专利名称：用于气体的受控输送的设备和方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于输送气体的设备和方法，更具体地说涉及用于控制气体输送量、速度和时间的设备和方法。
背景技术：
使用气体来抑制、控制、灭杀或防止微生物污染(例如，细菌、真菌、病毒、霉菌孢子、藻类和原生动物)；抑制、防止或控制生物化学分解；控制呼吸、除臭和/或抑制和防止趋化性等是公知的。这些气体包括但不限于二氧化氯、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、一氧化二氮、二氧化碳、硫化氢、氢氰酸和一氧化二氯。例如，在各种出版物例如G.D.Simpson等人，A Focus on Chlorine Dioxide，An IdealBiocide(2000年2月5日浏览到的)http//c1o2.com/readings/waste/corrosion.html以及K.K.Krause，DDS等人，The Effectiveness of Chlorine Dioxide inthe Barrier System(2000年2月5日浏览到的)http//www.dentallogic.com/dentist/effects.htm中说明并且描述了二氧化氯的使用和功效。
具体地说，已经发现二氧化氯可以用作杀菌剂、防腐剂和消毒剂。例如用它来对饮用水和各种水源进行杀菌。另外，二氧化氯用作用于面粉、脂肪和织物的漂白剂。二氧化氯还显示出能够很好地用作处理金属和塑料表面以及其它基底例如厨房的工作台面、肉类处理和包装设备以及牙科和医疗器具和设备的防腐剂。
用于产生二氧化氯气体的现有技术方法的一个缺点在于，副产物或反应剂残余量不令人满意。例如，在二氧化氯气体的情况中，副产物亚氯酸盐残留在食品加工设备和医疗和牙科工作面上。根据FDA和EPA规章应该避免或尽量减少人们与这些残余物接触。
在食品加工和相关行业中的另一个要求是需要在杀菌剂制备中安全地操作原材料或组分。该要求涉及要安全使用反应物以及在产生出二氧化氯之后产生出无毒和/或可生物降解副产物。
还有，虽然二氧化氯具有很大的有益特性，但是不能在商业上以浓缩气体的形式运输，相反，在它所使用的地方就地生产出。因此，通常需要现场气体产生工厂来产生出该气体，然后将它输送给其中将要使用它的流体中。这些设备占据了很大空间，并且意味着需要增加相当大的费用。而且，即使在现有技术设备不需要单独的气体产生组成部分时，例如在欧洲专利公开No.0571228中所示的那些用于产生二氧化硫的设备，这种设备仍然是不理想的，因为则已经证实在没有不成功的情况下难以控制所产生出的气体量、产生的效率以及气体产生的时间。
目前需要在不需要单独气体发生工厂或者没有不期望有的副产物的情况下进行气体例如二氧化硫和二氧化氯的受控现场产生，从而可以安全、有效且经济地生产出这些气体。本发明满足了这些需要。
发明概述现在披露一种用于气体输送的新颖方案。本发明使用了一种控制了气体产生反应的速度和效率的独特输送系统。而且，通过采用包含在多层设备内的反应物的分散量，从而本领域普通技术人员现在可以构建出一种紧凑、成本节约并且安全的气体输送设备。另外，本发明可以用于各种用途，包括将气体输送给空气或水，以便实现各种目的例如杀菌、除臭、漂白和卫生处理。
在一个方面中，本发明其特征在于一种用于输送气体的设备。该设备的一示例性实施方案通常包括一封套、设置在该封套内的袋以及设置在袋内的反应物，该反应物用来在存在引发剂的情况下产生出气体，其中该封套使得气体能够从封套中释放出。
本发明的一个当前优选实施方案其特征在于一种用于输送气体的设备，它包括设置在第一袋内的第一反应物、设置在第二袋内的第二反应物、围绕着第一袋和第二袋设置的第三袋、围绕着第三袋设置的封套、在第三袋附近设置在封套内的易碎囊以及设置在该易碎囊中的引发剂。在该实施方案中，第一反应物和第二反应物在存在引发剂的情况下产生出气体，并且封套使得气体能够从该设备中释放出。
在第三示例性实施方案，用于输送气体的设备包括一封套、设置在封套内从而形成第一体积和第二体积的分隔件、设置在第一体积中的第一反应物以及设置在第二体积内的第二反应物。在该优选实施方案中，第一反应物和第二反应物在存在引发剂的情况下产生出气体，并且该封套使得引发剂能够进入到该设备中。
在另一个实施方案中，用于输送气体的设备包括一袋和设置在该袋内用于在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物。在该实施方案中，该袋使得引发剂能够与反应物接触，并且能够从该设备中将气体释放出。
在另一个方面中，本发明其特征在于一种形成用于输送气体的设备的方法，该方法包括以下步骤(a)提供多层结构，它包括设置在两个袋层之间的中间的反应物层以及两层封套层，它们设置在两个袋层附近，从而这两个带层在两个封套层的中间位置处；并且(b)冲压该多层结构，从而这两个封套层形成由冲头围绕着其周边限定的封套，并且两个袋层形成由冲头围绕着其周边限定的袋。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种输送气体的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种用于输送气体的设备，它包括封套；设置在该封套内的袋以及设置在袋内的反应物，用来在存在引发剂的情况下产生出气体，其中该封套使得气体能够从封套中释放出；并且(b)将该设备设置在包含有引发剂的环境中。该环境可以是液态的，并且引发剂可以是水。或者，该环境可以是气态的，并且引发剂可以是水蒸气。
在还有一个实施方案中，该气体输送设备包括一阻挡层、设置在该阻挡层附近的袋层、设置在阻挡层和带层之间用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物以及设置在袋层附近的封套层。在该实施方案中，封套层允许从该设备中释放出气体。
在还有一个实施方案中，用于输送气体的设备包括一阻挡层、设置在该阻挡层附近的袋层、设置在阻挡层和带层之间用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物以及设置在袋层附近的封套层。在该实施方案中，封套层使得引发剂能够进入到该设备中。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种输送气体的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种多层结构，它包括设置在袋层和阻挡层之间的中间位置处的反应物层和设置在袋层附近的封套层；并且(b)密封阻挡层、袋层和阻挡层的周边，从而将反应物设置在由袋层和阻挡层限定的体积中。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种输送气体的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种多层结构，它包括设置在袋层和阻挡层之间的中间位置处的反应物层；并且(b)密封该多层结构，从而将反应物设置在由袋层和阻挡层限定的体积中。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种输送气体的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种用于输送气体的设备，该设备包括封套层、设置在封套层附近的袋层、设置在袋层附近的阻挡层以及设置在由袋层和阻挡层所限定的体积中的反应物；并且(b)将该设备设置在包含有引发剂的环境中。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种用于输送气体的设备，它包括包含有水蒸汽选择材料的袋和设置在袋中用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种设备，它包括包含有水蒸气选择材料的袋、设置在袋内从而形成有第一体积和第二体积的分隔件、设置在第一体积中的第一反应物以及设置在第二体积内的第二反应物，其中第一反应物和第二反应物在存在引发剂的情况下产生出气体。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种用于输送气体的设备，该设备包括阻挡层、设置在阻挡层附近包含有水蒸气选择材料的袋层以及设置在由阻挡层和袋层限定的体积内用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种用于输送气体的设备，该设备包括袋，它包括形成有开口的刚性框架和围绕着开口设置的袋层；以及设置在袋中的反应物，其中该反应物在存在引发剂的情况下产生出气体。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种用于分散气体的流体分散系统。该系统包括流体分散设备和用于输送设置在流体分散设备内的气体的设备。该设备包括袋和设置在袋中用于在存储引发剂的情况下产生出气体的反应物。
在还有一个方面中，本发明其特征在于用于除臭和/或将病原体灭活的方法，该方法包括以下步骤提供该流体分散系统；并且将气体输送给一个或多个产生出气味的化合物，其中该气体使该一个或多个产生出气味的化合物灭活。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种用于将气体输送给容器的设备，它包括袋、设置在该袋中的反应物以及与该袋流体连通的容器，其中该反应物在存在引发剂的情况下产生出气体。
在还有一个方面中，本发明其特征在于一种将气体输送给管道的方法。该方法包括提供一种用于输送气体的设备的步骤，该设备包括一袋、设置在该袋中用于在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物以及与该袋流体连通的容器。该方法还包括将该设备与一管道连接，并且通过将引发剂导入进反应物中来将气体输送给该管道。
总之，本发明提供了用于气体的受控产生的迄今为止还不知道的方法和设备。而且，根据当前的教导，本发明也还可以很容易应用在液体的产生上。
根据下面的附图、说明书和权利要求将更加了解本发明。
在所附权利要求中具体指出了本发明。这些附图不必按比例绘制，而只要大体上给出以说明本发明的原理。可以通过结合附图参照该说明书来更好地理解上面所述的本发明的优点以及本发明的其它优点，其中图1A和1B分别为根据本发明构成的设备的一实施方案的透视图和剖面侧视图；图2A和2B分别为根据本发明构成的设备的另一个实施方案的透视图和剖面侧视图；图3A和3B分别为根据本发明构成的设备的再一个实施方案的透视图和剖面侧视图；图4A和4B分别为根据本发明构成的设备的再一个实施方案的透视图和剖面侧视图；图5A和5B分别为根据本发明构成的设备的再一个实施方案的透视图和剖面侧视图；图6为气体浓度对时间的曲线图，比较了采用了和没有采用封套构造出的示例性设备；图7为气体浓度对时间的曲线图，比较了采用了具有不同蒸汽传输速率的封套材料构造出的示例性设备；图8为气体浓度对时间的曲线图，比较了采用了和没有采用袋构造出的示例性设备；图9为气体浓度对时间的曲线图，比较了采用了挤出成形和编织袋构造出的示例性设备；图10为气体产生对时间的曲线图，比较了采用了由具有憎水性和亲水性表面的材料制成的袋构造出的示例性设备；图11为气体浓度对时间的曲线图，比较了用不同反应物比例构造出的示例性设备；图12A、12B和12C分别为根据本发明构成的设备的一个示例性实施方案的分解图、剖面侧视图以及透视图；图13为根据本发明构成的设备的另一个示例性实施方案的剖面侧视图；图14为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图15为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图16A和16B分别为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的透视图和一部分放大剖面侧视图；图17A和17B分别为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图和透视图；图18为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图19为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图20为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图21为根据本发明构成的设备的再一个示例性实施方案的剖面侧视图；图22A和22B分别为包括部分由刚性框架构成的袋的设备的一示例性实施方案的透视图和剖面侧视图；图23A和23B分别为包括部分由刚性框架构成的袋的设备的另一个示例性实施方案的透视图和剖面侧视图；图24为根据本发明构成的流体分散系统的示例性实施方案的透视图；图25为供根据本发明的流体分散系统使用的外壳的透视图；图26为根据本发明构成的流体分散系统的另一个示例性实施方案的侧视图；图27为用于将气体输送给容器的另一个示例性实施方案的剖面示意图；图28为用于将气体输送给容器的再一个示例性实施方案的剖面示意图；图29为二氧化氯浓度对时间的曲线图，比较了用不同憎水性袋材料构成的示例性设备；并且图30为二氧化氯浓度对时间的曲线图，比较了用不同憎水性封套材料构成的示例性设备。
优选实施方案的详细说明现在披露一种用于输送气体的新方法。通过采用在多层设备中含有的分散量的反应物，本领域的技术人员可以制造一种紧凑的、成本有效和安全的气体输送设备。本发明可以用于各种用途，包括向空气或者水输送气体，用于各种目的，包括消毒、除臭、漂白和卫生处理。
该方法的一个优点是不用机械设备就可以产生出气体，因此省去了这种机械设备所需要的空间。该方法的另一个优点是，对于直接处理来说存在危险性的反应物可以通过封装着该反应物的多个层而与使用者相隔离以避免接触。
该方法的另一个优点是本发明的设备不用考虑反应物的稀释。因为反应物保持为袋内的浓缩状态，因此需要较少的反应物来驱动反应的完成，并且该反应与反应物被稀释的情况相比会更有效。另外，因为驱动反应至完成，因此来反应的反应物最少或者被消除。反应物浓缩也减少了不希望有的副产物。
该方法的另一个优点是设备小型化，因此可以容易地并且经济地进行运输和管理。该方法的另一个优点是，该设备可以被操控为能快速或者缓慢地输送气体。该方法的另一个优点是，该设备可以被设计为能够向气体例如空气或者液体例如水来输送气体。其它的优点对于本领域的技术人员来说是相当明显的。
为了更清楚和更简明的描述权利要求的主题，以下定义用于就在下面的文字描述、实施例和所附的权利要求中使用的特定术语的含义提供一种指导。
此处使用的术语“袋”表示用于反应物的封闭的容器。袋是“封闭的”意味着反应物基本保持在该袋内，并且该袋体积基本围绕着其周边密封。但是，用于构成袋的材料被选择为允许引发剂进入，并允许所产生的气体出来。此处，将用于构成袋的材料称之为“袋层”。袋层通常由平的材料例如但不限于聚合物片或者膜构成。以下详细描述用于袋层的优选材料。根据此处的教导，以及该领域的一般常识，本领域的技术人员仅需要通过例行试验来识别一种或者多种袋层和/或构成用于该目的的一个或者多个袋。
本发明的袋也可以包括其它材料，例如袋可以包括阻挡层和沿层的周边密封的袋层，以限定一个封闭的反应物容器。袋的另一个示例是限定一个或者多个开口以及一个或者多个层的刚性框架，包括沿该一个或者多个开口设置的至少一个袋层，以限定一个用于反应物的封闭的容器。以下详细描述其它的实施例和实施方案。
本文使用的术语“封套”表示一个封闭的容器，其中封套体积基本上围绕着其周边密封，它含有至少一个袋，并允许气体从该封套释放。用于构成封套的材料被称之为“封套层”。封套层通常包括平面材料例如片或者薄膜，包括但不限于穿孔薄膜、未穿孔薄膜以及膜。以下详细描述用于封套层的优选材料。根据此处的教导，以及该领域的一般常识，本领域的技术人员仅需要通过例行试验来识别一种或者多种封套层和/或构成用于该目的的一个或者多个封套。
此处使用的“可渗透层”指允许本发明的设备所产生的气体通过的层。可渗透层一般由聚合物材料构成。袋层和封套层是可渗透层。
此处使用的“不可渗透层”指基本防止或者阻碍引发剂通过的层。此处，不可渗透层不参与气体的生成，因为它不便于在引发剂和反应物之间发生接触。不可渗透层可以由各种材料构成，包括聚合物材料、玻璃、金属、金属化的聚合物材料和/或涂层纸。以下详细描述用于构成不可渗透层的优选材料。此处，阻挡层是不可渗透层。
本领域的技术人员可以理解，何者被认为是“不可渗透层”以及何者被认为是“可渗透层”是相对于用于构成本发明的设备的各层透过率以及产品所需的保存期而确定的。根据此处的教导，以及该领域的一般常识，本领域的技术人员仅需要通过例行试验来为了该目的而识别和/或构成一个或者多个不可渗透层以及一个或者多个可渗透层此处使用的术语“反应物”表示能够在引发剂的存在下产生气体的反应物或者反应物的混合物。对于本发明的目的来说，引发剂包括但不限于气体的或液体的水。例如，对于本发明的干杀生物应用，例如在装运水果时的霉的减少，大气中的湿气可以作为引发剂。本申请所用的术语“干应用”表示至少是本发明的设备没有浸没在水或者其它液体中的一种应用。本发明的术语“湿应用”表示至少是本发明的设备浸没在水或者其它可以任选包括水的液体中的一种应用。对于湿杀生物应用，也就是本发明的设备浸没在水或者其它水性介质中，例如用于消毒牙科或者食品设备的水性介质中，则浸没有该设备的水可以作为引发剂。或者，引发剂可以包括在设备中，例如包括在该设备内设置的易碎囊内。
