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CN112973293A - 一种紫外光灭菌滤芯 - Google Patents

一种紫外光灭菌滤芯 Download PDF

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light
ultraviolet light
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ultraviolet
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周志康
张绍林
伏永凯
李道强
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Chongqing Jingyu Laser Biological Research Institute Co ltd
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Chongqing Jingyu Laser Biological Research Institute Co ltd
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Abstract

本发明属于环保与医疗设备技术领域，具体涉及一种紫外光灭菌滤芯。该滤芯包括聚光腔体、紫外光源、光功率探测器和气流调节器；所述聚光腔体设有进气管和出气管，进气管或出气管上设置气流调节器；所述聚光腔体的腔内壁为能对紫外光进行有效反射的高反光层；所述紫外光源设置在聚光腔体内；所述光功率探测器探测腔内的光功率，对信号进行处理，发出控制信号分别控制紫外光源的电流从而控制发光强度，控制气流调节器的开度从而控制气体流速，使紫外光对聚光腔内的流动空气产生的能量密度满足E≥50mJ/cm2。本发明的紫外光灭菌滤芯灭菌效果好，可用于需要杀灭空气中的微生物的设备，如医用吸烟机、空气净化器等装置。

Description

一种紫外光灭菌滤芯
技术领域
本发明属于环保与医疗设备技术领域，具体涉及一种紫外光灭菌滤芯。
背景技术
利用紫外光杀菌的原理，有许多产品，如空气净化器，吸烟机等。现有的具有紫外杀菌功能的吸烟机，只是使用了紫外杀菌的概念，没有给出具体要求，更没有给出具体参数，不具备能对快速流动的空气中的病菌有效杀灭的功能，因此效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种紫外光灭菌滤芯，通过调节紫外光功率和气体的流速使需要灭菌的气体获得所需紫外光能量密度，从而有效杀灭气体中的微生物。
本发明的技术方案如下：
一种紫外光灭菌滤芯，包括聚光腔体、紫外光源、光功率探测器和气流调节器；所述聚光腔体设有进气管和出气管，进气管或出气管上设置气流调节器；所述聚光腔体的腔内壁为能对紫外光进行有效反射的高反光层；所述紫外光源设置在聚光腔体内；所述光功率探测器探测腔内的光功率，对信号进行处理，发出控制信号分别控制紫外光源的电流从而控制发光强度，控制气流调节器的开度从而控制气体流速，使紫外光对聚光腔内的流动空气产生的能量密度满足E≥50mJ/cm2。
具体的，所述能量密度通过如下公式计算：能量密度E＝t·w(mJ)，其中t＝V/ν(秒)，ν是气体流速，V(cm3)是聚光腔的体积，t是气体流经聚光腔平均停留时间；W是聚光腔内的功率密度。
具体的，所述W≥30mW。
其中，所述紫外光源的发射波长约为0.26～0.28μm的波段范围，即遗传物质核酸的吸收峰波段。
其中，所述光功率探测器设置于聚光腔内；或，置于聚光腔的外壁，通过采光孔探测光功率。
具体的，所述紫外光源由为至少1只紫外灯或紫外LED构成。
具体的，所述聚光腔上设有进气管和出气管，待灭菌空气从进气管流入聚光腔内，经出气管流出。
具体的，所述的紫外光灭菌滤芯还包括与紫外光源连接的电源装置。
具体的，所述的气流调节器为调节阀或调速风机。
申请人通过分析研究认为，紫外光杀灭微生物的效果，主要和以下几种参数：波长、能量密度(功率密度X时间)、功率密度及微生物的种类有关。不同的微生物耐受紫外光的能力不同，而微生物的种类是不能选择的，能选择的只有波长、功率密度和能量密度。本发明研究了流动气体灭菌的条件后，给出了一种能有效杀灭流动气体中的微生物的紫外光灭菌滤芯。并通过前期的研究，提出最低的能量密度，要能有效灭菌，流动气体必须获得一定的能量密度。
紫外光杀菌已有不少工作。杀菌的效果主要和几种参数有关，即病菌的种类、紫外光的波长、紫外光照射的能量密度、紫外光照射功率密度。而能量密度E又和照射时间t有关，即能量密度为功率密度W和照射时间t的乘积，即E＝W·t。
根据以往的研究，随着功率密度的增加，有效杀菌照射时间可大幅度降低。功率密度的成倍增加，杀灭病毒、细菌的时间将会成数量级的降低。大量的数据表明对于许多病菌50mJ/cm2的能量密度均能被杀灭。考虑到现有元器件的性能，本发明要求腔内的紫外光功率密度W≥30mW/cm2。
在利用紫外光杀灭空气中的微生物的装置中含有紫外光源。将紫外光源放入一密闭的聚光腔内，腔内壁为能对紫外光进行有效反射的高反光层，聚光腔设有进气管和出气管，含有需被杀灭的微生物的空气，从进气管流入聚光腔内，经出气管流出。设置光功率探测器和气流调节器，紫外光源。当聚光腔体体积确定之后，可以通过调节流过聚光腔体的气体流量的大小，调节紫外光源的发光强度的大小，从而确保空气在流过聚光腔体时获得紫外光照射的足够能量密度，达到灭菌的效果。
本发明的有益效果：本发明通过研究提出了紫外光灭菌的能量密度的要求，并基于此设计了适用的紫外光灭菌滤芯，通过设置光功率探测器和气流调节器，调节流过聚光腔体的气体流量的大小，调节紫外光源的发光强度的大小即功率密度，从而确保空气在流过聚光腔体时获得紫外光照射的足够能量密度，达到灭菌的效果。本发明的紫外光灭菌滤芯可用于需要杀灭空气中微生物的设备，如吸烟机、空气净化器等设备。
附图说明
图1、紫外光灭菌滤芯的结构原理图；
图2、2支或2支以上紫外灯构成的紫外光灭菌滤芯框图；
图3、用LED紫外灯构成的紫外光灭菌滤芯框图；
图中标记：1-进气管、2-聚光腔、3-紫外灯、4-高反射层、5-光功率探测器、6-气流调节器、7-电源、8-出气管。
具体实施方式
实施例1本发明紫外光灭菌滤芯的装配与使用
如图1～3所示，紫外光灭菌滤芯，包括聚光腔体、紫外光源、光功率探测器和气流调节器；所述聚光腔体设有进气管和出气管，进气管或出气管上设置气流调节器；所述聚光腔体的腔内壁为能对紫外光进行有效反射的高反光层；所述紫外光源设置在聚光腔体内；所述光功率探测器探测腔内的光功率，对信号进行处理，发出控制信号分别控制紫外光源的电流从而控制发光强度，控制气流调节器的开度从而控制气体流速，使紫外光对聚光腔内的流动空气产生的能量密度满足E≥50mJ/cm2。
具体的，所述能量密度通过如下公式计算：能量密度E＝t·w(mJ)，其中t＝V/ν(秒)，ν是气体流速，V(cm3)是聚光腔的体积，t是气体流经聚光腔平均停留时间，W为功率密度。
其中，所述紫外光源的发射波长约为0.26um，即遗传物质核酸的吸收峰波段。
其中，所述光功率探测器设置于聚光腔内；或，置于聚光腔的外壁，通过采光孔探测光功率。
如图3所示，所述紫外光源由为至少1只紫外灯或紫外LED构成。
具体的，所述聚光腔上设有进气管和出气管，待灭菌空气从进气管流入聚光腔内，经出气管流出。
具体的，所述的紫外光灭菌滤芯还包括与紫外光源连接的电源装置。
具体的，所述的气流探测器还包括气流调节器。
进一步的，所述的气流调节器为调节阀或调速风机。
腔内设有紫外灯根据情况，紫外灯可设多支，图2中为两支紫外灯。紫外光也可由LED产生(图3)。为了提高光功率密度，聚光腔的内壁为高反射层。为了调节气体流量，设有气体探测器。为了调节紫外灯输出功率，设有供电电源，通过调节供电电源的输出，调节紫外灯功率。光功率探测器用以探测聚光腔内的光功率密度，其输出用以控制气流调节器和紫外光源的供电电源。为了得到所需的能量密度，可以通过调节气体的流速ν和紫外光的功率密度W，达到所需的能量密度E。

