ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе (для борьбы с биологическим обрастанием). Настоящее изобретение также относится к объекту, который включает в себя такую систему (для борьбы с биологическим обрастанием). Настоящее изобретение также обеспечивает способ управления выходом ультрафиолетового излучения из волновода (такой системы (для борьбы с биологическим обрастанием)). Кроме того, настоящее изобретение относится к способу обеспечения такого волновода или системы (для борьбы с биологическим обрастанием) для объекта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы борьбы с биологическим обрастанием известны в уровне техники. Документ WO 2016192942 A1 (Koninklijke Philips N.В.), например, описывает объект, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду, причем объект дополнительно содержит систему для борьбы с биологическим обрастанием, содержащую испускающий ультрафиолетовое излучение элемент для применения ультрафиолетового излучения, причем испускающий ультрафиолетовое излучение элемент, в частности, содержит один или более источников света, в частности, один или более твердотельных источников света и выполнен с возможностью облучения указанным ультрафиолетовым излучением (во время этапа облучения) одного или более из (i) (указанной) части указанной внешней поверхности и (ii) воды, находящейся рядом с указанной частью указанной внешней поверхности, причем объект, в частности, выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры.
В частности, объект или система для борьбы с биологическим обрастанием содержит систему управления. Следовательно, объект содержит такую систему управления, которая опционально может быть встроена в систему для борьбы с биологическим обрастанием или в другую часть объекта.
В конкретном варианте осуществления система управления, в частности, выполнена с возможностью управления указанным ультрафиолетовым излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию об одном или более из (i) местоположения объекта, (ii) перемещения объекта, (iii) расстояния (d) от (указанной части) объекта до второго объекта и (iv) положения части внешней поверхности относительно воды. Следовательно, в частности, система для борьбы с биологическим обрастанием выполнена с возможностью управления указанным ультрафиолетовым излучением в зависимости от входной информации, содержащей информацию о риске воздействия ультрафиолетового излучения на человека.
Документ WO 2016/001227 описывает систему освещения для борьбы с обрастанием для предотвращения или уменьшения биологического обрастания на поверхности обрастания объекта путем подачи света для борьбы с обрастанием через оптическую среду на указанную поверхность обрастания, причем система освещения для борьбы с обрастанием содержит: (a) модуль освещения, содержащий (i) источник света, выполненный с возможностью генерации света для борьбы с обрастанием, и (ii) указанную оптическую среду, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части света для борьбы с обрастанием, причем оптическая среда содержит поверхность излучения, выполненную с возможностью обеспечения по меньшей мере части указанного света для борьбы с обрастанием; и (b) систему управления, выполненную с возможностью управления интенсивностью света для борьбы с обрастанием в зависимости от одного или более из (i) сигнала обратной связи, связанного с риском биологического обрастания, и (ii) таймера для основанного на времени изменения интенсивности света для борьбы с обрастанием.
Документ DE 102008063887 описывает окно или дверь, имеющую фурнитуру с элементом ручного управления, например, дверную ручку, и источники ультрафиолетового излучения, предназначенные для бактерицидного ультрафиолетового облучения элемента. Элемент имеет материал, который пропускает ультрафиолетовое излучение, и источники ультрафиолетового излучения расположены в элементе и расположены на полотне, например, на створке двери. Источники ультрафиолетового излучения обеспечены так, что один из источников ультрафиолетового излучения облучает дверную ручку в одном направлении, а другой источник ультрафиолетового излучения облучает дверную ручку в противоположном направлении.
Документ US 2014/131595 описывает устройство и использование указанных устройств для передачи ультрафиолетового света в широкой области и на большое расстояние для инактивации микробов и немикробных источников. Устройство активируется переменным или динамическим логическим процессом, который управляет активацией устройства, так что активация происходит автоматически и только тогда, когда имеется либо заданная цель, либо отсутствие действия или активности в пределах эффективного диапазона устройства. Устройство содержит по меньшей мере один источник ультрафиолетового света, испускающий ультрафиолетовый свет в диапазоне от около 10 до около 400 нанометров, и объектив, выполненный из пропускающего ультрафиолетовый свет материала. По меньшей мере один источник ультрафиолетового света встроен в объектив. Объектив может быть выполнен в функциональной или декоративной форме и не фильтрует или существенно не преломляет ультрафиолетовый свет, испускаемый по меньшей мере одним источником ультрафиолетового света.
Документ US 2011/291995 описывает устройство стерилизации, которое содержит направляющий свет элемент и источник ультрафиолетового (УФ) света. Направляющий свет элемент имеет поверхность. Источник ультрафиолетового света испускает лучи ультрафиолетового света, так что лучи ультрафиолетового света направляются в направляющий элемент за счет полного внутреннего отражения. Когда объект контактирует или находится вблизи поверхности, затухающая волна от лучей ультрафиолетового света облучает объект.
Документ WO 2005/102401 описывает устройство стерилизации для стерилизации текучей среды ультрафиолетовым излучением. Устройство стерилизации имеет модульную конструкцию с по меньшей мере одним фланцем, внутренней и внешней трубкой и содержит по меньшей мере одну ультрафиолетовую лампу для испускания ультрафиолетового излучения. Метка лампы, прикрепленная или встроенная в по меньшей мере одну ультрафиолетовую лампу, содержит информацию, связанную с ультрафиолетовой лампой. Метка лампы взаимосвязана с блоком обнаружения лампы и/или блоком управления и может содержать датчики для управления процессом стерилизации.
Документ WO 2015/199602 описывает устройство, которое реализует способ обнаружения загрязнения панели на основе FTIR. Устройство генерирует проекционные сигналы, представляющие линии обнаружения, которые распространяются по множеству путей распространения за счет полного внутреннего отражения (TIR) внутри пропускающей панели, так что загрязнение на поверхности панели вызывает ослабление (нарушение) по меньшей мере одного из проекционных сигналов. Устройство генерирует значение пропускания для каждой линии обнаружения в пропускающей панели и определяет наличие загрязнения на поверхности панели путем сравнения значений пропускания в соответствии с по меньшей мере одним из представленных методов сравнения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Биообрастание или биологическое обрастание (в настоящем документе также упоминается как «обрастание» или «биообрастание») представляет собой нарастание микроорганизмов, растений, водорослей и/или животных на поверхностях. Разнообразие организмов, участвующих в биологическом обрастании, весьма широко и выходит далеко за пределы крепления ракушек и морских водорослей. Согласно некоторым оценкам в биологическом обрастании участвуют более 1700 видов, включающих более 4000 организмов. Биологическое обрастание подразделяется на микрообрастание, которое включает в себя образование биопленки и бактериальную адгезию, и макрообрастание, которое включает в себя крепление крупных организмов. Из-за четких химических и биологических особенностей, которые определяют невозможность оседания организмов, организмы также классифицируются на твердые или мягкие. Кальциевые (твердые) организмы, участвующие в биологическом обрастании, включают в себя ракушки, мшанки, моллюски, полихеты и другие трубчатые черви, а также дрейссены. Примерами некальциевых (мягких) организмов, участвующих в биологическом обрастании, являются морские водоросли, гидроидные полипы, водоросли и биопленочная «слизь». Вместе эти организмы образуют совокупность организмов, участвующих в биологическом обрастании. В настоящем документе выражение «биологическое обрастание» в вариантах осуществления может также относиться к бактериям.
