用于产生气体的可再用设备的制作方法

专利名称：用于产生气体的可再用设备的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于产生气体的设备。更具体地说，本发明涉及具有可再密封的开口并可用于产生气体的可再用设备。
背景已经知道气体用于抑制、控制、杀灭或防止微生物污染(例如细菌、真菌、病毒、霉菌孢子、藻和原生动物)；用于抑制、防止或控制生物化学分解；控制出汗，去味和/或抑制和防止趋药性等。这些气体包括、但不限于二氧化氯、二氧化硫、二氧化氮、一氧化一氮、一氧化二氮、二氧化碳、硫化氢、氢氰酸和一氧化二氯。
尽管二氧化氯具有很好的特性，但是它不能在商业上作为浓缩气体为其用途而运输，而是必须在应用现场产生。用于产生气体的可运输装置通常不能有效操作，并且产生不令人满意的量的副产物或反应物作为残留物存留，并污染周围的环境。例如，在产生二氧化氯气体的情况下，副产物亚氯酸盐在食物处理装备以及医用和牙医用表面上留下残留物。根据FDA和EPA规定，人与这些残留物的接触应该避免或最大程度地减少。现有技术的另一个缺点是不能再次使用现存的设备，导致附加成本和浪费。
发明概述本发明提供了用于受控地在现场产生气体的可再用设备，所述气体例如是二氧化硫和二氧化氯。通过使用本发明的设备，可以安全、有效和经济地产生气体。此外，因为该设备可以再次使用，所以可以最大程度地减少废料。在优选的实施方案中，该设备可以最小化或甚至消除从该设备释放任何反应物或副产物。
在一个方面，本发明提供了用于产生气体的可再用设备，该设备包括至少部分由透气材料和可再密封的开口限定的反应物室。所述透气材料可以基本不能透过液体和/或可以允许气体受控地通过。在一个具体实施方案中，透气材料是由能提供结构支持的坚固材料(robustmaterial)形成。在一个实施方案中，反应物室进一步包括不透气材料。在另一个实施方案中，可再密封的开口可以用帽子、盖子、夹具或拉锁机构密封。
在另一个实施方案中，该设备包括与所述反应物室的至少一部分邻近的支持部件。该室可以包括两个或多个隔室。
在某些实施方案中，该设备还包括位于反应物室内的一种或多种反应物。这些反应物可以混合。另外，在不同的实施方案中，至少一种反应物位于小袋(sachet)中；至少一种反应物位于易碎装置中；至少一种反应物是片剂；至少一种反应物是凝胶、液体或粉末的形式；和/或至少一种反应物是粒料、环或盘的形式。
在其它实施方案中，该设备包括位于反应物室中的水滑石(例如经过热处理的水滑石)。另外，该设备可以还包括减压阀。
在另一方面，本发明提供一种用于产生气体的装置，包括储器和在这里公开的任何可再用设备。该储器可以与反应物室通过流体连通。在不同的实施方案中，储器可以是增湿器、喷雾瓶、罐、盒、瓶、筒、储存筒、空调储器或导管。
在另一方面，本发明提供了一种可再用的反应物室，适用于接收一种或多种用于产生气体的反应物，该反应物室至少部分地被透气材料和可再密封的开口限定。
在另一个方面，本发明提供了一种产生气体(例如二氧化氯)的方法，其中提供可再用的设备，该设备包括至少部分由透气材料和可再密封的开口限定的反应物室，其中将一种或多种反应物放置在反应物室中；和将一种或多种反应物暴露在引发剂下(例如水蒸气、水或其组合)以产生气体。该设备具有一个或多个上述特征。
在不同的实施方案中，至少一种反应物和/或引发剂存在于易碎的装置中。根据这里公开的方法，易碎的装置可以刺孔以暴露一种或多种反应物和/或引发剂。在其它实施方案中，该设备暴露于含有引发剂的环境，从而使一种或多种反应物暴露于引发剂。该设备可以浸没在引发剂中。或者，该设备可以部分地浸没在引发剂中。
在另一方面，本发明提供了一种试剂盒(kit)，包括可再用的反应物室和一种或多种反应物，其中该反应物室至少部分地被透气材料限定。
在另一方面，本发明提供了一种可再填充的试剂盒，包括一种或多种用于可再用反应物室中的反应物以及任选地一种用于将一种或多种反应物输送到可再用反应物室中的装置。
附图简述本发明特别在权利要求中指出。附图不是必须按照比例的，而是一般用于强调说明本发明的原则。上述本发明的优点以及其它优点可以通过参考下面的描述和附图更好地理解，在附图中

图1A-C是试剂盒的透视图，包括本发明的示例性可再用设备以及多种反应物。图1A显示了拉锁形的可再密封开口。图1B和1C显示了具有螺纹连接的可再密封开口以及分别位于透气材料之内和之外的支持部件的可再用设备。
图1D-G是本发明的示例性可再用设备的侧视图，各自显示反应物室(图1D-E)，以及用于接收可再用反应物室的储器(图1F-G)。
图1H是本发明的示例性可再用设备的侧视图，显示了透气材料的多层结构。
图1I是本发明的示例性可再用设备的侧视图，至少部分由坚固的透气材料形成。
图2A是本发明的示例性可再用设备的侧视图，显示了具有可螺纹再密封的开口的反应物室，其配合盖适于与储器相配。
图2B是本发明的示例性可再用设备的侧视图，显示了具有可螺纹再密封的开口的反应物室，其配合盖适于与储器相配。该反应物室部分地浸入储器中盛装的液体中。
图2C是本发明的示例性可再用设备的侧视图，显示了具有可螺纹再密封的开口的反应物室，该开口也用于与储器相配。如图所示，该反应物室浸入储器中盛装的液体中。
图3A-3B是本发明的示例性设备的侧视图，显示了垂直进入导管的反应物室。
图4是本发明的示例性设备的侧视图，显示了具有支持部件和储器的反应物室。
图5是本发明的示例性设备的侧视图，显示了反应物室以及能引入导管或与导管连接的支持部件。
图6A和6B是通过如实施例1所述构成的可再用设备产生二氧化氯的图。
图7是通过如实施例2所述构成的可再用设备产生二氧化氯的图。
发明详述本发明总体涉及用于产生气体的可再用设备。本发明进一步涉及试剂盒，其包括所述可再用设备和/或各种形式的反应物。此外，本发明提供了用于产生气体的设备，包括储器(例如增湿器或罐)和可再用设备。本发明还涉及使用所述设备和/或试剂盒(包括可再填充的试剂盒)产生气体的方法。
总体而言，本发明涉及用于输送杀生物有效量的气体例如二氧化氯的设备和方法。在特定实施方案中，本发明的设备和方法实现了以所需速率在所需时间内输送所需量的气体。这至少部分地通过将合适的反应物放置在限定和约束的容积内以使在引发时反应物、引发剂、产物和副产物保持在所需浓度范围内来实现。输送的量、速率和时间可以例如通过选择反应物的量、反应物比例、透气材料以及反应物室的体积和结构来控制。这些控制可以通过技术人员在考虑到这里公开的内容并结合现有技术知识仅仅使用常规实验来实施的。
本发明的一个优点是示例性实施方案可以用于通过多次再次使用反应物室来节省资源和成本。例如，可再密封的开口允许按需替换反应物。此外，可再密封的开口允许在反应之后除去任何残留内容物，例如小袋或副产物。特定实施方案的另一个优点是节约了空间和包装材料，因为再填充试剂盒可以提供松散或预先测定的形式的反应物，且不需要在每次使用之后运输、储存和使用含有反应物的新反应物室。使用预先测量的形式的反应物进一步允许方便地产生所需浓度或所需量的气体。