在该领域中，例如通过酸活化而产生气体是公知的。例如，二氧化氯(ClO2)由亚氯酸钠和酸例如柠檬酸在湿气的存在下如下生成(I)(II)该反应的具体示例包括如下反应(III)(IV)
或者二氧化氯可以由氯酸盐例如氯酸钠或者氯酸钾在例如草酸的酸的存在下反应生成。该反应通常如下发生。
(V)例如，氯酸钠通过在草酸的存在下进行还原以产生二氧化氯的反应可以如下进行。
(VI)通过酸活化产生气体的另一个示例是例如亚硫酸氢钠或者亚硫酸氢钾的亚硫酸盐用例如富马酸和/或酒石酸氢钾的酸在湿气的存在下进行活化以生成二氧化硫。
(VII)另一个示例是例如碳酸钙的碳酸盐与例如柠檬酸的酸反应进行酸活化而产生二氧化碳。
(VIII)其它应用对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，通过例如亚硝酸钠或者亚硝酸钾的亚硝酸盐进行酸活化而产生二氧化氮。用于产生气体例如氯酸盐与二氧化硫反应(Mathieson反应)产生气体的另一种路线也是该领域公知的，可以用于本发明。
本发明可以用于多种用途。例如二氧化氯可以用于水的消毒，例如城市用水的处理；作为食品、饮料、水果和蔬菜的消毒剂；以及用于医学的、牙的和食品的设备的清洁和消毒。已经发现，二氧化氯在低至0.2mg/l的浓度下是有效的消毒剂。二氧化氯是作为传统的水处理化学品的氯的一种理想替代，因为它被发现在更低的水平和在宽的pH范围内灭活微生物。例如，二氧化氯可以用于减少或者消除生物膜，因为它穿透了自然产生的、群体建立的微生物的细胞壁，并干扰复制所必须的蛋白质。另外，二氧化氯不产生氯化的副产物，例如三卤代甲烷。另外，它被发现能活化对氯具有抵抗性的病原体。它可以用于造纸机或者打浆机的杀粘菌剂，用于废水处理，以及用于工业水处理，例如冷却或者再循环物流。它可以用于气味控制或者作为空气的生物杀伤剂和杀病毒剂。它可以用于处理石油工业中的硫化物，用于工业清洁例如电路板清洁，和用于纸张和牛油的漂白。二氧化硫也有很多用途，例如在水果和蔬菜的装运和存储过程中的霉和霉菌类的抑制剂。根据此处的教导，本领域的技术人员会理解可以采用本发明并提供未满足的需要的多种其它应用。
本发明涉及一种设备和方法，用于输送有效生物杀伤量的气体例如二氧化氯。本发明的设备和方法能按照所需的速率在所需的时间周期内输送所需量的气体。通过将适当的反应物设置在一个限定并且限制的体积内，从而经过引发，反应物、引发剂、产物和副产物会保持在一个理想的浓度范围内，从而实现上述设备和方法。可以通过例如选择袋层、袋体积、反应物量、反应物比例、封套层和封套体积，来控制输送的量、速度和持续时间。根据此处披露的教导和该领域的公知常识，可以由技术人员仅通过例行试验来演习这种操控。
本发明也涉及一种用于输送气体的设备，该气体包括设置在由至少一个可渗透层和至少一个不可渗透层限定的体积内的反应物。一个或者多个可渗透层可以包括袋层和/或封套层，并允许其它从封套中释放。一个或者多个不可渗透层可以包括一个或者多个阻挡层。
图1A和1B分别是根据本发明构成的设备10的实施方案的透视图和截面侧视图。从总体来说，设备10包括封套20、设置在封套10内的袋30、设置在袋30内的反应物40，该反应物在例如水的引发剂的存在下产生气体。封套20允许引发剂与袋30相接触，并从封套20释放气体。
设备10特别适用于对于湿应用迅速释放气体，例如在5-15分钟内输送5-50mg二氧化氯气体/升水。封套的功能是控制引发剂的流入，同时限制反应物从袋扩散至周围的流体，该流体是气体或者液体。封套也允许气体扩散至周围的流体，该流体是气体或者液体。通过限制引发剂传送进入设备，以及限制和/或防止反应物扩散至设备外，反应物保持为浓缩状态，反应系统的pH在设备内是固定的，以优化反应物向气体的转化。另外，反应的中间体和/或副产物例如水，由于它对反应平衡的影响，因此也可以有助于反应的效率和/或持续时间。
该封套优选由耐用和稳定的材料构成。优选地，在为了构成而加热的时候，它也能够熔在类似的材料上，例如，从而两片这种材料可以沿它的周边熔合，以形成封套。封套可以由各种材料构成，包括聚合物材料，例如穿孔薄膜、膜和选择性透过膜。
优选地，穿孔薄膜构成的封套由水蒸气透过率(WVTR)在大约50g/m2/24小时至大约1000g/m2/24小时的封套层构成，该水蒸气透过率更优选的是在大约200g/m2/24小时至大约800g/m2/24小时，最优选在大约400g/m2/24小时至大约700g/m2/24小时。水蒸气透过率的测量是该领域常规和公知的。封套优选是憎水性的。
根据本发明适合于构成封套的穿孔薄膜包括但不限于聚合物材料，例如Cryovac穿孔薄膜，可以从Sealed Air Corporation(Duncan，SC)购得。一种这样的薄膜是由Sealed Air Corporation以名称SM700出售的憎水性聚丙烯共聚物薄膜，每平方英寸具有330孔隙直径为0.4mm的孔，穿孔面积为6.4％，厚度大约20微米，水蒸气透过率为700g/m2/24小时。另一种适合的薄膜是由Sealed Air Corporation以名称SM60出售的憎水性聚丙烯共聚物薄膜，每平方英寸具有直径为0.4mm的孔8个，穿孔面积为0.2％，水蒸气透过率为65g/m2/24小时。本领域的技术人员通过例行试验可以鉴别任何前述材料的适当等同物。
在另一个优选实施方案中，封套可以由憎水性的透过液态水的材料构成，例如聚乙烯或者聚丙烯。这些材料优选厚度为大约1毫英寸至大约10毫英寸，水侵入压力大约30毫巴或者30毫巴或以下。适合用作本发明的封套层的憎水性的材料包括但不限于无纺聚乙烯例如杜邦公司(Wilmington DE)的TYVEK无纺聚乙烯，例如TYVEK1025D无纺聚乙烯，它的侵入压力小于30毫巴。
封套可以至少部分地由孔隙直径在大约0.01微米至大约50微米的亲水性薄膜构成。更优选的是，孔隙直径在大约0.05微米至40微米，更优选的是，孔隙直径在大约0.1微米至大约30微米。优选的膜包括但不限于，Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的微孔超高密度聚乙烯膜，以及Cuno Incorporated(Meriden，CT)的以名称045ZY出售的微孔尼龙6，6膜。
选择性透过薄膜是没有穿孔也没有孔的薄膜。但是通过薄膜的聚合物结构来转移气体。选择性透过薄膜是多层或者混合的聚合物材料，其中层和聚合物都经过选择以控制气体例如二氧化碳和氧气的透过。选择性透过薄膜优选用于干应用，因为它允许气体扩散至封套之外，而在引发剂一旦从易碎囊中释放之后保留该引发剂。另外，选择性透过薄膜提高了设备在使用之前的稳定性，因为它不容易允许环境中的水分扩散进入该设备，否则将会过早引发反应物。
通常，具有高二氧化碳透过率的薄膜是优选的。不希望受任何理论的束缚，认为二氧化碳的透过率接近二氧化氯的透过率，因为二氧化氯和二氧化碳具有大致相同的尺寸。优选地，选择性透过薄膜对于二氧化碳具有大约500cc/m2/24小时至大约30000cc/m2/24小时的选择性气体透过率，对于氧具有大约1000cc/m2/24小时至大约10000cc/m2/24小时的选择性气体透过率。更优选的是，封套由以下材料构成，它对于二氧化碳具有大约1000cc/m2/24小时至大约25000cc/m2/24小时的选择性气体透过率，对于氧具有大约2000cc/m2/24小时至大约10000cc/m2/24小时的选择性气体透过率。最优选的是，封套由以下材料构成，它对于二氧化碳具有大约5000cc/m2/24小时至大约25000cc/m2/24小时的选择性气体透过率，对于氧具有大约3000cc/m2/24小时至大约10000cc/m2/24小时的选择性气体透过率。选择性气体透过率的测量是该领域常规和公知的。一种适合的选择性透过薄膜是这样一种多层聚合物薄膜，它对于二氧化碳具有21000cc/m2/24小时的透过率，对于氧具有7000cc/m2/24小时的透过率，是Sealed Air公司(Dunean，SC)以商标名PD-961 Cryovac出售的选择性透过薄膜。
图6是表示气体浓度对时间的图，比较了具有和不具有封套而制造的各种设备。方形数据点对应于带有封套的设备，该封套由SealedAir公司(Dunean，SC)以商标名SM60出售的穿孔薄膜构成。如上所述，该穿孔的薄膜每平方英寸具有8个孔，其直径为0.4mm，穿孔面积为0.2％，水蒸气透过率为65g/m2/24小时。菱形的数据点对应于没有封套的设备。两个设备都含有50mg的亚氯酸钠和200mg的柠檬酸。它们都包括袋，均由从Millipore(Bedford，MA)获得的以商标名JOTD出售的孔隙直径为0.65微米的挤出聚丙烯亲水性薄膜构成。对于这两个设备，袋体积大约是反应物体积的5.5倍。这两个设备都分别浸没在1升的水中，每隔5分钟测量二氧化氯的浓度，测量1小时。
图6显示，包括封套提高了反应效率，因此对于同样量和比例的反应物来说，输送的气体的量极大地增加。在图6中，与没有封套的设备输送大约4mg的气体相比，该设备输送大约12.5mg的二氧化氯气体。因此，在两个设备具有相同量和比例的反应物并且具有相同的袋层的情况下，带有封套的设备输送的二氧化氯是没有封套的设备输送的气体的三倍多。另外图6显示，封套将产生气体的时间长度提高了大约25分钟。当然，仅有袋、也就是没有封套的情况也可能是有利的，例如，但没有封套的设备的性能已经足够时，仅有袋可能是优选的，因为消除了构成封套的步骤，因此简化了制造，同时由于不需要提供封套层来构成封套，因此材料成本也降低了。
图7是表示气体浓度对时间的曲线，比较了以具有不同水蒸气透过率的封套材料制造的示例性设备。三角形数据点对应于没有封套的设备。方形数据点对应于具有由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)以商标名SM700出售的穿孔薄膜制成的封套的设备，所述薄膜每平方英寸具有直径为0.4mm的孔330个，穿孔面积为6.4％，水蒸气透过率(WVTR)为700g/m2/24小时。菱形数据点对应于具有由Sealed AirCorporation(Duncan，SC)以名称SM60出售的穿孔薄膜制成的封套的设备，所述薄膜每平方英寸具有直径为0.4mm的孔8个，穿孔面积为0.2％，水蒸气透过率为65g/m2/24小时。所有的这三个设备含有与图6中的设备所用的反应物相同的反应物以及相同的反应物量和比例。对于这三个设备，袋体积大约是反应物体积的5.5倍。反应物封闭在由Millipore(Bedford，MA)以商标名ANO6出售的孔隙直径为0.65微米的憎水性无纺聚丙烯材料构成的袋中。这些设备都分别浸没在1升的水中，每隔5分钟测量二氧化氯的浓度，测量1小时。
图7阐明了封套的水蒸气透过率对于反应的速度和效率的影响。在图7中，没有封套的设备在大约第一个15分钟具有更大的反应速率，但是没有带封套的设备有效，仅输送大约12mg的二氧化氯。具有封套的设备具有更高气体产生效率和更长的速率，它与水蒸气透过率(WVTR)成比例。水蒸气透过率为65g/m2/24小时的封套在大约55分钟处具有最大的效率，以大约每15分钟5.5mg的二氧化氯速率产生大约22mg的二氧化氯。透过率为700g/cm2/24小时的封套在大约55分钟内以每15分钟约4.5mg二氧化氯的速率产生约18mg的二氧化氯。因此对于希望提高效率并在更长的时间周期内产生气体的应用，具有低蒸气透过率的封套是优选的。如上所述，但是，可能具有较低效率的设备有可能是有利的，例如减少了材料和/或制造成本。
通过提高和降低水蒸气透过率，实践者可以控制反应的速率和效率来适应应用。例如，已经发现，具有孔隙直径为0.1微米的憎水性聚丙烯封套、孔隙直径为0.65微米的亲水性聚丙烯袋以及包括500mg亚氯酸钠和2000mg的柠檬酸的反应物时，会每小时产生3.5mg的二氧化氯，持续至少30个小时。
已经发现，袋的使用可以限制引发剂扩散到袋中，限制反应物和反应副产物扩散到袋之外。因此，反应物保持为袋内的浓缩状态，pH保持为固定，从而提高了反应的效率。如下所述可以控制袋的各种属性，例如袋膜的孔隙尺寸、泡点、以及憎水性和/或亲水性性质，以控制袋对于反应的影响。
袋优选由耐用和稳定的材料构成。优选的是，它也能够在为了构成袋而加热或者超声波时熔接至类似的材料上，例如从而两片这种材料可以围绕着其周边熔融而形成袋。
本发明的封套和袋可以采用任何已知的方法关于其周边进行密封，例如热密封、超声波密封、射频密封以及用粘合剂密封。优选的形成封套和袋的方法是采用脉冲密封机(impulse sealer)，它向层发出迅速和离散的热脉冲。适用于本发明使用的一个热脉冲密封机是从TEW Electric Heating Equipment Corporation(台湾)获得的16″TISH400热脉冲密封机。
用于构成袋的袋层可以被选择为能控制反应物向袋外的扩散，控制气体从袋释放的速率，控制反应物的引发。例如，亲水性袋会提高水和/或水蒸气扩散进入袋的速率，袋层的孔隙直径和厚度也会影响水、反应物和气体通过袋层。
袋可以由各种材料构成，包括聚合物材料或者涂层纸。它可以由纺织材料、无纺膜、挤出膜或者具有可控制的孔分布并且平均孔隙直径在约0.01μm至约50μm的任何其它材料。
纺织材料是由棉、金属、聚合物丝线、金属丝线等纺织成的织物或者网。包括浇注的膜在内的挤出的膜是优选的，并且包括Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的孔隙直径为0.65微米的、厚为230-260微米的亲水性聚乙烯膜；以及Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的孔隙直径为0.65微米的挤出成形憎水性聚乙烯材料。还优选的是用由Pall(Port Washington，NY)的以商标名BIODYNE销售的孔隙直径为3微米的尼龙6，6材料形成的浇注膜。无纺膜是由例如纤维素或聚合物的材料形成的膜。其它浇注膜包括CunoIncorporated(Meriden，CT)以商标名BA05出售的带有聚丙烯骨架的0.45孔的亲水尼龙6，6膜；由3M(City，State)获得的孔隙直径为0.45微米的亲水聚丙烯膜；以及Cuno Incorporated(Meriden，CT)以商标名045ZY和045ZN出售的孔隙直径为0.45微米、厚为180-240微米的亲水尼龙6，6膜。另一种适合的是憎水性的可透过液态水的无纺聚乙烯，例如由杜邦公司(Wilmington，DE)获得的TYVEK1025D聚乙烯材料。
还适合用于构成袋的是复合层，包括但不限于淀粉/聚合物复合层。一种目前优选的复合层是由Mishima Paper Company，Limited(日本)以商标名60MDP-P出售的114μm厚的亲水性无纺米淀粉/聚乙烯复合物。这种层可以热密封，并容易润湿。另外，该层不仅仅将反应物保持为在引发之前已知分开，而且其作用如同本发明其它优选的袋层一样，控制从袋释放气体的速率，以及控制反应物的引发，从而该反应物保持为在袋内的浓缩状态，并驱动反应完成。
例如由将膜材料例如纤维素纤维在多孔网之上悬浮在液体中，然后排出液体来形成膜，从而可以形成无纺膜。与纺织材料相比，无纺膜通常具有相对较窄和一致的孔隙直径分布。因此，与具有相同孔隙直径的纺织袋相比，无纺袋通常允许较少的引发剂进入袋，因为其孔隙直径分布通常较窄。适合于用于本发明的无纺膜是Millipore(Bedford，MA)以商标名ANO6出售的孔隙直径为0.65微米的憎水性无纺聚丙烯材料。
在一个优选实施方案中，袋由其孔隙直径为大约0.01μm至大约50μm的膜构成。更优选的是，孔隙直径在大约0.05μm至大40μm，最优选的是，孔隙直径在大约0.10μm至大约30μm。袋的孔隙直径由泡点来测量。泡点是该领域一种公知的量度，近似于驱动气体泡通过膜所必须的压力的测量得到的孔隙直径.孔隙直径影响水和离子可以沿着两个方向扩散穿过袋的速率。孔隙直径优选被选择为能够使得引发进入袋，并且同时将反应物以高浓度保持在袋内，从而提高反应速率，保持高效率。本领域技术人员通过进行例行试验可以容易地识别前述任何材料的等效物。
优选地，袋由厚度在大约50微米至500微米的膜构成，该厚度更优选的是在大约100微米至400微米，最优选的是在大约150微米至300微米。
在一些优选实施方案中，用于构成袋的材料优选具有的泡点在大约3psi至大约100psi，更优选在大约5psi至大约80psi，最优选在大约10psi至大约70psi。如前所述，泡点的测量是该领域例行和公知的，通常由膜、薄膜等的供应商来提供，但是实际操作者也容易进行测量。
另外，袋可以由憎水性和/或亲水性材料构成.它也可以包括具有一个或者多个亲水区和一个或者多个憎水性区的材料。可以例如通过在袋的亲水或者憎水性或者被充电的表面上印刷功能性化学基团或聚合物，以形成一个或者多个亲水或者憎水性的或者被充电的区，来形成这些区。例如，磺酸基团可以设置在聚丙烯膜的表面上，形成既亲水又被充负电(R-SO2-)的区。然后可以用稀酸洗涤该膜，从而离子交换基团(R-SO2-)键合H+离子。这些H+离子可以随后被释放，以向酸活化反应物例如亚氯酸盐提供H+，作为对酸反应物的替换或补充。
