基于波长的消毒系统和方法以及控制策略与流程

1.本公开总体上涉及用于通过使用各种波长的光辐射对物体上的污染物进行照亮和消毒的系统和方法、以及控制循环策略。


背景技术：

2.某些波长的紫外线(uv)光谱电磁辐射可用作杀菌物，以对被污染的物体进行消毒和/或灭菌。某些装置使用宽波长荧光灯管，但是这些装置含有重金属，对环境不安全。由于法规合规性问题，宽波长荧光灯管通常不用在车辆中。


技术实现要素：

3.本公开涉及消毒/灭菌装置及相关联的控制策略。本公开的一种示例性消毒/灭菌装置可以包括多个发光二极管(led)元件，所述led元件共同地提供选自光谱任何部分的各种波长的电磁辐射的宽光谱。各个led元件可被配置为发射uv
‑
a、uv
‑
b、uv
‑
c、ir和具有选定色调的可见光中的任何一种。各种led元件可以组合地使用，以提供污染物照亮和对目标物体(如手机或类似物体)上的污染物进行消毒/灭菌。
4.一般来说，本公开的示例性装置的清洁元件可以通过波长调制进行调整，以对污染物进行消毒或灭菌。为了描述的简洁性和明确性，一些描述可以提及消毒或灭菌，甚至一般地提及清洁，但是应理解，被配置为进行消毒的元件也可以被配置为进行灭菌。
5.在某些情况下，清洁装置可以包括具有多个led元件的外壳，这些led元件各自以至少一个波长范围发射辐射。该示例性清洁装置还可以包括充电装置，该充电装置可以包括用于为正被清洁的装置进行充电的有线或无线充电元件。
6.该示例性清洁装置可以包括控制器，该控制器被配置为执行特定配置的清洁循环，在该清洁循环中，这些led元件可以以各种序列循环开启或关闭，以提供独特的用户体验。本文公开的清洁策略相对于对各种不同的目标物体的灭菌有效性给客户灌输了信心。例如，用户可能希望在行驶周期内对手机或其他物体和装置(如手表、奶嘴等)进行灭菌。本文的系统和方法可以具有20分钟的灭菌目标时间，但是也可以向用户提供例如大约60、45、30、25、20、15、10、5和1分钟(或介于其间的任何时间)的目标清洁循环完成时间。目标清洁循环完成时间可以是大于或小于20分钟的任何合适时间。
7.清洁装置可以被控制为既能照亮目标物体(如移动装置)上存在的污染物，又能利用消毒和/或灭菌来清洁污染物。清洁后过程可以用来照亮残留污染物，这些残留污染物可以通过物理清除来进行清除。也就是说，虽然污染物已被消毒/灭菌，但是这些污染物的物理残留物可能仍然存在。控制策略可以包括向用户显示以下消息：可以擦除在完成清洁循环的灭菌/消毒后仍然被照亮的污染物。
附图说明
8.参考附图阐述具体实施方式。使用相同的附图标记可以指示类似或相同的项。各
种实施例可利用除了在附图中示出的元件和/或部件之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件不一定按比例绘制。在整个本公开中，根据上下文，可以可互换地使用单数和复数术语。
9.图1描绘了可以实施用于提供本文所公开的系统和方法的技术和结构的说明性架构。
10.图2是根据本公开构造的示例性消毒器装置的横截面图。
11.图3以图形方式示出了本公开的示例性清洁循环控制策略。
12.图4是本公开的示例性方法的流程图。
具体实施方式
13.现在转至附图，图1描绘了可以实施本公开的技术和结构的说明性架构100。架构100可以包括可以位于车辆104(诸如汽车)内的装置102。装置102可以包括可以在车辆104内使用并根据需要移除的便携式装置。替代地，装置102可以集成到车辆104的内部。例如，装置102可以集成到车辆的驾驶员与乘客前座之间的控制台103中。
14.一般来说，装置102可以被配置为照亮和清洁目标物体，如位于装置102内的智能手机。图2中示出了一种示例性使用情况，并在下面进行描述。装置102可以照亮目标物体上的污染物，这使得用户能够可见地识别污染物。通过将uv
‑
a和/或uv
‑
b光投射到目标物体上，可以实现对污染物的照亮。也可以利用红外线(ir)光谱辐射以及可见光波长辐射来实现照亮。如将更详细地讨论的那样，装置102可以包括一个或多个照明元件，这些元件选自uv
‑
a光、uv
‑
b光、ir光、可见光或其组合中的任何一种。应理解，uv
‑
a和ir光可能有助于突出目标物体上可能存在的细菌中的有机物和其他不卫生的有机物的可见度。
15.装置102可以被配置为使用三个波段的uv光中的一个或多个来对装置进行清洁(例如，灭菌或消毒)：a、b和/或c波段辐射。uv
‑
a波段的上部包含380
‑
