專(zhuān)利名稱(chēng)：氣溶膠傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以確定氣體流中的氣溶膠密度的方法和設(shè)備，以及該方法和設(shè)備在 測(cè)量施放到消毒室的氣溶膠量中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)文件中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的任何探討都決不應(yīng)被認(rèn)為是承認(rèn)了該項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)在 本領(lǐng)域之內(nèi)被廣泛知曉或者構(gòu)成了公知常識(shí)。醫(yī)藥、食品和包裝工業(yè)中使用消毒器來(lái)阻止諸如孢子、真菌和細(xì)菌之類(lèi)的介質(zhì)傳 播。典型的消毒器在消毒室中創(chuàng)建一組能夠有效殺滅幾乎所有這些可傳播介質(zhì)的物理?xiàng)l 件。確定是否已充分接觸到消毒劑的一種方法是將上有已知數(shù)量微生物的測(cè)試條放 置于消毒室中，并在消毒處理結(jié)束時(shí)點(diǎn)數(shù)殘留微生物的數(shù)量。該方法耗時(shí)、耗力且實(shí)用性差。或者，可采用參數(shù)監(jiān)控技術(shù)，該技術(shù)中利用測(cè)量或者控制手段來(lái)確保達(dá)到嚴(yán)格的 消毒條件。醫(yī)用設(shè)備管理規(guī)定要求滅菌器具備用于驗(yàn)證有效消毒循環(huán)完成的系統(tǒng)。就熱消 毒器(高壓蒸汽消毒器)而言，時(shí)間和溫度是兩項(xiàng)需加以監(jiān)控的關(guān)鍵性參數(shù)，而利用當(dāng)前技 術(shù)又不難對(duì)這兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于使用液態(tài)化學(xué)消毒劑的消毒器來(lái)說(shuō)，管理規(guī)定明確 指出還須監(jiān)控施放到消毒室中的消毒化學(xué)品的濃度或劑量。一旦這些必要參數(shù)的值全都滿(mǎn) 足要求，則可核準(zhǔn)物質(zhì)為無(wú)菌的并允許投放使用。但是，因典型的消毒劑具有腐蝕性，故測(cè)量施放的劑量或者濃度并非易事，這使得 消毒處理的核準(zhǔn)很困難。據(jù)知，使用氣體流(通常是空氣)中的液態(tài)消毒劑小液滴的氣溶膠的消毒處理極 有效驗(yàn)。這些處理舉例來(lái)說(shuō)使用分散在氣體流中的過(guò)氧化氫溶液液滴的氣溶膠，該氣溶膠 在預(yù)定時(shí)間內(nèi)與待進(jìn)行消毒處理的物質(zhì)保持接觸。這些處理帶來(lái)的問(wèn)題不僅涉及物質(zhì)的腐 蝕性，還涉及非均勻混合物(氣體中的液滴)需加以測(cè)量這一事實(shí)。當(dāng)用在本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“濃度”指的是相對(duì)于存在的惰性載體流(通常是水)的量 或者體積的活性消毒劑(例如，過(guò)氧化氫)的量或者體積。該術(shù)語(yǔ)通?？膳c本體液體、單個(gè) 氣溶膠顆?；蛘邭馊苣z顆粒的聚集團(tuán)關(guān)聯(lián)使用，盡管并非氣溶膠中的所有顆粒皆有相同的 濃度(舉例來(lái)說(shuō)，如果氣溶膠是由兩種不同的源生成的，或者如果在空間或者時(shí)間上對(duì)氣 溶膠進(jìn)行了局部的調(diào)整)。與氣溶膠有關(guān)的術(shù)語(yǔ)“密度”指的是氣溶膠顆粒填充的總?cè)莘e量。密度是對(duì)氣溶 膠液滴體積和每單位體積氣溶膠液滴數(shù)量這二者之結(jié)合的度量。較大的液滴或者較高的每 單位面積液滴數(shù)量都會(huì)提高氣溶膠密度，而較小的液滴或者較少的每單位體積液滴都會(huì)降 低氣溶膠密度。施放的消毒劑劑量是濃度、密度和施放時(shí)間的函數(shù)。為驗(yàn)證消毒，必須測(cè)量施放到消毒室的液態(tài)消毒劑的劑量(即，施放密度乘以施放時(shí)間)。如果物體暴露于很小的消毒劑劑量下，則無(wú)法核準(zhǔn)消毒處理且無(wú)法發(fā)生參數(shù)投 放。然而，簡(jiǎn)單地采用超大劑量消毒劑亦非一項(xiàng)實(shí)用的選擇，這是因?yàn)槿绻矬w暴露于很大 的劑量下，則氣溶膠液滴會(huì)在物體的表面上冷凝，使得該表面被所用的消毒劑閉塞，從而導(dǎo) 致效力降低。此外，冷凝會(huì)導(dǎo)致待進(jìn)行消毒處理的設(shè)備上存在殘留的消毒劑。這會(huì)給工作 人員和患者帶來(lái)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，清洗或干燥物體所需的時(shí)間可能長(zhǎng)于其它方式所需的時(shí) 間，從而不必要地使循環(huán)時(shí)間變長(zhǎng)。本申請(qǐng)已經(jīng)闡釋了 如果已知霧化溶液中的消毒劑的濃度且能夠精確確定氣體中 的氣溶膠液滴的密度(給定體積氣體流中的氣溶膠液滴質(zhì)量的量化值，例如每立方米氣體 的氣溶膠克數(shù))，則在給定時(shí)間內(nèi)向待進(jìn)行消毒處理的物體供給的劑量就能夠被監(jiān)控。