为了更清楚和准确地描述本发明的主题，以下定义用于提供对于在以下描述、实施例和所附权利要求书中所用具体术语的含义的指导。此外，以下专利和专利出版物公开了各种设备、系统、装置、反应物和方法，将它们的全部内容引入本文供参考Hamilton等的美国专利6,602,466，2003年8月5日发表；Hamilton等的美国专利6,607,696，2003年8月19日发表；以及Hamilton等的美国出版物20030053931A1，2003年3月20日公开。
“反应物室”是一个限定的容积，在其中可以放置反应物。反应物室至少部分地被透气材料限定，并且被关闭以使反应物基本上保持在反应物室内。
“透气材料”是一种材料，通常是平面材料，例如片或膜，包括、但不限于穿孔的膜、无孔膜和薄膜，允许透过气体。合适的透气材料在这里定义。
“坚固材料”是一种透气材料，具有固有强度并且提供结构支持。合适的用于本发明的坚固材料包括、但不限于聚丙烯疏水性管薄膜，孔径为约0.2微米，以ACCURELPPV8/2 BP由Membrana.GmbH(Wuppertal，德国)销售。
“可再密封的开口”是能被密封、打开和至少一次再次密封、优选能多次密封的开口。在这里使用的术语“密封”、“正在密封”、“被密封”等表示关闭开口以防止泄漏入和/或泄漏出反应物室，例如防止反应物或气体从开口漏出，或者防止液体从开口流入。
术语“小袋”表示装有反应物的封闭贮器。小袋被关闭以使反应物在引发之前基本保持在小袋中。小袋可以由例如透气的、可溶解的和/或可透过液体的材料形成。小袋可以是易碎的以将小袋穿孔，使得其中所含的反应物暴露出来。
这里使用的“不可透过的材料”表示基本能防止或阻碍固体、气体和液体通过的材料。在这里，不可透过的材料不参与气体的产生，因为例如它们不能促进引发剂和反应物之间的接触。不可透过的材料可以由各种材料构成，包括、但不限于聚合物材料、玻璃、金属、金属化聚合材料和/或涂料纸。合适的用于不可透过材料的材料在下面更详细地描述。在这里使用的“阻隔”材料是不可透过的材料。
根据这里描述的内容以及现有技术中的一般知识，一般技术人员将仅仅需要常规实验来确认适用于最终目的的一种或多种透气材料、坚固材料、不可透过的材料、小袋材料和/或构成一种或多种小袋和/或反应物室。
“反应物”表示能在引发剂存在下产生气体的反应物或反应物混合物。为了本发明的目的，引发剂包括、但不限于气态或液态的水。例如，对于本发明的干燥杀生物应用，例如为了在运输水果时减少霉菌，大气中的水分可以用作引发剂。在本申请中，术语“干燥应用”表示至少其中本发明设备没有浸入水或任何其他液体中的应用。为了本发明的目的，术语“湿态应用”表示至少其中本发明设备被浸入水或其他液体中的应用，其中其他液体任选地包括水。对于湿态杀生物应用，即当本发明设备浸入水或任何其他含水介质中例如用于消毒牙医用装备或食品装备时，本发明设备所浸入的水可以用作引发剂。或者，引发剂可以被包括在该设备中，例如包含在放置在设备中的易碎袋中。
在一个特定实施方案中，气体可以进入储器中的液体以及在储器之上的封闭空间。例如，产生气体的设备可以部分地浸入引发剂(例如水)中，从而允许引发气体的产生和气体逃逸入水和水之上的空间。这些技术适合于各种根据本发明的应用，包括去除污染，例如去除储水罐的污染。
这里使用的术语“水蒸气选择性”表示能选择性地允许水蒸气透过并且基本阻止液体水渗透的材料。更优选的是，这种材料不能渗透液体水。通常，水蒸气选择性材料是疏水性的。本领域技术人员通常将水蒸气选择性材料称作不透水的，尽管水蒸气可以透过该材料。相比之下，本领域技术人员通常将允许液体水渗透的材料称作可透水的。合适的水蒸气选择性材料可以由各种材料制成，包括、但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和氟化乙烯丙烯(FEP)。
在一个方面，本发明总体涉及用于产生气体的可再用设备，该设备包括反应物室，该反应物室至少部分地被透气材料和可再密封的开口限定。
透气材料本发明的透气材料允许气体通过该材料。这些材料可以是膜、片材、复合材料等。在一个实施方案中，透气材料是基本上不能透过液体的。这可以有利地例如防止液体引发剂例如液体水进入和/或防止溶解的反应物渗出。这还可以有利地将液体水或或溶解的反应物和副产物保持在反应物室内从而提高反应效率。另外或者作为另一种选择，透气材料允许气体的受控通过。这是有利的，因为透气材料可以用于控制反应的速率和效率。这允许控制反应时间、气体的产生量、副产物的减少等。
透气材料可以包括坚固材料、水蒸气选择性材料、穿孔材料、膜、选择性输送材料、复合材料、亲水性和/或疏水性材料，纺粘材料，发泡聚合物结构材料(例如ePTFE，以商品名BHA-TEX由BHATechnologies(Kansas City，MO)销售)，微孔膜(例如聚醚砜膜，以商品名Membrana ACCURELMicro PES由Membrana GmbH(Wuppertal，德国)销售)，织造材料和非织造材料。
在特定实施方案中，透气膜可以是坚固材料或者包括坚固材料。坚固材料可以例如当该装置进行耐磨或粗糙化处理时和/或当没有或者不需要支持或保护性封闭时使用。在各种实施方案中，坚固材料通过本领域中公知的技术与透气膜连接、粘合、纺丝或者固定。例如，坚固材料可以是支持层，例如粘合或者固定或保持在透气膜上，但是不会干扰该层的渗透性。或者或另外，坚固材料可以是网状物，例如透气层粘合、粘附、纺丝或者固定或保持在该网状物上。例如，透气膜可以包括全部或部分由坚固材料形成的共聚物。
另外或者作为另一种选择，透气膜是全部或部分由坚固材料形成。在这些实施方案中，坚固材料本身的性质(例如交联的材料和/或含有填料的材料)赋予结构完整性或柔韧性且不需要额外的支持部件，但是可以引入这种支持部件。此外，材料的特定特征(例如层的厚度)可以赋予所需的结构完整性。合适的水蒸气选择性材料包括、但不限于约1550微米厚的聚丙烯疏水性管膜，孔径为约0.2微米，以商品名ACCURELPP V8/2 BP由Membrana GmbH(Wuppertal，德国)销售。
优选的透气材料是水蒸气选择性材料。水蒸气选择性材料是特别有利的，因为它基本上阻碍或排除了水溶性物质，例如水溶性反应物、添加剂和反应副产物扩散出该设备。允许液体水渗透的材料使得可溶性物质例如可溶性反应物渗透出该设备并进入环境中。以前已经尝试通过使用不溶性反应物或者通过将可溶性物质结合或者放置在不溶性材料例如粘土和分子筛上来减少或者避免可溶性物质的逃逸，这引入了额外的步骤和/或成本来制造该设备。本发明的水蒸气选择性材料是有利的，因为它们阻碍或阻止了可溶性反应物、添加剂和副产物的渗透，从而不再需要包括或产生不溶性反应物、副产物和/或添加剂。水蒸气选择性材料是有利的，还因为使用它们就不再需要使用任何其它材料将可溶性物质保持在设备中，使用任何其它材料也引入了额外步骤和成本来构造该设备。
优选的是，水蒸气选择性材料的厚度是约2-约2000微米(例如750微米)，孔径是约0.005-约10微米，注水压力是约20-约6000毫巴。优选的是，水蒸气选择性材料粘合到支持层或者被支持层支持，其中该支持层允许液体水渗透过。水蒸气选择性材料和支持层的总厚度优选是约1-约20密耳。更优选的是，水蒸气选择性材料的厚度是约15-约300微米，孔径是约0.01-约5微米，注水压力是约100-约2500毫巴。优选的是，该层具有透水性支持层，使得两层的总厚度是约2-约10密耳。最优选的是，水蒸气选择性材料的厚度是约20-约200微米，孔径是约0.1-约3微米(例如0.5微米)，注水压力是约200-约1000毫巴。优选的是，该层具有透水性支持层，使得两层的总厚度是约3-约8密耳。