В некоторых обстоятельствах биологическое обрастание создает серьезные проблемы. Оборудование перестает работать, впуски для воды засоряются, а корпуса судов испытывают увеличенное сопротивление. Следовательно, тема борьбы с обрастанием, т.е. процесс удаления или предотвращения возникновения обрастания, широко известна. В промышленных процессах для контроля биологического обрастания могут использоваться биодиспергаторы. В менее контролируемых средах организмы уничтожают или убирают с покрытий за счет использования биоцидов, термической обработки или импульсов энергии. Нетоксичные механические методы, которые предотвращают крепление организмов, включают в себя выбор материала или покрытия со скользкой поверхностью или создание наноразмерных топологий поверхности, подобных коже акул и дельфинов, которые не обеспечивают места крепления. Биологическое обрастание на корпусе судов приводит к серьезному увеличению сопротивления и, следовательно, к увеличению расхода топлива. Предполагается, что биологическое обрастание может вызывать увеличение потребления топлива до 40%. Поскольку большие нефтяные танкеры или контейнеровозы могут потреблять топливо на сумму до 
в день, эффективный способ борьбы с биологическим обрастанием может обеспечить существенную экономию.
Неожиданно было установлено, что можно эффективно использовать ультрафиолетовое излучение для по существу предотвращения биологического обрастания на поверхностях, которые находятся в контакте с морской водой или водой в озерах, реках, каналах и т.д. При этом представлен подход, основанный на оптических способах, в частности, на использовании ультрафиолетового света или излучения (УФ). Установлено, что под воздействием достаточного ультрафиолетового света большинство микроорганизмов погибают, становятся неактивными или теряют способность к размножению. Этот эффект главным образом определяется общей дозой ультрафиолетового света. Обычная доза для уничтожения 90% определенных микроорганизмов составляет 10 мВт/ч/м2.
Ультрафиолетовые светодиоды или источники ультрафиолетового излучения могут работать с ограниченной эффективностью преобразования электрической энергии в оптическую и ограниченным сроком службы. Это может ограничивать использование таких источников света.
Однако ультрафиолетовое излучение также может использоваться для других применений помимо борьбы с обрастанием водных (например, морских) объектов. Ультрафиолетовое излучение также может использоваться для очистки объектов или для поддержания объектов чистыми от бактерий и т.д.
Выражение «водный» и подобные выражения могут относиться как пресной воде, так и к соленой воде (и, разумеется, также к солоноватой воде).
Во всех таких примерах может возникнуть необходимость принятия конкретных мер в случае, когда высшие организмы, в том числе люди, могут принимать такое ультрафиолетовое излучение, в частности, когда возможен физический контакт с испускающими излучение поверхностями.
Следовательно, аспект настоящего изобретения заключается в обеспечении альтернативной системы или способа предотвращения или уменьшения биологического обрастания, который предпочтительно дополнительно по меньшей мере частично устраняет один или более вышеописанных недостатков. Задача настоящего изобретения может заключаться в преодолении или устранении по меньшей мере одного из недостатков известного уровня техники или в обеспечении полезной альтернативы.
Поскольку система может использоваться для нейтрализации бактерий и/или других микроорганизмов или для предотвращения крепления бактерий и/или микроорганизмов, система для борьбы с биологическим обрастанием может в общем также упоминаться как «система» и в конкретных вариантах осуществления как «система для борьбы с биологическим микрообрастанием» или «гигиеническая система» и т.д. В настоящем документе система может дополнительно упоминаться как «система для борьбы с биологическим обрастанием» или «система».
В настоящем документе предложен новый подход, основанный на использовании оптических средств. Среди прочего новый подход может быть основан на следующих аспектах:
Свет выводится из поверхности, если «что-то» касается поверхности. Этот вывод означает, что внутри световода останется меньше света. Это можно отслеживать.
Обрастание будет вызывать вывод света так же, как и высшие организмы и объекты; например, рука человека, касающаяся поверхности;
Обрастание будет постепенно покрывать поверхность; тогда как рука, касающаяся поверхности, вызывает очень резкое, мгновенное изменение вывода.
Следовательно, в частности, в настоящем документе предложено отслеживание с течением времени общего количества света, который остается внутри световода, с помощью встроенного ультрафиолетового датчика. Если изменение количества выводимого света происходит медленно (первая производная сигнала мала), это означает, что обрастание происходит по всей поверхности в постепенном темпе. Однако если в этом сигнале наблюдается большой шаг (большая первая производная), это означает, что поверхности коснулся крупный объект. Следовательно, это не может быть обрастанием, и, таким образом, следует предположить, что что-то иное, например, человек, коснулось поверхности. Поскольку это предполагает вывод дополнительного света, и одновременно это предполагает, что поблизости находится человек, должно быть принято решение отключить свет; по меньшей мере временно.
В одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает систему для борьбы с биологическим обрастанием («система» или «система для борьбы с обрастанием» или «система освещения»), содержащую: (i) волноводный элемент (или «волновод» или «световод»), содержащий окно выхода излучения; (ii) оптический датчик («датчик»), выполненный с возможностью обнаружения интенсивности (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения; (iii) систему управления, функционально связанную с оптическим датчиком. В частности, волноводный элемент выполнен с возможностью приема излучения (от источника света), причем излучение по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, выполнен с возможностью излучения по меньшей мере части излучения наружу волноводного элемента через окно выхода излучения и выполнен с возможностью внутреннего отражения части излучения на окне выхода излучения. Кроме того, система управления, в частности может быть выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени. В связи с этим изобретение, в частности, обеспечивает систему для борьбы с биологическим обрастанием, содержащую: (i) волноводный элемент, содержащий окно выхода излучения, причем волноводный элемент (a) выполнен с возможностью приема излучения (от источника света), причем излучение по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, (b) выполнен с возможностью излучения по меньшей мере части излучения наружу волноводного элемента через окно выхода излучения и (c) выполнен с возможностью внутреннего отражения части излучения на окне выхода излучения; (ii) оптический датчик («датчик»), выполненный с возможностью обнаружения интенсивности (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения; (iii) систему управления, функционально связанную с оптическим датчиком и выполненную с возможностью уменьшения интенсивности излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени. В частности, такая система (системы) может дополнительно содержать источник света, выполненный с возможностью обеспечения излучения, причем излучение по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение.