当袋由憎水性材料构成时，该憎水性材料对于100％IPA在14.2psi优选具有大约10秒/500ml至大约3500秒/500ml的流动时间。更优选的是，该材料对于100％IPA在14.2psi具有大约60秒/500ml至大约2500秒/500ml的流动时间。最优选的是，该材料对于100％IPA在14.2psi具有大约120秒/500ml至大约1500秒/500ml的流动时间。
当袋由上述亲水材料构成时，该亲水材料对于100％IPA在14.2psi优选具有大约5秒/500ml至大约800秒/500ml的流动时间。更优选的是，该材料对于100％IPA在14.2psi具有大约20秒/500ml至大约40秒/500ml的流动时间。最优选的是，该材料对于100％IPA在14.2psi具有大约50秒/500ml至大约300秒/500ml的流动时间。流动时间的测量在该领域是例行和公知的。
另一种替换方案采用材料来构成具有亲水的第一表面和憎水性的第二表面的袋。例如，袋可以由这样一种材料构成，它使得亲水表面位于袋的外侧，而憎水性表面位于袋的内侧。外部的亲水表面有助于反应的引发，因为水容易润湿亲水表面并进入袋。但是在袋的内部，憎水性内表面限制水穿出袋。这样保持反应物在袋内的浓缩状态，同时使得气体离开，从而发挥此处披露的发现的优点。适合于用于本发明的这样一种材料是憎水性材料例如聚丙烯形成的孔隙直径为0.65微米的无纺膜，它已经被胺和羧基化学功能化，以形成充电的亲水表面。
也可以操控袋体积与反应物体积的比例，来控制反应物、中间体、副产物等在袋内的浓度。如前所述，提高反应物的浓度通常提高了反应效率。优选的是，袋的体积比反应物的体积的大约20倍要小，更优选的是，比反应物的体积的大约10倍要小，最优选的是，比反应物的体积的大约6倍要小。在一些应用中较小的体积是优选的，因为当袋体积与反应物体积的比例小时，在反应中产生的水提高了袋内的压力，减少了水可以扩散进入袋的速率，水对反应物的比例保持恒定，因此反应速率保持恒定。优选的，封套的体积是袋体积的大约2倍至大约6倍。
图8是表示气体浓度对时间的曲线，比较了有或者没有袋而制成的示例性设备。具体的说，图8表示气体浓度对时间的曲线，比较了二氧化氯气体从袋内的反应物输送与从直接加入到水中的反应物(也就是没有袋和封套)输送的情况.三角形数据点表示随着时间变化、二氧化氯在1升水中从袋材料输送的速率，该袋材料由Millipore(Bedford，CT)的以商标名MPLC出售的具有0.65微米的孔隙直径的亲水聚乙烯膜构成。该袋含有200mg的柠檬酸以及50mg的亚氯酸钠。袋体积是反应物体积的大约5.5倍。该袋封闭在封套内，所述封套由Sealed Air Corporation以名称SM700出售的穿孔薄膜构成，所述薄膜每平方英寸具有直径为0.4mm的孔330个，穿孔面积为6.4％，水蒸气透过率为700g/m2/24小时.菱形点表示，当相同的反应物以相同的量直接加入到1升水中，也就是没有袋和封套的时候二氧化氯随着时间的输送速率。与反应物直接加入到水中相比，带有袋的设备输送比10倍还多的二氧化氯。从图8中可以看出，袋提高了反应效率。
图9表示气体浓度对时间的曲线，比较了用挤出的和无纺袋制造的示例性设备。菱形数据点表示带有由Millipore(Bedford，MA)以商标名ANO6出售的孔隙直径为0.65微米的憎水性无纺聚丙烯材料构成的袋的设备随着时间输送二氧化氯。方形数据点表示带有由Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的具有0.65微米的孔隙直径、挤出憎水性聚丙烯材料构成的袋的设备随着时间输送二氧化氯.这些袋都含有200mg柠檬酸和50mg的亚氯酸钠，袋体积是反应物体积的大约5.5倍。没有一个设备包括封套。设备分别浸没在1升水中，每隔5分钟测量二氧化氯气体浓度，测量1小时。
如图9所示，这些设备对于大约第一个20分钟都以大致相同的速率输送二氧化氯。但是，因为在挤出的袋相对于无纺的袋来说，反应物变得越来越稀，因此二氧化氯的释放速率降低。在具有无纺袋的设备中的反应效率比具有挤出的袋的高。与具有挤出的袋的设备相比，具有无纺袋的设备也在比前者长大约15分钟的时间内按照每5分钟大约2mg的速率持续地产生二氧化氯气体。如前所述，无纺袋通常具有相对较窄的孔隙直径分布，不希望受任何理论的束缚，认为这有助于更有效的和更长时期的产生气体。因此图9提供了非限制性的解释，用于表明袋材料的如何选择以及因此的反应物的浓度可以用来维持气体释放的速率以及提高效率。
图10是表示气体产生对于时间的曲线，比较了用具有憎水性和亲水表面的材料制成的袋而形成的示例性设备。三角形数据点对应于带有由Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的具有0.65微米的孔隙直径的亲水聚丙烯袋构成的袋的设备。菱形数据点对应于带有由Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的孔隙直径为0.65微米的挤出憎水性聚丙烯材料构成的袋的设备。方形数据点对应于将反应物直接加入到水中。反应物是200mg的柠檬酸以及50mg的亚氯酸钠，袋体积大约是反应物体积的5.5倍。没有一个袋是封闭在封套内的。设备和反应物分别浸没在1升水中，每隔5分钟测量二氧化氯气体浓度，测量1小时。
图10表示，与具有亲水性袋相比，具有憎水性袋的设备能进行更有效的反应，在更长的时间周期内产生气体。在图10中，具有憎水性袋的设备按照每5分钟大约2mg的速度产生大约30分钟的二氧化氯。相反，带有亲水性袋的设备按照每5分钟大约2mg的速度只产生大约10分钟的二氧化氯。如上结合图6所披露的，向每个袋加入封套会具有提高反应效率以及提高产生气体的时间长度的效果。
反应物优选包括水性可溶酸以及经过酸活化会产生气体的反应物。例如，为了产生二氧化氯，优选的反应物包括水性可溶酸以及水性可溶亚氯酸盐。为了产生二氧化硫，优选的反应物包括水性可溶酸以及水性可溶亚硫酸盐。其它的气体生成反应的示例在上文披露。
任何酸可以用作反应物。但是，优选是弱酸，因为它们在处理时一般是安全的，产生较少的不希望的副产物，以及反应性较低。而且多官能团的酸是优选的。多官能团的酸是具有一个以上反应位置的酸。例如，三官能团酸，柠檬酸是优选的。优选地，水性可溶酸选自磷酸、富马酸、乙醇酸、醋酸、抗坏血酸、草酸、马来酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸和它们的混合物。更优选的是，水性可溶酸选自抗坏血酸、磷酸、草酸、马来酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸和它们的混合物。更优选的是，水性可溶酸是抗坏血酸、草酸、柠檬酸和它们的混合物。
对于涉及产生二氧化氯的应用，优选的是，水性可溶亚氯酸盐选自亚氯酸钠和亚氯酸钾以及它们的混合物。优选的是采用亚氯酸钠。
优选地，水性可溶亚氯酸钠与水性可溶酸之间的重量比为大约1∶2-大约1∶6，优选为大约1∶2.5-大约1∶5，更优选为大约1∶3-大约1∶4.5。优选地，通过采用过量的酸，将pH维持在大约1.5-5.5，更优选在大约2。因为反应物在袋内是浓缩状态，因此需要较少的酸来驱动反应完成，并且pH保持为较低，因为酸是浓缩的。另外，亚氯酸盐被酸消耗，因此亚氯酸盐的存在被降至最少。
图11是表示气体浓度对时间的曲线，比较了利用两种不同的反应物比例制造的设备。方形数据点对应于柠檬酸与亚氯酸钠为1∶4(50mg的亚氯酸钠和200mg的柠檬酸)的设备。菱形数据点对应于柠檬酸与亚氯酸钠为1∶1(50mg的亚氯酸钠和50mg的柠檬酸)的设备。这两种设备都包括由Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的具有0.65微米的孔隙直径的亲水聚丙烯袋构成的袋。袋体积大约是反应物体积的5.5倍。两种袋都封闭在封套中，所述封套由Sealed AirCorporation以名称SM700出售的穿孔薄膜构成，所述薄膜每平方英寸具有330个直径为0.4mm的孔，穿孔面积为6.4％，水蒸气透过率为700g/m2/24小时。这些设备浸没在1升水中，每隔5分钟测量二氧化氯气体浓度，测量1小时。
图11表示相对于亚氯酸钠的量提高柠檬酸的量会提高反应效率，这部分是因为过量的酸驱动反应完成。当亚氯酸钠与柠檬酸的比例在大约1∶1-大约1∶6的范围内时，效率与反应物比例之间的关系是可以清楚地预测的。大于大约1∶6时，在反应效率中有小的变化。
环境温度也影响反应效率。通常，周围流量体例如水或空气的温度越热，气体产生的效率越高。但是通常，在10℃-40℃的范围内，效率随着温度提高而提高。用于形成图6-图11以及实施例的数据是在大约23℃-大约25℃处测试的设备中得到的。袋也可以包括对于本领域技术人员来说显而易见的各种其它成分，例如干燥剂、稳定剂和控制pH的缓冲剂。
应当理解，本发明的设备和方法也可以适用于一次输送一种以上的气体。例如，反应物可以包括亚氯酸盐和亚硫酸盐，用于同时输送二氧化氯和二氧化硫。
图2A和2B分别是根据本发明构成的另一个实施方案的设备110的透视图和剖面侧视图。总体来讲，设备110包括封套120以及设置在封套120内的两个袋132和134。袋132和134分别含有反应物142和144。
设备110尤其适用于在湿应用中输送气体。在这种应用中，反应物142和144可以分别是例如亚氯酸钠和酸，袋可以由其孔隙直径大至足以允许亚氯酸钠和酸反应物扩散至袋外的材料来形成，封套可以被选择为不允许反应物从设备扩散，并调整气体从设备的释放，从而使得反应保持为高效。
封套和袋可以由上述参考图1A和图1B讨论的任何材料构成。优选地，封套是憎水性穿孔薄膜，例如由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)以名称SM700出售的穿孔薄膜，所述薄膜每平方英寸具有直径为0.4mm的孔330个，穿孔面积为6.4％，水蒸气透过率为700g/m2/24小时。封套以可以由Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的具有0.65微米的孔隙直径、挤出憎水性聚丙烯膜构成。
对于湿应用，最优选的是，封套由浇注膜构成。可以选择适当的浇注膜，从而根据膜的层厚度、孔隙直径和憎水性和/或亲水性质，来调整引发剂进入到设备中。膜的厚度优选在大约50微米至大约500微米，更优选的是在大约100微米至大约400微米，最优选的是在大约150微米至大约350微米。孔隙直径优选在大约0.05微米至大约5微米，更优选在大约0.2微米至大约1.2微米，最优选在大约0.48微米至0.85微米。适合于用于本发明的无纺膜是Cuno Incorporated(Meriden，CT)以名称060PI出售的具有0.60孔隙直径的憎水性聚丙烯膜，其厚度在大约250微米至大约300微米。
袋132和134可以由憎水性膜和/亲水性薄膜构成。优选的用于袋132和134的材料结合图1A和图1B的实施方案进行描述。优选地，袋132和134由亲水材料构成，例如Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的具有0.65微米的孔隙直径的亲水聚丙烯膜，或者Millipore(Bedford，MA)的以商标名JOTD获得的具有0.65微米的孔隙直径的挤出聚丙烯亲水性薄膜，或者Mishima Paper Company，Limited(日本)以商标名60MDP-P出售的亲水的114μm厚的无纺米淀粉聚乙烯复合物。还优选的是分别由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以名称120ZY和200ZY出售的孔隙直径为1.2微米和2微米的亲水性尼龙6，6膜，以及Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的孔隙直径为1.2微米和2微米的亲水性聚丙烯膜。
对于湿应用，袋膜的孔隙直径优选在大约0.01微米至大约30微米的范围内，更优选在大约0.05微米至大约20微米的范围内，进一步更优选在大约0.1微米至大约10微米的范围内，最优选在大约1.2微米至5微米。在一些实施方案中，孔隙直径在大约1.2微米至大约5微米是优选的。不希望受任何理论的限制，据信带有其尺寸在最优选范围内的孔的袋层允许引发剂迅速穿过反应物，以及允许反应物扩散进入封套。然后该封套应当被选择为具有不会允许反应物极大的扩散到设备之外的孔隙直径。袋膜的厚度优选在大约50微米至大约500微米，更优选在大约100微米至大约400微米，最优选在大约150微米至大约350微米。
反应物142和144优选包括水性可溶酸和经酸活化会产生气体的水性亚氯酸盐。优选地，这些成分不相混合，而是分开在袋132和134中。优选将亚氯酸盐和酸分开，因为这降低了例如在存储和装运过程中过早引发的可能性。反应物142和144可以是液体或者固体，但是优选为固体。
优选地，柠檬酸的颗粒尺寸在大约15微米至大约55微米之间，并在引入到本发明的设备中之前，被干燥至大约6-8％的初始重量被作为过多的湿气而除去。优选地，亚氯酸钠的颗粒尺寸在大约15微米至大约55微米之间，在引入到本发明的设备中之前被干燥以除去过多的湿气。
在优选实施方案中，封套120是憎水性的，袋132和134是亲水的。该优选实施方案特别适用于在湿应用中输送气体，与图1A和1B的设备相比具有较低的气体输送速率。例如，该实施方案可以用于在长的时间周期内以低的速率输送气体，例如在24小时周期内每小时输送20mg。该实施方案也优选用于需要高效和高浓度的气体的应用中，它可以使得设备有一段时间例如4-8小时来完成输送。当以相对较大量的反应物来工作时，它们可能会在设备的构成和存储期间开始发生反应，例如当构成具有大约1克以上的亚氯酸钠和4克的柠檬酸的设备时，该应用也是优选的。该实施方案特别适用于控制和防止生物膜污染，以及作为在水被存储或者通过管路导通的应用中、例如在游泳池、水箱、加湿器、装卸油管线、饮料生产线等的消毒剂、防腐剂和消毒杀菌剂。
任选地，该实施方案可以包括封闭第一封套120的第二封套(未显示)。该第二封套可以用于例如进一步调整引发剂穿过封套壁的引入。
任选地，该实施方案可以包括第三袋，如图19所示，它是根据本发明构成的设备1210的截面侧视图。设备1210通常包括封套1220，以及设置在封套1220中的袋1232、1234和1236。袋1232、1234和1236分别包括反应物1242、1244、1246。该实施方案特别适用于例如当需要将酸和亚氯酸盐分在单独的袋中并且一个袋的体积明显大约另一个袋的情况，例如酸的体积明显大于亚氯酸盐的体积。在这种情况下，可以将酸1242和1246分开在设置在袋1234中的亚氯酸盐1244的两侧上的两个袋1232和1236。当采用更大量的反应物例如用2克的亚氯酸钠放在一个袋中，设置在分别具有4-5克的柠檬酸两个袋之间，可以构成类似于图19所示的设备，此时该实施方案是优选的。所有的其它变化是等效的，当以较大量反应物工作时，该实施方案比仅有两个袋的实施方案更有效。该实施方案也易于制造。
在当前优选的实施方案中，反应物包括设置在袋1232和1236中的柠檬酸，亚氯酸钠设置在袋1234中。袋1232、1234和1236由MishimaPaper Company，Limited(日本)以商标名60MDP-P出售的114μm厚的无纺米淀粉/聚乙烯复合物构成，封套由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以名称060PI出售的其厚度在大约250微米至大约300微米的具有0.60孔隙直径的憎水性聚丙烯膜构成。
该实施方案特别适用于控制和防止污染，以及作为在水被存储或者通过管路导通的应用中、例如在游泳池、水箱、加湿器、装卸油管线、饮料生产线等的消毒剂、防腐剂和消毒杀菌剂。
图3A和3B分别是根据本发明构成的设备210的透视图和截面侧视图。设备210包括第一袋232、设置在该第一袋232中的第一反应物242，第二袋234、设置在该第二袋234中的第二反应物244，设置在第一袋232和第二袋234周围的第三袋250，以及设置在该第三袋250周围的封套220。在封套220内靠近第三袋250设置易碎囊260，引发剂264设置在该易碎囊260中。
设备210特别适用于在干应用中输送气体，因为引发剂264包括在设备210中。在该实施方案中，第一反应物242和第二反应物244在引发剂264的存在下产生气体。为此例如通过在易碎囊260上施加压力而破裂易碎囊260，从而将引发剂264输送到第一封套220中。第三袋250允许引发剂264与第一袋232和第二袋234相接触。
第一袋232、第二袋234、第一反应物242和第二反应物244在上文参考图1A、1B、2A和2B所示的实施方案进行了描述。在当前优选的实施方案中，第一袋232和第二袋234由孔隙直径在大约3微米至5微米的亲水材料构成。适当的材料是Pall(Port Washington，NY)的以商标名BIODYNE出售的3微米孔尼龙6，6材料。
第三袋250优选由上述参考图2A和2B所述的实施方案的袋材料描述的材料构成.也可以使用上述参考图1A和1B所述的实施方案所描述的材料。适当的袋层是具有0.65微米的孔隙直径的憎水性聚丙烯膜，例如Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的材料。第三袋限制了反应物向该第三袋之外的扩散，因此它将反应物在第三袋内保持为浓缩状态，并且保持pH固定。优选地，第三袋体积比第一反应物和第二反应物结合的体积的4倍要小，更优选的是比第一反应物和第二反应物结合的体积的2倍要小。