如此 一來(lái)，就可使用參數(shù)監(jiān)控來(lái)核準(zhǔn)物體為無(wú)菌的。迄今為止，不存在簡(jiǎn)單、可靠且可重現(xiàn)的用于確定氣體流中的氣溶膠密度(適用 于提供參數(shù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù))的手段。在過(guò)去，曾采用光學(xué)手段來(lái)測(cè)量氣溶膠密度，其中包含氣溶膠的氣體流在光源和 位于該氣體流路徑對(duì)側(cè)的光電檢測(cè)器之間通過(guò)。光電檢測(cè)器檢測(cè)到的光的減少量經(jīng)校準(zhǔn)與 氣溶膠密度相關(guān)聯(lián)，因而用來(lái)表示密度。早期曾有一些利用光學(xué)手段測(cè)量密度變化并將這 些測(cè)量與流量測(cè)量相結(jié)合的未公開(kāi)嘗試。但是，其結(jié)果因一系列原因而不為人接受。用于估計(jì)氣溶膠密度的光學(xué)方法受累于一些缺陷?？偟膩?lái)說(shuō)，光源亮度和光電檢 測(cè)器靈敏度二者都隨時(shí)間變化，這就需要頻繁地重新校準(zhǔn)設(shè)備。光源或者檢測(cè)器鏡頭上的 冷凝是一個(gè)問(wèn)題，需要使用用來(lái)防止在鏡頭表面形成冷凝物或者用來(lái)從鏡頭表面去除冷凝 物的刮水器或者氣體噴嘴，冷凝物是一種在消毒設(shè)備中引入機(jī)械復(fù)雜性并影響流體動(dòng)力學(xué) 的溶液。此外，顆粒導(dǎo)致的光的反射和衍射不僅使光束的局部被遮蔽，還可引起光的散射， 導(dǎo)致測(cè)量因顆粒尺寸或者濃度的變化而受到非線(xiàn)性影響。另外，沒(méi)有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的光學(xué)方法能夠測(cè)量氣體載體的流速。這就需要一些其他的 流速測(cè)量手段，并且，氣溶膠密度和氣體流流速若能由同一換能器來(lái)測(cè)量將會(huì)帶來(lái)益處。完全避免直接測(cè)量氣溶膠的替代性方法需要測(cè)量霧化器中的消毒劑的液位。通過(guò) 在霧化處理之前測(cè)量霧化器中的液位以及隨后在霧化處理之后測(cè)量液位，可計(jì)算出已經(jīng)被 霧化的消毒劑的總劑量。然而，實(shí)際上所用消毒劑的量通常極小，這意味著液位傳感器需要 極高的精度和可重復(fù)使用性以便測(cè)量劑量。設(shè)計(jì)在霧化器環(huán)境中工作的能夠精確測(cè)量劑量 的液位傳感器在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)。需要一種可靠確定在一流速范圍之內(nèi)的氣體流中攜帶的霧氣的流速的改進(jìn)的方 法和設(shè)備，該方法和設(shè)備適用于參數(shù)監(jiān)控。本發(fā)明在本文中主要參考借助霧氣的消毒處理 進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不限于用在消毒處理中，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解該方法適用于任 何需要知曉氣溶膠密度和/或流量的系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是克服或者改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一項(xiàng)缺陷或者提供有用的替代方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣體流中的消毒 劑氣溶膠的密度的方法，包括使懸浮在氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量冷卻效果。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣體流中的消毒 劑氣溶膠的密度的方法，包括i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)。如果流速是未知的，則在測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果時(shí)將流速維持在恒定 速率。氣體流中懸浮的氣溶膠的量可以是已知的也可以是未知的。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種測(cè)量施放到室中的消毒劑氣溶膠的劑量的方法， 包括1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)
量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)；和2)利用流速、氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種提供施放到室的消毒劑氣溶膠實(shí)測(cè)劑量的方法， 包括1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度，i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)使懸浮于氣體流中的氣溶膠在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)
