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Title:
MODELED UVC RAY EMITTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/208352
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention describes a modeled UVC ray emitting apparatus (100) that automatically and sequentially irradiates different wavelengths, in the entire range of the UVC wavelength spectrum, namely between 200 nm and 280 nm, guaranteeing a significant increase in the effectiveness of the sterilisation of the areas in which it is placed. The apparatus is composed of a stationary UVC ray emitting source (1) which promotes the variation of said wavelength by means of a set of tubes circumscribing said emitting source, as well as the fluid circulating inside said tubes.

Inventors:
ROCHA AMARO NEVES CARLOS MANUEL (PT)
DE SOUSA CÁLIX ANTONIO PAULO (PT)
Application Number:
PCT/IB2022/052896
Publication Date:
October 06, 2022
Filing Date:
March 29, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ALUVIA ENGENHARIA E INVESTIG LDA (PT)
International Classes:
A61L2/10; A61L9/20; F21V1/00
Foreign References:
US20170128603A12017-05-11
JPS63133443A1988-06-06
Attorney, Agent or Firm:
VIEIRA PEREIRA FERREIRA, Maria Silvina (PT)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100), caracterizado por compreender: uma base de suporte (4); pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC (1) adaptada a uma face superior da base de suporte (4) em posição central; e um circuito de fluxo (2) adaptado na face superior da base de suporte (4) circunscrevendo totalmente a pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC (1) em posição central; em que circuito de fluxo (2) modela o comprimento de onda emitido pela pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC (1).

2. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com a reivindicação anterior, compreendendo um variador térmico com variador de fluxo (3).

3. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o circuito de fluxo (2) compreende um conjunto de tubos em material de caracteristicas não interferentes na radiação do espectro UVC.

4. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o conjunto de tubos em material de caracteristicas não interferentes na radiação do espectro UVC compreende no seu interior a circulação de um fluido.

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5. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o fluido é sujeito a variação de temperatura e variação de pressão.

6. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o variador térmico com variador de fluxo (3) está adaptado para promover a circulação do fluido dentro do circuito de fluxo (2).

7. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o variador térmico com variador de fluxo (3) está adaptado para promover a variação de temperatura do fluido dentro do circuito de fluxo (2).

8. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o variador térmico com variador de fluxo (3) compreende uma bomba de pressão.

9. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o variador térmico com variador de fluxo (3) está adaptado para promover a variação de pressão do fluido dentro do circuito de fluxo (2).

10. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que a variação de temperatura do fluido dentro do circuito de fluxo (2) compreende valores entre os 2°C e os 22°C, e preferencialmente entre os 4°C e os 20°C.

11. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que a variação de

2 pressão do fluido dentro do circuito de fluxo (2) compreende valores entre os 0,515568 kg/cm2 e os 1,000000 kg/cm2.

12. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o circuito de fluxo (2) compreende um anel de confluência (6) adaptado para garantir a confluência de fluidos dentro do circuito de fluxo (2).

13. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o circuito de fluxo (2) compreende uma caixa de expansão, localizada no anel de confluência (6), responsável por garantir o equilíbrio da pressão interna no circuito causada pelo fluido em circulação no seu interior, garantindo a acomodação do fluido nos momentos de expansão e compressão.

14. Aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações anteriores, em que o circuito de fluxo (2) modela o comprimento de onda emitido pela pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC (1) numa gama de valores compreendia entre os 200nm e os 280nm.

15. Método de funcionamento do aparelho emissor de raios UVC modelados (100) de acordo com as reivindicações 1 a 12 que compreende os passos de:

1. inicialização do circuito de fluxo (2);

2. concluídos dois minutos do processo de inicialização, a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) é elevada e estabilizada nos 20°C;

3. a lâmpada da fonte emissora (1) é ativada;

4. Concluídos cinco minutos da ativação da lâmpada da fonte emissora (1) é iniciado o processo de

3 arrefecimento gradual do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) durante um período temporal de cinco minutos até a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) estabilizar nos 4°C;

5. Atingida a estabilização da temperatura nos 4°C do fluido que percorre o circuito de fluxo (2), a lâmpada da fonte emissora (1) é desativada para que a pressão do vapor de mercúrio no interior desça, regressando o ciclo de funcionamento ao passo descrito em 2.