优选地，封套220由选择性透过薄膜构成。选择性透过薄膜在上文结合图1A进行了描述。如上所述，选择性透过薄膜在干应用中优选，因为它允许气体扩散到封套之外，而在引发剂从易碎囊释放之后保持引发剂。另外，选择性透过薄膜提高了设备在使用之前的稳定性，因为它不容易允许环境水扩散的设备内，否则这会过早的引发反应。另外，将反应物例如亚氯酸钠和酸分开保持在两个袋中也可以提高设备的稳定性，因为如果引发剂会在易碎囊破裂之前扩散到设备中，它会延迟引发。
一种适合的选择性透过薄膜是Sealed Air Corporation(Duncan，SC)以商标名PD-961 Cryovac选择性透过薄膜出售的一种多层聚合物薄膜，它的二氧化碳透过率为21000cc/m2/24小时，氧透过率为7000cc/m2/24小时。
易碎囊260可以由在向封套施加压力时能破裂以由此释放处其中的引发剂的任何材料构成。优选地，易碎囊由多层塑料例如聚烯烃构成，封套具有一个位于在压力之下会损坏的密封表面附近的不结实的层。引发剂264可以是会引发气体生成反应的任何试剂，例如水。优选的引发剂是水或者水性溶液，但是不限于此。
本领域的技术人员会理解，第一反应物242和第二反应物244可以结合并设置在一个袋内，也就是第一袋232和第二袋234可以结合成一个袋(未示出)。另外，设置在易碎囊260中的引发剂264可以设置在由第三袋250(也未示出)限定的体积内。
图4A和4B分别是根据本发明构成的设备310的另一个实施方案的透视图和截面侧视图。总体来说，设备310包括袋370和设置在袋370中在袋370中限定第一体积382和第二体积384的分隔壁380。还显示了设置在第一体积382中的第一反应物342和设置在第二体积384内的第二反应物344。在该实施方案中，第一反应物342和第二反应物344在引发剂的存在下产生气体，袋370允许引发剂进入设备310。
优选地，袋370采用延迟引发剂进入设备的憎水性膜构成。优选地，分隔壁380由亲水性薄膜构成，从而引发剂一旦处于设备内，会迁移至分隔壁380。这些憎水性和亲水性薄膜在上文针对图1A、1B、2A和2B的实施方案进行了描述。类似地，第一反应物342和第二反应物344在上文针对图1A、1B、2A和2B的实施方案进行了描述。如果例如第一反应物342由亚氯酸钠构成，第二反应物344由柠檬酸构成，当引发剂到达分隔壁380时，开始反应。在优选实施方案中，袋370由具有0.65微米的孔隙直径的憎水性聚丙烯膜构成，例如Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的材料，分隔壁380由具有0.65微米的孔隙直径的亲水聚丙烯膜构成，例如Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的材料。
任选地，图4A和4B描述的设备还可以包括封闭袋的封套(未显示)。该封套可以由上文针对图1A、1B、2A和2B的实施方案描述的任何封套材料构成。优选地，封套是憎水性穿孔薄膜，例如由Sealed AirCorporation以名称SM700出售的聚丙烯共聚物薄膜，每平方英寸具有330个直径为0.4mm的孔，穿孔面积为6.4％，水蒸气透过率为700g/m2/24小时。在目前优选的实施方案中，封套由选择性透过薄膜构成，例如上文中结合图3A和3B披露的Sealed Air Corporation(Duncan，SC)的PD-961 Cryovac选择性透过薄膜。另外，该设备可以还包括设置在封套内的易碎囊，引发剂设置在该易碎囊内。
图5A和5B分别是根据本发明构成的设备410的另一个实施方案的透视图和截面侧视图。总体来说，设备410包括袋430以及设置在袋430中会在引发剂存在下产生气体的反应物440。袋430允许引发剂与反应物接触，并从设备中释放气体。
如果仅有袋，也就是没有封套，有可能比还包括封套的实施方案更优选。例如，当没有封套的设备的性能已经足够时，该实施方案是优选的，因为构成封套的步骤被省去，所以制造简便，并且因为省去了需要提供封套层来构成封套的需要，所有材料成本可以降低。
袋材料可以由上文针对图1A、1B、2A和2B所述的实施方案描述的材料构成。优选地，袋利用憎水性膜构成，从而袋限制了进入袋内的水的量。类似地，反应物440在上文针对图1A、1B、2A和2B所述的实施方案进行了描述。
图8、9和10显示了对于包括袋而不包括封套的各种设备的浓度对时间的曲线。当前优选的实施方案是这样一种设备，其中袋由Millipore(Bedford，MA)的以商标名DOHP出售的孔隙直径为0.65微米的憎水性聚丙烯膜构成。图9和10中的菱形数据点表示具有袋而不具有由该材料构成的封套的设备的性能。
鉴于此处的教导和指导，实际操作者可以设计、制造、测试和使用本发明的任何数量的实施方案。所需要的仅仅是该领域技术人员的普通水平以及一些例行试验。例如，为了消毒应用，实际操作者起初应当确定要利用本发明的气体产生设备来消毒的体积。然后，理解当前的用于低温杀菌/消毒的标准是5mg/L二氧化氯，实际操作者应当确定消毒所需体积所需要的二氧化氯的量。
由所需要的二氧化氯气体的体积，可以计算生成该量的二氧化氯所必须的反应物的量和比例。当然，如果实际操作者希望提高或者降低消毒浓度，则它可以调整放置在袋内的反应物的量。例如图11中显示了利用各种反应物比例所生成的代表性数据。量的改变通常是成比例的，例如如果该设备的所有其它要素都保持不变，亚氯酸钠的量加倍，则产生的二氧化氯气体的量加倍。当然，通过结合图6和7所描述的封套的选择，也可以提高所产生的气体的量。
而且，实际操作者应当确定释放消毒气体的时间，并相应选择袋层和封套层。例如，如果需要快速的释放，则反应物可以包括在由亲水材料制成的袋中；如果需要较不快速的释放，则反应物可以包括在憎水性材料中。图10显示了利用憎水性和亲水性袋材料产生的代表性数据。图6-11中显示了如本发明教导的袋和封套的各实施方案中包括反应物所产生的代表性数据。本领域的技术人员可以理解，通过将不同的袋层和不同的封套层相混合和匹配，可以实现中等释放速率。仅需要例行试验。
本发明的另一个方面其特征在于形成用于输送气体的方法。该方法包括以下步骤(a)提供一种多层结构，包括居中设置在两个袋层之间的反应物层，以及靠近两个袋层设置的两个封套层，从而两个袋层居中设置在两个封套层之间；以及(b)压制该多层结构，从而两个封套层因为压制形成沿其周边限定的封套，两个袋层因为压制形成沿其周边限定的袋。
该方法具有许多变化和实施方案。例如，在步骤(a)之前，设置在另外的两个袋层之间的第二反应物层可以包括在两个封套层之间，从而经过压制，该设备包括两个袋，每个其内部具有其自己的反应物层。另一种变化给上述方法增加了如下步骤(c)提供在易碎囊内的引发剂以及第二组两个封套层，(d)冲压该第二组两个封套层，以形成由冲头围绕着其周边限定的第二封套，从而易碎囊和在步骤(b)中形成的封套设置在第二封套内。
冲压包括由封套层形成封套和由袋层形成袋的任何方法，例如利用胶或者其它密封剂、脉冲密封和热密封来密封周边。
该方法是优选的，因为相对于分开组装和形成每个单个的袋和封套相比，它允许快速和廉价地制造本发明的设备。
在另一方面，可以改进上述方法，以构成没有封套的设备。例如，该方法可以包括以下步骤(a)提供一种多层结构，包括居中设置在两个袋层之间的反应物层；以及(b)压制该多层结构，从而两个袋层形成由冲头围绕着其周边限定的袋。
本发明的再一个方面其特征在于一种输送气体的方法。该方法包括如下步骤(a)提供一种用于输送气体的设备，包括封套、设置在封套内的袋、以及设置在袋内并且在引发剂的存在下产生气体的反应物，其中封套允许气体从该封套中释放；以及(b)将该设备设置在包括引发剂的环境中。
该方法可以具有许多变化和实施方案。例如，环境可以是液体的，引发剂可以是水，或者环境可以是气体的，引发剂可以是水蒸气。优选地，水蒸气能自然扩散到气体环境中，例如大气水分在环境温度下扩散到空气中.
在另一个方面，可以改进上述方法以包括如下步骤(a)提供一种用于输送气体的设备，包括袋和设置在袋内并且在引发剂的存在下产生气体的反应物；以及(b)将该设备设置在包括引发剂的环境中。
任选地，为了进一步提高本发明的任何设备在存储和装运过程中的稳定性，可以采用任何干燥剂例如硅胶或者分子筛来在使用设备之前清除引发剂。
分层的设备图12A、12B和12C分别是根据本发明构成的设备510的示例性实施方案的分解图、截面侧视图和透视图。总体来说，设备510包括封套层520、靠近该封套层520设置的袋层530、靠近该袋层530设置的阻挡层550、以及设置在由袋层530和阻挡层550所限定的体积内的反应物540。该反应物在引发剂例如水的存在下可以产生气体。袋层530和封套层520是可渗透层，允许引发剂穿过到达反应物540，并从设备510释放气体。形成阻挡层550以限定接受反应物540的空腔554，以及沿其周边的边缘558。封套层520和袋层530沿着阻挡层550的边缘558关于它们的周边熔融在一起。该设备510特别适用于湿应用中快速释放气体。
封套层被选择为能控制引发剂的流入，同时限制反应物扩散至周围的流体，该流体可以是气体或者液体。封套层也允许反应物所产生的气体扩散至该周围的流体，所述流体可以是气体或者液体。通过限制引发剂传送至设备内，并且限制和/或防止反应物扩散到设备外，反应物保持为浓缩状态，反应体系的pH固定在设备内，以优化反应物向气体的转化。另外，反应的中间体和/或副产物例如水，由于它对反应平衡的影响，因此也可以有助于反应的效率和/或持续时间。
优选的封套层在上文针对图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A和5B的实施方案进行了描述。该实施方案当前优选的封套层是由Sealed Air Corporation以名称SM700出售的憎水性聚丙烯共聚物薄膜，每平方英寸具有直径为0.4mm的孔330个，穿孔面积为6.4％，在50％的相对湿度，水蒸气透过率为700g/m2/24小时。另一种适合的薄膜是由Sealed Air Corporation以名称SM570出售的憎水性聚丙烯共聚物薄膜，每平方英寸具有直径为0.4mm的孔162个，穿孔面积为32％，在50％的相对湿度，水蒸气透过率为570g/m2/24小时。还适合作为封套层的是Cuno Incorporated(Meriden，CT)以名称060PI出售的聚丙烯层，袋层可以用于限制引发剂扩散进入由袋层和阻挡层限定的体积内，并限制反应物以及任何反应副产物扩散到由袋层和阻挡层限定的体积之外。因此，反应物在袋层和阻挡层所限定的体积内是浓缩的并且位置该浓缩状态，pH保持固定，提高了反应效率。可以操控袋层的各种属性，例如孔隙直径、泡点和袋的憎水性和/或亲水性质，以控制袋层对反应的影响，如上文所述。
优选的袋层在上文针对图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A和5B的实施方案进行了描述。该实施方案当前优选的袋层包括Millipore(Bedford，MA)的以商标名MPLC出售的孔隙直径为0.65微米的亲水性聚丙烯膜。另一种适合作为袋层的是Cuno Incorporated(Meriden，CT)以商标名045ZN、045ZY和045ZL出售的尼龙6，6膜层。Cuno Incorporated以商标名O45ZY出售的尼龙6，6膜层是当前优选的，其厚度大约为180-240微米，孔隙直径大约为0.45微米，泡点大约为24.1psi。
阻挡层优选由耐用而且稳定的材料构成。优选地，它能够固定至袋层和封套层以用于进行制造，例如从而这些层可以沿它们的周边熔融而形成一个限定的体积。优选地，不可渗透层的水蒸气透过率(WVTR)在70％的相对湿度小于大约50g/m2/24小时。更优选的是，不可渗透层的水蒸气透过率(WVTR)在70％的相对湿度小于大约2g/m2/24小时。最优选的是，不可渗透层的水蒸气透过率(WVTR)在70％的相对湿度小于大约0.5g/m2/24小时。
阻挡层可以由各种材料构成，包括金属、聚合物材料和/或涂布的纸。其它用于形成阻挡层的适合材料包括但不限于，由例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、包括聚苯乙烯的苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、乙基乙烯醇、包括聚乙烯醇醋酸酯的聚乙烯醇、丙烯酰基丁基苯乙烯(acrylobutylstyrene)和/或聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯和包括尼龙的聚酰胺构成的聚合物层。金属化的层也适合，例如上述任何聚合物层被镀覆金属。金属箔也适合，例如铝箔。可以使用各种其它的不可透过材料来形成阻挡薄膜，例如玻璃或者陶瓷。另外，作为上述层的复合物和/或上述层的层叠的层例如纸/薄膜/箔复合物也适合于作为阻挡层。当前优选的一种不可渗透层是从Sealed Air Corporation(Duncan，SC)获得的一种5毫英寸厚的不可渗透层，它包括聚酯外侧、镀覆金属的双轴取向的芯以及聚乙烯内侧的密封层。该层的水蒸气透过率在70％的相对湿度和122°F下是0.01g/100英寸2/24小时。另一种当前优选的不可渗透层是由聚氯乙烯构成的。还有一种当前优选的不可渗透层是由乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)构成的。
阻挡层的几何性质和尺寸可以适应于适合各种参数，包括反应物的量和类型、袋层和/或封套层的所需表面面积、以及用于设备的存储和使用的附件。在一个当前优选的实施方案中，阻挡层形成接收反应物的空腔。还优选该阻挡层被形成为使得它包括沿其周边的边缘，以与袋层和/或封套层和/或第二阻挡层形成密封。还优选是阻挡层和一个或者多个可渗透层形成空腔，限定一个与反应物体积相同或者比其略大的体积。也就是，优选使得本发明的设备中的反应物的顶部空间最小化。
阻挡层以可以形成为使得设备容易插入到各种容器(例如瓶或者袋)中或者从该各种容器中除去的形状。例如，它可以形成为使得它可以插入到帽例如瓶帽或者袋帽中，从而该帽然后可以例如通过螺纹密封、搭扣配合或压力配合而连接至用于输送引发剂和/或接收所产生的气体的容器。以下结合图16A和16B详细描述一种这样的示例性实施方案。阻挡层也可以形成为各种其它的几何形状，从而它可以固定至例如瓶的容器。以下结合图15和18更详细地描述了两个这样的示例性实施方案。
可以通过本领域所公知的各种制造方法包括但不限于水平式膜密封、垂直式填充密封、泡罩包装(blister pack)、紧缩包装(skinpack)、注塑成形、吹塑成形、热成形、冷成形填充密封或机械成形来将阻挡层形成为各种几何形状。当然，该阻挡层也可以是柔性的，并且没有形成为任意特定形状，但是围绕着其周边密封在有关反应物的袋上。
可以通过任意公知的方法例如热密封、超声波密封、射频密封、脉冲密封(impulse sealing)以及用粘接剂密封来围绕着其周边将本发明的封套层、袋层和阻挡层密封。优选地，所述层通过超声波密封或通过脉冲密封用热熔合。
上面描述了用于在图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A和5B中所示的实施方案的一般反应物、优选反应物、反应物比例等。优选的是，反应物包括一稳定剂，例如活性水滑石。
任选的是，在某些实施方案中，反应物还可以包括一干燥剂，用于防止反应物的过早引发反应。例如，可以将干燥剂加入到反应物中以清除在该设备的构造和/或该设备的运输和存放期间引入的水蒸气，但是其量非常小，从而不会在要求时阻止引发反应。合适的干燥剂包括例如分子筛。可选的是或另外，可以单独将干燥剂包含在可渗透层中并且位于本发明的设备附近或之内以吸收或吸附水蒸气。下面结合图20对一个这样的示例性实施方案进行更详细地说明。
还可以调节由袋层和阻挡层限定的体积与反应物体积的比例以控制反应物、中间体、副产物等在由袋层和阻挡层限定的体积内的浓度。在上面说明了这个关系。
图13为根据本发明构成的设备600的另一个示例性实施方案的剖面侧视图。总体上看，该设备600包括一封套层620、设置在封套层620附近的一袋层630、设置在袋层630附近的阻挡层650、设置在由袋层630和阻挡层650限定的体积中的反应物640以及设置在封套层620附近的第二阻挡层660。
袋层630和封套层620为可渗透层，它们允许引发剂通入到反应物640并且气体从设备600释放出。阻挡层650为不可渗透层，它形成有用来容纳反应物的立方形空腔654以及围绕着其周边的边缘658，阻挡层650在该边缘处与袋层630和封套层620连接。
第二阻挡层660围绕着其周边密封在封套层620上。优选的是，通过可剥离密封件将第二阻挡层660密封在封套层620上，其中具有这样的密封强度，从而可以在不破坏封套层620和袋层630之间的密封或袋层630和阻挡层650之间的密封的情况下将阻挡层660从封套层620中除去。该第二阻挡层660防止了反应物640被引发反应直到它被除去，因为它防止了引发剂通入到反应物640中。第二阻挡膜660可以用来防止引发剂在设备没有使用时例如在存放和运输期间进入该设备。