一般而言，如果需要快速产生和释放气体，优选较薄的层和/或大的孔隙率。层越薄和/或孔越多，水蒸气就能越快地扩散入设备中并引发反应，气体就能越快地扩散出设备。较低的孔隙率通常导致气体产生较慢，较高的孔隙率将导致较快的气体产生。如果需要较慢地产生和释放气体，则优选较厚的材料，例如约5-约20密耳。另外或者作为另一选择，如果需要较慢地产生和释放气体，则可以使用较小表面积的材料。例如，小袋或反应物室可以从由不透材料构成的刚性构架构成，其中水蒸气选择性材料封闭了在刚性构架中的一个或多个开口。
另外或者作为另一选择，可以选择水蒸气选择性材料的孔径以产生在特定深度的水中的所需气体释放，其中在水中将使用本发明的设备。较小的孔径将对应于更深的操作，通过增加水利学水压的量，该膜将在保持不透液体水的同时经受该水压。
适用于构成本发明设备的水蒸气选择性材料优选具有约500-约200,000g/m2/24hr的水蒸气透过率(例如2,000g/m2/24hr)，按照JISL 1099-1985(方法B)，“Testing Methods for Water VapourPermeability of Clothes”，日本标准协会。水蒸气选择性材料优选具有至少约20毫巴的抗液体水渗透性，通过ISO 811-1981“Textilefabrics-Determination of Resistance to water penetration-Hydrostatic pressure test”测定，由International Organizationfor Standardization出版。
任选地，本发明的水蒸气选择性材料可以包括支持层以提高层的强度，和/或提高该层与其他用于构成该设备的材料之间的粘合能力。支持层优选允许引发剂扩散或通过到达水蒸气选择性材料的表面。例如，支持层可以是纺丝的、穿孔的或具有大孔以允许液体水和蒸气通过到达水蒸气选择性材料的表面。支持层可以通过任何方式固定在水蒸气选择性材料上，例如层压、流延、共挤出和/或粘合剂层。水蒸气选择性材料可以面对小袋和/或反应物室的内部或外部。支持层本身可以是亲水性和/或疏水性的。如果是亲水性的，则支持层可以用于将液体水/或蒸气吸引和输送到水蒸气选择性材料的表面。合适的支持层包括、但不限于聚乙烯、聚丙烯、尼龙、丙烯酸树脂类、玻璃纤维，以及聚酯，它们是织造、非织造和筛网层的形式。优选的是，支持层的厚度是约1-约25密耳。
合适的水蒸气选择性材料包括孔径为0.60的疏水性聚丙烯(PP)膜，其厚度是约250-约300微米，以商品名060P1由CunoIncorporated(Meriden，CT)销售。也合适的是孔径为0.65微米的疏水性聚乙烯材料，以商品名DOHP由Millipore(Bedford，MA)销售。另一种适用于快速释放设备的水蒸气选择性材料包括1.5密耳厚的疏水聚四氟乙烯(PTFE)层，该层与5密耳厚的疏水聚乙烯(PE)支持层热粘合，以商品名BHA-TEX由BHA Technologies(KansasCity，MO)销售。其抗液体水渗透性是至少约500毫巴。也合适的是来自Membrana GmbH(Wuppertal，德国)的聚丙烯(PP)材料，以商品名ACCURELPP2E HF(约160微米厚)和商品名ACCURELPP1E(约93微米厚)销售。这些材料不具有支持层，但是可以在需要时附加支持层。
或者或作为另一选择，透气膜包括穿孔的材料。适用于本发明的穿孔材料包括、但不限于水蒸气透过率(WVTR)为约50-约1,000g/m2/24hr、约200-约800g/m2/24hr或约400-约700g/m2/24hr的穿孔材料。水蒸气透过率的检测是常规的，是本领域公知的。在一些实施方案中，穿孔材料是疏水性的，在另一些实施方案中，穿孔材料是亲水性的。
示例性穿孔材料包括Cryovac聚合物穿孔膜，从Sealed AirCorporation(Duncan，SC)获得。一种这种材料是疏水性聚丙烯共聚物膜，以商品名SM700由Sealed Air Corporation销售，每平方英寸具有330个直径0.4mm的孔，6.4％的穿孔面积，厚度是约20微米，水蒸气透过率为700g/m2/24hr。另一种合适的膜是疏水性聚丙烯共聚物材料，以商品名SM60由Sealed Air Corporation销售，每平方英寸具有8个直径0.4mm的孔，0.2％的穿孔面积，水蒸气透过率为65g/m2/24hr。本领域技术人员可以通过实施常规实验确定任何上述材料的合适等同物。
或者或作为另一选择，用于本发明的透气膜包括疏水性的可透过液体水的材料，例如聚乙烯或聚丙烯。这些材料优选具有约1-约10密耳的厚度，注水压力是约20毫巴或更低。适合用作本发明透气材料的疏水材料包括、但不限于非织造聚乙烯，例如TYVEK非织造聚乙烯，从DuPont Company(Wilmington，DE)获得，例如TYVEK1025D非织造聚乙烯，具有小于20毫巴的注水压力。
还适合用作透气材料的是膜。亲水性膜例如孔径约0.001-约50微米，优选约0.05-约40微米，更优选约0.1-约30微米。合适的膜还包括、但不限于微孔超高密度聚乙烯膜，以商品名MPLC从Millipore(Bedford，MA)获得，和微孔尼龙6，6膜，以商品名045ZY从CunoIncorpotated(Meriden，CT)获得。
合适的挤出膜(包括铸塑膜)包括孔径0.65微米、厚度230-260微米的亲水性聚乙烯膜，以商品名MPLC从Millipore(Bedford，MA)获得，和孔径0.65微米的挤出疏水性聚乙烯材料，以商品名DOHP从Millipore(Bedford，MA)获得。也合适的是铸塑膜3微米孔尼龙6，6材料，以商品名BIODYNE A由Pall(Port Washington，NY)获得。合适的铸塑膜包括孔径0.45的亲水性尼龙6，6膜，其具有聚丙烯主链，以商品名BA05从Cuno Incorporated(Meriden，CT)获得；孔径0.45的亲水性聚丙烯膜，从3M(St.Paul，MN)获得；和孔径0.45、厚度180-240微米的亲水性尼龙6，6膜，以商品名045ZY和045ZN从Cuno Incorporated(Meriden，CT)获得。还合适的是疏水性的可透过液体水的非织造聚乙烯，例如TYVEK1025D聚乙烯材料，从DuPontCompany(Wilmington，DE)获得。
非织造膜可以例如如下形成将膜材料(例如纤维素纤维)悬浮在液体中的多孔网上，然后沥干液体以形成膜。与织造材料相比，非织造膜通常具有较窄且更均一的孔径分布。结果，与具有相同孔径的织造材料相比，该材料通常允许更少的引发剂进入反应物室和/或小袋。适用于本发明的非织造膜是孔径为0.65微米的疏水性非织造聚丙烯材料，以商品名AN06由Millipore(Bedford，MA)获得。
孔径影响水和离子在两个方向上扩散通过该材料的速率。在一些实施方案中，可以选择所用材料的孔径以允许引发剂进入并通过该材料，同时将反应物以高浓度保持在反应物室和/或小袋内以使反应速率增加并保持高效率。合适的膜包括孔径为约0.001-约50微米、约0.05-约40微米或约0.10-约30微米的那些。