В дополнительном аспекте изобретение обеспечивает систему для борьбы с биологическим обрастанием, содержащую: (i) источник света, выполненный с возможностью обеспечения излучения, причем излучение по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение; (ii) волноводный элемент, содержащий окно выхода излучения, причем волноводный элемент выполнен с возможностью приема по меньшей мере части излучения и излучения по меньшей мере части излучения наружу волноводного элемента через окно выхода излучения и выполнен с возможностью внутреннего отражения части излучения на окне выхода излучения; (iii) оптический датчик, выполненный с возможностью обнаружения интенсивности (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения; и (iv) систему управления, функционально связанную с оптическим датчиком. Система управления может быть выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения (в частности, ультрафиолетового излучения), когда интенсивность внутреннего отражения, обнаруживаемая датчиком, уменьшается (внезапно). В связи с этим в конкретных вариантах осуществления система управления может быть выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение также обеспечивает объект, который в вариантах осуществления во время использования по меньшей мере частично погружен в воду, причем объект содержит систему для борьбы с биологическим обрастанием, определенную в настоящем документе, причем волноводный элемент выполнен с возможностью облучения излучением во время этапа облучения одного или более из (i) части внешней поверхности указанного объекта и (ii) воды, находящейся вблизи указанной части указанной внешней поверхности. В вариантах осуществления объект может быть выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры. В еще одном дополнительном аспекте изобретение обеспечивает объект, содержащий систему для борьбы с биологическим обрастанием, определенную в настоящем документе, причем объект содержит внешнюю поверхность, и окно выхода излучения выполнено в виде по меньшей мере части внешней поверхности, например, объект выбран из группы, содержащей дверную ручку, ручку крана, ручку унитаза, перила, кухонную разделочную доску и медицинское устройство или (другие) обычные бытовые объекты (которые, в частности, могут использоваться дома или в офисах и т.д.) и т.д. (например, некоторые другие примеры описаны в настоящем документе). Изобретение дополнительно рассматривается, в частности, со ссылкой на систему для борьбы с биологическим обрастанием в сочетании с объектом.
Благодаря настоящей системе для борьбы с биологическим обрастанием можно более безопасно осуществлять борьбу с обрастанием. Когда рука касается поверхности волновода, или, когда, например, дельфин касается поверхности волновода на корпусе судна, система может уменьшать или отключать ультрафиолетовое излучение. В частности, система может отключать или уменьшать ультрафиолетовое излучение в том месте, где высший организм касается волновода. Разумеется, ультрафиолетовое излучение может быть снова увеличено или включено, когда высший организм больше не касается волновода. Из-за контакта с волноводом может выводиться больше излучения, что приводит к уменьшению внутреннего отражения; этот эффект может быть описан с точки зрения нарушенного (полного) внутреннего отражения. Следовательно, датчик обнаруживает (косвенным образом) наличие элемента на окне. Разумеется, обрастание может приводить к постепенному уменьшению внутреннего отражения (при условии, что биологическое обрастание не удаляется под действием излучения для борьбы с обрастанием). Однако оно будет нарастать постепенно, тогда как контакт с высшим организмом, как правило, будет внезапным. При обнаружении такого контакта за счет внезапной утечки излучения, интенсивность ультрафиолетового излучения может быть уменьшена по соображениям безопасности. Уменьшение интенсивности может включать в себя отключение, локальное отключение, уменьшение интенсивности (но не уменьшение до нуля) или локальное уменьшение интенсивности (но не локальное уменьшение до нуля).
Вместо выражения «волноводный элемент» также может использоваться выражение «испускающий ультрафиолетовое излучение элемент». В частности, волноводный элемент выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения во время использования системы.
В частности, в вариантах осуществления система управления может учитывать короткую задержку перед изменением интенсивности ультрафиолетового излучения, поскольку контакт может быть кратковременным, и величина внутреннего отражения быстро вернется на прежний уровень. В таком случае может не быть необходимости уменьшения интенсивности ультрафиолетового излучения. В связи с этим в вариантах осуществления система управления выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения только тогда, когда в течение заданного периода управления не достигнуто заданное второе пороговое значение увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения (с течением времени). В частности, система управления будет изменять интенсивность излучения только тогда, когда уменьшенная интенсивность внутреннего отражения сохраняется в течение по меньшей мере 0,1 секунды, например, по меньшей мере 0,5 секунды, например, по меньшей мере 1 секунды. Таким образом, становится очевидно, что это не случайный контакт. Однако, когда внутреннее отражение внезапно уменьшается, но в течение (короткого) заданного периода времени снова увеличивается (по существу до исходного уровня), это может означать случайный контакт, и интенсивность ультрафиолетового излучения не обязательно должна быть уменьшена. Тем не менее, по соображениям безопасности в вариантах осуществления любое (быстрое) уменьшение внутреннего отражения может (немедленно) сопровождаться уменьшением интенсивности ультрафиолетового излучения.
Например, если дверная ручка содержит пропускающий излучение материал, причем в случае ультрафиолетового излучения ручка остается чистой, при касании (пропускающего излучение материала) дверной ручки рукой ультрафиолетовое излучение может быть отключено. После отпускания ручки интенсивность может быть снова увеличена.
Система управления может быть выполнена так, что, когда по существу черный элемент контактирует с волноводом, система управления уменьшает интенсивность ультрафиолетового излучения. Этот элемент может, например, находиться в физическом контакте с 10 см2 волновода, например, всего 4 см2 волновода, например, лишь 1 см2 волновода. Этот пример показывает, что система управления может быть выполнена с возможностью обеспечения безопасной работы системы. В связи с этим в конкретных вариантах осуществления заданное первое пороговое значение определено так, чтобы оно по меньшей мере достигалось, когда объект вступает в контакт с окном выхода излучения и покрывает 1 см2 окна выхода излучения, причем часть объекта, находящаяся в контакте с окном выхода излучения, поглощает по меньшей мере 90% излучения, которое выводится из окна выхода излучения.
Например, в конкретных вариантах осуществления заданное первое пороговое значение уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени представляет собой уменьшение интенсивности (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком, на по меньшей мере 1%, например, по меньшей мере 2%, например, по меньшей мере 5%, например, по меньшей мере 10%, например, по меньшей мере 15%, например, по меньшей мере 20%, за (период времени) максимум 0,05 секунды, например, за максимум 0,1 секунды, в частности, за максимум 0,5 секунды, например, за максимум 1 секунду, например, за максимум 2 секунды, например, за максимум 5 секунд, например, за максимум 10 секунд. Уменьшение интенсивности внутреннего отражения на по меньшей мере n%, например, 10%, предполагает, что относительно начального уровня внутреннее отражение снижается на n%, например, 10%.
В настоящем документе, в частности, выражение «пороговое значение» относится к уровню, который должен быть достигнут (или пройден) для получения результата. Следовательно, например, при достижении (или прохождении) первого порогового значения уменьшения на по меньшей мере 1% за максимум 0,1 секунды, например, в качестве примера на 1% за 0,1 секунды (точно первое пороговое значение) или на 5% за 0,05 секунды (больше первого порогового значения (поскольку интенсивность больше, а время меньше)), ультрафиолетовое излучение будет уменьшено (системой управления). Примером может быть уменьшение со 100 мВт до 90 мВт (смотри также пример ниже) или с 50 мВт до 45 мВт, в обоих случаях происходит уменьшение на 10%.
При достижении или прохождении порогового значения пороговое значение пройдено, и ультрафиолетовое излучение может быть уменьшено (при достижении первого порогового значения) или увеличено (при достижении второго порогового значения).
Следовательно, в конкретных вариантах осуществления уменьшение ΔI интенсивности (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком, и период Δt времени, за который должно произойти такое уменьшение, могут приводить к первому пороговому значению, выбранному из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤100%/с (где ΔI<0%). В настоящем документе ΔI определено как конечная интенсивность минус интенсивность в начале периода времени (обе выражены в процентах), причем интенсивность в начале периода времени по определению составляет 100%. В качестве примера рассмотрим сигнал 100 мВт при t=0 и сигнал 90 мВт в конце периода времени (через, например, 0,5 секунды). Таким образом, ΔI=-10%. Следовательно, уменьшение сигнала датчика (т.е. уменьшенное внутреннее отражение) по определению приводит к отрицательному ΔI. Примерное уменьшение на 10 мВт за 0,5 секунды, начиная со 100 мВт при 0 с, обеспечит |ΔI/Δt|=|-10%/0,5 с|=20%/с, что находится в диапазоне выбора первого порогового значения. Таким образом, это может быть подходящим выбором первого порогового значения.