设备600特别适用于这些用途，其中该设备600要在周围空气中存在引发剂例如水的情况下存放和/或输送。由于空腔654形成用来容纳相对大量的反应物，所以该设备600还特别适用于其中需要相对大量反应物的这些用途。两个阻挡层650、660防止了反应物640被引发反应直到将第二阻挡层654除去。
封套层、袋层和阻挡层可以由上面结合在图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B和12C中所示的实施方案所述的任意材料构成。上面结合了在图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B和12C中所示的实施方案对一般反应物、优选反应物、反应物比例、反应物体积等进行了说明。
可选的第二阻挡层660可以由上面结合在图12A、12B和12C中所述的任意材料构成。第二阻挡层660也可以由与用来构成阻挡层650的材料相同或不同的材料构成。当前优选的第二阻挡层包括金属箔、尼龙层、聚偏二氯乙烯层、乙基乙烯基醇以及这些层的复合物或层压体例如金属箔/聚乙烯层层压体。
如果没有使用任何封套层的话，则可以采用上面针对图12A、12B和12C的密封阻挡层、袋层和封套层所述的任一种方法将该第二阻挡层密封在封套层或袋层的周边上。优选的是，通过脉冲密封或热密封将第二阻挡层连接在封套层上。可选的是，该第二阻挡层还可以包括一设备，例如沿着其周边的翼片，以便于将它从封套层上除去而不会破坏其它层。
图14为根据本发明构成的设备700的另一个示例性实施方案的剖面侧视图。总体上看，该设备700包括一封套层720、设置在该封套层720附近的一袋层730、设置在袋层730附近的阻挡层750、设置在由袋层730和阻挡层750所限定的体积中的反应物740以及设置在封套层720附近的第二阻挡层760。
袋层730和封套层720为可渗透层，它们允许引发剂通入到反应物740中并且气体从设备700释放出。阻挡层750为不可渗透层，它形成有用来容纳反应物740的半球形空腔754以及围绕着其周边的边缘758，阻挡层750在该边缘处通过热或脉冲密封方法与袋层730和封套层720连接。
该第二阻挡层760也围绕着其周边通过热或脉冲密封方法密封在封套层720上。优选的是，如此将第二阻挡层760密封在封套层720上，从而可以在不破坏封套层720与袋层730的连接以及袋层730与阻挡层750的连接的情况下将它从封套层720中除去。该第二阻挡层760防止了反应物740被引发反应直到它被除去，因为它防止了引发剂通入到反应物740中。第二阻挡膜760可以用来防止引发剂在设备没有使用时例如在存放和运输期间进入该设备。
设备700特别适用于这些用途，其中该设备700要在允许引发剂与该设备接触的情况下存放和/或输送。该设备700还特别适用于其中需要利用少量反应物来向有限的液体体积输送气体的这些用途。两个阻挡层750、760防止了反应物740被引发反应直到将第二阻挡层760除去。
封套层、袋层和阻挡层可以由上面结合图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C和13所述的任一种材料构成。上面结合了图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C和13对一般反应物、优选反应物、反应物比例等进行了说明。
第二阻挡层可以由上面针对在图12A、12B、12C和13中所示的阻挡层所述的任意一种材料构成。如果没有使用任何封套层的话，则可以采用上面针对图12A、12B、12C和13的密封阻挡层、袋层和封套层所述的任一种方法将该第二阻挡层密封在封套层或袋层的周边上。优选的是，将它热或脉冲密封或用粘接剂密封。可选的是，该第二阻挡层还可以包括一设备，例如沿着其周边的翼片，以便于将它从封套层上除去而不会破坏其它层(未示出)。
图15为根据本发明构成的该设备的再一个实施例实施方案的透视图。总体上看，该设备870包括具有一喷口880和一帽885的囊875以及如结合图12A、12B和12C所述的设备510。例如通过粘接剂或热粘接将该设备510固定在囊875的壁上。或者，可以将它安放在囊875内，而不用固定在其上，从而例如在使用之后可以将它取出和更换。
设备870特别适用于将气体释放进所要求量的液体例如水或气体中，从而可以很容易实现所要求的气体在该液体中的浓度。液体量在加入囊之前可以由囊的体积限定或预先测量出，或者该囊可以包括位于囊壁上的标记以表示出可以由该液体占据的各种体积。如结合图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13和14所述一样，可以通过选择例如反应物量、反应物比例、袋层和封套层来控制气体在该液体中的最终浓度。
囊和帽可以由上面结合图12A、12B、12C和13-14所披露的任一种透水或不可渗透材料构成。优选的是，该囊和帽由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属箔、尼龙和/或这些层的复合物或层压体例如金属箔/聚乙烯层压体构成.该囊可以由不可渗透材料构成以避免引发剂在反应物出现所要求的引发反应之前例如在运输和存放期间导入进囊中。适用于本发明的一种这种囊材料由5毫英寸厚的不可渗透层构成，它包括聚酯外层、金属化双轴取向芯层和聚乙烯内部密封层。该层其在70％的相对湿度和122°F下的水蒸气透过率为0.01g/100英寸2/24小时。可选的是或另外，该设备510还可以包括如在图13和14中所述的第二阻挡膜。
可以通过将囊875充上包含有引发剂的液体、将帽885连接在喷口880上并且等待由设备510产生出所要求量的气体进入装在囊875内的液体中来使用该设备870。该实施方案可以用于制备用来在牙科、海运业或太空用途中除去生物膜和/或消毒塑料水管的溶液。该实施方案还可以用于制备用于进行表面消毒、传染病控制等的溶液。或者，可以使用任意其它的水容器例如刚性瓶来代替该囊。
图16A和16B分别为根据本发明构成的再一个示例性实施方案的透视图和一部分放大剖面侧视图。总体上看，该设备972包括一囊975、一喷口980和一帽985。帽985包括一阻挡层950、反应物940、一袋层930和一封套层920。阻挡层950形成为限定了用来容纳反应物940的空腔并且还形成为装配到帽壁990中。阻挡层950通过卡扣压力配合连接在帽壁990上，从而它停留在适当位置中并且可以在气体产生并且释放出之后取出和更换。帽壁990形成有与由喷口980限定的外螺纹996配合的内螺纹994。喷口880还包括用来密封由喷口980限定的开口的阻挡膜995。
设备972特别适用于制备用来在牙科、海运业或太空用途中除去生物膜和/或消毒塑料水管的溶液。该实施方案还可以用于制备用于进行表面消毒、传染病控制等的溶液。该实施方案的一个优点在于，通过在基本上没有引发剂的环境中将帽拧在喷口上并且不除去该帽直到要求进行引发来密封该设备，从而该阻挡膜950、995防止了反应物在没有使用时例如在运输和存放期间被引发反应。在要求产生气体时，可以从喷口将帽除去，并且从喷口将第二阻挡膜除去。然后将囊部分或全部填充液体，更换帽并且引发反应，从而气体释放出并且进入囊。
因为第二阻挡膜防止了在没有使用时例如在存放和运输期间引发反应，所以该囊不必由不可渗透材料构成，因此该设备972是有利的。
封套层、袋层、阻挡层、囊和帽可以由上面结合图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14和15所述的任一种材料构成。上面结合了图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14和15对一般反应物、优选反应物、反应物比例等进行了说明。可以通过其它本领域所公知的手段例如通过压力配合将帽密封。
可选的是，可以将阻挡膜设置在由帽壁限定的开口上。因此，该帽可以与囊分开存放和运输。这例如在其中囊可以重新使用的用途中是有利的，因此可以降低材料成本，存放空间、存放成本和运输成本。或者，可以使用任意其它的水容器例如刚性瓶来代替在图16A和16B中所示的囊。
图17A和17B分别为根据本发明构成的设备1000的再一个实施方案的剖面侧视图和透视图。总体上看，该设备1000包括袋层1035、设置在袋层1035附近的阻挡层1050以及设置在由袋层1035和阻挡层1050限定的体积中的反应物1040。袋层1035为可渗透层。阻挡层1050为不可渗透层并且形成有空腔1054和围绕着其周边的边缘1058。
由于消除了构成封套层的步骤所以简化了生产，因此设备1000特别适用于其中该设备的性能在没有封套层的情况也足够的用途。另外，消除了提供封套层以构成该设备的必要可以降低材料成本。
袋层和阻挡层可以由上面结合图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14、15、16A和16B所述的任一种材料构成。优选的是，袋层由憎水性薄膜构成，从而该袋层限制了进入该设备的水量。当前优选的实施方案是这样一种设备，其中袋层由Millipore(Bedford，MA)以DOHP商标销售的孔隙直径为0.65微米的憎水性聚丙烯薄膜构成。另一个当前优选实施方案为这样一种设备，其中袋层由Cuno公司(Meriden，CT)以060P1商标销售的聚丙烯层构成。
上面结合了图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14、15、16A和16B对一般反应物、优选反应物、反应物比例等进行了说明。
图18为根据本发明构成的设备1104的再一个实施方案的剖面侧视图和透视图。总体上看，该设备1104包括一管状瓶1106、在第一端部上与管状瓶1106螺纹连接的泵机构1112、在第二端部上与管状瓶1106螺纹连接的可拆卸部分1124以及一插入件1132。
瓶1106形成有一喷口1108，该喷口在连接在固定在形成有配合内螺纹1111的螺纹帽114中的泵机构1112上的第一端部上形成有外螺纹1109。瓶1106还形成有位于第二端部上的开口1118和用于与由可拆卸部分1124形成的配合内螺纹1126连接的外螺纹1122。可拆卸部分1124还形成为形成有围绕着其内周边用于容纳插入件1132的脊部1128。
插入件1132包括一阻挡层1150、反应物1140、袋层1130和一封套层1120。阻挡层1150形成卡扣进脊部1128中，并且形成压力配合，从而在使用期间它将保持不动并且在使用之后可以拆除并且用另一个具有类似结构的插入件更换。阻挡层1150也形成为形成有用来容纳反应物1140的空腔1154和围绕着其周边用来与袋层1130和封套层1120连接的边缘1158。可选的是，插入件1132还可以包括如结合图13和14所述一样的靠近封套层1120(未示出)的第二阻挡层。
泵机构1112包括其上安装有按钮1131并且包含有喷嘴1134的管状柱塞1133。还显示出普通泵的基本部件，例如活塞1135、圆柱形腔室1136、单通阀1137、凸缘1138和进气管1139。本领域还已知有其它可选的泵机构，例如在美国专利No.4077549中所述的机构。
设备1104特别适用于在液体例如水中产生出所要求的气体浓度，然后可以很容易通过泵机构将它输送给所要求的位置例如需要杀菌的工作台面上。可以从喷口将泵机构拆除，从而由管状瓶和可拆卸部件限定的体积可以部分或全部填充液体例如水。可以将可拆卸部分除去以安装或更换插入件1132，从而可以重新使用瓶1106、泵机构1112和可拆卸部分1124。
封套层、袋层和阻挡层可以由上面结合图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14、15、16A、16B、17A和17B所述的任一种材料构成。上面结合了图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14、15、16A、16B、17A和17B对一般反应物、优选反应物、反应物比例等进行了说明。
管状瓶和可拆卸部分可以由针对在图15、16A和16B中所示的囊和帽所述的任一种材料构成。该管状瓶可以通过本领域所公知的任意方法例如吹塑或注塑方法来形成。泵机构1112可以是本领域所公知的任意泵机构。在市场上可以买到很多种泵机构。
图20为根据本发明构成的设备1310的另一个示例性实施方案的剖面侧视图。总体上看，该设备1310包括封套层1320、设置在封套层1320附近的袋层1330、设置在袋层1330附近的阻挡层1350以及设置在由袋层1330和阻挡层1350限定的体积1354中的反应物1340以及设置由袋层1330和阻挡层1350限定的体积1355中的干燥剂1341。
袋层1330和封套层1320为可渗透层，它们允许引发剂进入反应物1340以及气体从设备1310中释放出。阻挡层1350为不可渗透层，它形成有分别用来容纳反应物1340和干燥剂1341的空腔1354、1355。阻挡层1350通过围绕着空腔1354、1355的周边进行热或脉冲密封而与袋层1330和封套层1320连接。可选的是，第二阻挡层(未示出)可以围绕着其周边密封在封套层1320附近。可以使用干燥剂1341来吸附任意周围环境的水蒸气和/或液态水，由此防止或减小在存放和运输期间水蒸气和/或液态水通入进设置在空腔1354中的反应物1340中。
该实施方案特别适用于湿用途，并且由于干燥剂的存在所以比例如在图12A、12B和12C中所示的实施方案更能抵抗过早引发反应。
封套层、袋层、阻挡层和反应物可以由结合上面的图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、5B、12A、12B、12C、13、14、15、16A、16B、17A、17B、18和19所述的任一种材料构成。在当前优选的实施方案中，封套层为由Sealed Air公司以名称SM700销售的憎水性聚丙烯共聚物薄膜，并且具有每平方英寸330个直径为0.4mm的孔、穿孔面积为6.4％、厚度大约为20微米并且水蒸气透过率为700g/m2/24小时，袋层为孔隙直径为0.65微米的挤出成形的由Millipore(MA)以商标名称MPLC销售的憎水性聚丙烯薄膜或者由Cuno公司以商标名称045ZY销售的尼龙6，6薄膜层，其厚度为大约180至约240微米、孔隙直径大约为0.45微米并且泡点约为24.1psi，阻挡层为乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)或聚氯乙烯(PVC)层，反应物包括亚氯酸钠和柠檬酸、并且干燥剂包括分子筛。
设备1310还可以结合进在图15中所示的囊，以便产生出所要求的气体例如二氧化氯在水中的浓度。该实施方案特别适用于用在湿用途中，例如用于从牙科器械中除去生物膜。一个这种设备构成用来产生出包含有50ppm二氧化氯的水性溶液。然后，将它注入到牙科器械容器中，并且使之能够流经受到生物膜污染的该器械并且过夜。上午，用水冲洗所述牙科器械。使该过程重复进行随后的两个晚上。然后测试该器械的生物膜的存在并且减小了生物膜。之后，每天用5ppm的溶液漂洗该器械一次就足以阻止生物膜在该器械中的生长。
鉴于在这里给出的集中教导和指导，专业人员可以设计、构造、测试和使用任意数量的本发明实施方式。所有需要的是本领域普通技术程度和一些例行试验。
本发明的另一个方面其特征在于形成用于输送气体的方法。该方法包括以下步骤(a)提供一种多层结构，它包括设置在袋层和阻挡层之间的中间位置处的反应物层和设置在袋层附近的封套层；并且(b)密封阻挡层、袋层和阻挡层的周边，从而将反应物设置在由袋层和阻挡层限定的体积中。
该方法具有许多变型和实施方案。例如，可以在步骤(a)之前将第二阻挡层设置在与袋层相对的封套层附近。另一个实施例在于，在步骤(b)中可以通过粘接和/或通过用热模冲压该多层结构以将这些层热密封在一起来进行该密封。
密封包括围绕着其周边将封套层、袋层和阻挡层基本上密封的方法，例如用胶水或其它密封剂将周边密封、脉冲密封、超声波密封和热密封。
在优选实施方案中，为了便于制造，成组制造出该设备。该方法包括(a)提供一层具有形成在其中的一组空腔的不可渗透材料；(b)将反应物设置在这组空腔中；(c)在这层不可渗透材料上设置一层或多层可渗透层；(d)将这一层或多层可渗透层围绕着每个空腔的周边密封在不可渗透材料层上；并且(c)围绕着每个空腔的周边切割该不可渗透层和一层或多层可渗透材料。
因为该方法使得与分开和/或手动装配和形成每个单独袋和外套相比能够更迅速且廉价地制造出本发明的设备，所以它是有利的。
在步骤(a)形成的不可渗透材料可以具有形成在其中的一组空腔，例如通过采用热成形工艺来形成这组空腔。适用于用在本发明中的热成形机包括那些由Multivac(Kansas City，MO)、Tiromat(Avon，MA)、Robert Reiser&Co(Canton，MA)以及Ulma Packaging(Woodstock，GA)制造出的机器。用于形成这组空腔的其它合适方法包括真空成形、冷成形、机械成形和泡罩或紧缩包装工艺。反应物可以在装配线上设置在这组空腔中，并且随后可以将一层或多层可渗透层设置在该不可渗透材料上，例如在装配线上将一层或多层可渗透层片材开卷铺设在该不可渗透材料上。然后可以采用本领域所公知的方法例如粘接剂、热密封方法、超声波密封方法、射频密封方法或脉冲密封方法来围绕着每个空腔的周边将一层或多层可渗透层密封在不可渗透材料上。然后可以采用本领域所公知的方法例如通过采用模具来切割该不可渗透材料和一层或多层可渗透材料，从而形成与在图12A、12B、12C、13-15、16A、16B、17A、17B、18和20中所示的那些类似的设备。