量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)；2)利用氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量；和3)當(dāng)施放的氣溶膠的量達(dá)到預(yù)定劑量時(shí)停止進(jìn)一步施放消毒劑氣溶膠。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種出于核準(zhǔn)為無(wú)菌的目的通過(guò)使物體與消毒劑氣溶 膠接觸而對(duì)物體進(jìn)行消毒處理的方法，其中消毒劑氣溶膠的劑量通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度，i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè) 量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)；和2)利用流速、氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。本發(fā)明的核準(zhǔn)方法進(jìn)一步包括步驟將氣溶膠的施放劑量與預(yù)定的核準(zhǔn)劑量進(jìn)行比較，并在施放劑量等于或者大于預(yù)定的核準(zhǔn)劑量時(shí)核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的或者在氣溶膠的 施放劑量小于該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量范圍時(shí)不核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的?；蛘撸景l(fā)明的核準(zhǔn)方法進(jìn)一步包括步驟將氣溶膠的施放劑量與預(yù)定的核準(zhǔn)劑 量范圍進(jìn)行比較，并在施放劑量處于該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量范圍之內(nèi)時(shí)核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的或 者在氣溶膠的施放劑量在該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量范圍之外時(shí)不核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的。在上述方面，優(yōu)選在不存在懸浮氣溶膠的情況下測(cè)量第一冷卻效果。盡管參照第 一冷卻效果和第二冷卻效果描述了本發(fā)明，但是可以按任何順序測(cè)量這些效果，即，如有需 要的話(huà)可以在測(cè)量第一冷卻效果之前先測(cè)量第二冷卻效果。優(yōu)選地，消毒劑氣溶膠是過(guò)氧化氫水溶液。消毒劑為例如通過(guò)超聲換能器霧化的 35%的過(guò)氧化氫溶液是有利的。然而，可使用其他消毒劑，這些其他消毒劑可利用任何其他 手段來(lái)霧化。消毒劑氣溶膠還可包括自身并非為消毒劑的液滴，例如消毒劑氣溶膠可由兩 種以上成分的氣溶膠構(gòu)成，其中僅有一種成分具有活性。這樣一種成分的霧可以是由霧化 過(guò)氧化物與分離的霧化水混合構(gòu)成的霧。氣體流優(yōu)選具有已知流速。氣體優(yōu)選為由風(fēng)扇、壓縮機(jī)等驅(qū)動(dòng)的空氣。然而，氣體 并非必須為空氣，流速也并非必須為已知。受熱元件的溫度優(yōu)選大于或者等于所述氣溶膠的蒸發(fā)點(diǎn)。受熱元件優(yōu)選耦合到測(cè)量所述受熱元件的溫度的溫度敏感件。所述冷卻效果可通過(guò)在反饋環(huán)路控制系統(tǒng)中使用所述溫度敏感件來(lái)以電的方式 將所述受熱元件維持在預(yù)設(shè)溫度上而測(cè)量，其中所述冷卻效果利用維持所述預(yù)設(shè)溫度所需 的加熱強(qiáng)度或者其一部分來(lái)測(cè)量。可替代地，所述冷卻效果通過(guò)利用所述溫度敏感件測(cè)量所述受熱元件的溫度來(lái)測(cè) 量，其中所述冷卻效果通過(guò)測(cè)量所述受熱元件的溫度來(lái)測(cè)量。在某些實(shí)施例中，所述受熱元件和所述溫度敏感件是同一個(gè)件。所述受熱元件和/或所述溫度敏感件可以分別是RTD或者晶體管。所述氣溶膠密度優(yōu)選由包括至少一個(gè)維持在恒穩(wěn)態(tài)溫度的電阻加熱器的電路來(lái) 測(cè)量。所述電阻加熱器更優(yōu)選為電阻式溫度檢測(cè)器(“RTD”)，而最優(yōu)選為平坦薄膜型RTD， 盡管也可使用繞線(xiàn)型。本發(fā)明的方法還可進(jìn)一步包括步驟通過(guò)將所述氣體流在所述傳感器上的冷卻效 果與針對(duì)氣體流速的冷卻效果的預(yù)定值相比來(lái)測(cè)量所述氣體流流速。優(yōu)選地，所述針對(duì)氣 體流速的冷卻效果的預(yù)定值在給定的溫度和濕度下確定。另一方面，本發(fā)明提供一種維持氣溶膠的恒定流動(dòng)的方法，包括1)測(cè)量氣體流中的氣溶膠的密度i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè) 量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)；2)通過(guò)控制氣體流速將該第二恒定冷卻效果維持在恒定的或者預(yù)定的值上。另一方面，本發(fā)明提供一種提供氣溶膠已知?jiǎng)┝康姆椒?，包?br> 1)測(cè)量氣體流中的氣溶膠的密度i)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)