这些材料的孔径也可以通过泡点检测。泡点是本领域公知的检测手段，从检测驱动气泡通过湿膜所必要的压力来估计孔径。合适的膜包括泡点为约2-约100psi、约5-约80psi或约10-约70psi的那些。
合适的膜还包括厚度是约5-约2000微米的那些，更优选约20-约400微米，最优选约75-约300微米。
合适的膜还包括受限进入膜，包括不能透过液体水、但是限制水离子和/或已溶物质例如溶解的反应物或副产物通过的那些膜。
在一些实施方案中，透气膜包括选择性输送材料。选择性输送材料不是穿孔的，也不是多孔的，而是将气体输送通过膜的聚合物结构。选择性输送材料是多层的或混合的聚合物材料，其中为受控输送气体例如二氧化碳和氧气来选择层和聚合物。选择性输送材料在干燥应用中是优选的，因为它允许气体扩散出反应物室或小袋，同时在从易碎袋中释放出之后保持引发剂。此外，在设备使用之前，选择性输送材料提高了设备的稳定性，因为它不能容易地允许环境水的进入，环境水的进入将过早地引发反应物。
通常，具有高二氧化碳输送速率的材料是优选的。虽然不希望受限于任何理论，但认为二氧化碳输送速率接近二氧化氯输送速率，因为二氧化氯和二氧化碳具有大约相同的尺寸。优选的是，选择性输送材料对于CO2具有约500-约30,000cc/m2/24hr的选择性输送速率，对于O2具有约1000-约10,000cc/m2/24hr的选择性输送速率。更优选的是，该材料对于CO2具有约1000-约25,000cc/m2/24hr的选择性输送速率，对于O2具有约2000-约10,000cc/m2/24hr的选择性输送速率。最优选的是，该材料对于CO2具有约5000-约25,000cc/m2/24hr的选择性输送速率，对于O2具有约3000-约10,000cc/m2/24hr的选择性输送速率。选择性输送速率的检测是常规的，是本领域公知的。一种合适的选择性输送材料是多层聚合物膜，具有21,000cc/m2/24hr的CO2输送速率和7000cc/m2/24hr的O2输送速率，以商品名PD-961Cryovac选择性输送膜从Sealed Air Corporation(Duncan，SC)获得。
还适用作本发明透气膜的是织造材料，例如从棉、金属、聚合物线材、金属线材等织成布或网的材料。
本发明的透气材料可以使用疏水和/或亲水材料构成。该材料可以包括例如具有一个或多个亲水区域和一个或多个疏水区域的材料。这些区域可以例如通过将化学官能团或聚合物化学连接、粘合和/或印刷到亲水性、疏水性或带电材料表面上以形成一个或多个亲水、疏水或带电区域来形成。例如，磺酸基团可以置于聚丙烯膜的表面上，形成亲水性且带负电(R-SO2-)的区域。该膜然后可以用稀酸洗涤以使离子交换基团(R-SO2-)结合H+离子。这些H+离子可以随后被释放出来以向酸活性反应物例如亚氯酸盐供应H+离子作为酸反应物的替代物或补充物。
还合适的是具有亲水性的第一表面和疏水性的第二表面的材料。例如，这种材料可以具有朝向反应物室外面的亲水性表面和朝向反应物室里面的疏水性表面。外面的亲水性表面可以帮助引发反应，因为水将倾向于润湿亲水性表面。疏水性的内表面限制水流出该容积。这保持反应物浓缩，同时允许气体逃逸，从而利用本发明的优点。一种适用于本发明的这种材料是非织造膜，孔径直径为0.65微米，由疏水性材料形成，例如聚丙烯，该材料已经用胺和羧基进行化学官能化以产生带电的亲水性表面。
此外，透气膜可以包括复合材料，包括、但不限于淀粉/聚合物复合材料。合适的复合材料包括亲水性的114微米厚的非织造米淀粉/聚乙烯复合材料，以商品名60MDP-P由Mishima Paper Company，Limited(日本)销售。该材料是可热密封的，并且容易润湿。此外，该材料可以用于构成隔室阻隔层和/或小袋以保持反应物分开直到引发，和/或可以用于控制反应物的扩散速率、气体扩散的速率和反应物的引发以使反应物保持浓缩在反应物室内并且将反应进行完全。
反应物室用于本发明的反应物室至少部分被透气材料和可再密封的开口限定。重要的是，反应物室不是必须完全由透气膜形成。在一个实施方案中，反应物室仅仅部分由透气膜形成，例如在透气性的限定区域中。或者，反应物室可以完全由透气膜形成。
反应物室或小袋可以包括彼此密封的阻隔材料和透气材料以限定反应物的封闭贮器。这种设备的示例性实施方案描述在附图中。这种反应物室或小袋的另一个例子是由限定一个或多个开口的刚性构架和一种或多种被放置在一个或多个开口周围的透气材料限定的容积以限定对于反应物的封闭贮器。其它例子和实施方案在下面和在作为参考引入的参考文献中更详细地描述。
可以控制反应物室体积与反应物体积之间的比例以在反应物室内掌握反应物、中间产物、副产物等的浓度。提高反应物的浓度通常提高反应效率。优选的是，反应物室体积小于反应物体积的约20倍、10倍、6倍、3倍或2倍。在一个实施方案中，没有上部空间，从而该比例是约1。较小的比例在特定应用中是优选的。例如，在小比例下，当反应产生水时，水增加了该容积内的压力，这进而降低了水扩散入反应物室的速率。水与反应物的比例保持恒定，从而允许反应速率保持恒定。任何控制、固定或最小化空的空间的方法可以在本发明中使用。例如，图1D和图4显示能促进使反应物室内的封闭的空的空间最小化的“塞子”装置。
反应物室可以包括多于一个隔室。这些容积的子隔室可以至少部分地被透气和/或不透气的材料限定。这些材料可以用于按照需要分离反应物以促进反应，提高或延迟反应速率，防止反应的过早引发等。例如，亲水性材料和/或高度渗透性或多孔材料可以用于促进在各自含有不同反应物例如柠檬酸和亚氯酸盐的两个隔室之间的界面上的反应。
在一些实施方案中，反应物室可以包括合适的不能透过或阻隔材料，包括、但不限于金属、玻璃、聚合物材料和/或涂料纸。其它合适的材料包括聚合物层，例如由以下材料形成聚乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯例如聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、乙基乙烯基醇、聚乙烯醇(例如聚乙烯醇乙酸酯)、羟乙酰基丁基苯乙烯和/或聚四氟乙烯，聚丙烯酸酯和聚酰胺，例如尼龙。还合适的是金属化层，例如是已经被金属化的任何上述聚合物层。还合适的是金属箔，例如铝箔。各种其它不能透过的材料也可以用于形成阻隔膜，例如玻璃或陶瓷。
另外，作为上述层的复合材料和/或上述层的层压材料的层例如纸/膜/箔复合材料也是合适的。一种这种材料是5密耳厚的不可透过的层，包含聚酯外层，金属化双轴取向的芯层，以及聚乙烯密封内层，可以从Sealed Air Corporation(Duncan，SC)获得。该层在70％相对湿度和122°F下的水蒸气输送速率是0.01g/100in2/24hr。另一种合适的不可透过的材料是由聚氯乙烯形成。另一种示例性材料是由聚对苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)形成。
可以选择不可透过的材料的几何形状和尺寸以符合各种参数，包括要使用的反应物的量和类型，透气材料所需要的表面积，用于设备的储存和使用的附件。例如，阻隔材料可以用于形成可再密封的开口以及任选地反应物室的额外部分(例如阻隔层可以形成空腔以接收小袋中的反应物)。