Если пороговое значение будет больше указанного диапазона, чувствительность может быть недостаточно высокой.
Любое уменьшение, равное или превышающее такое заданное первое пороговое значение, может приводить к уменьшению интенсивности ультрафиолетового излучения. Следует отметить, что, в частности, Δt составляет максимум 2 секунды, например, максимум 1 секунду. Следовательно, если первое пороговое значение будет достигнуто, например, более чем за 10 секунд, это может квалифицироваться как постепенное обрастание или по меньшей мере не как физический контакт высшего организма, например, человека, с окном выхода излучения. Следовательно, такое уменьшение отражения не будет квалифицироваться как внезапное. Следовательно, например, если первый пороговый уровень определен как |ΔI/Δt|=50%/с, то при достижении (или прохождении) этого первого порогового значения, например, в качестве примера 50% за 1 секунду (точно первое пороговое значение) или 80% за 0,5 секунды (больше первого порогового значения), ультрафиолетовое излучение будет уменьшено.
В связи с этим в вариантах осуществления заданное первое пороговое значение выбрано из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤100%/с, где ΔI - уменьшение интенсивности (I) внутреннего отражения в процентах (обнаруживаемое оптическим датчиком), причем ΔI<0%, Δt - период времени, за который происходит такое уменьшение ΔI, причем Δt составляет максимум один из вышеуказанных периодов времени, например, максимум 1 секунду. Интенсивность внутреннего отражения при t=0 определена как 100%.
С использованием таких данных можно определить производную. Это также может использоваться для определения, происходит ли постепенное обрастание или контакт с другим элементом, например, высшим организмом.
Как отмечено выше, когда высший организм больше не касается поверхности волновода, например, отпускает дверную ручку, интенсивность может быть снова увеличена. В связи с этим в конкретных вариантах осуществления система управления выполнена с возможностью увеличения интенсивности излучения в зависимости от заданного второго порогового значения увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
Альтернативно или дополнительно, в качестве минимального уменьшения интенсивности I внутреннего отражения также может быть определен заданный минимальный сигнал датчика (уменьшение) (в качестве примера -1 мВт).
В случае второго порогового значения, могут использоваться по существу те же числа, что определены выше, с учетом того, что касание поверхности может приводить к уменьшению обнаруживаемого внутреннего отражения, а отдаление объекта от поверхности может (снова) приводить к увеличению обнаруживаемого внутреннего отражения.
Подобным образом, в конкретных вариантах осуществления увеличение ΔI интенсивности (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком, и период Δt времени, за который должно произойти такое увеличение, могут приводить к первому пороговому значению, выбранному из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤400%/с (где ΔI>0%). Как отмечено выше, в настоящем документе ΔI определено как конечная интенсивность минус интенсивность в начале периода времени (обе выражены в процентах), причем интенсивность в начале периода времени по определению составляет 100%. В качестве примера рассмотрим сигнал 100 мВт при t=0 и сигнал 110 мВт в конце периода времени (через, например, 0,5 секунды). Таким образом, ΔI=+10%. Следовательно, увеличение сигнала датчика (т.е. увеличенное внутреннее отражение) по определению приводит к положительному ΔI.
Любое увеличение, равное или превышающее такое заданное первое пороговое значение, может приводить к увеличению интенсивности ультрафиолетового излучения. Следует отметить, что, в частности, Δt составляет максимум 2 секунды, например, максимум 1 секунду. Следовательно, если второе пороговое значение будет достигнуто, например, более чем за 10 секунд, это может квалифицироваться как постепенное удаление обрастания или по меньшей мере не как отдаление высшего организма, например, человека, от окна выхода излучения. Следовательно, такое увеличение отражения не будет квалифицироваться как внезапное. Следовательно, например, если второй пороговый уровень определен как |ΔI/Δt|=50%/с, то при достижении (или прохождении) этого первого порогового значения, например, в качестве примера 50% за 1 секунду (точно второе пороговое значение) или 80% за 0,5 секунды (больше второго порогового значения), ультрафиолетовое излучение может быть (снова) увеличено (например, до прежней интенсивности ультрафиолетового излучения до снижения). Интенсивность внутреннего отражения при t=0 определена как 100% (если интенсивность не равна 0).
Следовательно, в качестве минимального увеличения интенсивности I внутреннего отражения также может быть определен заданный минимальный сигнал датчика (увеличение) (в качестве примера 1 мВт).
В связи с этим в вариантах осуществления заданное второе пороговое значение выбрано из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤400%/с, где ΔI - увеличение интенсивности (I) внутреннего отражения в процентах (обнаруживаемое оптическим датчиком), причем ΔI>0%, Δt - период времени, за который происходит такое уменьшение ΔI, причем Δt составляет максимум один из вышеуказанных периодов времени, например, максимум 1 секунду. Следует отметить, что уменьшение не может превышать 100%, тогда как увеличение может превышать 100%.
Следовательно, в частности, система управления выполнена с возможностью отключения излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени и включения излучения в зависимости от заданного второго порогового значения увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
Следовательно, в таком варианте осуществления ультрафиолетовое излучение (одного) источника света полностью отключается (и включается). Однако также возможно уменьшение интенсивности, например, до уровня 50% или менее. В связи с этим в вариантах осуществления система управления выполнена с возможностью уменьшения излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени до первого уровня интенсивности излучения, превышающего 0 Вт, и увеличения излучения в зависимости от заданного второго порогового значения увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени до заданного второго уровня интенсивности излучения.
Когда система представляет собой «простую» систему включения/отключения, система включает источник света до его заданного фиксированного уровня. Однако также интенсивность источника света может быть регулируемой. Как дополнительно раскрыто ниже, интенсивность может, например, представлять собой функцию от степени обрастания, которая, таким образом, может измеряться оптическим датчиком. Также может применяться и желательно, что после уменьшения интенсивности источник света снова переключается на его прежний уровень перед уменьшением интенсивности. В связи с этим в конкретных вариантах осуществления заданный второй уровень интенсивности излучения представляет собой уровень интенсивности излучения перед (самым последним) уменьшением (или «снижением») до первого уровня интенсивности излучения +/-20%, например, +/-10%. Следовательно, в вариантах осуществления заданный второй уровень интенсивности излучения находится в диапазоне +/-10% от уровня интенсивности излучения перед уменьшением до первого уровня интенсивности излучения.
Разумеется, также возможно, что за это время поверхность волновода подверглась дальнейшему биологическому обрастанию, или обрастание было удалено, например, в результате самопроизвольного удаления. Следовательно, в таких случаях возврат к исходному значению может быть менее желателен. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием может быть выполнена с возможностью излучения по меньшей мере части излучения наружу волноводного элемента в соответствии с заданным соотношением между интенсивностью излучения и интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком. Это позволяет регулировать ультрафиолетовое излучение в зависимости от (косвенно) обнаруживаемого биологического обрастания. Биологическое обрастание (косвенно) обнаруживается оптическим датчиком. Следовательно, в таких вариантах осуществления заданный второй уровень интенсивности излучения представляет собой (просто) уровень интенсивности излучения, связанный (в соответствии с заданным соотношением между интенсивностью излучения и интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком) с интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком. Для этого система управления может содержать память, хранящую заданное соотношение (соотношения) между интенсивностью излучения и интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком.