量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建 立關(guān)聯(lián)；和2)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)在將第二恒定冷卻效果維持在預(yù)定值上。所述第二冷卻效果優(yōu)選通過(guò)控制霧化器輸出來(lái)維持在固定值上。霧化器輸出優(yōu)選 通過(guò)改變霧化器換能器驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)控制?；蛘?，第二冷卻效果通過(guò)改變氣體流流速來(lái)維持在固定值上。優(yōu)選地，氣體流流速 通過(guò)改變風(fēng)扇速度或者電壓來(lái)控制。
具體實(shí)施例方式

圖1示出了適用于本發(fā)明中的用途的設(shè)備的示意圖，但是，可以想見(jiàn)，本領(lǐng)域人員 能夠在不偏離本發(fā)明精神的前提下按照本文所述的方法使用其他氣溶膠消毒設(shè)備。待進(jìn)行消毒處理的物體，例如內(nèi)窺鏡等，由操作員放置到消毒室6中。該室隨后被 關(guān)閉。在消毒劑施放階段，進(jìn)給閥5開(kāi)啟而排放閥7關(guān)閉。風(fēng)扇1從事于產(chǎn)生氣體流給霧 化器3。該霧化器優(yōu)選為超聲波霧化器。眾多市售超聲波霧化器都是可用的，它們可用在本 發(fā)明中。霧化器3包含液態(tài)消毒劑，即35%的過(guò)氧化氫，并由風(fēng)扇來(lái)起動(dòng)或者在風(fēng)扇開(kāi)啟之 后很快起動(dòng)。霧化器產(chǎn)生由氣體流攜帶的液滴以形成移動(dòng)至消毒室中的氣溶膠。氣溶膠流 中的消毒劑濃度能夠通過(guò)改變氣體流的流速、霧化器的產(chǎn)率、或者被霧化的初始液態(tài)消毒 劑的濃度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。被動(dòng)式排水管或者系統(tǒng)9允許部分氣體流流經(jīng)自身，均衡壓力并使 消毒室保持在近似室壓。該被動(dòng)式系統(tǒng)典型地可包括經(jīng)過(guò)催化成分流向外部空氣的路徑， 該催化成分與任何消毒劑反應(yīng)并將消毒劑分解為便于處置的更安全的化學(xué)成分。在消毒劑施放階段期間，氣溶膠液滴與待進(jìn)行消毒處理的物體的表面以及消毒室 的內(nèi)表面接觸。液滴尺寸之小，尤其是與它們的表面積相比來(lái)說(shuō)其尺寸之小，使得它們能夠 以均勻稀疏的方式散布于物體的整個(gè)表面之上以及通道的小區(qū)域之上，在某些情況下甚至 散布于平滑的交接表面之上。在施放階段的末期，風(fēng)扇1和霧化器3停轉(zhuǎn)且空氣進(jìn)給閥5關(guān)閉。排放閥7開(kāi)啟 且氣溶膠由活性消毒劑去除/排泄系統(tǒng)8來(lái)去除，該系統(tǒng)可包括從消毒室高速吸出氣溶膠 和蒸汽的泵。氣體流從室中去除未使用的消毒劑，還從待進(jìn)行消毒處理的物體的表面以及 從室壁去除氣溶膠。隨著霧化器關(guān)閉，風(fēng)扇1還可以在氣溶膠去除階段起協(xié)助作用。這樣 做的好處是從氣溶膠施放路徑去除任何未使用和/或濃縮的氣溶膠。如果氣體施放路徑保 持干燥且無(wú)任何物質(zhì)(例如殘留的過(guò)氧化物)，則隨后對(duì)氣溶膠劑量的測(cè)量能夠以更高的 置信水平度進(jìn)行。去除系統(tǒng)可包括使消毒室和外界空氣之間的流通過(guò)催化成分的路徑，該催化成分 與消毒劑反應(yīng)并將消毒劑分解為便于處置的更安全的化學(xué)成分。被動(dòng)式排放口 9允許新鮮 空氣源從外界空氣中吸入到消毒室中。設(shè)備中各組成部分之間的切換通常在軟件控制之下，以確保風(fēng)扇、霧化器和閥按照正確的順序適當(dāng)?shù)毓ぷ?，并確保精確地控制時(shí)序。該設(shè)備還可包括成直線(xiàn)位于霧化器和 消毒室之間的流量傳感器和/或在霧化器中的液位傳感器，用于當(dāng)預(yù)定液位的消毒劑已投 放到消毒室中或者已由霧化器使用時(shí)進(jìn)行測(cè)量。另外，消毒室的表面可通過(guò)恒溫裝置或其 他方式電加熱到被控溫度，從而加快消毒的速度(正如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的那樣)。在本發(fā)明如圖1所示的一個(gè)實(shí)施例中，氣溶膠傳感器放置在霧化器3和到消毒室 的進(jìn)給閥5之間的流體通路上。在本實(shí)施例的第一步，風(fēng)扇起動(dòng)，閥5開(kāi)啟而霧化器保持不 運(yùn)行。這使氣體流經(jīng)傳感器并進(jìn)入到室。傳感器(其工作將在下文中詳細(xì)描述)給出受氣 體的濕度、溫度和流速影響的第一讀數(shù)。基于該第一讀數(shù)的值，軟件隨后選擇預(yù)先計(jì)算好的 劑量標(biāo)定曲線(xiàn)。霧化器3隨后被啟動(dòng)，其產(chǎn)生消毒劑氣溶膠顆粒。這些顆粒進(jìn)入空氣流中并在隨 后流經(jīng)傳感器并進(jìn)入到消毒室中。接著傳感器被再次讀取以給出受氣溶膠濃度、濕度、溫度 和流速影響的第二讀數(shù)。