不可透过的材料可以通过本领域公知的各种制造方法成型为各种几何形状，包括、但不限于水平成型膜密封、垂直成型填充密封、发泡包装、蒙皮包装(skin pack)、注塑、吹塑、热成型、冷成型填充密封或机械成型。当然，阻隔材料也可以是柔性的，不成型成任何特定的几何形状，但是在其周边密封到透气材料和设备的其它部件上。
可再密封的开口本发明的反应物室是部分地通过可再密封的开口限定。在特定实施方案中，可再密封的开口提供去除和替换反应物的工具，从而允许再次使用反应物室。这些容积的再次密封可以例如通过简单的粘合剂或“拉锁”机构、带螺纹的盖子、帽子、夹具或相似的装置完成。在一个实施方案中，可再密封的开口是由至少达到反应物反应和产生气体所需要的时间基本不能透过固体、凝胶、液体和气体的材料形成。可再密封的开口在被密封时可以是气密性的，但是不是必须如此。在一个选择性实施方案中，可再密封的开口在被密封时不允许气体产生装置(例如反应物)出去，但是允许液体和气体的交换。
减压阀和技术通常在本发明的实施中，气体和/或吸湿压力会聚集在反应物室中。如果该压力扩大了透气材料，则会导致一些效率损失或再次使用次数减少。因此，在本发明的另一个实施方案中，可以使用减压阀或其它装置。图1C显示了释放装置，允许气体和/或水从反应物室出去。另外或作为另一选择，可以采用减压技术(例如密封件的暂时打开)。
支持部件本发明的可再用设备可以进一步包括支持部件，它可以放置在至少一部分透气材料邻近。支持部件可以任选地完全封闭反应物室。支持部件可以用于通过浸没或通过固定到在含有引发剂(在二氧化氯的情况下是水或水蒸气)的容器内的具体位置来促进反应。该支持部件还可以提供一些保护反应物室的措施，包括透气材料，从而增加了可以再次使用这些材料的次数。支持部件可以具有孔、穿孔或槽。它可以是亲水性和/或疏水性的，和/或促进气体的受控产生。支持部件还可以防止透气材料的过度扩大并进而提高效率或增加再用次数。
气体产生装置在一个方面，本发明提供一种气体产生装置，包括这里公开的储器和可再用的设备。在一个特定实施方案中，该储器适用于接收至少一部分的一个或多个反应物室。可再用的设备可以永久或暂时固定到装置上，或可以不固定到装置上(例如可再用的设备可以漂浮在储器内)。在另一个实施方案中，反应物室与储器通过流体连通，例如它可以部分或完全位于储器内。这些储器可以是增湿器、瓶、喷雾瓶、罐、筒(例如55加仑筒)、储存筒、盒、空调储器或导管等，但不限于这些。储器可以装配有一个或多个用于引入和取出储器内容物的装置，例如软管、导管、龙头或阀门等。
反应物在特定实施方案中，可再用的设备包括位于反应物室内的一种或多种反应物。通常，反应物可以是为了产生特定类型的气体，例如二氧化氯。气体(例如二氧化氯)的水溶液可以在现场使用Hamilton等的美国专利6,602,466(2003年8月5日发表)、Hamilton等的美国专利6,607,696(2003年8月19日发表)以及Hamilton等的美国公开20030053931A1(2003年3月20日公开)中描述的方法和设备产生。
反应物可以是混合或分开的，例如通过不同的反应物室的隔室和/或小袋。例如，一种反应物可以封闭在小袋中，其余的反应物松散地位于反应物室内。小袋可以包括前面提供的任何透气材料。在优选的实施方案中，反应物室、小袋或这两者是用水蒸气选择性材料形成。在特定的实施方案中，反应物被引入小袋中，小袋可以根据本发明被穿孔，从而释放室中的反应物。反应物可以是片剂的形式。另外，反应物可以是固体、液体或凝胶的形式。另外，反应物可以是具有芯的膜壳形式，描述在国际公开WO02/00332中。可以在反应物室中提供引发剂例如水。水可以与反应物一起直接加入和/或在可以按照需要破裂的易碎袋中加入。反应物可以以粒料、环、盘和任何其它方便的形式提供。
反应物可以是任何反应物和/或反应物混合物，包括添加剂，描述在以下文献中Hamilton等的美国专利6,602,466，2003年8月5日发表；Hamilton等的美国专利6,607,696，2003年8月19日发表；以及Hamilton等的美国公开20030053931A1，2003年3月20日公开。
反应物和任何添加剂(例如水滑石)可以通过打开可再密封的开口、加入新鲜的反应物和再次密封反应物室而更新。新的或新鲜的反应物可以是检测量的反应物，这些反应物可以如下提供(1)作为散装的分开的或混合的反应物，从而使用者能检测合适量的反应物；(2)作为预先测量的包装，适合地包装从而具有所需的保存期，它们被打开后以分配检测量的反应物；(3)全部或部分被阻隔材料、疏水材料、亲水材料或可溶解材料或其组合封闭的包装，作为混合的或分开的反应物；或(4)由全部或部分被阻隔材料、疏水材料、亲水材料或可溶解材料或其组合构成的分支封闭的包装，其中每个封闭容积包含一种或多种反应物。附图显示上述分开的反应物。但是，任何(1)至(4)的一种方法或其组合可以用于引入新鲜的反应物。
有时可以希望使用一种或多种反应物的几个包装，如上述(3)和(4)中所述。多个包装可以促进反应的引发、改进反应物之间的接触和改变反应的效率或速度。这也允许产生所需量的气体方面的灵活性和/或在例如储器、室或房间内按照需要提供不同浓度气体方面的灵活性。例如，更多的反应物可以用于推进或开始清洁系统，解决具体问题，以及较少的反应物可以然后用于保持所需的消毒水平。可以提供说明和/或图表来指导使用者加入多少反应物来达到所需水平的气体和/或达到所需的效果。
一般而言，本发明的反应包括含氧阴离子(例如碳酸根、硫酸根、亚硫酸根、氯酸根、亚氯酸根、亚硝酸根)和酸在液体水或水蒸气存在下的反应。在前面所列的示例性含氧阴离子也可以一般分为非金属氧化物，包括非金属的氧化物(碳、硫、氮、氯等)。这些非金属氧化物可以以盐的形式(例如钠或钙作为阳离子)或以阴离子的形式(例如在溶液中)提供。二氧化氯例如可以通过亚氯酸钠和有机酸例如柠檬酸的混合物用水活化来产生。气体产生也可以使用酸或亚氯酸钠的水溶液并当该溶液和其它干燥组分混合时引发反应来完成。其它有用的气体也可以通过用流体引发干燥化学品的化学反应来产生。
例如通过酸活化产生气体是本领域公知的。例如，二氧化氯(ClO2)是从亚氯酸钠和酸例如柠檬酸产生。或者，二氧化氯可以通过在酸例如草酸的存在下还原氯酸盐例如氯酸钠或氯酸钾来产生。通过酸活化产生气体的另一个例子是用酸例如富马酸和/或酒石酸氢钾在水分存在下活化亚硫酸盐，例如亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾，形成二氧化硫。另一个例子是用酸例如柠檬酸活化碳酸盐例如碳酸钙，形成二氧化碳。
其它应用对于本领域技术人员而言是显然的。例如，通过亚硝酸盐例如亚硝酸钠或亚硝酸钾的酸活化产生二氧化氮。产生气体的其它方法，例如用二氧化硫还原氯酸盐(Mathieson Process)是本领域公知的，也可以用于本发明中。