В конкретных областях применения, где безопасность может быть крайне важна, увеличение ультрафиолетового излучения может выполняться только по команде человека. В связи с этим в конкретных вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием может содержать пользовательский интерфейс, причем система управления дополнительно содержит процедуру обеспечения безопасности, так что после уменьшения интенсивности излучения вследствие достижения заданного первого порогового значения интенсивности (I) внутреннего отражения интенсивность излучения может быть увеличена только по команде через пользовательский интерфейс. Здесь первое пороговое значение также может относиться к пороговому значению интенсивности.
Следует отметить, что в дополнительных вариантах осуществления любое уменьшение, превышающее заданное первое пороговое значение, может приводить к уменьшению излучения для борьбы с биологическим обрастанием. Например, такие варианты осуществления могут быть выбраны по соображениям безопасности.
Как отмечено выше, система для борьбы с биологическим обрастанием содержит испускающий ультрафиолетовое излучение элемент. Выражение «испускающий ультрафиолетовое излучение элемент» также может относиться к множеству испускающих ультрафиолетовое излучение элементов. Следовательно, система может включать в себя множество таких элементов. Система может включать в себя источник электрической энергии, но система также может быть функционально связана с источником электрической энергии (во время использования). В вариантах осуществления каждый испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может быть функционально связан с источником энергии. Это обеспечивает децентрализацию питания испускающих ультрафиолетовое излучение элементов. Источник энергии, в частности, используется для питания источника (источников) света.
В настоящем документе испускающий ультрафиолетовое излучение элемент также может упоминаться как «модуль освещения». Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может представлять собой пластинчатый модуль (в настоящем документе также упоминается как «оптическая среда»), с одним или более соответствующими элементами, по меньшей мере частично или даже полностью встроенными в него. Следовательно, в вариантах осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит пропускающий свет (твердый) материал, например, силикон и т.д. Однако испускающий ультрафиолетовое излучение элемент также может включать в себя кожух, заключающий по меньшей мере частично или даже полностью один или более соответствующих элементов. Один или более соответствующих элементов по меньшей мере содержат источник света, который выполнен с возможностью обеспечения света источника света, в частности, ультрафиолетового излучения. Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может иметь плоское или криволинейное окно выхода излучения. Выражение «испускающий ультрафиолетовое излучение элемент» означает, что элемент, в частности, выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения во время использования элемента.
Волноводный элемент может быть выполнен в виде пластины, опционально, криволинейной формы. Однако волноводный элемент также может иметь другие формы. Это может зависеть, например, от области применения. Например, когда объект представляет собой дверную ручку, ручку крана, ручку унитаза, перила, кухонную разделочную доску или медицинское устройство, форма волноводного элемента может или должна отличаться от пластины и может иметь одну или более криволинейных поверхностей.
Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит окно выхода ультрафиолетового излучения. Окно выхода ультрафиолетового излучения выполнено с возможностью пропускания по меньшей мере части ультрафиолетового излучения источника света. По меньшей мере часть ультрафиолетового излучения выходит через окно выхода излучения наружу испускающего ультрафиолетовое излучение элемента. Следовательно, окно выхода пропускает ультрафиолетовое излучение. Как правило, окно также будет пропускать видимый свет. Как отмечено выше, и как будет дополнительно рассмотрено ниже, в вариантах осуществления элемент может представлять собой пропускающую излучение пластину. В таком случае окно может представлять собой поверхность (или плоскость) элемента.
Выражение «пропускающий излучение» относится к пропусканию излучения, в частности, ультрафиолетового излучения и, опционально, также видимого излучения.
Окно выхода ультрафиолетового излучения содержит заднюю сторону окна и переднюю сторону окна. Выражения «задний» и «передний» относятся к расположению элементов или признаков относительно распространения света от генерирующего свет средства (здесь, в частности, источника света), причем относительно первого положения в пределах пучка света от генерирующего свет средства второе положение в пучке света, находящееся ближе к генерирующему свет средству, является «задним», а третье положение в пучке света, находящееся дальше от генерирующего свет средства, является «передним». Следовательно, задняя сторона окна («задняя сторона»), в частности, направлена внутрь элемента и может принимать свет источника света непосредственно или после внутреннего отражения. Передняя сторона окна («передняя сторона») может, в частности, быть направлена наружу элемента. Эта сторона окна может, например, (временно) контактировать с водой во время использования системы. Следует отметить, что в пластинчатых вариантах осуществления элемента задняя сторона окна и передняя сторона окна могут представлять собой обе стороны (одной) грани (или плоскости).
Элемент, в частности, также включает в себя оптический датчик. Датчик по меньшей мере частично заключен элементом, но в вариантах осуществления может быть полностью встроен в него. Следовательно, оптический датчик, как и источник света, выполнен на задней стороне окна элемента. Оптический датчик («датчик») в вариантах осуществления может быть выполнен с возможностью обнаружения излучения, испускаемого из передней стороны окна (в элемент). Кроме того, выражение «датчик» также может относиться к множеству датчиков, два или более из которых опционально могут быть выполнены с возможностью обнаружения разных свойств.
Датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения излучения в элементе, причем излучение исходит от источника света.
В вариантах осуществления система может быть основана на принципе отражения, в частности, TIR (полного внутреннего отражения). Источник света может быть выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже) в окно выхода излучения на основе принципа внутреннего отражения. Следовательно, в вариантах осуществления оптический датчик выполнен с возможностью обнаружения ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже), отраженного указанным окном выхода ультрафиолетового излучения. Когда на окне выхода излучения, в частности, на передней стороне окна, появляется биологическое обрастание, больше ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже) может выходить из элемента. Следовательно, меньше ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже) может достигать оптического датчика. Когда меньше ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже) принимается датчиком, система может (если это возможно) увеличивать интенсивность ультрафиолетового излучения для борьбы с биологическим обрастанием. Следовательно, в частности, система для борьбы с биологическим обрастанием может быть выполнена с возможностью увеличения интенсивности указанного ультрафиолетового излучения, когда оптический датчик обнаруживает уменьшение ультрафиолетового излучения (и/или излучения другого типа; смотри ниже). (Ультрафиолетовое) излучение может уменьшаться в результате «нарушенного TIR» из-за биологического обрастания (на передней стороне окна выхода излучения). Биологическое обрастание «извлекает» свет из окна выхода света. Следовательно, в вариантах осуществления (обнаруживаемое) излучение исходит от источника света.
В вариантах осуществления элемент может по меньшей мере содержать источник света для обеспечения ультрафиолетового излучения. Это ультрафиолетовое излучение используется для борьбы с биологическим обрастанием. Следовательно, ультрафиолетовое излучение используется в качестве излучения для борьбы с биологическим обрастанием. Это излучение также может быть основой для датчика, поскольку датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения одного или более из отраженного ультрафиолетового излучения, рассеянного ультрафиолетового излучения и люминесценции (от биологических видов, находящихся рядом или прикрепленных к окну выхода излучения).