該第二讀數(shù)隨后被輸入到事先選擇的預(yù)先計(jì)算的劑量標(biāo)定曲線(xiàn) 中。這些讀數(shù)之間的差異反映了氣溶膠密度，即每單位體積氣溶膠中存在多少克液 體。流速通常是已知的，要么從機(jī)器的特性中得知，要么從第一測(cè)量中得出，在第一測(cè)量中 濕度和溫度是獨(dú)立測(cè)量的。還測(cè)量時(shí)間。所以，利用下列關(guān)系消毒劑質(zhì)量(g)=受熱的傳感器上的沉積率(g/s)*流時(shí)間(S)施放的消毒劑的質(zhì)量能夠確定。沉積率與氣溶膠密度和流速二者皆有關(guān)。該質(zhì) 量值能夠進(jìn)一步詳細(xì)制定以計(jì)算系統(tǒng)(該系統(tǒng)中使用在溶劑中的消毒劑，即水中的過(guò)氧化 氫)中施放的活性消毒劑的量。沉積率隨流量和氣溶膠密度二者一起提高。因此，在流速給定的情況下，沉積率與 氣溶膠密度直接相關(guān)(反之，在氣溶膠密度給定的情況下，沉積率與流速直接相關(guān))。在本 申請(qǐng)文件中，除非上下文中明確指出相反的情況，則提及“氣溶膠密度”皆意在包括更嚴(yán)格 的定義“受熱元件上的液滴的沉積率”?？赏ㄟ^(guò)進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)預(yù)先計(jì)算的劑量標(biāo)定曲線(xiàn)，在所述試驗(yàn)中，在存在其他受 控條件(例如，改變氣體溫度、濕度和流速)的情況下設(shè)置已知且變化的氣溶膠密度。在圖2所示的替代性實(shí)施例中，風(fēng)扇1和霧化器3之間布放一個(gè)傳感器，并在霧化 器3和到消毒室的進(jìn)給閥5之間布放另一個(gè)傳感器。這樣一來(lái)，氣體流讀數(shù)中的質(zhì)量氣體 流和質(zhì)量氣溶膠就能夠同時(shí)得出，而不像第一方法中那樣要求讀數(shù)相隔若干時(shí)間。本發(fā)明中的優(yōu)選傳感器是這樣一種傳感器，其基于使用由電熱件和溫度感應(yīng)件構(gòu) 成的元件。優(yōu)選地，該元件由能夠執(zhí)行這兩項(xiàng)功能的單體件(例如RTD或者晶體管)組成。 然而，本領(lǐng)域人員清楚其他工具亦能實(shí)現(xiàn)該功能，例如熱耦合到電阻加熱元件的熱電偶，而 這樣的設(shè)備被認(rèn)為不偏離于本發(fā)明的精神。眾所周知，RTD與確定溫度有關(guān)，其基于金屬(尤其是鉬絲)的電阻對(duì)測(cè)量電阻處 的溫度敏感這一原理工作。在鉬絲RDT的情況下，10C的溫度變化對(duì)應(yīng)于0. 4 Ω的電阻變化。 并且，鉬絲具有在適當(dāng)?shù)臏囟确秶畠?nèi)響應(yīng)相對(duì)為線(xiàn)性的優(yōu)良性能。RTD典型具有利用絲網(wǎng)印刷到或者真空濺射到陶瓷基板和其上覆蓋的玻璃鈍化層 上的薄金屬膜電阻器件。這些傳感器廉價(jià)且耐用，更重要的是，不因暴露于潛在的破壞性消 毒劑(例如過(guò)氧化氫)而受影響。
在實(shí)用中，RTD通過(guò)電測(cè)量傳感器的電阻并根據(jù)大體上為R(t) = R(O) (l+a*T)的 公式推導(dǎo)出溫度來(lái)間接測(cè)量溫度，其中R(O)是0°C時(shí)的電阻且對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)為常數(shù)，T是 以。C為單位的溫度，而“a”對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)亦為常數(shù)。通過(guò)使電流通過(guò)傳感器并測(cè)量傳感器兩側(cè)的電壓降而測(cè)知電阻。當(dāng)用來(lái)測(cè)量溫度 時(shí)，RTD測(cè)量電流典型地保持為低電流，大約為Ima或者更低，以避免因傳感器上的功耗而 自動(dòng)加熱。然而，在當(dāng)前的情況下，使用RTD的方式明顯不同于在典型溫度測(cè)量中使用RTD的 方式。RTD可借助與惠斯通電橋類(lèi)似的電路工作，圖3中示出了簡(jiǎn)化的電路圖。電源10 輸送電流到電路，該電路可由兩條競(jìng)爭(zhēng)性的電阻路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)Rl和R3的一條電阻路徑的 阻抗已知。另一條電阻路徑包括阻抗已知的R2和阻抗可變的電阻(鉬絲傳感器的形式)。 這兩條路徑兩端存在電壓差，該電壓差反映了它們各自的相對(duì)阻抗。該電壓差由分壓計(jì)15 來(lái)測(cè)量(其阻抗足夠高以確保上述兩條電阻路徑被分隔)。在RTD的常規(guī)工作中，電壓降能 夠用來(lái)計(jì)算傳感器14的阻抗(即該系統(tǒng)中唯一的變量)。因此，傳感器14的阻抗與其溫度 關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明中，該電路利用充足的電能工作以將傳感器14(即裝在玻璃盒內(nèi)的鉬 絲)加熱到合適的溫度，從而使氣體流中的氣溶膠蒸發(fā)水平保持合宜。本發(fā)明進(jìn)一步包括 在分壓計(jì)15和電源10之間的反饋環(huán)路16，使得當(dāng)傳感器的阻抗開(kāi)始下降時(shí)，功率輸出增加 以保持恒定的阻抗。這使得電源以使被平衡的電路兩側(cè)的電壓差保持恒定的方式工作，這 相應(yīng)地使得傳感器14保持在恒定的溫度。