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Description:
DESCRIÇÃO

"Aparelho emissor de raios UVC modelados"

Domínio técnico

A presente invenção descreve um aparelho emissor de raios UVC modelados.

Antecedentes

A radiação dos raios ultravioleta (UV), é um desinfetante conhecido para o ar, água e superfícies não porosas, que tem sido utilizada com eficácia durante décadas para reduzir a propagação de bactérias, organismos, vírus, fungos, etc.

A capacidade desta radiação destruir este tipo de organismos, situa-se maioritariamente compreendida no intervalo do espectro do comprimento de onda entre 200nm e 280nm, ou seja, na gama dos UVC. Por esta razão as lâmpadas UVC, utilizadas frequentemente para o efeito, são denominadas por lâmpadas "germicidas" .

No entanto, e sob a reprodução das mesmas condições de intensidade, tempo de exposição e proximidade à fonte emissora, estudos realizados demonstraram que cada agente patogênico responde de forma diferente e singular aos diferentes comprimentos de onda dos referidos raios.

Os equipamentos desenvolvidos até à presente data recorrem à utilização de uma multiplicidade de fontes emissoras de raios UV com comprimentos de onda fixos para garantir um resultado minimamente eficaz. Na presente abordagem, pretende-se ultrapassar esta limitação do estado da técnica, garantindo-se a cobertura da totalidade do espectro dos raios UVC, incindindo com maior eficácia sobre as vulnerabilidades do tipo de agente a atingir .

Sumário

O presente pedido descreve um aparelho emissor de raios UVC modelados, caracterizado por compreender uma base de suporte; pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC adaptada a uma face superior da base de suporte em posição central; e um circuito de fluxo adaptado na face superior da base de suporte circunscrevendo totalmente a pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC em posição central; em que circuito de fluxo modela o comprimento de onda emitido pela pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC.

Numa forma de realização proposta, o aparelho emissor de raios UVC modelados compreende um variador térmico com variador de fluxo.

Ainda numa outra forma de realização, o circuito de fluxo compreende um conjunto de tubos em material de caracteristicas não interferentes na radiação do espectro

UVC.

Ainda numa outra forma de realização, o conjunto de tubos em material de caracteristicas não interferentes na radiação do espectro UVC compreende no seu interior a circulação de um fluido. Ainda numa outra forma de realização, o fluido é sujeito a variação de temperatura e variação de pressão.

Ainda numa outra forma de realização, o variador térmico com variador de fluxo está adaptado para promover a circulação do fluido dentro do circuito de fluxo.

Ainda numa outra forma de realização, o variador térmico com variador de fluxo está adaptado para promover a variação de temperatura do fluido dentro do circuito de fluxo.

Ainda numa outra forma de realização, o variador térmico com variador de fluxo compreende uma bomba de pressão.

Ainda numa outra forma de realização,o variador térmico com variador de fluxo (3) está adaptado para promover a variação de pressão do fluido dentro do circuito de fluxo.

Ainda numa outra forma de realização, a variação de temperatura do fluido dentro do circuito de fluxo compreende valores entre os 2°C e os 22°C, e preferencialmente entre os 4°C e os 20°C.

Ainda numa outra forma de realização,a variação de pressão do fluido dentro do circuito de fluxo compreende valores entre os 0,515568 kg/cm 2 e os 1,000000 kg/cm 2 .

Ainda numa outra forma de realização, o circuito de fluxo compreende um anel de confluência adaptado para garantir a confluência de fluidos dentro do circuito de fluxo.

Ainda numa outra forma de realização, o circuito de fluxo compreende uma caixa de expansão, localizada no anel de confluência, responsável por garantir o equilíbrio da pressão interna no circuito causada pelo fluido em circulação no seu interior, garantindo a acomodação do fluido nos momentos de expansão e compressão.

Ainda numa outra forma de realização, o circuito de fluxo modela o comprimento de onda emitido pela pelo menos uma fonte emissora estacionária de raios UVC numa gama de valores compreendia entre os 200nm e os 280nm.

