[发明专利]用于在空气和表面中产生高水平消毒作用的改善的方法和设备

说明书

技术领域

本发明教导了用于对空气、所有类型的表面和食物进行除微生物消毒和灭菌的改善的方法和设备。所述方法利用组合了远UV光子与UV-C光子的效果的多波长UV光子，从而产生出高于单独地使用任一来源而可能产生的消毒作用水平的消毒作用。所述设备由在相同激发过程期间产生不同波长的两个分开的室组成。

背景技术

用于空气的灭菌和消毒的所有现有技术主要基于使用可商购的杀菌紫外(GUV)灯。这些灯为脉冲激发或连续激发。连续光谱灯以汞为基础，并且主要在254nm发射。目前有很多公司生产基于GUV光的设备以用于破坏室内空气中的病毒、细菌、孢子和病原体。因为其使得室内空气流持续暴露于处理光并且随时间过去具有足够的处理暴露时间，因此是有效的处理。所需的暴露时间在数十秒至数百秒的范围内，这取决于在254nm下不同微生物的光吸收能力。尽管这对于处理单独房间的室内空气是有效的，但对于处理快速通过大管道的大体积流动空气并不实用。其长的处理时间的需要使其在处理大多数表面中并不实用。

根据其对生物系统的不同作用，宽的紫外谱被分成四个区域。有关这些区域的医学术语主要有：UV-A，其定义为320nm至400nm的范围或波段；UV-B，其定义为280nm至320nm的波段；和UV-C，其定义为包含小于280nm的波长。目前，UV-C波段被进一步细分成由185至250nm的远UV(FUV)和250至290nm的UV-C组成的两个部分。因为化学键的吸收光谱比这些广义定义的波段窄得多，因此光化学家和光生物学家一般不使用这些术语。作为替代，其使用所施用的辐射的波长以与所观察到的作用相关联。

已主张使用杀菌的UV-C(GUV)辐射使DNA失活。这是因为汞灯在254nm的发射接近于良好的DNA吸收波段。尚未主张将不同波长的UV光子组合以产生更高水平的微生物失活。此外，尚未主张将FUV光子与UV-C光子组合以产生更高水平的微生物失活。远UV光子源靶向峰吸收在200nm的含氮碱基吸收波段，而UV-C光子源靶向其他含氮碱基吸收峰(282nm)和氨基酸吸收峰(254-265nm)。与单独地使用任一光子源相比，多波长UV光子的应用在病原杀灭或失活方面产生了改进。

在过去若干年中，基于受激准分子的激发的新型UV发射灯变得可商购获得。这些发射器产生单线或窄谱发射，其发射波长由灯的气体组成决定。如果选择处理灯的波长以密切匹配微生物不同组分吸收波段的吸收峰，则能够在较短的时间内将致死剂量递送至微生物。没有发现任何专利教导使用具有支持装置的与UV-C源联合的FUV源，其能够有效且有效率地对各制备阶段中的大体积的空气、大的表面和小的表面、以及食品进行消毒和灭菌。

在本说明书中，灭菌作用或灭菌是指灭菌作用或由US FDA定义的高水平消毒作用。消毒剂或消毒作用是指所有其他水平的消毒作用。

所有存活生物的基因组成都包含在其DNA分子中。复制通过DNA分子的分裂而发生，而DNA分子通过其结构的转换而复制其本身。DNA分子的各部分已被命名为例如嘧啶碱基、胞嘧啶、胸腺嘧啶或尿嘧啶，其形成维持生命的一组生物化学品。长DNA分子通过使用与见于糖中的那些类似的简单连接而保持在一起。

研究者认为GUV光子的能量导致特定的生物化学品之间产生强的(共价)键的形成。然而，共价键的键强度非常依赖于参与原子的相对位置。当键在键中氢原子的两侧对称时，将其称作二聚体。二聚体是非常强的键，并且在液体气化期间通常不会断裂。已知GUV光产生胸腺嘧啶二聚体、胞嘧啶-胸腺嘧啶二聚体和胞嘧啶二聚体。在形成二聚体后，DNA的进一步的复制停止。图1显示了DNA分子中形成二聚体的原理。

DNA分子吸收从约180nm至约400nm的光。使用基于汞激发的商业灭菌灯，这是因为其发出的光子接近于DNA氨基酸的260nm吸收峰。灯中的汞气体及其压力决定了发射光的波长。对于低压(LP)和低压高输出(LPHO)灯，发射波长为254nm。对于中压灯，发射范围为200nm至高于400nm。然而，对于连续发射灯，低于245nm的发射光强度是无效的；而对于中压灯，低于235nm的发射光强度是无效的。脉冲灯中的氙气产生与中压汞灯类似的多波长发射。然而，对本专利关键的是，多波长源产生两个不同的窄谱宽(通常被称作单线)发射，其对应于微生物DNA的至少两个峰吸收发色团。在本专利其他部分将此源称作双-单线灯。见于文献中的报道已证明其他波长的UV光子或低波长蓝光可促进受损键的修复，并允许生物重新启动复制。这常被称作光复活作用。