將傳感器保持在恒定溫度所需的電量，即經(jīng)傳感器的耗電量，反映了傳感器上發(fā) 生的冷卻(氣體流加上蒸發(fā))的總量。冷卻效果越強(qiáng)，電的需求越高。傳感器上的能耗用來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器在一定程度上的自加熱，從而可測(cè)量冷卻效果。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在恒定溫度下測(cè)量氣溶膠流中的消毒劑的密度不受熱潰溢問(wèn)題的影響，并且能 夠產(chǎn)生極快的傳感器響應(yīng)，這是因?yàn)闇囟雀淖兪撬矔r(shí)的和微小的。因此，在恒定溫度下使用 RTD傳感器是非常優(yōu)選的，并且文中的數(shù)據(jù)顯示參照?qǐng)D3描述的方法提供了可靠、可再現(xiàn)且 精確的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，能夠用其他方式使用TRD來(lái)確定氣體流中的氣溶膠密度，例如該設(shè)備可 以在恒定的電壓下工作，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該方式(相比恒定功率)相對(duì)不太敏感，尤其是在 低空速下。也可在恒定電流下使用RTD，然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此種方式中存在過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)。還可料想到其他變化，例如，在恒定功率下加熱的傳感器的表面溫度可借助于該 表面發(fā)射的紅外輻射來(lái)測(cè)量。本發(fā)明的氣溶膠傳感器可用于通過(guò)以各種各樣的不同方式利用來(lái)自傳感器的反 饋來(lái)監(jiān)控和控制消毒器。舉例來(lái)說(shuō)，如果傳感器檢測(cè)到氣溶膠密度下降，則相關(guān)的控制系統(tǒng) 可提供氣溶膠流速、霧化器輸出或者這兩者。流速可通過(guò)改變風(fēng)扇速度(或者給風(fēng)扇的電 壓)來(lái)修正。霧化器輸出可通過(guò)控制提供給霧化器盤(pán)的電能來(lái)修正。通常優(yōu)選維持恒定的 氣體流并使用傳感器來(lái)控制霧化器輸出從而將氣溶膠密度維持在特定限度內(nèi)。通過(guò)以這些 方式來(lái)利用來(lái)自傳感器的反饋，經(jīng)過(guò)霧氣傳感器的預(yù)定氣溶膠濃度的流在整個(gè)氣溶膠施放階段期間能得以維持。氣溶膠施放的時(shí)間也能得到控制。通過(guò)在已知時(shí)間內(nèi)采用已知密度 的氣溶膠，可實(shí)現(xiàn)已知?jiǎng)┝康氖┓?。?dāng)氣溶膠流接觸表面時(shí)，因落在表面上的小液滴、蒸發(fā)以及氣體流而具有冷卻效 果。由霧氣導(dǎo)致的外部冷卻，比起在室溫下會(huì)所發(fā)生的，會(huì)引起了更多的經(jīng)傳感器的熱散 逸，即，由霧氣冷卻的表面越大，就需要維持越多的能量來(lái)將RTD傳感器保持在給定的溫度 上。冷卻的量反映了與該表面撞擊的液滴中的液體的量以及載體氣體的流速。由載體 氣體流引起的冷卻分量可利用其他手段精確確定，因此，能夠容易地建立起針對(duì)于此的底 線(xiàn)。載體氣體的冷卻效果的底線(xiàn)值可針對(duì)氣體、流速、溫度和濕度的整個(gè)矩陣建立。對(duì)于溫 度和濕度已知(測(cè)量得知)的已知?dú)怏w(例如，空氣)來(lái)說(shuō)，該設(shè)備可用來(lái)確定流速。一旦扣除潛在的氣體值，冷卻效果即直接與氣體密度成比例。此外，由于RTD被加熱，故而可選擇允許通過(guò)將冷凝霧氣的蒸發(fā)速度增大到使蒸 發(fā)超過(guò)冷凝來(lái)快速測(cè)量霧氣密度的工作溫度。如果溫度太低，則霧氣會(huì)很快開(kāi)始聚集到傳 感器上，導(dǎo)致其充滿(mǎn)消毒劑，正如在氣溶膠流中的任何類(lèi)型的非加熱性檢測(cè)器上會(huì)看到的 那樣。因此，本發(fā)明既能確定氣體流中的氣溶膠的密度又能確定氣體流的流速，相應(yīng)地， 能夠準(zhǔn)確確定氣體流施放的氣溶膠的劑量。
權(quán)利要求
1.一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣流中的消毒劑氣溶膠的密度的方法，包括 使懸浮在氣流中的消毒劑氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量冷卻效果。
2.一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣流中的消毒劑氣溶膠的密度的方法，包括 i)使氣流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果； )使懸浮于氣流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān)聯(lián)。
3.一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度的方法，包括i)使懸浮于氣體流中的氣溶膠中以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第二冷卻效果； )使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān)聯(lián)。