O presente pedido descreve ainda o método de funcionamento do aparelho emissor de raios UVC modelados de acordo com a descrição anterior que compreende os passos de: 1. inicialização do circuito de fluxo; 2. Concluídos dois minutos do processo de inicialização, a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo é elevada e estabilizada nos 20°C; 3. a lâmpada da fonte emissora é ativada; 4. Concluídos cinco minutos da ativação da lâmpada da fonte emissora é iniciado o processo de arrefecimento gradual do fluido que percorre o circuito de fluxo durante um período temporal de cinco minutos até a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo estabilizar nos 4°C; 5. Atingida a estabilização da temperatura nos 4°C do fluido que percorre o circuito de fluxo, a lâmpada da fonte emissora é desativada para que a pressão do vapor de mercúrio no interior desça, regressando o ciclo de funcionamento ao passo descrito em 2.

Breve descrição

A presente invenção diz respeito a um aparelho que irradia de forma automatizada e sequencial diferentes comprimentos de onda, em toda a gama do espectro do comprimento de onda dos raios UVC, nomeadamente entre os 200nm e 280nm. O aparelho desenvolvido compreende a utilização de uma fonte emissora de comprimento de onda fixo, permitindo garantir a totalidade da gama do referido espectro entre os 200nm e 280nm através de um sistema de modelação do referido comprimento de onda dos raios UVC.

Através da utilização deste aparelho, é possível garantir a cobertura de um espectro com maior amplitude, resultando, portanto, num aumento significativo da eficácia de esterilização dos espaços. Assim, e com a abordagem do sistema desenvolvido, cada agente bacteriológico e/ou virai será irradiado no intervalo de comprimento de onda para o qual apresenta maior vulnerabilidade, tornando-se assim possível aumentar a eficácia da eliminação destes agentes através de uma redução do período de exposição necessário em cerca de um terço do tempo, quando comparado com os sistemas existentes, aumentando também assim o universo de aplicações possíveis .

Breve Descrição das Figuras

Para uma mais fácil compreensão do presente pedido juntam- se em anexo figuras, as quais, representam realizações que, contudo, não pretendem limitar a técnica aqui divulgada.

A Figura 1 ilustra uma vista do aparelho proposto. Os números de referência dizem respeito a:

100. aparelho emissor de raios UVC modelados;

1. fonte emissora estacionária de raios UVC;

2. circuito de fluxo;

3. variador térmico com controlo de fluxo;

4. base de suporte;

5. sistema de locomoção;

6. anel de confluência. A Figura 2 ilustra o espectro eletromagnético e a curva espectral de inativação celular entre os espectros dos raios UVC e UVB, fazendo também a referenciação do comprimento de onda da fonte emissora estacionária de raios UVC (1) nos 254nm.

Descrição de formas de realização

Fazendo referência às figuras, algumas formas de realização são agora descritas de forma mais pormenorizada, as quais não pretendem, contudo, limitar o âmbito do presente pedido.

O ponto de partida para o desenvolvimento do aparelho (100) assenta no conhecimento de que as ondas eletromagnéticas se deslocam sempre à velocidade de 299,792 Km/seg no vácuo, e quando essas ondas atravessam matéria diferente, vêm a sua velocidade de propagação diminuída. Este fenómeno prende-se com o facto da luz se dispersar por entre as moléculas que compõem os diferentes meios, e não afeta a velocidade dos fotões. Assim, e para uma dada frequência de luz, o comprimento de onda é proporcional à velocidade da onda, c = v x À, em que c representa a velocidade, v representa a frequência e À o comprimento de onda. Portanto, para o caso em que se verifique uma redução da velocidade c, o comprimento de onda À também irá diminuir, mantendo-se a frequência v inalterada. Assim, quanto mais denso o meio a percorrer, mais baixo o comprimento de onda, e vice-versa.

Assim, e partindo deste princípio, o presente pedido descreve um aparelho emissor de raios UVC modelados (100) compreendendo uma fonte emissora estacionária de raios UVC (1), instalada em posição central em relação a um circuito de fluxo (2), ou sistema alternador. 0 circuito de fluxo (2) circunscreve lateralmente a fonte estacionária de UVC (1), e é responsável por modelar o comprimento de onda emitido pela fonte (1) garantindo-se assim a emissão de raios UVC com a cobertura de toda a gama de valores respeitante entre os 200nm e 280nm.

A base de suporte (4) do aparelho emissor de raios UVC modelados (100) compreende a utilização de uma base de alojamento para os circuitos elétricos e eletrónicos, encontrando-se adaptada para garantir a segurança e funcionamento dos diversos módulos do emissor (100), e um circuito de refrigeração colocado no exterior.