可以将这些设备插入到已经采用其它方式围绕着其周边密封的囊的喷口中。或者，可以将它插入到还没有围绕着其周边密封的囊中，然后例如通过采用粘接剂、热密封方法、超声波密封方法、射频密封方法或脉冲密封方法将该周边密封。可选的是，可以例如通过采用粘接剂、热密封方法、超声波密封方法、射频密封方法或脉冲密封方法将该设备连接在囊的壁上。
在另一个方面中，可以将上面的方法改变成构造出没有封套的设备。例如，该方法可以包括包括以下步骤(a)提供一种多层结构，它包括设置在袋层和阻挡层之间的中间位置处的反应物层；并且(b)密封该多层结构，从而将反应物设置在由袋层和阻挡层限定的体积中。
本发明的再一个方面其特征在于一种输送气体的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种用于输送气体的设备，该设备包括一封套层、设置在封套层附近的袋层、设置在袋层附近的阻挡层以及设置在由袋层和阻挡层所限定的体积中的反应物；并且(b)将该设备设置在包含有引发剂的环境中。
该方法具有许多变型和实施方案。例如，该环境可以是液态的，并且引发剂可以是水，或者该环境可以是气态的，而引发剂可以为水蒸气。该设备还可以包括可以填充所要求的液体以接收所产生出的气体的囊。
可选的是，为了提高任意本发明设备在存放和运输期间的稳定性，可以将任意干燥剂例如硅胶或分子筛结合在该设备内以在该设备使用之前清除引发剂。
本发明用于构造一种小型、成本节约并且安全的气体输送设备。另外，本发明可以用于各种用途包括向空气或水输送气体，以便实现各种目的，包括除去生物膜、杀菌、除臭、漂白和卫生处理。
原则上并且不希望局限于任何理论，由本发明设备实现的气体释放的量和速率将受到靠近反应物的可渗透层的总表面积的影响，但是不会受到该设备的几何形状的影响。也就是说，只要靠近反应物的可渗透层的总表面积大致相等并且所有其它变量保持恒定，则本发明的各个实施方案预期以相同的速率释放出相同体积的气体。已经发现，可以使用水滑石和在水滑石族中的金属氢氧化物来使本发明的一种或多种反应物稳定。例如，可以使用水滑石包括活性水滑石以及金属氢氧化物来使以下反应物和这些反应物的组合稳定酸、酸的水溶液、柠檬酸、草酸、富马酸、磷酸、酒石酸氢钾、亚氯酸盐、氯酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐。虽然不希望束缚于任何具体的理论，但是相信吸附和粘附水滑石的水和水蒸气的基本特性和能力有助于使本发明的反应物稳定。碱性添加剂与酸性添加剂相比更不容易与亚氯酸盐和其它和酸反应的反应物反应。另外，水滑石和其同族化合物吸引、吸收、吸附和/或结合水和水蒸气的能力消除或防止了例如在制造、运输和存放期间过早引发反应。水滑石用作流动活性剂的能力也是理想的，因为它使得反应物在制造期间更容易剂量和分配。已经发现活性水滑石即已经加热去除了水的水滑石使在设备例如在实施例12和13中所述的那些设备中的反应物稳定至少六个月。期望该设备具有至少一年的保存寿命。
公知作为水滑石的矿物为水滑石的天然存在形式，它具有化学式Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。适用于用在本发明的设备中的水滑石在市场上可以从DIP Chemical Industries(Mumbai，India)买到。当被活化时，该水滑石具有吸湿性，其中它在暴露于大约97％的相对湿度时吸收了大约为其重量的大约36％的水蒸气，并且具有大约为11至12的表面pH值。可以采用公知的方法例如通过使之暴露于高温一段时间例如暴露于500℃一个小时之后在低湿度环境中密封该水滑石从而它不会过早无效，从而使水滑石活化。
在水滑石族中没有金属氢氧化物可以用来使根据本发明的反应物稳定。可以用通式AwBx(OH)yCz·nH2O来说明，其中A为二价金属阳离子，B为三价金属阳离子，而C为一价、二价、三价或四价阴离子。w、x、y、z和n的数值具有以下关系0≤z≤x≤4≤w≤1/2y，并且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-。一种这样的水滑石为具有通式Mg4Al2(OH)12CO3·nH2O的水滑石，并且在市场上可以从AlcoaWorld Chemicals(Leetsdale，PA)中买到。在水滑石族中的其它合适矿物包括具有通式Mg6Fe3+2(OH)16CO3·4H2O的菱水碳铁镁石以及具有通式Ni6Al2(OH)16[(CO3)0.75(OH)0.25]·4H2O的水铝镍石。优选的是，将水滑石如此加入到反应物中，从而所得到的混合物具有大约1wt％至大约25wt％的水滑石。更优选地，所得到的混合物具有大约5wt％至大约20wt％的水滑石。
本发明的另一个方面是一种用于输送气体的设备，它包括包含有作为水蒸气选择物的材料的袋和设置在袋中用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物。术语“水蒸气选择物”在这里表示能够选择地允许水蒸气透过并且基本上阻止了液态水透过的材料。更优选的是，该材料排除了液态水的渗透。通常，水蒸气选择材料为憎水性的。熟练的专业人员通常将水蒸气选择材料称为水不可渗透材料，但是水蒸气可以透过该层，并且将使得液体水能够透过的材料称作水可渗透材料。合适的水蒸气选择材料可以由多种材料制成，包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)以及氟化乙烯丙烯(FEP)。
水蒸气选择材料也是特别有利的，因为它基本上阻止或排出了可水溶物质例如可水溶反应物、添加剂和反应副产物扩散出该设备。允许液态水透过的薄膜使得可溶物质例如可溶反应物能够透过该设备并且进入到环境中。以前曾经尝试通过采用不可溶反应物或通过将可溶物质粘接或以其它方式设置在不可溶材料例如粘土和分子筛上来改善或避免可溶物质逸出。这不是有利的，因为它引入了额外的步骤和/或费用来进行设备的制备。因此，本发明的水蒸气选择材料是有利的，因为它们阻止或排除了可溶反应物、添加剂和副产物的透过，因此不需要包含或产生不可溶反应物、副产物和/或添加剂。
水蒸气选择材料也是有利的，因为其使用消除了使用任意其它层例如其它袋层和/或封套层来将可溶物质保持在该设备中，这在设备的构建中也引入了附加步骤和费用。
优选的是，水蒸气选择材料其厚度为大约5微米至400微米，孔隙直径大约为0.05微米至大约10微米，并且其水注入压力为大约30毫巴至大约4000毫巴。优选的是，使水蒸气选择材料粘附在支撑层上或以其它方式由一支撑层支撑，从而使得液态水能够透过该支撑层，并且水蒸气选择层和支撑层之间的整体厚度大约为1毫英寸至20毫英寸。更优选的是，水蒸气选择材料其厚度为大约15微米至大约200微米，孔隙直径大约为0.25微米至大约5微米，并且其水注入压力为大约100毫巴至大约1500毫巴。优选的是，该层具有一透水支撑层，从而这两个层的总厚度为大约2毫英寸至大约10毫英寸。更优选的是，水蒸气选择材料其厚度为大约20微米至大约100微米，孔隙直径大约为1微米至大约3微米，并且其水注入压力为大约200毫巴至大约750毫巴。优选的是，该层具有水可渗透层，从而两层的总厚度为大约3毫英寸至大约8毫英寸。
一般来说，如果要求迅速进行气体的产生和释放，则更薄的层是优选的，因为层越薄，则水蒸气可以更迅速地扩散到该设备中并且引发反应，并且气体可以更迅速地从设备中扩散出。相反，如果要求气体产生和释放得更慢，则更厚的材料是优选的，例如厚度为大约5毫英寸至大约20毫英寸。另外或可选的是，如果要求气体产生和释放得更慢，则可以使用相对更小的材料的表面积。例如，可以使用包含有刚性框架的袋来构成如下面所述并且在实施例15中所示的袋，并且一层或两层袋层可以由水蒸气选择材料构成。
另外或可选的是，可以选择水蒸气选择层的孔隙直径以在其中将使用该设备的水的特定深度处产生出所要求的释放。通过提高薄膜将承受的同时保持不透过液态水的水压大小，从而越小的孔隙直径将对应于更深的操作。
适用于用在构建本发明设备的水蒸气选择材料其水蒸气透过率优选为大约2000g/m2/24小时至大约150000g/m2/24小时，如通过由日本标准协会制定的JIS L 1099-1985(方法B)，“用于布的水蒸气透过率的测试方法”来确定。水蒸气选择层其对液态水透过的阻力优选为至少大约30毫巴，如通过由国际标准化组织出版的ISO 811-1981，“织物-对水渗透的阻力的确定-静水压试验”所确定的一样。
可选的是，本发明的水蒸气选择层可以包括支撑层，用来提高层的强度和/或提高其粘接到用来构成该设备的其它材料上的能力。支撑层优选使得引发剂能够扩散或通到水蒸气选择层的表面上。例如，可以使该支撑层旋转、穿孔或具有较大的孔隙，从而使得液态水和蒸气能够通到水蒸气选择层的表面上。可以例如通过层压、铸造、共同挤出和/或粘接剂层将支撑层固定在水蒸气选择层上。优选的是，如此构成袋，从而水蒸气选择层面对着袋的内部。支撑层自身可以是憎水性的和/或亲水性的。如果是亲水性的，则可以使用该材料来将液态水和/或蒸气吸引和输送到水蒸气选择材料的表面上。合适的支撑层包括但不限于以编织、无纺和网层的形式的聚乙烯、聚丙烯、尼龙、腈纶、玻璃纤维和聚酯。优选的是，支撑层的厚度为大约1毫英寸至20毫英寸。
在前面所述的适当的水蒸气选择材料包括由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以名称060P1销售的孔隙直径为0.60微米并且其厚度为大约250微米至大约300微米的憎水性聚丙烯(PP)薄膜。由Millipore(Bedford，MA)以商标名称DOHP销售的孔隙直径为0.65微米的憎水性聚乙烯材料也是合适的。
适合用在快释设备中的另一种水蒸气选择材料包括由BHATechnologies(Kansas City，MO)以商标名称BHA-TEX销售的热粘接在5毫英寸厚的憎水性聚乙烯(PE)支撑层上的1.75毫英寸厚的憎水性聚四氟乙烯(PTFE)层。其对液态水透过的阻力至少大约为500毫巴。
图21为根据本发明构成的设备1510的再一个示例性实施方案的透视图。该设备1510包括一袋层1535，设置在袋层1535附近的中间层1570以及设置在中间层1570附近的阻挡层1550。第一反应物1540设置在由阻挡层1550和中间层1570限定的体积中，并且第二反应物1544设置在由中间层1570和袋层1535所限定的体积中。
袋层可以由上述任一种层构成。优选的是，该袋层包括一水蒸气选择层和相邻的支撑层。第一反应物和第二反应物可以为上述任一种反应物。该反应物还可以包括添加剂例如活性水滑石。中间层可以由上述任一种层构成。优选的是，该中间层包括一纤维素层例如由Bookmakers(Hagerstown，MD)销售的日本纸“ Tosa Tengujo”。阻挡层可以包括上述任一种阻挡层。在优选的实施方案中，阻挡层由大约为1毫英寸厚的金属化双轴取向聚丙烯和大约为4毫英寸厚的线性低密度聚乙烯的复合物构成。因为可以通过在一个步骤中将袋层、中间层和阻挡层的片材相互靠近设置并且围绕着这些边缘密封而且在该密封周围进行切割来构造出该设备，所以该设备是有利的。可选的是，可以将一部分设备不密封直到由这些层限定的体积充满了反应物，然后密封。或者，可以将反应物与这些层和这些层的整个周边一次分层铺设。
包括有一刚性框架的袋在本发明的另一个方面中，该设备包括一袋，该袋包括形成有至少一个开口的刚性框架和围绕着该开口设置从而由该袋限定了一体积的袋层。该刚性框架可以为如上所述的刚性阻挡层。该刚性框架可以采取一种管状部件形式，该部件可以沿着该管子具有任意形状例如圆形、椭圆形、矩形或方形横截面。如果刚性框架是管状的，则至少一个端部优选具有围绕着它设置的袋层。第二袋层可以围绕着刚性框架的第二端部设置。另外或可选的是，可以围绕着第二端部设置任意其它将形成用于反应物的封闭容器的层例如阻挡层。再一个可选方案是在第二端部上具有一可拆卸部件，例如可以除去的螺纹帽，以便例如除去和/或更换在袋内的反应物和任意其它的袋。包括刚性框架的袋是有利的，因为可以将它们装配到各种设备例如加湿器、过滤器或盒子中。还可以将它们放在容器中，并且根据用来构成刚性框架的材料，例如在用PVC制成的情况下可以沉入到溶液的底部，或者在用泡沫材料构成的情况下可以漂浮在顶部上。该设备还可以包括配重材料，以增加其停留在容器底部处的倾向。该袋包括一种或多种用来在存在引发剂的情况下产生出气体的反应物。这些反应物可以混合在一起或由其它结构例如在这里所述的在袋内的其它袋或中间层分开。
图22A和22B分别为一设备1600的示例性实施方案的透视图和剖面侧视图，该设备包括部分用刚性框架构成的袋。该设备1600包括第一袋1610、第二袋1620、第一反应物1630和第二反应物1640。第一袋由形状为圆柱形的刚性框架1614和两层袋层1616、1618构成，那两层袋层设置在刚性框架1614的任一侧面上，从而该刚性框架1614和袋层1616、1618形成用于反应物的封闭容器。第一反应物1630设置在第一袋1610中，而不是设在第二袋1620内。第二反应物1640设置在第二袋1620内。因此，通过第二袋1620使第一反应物1630与第二反应物1640分开。
刚性框架可以由任意刚性材料例如上述阻挡材料构成。例如，这些刚性材料可以包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酰基丁基苯乙烯、聚丙烯酸酯、尼龙、聚酰胺及其组合物。这些反应物可以是上述任一种反应物。这些反应物可以混合在一起或在单独的体积中分开，例如可以将亚氯酸钠设置在第一袋中，并且将柠檬酸设置在第二袋中。可选的是，这些反应物可以包括添加剂。优选的是，可以将一种或多种反应物与活性水滑石混合。
这些袋层可以由这里所述的任一种袋材料构成。例如，这些袋层可以由上述水蒸气选择材料例如PTFE/PE层构成。这些袋层还可以由一开始让水进入但是随后阻止水通过的层构成。在不希望束缚于任何特定的理论，人们相信该层在将水导入到该层上时膨胀并且该层允许水通过直到该层膨胀至使得水不再能够通过这些孔隙的程度。在当前优选实施方案中，第一袋层由水蒸气选择材料构成，第二袋层由一开始让水进入但是随后阻止水通过的层构成，并且刚性层为注塑成形PVC。
该设备还可以包括位于第一和第二袋层(未示出)的附加袋层和/或封套层。附加袋层和封套层可以由这里所述的任一种材料构成。第一和第二反应物可以为在这里所述的任一种反应物。该设备还可以包括附加袋层、封套层和/或反应物添加剂例如上述的干燥剂、稳定剂等。虽然是优选的，但是第二袋层是可选的，并且反应物不必以任何方式分开。
图23A和23B分别为一设备1700的另一个示例性实施方案的透视图和剖面侧视图，该设备包括部分用刚性框架构成的袋。该设备1700包括袋1710、中间层1750、第一反应物1730和第二反应物1740。袋1710由具有方形横截面的刚性框架1714和两层袋层1716、1718构成，那两层袋层设置在刚性框架1714的任一侧面上，从而该刚性框架1714和袋层1716、1718形成用于反应物的封闭容器。刚性框架1714由中间层1750一分为二，该中间层限定了第一体积1754和第二体积1758。第一反应物1730设置在第一体积1754中，而第二反应物1740设置在第二体积17581内。因此，第一反应物1730通过中间层与第二反应物1740分开。该设备1700还包括设置在第一袋层1716附近的第一封套层1760和靠近第二袋层1718的第二封套层1764。
刚性框架、袋层和封套层可以由在这里所述的任一种材料构成。例如，刚性框架可以由PVC构成，而袋层可以由水蒸气选择材料构成。可选的是，一层或多层袋层可以由一开始让水进入然后阻止水通过的层构成。该设备还可以包括靠近第一和第二袋层(未示出)的附加袋层和/或封套层。附加袋层和封套层可以由在这里所述的任一种材料构成。第一和第二反应物可以是在这里所述的任一种反应物。该设备还可以包括附加的袋层、封套层和/或反应物添加剂例如如上所述的干燥剂、稳定剂等。虽然是优选的，但是第二袋是可选的，并且这些反应物不必以任何方式分开。
可以通过在这里所述的任一种方法例如通过粘接剂和/或将这些袋层并且任选的封套层热密封在刚性框架上来构成包括刚性框架的袋。可以通过本领域所公知的任意方法包括在这里所述的那些方法来构成在包括刚性框架的袋内或包围着它的附加袋和/或封套层。还可以通过在这里所述的任一种方法来连接中间层和刚性框架部分。包括这些袋的设备可以用在这里所述的任一种用途中，包括但不限于管道、加湿器，并且可以用在干或湿用途中。
用于分散气体的流体分散系统本发明的再一个方面是一种用于分散气体的流体分散系统。该系统包括在这里所述的任一种用于输送气体的设备和一流体分散设备。该流体分散设备可以分散液体和/或气体。用于输送气体的设备可以设置在流体分散设备的任意位置处，例如设置在该流体分散设备的液体容器或流体出口中，从而产生出气体并且使之分散。流体分散设备可以是本领域所公知的任意流体分散设备，包括蒸发器、加湿器、用来分散流体的超声波仪、喷雾器和地毯清洁器。