4.一種測(cè)量消毒劑氣溶膠的劑量的方法，包括 1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度1)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果； )在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān) 聯(lián)；和2)利用氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。
5.一種測(cè)量施放到室的消毒劑氣溶膠的劑量的方法，包括 1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度1)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果； )使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān) 聯(lián)；和2)利用氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。
6.一種提供施放到室的消毒劑氣溶膠實(shí)測(cè)劑量的方法，包括 1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度1)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果； )使懸浮于氣體流中的氣溶膠在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān)聯(lián)；2)利用氣溶膠施放時(shí)間和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量；和3)當(dāng)施放的氣溶膠的量達(dá)到預(yù)定劑量時(shí)停止進(jìn)一步施放消毒劑氣溶膠。
7.一種出于核準(zhǔn)為無(wú)菌的目的通過(guò)使物體與消毒劑氣溶膠接觸而對(duì)該物體進(jìn)行消毒處理的方法，其中消毒劑氣溶膠的劑量通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度1)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；ii)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān) 聯(lián)；和2)利用流速、氣溶膠施放時(shí)間、氣溶膠濃度和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。
8.一種出于核準(zhǔn)為無(wú)菌的目的通過(guò)使物體與消毒劑氣溶膠接觸而對(duì)該物體進(jìn)行消毒 處理的方法，其中消毒劑氣溶膠的劑量通過(guò)以下方式來(lái)測(cè)量1)測(cè)量氣體流中的消毒劑氣溶膠的密度1)在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果； )使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān) 聯(lián)；和2)利用流速、氣溶膠施放時(shí)間、氣溶膠濃度和氣溶膠密度計(jì)算施放的氣溶膠的量。
9.權(quán)利要求7或8的方法，進(jìn)一步包括步驟將氣溶膠的施放劑量與預(yù)定的核準(zhǔn)劑量 進(jìn)行比較，并在施放劑量等于或者大于該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量時(shí)核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的，或者在 氣溶膠的施放劑量小于該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量時(shí)不核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的。
10.權(quán)利要求7或8的方法，進(jìn)一步包括步驟將氣溶膠的施放劑量與預(yù)定的核準(zhǔn)劑量 范圍進(jìn)行比較，并在施放劑量處于該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量范圍之內(nèi)時(shí)核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的，或 者在氣溶膠的施放劑量不在該預(yù)定的核準(zhǔn)劑量范圍時(shí)不核準(zhǔn)該物體為無(wú)菌的。
11.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述消毒劑氣溶膠是水成的過(guò)氧化氫 的氣溶膠。
12.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣體為空氣。
13.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣體流具有已知的流速。
14.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中已知量的氣溶膠的被施放。