任何酸可以用作反应物。但是，弱酸是优选的，因为它们通常能够比较安全地操作，产生较少的不利副产物，并且活性较低。而且，多元酸是优选的。多元酸是具有多于一个反应点的酸。例如，三元酸柠檬酸是优选的。优选的是，水溶性酸选自磷酸、富马酸、乙醇酸、乙酸、抗坏血酸、草酸、马来酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸以及它们的混合物。更优选的是，水溶性酸选自抗坏血酸、磷酸、草酸、马来酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸以及它们的混合物。最优选的是，水溶性酸选自抗坏血酸、草酸、柠檬酸以及它们的混合物。
应该理解的是本发明的设备和方法可以容易用于一次输送多于一种的气体。例如，反应物可以包括次氯酸盐和亚硫酸盐用于输送二氧化氯和二氧化硫。
优选的是，非金属氧化物盐(例如亚氯酸钠)与酸之间的摩尔比是约1∶0.8至约1∶5，优选约1∶1至约1∶4，最优选约1∶1.15至约1∶3。考虑到任何添加剂或加工助剂例如干燥剂、稳定剂、流动助剂等，技术人员将理解可以加入额外的酸。优选的是，约1.5-约5.5、更优选约3的pH是通过使用过量的酸来保持。因为反应物在反应物室内浓缩，所以需要较少的酸来驱动反应完成，并且pH保持低，因为酸是浓缩的。此外，反应物盐被酸消耗，所以在反应完成时盐的存在最小化。
反应物可以在使用一个或多个可再用设备的试剂盒中和/或与可再用设备共同使用的可再填充试剂盒提供。在相同的情况中，本发明的可再用的反应物室和/或可再用设备可以具有或不具有反应物和说明书。试剂盒也可以包括使用说明，用于检测气体浓度的测试条，标出对于各种应用所需的反应物量的图表，和/或用于检测反应物的装置。试剂盒也可以包括其它添加剂，例如下面讨论的稳定剂、流动剂、干燥剂等。这些添加剂可以分别引入或者可以引入反应物例如粒料或小袋中。
根据本发明，水滑石可以放置在反应物室内。水滑石以及属于水滑石类的金属氢氧化物可以用于稳定本发明的一种或多种反应物。例如，水滑石，包括活化的水滑石，以及属于水滑石类的金属氢氧化物，可以用于稳定以下反应物和这些反应物的混合物酸，含水酸，柠檬酸，草酸，富马酸，磷酸，酒石酸氢钾，次氯酸盐，氯酸盐，亚硫酸盐，酸式亚硫酸盐，硫酸盐、碳酸盐和亚硝酸盐。虽然不希望受任何理论的限制，但是认为水滑石及其类成员的基本性质以及吸引和结合水和水蒸气的能力对它们稳定本发明反应物的能力有贡献。与酸性添加剂相比，碱性添加剂不易于与次氯酸盐和其它能与酸反应的反应物反应。另外，水滑石及其类成员夺取、吸收、吸附和/或结合水和水蒸气的能力在例如生产、运输和储存期间迁移或者防止了过早引发。水滑石作为流动剂的能力也是所需要的，因为这使得反应物在生产期间更容易计量和分配。经过热处理的水滑石，即已经加热以驱除水和/或二氧化碳的水滑石可以用于稳定设备、试剂盒或再填充型试剂盒中的反应物，例如在本发明中描述的那些。这些设备预期具有至少一年的储存期。
通常知道作为水滑石的矿物是水滑石的自然形式，具有化学式Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。适用于本发明设备的水滑石是从DIP ChemicalIndustries(Mumbai，India)获得。在经过热处理的情况下，这种水滑石是吸湿性的，因为当它暴露于约97％相对湿度下时能吸收高达其重量的约36％的水蒸气，并且具有约11-约12的表面pH。水滑石可以使用公知的方法进行热处理，例如通过将它暴露在高温下长的时间，例如在500℃暴露1小时，然后将水滑石密封在低湿度环境下(包括本发明的设备)以使过早惰化最少。温度和时间可以变化以按照需要驱除更多或更少的水和/或二氧化碳。这些变化在本发明的范围内。例如，热处理可以是在100℃、200℃、300℃、375℃等的温度下暴露15分钟、30分钟、2小时等。
在水滑石类中，金属氢氧化物也可以用于稳定根据本发明的反应物。这些类可以用以下通式描述AwBx(OH)yCz·nH2O，其中A是二价金属阳离子，B是三价金属阳离子，C是单价、二价、三价或四价阴离子。w、x、y、z和n具有以下关系0≤z≤x≤4≤w≤1/2y，且12≥n≥3/2x。由A表示的金属阳离子包括、但不限于Mg2+、Ni2+、Fe2+和Zn2+。由B表示的金属阳离子包括、但不限于Al3+、Fe3+和Cr3+。由C表示的化学物质包括、但不限于CO32-、SO42-、OH-、NO3-和Cl-。一种这种水滑石是具有式Mg4Al2(OH)12CO3·nH2O的水滑石，从Alcoa World Chemicals(Leetsdale，PA)获得。其它在水滑石类中合适的矿物包括具有式Mg6Fe3+2(OH)16CO3·4H2O的鳞镁铁矿和具有式Ni6Al2(OH)16[(CO3)0.75(OH)0.25]·4H2O的水铝镍石。
水滑石可以加入反应物中，使得所得的混合物含有约0.5-约40重量％的水滑石。更优选的是，所得混合物含有约5-约20重量％的水滑石。
几个实施方案显示在附图中。下文将描述用水或水蒸气作为引发剂产生二氧化氯的装置。可以将本装置的应用扩展到其它气体和引发剂。
图1A-1C、1H和1I描绘了试剂盒，包括多个反应物小袋和本发明的示例性可再用设备。图1A描绘了试剂盒，包括由透气材料(20)限定的反应物室(15)，和包括拉链或“拉锁”式可再密封的开口(10)。也显示了多个反应物“A”和“B”(30)用于插入反应物室(15)。反应物(30)可以是松散的和/或放置在小袋或其它输送装置中。通过“拉锁”式可再密封开口(10)，反应物室(15)可以使用多次。该装置也可以具有任选的系绳(40)，连接在反应室(15)上以易于从例如容器上撤回。
图1B和1C描述了具有反应物室(15)的试剂盒，反应物室(15)部分由透气膜(20)限定，并且具有可螺纹再密封的开口(25)，具有盖子(60)和放置在透气材料(20)邻近的支持部件(50，70)。也显示了多个反应物“A”和“B”(30)用于插入反应物室(15)。反应物(30)可以是松散的、密实的(例如粒料、盘等)和/或放置在小袋内。支持部件(50，70)可以用于保护膜(20)免受外部应力或内部应力的影响。例如，在图1B中，支持部件(50)可以保护膜(20)不被外来物品刺坏和/或在反应期间处于内部压力下时能够支持膜(20)。相似地，在图1C中，支持部件(70)能保护膜(20)免受反应物(30)和其它插入反应物室的物质(未显示)的影响。支持部件还可以从允许反应物沉没或漂浮在液体中的材料形成，这取决于应用。此外，图1C描绘了减压装置(80)。
图1D-I是本发明的示例性可再用设备的侧视图，显示反应物室(图1D-E和1H-I)，和适用于接收可再用设备的储器(图1F-G)。
图1D描绘了反应物室(15)，包括透气材料(20)，和载有弹簧的夹具可再密封的开口(80)，它能打开足够宽以容纳反应物(30)的插入或移出，这些反应物连接在系绳(40)上以易于从反应物室中移出。夹具(80)既固定了系绳，又再次密封了该装置。系绳的使用是任选的。
为了保持反应物室(15)内的固定容积和确保反应物(30)的位置能促进反应的引发和/或如此产生的气体进入特定位置(例如在装盛二氧化氯溶液的容器的“水线”之下)，带螺纹的顶部(90)构建成延伸到储器(100)，如图1F所示。这种结构确保了反应物保持浸没在储器(100)中的任何液体中。带螺纹的顶部(90)可以螺旋配入相配的储器(100)中的螺纹(110)，使得带螺纹的顶部(90)的底部表面(95)部分地限定了被密封的储器体积。