Claims (9)

1.一种紫外光灭菌滤芯，其特征在于，包括聚光腔体、紫外光源、光功率探测器和气流调节器；所述聚光腔体设有进气管和出气管，进气管或出气管上设置气流调节器；所述聚光腔体的腔内壁为能对紫外光进行有效反射的高反光层；所述紫外光源设置在聚光腔体内；所述光功率探测器探测腔内的光功率，对信号进行处理，发出控制信号分别控制紫外光源的电流从而控制发光强度，控制气流调节器从而控制气体流速，使紫外光对聚光腔内的流动空气产生的能量密度满足E≥50mJ/cm2。
2.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述能量密度通过如下公式计算：
能量密度E＝t·W(mJ)，其中t＝V/ν(秒)，ν是气体流速，V(cm3)是聚光腔的体积，t是气体流经聚光腔平均停留时间，W是聚光腔内的功率密度。
3.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，W≥30mW。
4.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述紫外光源的发射波长为0.26～0.28μm，即遗传物质核酸的吸收峰波段。
5.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述光功率探测器设置于聚光腔内，或置于聚光腔的外壁，通过采光孔探测光功率。
6.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述紫外光源由至少1只紫外灯或紫外LED灯构成。
7.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述聚光腔设有进气管和出气管，待灭菌空气从进气管流入聚光腔内，经出气管流出。
8.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述的聚光腔外还设置有紫外灯电源装置。
9.根据权利要求1所述的紫外光灭菌滤芯，其特征在于，所述的气流调节器为调节阀或调速风机。
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