Следовательно, в вариантах осуществления при использовании светодиодов одна и та же длина волны светодиода используется для отслеживания и борьбы с обрастанием. Следовательно, в вариантах осуществления источник системы датчиков может представлять собой ультрафиолетовый светодиод, который также используется для борьбы с биологическим обрастанием.
Однако альтернативно или дополнительно отдельный источник света, в настоящем документе также упоминаемый как второй источник света, выполненный с возможностью генерации излучения второго источника света («второе излучение»), может быть основой для датчика. В таких вариантах осуществления датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения одного или более из отраженного второго излучения, рассеянного второго излучения и люминесценции (от биологических видов, находящихся рядом или прикрепленных к окну выхода излучения) вследствие возбуждения вторым излучением.
Следовательно, источник системы датчиков может представлять собой ультрафиолетовый светодиод (или лазер), по существу не используемый для борьбы с биологическим обрастанием. Источник системы датчиков также может представлять собой видимый светодиод (или лазер). Альтернативно или дополнительно, источник системы датчиков может представлять собой инфракрасный светодиод (или лазер). Следовательно, в вышеуказанных вариантах осуществления упоминается ультрафиолетовое излучение и/или излучение другого типа.
В частности, датчик выполнен с возможностью обнаружения отражения излучения источника света, в частности, отражения на окне выхода света.
Таким образом, в настоящем документе выражение «свет» в выражении «источник света» и подобных выражениях может также относиться к ультрафиолетовому излучению и/или инфракрасному излучению (и, разумеется, к видимому свету). Это будет понятно из контекста. Следовательно, в вариантах осуществления могут использоваться источники ультрафиолетового света. В других вариантах осуществления могут использоваться один или более источников ультрафиолетового света и один или более источников света для обеспечения одного или более из видимого и инфракрасного излучения.
Как отмечено выше, датчик выполнен с возможностью обеспечения соответствующего сигнала оптического датчика. Следовательно, сигнал датчика, в частности, связан с излучением, которое обнаруживается датчиком, и для которого предназначен датчик. Например, увеличение отраженного (ультрафиолетового) излучения может, например, относиться к большему сигналу датчика.
В частности, система для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно выполнена с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения (для борьбы с биологическим обрастанием) в зависимости от указанного сигнала оптического датчика. Следовательно, когда на основе сигнала датчика система определяет наличие биологического обрастания или увеличение (величины) биологического обрастания, может быть обеспечен и/или увеличен свет для борьбы с биологическим обрастанием (системой). Альтернативно или дополнительно, в зависимости от сигнала датчика также может быть изменено спектральное распределение света для борьбы с биологическим обрастанием (смотри также ниже).
Контур управления, описанный в настоящем документе, может включать в себя или предусматривать систему управления, которая может быть встроена в элемент, или которая может быть выполнена внешней по отношению к элементу. В последнем варианте осуществления это предполагает проводную или беспроводную связь между элементом и системой управления. Следовательно, в частности, объект или система для борьбы с биологическим обрастанием может дополнительно содержать систему управления. Следовательно, объект может содержать такую систему управления. В вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием содержит систему управления, но внешнюю по отношению к объекту. В связи с этим в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием может дополнительно содержать систему управления, опционально, заключенную испускающим ультрафиолетовое излучение элементом. Когда система управления содержит более одного элемента, один или более элементов могут быть включены в объект, и/или один или более элементов могут быть выполнены внешними по отношению к объекту.
В варианте осуществления система управления содержит множество систем управления. Например, судно может содержать систему управления в качестве главной системы управления, причем каждая система для борьбы с биологическим обрастанием содержит подчиненную систему управления. Опционально, система управления может быть выполнена внешней по отношению к объекту, т.е. удаленной от объекта. В конкретных вариантах осуществления главная система управления, удаленная от объекта, управляет подчиненной системой управления, включенной в объект (например, системой для борьбы с биологическим обрастанием). Следовательно, например, (главная) система управления может находиться далеко; или находиться не на судне, а на берегу, например, в диспетчерской судоходной компании. Такая главная система управления может быть выполнена с возможностью управления системами для борьбы с биологическим обрастанием множества объектов.
Оптический датчик может быть чувствителен к одному или более из ультрафиолетового излучения, видимого излучения и инфракрасного излучения. Такая чувствительность может относиться к поддиапазону длин волн в пределах одного (или более) из них, например, оптический датчик по существу может быть чувствителен только к диапазону длин волн 200-300 нм. Оптический датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения используемого излучения.
Некоторые дополнительные варианты осуществления рассмотрены более подробно ниже.
Как отмечено выше, ультрафиолетовое излучение, используемое для борьбы с обрастанием, также может использоваться для обнаружения степени биологического обрастания на окне выхода излучения. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно выполнена с возможностью управления интенсивностью указанного ультрафиолетового излучения в зависимости от указанного сигнала оптического датчика.
Как отмечено выше, не только ультрафиолетовое излучение может использоваться в качестве основы для датчика, альтернативно или дополнительно может использоваться излучение другого типа. Это излучение может обеспечиваться тем же источником света, который обеспечивает ультрафиолетовое излучение, или отдельным источником света (вторым источником света). Следовательно, в вариантах осуществления (i) источник света выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения и одного или более из видимого и инфракрасного излучения, и/или (ii) испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит второй источник света, выполненный с возможностью генерации одного или более из видимого и инфракрасного излучения, и оптический датчик выполнен с возможностью обнаружения одного или более из видимого и инфракрасного излучения и обеспечения указанного соответствующего сигнала датчика. В частности, в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно выполнена с возможностью управления одним или более из спектрального распределения и интенсивности указанного ультрафиолетового излучения (и/или одного или более из видимого и инфракрасного излучения) в зависимости от спектрального распределения принимаемого излучения. Датчик может измерять рассеянное и/или отраженное видимое и/или инфракрасное излучение. Как указано в настоящем документе, между датчиком и источником света может быть обеспечена (физическая) преграда для предотвращения непосредственного приема датчиком света источника света от этого источника света.
В связи с этим в вариантах осуществления оптический датчик выполнен с возможностью обнаружения указанного ультрафиолетового излучения. Альтернативно или дополнительно, в вариантах осуществления оптический датчик выполнен с возможностью обнаружения одного или более из видимого и инфракрасного излучения.
В частности, система содержит множество источников ультрафиолетового света. В частности, они могут быть расположены по существу регулярным образом. Подобным образом система может включать в себя множество датчиков (которые могут быть расположены по существу регулярным образом). В общем элемент может включать в себя больше источников света, чем датчиков, например, множество источников света, но один датчик, хотя, опционально, элемент также может включать в себя множество датчиков. Расстояния между источниками света могут быть меньше, чем расстояния между датчиками.