15.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述受熱元件的溫度高于或者等于所 述氣溶膠的蒸發(fā)點(diǎn)。
16.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述受熱元件被連接到測(cè)量所述受熱 元件的溫度的溫度敏感件上。
17.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述冷卻效果通過(guò)在反饋環(huán)路控制系 統(tǒng)中使用所述溫度敏感件來(lái)以電的方式將所述受熱元件維持在預(yù)定溫度上而測(cè)量，其中所 述冷卻效果利用維持所述預(yù)設(shè)溫度所需的加熱效果或者其一部分來(lái)測(cè)量。
18.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述冷卻效果通過(guò)利用所述溫度敏感 件測(cè)量所述受熱元件的溫度來(lái)測(cè)量，其中所述冷卻效果通過(guò)測(cè)量所述受熱元件的溫度來(lái)測(cè) 量。
19.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述受熱元件和所述溫度敏感件是同3一個(gè)件。
20.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣溶膠密度由包括至少一個(gè)維持 在恒穩(wěn)態(tài)溫度的電阻加熱器的電路來(lái)測(cè)量。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述受熱元件和/或所述溫度敏 感件都是RTD。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述RTD是平坦薄膜型。
23.根據(jù)權(quán)利要求16到22中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述受熱元件和/或所述溫度敏 感件都是晶體管。
24.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括步驟通過(guò)將所述氣體流在所 述傳感器上的冷卻效果與針對(duì)氣體流速的冷卻效果的預(yù)定值相比來(lái)測(cè)量所述氣體流流速。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述針對(duì)氣體流速的冷卻效果的預(yù)定值在給定 的溫度和濕度下確定。
26.—種維持氣溶膠的恒定流動(dòng)的方法，包括 1)測(cè)量氣體流中的氣溶膠的密度1)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果； )在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān)聯(lián)；2)將該第二恒定冷卻效果維持在恒定的或者預(yù)定的值上。
27.一種提供氣溶膠已知?jiǎng)┝康姆椒ǎ?1)測(cè)量氣體流中的氣溶膠的密度1)使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果； )在氣溶膠施放時(shí)間內(nèi)使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第 二冷卻效果；iii)測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān) 聯(lián)；和2)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)在將第二恒定冷卻效果維持在預(yù)定值上。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述第二冷卻效果維持在恒定值上。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈到觀中任一項(xiàng)所述的方法，其中氣體流速由風(fēng)扇速度控制。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈到四中任一項(xiàng)所述的方法，其中氣溶膠密度由霧化器輸出來(lái)控制。
全文摘要
一種出于測(cè)量消毒劑劑量的目的測(cè)量氣體流(例如空氣體流)中的消毒劑氣溶膠(例如水成的過(guò)氧化氫)的密度的方法，包括使氣體流以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第一冷卻效果；使懸浮于氣體流中的氣溶膠以一流速流經(jīng)電熱元件并測(cè)量第二冷卻效果；和測(cè)量第一冷卻效果和第二冷卻效果之間的差值并將該差值與氣溶膠密度建立關(guān)聯(lián)。因此可確定總的劑量?？衫梅答伃h(huán)路的方式施放實(shí)測(cè)劑量的消毒劑氣溶膠，以便在施放的消毒劑量達(dá)到預(yù)定劑量時(shí)停止進(jìn)一步施放消毒劑氣溶膠。該方法能夠核準(zhǔn)消毒處理。
文檔編號(hào)A61L2/20GK102084231SQ200980126083
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者布萊恩·欣利, 邁克爾·波塔斯 申請(qǐng)人:薩班有限公司