Para uma das formas de realização propostas, a fonte emissora de raios UVC (1) do aparelho (100) compreende uma lâmpada de vapor de mercúrio, que no inicio da sua atividade (arranque) emite um comprimento de onda situado nos 288nm, só atingindo o pico de performance estável com um comprimento de onda situado nos 254nm ao fim de cinco minutos sensivelmente, momento no qual se verifica a existência de vapor suficiente no interior da lâmpada capaz de gerar a pressão necessária à reação. Ao longo dos cinco minutos de aquecimento da lâmpada da fonte emissora (1), e uma vez que durante este aquecimento, os raios emitidos abrangem os comprimentos de onda compreendidos entre os 288nm e os 254nm, o referido aquecimento promove só por si, o efeito germicida neste intervalo. Atingido o ponto de funcionamento estabilizado / estacionário, a restante modelação dos raios emitidos entre os 254nm e 200nm é, portanto, garantida por refração através da sua incidência no circuito de fluxo (2). O circuito de fluxo (2), numa das formas de realização propostas não limitativas, compreende a utilização de um circuito fechado de tubos, que na perspetiva de aumentar a versatilidade do dispositivo (100), poderá compreender a utilização de múltiplos circuitos independentes entre si. O circuito de fluxo (2) compreende vários tubos transparentes e/ou translúcidos dispostos verticalmente, oito numa das formas preferenciais de realização não limitativas, os quais se encontram interligados por intermédio de um anel de confluência (6) fechado que poderá ser realizado em PVC ou outro material devidamente apropriado para o efeito. Os tubos verticais do circuito de fluxo (2) apresentam pelo menos o mesmo comprimento da fonte emissora estacionária de raios UVC (1), e estruturalmente são construídos através de uma composição em quartzo puro de forma a não interferirem no espectro UVC emitido pela fonte estacionária (1). Os tubos do circuito de fluxo (2) compreendem a utilização de material de características não interferentes na radiação do espectro UVC, numa das formas propostas de realização em quartzo puro isento de carbono e sensivelmente 2mm de espessura, dentro dos quais circula um fluido, que, na forma de realização proposta, quando sujeito a variações térmicas numa gama compreendida entre os 2°C e os 22°C, idealmente entre os 4°C e os 20°C, sofre alterações na sua densidade, respetivamente entre os 1000g/cm 3 e os 0,998232 g/cm 3 , e na sua pressão, respetivamente entre os 0,515568 kg/cm 2 e os 1,000000 kg/cm 2 . O fluido em circulação poderá, numa das diversas formas possíveis de realização existentes, compreender água desionizada e/ou dessalinizada para redução dos níveis de cristais de sódio, mas alternativamente poderão ser utilizados outros tipos de soluções, nomeadamente gel com densidade variável controlada eletricamente, gases, ou outros tecnicamente adequados para o efeito. O circuito de fluxo (2) compreende ainda uma caixa de expansão, localizada no anel de confluência (6), responsável por garantir o equilíbrio da pressão interna no circuito causada pelo fluido em circulação no seu interior, garantindo a acomodação do fluido expandido nos momentos de aumento de temperatura.

O variador térmico com controlo de fluxo (3) será responsável pelo controlo térmico do fluido no interior dos tubos do circuito de fluxo (2), bem como pelo controlo do fluxo e respetiva circulação no seu interior. O variador térmico (3) compreende a utilização de um radiador para a realização do processo de arrefecimento do fluido, e uma resistência para garantir o aquecimento do mesmo, sendo, em ambos os procedimentos, utilizado um termostato para garantir a precisão da leitura da temperatura. O variador térmico (3) é pré-programável no sentido de possibilitar a programação de ciclos de funcionamento em função da necessidade, possibilitando não só definir as gamas de temperatura, e correspondente gama de incidência dos UVC, mas também a sua duração temporal de ação. Esta programação permite ajustar o funcionamento do aparelho para funções especificas, nomeadamente a eliminação de vírus específicos por exposição a comprimentos de onda particulares. O variador térmico com controlo de fluxo (3) compreende ainda uma bomba de pressão que é responsável por controlar a pressão do fluido presente dentro circuito de fluxo (2), garantindo, juntamente com a caixa de expansão, a integridade e longevidade estrutural dos tubos do circuito de fluxo (2). A alteração da temperatura, densidade e pressão do fluido presente no interior do circuito de fluxo (2), irá promover a alteração do comprimento de onda dos raios emitidos pela fonte emissora (1) quando estes atravessarem os tubos. A circulação forçada do fluido no interior dos tubos do circuito (2), bem como o controlo das suas variações de temperatura, são asseguradas por um dispositivo termo-controlador de fluxo, designado por variador térmico com controlo de fluxo (3). A estabilização da temperatura em determinados níveis, permite a obtenção de valores diferenciados ao longo da referida gama, obtendo por exemplo comprimentos de onda entre os 235nm e os 240nm. A versatilidade na obtenção de diversos comprimentos de onda permite definir com maior clareza quais os agentes virológicos e/ou bacterianos que se pretendem eliminar. Assim, e com a possibilidade de variar os comprimentos de onda de incidência, é possível otimizar e melhorar a performance dos dispositivos criados para o efeito, uma vez que esta variação do comprimento de onda emitido vai permitir reduzir a sobredosagem de comprimentos de onda, permitindo uma variação linear ao longo de todo o espectro coberto, e a redução dos tempos de exposição nos espaços envolventes de aplicação .