图24显示出根据本发明构成的流体分散系统1800的一示例性实施方案。该流体分散系统1800包括流体分散设备1810和气体输送设备1820。该气体输送设备1820包括袋1820和设置在由袋1820限定的体积中的反应物1840，该反应物在存在引发剂的情况下产生出气体。在该实施方案中，流体分散设备1810为加湿器，袋设置在流体容器1845中。该容器装有包含有引发剂的流体1850。或者，该袋可以如在图25和26中所示一样设置在分散出口中。
气体输送设备1820可以为在这里所述的任一种气体输送设备。例如，袋1830可以包括两个相邻的袋层、位于袋层附近的阻挡层、或形成有开口的刚性框架以及围绕着该开口设置的袋层。袋1820还可以包括其它袋、一个或多个封套和/或封套层、其它反应物和添加剂，例如稳定剂和干燥剂(未示出)。袋可以通过机械手段固定在流体分散设备内，可以在流体容器中自由漂浮，或者它可以包括配重或由这样的材料构成，从而袋如图24中所示一样沉入到容器底部。
流体分散设备1810包括使流体1858雾化的部件和开口1854，包含有气体的雾化流体通过该开口离开流体分散设备1810。用于使流体雾化的部件是公知的。
流体分散设备1810可以是本领域所公知的任意流体分散设备。该流体分散设备可以通过任意手段例如机械手段、超声波手段、雾化和/或气化来分散流体。适用于本发明的许多这种流体分散设备很容易在市场上由消费者获得，例如由Honeywell Consumer Products(Framingham，MA)生产的DURACRAFTTMCool MistTM加湿器，它将液体抽进具有小开口的迅速旋转的轮子中并且将雾化液体分散进环境中。这样一种设备也是合适的，它通过使空气在与液体接触的芯来分散出液体，例如由Honeywell Consumer Products制造的CoolMoistureTM。
在本发明的另一个方面中，该流体分散系统可以包括一外壳，它设置成包含气体输送设备。该外壳可以如此安放或固定在流体分散设备出口上，从而离开流体分散设备的流体穿过气体输送设备，从而气体和流体离开该外壳并且进入环境中。
图25显示出供根据本发明的流体分散系统使用的外壳。该外壳1900可以例如安装在图24所示的流体分散设备1810上。该外壳1900形成有用于由流体分散设备分散的流体的开口1910以及用于排出气体和流体的开口1914。在外壳1900中设有一袋1930，并且反应物1940设置在由袋形成的体积中，用来在存在引发剂的情况下产生出气体。外壳1900可以安装在任意流体分散设备的流体出口上，并且除了如在图24中所示的分散设备容器中的袋之外或代替它可以采用袋1930。
图26显示出根据本发明构成的流体分散系统2000的另一个示例性实施方案。该流体分散系统2000包括流体分散设备2010、外壳2020以及气体输送设备2030。该气体输送设备2030包括袋2034以及设置在由该袋形成的体积中的反应物2038，该反应物在存在引发剂的情况下产生出气体。在该实施方案中，流体分散设备2000为加湿器，而袋2034设置在外壳2020中。容器装有包含引发剂的流体2040。
流体分散设备2010包括用于使流体2044雾化的部件和开口2048，包含有气体的雾化流体通过该开口离开流体分散设备2010并且进入外壳2020。该外壳2020形成有使得气体和雾化流体能够离开外壳2020的开口2050。
气体输送设备2030设置在外壳内，并且可以安装或固定在外壳上。该袋包括形成有第一开口2056和第二开口2058的刚性框架2054。该袋还包括分别围绕着第一开口2056和第二开口2058设置的第一袋层2060和第二袋层2064。该袋可以通过任意公知的手段(未示出)例如卡扣固定或可拆卸地安装在外壳上。
或者，气体输送设备2030可以为在这里所述的任一种气体输送设备。例如，该气体输送设备还可以包括如在这里所述的附加的袋、袋层、封套层、封套、附加的反应物和/或添加剂。该气体分散设备可以是包括上面所述那些设备在内的任一种气体分散设备。
在这里所述的流体分散系统可以用来在流体分散设备的流体容器中例如在加湿器或汽化器中的水中进行消毒、除臭和/或减少或消除细菌。另外或可选的是，可以使用该系统来将二氧化氯和/或其它气体分散进环境中以消除或除去引起异味的化合物。该系统还可以用来对周围环境进行消毒并且灭杀或灭活病原体，例如炭疽菌、天花病毒、结核杆菌或军团菌。
优选的除臭方法包括以下步骤提供上述的流体分散系统，和将所述气体输送至一种或多种引起臭味的化合物，其中所述气体灭活所述一种或多种引起臭味的化合物。优选的灭活病原体的方法包括提供上述流体分散系统和将所述气体输送至一种或多种病原体的步骤，其中所述气体灭活所述一种或多种病原体如炭疽菌、天花病毒、结核杆菌或军团菌。
用于向容器和/或管道输送气体的设备本发明的再一个方面为用于向容器输送气体的方法和设备。该设备通常包括与容器流体连通的在这里所述的任一种气体输送设备。在图18中显示出一种这样的设备，其中管状瓶1106为该容器，并且设置在管状瓶1106内的插入件1132为气体输送设备。该气体还可以从容器输送给分散设备例如泵机构1112或如在图24和26中所示的加湿器。在图16B中显示出另一种示例性设备，其中帽985和喷口880形成该容器，并且阻挡层950和袋层930形成该袋。在图16B中所示的帽可以与所述的囊或与管道(未示出)连接。图27显示出用于向容器输送气体的设备2100的另一个示例性实施方案。该设备2100通常包括袋2110、设置在由该袋2110形成的体积内的反应物2120和容器2130。袋2110包括一袋层2112、一阻挡层2114。封套层2118靠近袋层2112设置。在由袋2110形成的体积中设有由两个袋层2142、2144构成的第二袋2140以及设置在该第二袋2140中的第二反应物2148。
容器2130具有用于与第二容器2150连接的第一端板，从而可以将容器2130从第二容器2150中拆除以便拆卸和更换袋2110、反应物2120、第二袋2140和第二反应物2148。第二容器2150包括用于与容器2130连接的第一端部2152和用来与管道2160连接的第二端部2154。管道2160形成为限定有用于让流体能够进入容器2130的入口2162和具有用于让流体离开容器2130的管状部件2168的出口2164。
图28显示出用于向容器输送气体的设备2200的再一个示例性实施方案。该设备2200包括一容器2240、第一袋2210、设置在由第一袋2210形成的体积中的第一反应物2214、第二袋2220和设置在由第二袋2220限定的体积中的第二反应物2224。第一袋2210和第二袋2220每个都由围绕着其周边密封的两个相邻袋层构成以分别形成由于第一反应物2214和第二反应物2224的封闭容器。
这些袋可以由在这里所述的任一种材料构成。这些反应物可以包括在这里所述的任一种反应物，并且还可以包括添加剂例如流动活性剂、干燥剂和稳定剂。该设备还可以包括附加的封套或袋(未示出)。
该设备还包括设置在容器2240内的易碎囊2230、设置在易碎囊2230内的引发剂2232和设置在易碎囊2230周围的滤袋2234。该滤袋2234可以由不会妨碍引发剂从中通过的任意材料构成，并且在易碎囊2230破坏之后基本上保持着它。该滤袋2234是可选的，但是当易碎囊由脆性材料例如脆性塑料或玻璃构成时是优选的，从而将该易碎囊的碎片基本上保持在滤袋内。适用于本发明使用的滤袋材料的实施例为由聚合物或天然纤维例如棉花或纤维素或无纺擦了例如由DupontCompany(Wilmington，DE)制成的TYVEK无纺材料或由MarubeniCorporation(Tokyo，Japan)销售的无纺材料。
该设备还包括安装在容器2240上的活塞2250，该活塞在促动时使易碎囊2230破裂。容器2140包括用来与管道2260连接的第一端部2244和用来将袋2210、2220和易碎囊2230保持在容器2140中的保持层2248。在易碎囊2230破裂时，引发剂2232被释放出并且引发反应。滤袋2234保持着易碎囊2230的碎片。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以很容易作出许多变型和可选的设计。例如，这些袋可以由在这里所述的任一种气体输送设备代替和/或它们可以另外装在附加袋或封套中。例如，这些袋、易碎囊和滤袋可以封装在安装在该容器上的袋或封套上并且没有包括保持层，从而外袋或封套将这些袋、易碎囊和滤袋保持在容器中。可以使用在这里所述的任一种反应物。反应物可以混合在一起或例如通过袋或中间层分开。还可以将添加剂例如活性水滑石包含在该设备中。该管道可以是任意的管道，例如饮料管道。
本发明的再一个方面为一种向管道输送气体的方法。该方法包括以下步骤，提供一种气体输送设备，它包括一袋和设置在由袋限定的体积内的反应物，该反应物在存在有引发剂的情况下产生出气体，并且提供与该袋流体连通的容器。该方法还包括使该设备与一管道连接并且通过将引发剂引入到反应物中来向管道输送气体的步骤。
该管道可以是其中要求导入气体的任意管道。在期望在水性流体、气体或液体中消毒、除臭、除去生物膜和/或灭杀、抑制或灭活病原体时导入气体例如二氧化氯尤为有用。该管道可以是食物或饮料管道例如在饮料分配机中的饮料管道、在用来制作食物或饮料的设备中的管道或在水分配机例如喷水器或起泡器中的管道。该管道可以是牙科设备的一部分例如水管。该管道可以是医疗设备的一部分，例如分析器。该管道可以是在工业或家用电器例如洗碗机或煮咖啡机中的管道。
实施例1根据本发明的设备通过将由Millipore(Bedford，MA)以商标名称MPLC销售的两张孔隙直径为0.65微米的3cm×3cm亲水性聚丙烯薄膜片材的周边脉冲密封来构成一薄膜袋。采用可以从TEW Electric Heating EquipmentCorporation(台湾)买到的16″TISH400脉冲密封机将这些片材脉冲密封。该袋装有50mg亚氯酸钠和200mg柠檬酸。然后将该袋放进通过将一4cm×6cm打孔薄膜的周边脉冲密封而形成的封套中。所使用的打孔薄膜为由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)生产的SM700Cryovac打孔薄膜。然后将该组件放在装有水的1升塑料袋中15分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为6mg/L。
比较实施例2向水直接加入反应物将50mg亚氯酸钠和200mg柠檬酸加入到1升水中。让该溶液静置15分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为0.5mg/L。图8和10显示出对于向水添加相同数量和比例的反应物而言气体浓度与时间的关系。
实施例3没有封套的设备如在实施例1中所述一样构造出一设备，但是没有包含封套。然后将该组件放在装有水的1升塑料袋中15分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为5.5mg/L。在图10中显示出这种设备及其示例性使用。
示例4具有两个袋的设备。
通过将由Millipore(Bedford，MA)以商标名称MPLC销售的四张孔隙直径为0.65微米的3cm×3cm亲水性聚丙烯薄膜片材的周边脉冲密封来构成两个袋。第一袋填充有400mg亚氯酸钠，第二袋填充有1200mg柠檬酸。然后将这两个袋封装在通过将从Sealed Air Corporation得到的4cm×6cmSM700薄膜的周边脉冲密封形成的封套中，该封套每平方英寸具有330个直径为0.4mm的孔，具有6.4％打孔面积并且具有700g/m2/24小时的水蒸气透过率。然后将该设备防止装有水的1升塑料袋中，并且让它静置180分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为100mg/L。
实施例5具有三个袋和装有引发剂的易碎囊的设备根据实施例4的方法构造出两个袋，除了这些袋用由Pall(PortWashington，NY)以商标名称BIODYNE A销售的孔隙直径为3微米的尼龙6，6材料构成。第一袋填充有500mg亚氯酸钠，第二袋填充有2000mg柠檬酸。然后将这两个袋封装在通过将由Millipore(Bedford，MA)以商标名称DOHP销售的孔隙直径为0.65微米的5cm×7cm憎水性聚丙烯薄膜的周边脉冲密封形成的第三袋中。构造出易碎囊并且填充5ml水。然后将易碎囊和第三袋(包含有第一和第二袋以及反应物)封装在通过将7cm×9cm多层聚合物薄膜的周边脉冲密封形成的封套中，该薄膜其二氧化碳透过率为7000cc/m2/24小时并且其氧气透过率为21000cc/m2/24小时，并且是由Sealed Air Corporation(Ducan，SC)以商标名称PD-961 Cryovac销售的选择透过膜。采用手压使该易碎囊破裂，然后将该设备放在装有水的1升塑料袋中并且让它静置180分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为100mg/L。
实施例6具有封套和桥的设备通过将由Millipore(Bedford，MA)以商标名称MPLC销售的孔隙直径为0.65微米的3cm×3cm亲水性聚丙烯薄膜的周边脉冲密封在由Millipore(Bedford，MA)以商标名称DOHP销售的两张孔隙直径为0.65微米的3cm×3cm憎水性聚丙烯薄膜片材之间来构成双腔室薄膜袋。因此形成这样一种双腔室袋，它具有位于其外壁上的亲水性薄膜和用于将在每个腔室中的反应物分开的憎水性薄膜分隔件。该袋的第一腔室装有50mg亚氯酸钠，并且第二腔室装有200mg柠檬酸。然后将该多腔室袋放进通过将4cm×6cm打孔薄膜的周边热密封形成的封套中。所使用的打孔薄膜为由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)生产的SM700Cryovac打孔薄膜。然后将该组件放在装有水的1升塑料袋中15分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为8mg/L。
实施例7用于产生二氧化碳的设备通过将两张由Millipore(Bedford，MA)以商标名称MPLC销售的孔隙直径为0.65微米的3cm×3cm亲水性聚丙烯薄膜片材的周边脉冲密封来构成袋。该袋装有50mg碳酸钙和100mg柠檬酸。然后将该袋放进通过将4cm×6cm打孔薄膜的周边脉冲密封而形成的封套中。所使用的打孔薄膜为由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)生产的SM700Cryovac打孔薄膜。然后将该组件放在装有水的1升塑料袋中15分钟。采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520 UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度大约为50mg/L。
实施例8用于长时间释放的设备通过将两张由Millipore(Bedford，MA)以商标名称MPLC销售的孔隙直径为0.65微米的4cm×6cm亲水性聚丙烯薄膜片材的周边脉冲密封来构成袋。该袋装有500mg亚氯酸钠和2000mg柠檬酸。然后将该袋放进通过将4cm×6cm打孔薄膜的周边热脉冲密封而形成的封套中。所使用的打孔薄膜为由Millipore(Bedford，MA)以商标名称DOHP销售的孔隙直径为0.1微米的憎水性聚丙烯薄膜。然后将该设备放在装满水的2升塑料袋中。每个小时采用设定在波长为360λ的Beckman DU-520UV-Vis分光光度计测量出在水中的二氧化氯浓度。该设备以每小时产生出大约3.5mg的速度产生出气体30个小时。
实施例9根据本发明的示例性设备通过将由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以商标名称045ZY销售的尼龙6，6薄膜层片材的直径为6.1cm的周边和由Sealed AirCorporation(Duncan，SC)生产的SM700 Cryovac打孔薄膜密封在装有240mg亚氯酸钠、60mg活性水滑石和1200mg柠檬酸的阻挡层上来构成示例性设备。阻挡层由聚氯乙烯形成以形成与在图12A、12B和12C中所示的阻挡层50类似的阻挡层。它具有6cm的外径和形成在其中具有4.8cm内径的0.5cm深的空腔。这些层围绕阻挡层的边缘用环氧树脂粘接剂在不可渗透层和尼龙6，6薄膜层之间密封并且在尼龙6，6薄膜层和打孔薄膜层之间密封。靠近反应物的尼龙6，6层的表面积大约为18cm2，并且由阻挡层和尼龙6，6层限定的体积大约为9cm3。通过卡扣配合将该组件安装在一聚丙烯帽的内壁上，该帽螺纹配合在1升吹塑高密度聚乙烯塑料瓶的喷口上。该瓶装有1升水，用帽密封，并且翻转静置。采用Hach DR890比色计和标准的Hach二氧化氯方法测量出的在水中的二氧化氯浓度在45分钟时为大约25mg/L，并且在60分钟时大约为42mg/L。Hach比色计可以从Hach Company(Loveland，CO)买到。在图16A和16B显示出类似的设备及其示例性使用。