В частности, система может включать в себя множество поднаборов, причем каждый поднабор представляет собой множество источников света и один или более датчиков. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество источников света, причем соседние источники света имеют взаимные расстояния (d1) между источниками света, выбранные из диапазона 0,5-200 мм, например, 2-100 мм, и система для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно содержит множество оптических датчиков, причем соседние оптические датчики имеют взаимные расстояния (d2) между оптическими датчиками, выбранные из диапазона по меньшей мере 0,5 мм, например, по меньшей мере 2 мм, например, по меньшей мере 1 см, например, по меньшей мере 4 см, например, в диапазоне 0,5-200 мм. В конкретных вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество поднаборов источников света и оптических датчиков, причем каждый поднабор содержит один или более источников света и один или более оптических датчиков, причем каждый поднабор выполнен с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения одного или более источников света в поднаборе в зависимости от сигнала оптического датчика одного или более оптических датчиков в поднаборе. В дополнительных вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество светодиодов, причем светодиоды выполнены с возможностью генерации указанного ультрафиолетового излучения, светодиоды содержат светодиодные матрицы, и светодиодные матрицы соседних светодиодов имеют взаимные расстояния (d1) между источниками света, выбранные из диапазона 0,5-200 мм, и система для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно содержит множество оптических датчиков, причем соседние оптические датчики имеют взаимные расстояния (d2) между оптическими датчиками, выбранные из диапазона по меньшей мере 0,5 мм, например, по меньшей мере 2 мм, например, по меньшей мере 1 см, например, по меньшей мере 4 см, например, в диапазоне 0,5-200 мм, причем система для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество поднаборов источников света и оптических датчиков, причем каждый поднабор содержит один или более источников света и один или более оптических датчиков, причем каждый поднабор выполнен с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения одного или более источников света в поднаборе в зависимости от сигнала оптического датчика одного или более оптических датчиков в поднаборе. В частности, d2>d1, например, d2/d1>2.
В связи с этим в конкретных вариантах осуществления система может содержать множество испускающих ультрафиолетовый свет источников. Однако в других вариантах осуществления система может содержать один или более испускающих ультрафиолетовый свет источников и один или более источников света, которые испускают видимый или инфракрасный свет. В конкретных вариантах осуществления последние могут использоваться для обнаружения внутреннего отражения и/или для других целей. Однако в других конкретных вариантах осуществления система содержит множество источников света, и один или более источников света выполнены так, что по меньшей мере часть света отражается внутри и может быть обнаружена оптическим датчиком.
Следовательно, в конкретных вариантах осуществления система содержит множество источников света, причем один или более источников света выполнены с возможностью обеспечения видимого излучения, и один или более других источников света выполнены с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения.
Как уже отмечено выше, система также может содержать множество источников света, причем каждый источник света главным образом направлен на часть окна выхода излучения. Таким образом, может использоваться большой волновод. В таком случае также может использоваться множество оптических датчиков, что обеспечивает целевое облучение окна выхода излучения волновода, а также целевое управление частями окна выхода независимо от того, касается ли высший организм окна выхода или нет. Следовательно, в дополнительных конкретных вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием может содержать множество источников света и множество оптических датчиков, выполненных в виде множества поднаборов одного или более источников света и одного или более оптических датчиков, причем один или более источников света каждого поднабора выполнены с возможностью излучения излучения через соответствующие части окна выхода излучения, и система управления выполнена с возможностью управления одним или более поднаборами независимо от одного или более других поднаборов.
Как отмечено выше, в дополнительном аспекте изобретение обеспечивает объект, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду, причем объект содержит систему для борьбы с биологическим обрастанием, определенную в настоящем документе, причем испускающий ультрафиолетовое излучение элемент выполнен с возможностью облучения ультрафиолетовым излучением во время этапа облучения одного или более из (i) части внешней поверхности указанного объекта и (ii) воды, находящейся вблизи указанной части указанной внешней поверхности. Как отмечено выше, объект, в частности, может быть выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры.
В настоящем документе фраза «объект, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду», в частности, относится к объектам, например, судам и объектам инфраструктуры, которые используются в воде. Следовательно, во время использования такой объект будет в общем находиться в контакте с водой, например, судно в море, озере, канале, реке или другом водоеме и т.д. Выражение «судно» может, например, относиться к лодке или кораблю и т.д., например, парусному судну, танкеру, круизному лайнеру, яхте, парому, подводной лодке и т.д. Выражение «объект инфраструктуры» может, в частности, относиться к водным объектам, которые в общем расположены по существу неподвижно, таким как плотина, шлюз, понтон, буровая установка и т.д. Выражение «объект инфраструктуры» также может относиться к трубам (например, для подачи океанской воды, например, на электростанцию) и другим частям (гидроэлектрических) электростанций, таким как системы охлаждения, турбины и т.д. Выражение «объект инфраструктуры» также может относиться к буровой установке. Выражение «объект инфраструктуры» также может относиться к конструкции для использования энергии приливов, и/или для использования энергии волн, и/или для использования энергии океанских течений и т.д.
Выражение «внешняя поверхность», в частности, относится к поверхности, которая может находиться в физическом контакте с водой. В случае труб оно может относиться к одной или более из внутренней поверхности трубы и внешней поверхности трубы. Следовательно, вместо выражения «внешняя поверхность» также может использоваться выражение «поверхность обрастания». Кроме того, в таких вариантах осуществления выражение «уровень воды» также может относиться, например, к уровню заполнения. В частности, объект представляет собой объект, предназначенный для водного (например, морского) использования, т.е. для использования в море или океане или вблизи него. Такие объекты во время их использования по меньшей мере временно или по существу всегда по меньшей мере частично находятся в контакте с водой. Объект может находиться по меньшей мере частично под водой (ниже уровня воды) во время использования или может находиться по существу все время под водой (ниже уровня воды), например, в случае подводной лодки. Изобретение может, например, применяться для борьбы с обрастанием в воде (например, в море), для поддержания влажных поверхностей чистыми, в открытом море, под водой, на буровых платформах и т.д.
Из-за контакта с водой может происходить биологическое обрастание, связанное с вышеуказанными недостатками. Биологическое обрастание происходит на внешней поверхности («поверхности») такого объекта. Поверхность (элемента) объекта, которая должна быть защищена, может содержать сталь, но, опционально, также может содержать другой материал, например, выбранный из группы, состоящей из дерева, полиэстера, композитного материала, алюминия, резины, хайпалона, ПВХ, стекловолокна и т.д. Следовательно, вместо стального корпуса корпус также может представлять собой корпус из ПВХ или корпус из полиэстера и т.д. Вместо стали также может использоваться другой железный материал, например, (другие) железные сплавы.
В настоящем документе выражения «обрастание» или «биообрастание» или «биологическое обрастание» используются взаимозаменяемым образом. Выше обеспечены некоторые примеры обрастания. Биологическое обрастание может происходить на любой поверхности, находящейся в воде или вблизи воды и временно подвергающейся воздействию воды (или другой электропроводящей водной жидкости). Биологическое обрастание может происходить на такой поверхности, когда элемент находится в воде или рядом с ней, например, (немного) выше уровня воды (например, вследствие разбрызгивания воды, например, из-за носовой волны). Между тропиками биологическое обрастание может происходить за несколько часов. Даже при умеренных температурах первые стадии обрастания происходят за несколько часов; в виде первого (молекулярного) уровня сахаров и бактерий.
Система для борьбы с биологическим обрастанием содержит по меньшей мере испускающий ультрафиолетовое излучение элемент. Кроме того, система для борьбы с биологическим обрастанием может содержать систему управления (смотри также ниже), источник электрической энергии и т.д.
