并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器的制作方法

本发明涉及氙准分子光源低温消杀技术的应用领域。这是一款将氙准分子光源与活性氧簇消解滤片采用并联的方式集成在一个氙准分子光源活性氧簇消毒器的具体设计，这是一种形成矛与盾组合的典型应用，可以将氙准分子低温消杀技术发挥到尽善尽美的程度，其优点在于两点，其一是172nm激发的消杀因子活性氧簇的作用很强大，在使用氙准分子低温消杀技术作业时，可快速的将高浓度的活性氧簇降解成无害化的氧气，实现对活性氧簇的制约；其二是在使用活性氧簇消杀作业后，快速的将活性氧簇降解到安全浓度，缩短整个消杀作业的时间周期。这两者的组合应用，可以形成高效安全的新型生物屏障技术，在医疗领域、生命科学领域、养殖领域、药品食品制造生产等需要空气消毒净化的领域具有广泛的用途。

背景技术：

1、在氯化氙准分子可以发射172nm真空紫外线，有167kcal/mol的辐射能，可以切断空气中氧气分子的双键激发基态氧(o)，还可以将空气中的水分子的氢氧键切断激发基态氢氧基(ho·)也称氢氧自由基。这两者都具有极强的氧化性，在摩尔量相当的情况下，可以瞬间将有机物转化为无机物co2↑和o2↑。空气中的氮气的双键具有225kcal/mol的键能，172nm光的辐射能不能切断氮气的双键，所以在172nm辐射空气的光化学反应中，氮原子不参与，因此不会像空气放电那样滋生氮氧化合物(nox)，因此也不会形成硝酸酸雾。因此一些研究性文件将172nm真空辐射空气后的光化学产物称之为“最纯净的臭氧”，以示与空气放电产生臭氧的区别。172nm真空紫外线在工业清洗领域中已经做出了杰出的贡献。例如在目前液晶屏的制造中，172nm真空紫外线用于清洗塑化剂，将其瞬间氧化成co2↑和h2o↑。氙准分子发射的172nm的真空紫外线在工业清洗领域内的成功使用已经完美的诠释和验证了172nm的窄频真空紫外线在消杀领域必然具有无比的优秀特性。

2、由于172nm的真空紫外线的穿透能力很弱，所以在工业清洗中，氙准分子灯管距离被清洗物体表面的距离应该控制在4mm的距离范围内。已有的分析检测研究证实，基态氧与基态氢氧基的寿命在ns的时间级别，非常短暂，可以快速的与空气中的氧气、水分子形成oh-(h2o)n(水合氢氧根离子团簇)、o3-(h2o)n(水合三氧离子团簇)、o2-(h2o)n(水合超氧离子团簇)以及hco3-(h2o)n(水合碳酸氢根离子团簇)和co3-(h2o)n、(水合碳酸根离子团簇)。我们将这些真空紫外光(vuv)辐射空气后的光化学产物所形成的终端分子离子团簇称之为“活性氧簇”。活性氧簇的氧化性仅略低于基态氧和氢氧自由基，但是寿命周期在ms的时间级别。在摩尔剂量相当的情况下，可以将大分子的有机物降解到小分子的有机物，乃至无机物co2↑和h2o↑。使用活性氧簇进行的肺癌细胞核酸清除试验，在消杀后进行24次扩增未检测到有核酸印迹。由于氙准分子光源可以稳定和精确的释放消杀因子“活性氧簇”，以现有技术法规按照一类环境标准对臭氧的浓度限值(0.1mg/m3)的安全标准对空气中活性氧簇的浓度进行控制，在这个绝对安全的浓度下，在小于4h的时间内，活性氧簇可以对空气中的自然菌进行96％的消杀。这个消杀实验结果验证了氙准分子光源低温消杀技术可以在人机共处的状态下进行消杀作业。