400纳米波长的可见光，但在uv
‑
a波段中用于灭菌的曝光时间将以天为单位。uv
‑
c波段中最有效的波长为大约264纳米。根据功率级，这一效率点使得能够在大约十分钟内完成灭菌。可以肯定的是，装置102可以被配置为执行具有用户指定的持续时间的清洁循环。
16.总而言之，装置102可以被配置为使用uv
‑
c波段光以获得一个或多个最佳灭菌时间。装置102可以包括uv
‑
c led阵列，用以完成对目标物体的充分覆盖。这些uv
‑
c led可以360度照亮目标物体周围。如上所述，装置102可以利用各种光元件来复制其他波段的光(uv
‑
b、uv
‑
a、可见光和红外光)，以用户可视地看到在清洁之前目标物体的状态以及在清洁期间的有效性。装置102可以被配置为根据需要管理照明元件的激活时间，以便使清洁循环期间的功耗(即，电流消耗)最小化。装置102还可以被配置为建立客户人机界面策略，用以管理以下事实：一些污染物(例如，滋补水、洗涤剂、牙膏、橄榄油)对用户不呈现细菌或人体体液，但在清洁循环之后可能仍然可见。可以通过车辆104内的显示器112指示用户擦除这些残留污染物。例如，显示器112可以包括消息113，该消息指示已经对手机进行了灭菌并且可以擦除任何残留污染物。
17.现在参考图2，其示出了装置102的横截面图。一种示例性装置可以包括至少一个在uv
‑
a波段发光的led照明元件、至少一个在uv
‑
b波段发光的led照明元件、至少一个在uv
‑
c波段发光的led照明元件以及至少一个在ir波段发光的led照明元件。
18.更详细地说，装置102可以包括具有第一表面108和第二表面110的外壳106。第一表面108可以铰链地联接到第二表面110，以使目标物体101能够被放置到外壳106中。也可以利用第一表面108与第二表面110之间的其他联接配置。例如，第一表面108可以包括覆盖第二表面110的可伸缩封盖或者盖子。第一表面108可以用过渡部分114联接到第二表面110，从而使得外壳106大致呈u形。
19.装置102可以包括清洁元件阵列，如清洁元件116a和清洁元件116b。在一些描述中，这些清洁元件也可以被称为第一元件。例如，清洁元件116a可以被称为在uv
‑
c波段中发射紫外线辐射的第一元件。也就是说，清洁元件116a和116b各自以适于对污染物进行消毒或灭菌的第一波长发射辐射。由于led照明元件以聚焦的方式产生光，并产生聚光效果，因此可以使用多个led清洁元件。例如，一个uv
‑
c波段led灯在其265纳米的额定工作点周围可能只有大约15纳米直径的分布图案。
20.一般来说，清洁元件阵列116a和116b各自以大约100纳米到大约280纳米(包含端值)的波长范围将紫外线辐射发射到外壳中。一般来说，清洁元件阵列116a和116b各自在电磁辐射光谱的uv
‑
c波段发射uv辐射。清洁元件116a和116b中的每一个都可以包括已经被配置为发射uv
‑
c波段辐射的led照明元件。清洁元件阵列可以包括比示出和描述的那些更少或更多的led照明元件。可以选择清洁元件阵列的数量，以便实现对外壳106中的目标物体101的360度覆盖。例如，清洁元件阵列可以被布置在外壳106的第二表面110上。
21.采用光管形式的第二清洁元件118可以与外壳的第一表面108相关联。第二清洁元件118还可以发射uv
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c波段的辐射波长。清洁元件阵列和第二清洁元件118可以被合作激活，以提供对目标物体101的360度清洁。如上文所公开的，第二清洁元件118可以包括清洁元件阵列，而不是光学导轨。
22.第二清洁元件118可以由光管辅助，该光管从第一端120到第二端122逐渐变细，以传递uv光。更详细地说，第二清洁元件118可以是光学硅树脂光管，该光管从第一端120处的直径两毫米逐渐变细到第二端122处的直径大约一毫米，以形成自然光学器件。另外，我们将向背部中模塑光学器件，以确保在整个长度上光强度均匀。
23.装置102还可以包括一个或多个污染物暴露元件。这些污染物暴露元件可以包括已经被配置为发射uv
‑
a波段辐射、uv
‑
b波段辐射、uv
‑
c波段辐射和/或ir辐射中的任何一种的led照明元件。这些污染物暴露元件以照亮目标物体101上污染物的第二波长发射辐射。