图1F中显示的储器(110)可以是任何装有水的容器，例如55加仑筒、5加仑的桶或定制容器。气体例如二氧化氯可以使用泵、喷雾器、软管或其它插入孔(120)的装置应用，该孔可以在产生二氧化氯的同时密封，并可以打开以施用二氧化氯溶液。
图1E描绘了可再用的设备，包括由透气材料(20)限定的反应物室(15)和具有可再密封开口(140)的盖子(130)。反应物(30)可以如图所示放置在反应物室中。该设备进一步包括能渗透气体和液体的支持部件或圆柱形容器(50)。支持部件(50)可以由支持和/或保护透气材料(20)和/或能在反应物室插入储器(140)时引起反应物室沉没的材料构成，如图1G所示。储器(140)包括盖子(150)，其可以在产生气体和/或储存气体溶液期间使用。如果储器(140)含有液体例如水，产生的气体可以通入溶液中。移除装置例如龙头(160)可以然后用于分配溶液。
图1H描绘了另一种示例性的可再用的设备。该设备与图1C相似，只是图1H描绘了多个透气膜(20)。
图1I描绘了可再用的设备，它具有部分被管状膜(21)限定的反应物室(15)，该膜由坚固材料形成，该设备具有较厚的壁。管状膜具有至少一个可再密封的开口(26)，该开口能被塞子(90)或者其它装置例如夹具可逆密封。也显示了多种反应物“A”和“B”(30)，用于插入反应物室(15)。
图2A是另一个本发明的示例性可再用设备的侧视图，具有可螺纹式再密封的开口(25)的反应物室(15)，包括配合盖(60)适于与储器(100)连接。透气材料(20)被包封在可渗透的支持部件(50)中，该支持部件在可再密封开口(25)周围与反应物室(15)连接。反应物(未显示)可以放置在反应物室(15)中，和插入储器(100)中，从而如果提供足够的液体的话可以浸没反应物。所得的溶液可以通过计量泵或者龙头(160)取出，如图所示。可以使用任何其它移除装置。
图2B是本发明的示例性设备的侧视图(与图2A相似)，显示了部分地浸入储器(100)内的液体中的反应物室(15)，从而允许气体进入液体和液体之上的封闭空间。
图2C是本发明的另一个示例性可再用设备的侧视图，显示了具有可螺纹式再密封的开口(25)的反应物室(15)，其具有带螺纹的插件(60)，也用于密封储器(100)。与可再密封开口(25)连接的盖子(102)延伸出储器(100)的盖子(101)。反应物(30)可以通过插入预先包装的反应物(35)来更新，反应物(35)固定在与螺纹插件(60)连接的支架(未显示)上。这种反应物与螺纹插件(60)的组件被旋入容器或储器(100)中，在其中放置了透气材料(20)。螺纹插件(60)具有伸展端(90)，确保当水填充入容器(100)时反应物被浸没。也显示了任选的龙头(160)和软管(170)。它们各自或者都可以用于加入和/或取出储器(100)的内容物。如图所示，反应物室被完全浸没在储器的液体中。
图3A-3B是本发明的示例性设备的侧视图，各自显示了可再用的反应物室(15)，其中反应物室(15)位于储器(180)中，该储器被垂直插入导管(75)。在每个图中的反应物室(15)包括透气材料(20)和可再密封的开口(25)。盖子(60)不仅限定了反应物室，而且密封了盒(180)。反应物(37，30)可以通过可再密封的开口(25)更新。水或其它流体流过导管(75)和盒(180)，携带着从反应物室(15)产生和释放的气体。
在图3A中，反应物是盘(37)的形式。盘的使用可以用于促进正确放置在反应物室内，允许产生的气体量变化(通过改变插入的盘的数目)，改进反应物之间的接触，并且使反应物室内的空余空间最小化。在图3B中，反应物(30)包含在预先包装的反应物(35)的组件中，组件(35)固定在与盖子或螺纹插件(60)连接的支架上。
图4是本发明的示例性设备的侧视图，显示了由透气材料(20)、侧壁(18)和可再密封的开口(25)限定的反应物室(15)。该设备还包括支持部件(50)、储器(100)和龙头(160)。
透气材料(20)被固定在较大容器或储器(100)的壁(18)上。边界壁可以是储器的任何其它边界壁。可再密封的开口(25)包括螺纹盖子(60)，配有塞子部件(90)以保持反应物室内的特定体积，和确保在储器(100)被足量液体填充时反应物被完全浸没。也显示了几个由聚合物材料(例如透气的、可溶解的、可透水的和/或不能透过的材料)限定的“狭窄通道”(190)，其中反应物可以放置成至少开始时保持分开。这种分离可以用于提高产生二氧化氯或防止反应物在所需时间之前反应。支持部件(50)可以用于支持和/或保护透气材料(20)，和/或保持反应物室(15)内的特定体积，因为支持部件(50)能阻碍透气材料(20)的膨胀。储器(100)的内容物可以通过泵、喷雾器、勺子或如图所示通过龙头(160)取出。
图5是本发明的示例性设备的侧视图，显示了反应物室(15)以及用于接收反应物室的支持部件(210)，其中支持部件(210)被引入导管(200)或与之连接。反应物室(15)包括透气材料(20)和可再密封的开口(25)，后者包括盖子(60)。当然，反应物室(15)和/或支持部件(210)可以是任何方便的形状，可以用于促进在导管内使用且导管本身不需要在横截面上是圆形的。支持部件(210)可以位于或固定在导管(200)中，并且暴露于引发剂例如水和/或水蒸气。当反应物(未显示)被消耗掉时，反应物可以按照需要再次放置在反应物室(15)中。支持部件(210)是任选的，并且可以用于各种目的，例如用于将反应物室(15)固定在导管(200)中，用于保护透气材料(20)，和/或用于将透气材料(20)限定在由支持部件(210)限定的边界内。
支持部件可以从具有开放部件或孔例如穿孔、狭槽、凹槽等的材料构成。支持部件也可以具有开放结构，例如开放的编织或纺织结构。任选地，支持部件的开放部件的放置可以具有方向性，因为它控制支持部件的哪部分允许通过气体和/或液体。例如，狭槽可以被限定在一个区域以指引气体从支持部件释放进入周围环境。
上述附图描述了本发明的示例性实施方案，但不是穷尽性的。该设备可以适用于干燥或湿态应用，各自可以适用于提供试剂盒、反应物室、再填充试剂盒和可再用设备。例如，图2C的设备可以在试剂盒内装配一种或多种反应物，或者该装备可以在没有储器且储器中有或没有反应物的情况下销售。此外，图2C的预先包装的反应物可以作为再填充试剂盒分开提供。各种替代方案对于本领域技术人员而言是显然的，例如图2C的螺纹式可再密封的开口可以被阀门、夹子等代替，和/或与反应物室连接的盖子可以以其它形式与储器相配，和/或反应物可以以其它形式在有或没有添加剂例如水滑石等的情况下提供。各种透气材料和小袋的实施方案也可以使用这些图中显示的示例性设备。
本发明可以用于各种应用。例如，二氧化氯可以用于消毒水，例如水处理；作为食品、饮料、水果和蔬菜的消毒剂；和用于医疗、牙医和食品装备的清洁和消毒。已经显示二氧化氯在低至0.2mg/l的浓度下是有效的消毒剂。二氧化氯是氯(传统水处理用化学品)的理想替代品，因为已经发现它能在较低浓度下和宽pH范围内微生物失活。例如，二氧化氯可以用于减少或清除微生物膜和/或浮游细菌，因为它能穿透自然群体微生物的细胞壁并破坏复制所需要的蛋白质。此外，二氧化氯不会产生氯化副产物，例如三卤代甲烷。此外，已经发现二氧化氯对抗氯的病原体能起作用。二氧化氯可以用作造纸或纸浆机器内的杀黏菌剂，用于废水处理和用于工业水处理，例如冷却或再循环料流。二氧化氯可以用于气味控制或者作为空气杀生物剂和杀病毒剂。二氧化氯可以用于处理油工业中的硫化物，用于工业清洁例如线路板清洁，和用于纸或牛脂漂白。二氧化硫也具有各种用途，例如霉菌和真菌抑制剂，例如用于运输和储存水果和蔬菜。基于这里公开的内容，本领域普通技术人员将理解本发明可以应用的许多其他用途和进一步提供对以前未满足要求的解决方案。