3、在消杀实践中往往需要在2h或更短的时间内使用活性氧簇完成消杀作业，这就需要使用2-10mg/m3的活性氧簇浓度进行无人状况的消杀作业，超过安全浓度的活性氧簇对人体有害。活性氧簇自己可以降解，但是将高浓度的活性氧簇降解到0.1mg/m3左右的安全浓度，往往需要30min以上的时间，或开门窗用新鲜的空气稀释被消杀空间中的高浓度活性氧簇。等待活性氧簇自己降解的时间或使用新鲜空气稀释高浓度的活性氧簇，对于使用者来说显然都是不方便的，前者需要无谓的消耗时间，后者会对消毒过的空间引进二次污染。解决的办法是利用循环风通过活性氧簇消解滤片实现高浓度活性氧簇的快速降解。然而如何将氙准分子光源与活性氧簇消解滤片进行组合，是需要解决的技术问题。

4、本技术人的技术团队已经围绕氙准分子低温消杀技术开展了一些研究工作，并且提交了一系列专利申请。这些同日递交的专利申请在技术特征中与本专利申请所表述的技术特征个别地方具有相似性，但是作为一个完整的技术方案，又具有不同的技术特征，故在同日递交。

技术实现思路

1、在使用氙准分子光源低温消杀技术进行消杀作业时，根据本发明人委托第三方检测机构进行的消杀检测验证试验显示，当氙准分子光源激发空气产生的活性氧簇的浓度达到10mg/m3(5ppm)左右时，只需要一个小时就可以将空气中的白色葡萄球菌和自然菌杀灭99％以上，实现高水平的消杀效果。但是在消杀作业完成以后，高浓度的活性氧簇是无法使人进入室内进行工作的。这时就需要使用活性氧消解(降解)设备将室内高浓度的活性氧簇降解到0.1-0.2mg/m3(0.05-0.1ppm)安全浓度以下。(我们对活性氧簇对机体无害的安全浓度是参照我国多个标准中针对臭氧的安全浓度确定的，要求在有人或动物的情况下，活性氧簇的安全浓度应该控制在0.1mg/m3-0.2mg/m3的范围以下。)一般比较简单的做法是使用活性氧簇消解材料制作成气体过滤片，对含有高浓度活性氧簇的气体进行过滤降解消除，活性氧簇的降解产物为氧气分子和水分子。降解活性氧簇的材料与传统的可以降解臭氧的材料基本一致，例如zro2、zno、cds、wo3、fe2o3、pbs、sno2、zns、srtio3、sio2等光触媒材料以及氧化锰(mno和mno2)。分别将氙准分子光源配套风机制作成低温消毒器和将活性氧簇消解滤片配套风机制成活性氧簇消解器进行交替使用，是领域内一般可以想到的技术方案。

2、氙准分子光源与活性氧簇消解滤片可谓是一对矛盾的个体，但是在配合使用时很是不方便。经过活性氧簇消杀的空间在完成消杀作业后，仍然有高浓度的活性氧簇存在，入内使用降解材料进行消解，需要冒着对高浓度活性氧簇的吸入刺激，对机体健康非常不利。

3、将氙准分子光源与活性氧簇消解滤片采用并联的合方式集成在一个氙准分子光源活性氧簇消毒器的具体设计出的“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”的原理结构如图1所示。

4、图1是并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器结构原理图。在图1中，1是并联氙准分子活性氧簇消毒器的外壳；2是消毒器的消解舱；3是消毒器的活性氧簇激发舱；4是消解舱配套风机；5是活性氧簇激发舱配套风机；6是氙准分子灯管支架；7是氙准分子光源的灯管；8是活性氧簇消解滤片。b是并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器激发活性氧簇的状态；a是并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器消解活性氧簇的状态；图中箭头表示气流方向。由1图可见，在“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”的内部，活性氧簇激发舱与活性氧簇消解舱是分开的两个独立的腔体。这个腔体如桶装，有进风口和出风口，在各自配套的风机驱动下，气流分时分开流动，并不交叉互串。