24.例如，第一污染物暴露元件124是led照明元件，所述led照明元件以大约315纳米到大约400纳米(包含端值)的波长范围将紫外线辐射发射到外壳中。第一污染物暴露元件124可以替代地在大约380纳米至415纳米(包含端值)的波长下操作。大体上，第一污染物暴露元件124可以发射uv
‑
a波段辐射。
25.黑灯可以发射长波uv
‑
a光，而可见光极少，这使得有机污染物被突出，并且荧光物体发出辉光而不被可见光冲淡。另外，黑灯所发射的低功率uv
‑
a辐射对皮肤或眼睛没有危害，并且不需要防护就可以观看。还应理解，uv
‑
a波段光还可以突出可能含有细菌的有机材料，但是它也可以照亮不是细菌或感染源、并且可能不会被uv
‑
c光灭菌的物质。装置102可以被配置为提示用户对目标物体101进行物理清洁，以清除在被消毒/灭菌之后仍然发光的残留污染物。在uv
‑
a光下会发出荧光的一些有机材料包括滋补水、防冻液、维生素a和b、洗衣液、化妆品、牙膏、菜籽油等已知化合物。血液和其他一些体液在uv
‑
a光下也可能会发出
荧光。这些在清洁后可能都会残留在目标物体上，可以通过物理清洁(如用布擦拭目标物体)来清除。
26.第二污染物暴露元件126包括led照明元件，所述led照明元件被配置为将红外辐射(例如，高于700纳米的辐射波长)发射到外壳中。装置102可以包括发射uv
‑
b波段辐射的第三污染物暴露元件128。例如，第三污染物暴露元件128以大约280纳米至大约315纳米(包含端值)的波长范围发射紫外线辐射。
27.装置102还可以包括在外壳内发射可见光的通知元件130。通知元件130可以包括发射具有选定色调的可见光的led照明元件。例如，通知元件130可以被配置为发射绿色光。通知元件130可以被激活以向用户识别清洁循环已经完成或接近完成。
28.本文公开的各种发光元件可以通过印刷电路板134与控制器132电联接。控制器132可以直接安装到印刷电路板134上。各个led元件可以使用导线或迹线联接到印刷电路板134。
29.控制器132可以包括处理器136和存储器138。存储器138存储有指令，这些指令由处理器136执行，以执行清洁循环管理和通知的各个方面，通常被称为装置控制逻辑。当提到由控制器132执行的操作时，应理解，这包括由处理器136执行指令。
30.装置102还可以包括充电元件140。控制器132可以激活充电元件140以对目标物体101进行充电。充电元件140可以包括感应充电器线圈，该感应充电器线圈使用导热塑料注塑成型(或以其他方式集成)到第一表面108中。控制器132通常被配置为执行清洁循环，该清洁循环可以包括一组协调的程序，这一组协调的程序至少包括照亮目标物体上的污染物以及污染物消毒/灭菌。
31.图1和图3共同地示出了由控制器132执行的示例性清洁循环。该示例性清洁循环的持续时间大约为15分钟。控制器132可以被配置为执行清洁循环，该清洁循环包括激活第一污染物暴露元件124、第二污染物暴露元件126和/或第三污染物暴露元件128的任意组合。如线300(uv
‑
b)、302(uv
‑
a)和304(ir)所示，这些污染物暴露元件可以在清洁循环的持续时间内操作，从开始到第15分钟时结束。虽然已经公开了uv
‑
a、uv
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b和ir光谱中的单一污染物暴露元件，但是应理解，在装置102中可以包括这些类型的led照明元件中的每一种的一个以上。
32.控制器132可以同时激活清洁元件阵列116a和116b以及第二污染物清洁元件118，以对目标物体进行灭菌/消毒。清洁循环可以包括激活清洁元件阵列116a和116b以及第二污染物清洁元件118大约十至十二分钟。在一种使用情况下，如线306所表示，第二污染物清洁元件118以连续的速度操作12分钟。如线308所示，清洁元件阵列可以以连续的速度激活大约十分钟。然后，控制器132可以从第十分钟到第十二分钟使由清洁元件阵列116a和116b发射的辐射衰减。
33.在大约第十分钟时，控制器132可以激活通知元件130，以用特定色调(例如绿色)的可见光照亮外壳。如线310所示，控制器132可以被配置为从第十分钟到第十二分钟渐进地给通知元件130供电。通知元件130从第12分钟到第15分钟处于满功率。通知元件130随着使清洁元件衰减而渐进地被激活。
34.控制器132提供可视的清洁“进行中”指示。也就是说，清洁元件116a、116b和118可以发射波长为264纳米的人眼不可见的uv光。因此，即使装置为“开启”，它也可能看似未点
亮。可以发射深蓝色的uv
‑