本发明进一步通过以下非限制性实施例说明。在本申请中引用的所有参考文献、专利和公开的专利申请的内容以及附图都引入本文供参考。
实施例实施例1可再用设备的构建和再次使用构建两个反应物室，各自是4.62英寸×3英寸，由MembranaACCURELLPP1E疏水膜形成，密封大约三个边，一个边开放。由Membrana聚醚砜ACCURELMicro PES 6F亲水膜形成的3.5英寸×2英寸的小袋用7.39g的干燥的柠檬酸一水合物填充，并在其周边密封。制备95％工业亚氯酸钠和5％活化水滑石的混合物。
对于六次再使用反应物室中的每一次，将一个除了工业亚氯酸钠和活化水滑石的4.95g混合物之外还含有柠檬酸的小袋放置在反应物室内。反应物室的开放的那边用聚氯乙烯条和金属夹具封闭，因为要浸没在2升水中。通过浸没设备的溶液中的二氧化氯浓度来检测二氧化氯的产生，显示在图6A(设备1)和6B(设备2)中。
实施例2由坚固材料形成的可再用设备的再次使用Membrana ACCURELPP V8/2 BP疏水性管膜的装置在一端密封，该管膜具有5.5mm内径，壁厚1.55mm，长度6.0cm。该设备用279mg的干燥柠檬酸一水合物和185mg的80％工业亚氯酸钠和20％活化水滑石的混合物填充。开放端被密封使得管的长度(在两端都没有密封)是4.5cm长。填充的管浸入450ml水中。产生的二氧化氯是通过在装置周围的溶液中的二氧化氯浓度来检测。该实验重复3次。二氧化氯的产生显示在图7中。
评价尽管已经总体上显示和描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员可以实施许多变化和替代实施方案。因此，本发明仅仅由所附权利要求限制，本发明可以用其他具体形式来体现。
权利要求
1.一种用于产生气体的可再用设备，该设备包括至少部分由透气材料和可再密封开口限定的反应物室。
2.权利要求1的设备，其中所述透气材料基本不能透过液体。
3.权利要求1的设备，其中所述透气材料允许气体受控地通过。
4.权利要求1的设备，其中反应物室进一步包括不透气材料。
5.权利要求1的设备，其中可再密封的开口是用帽子、盖子、夹具或拉锁机构封闭。
6.权利要求1的设备，包括位于至少一部分所述反应物室邻近的支持部件。
7.权利要求1的设备，其中所述反应物室包括两个或更多个隔室。
8.权利要求1的设备，还包括位于所述反应物室内的一种或多种反应物。
9.权利要求8的设备，其中反应物被混合。
10.权利要求8的设备，其中至少一种反应物位于小袋中。
11.权利要求8的设备，其中至少一种反应物包含片剂。
12.权利要求8的设备，其中至少一种反应物是凝胶、液体或粉末的形式。
13.权利要求8的设备，其中至少一种反应物是粒料、环或盘的形式。
14.权利要求8的设备，其中至少一种反应物位于易碎装置中。
15.权利要求8的设备，包括位于所述反应物室中的水滑石。
16.权利要求15的设备，其中所述水滑石是经过热处理的水滑石。
17.权利要求1的设备，还包括减压阀。
18.权利要求1的设备，其中透气材料包含能提供结构支持的坚固材料。
19.一种用于产生气体的装置，包括储器和权利要求1-18任一项的可再用设备。
20.权利要求19的装置，其中储器与反应物室通过流体连通。
21.权利要求19的装置，其中储器是选自增湿器、喷雾瓶、罐、盒、瓶、筒、储存筒、空调储器和导管。
22.一种可再用的反应物室，适用于接收一种或多种用于产生气体的反应物，该反应物室至少部分地被透气材料和可再密封的开口限定。
23.一种产生气体的方法，包括以下步骤提供可再用的设备，包括至少部分由透气材料和可再密封开口限定的反应物室，其中一种或多种反应物位于反应物室中；和将一种或多种反应物暴露于引发剂以产生气体。
24.权利要求23的方法，其中气体包含二氧化氯。
25.权利要求23的方法，其中至少一种反应物位于易碎的装置中。
26.权利要求25的方法，还包括将易碎的装置刺穿。
27.权利要求23的方法，其中至少一种反应物位于小袋中。
28.权利要求23的方法，其中至少一种反应物包含片剂。
29.权利要求23的方法，其中至少一种反应物是凝胶、液体或粉末的形式。
30.权利要求23的方法，其中至少一种反应物是粒料、环或盘的形式。
31.权利要求23的方法，其中引发剂包含水蒸气、水或其混合物。
32.权利要求23的方法，其中引发剂存在于易碎的装置中。
33.权利要求32的方法，还包括将易碎的装置刺穿以使一种或多种反应物暴露于引发剂。
34.权利要求23的方法，还包括将所述设备暴露于包含引发剂的环境的步骤，从而使一种或多种反应物暴露于引发剂。
35.权利要求23的方法，还包括将该设备浸没在引发剂中的步骤。
36.权利要求35的方法，包括将该设备部分地浸没在引发剂中。
37.权利要求23的方法，其中所述透气材料基本不能透过液体。
38.权利要求23的方法，其中所述透气材料允许气体受控地通过。
39.权利要求23的方法，其中反应物室进一步包括不透气材料。
40.权利要求23的方法，其中可再密封的开口适合用帽子、盖子、夹具或拉锁机构封闭。
41.权利要求23的方法，还包括提供与反应物室通过流体连通的储器。
42.权利要求41的方法，其中储器是增湿器、喷雾瓶、罐、盒、瓶、筒、储存筒、空调储器或导管。
43.权利要求23的方法，其中该设备包括减压阀。
44.权利要求23的方法，其中透气材料包含能提供结构支持的坚固材料。
45.一种试剂盒，包含可再用的反应物室，其中该反应物室至少部分地被透气材料限定；和一种或多种反应物。
46.权利要求45的试剂盒，其中至少一种反应物位于小袋中。
47.权利要求45的试剂盒，其中至少一种反应物包含片剂。
48.权利要求45的试剂盒，其中至少一种反应物是凝胶、液体或粉末的形式。
49.权利要求45的试剂盒，其中至少一种反应物是粒料、环或盘的形式。
50.权利要求45的试剂盒，其中至少一种反应物位于易碎的装置中。
51.一种可再填充的试剂盒，包括一种或多种用于可再用反应物室中的反应物。
52.权利要求51的可再填充的试剂盒，包括用于将一种或多种反应物输送到可再用反应物室中的装置。
全文摘要
本发明公开了用于产生气体的可再用设备，该设备包括至少部分由透气材料和可再密封开口限定的反应物室。在特定实施方案中，所述透气材料基本不能透过液体和/或允许气体受控地通过。本发明还公开了使用该设备的方法、可再用的反应物室、包含反应物的试剂盒和反应物可再填充型试剂盒。
文档编号A61L2/20GK1809507SQ200480016699
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月16日 优先权日2003年6月16日
发明者J·J·沃纳, G·A·奥奈尔, R·A·哈米尔顿 申请人:择微技术有限责任公司