5、其工作原理是消毒器的工作分为：(1)激发产生活性氧簇周期(b状态)；(2)活性氧簇被消解周期(a状态)。

6、当氙准分子光源的灯管点燃期间，活性氧簇激发舱配套的风机启动后，会将周边空气吹入激发仓，氙准分子灯管激发流经灯管的周边空气中的氧气分子和水分子产生活性氧簇，与灯管配套设计组合的风机在灯管点亮期间启动工作，源源不断地将周边的空气吹入灯管周边，并将激发的活性氧簇吹出活性氧簇激发仓，并被扩散到周边空气中。如果并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器是处于一个相对封闭的空间内(如汽车的车厢、飞机的机舱、轮船的船舱、设备的机舱、各种房间等)则随着并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器处于b状态的时间延长，相对封闭空间内环境中的活性氧簇的浓度会不断增加，从而实现对相对封闭空间的环境以及其中的物体表面进行消杀和净化。根据本技术人的研究团队的实验数据，当相对封闭空间环境中的活性氧簇的浓度处于0.08mg/m3-10mg/m3的浓度范围时，可以在30mim-240min的时间内对环境空气进行有效的消毒作业，根据消杀的ct关系，活性氧簇的浓度(c)越高，则消杀作业的时间(t)也就会越短。

7、在氙准分子光源的灯管熄灭期间，活性氧簇激发舱的配套的风机关闭。此时，活性氧簇消解舱中与活性氧簇簇消解片配套的风机可以启动，将周边的空气吹过消解片，如果周边空气中有活性氧簇，在通过消解滤片的瞬间，活性氧簇被降解成氧气分子和水分子。要求所采用的活性氧簇消解滤片的降解率一般应达到95％以上。

8、由对“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”工作原理可见，所谓并联并不是局限于空间的并排设计，而是在于在“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”的内部结构中分别有“活性氧簇激发舱”和“活性氧簇消解舱”，这两个舱是独立的空间。至于这两个舱在空间摆放时是并排摆放还是上下摆放，均属于本发明所述的“并联”所指的范畴，也就是说本发明所述的“并联”的实质是指上述的两个独立的舱室结构组合在一台氙准分子活性氧簇消毒器的内部。

9、活性氧簇消解滤片可采用zro2、zno、cds、wo3、fe2o3、pbs、sno2、zns、srtio3、sio2等光触媒材料以及mno和mno2，以及可以降解臭氧的材料。

10、与氙准分子灯管配套的风机(与活性氧簇激发舱配套的风机)和与活性氧簇消解滤片配套的风机(与活性氧簇消解舱配套的风机)可以采用轴流风机或/和涡流风机，可以采用轴流风机或/和涡流风机。

11、如果给“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”配套活性氧簇传感器对封闭空间内的活性氧簇的浓度进行闭环反馈检测，在“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”处于激发状态时(图1中的b状态)，传感器检测周边空气中的活性氧簇的浓度，通过反馈数字电路控制，使设备激发的活性氧簇的量可以满足周边消毒所需要的活性氧簇的消杀浓度，并实现对周边环境和物品表面的消杀需求。在消杀作业完毕后，传感器检测周边空气中的活性氧簇的浓度，通过反馈数字电路控制，使设备开始对活性氧簇进行消解，直到将周边环境中的活性氧簇的浓度降解到安全浓度以下(0.1mg/m3-0.16mg/m3，或0.1mg/m3-0.20mg/m3)。活性氧簇传感器可采用臭氧传感器，因为活性氧簇的理化性质与臭氧有很大的相似性，可以在对臭氧产生相应的传感器上也可以对活性氧簇产生响应。

12、在“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”中，激发舱和消解舱是不能同时工作的，准确的说当活性氧簇激发舱内的氙准分子灯管点亮和配套的风机启动期间，活性氧簇消解舱内的风机是不能启动的。反之，在活性氧簇激发舱内的氙准分子灯管熄灭和配套的风机停机期间，活性氧簇消解舱内的风机就可以启动。通过嵌入式数字控制系统，实现上述的控制是非常方便的常规技术。在嵌入式控制系统中，可以根据消杀作业需要，设定激发舱的工作时间和氙准分子灯管的开关时间以及设定消解舱风机的启动时间可以实现对消杀作业的全部需求。

