartz special ce blochează lumina ce generează ozon.

El este alimentat dintr-un balast electronic Fig. 3 - 6 ce realizează o pornire a filamentelor astfel incat la sfârșitul duratei de viata nivelul de radiație UV-C sa fie minim 80% din radiația unui tub nou. Tuburile cu lumina UV-C reprezintă cel mai avantajos raport preț / performanta comparativ cu alte surse de lumina bazate pe descărcare in mercur de înalta presiune sau cu LED-uri UVC asa cum sunt de exemplu folosite in patentul CN209262813U.

Microcontrollerul din Fig. 3 - 8 realizează atat numararea orelor si minutelor de funcționare astfel incat durata de viata sa nu fie depășită cat si alertarea sonora la fiecare ora de funcționare in ultimele 300 de ore de funcționare iar după epuizarea duratei de funcționare nu mai aprinde lampa UVC si nu mai pornește ventilatorul din FIG. 3 - 3 ci doar semnalizează sonor ca trebuie efectuata schimbarea lămpii. Acest management integrat este diferit alte patente din domeniu de exemplu JP2003111829A.

Același microcontroler din Fig.3 -8 permite funcționarea neîntrerupta atat cat timp nivelul luminii ambientale citit de senzorul Fig. 3 - 7 este peste o anumita valoare prestabilita indiferent daca este iluminata natural sau artificial iar după stingerea luminii sistemul funcționează inca 30 de minute pentru a asigura o sterilizare eficienta a aerului din încăpere.

Claims (6)

1. Dispozitiv rotativ autopropulsat pentru sterilizarea aerului din încăperi in care sunt prezenti oameni împotriva încărcăturilor virale si patogene rezultate din micro-picaturi provenite din respirație, vorbire, tuse si strănut prin intermediul luminii UV-C.

2. Dispozitivul extrage aerul contaminat aflat in zona superioara a încăperii datorat circuitului natural al aerului cald si il sterilizează eficient impingandu-l in partea de jos a încăperii.

3. Dispozitivul se rotește lent si baleiaza un volum mare de aer fiind mai eficient decât dispozitivele staționare.

4. Dispozitivul are un sistem de management integrat al duratei si timpului de funcționare bazat pe un microcontroller programabil.

5. Dispozitivul funcționează continuu nefiind controlat decât de nivelul luminii ambientale, naturale sau artificiale, neputand fi oprit sau pornit de factorul uman.

6. Dispozitivul nu emite lumina UV-C in mediul ambiental funcționând sigur pentru ocupantii umani ai încăperii, fara eliminare de ozon si cu un nivel redus de zgomot.