预期实施例10具有袋和封套的示例性设备通过将两张3cm×3cm由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以商标名称045ZY销售的尼龙6，6薄膜层片材的周边脉冲密封来构成一薄膜袋。将使用从TEW Electric Heating Equipment Corporation(台湾)获得的16″TISH400脉冲密封机将这些片材脉冲密封。该袋将填充240mg亚氯酸钠、60mg活性水滑石和1200mg柠檬酸。然后将该袋放进通过将4cm×6cm打孔薄膜的周边脉冲密封而形成的封套中。所使用的打孔薄膜为由Sealed Air Corporation(Duncan，SC)生产的SM700Cryovac打孔薄膜。然后将该组件放在装有水的1升塑料袋中15分钟。采用Hach DR890比色计和标准的Hach二氧化氯方法测量出在水中的二氧化氯浓度。预期在45分钟时读数大约为25mg/L而在60分钟时读数大约为42mg/L。在图1A和1B中显示出这种设备及其示例性使用。
预期实施例11包括囊和密封喷口的示例性设备如在实施例9中所述一样构造出一示例性设备，除了该组件将熔接在一升囊的内壁上。该囊将由5毫英寸厚的不可渗透层构成，该层包括聚酯外部、金属化双轴取向芯部和从Sealed Air Corporation(Duncan，SC)获得的聚乙烯内部密封层。该层在70％相对湿度和122°F下的水蒸气透过率为0.01g/100英寸2/24小时。该喷口将通过用聚丙烯进行注塑成形来构成。该囊将围绕其除了由喷口限定的开口之外的周边密封。然后将该一升囊装满水、盖帽、并且使之静置。将如在实施例9中所述一样测量在水中的二氧化氯浓度，并且在45和60分钟处预期得到类似的二氧化氯浓度。在图15中显示出这种设备及其示例性使用。
实施例12具有与水滑石混合的反应物的设备通过将水滑石以厚度不大于1英寸的层的形式设置在一盘上然后将该盘放入到温度为500℃的炉子中一个小时来激活从Alcoa WorldChemicals(Leetsdate，PA)获得的水滑石，将水滑石存放在封闭气密容器中。在激活之前和之后将该水滑石称重，并且证明大约有40％的重量损失，相信这是由于在炉子中的水和二氧化碳的损失。采用机械冲击研磨系统将从Vulan Chemical(Birmingham，AL)获得的干燥成片工业用亚氯酸钠(80％)研磨成其筛格颗粒尺寸在大约35目和70目之间(粒径大约为212微米至500微米)。将活化水滑石与磨碎的亚氯酸钠混合以形成具有以重量计大约80％的亚氯酸钠和大约20％的活化水滑石的混合物。然后在干燥的环境(71°F、40％的相对湿度)中将亚氯酸钠/水滑石混合物与其颗粒尺寸大约为25目至大约60目的干燥颗粒状柠檬酸混合。通过使之暴露于干燥空气(相对湿度小于40％)24个小时同时进行频繁的混合来使柠檬酸干燥。所得到的混合物以重量计大约有80％柠檬酸和20％亚氯酸钠/水滑石混合物。
将大约1.75可这种混合物密封在袋中。将该袋和1克分子筛干燥剂密封在由1毫英寸厚金属化双轴取向聚丙烯薄膜和5毫英寸厚线性低密度聚乙烯薄膜构成的大致为7.5英寸×9英寸的1升塑料袋中。用聚丙烯喷口和帽来密封该袋。将该设备在大约为68°F至大约80°F的室温以及相对湿度大约为50％至大约90％的环境湿度下存放。该设备在6个月后稳定，因为在6个月后不再能够检测到在亚氯酸钠和柠檬酸之间的任何反应。
实施例13具有两个袋和与水滑石混合的亚氯酸钠的设备获得在实施例12中所述的反应物和水滑石。如在实施例12中所述一样，将亚氯酸钠研磨，将水滑石活化，并且将柠檬酸干燥。制作出具有以重量计大约为95％亚氯酸钠和5％活性水滑石的混合物。将大约4.3克这种混合物密封在第一袋中，并且将大约20克的干燥柠檬酸密封在第二袋中。将这两个袋封装在用由Cuno Incorporated(Meriden，CT)以商标名称060P1销售的憎水性聚丙烯无纺薄膜构成的5.5英寸×3.5英寸封套中。将这些袋和封套以及2克分子筛干燥剂封装在由1毫英寸厚金属化双轴取向聚丙烯薄膜和5毫英寸厚线性低密度聚乙烯薄膜的复合物构成的大致为7.5英寸×14英寸的2升塑料袋中。用聚丙烯喷口和帽将该袋密封。将该设备存放在与在实施例12中所述一样的条件下。该设备在6个月后稳定，因为在6个月后不再能够检测到在亚氯酸钠和柠檬酸之间的任何反应。
实施例14具有由水蒸气选择材料构成的袋的设备如下制备出六份反应物/水滑石混合物以便分别装在一袋中将350克具有大约80％从Vulcan Chemical(Birmingham，AL)获得的亚氯酸钠和20％从Alcoa World Chemicals(Leesdale，PA)获得的活性水滑石的混合物与1400毫克从JT Baker(Pillipsburg，NJ)获得的干燥柠檬酸混合。
四份反应物/水滑石混合物分别脉冲密封在由热粘接在由BNATechnologies(Kansas City，MO)制成的5毫英寸厚BHA-TEX憎水性聚乙烯(PE)支撑层上的其平均标称孔隙直径为1.5微米的两个1.75毫英寸厚、2.5英寸×2.5英寸的憎水性聚四氟乙烯层构成的袋中。将剩下两个反应物/水滑石混合物分别热脉冲密封在用由Millipore(Bedford，MA)以商标名称DOHP销售的两个孔隙直径为0.65微米的2.5英寸×2.5英寸挤出成形憎水性聚丙烯层构成的袋中。
将总共六个袋中的每一个密封在装有水的1升塑料袋中。每隔十分钟采用Hach DR890比色计和标准Hach二氧化氯方法测量在水中的二氧化氯浓度。图29为曲线图，显示出针对上面的袋材料其二氧化氯浓度与时间的关系。方形数据点对应于用于用PTFE/PE袋层构成的设备的平均数值。圆形数据点对应于用PP袋层构成的设备的平均树脂。从图29中可以看出，具有PTFE/PE袋的设备比具有PP袋的设备更迅速地产生出二氧化氯。这至少部分由于与相对更厚的PP水蒸气选择材料相比采用了更薄的PTFE水蒸气选择材料。另外，具有PTFE/PE袋的设备产生出更多的二氧化氯，从而导致其浓度比由具有PP薄膜的设备产生出的溶液更高的溶液。
实施例15具有刚性框架的设备获得由长约2.54cm、内径约为3.81cm并且内部体积大约为29cm3的圆柱形PVC管构成的刚性框架。用在前面实施例所使用的PTFE/PE层密封第一端部。如在实施例13中所述一样制作出具有以重量计95％亚氯酸钠和5％活性水滑石的混合物。将大约2.9克该混合物封装在用由Mishima Paper Co.(Tokyo，Japan)生产的可热密封可溶纸制成的1.5平方英寸的袋中。将该袋和大约13.6克干燥柠檬酸设置在由刚性框架和PTFE/PE袋层形成的容器中，并且将由相同PTFE/PE袋材料形成的的二层密封在刚性框架的第二端部上，因此形成体积大约为29cm3的基本上封闭的袋。通过采用由3M公司(Minneapolis，MN)生产的Scotch300LSE Hi Strength粘接剂将这些层密封在刚性框架上。在使用之前让薄膜/粘接剂/刚性框架粘合体固化24小时。将所得到的设备放在大约2升的水中。在24小时之后，采用Hach DR890比色计和标准Hach二氧化氯方法测量出二氧化氯浓度。该二氧化氯浓度大约为346.7ppm。
实施例16具有用水蒸气选择材料构成的封套的设备按照下面的方式制备出每个包含有两个反应物袋的七套反应物封套。将4.3克具有约95％从Vulcan Chemicals(Birmingham，AL)获得的工业用亚氯酸钠和5％从Alcoa World Chemicals(Leetsdale，PA)获得的活性水滑石的混合物封装在用由Mishima Paper Co.(Tokyo，Japan)生产的可热密封可溶纸制成的2.75英寸×2.75英寸的袋中。将20克从J.T.Baker(Phillipsburg，NJ)获得的干燥柠檬酸一水合物封装在也由米纸制成的3.25英寸×4英寸的第二袋内。然后将这两个袋密封在其尺寸为4.75英寸×4英寸的憎水性封套内。
将67套反应物袋脉冲密封在用由Cuno Incorporated(Meridan，CT)以商标名称S8500240H销售的无纺聚丙烯薄膜构成的水蒸气选择封套中。采用Scotch300LSE Hi Strength粘接剂(3M公司，Minneapolis，MN)将剩余三套反应物袋封装在由热粘接在5毫英寸厚聚乙烯(PE)网状制成材料上的1.75毫英寸厚的PTFE层构成的水蒸气选择封套中，所得到的最终封套材料厚度大约为5毫英寸，该封套是由BHA Technologies(Kansas City，MO)以商标名称BHA-TEX销售的封套。这些封套用在内侧上靠近反应物袋的PTFE层构成，并且在测试之前让粘接剂固化24个小时。
将这70个封套的每一个封装在装满水的2升塑料袋中。采用HachDR890比色计和标准Hach二氧化氯方法在24个小时上周期地测量在水中的二氧化氯浓度。图30为一曲线图，显示出针对上面的封套材料其二氧化氯浓度与时间的关系。菱形数据点对应于用无纺聚丙烯封套材料构成的设备的平均值。方形数据点对应于用PTFE/PE复合封套材料构成的设备的平均值。从图30中可以看出，具有PTFE/PE封套的设备比具有聚丙烯封套的设备更迅速地产生出二氧化氯。
虽然已经显示并且描述了本发明优选实施方案，但是本领域普通技术人员将很容易想到许多变型和可选实施方案。因此，由于本发明可以采用其它特定形式实施，所以打算只是在所附权利要求中对本发明进行限定。
权利要求
1.一种气体输送设备，它包括包括水蒸气选择材料的袋；和设置在该袋内的反应物，该反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述水蒸气选择材料的厚度为大约0.15毫英寸至15毫英寸，并且其标称平均孔隙直径为大约0.05微米至10微米。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述袋还包括靠近所述水蒸气选择材料设置的支撑层。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述水蒸气选择材料的水蒸气透过率为大约2000g/m2/24小时至150000g/m2/24小时。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述反应物选自酸、含水的酸、柠檬酸、草酸、富马酸、磷酸、酒石酸氢钾、亚氯酸盐、氯酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐和其组合物。
6.如权利要求1所述的设备，还包括设置在所述袋中的第二袋；以及设置在所述第二袋中的第二反应物。
7.一种气体输送设备，它包括包括水蒸气选择材料的袋；分隔件，它设置在所述袋内，该分隔件限定了第一体积和第二体积；设置在所述第一体积内的第一反应物；以及设置在所述第二体积内的第二反应物，其中第一反应物和第二反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
8.一种气体输送设备，它包括阻挡层；靠近阻挡层设置的包括水蒸气选择材料的袋层；以及反应物，它设置在由所述阻挡层和袋层限定的体积内，该反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述水蒸气选择材料的厚度为大约0.15毫英寸至15毫英寸，并且其标称平均孔隙直径为大约0.05微米至10微米。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述袋还包括靠近所述水蒸气选择材料设置的支撑层。
11.如权利要求8所述的设备，其中所述水蒸气选择材料的水蒸气透过率为大约2000g/m2/24小时至150000g/m2/24小时。
12.如权利要求8所述的设备，还包括靠近所述袋层设置的封套层。
13.如权利要求8所述的设备，还包括设置在所述袋层和阻挡层之间的中间层，从而所述反应物设置在由阻挡层和中间层限定的体积中。
14.如权利要求12所述的设备，还包括设置在由中间层和袋层限定的体积中的第二反应物。
15.一种气体输送设备，它包括袋，它包括限定开口的刚性框架和围绕着开口设置的袋层；以及设置在所述袋中的反应物，其中所述反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
16.如权利要求15所述的设备，还包括由刚性框架限定的第二开口；以及围绕着所述第二开口设置的第二袋层。
17.如权利要求15所述的设备，其中所述刚性框架是管状的，并且具有圆形横截面。
18.如权利要求15所述的设备，其中所述反应物选自酸、含水的酸、柠檬酸、草酸、富马酸、磷酸、酒石酸氢钾、亚氯酸盐、氯酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐和其组合物。
19.如权利要求15所述的设备，还包括设置在所述袋中的第二袋；以及设置在所述第二袋中的第二反应物。
20.如权利要求15所述的设备，其中所述袋层包括水蒸气选择材料。
21.如权利要求15所述的设备，包括靠近袋层设置的封套层。
22.如权利要求15所述的设备，包括设置在所述袋内并限定第一体积和第二体积的分隔层。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述反应物设置在第一体积中，并且还包括设置在第二体积中的第二反应物。
24.如权利要求16所述的设备，其中所述袋层包括水蒸气选择材料，并且第二袋层包括限制或防止了液体水和水蒸气在水合作用之后透过的材料。
25.一种用于分散气体的流体分散系统，它包括流体分散设备；以及设置在所述流体分散设备内的气体输送设备，该设备包括袋，和设置在该袋内的反应物，该反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述流体分散设备为加湿器，并且气体输送设备设置在由该流体分散设备限定的流体容器中。
27.如权利要求25所述的系统，其中所述流体分散设备为加湿器，并且气体输送设备设置在由该流体分散设备限定的分散出口中。
28.如权利要求25所述的系统，其中所述袋包括阻挡层和靠近该阻挡层设置的袋层。
29.如权利要求25所述的系统，其中所述袋包括限定开口的刚性框架和围绕着该开口设置的袋层。
30.如权利要求25所述的系统，其中反应物选自酸、含水的酸、柠檬酸、草酸、富马酸、磷酸、酒石酸氢钾、亚氯酸盐、氯酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐和其组合物。
31.一种除臭方法，它包括以下步骤提供权利要求25的流体分散系统；并且将该气体输送给一个或多个产生异味的化合物中，其中所述气体将一个或多个产生异味的化合物灭活。
32.一种将病原体灭活的方法，它包括以下步骤提供权利要求25的流体分散系统；并且将该气体输送给一个或多个病原体，其中所述气体将一个或多个病原体灭活。
33.一种将气体输送给容器的设备，它包括袋；设置在该袋内的反应物；以及与该袋流体连通的容器，其中所述反应物在存在引发剂的情况下产生气体。
34.如权利要求33所述的设备，其中所述袋包括靠近袋层设置的阻挡层。
35.如权利要求33所述的设备，其中所述袋包括靠近第二袋层设置的第一袋层。
36.如权利要求33所述的设备，其中所述袋包括限定开口的刚性框架和围绕着所述开口设置的袋层。
37.如权利要求33所述的设备，其中所述反应物选自酸、含水的酸、柠檬酸、草酸、富马酸、磷酸、酒石酸氢钾、亚氯酸盐、氯酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐和其组合物。
38.如权利要求33所述的设备，其中所述容器为瓶。
39.如权利要求33所述的设备，其中所述容器包括用来与管道连接的第一端部。
40.如权利要求33所述的设备，包括设置在所述袋内的第二袋以及设置在所述第二袋内的第二反应物。
41.如权利要求33所述的设备，还包括设置在所述容器内的易碎囊；设置在易碎囊内的引发剂；以及安装在盒子上的活塞，其中活塞的驱动使易碎囊破裂，从而释放出引发剂。
42.如权利要求41所述的设备，其中所述易碎囊由玻璃构成，并且该设备还包括围绕着易碎囊设置的滤袋。
43.如权利要求33所述的设备，其中所述容器包括用来与第二容器连接的第一端部，从而该容器可以从第二容器中拆卸以便拆除和更换袋和反应物。
44.一种向管道输送气体的方法，它包括以下步骤提供一种气体输送设备，它包括袋；设置在所述袋内的反应物，该反应物在存在引发剂的情况下产生气体；以及与所述袋流体连通的容器；将该设备与管道连接；并且通过将引发剂引入到反应物中来将气体输送给管道。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述管道为食品或饮料管道。
46.如权利要求44所述的方法，其中所述管道为在牙科设备中的管道。
47.如权利要求44所述的方法，其中所述管道为在医疗设备中的管道。
48.如权利要求44所述的方法，其中所述管道为在水或饮料分配机中的管道。
49.如权利要求44所述的方法，其中所述管道为加湿器或汽化器。
全文摘要
本发明披露了用于输送气体例如二氧化碳和/或二氧化氯的设备及其使用和制造方法。该设备包括部分由憎水性材料构成的袋(30)。该袋(30)装有一种或多种反应物(40)，该反应物在存在引发剂例如水的情况下产生气体。该设备还可以包括阻挡层(550)和/或刚性框架。在另一个实施方案中，该设备与一容器(1845)结合，它可以用来向容器以及任选一管道输送气体。在另一个实施方案中，将该设备安装到包括一分散设备例如加湿器的流体分散系统中。
文档编号H04L12/18GK1627963SQ02828165
公开日2005年6月15日 申请日期2002年12月17日 优先权日2001年12月17日
发明者R·A·哈米尔顿, J·J·瓦纳 申请人:择微技术有限责任公司