13、“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”的技术要素之一是氙准分子光源(主要是指氙准分子光源的灯管)与消解滤片并联组合设计的技术特征在于氙准分子光源的灯管与活性氧簇消解滤片以并联组合结构模式进行组合时，采用两个风机分别于氙准分子光源的灯管与活性氧簇消解滤片配套组合，且由氙准分子光源的灯管与风机组合形成活性氧簇激发舱，活性氧簇消解滤片与风机组合形成活性氧簇消解舱，这两个舱室分别独立设计，舱室的形状是一侧进气一侧出气的矩形或圆柱形，电气控制应保障氙准分子光源灯管配套的风机与活性氧簇消解器配套的风机不能同时开启工作，且氙准分子光源的灯管在活性氧簇配套风机启动期间不得点燃(点亮)。

14、在目前众多技术的消毒作业中，往往需要在消毒作业后等待消杀因子的浓度降低到对机体安全的浓度以下才能够再次在消杀区域内进人开始工作。为了尽快将消杀因子的浓度降低下来缩短消毒周期，往往需要通风和擦拭掉物体表面沉积的消杀因子，这样不仅仅浪费时间和增加人力成本，还会难以避免的对已经消毒过的区间内引进新的微生物污染，其中包括病毒和细菌的污染，导致降低消毒水平，甚至是破坏已经消杀的区间。另外在需要人机共处的状态下进行消毒作业，消毒因子的消杀剂量和对机体的安全剂量的间距往往不大，浓度低了消毒不达标，浓度高了对机体健康有害。将消杀因子制备器件和消杀因子降解器件的这种矛与盾的设计，并配套传感器和嵌入式数字控制系统(包括其他的电气控制方法)，可以实现良好的消毒效果与机体安全之间的平衡，获得高效、安全的消杀作业。“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”将氙准分子光源与活性氧簇消解滤片有机的组合在一起，并与活性氧簇传感器和嵌入式数字控制系统结合，可以获得无与伦比的消杀效果，是当前所有低温消毒技术所无法比拟的。目前物联网技术正在快速普及，与本发明所述的采用嵌入式数字控制系统对“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”进行多机并联网络信息管理，进行远程调控、远程监督、实时记录已经属于领域内的常规技术，所以本发明所表述的采用嵌入式数字控制系统对“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”进行数字化控制已经为该设备配套信息网络信息管理系统奠定了技术基础。基于此，本发明在氙准分子光源与活性氧簇消解滤片组合以后是采用一套电气控制系统并配套臭氧传感器对氙准分子光源及其配套风机、活性氧簇消解滤片的配套风机进行联机反馈控制。

15、图2展示了将“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”置于一个封闭的空间后，设备在工作状态下，活性氧簇的气流与活性氧簇降解的气流的原理框图。在图2中，1是封闭的空间(这个空间可以是房间、车厢、船舱，也可以是风管道)；2是消解滤片；3是与消解器配套的风机；4是消解滤片舱(舱的形状可采用一侧进气一侧出气的矩形或圆柱形舱室)；5是与氙准分子光源灯管配套的风机；6是氙准分子光源的灯管；7是活性氧簇激发舱(舱的形状可采用一侧进气一侧出气的矩形或圆柱形舱室)；8是活性氧簇的气流回旋示意图；9是降解活性氧簇的气流回旋示意图。图2是对图1的原理的进一步阐述。在图2中，封闭空间所指的是一个封闭或相对封闭的空间，这个空间的大小应该与所配套的“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”所能够释放的活性氧簇的量能够满足对空间的高水平消杀作业和人机共处消杀作业的能力相匹配。这个空间可以是设备箱体、房间、车厢、船舱，也可以是风管道，等等由此类推。

16、“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”可以使用在所需要的房间内进行空气消毒，例如住宅、写字楼、会议室、餐厅、医院、食品工厂、药品工厂、各种交通工具厂等等需要室内环境空气净化的场所进行室内环境空气消杀作业。

17、“并联式带消解功能的氙准分子活性氧簇消毒器”可以作为核心部件安装在消毒柜、冷冻冷藏车等设备中形成具有消杀功能的设备，例如餐具消毒柜、食品低温消毒柜、具有消毒功能的微生物培养箱、医疗器械消毒柜、具有消毒功能的电冰箱、以及农副产品加工生产线、消毒冷藏冷冻运输车、消毒救护车等等。