De uma forma não limitativa e exemplificativa, o fluido presente no interior do circuito de fluxo (2), a uma temperatura de 4°C promove um desvio no comprimento de onda dos UVC emitidos pela fonte emissora (1) para a gama dos 201nm. Para esta gama de temperatura, e por forma a atingir a alteração de comprimento de onda pretendido, e recorrendo à atuação da bomba de pressão do variador térmico com controlo de fluxo (3), é imposto ao fluido uma pressão aproximada de 0,515568 kg/cm 2 . Analogamente, para a obtenção de um desvio no comprimento de onda dos UVC emitidos pela fonte emissora (1) para a gama dos 215nm, a temperatura correspondente do fluido será aproximadamente 7°C e uma pressão de 0,534748 kg/cm 2 . Para a obtenção de um desvio no comprimento de onda dos UVC emitidos pela fonte emissora (1) para a gama dos 240nm, a temperatura correspondente do fluido será aproximadamente 12°C e uma pressão de 0,645718 kg/cm 2 . A correlação entre a temperatura, densidade e pressão do fluido, associada à variação e modificação do comprimento de onda é suscetível de regulação individual não limitativa para cada tipo de aplicação do aparelho emissor (100). De salientar que a título exemplificativo e para o caso particular descrito, a densidade proposta para o fluido é 1,0000 g/cm 3 , ou apresenta valores decimais e/ou centesimais muito próximos deste, apresentando variações muito ligeiras.

A calibragem e programação do aparelho (100) no que diz respeito aos comprimentos de onda emitidos entre os 200nm e 280nm, é passível de ser garantida com o recurso a um espectrómetro, garantindo que um ciclo de operação de dez minutos cobre a totalidade do espectro UVC anteriormente referido .

A tipologia utilizada, permite também otimizar e baixar consideravelmente consumos energéticos do aparelho (100), situando-se o seu consumo global aproximadamente nos 500 watts. Em termos dimensionais, numa das formas de realização propostas, o aparelho emissor de raios UVC modelados (100) apresentará sensivelmente uma altura de l,5m e 0,5m de largura. A fonte emissora estacionária de raios UVC (1), numa das formas propostas de realização não limitativas, compreende a utilização de uma lâmpada emissora de raios UVC com 350W de potência, com dimensões aproximadas de l,20m x 20mm.

O método de funcionamento do aparelho emissor de raios UVC modelados (100), numa das formas propostas de realização, compreende os passos de: 1. inicialização do circuito de fluxo (2); 2. concluídos dois minutos do processo de inicialização, a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) é elevada e estabilizada nos 20°C; 3. a lâmpada da fonte emissora (1) é ativada; 4. Concluídos cinco minutos da ativação da lâmpada da fonte emissora (1) é iniciado o processo de arrefecimento gradual do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) durante um período temporal de cinco minutos até a temperatura do fluido que percorre o circuito de fluxo (2) estabilizar nos 4°C; 5. Atingida a estabilização da temperatura nos 4°C do fluido que percorre o circuito de fluxo (2), a lâmpada da fonte emissora (1) é desativada para que a pressão do vapor de mercúrio no interior desça, regressando o ciclo de funcionamento ao passo descrito em 2.

A presente descrição não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações apresentadas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações. As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.