a波段光，让客户知道清洁/消毒动作正在进行中。
35.在大约415纳米(可见光)和700纳米以上(红外)的一般外壳照明，会使体液(唾液、指纹等)发出荧光，为目标物体的清洁度提供视觉指示。当清洁循环完成时，控制器132可以用绿色光的辉光或闪烁来照亮外壳。由于人眼对保持类似照明强度的外观的相对敏感性，可以在外壳中加入比绿色元件更多的蓝色光uv
‑
a元件。
36.一般来说，控制器132可以被适配为最初突出显示表明需要进行清洁的证据；也就是说，通过使用一种或多种类型的污染物暴露led元件来识别目标物体上存在的污染物。如果存在污染物，并且如果污染物可以被照亮，控制器132可以执行第一级led激活。例如，在第一级下，可以尝试使用uv
‑
a、uv
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b和/或ir辐射来照亮污染物。
37.如果未能在这第一级下照亮污染物，那么可并行进行的下一级说明将示出按照由于非可见uv
‑
c波段光而发生的清洁序列的视觉光。污染物暴露led元件下的目标物体需要灭菌，并且正在被灭菌。其净效果是提高客户对清洁过程的所认知有效性程度的信心。
38.在一种示例性使用情况下，本公开的装置可以被配置为利用与外壳的顶部相关联的两个或更多个uv
‑
c led在整个序列(例如，清洁循环)中应用uv
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c辐射。可以利用在清洁循环开始时点亮的uv
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b、uv
‑
a和ir led来对uv
‑
c led元件进行补充，从而可视地照亮污染物。当uv
‑
c清洁过程接近完成时间时，控制器132可以使uv
‑
c led元件渐暗，但使uv
‑
b和ir led保持处于活动状态。
39.对于外壳的底面，控制器132可以全力激活手机下方的光管uv
‑
c led，直至顶面uv
‑
c led阵列关闭。当uv
‑
c消毒/灭菌过程接近完成时，控制器132可以使通知led渐明以表示完成，并维持通知led持续一段时间，在此期间，uv
‑
a和/或ir led也可以保持点亮。
40.控制器132可以被配置为在显示器112上向用户提供屏幕消息，说明如果目标物体在隔室被绿色(或其他色调)照亮后仍然示出污染物的视觉证据，那么这些都是应该被擦除的化学品(而不是细菌)。
41.图4示出了用于控制本公开的装置的清洁循环的示例性方法。该方法可以包括步骤402：激活污染物暴露元件，该污染物暴露元件在清洁循环开始时以照亮物体上的污染物的波长发射辐射。污染物暴露元件的波长包括大约380纳米至415纳米(包含端值)的紫外线
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a或紫外线
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b。如上所述，可以使用污染物暴露元件，如uv
‑
a、uv
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b和/或ir。
42.该方法可以包括步骤404：激活清洁元件，该清洁元件以被选择以对物体上的污染物进行消毒或灭菌的波长发射辐射。清洁元件的波长对应于紫外线
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c辐射。在一些使用情况下，步骤402和404可以并行执行。
43.该方法还可以包括步骤406：在清洁循环结束时，循环关闭清洁元件，同时污染物暴露元件为活动的。该方法可以包括步骤408：向用户显示一条消息，说明可以清除物体上的任何残留污染物，同时使该一个或多个污染物暴露元件保持在活动状态。该方法可以包括步骤410：激活指示清洁循环结束的彩色光元件。该彩色光元件可以照亮外壳的内部。替代地，彩色光元件可以包括位于外壳外部的指示器。该方法可以包括激活感应充电元件以对物体进行充电的步骤。
44.虽然以上公开已经在涉及车辆以及具体地作为示例部署在车辆的控制台中的装置的特定场景中进行了描述，但是本公开并不限于此。示例性装置、系统和/或方法可以有利地部署用于任何期望的车辆中，这些车辆可以包括汽车(自主和非自主)、休闲车(rv)、公
共汽车、火车、船、飞机等。示例性装置、系统和/或方法还可以被适配用于其他地点，如家庭、建筑物、椅子、桌子、学校、机场(和其他交通枢纽)等。
45.在以上公开中，已经参考了形成以上公开的一部分的附图，附图示出了其中可实践本公开的具体实现方式。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行结构改变。本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确地描述，本领域技术人员都将认识到结合其他实施例的此类特征、结构或特性。
46.计算机可执行指令包括例如指令和数据，所述指令和数据当在处理器处执行时致使通用计算机、专用计算机或专用处理装置执行特定功能或功能组。计算机可执行指令可以是例如二进制代码、中间格式指令(诸如汇编语言)或甚至源代码。尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题，但是应理解，在所附权利要求中限定的主题不必限于上面描述的所述特征或动作。而是，所描述的特征和动作被公开作为实施权利要求的示例性形式。
47.本领域技术人员应了解，本公开可在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践，所述计算机系统配置包括内置式车辆计算机、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、网络pc、小型计算机、大型计算机、移动电话、pda、平板电脑、寻呼机、路由器、交换机、各种存储装置等。本公开还可以在分布式系统环境中实践，其中通过网络链接(通过硬连线数据链路、无线数据链路或通过硬连线数据链路与无线数据链路的任何组合)的本地和远程计算机系统两者都执行任务。在分布式系统环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储装置两者中。
48.应注意，上述传感器实施例可以包括计算机硬件、软件、固件或其任意组合，以执行它们功能的至少一部分。例如，传感器可以包括被配置为在一个或多个处理器中执行的计算机代码，并且可以包括由计算机代码控制的硬件逻辑/电路。在本文中提供这些示例性装置是出于说明的目的而非旨在进行限制。如相关领域的技术人员所知，本公开的实施例可以在另外的类型的装置中实施。尽管上文已经描述了本公开的各种实施例，但是应理解，它们仅通过示例而非限制的方式呈现。相关领域的技术人员将明白，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以作出形式和细节上的各种变化。因此，本公开的广度和范围不应受任一上述示例性实施例的限制，而是应仅根据所附权利要求和其等效物限定。已经出于说明和描述目的而呈现了前述描述。前述描述并不意图是详尽的或将本公开限制于所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化形式是可能的此外，应注意，前述可选实现方式中的任一者或全部可按任何所期望的组合使用，以形成本公开的附加混合实现方式。例如，相对于特定装置或部件描述的功能中的任一者可以由另一个装置或部件执行。此外，虽然已经描述了特定装置特性，但是本公开的实施例可涉及许多其他装置特性。此外，尽管已用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了实施方案，但是应理解，本公开不一定受限于所描述的特定特征或动作。而是，将特定特征和动作公开为实施实施例的说明性形式。除非另有特别说明或在使用时在上下文内以其他方式理解，否则诸如尤其是“能够”、“可能”、
“
可以”或“可”的条件语言通常意图表达某些实施例可包括某些特征、元件和/或步骤，而其他实施例可不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，此类条件语言通常并不意图暗示一个或多个实施例无论如何都需要所述特征、元件和/或步骤。
49.在本发明的一个方面，该方法包括：激活指示清洁循环结束的绿色光元件。
50.在本发明的一个方面，循环关闭清洁元件包括：选择性地使由该清洁元件发射的辐射衰减。
51.在本发明的一个方面，该方法包括：激活红外元件，以进一步利用位于或超过大约700纳米的辐射来照亮物体上的污染物。
52.在本发明的一个方面，该方法包括激活感应充电元件以对物体进行充电。
53.在本发明的一个方面，污染物暴露元件的波长为大约100纳米至280纳米(包含端值)。