Выражение «система для борьбы с биологическим обрастанием» также может относиться к множеству таких систем, опционально, функционально связанных друг с другом, например, под управлением одной системы управления. Кроме того, система для борьбы с биологическим обрастанием может содержать множество таких испускающих ультрафиолетовое излучение элементов. В настоящем документе выражение «испускающий ультрафиолетовое излучение элемент» может (таким образом) относиться к множеству испускающих ультрафиолетовое излучение элементов. Например, в варианте осуществления множество испускающих ультрафиолетовое излучение элементов может быть связано с внешней поверхностью объекта, например, с корпусом, или может быть включено в такую поверхность (смотри также ниже), тогда как, например, система управления может быть выполнена в пределах объекта, например, в диспетчерской или рулевой рубке судна.
Поверхность или область, на которой может происходить обрастание, в настоящем документе также упоминается как поверхность обрастания. Она может представлять собой, например, корпус судна и/или поверхность излучения оптической среды (смотри также ниже). Для этого испускающий ультрафиолетовое излучение элемент обеспечивает ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), которое используется для предотвращения биологического обрастания и/или для удаления биологического обрастания. Ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), в частности, по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение (также упоминаемое как «ультрафиолетовый свет»). Следовательно, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент, в частности, выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения. Кроме того, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит источник света. Выражение «источник света» также может относиться к множеству источников света, например, от 2 до 200 (твердотельных) светодиодных источников света, хотя также может использоваться гораздо больше источников света. Следовательно, выражение «светодиод» также может относиться к множеству светодиодов. В частности, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может содержать множество источников света. Следовательно, как отмечено выше, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит один или более (твердотельных) источников света. Светодиоды могут представлять собой органические светодиоды или твердотельные светодиоды (или сочетание таких светодиодов). В частности, источник света содержит твердотельные светодиоды. Следовательно, в частности, источник света содержит ультрафиолетовый светодиод, выполненный с возможностью обеспечения одного или более из света типа UV-A и света типа UVC (смотри также ниже). Свет типа UV-A может использоваться для разрушения стенок клеток, тогда как свет типа UVC может использоваться для разрушения ДНК. Следовательно, источник света, в частности, выполнен с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения. В настоящем документе выражение «источник света», в частности, относится к твердотельному источнику света. Источник (источники) света также может включать в себя твердотельный лазер (лазеры).
В частности, датчик связан с источником света (или множеством источников света) с возможностью приема излучения. Выражение «связан с возможностью приема излучения», в частности, означает, что источник света и датчик связаны друг с другом так, что по меньшей мере часть излучения, испускаемого источником света, может приниматься датчиком посредством внутреннего отражения (на окне выхода излучения).
В частности, источник света или источники света представляют собой светодиоды. Следовательно, в вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество источников света, причем источники света содержат светодиоды. Альтернативно или дополнительно, источники света содержат твердотельные лазеры.
Ультрафиолет (УФ) представляет собой часть электромагнитного света, ограниченную нижним экстремумом длины волны видимого спектра и диапазоном рентгеновского излучения. Спектральный диапазон ультрафиолетового света по определению составляет от около 100 до около 400 нм (1 нм=10-9 м) и невидим для человеческого глаза. По классификации CIE ультрафиолетовый спектр подразделяется на три диапазона: UVA (длинноволновой) от 315 до 400 нм; UVB (средневолновой) от 280 до 315 нм; и UVC (коротковолновой) от 100 до 280 нм. В действительности многие фотобиологи часто говорят о кожных реакциях, возникающих в результате воздействия ультрафиолета, как о взвешенном эффекте длины волны больше и меньше 320 нм, следовательно, предлагая альтернативное определение.
Сильный бактерицидный эффект обеспечивается светом в коротковолновом UVC диапазоне. Кроме того, свет такого типа также может вызывать эритему (покраснение кожи) и конъюнктивит (воспаление слизистой оболочки глаза). Исходя из этого, при использовании бактерицидных ультрафиолетовых ламп важно проектировать системы, позволяющие предотвратить утечку света типа UVC и, следовательно, исключить эти эффекты. В случае погружных источников света поглощение ультрафиолетового света водой может быть достаточно сильным, так что утечка света типа UVC не является проблемой для людей, находящихся над поверхностью воды. Следовательно, в варианте осуществления ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) содержит свет типа UVC. В еще одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение содержит излучение, выбранное из диапазона длин волн 100-300 нм, в частности, 200-300 нм, например, 230-300 нм. Следовательно, ультрафиолетовое излучение, в частности, может быть выбрано из света типа UVC и другого ультрафиолетового излучения вплоть до длины волны около 300 нм. Хорошие результаты достигаются при длинах волн в диапазоне 100-300 нм, например, 200-300 нм.
Как отмечено выше, в вариантах осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может быть выполнен с возможностью облучения указанным ультрафиолетовым излучением (во время этапа облучения) одного или более из (i) указанной части указанной внешней поверхности и (ii) воды, находящейся рядом с указанной частью указанной внешней поверхности. Выражение «часть» относится к части внешней поверхности объекта, например, корпуса или шлюза (двери). Однако выражение «часть» также может относиться по существу ко всей внешней поверхности, например, внешней поверхности корпуса или шлюза. В частности, внешняя поверхность может содержать множество частей, которые могут облучаться ультрафиолетовым светом одного или более источников света, или которые могут облучаться ультрафиолетовым излучением одного или более испускающих ультрафиолетовое излучение элементов. Каждый испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может облучать одну или более частей. Кроме того, опционально, могут быть части, которые принимают ультрафиолетовое излучение двух или более испускающих ультрафиолетовое излучение элементов.
Как правило, в частности, когда речь идет о водных (например, морских) объектах, можно выделить два основных варианта осуществления. Один из вариантов осуществления включает в себя часть внешней поверхности, облучаемую ультрафиолетовым излучением, в воде между источником света и испускающим ультрафиолетовое излучение элементом (или в воздухе при нахождении над уровнем воды), например, в морской воде, по меньшей мере во время этапа облучения. В таком варианте осуществления часть, в частности, включена в «оригинальную» внешнюю поверхность объекта. Однако в еще одном варианте осуществления «оригинальная» внешняя поверхность может быть продолжена модулем, в частности, относительно плоским модулем, который прикреплен к «оригинальной» внешней поверхности объекта (например, корпуса судна), в результате чего сам модуль фактически образует внешнюю поверхность. Например, такой модуль может быть связан с корпусом судна, в результате чего модуль образует внешнюю поверхность (по меньшей мере ее часть). В обоих вариантах осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент, в частности, содержит излучающую поверхность выхода (также смотри дополнительно ниже). Однако, в частности, в последнем варианте осуществления, в котором испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может обеспечивать часть указанной внешней поверхности, такое окно выхода излучения может обеспечивать часть (поскольку первая часть и окно выхода излучения могут по существу совпадать; в частности, могут представлять собой одну поверхность).
Следовательно, в варианте осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент прикреплен к указанной внешней поверхности. В еще одном дополнительном конкретном варианте осуществления окно выхода излучения системы для борьбы с биологическим обрастанием выполнено в виде части указанной внешней поверхности. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления объект может содержать судно, содержащее корпус, и испускающий ультрафиолетовое излучение элемент прикреплен к указанному корпусу. Выражение «окно выхода излучения» также может относиться к множеству окон выхода излучения (смотри также ниже).
В обоих общих вариантах осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент выполнен с возможностью облучения указанным ультрафиолетовым излучением (во время этапа облучения) воды, находящейся рядом с указанной частью указанной внешней поверхности. В вариантах осуществления, в которых сам модуль фактически образует внешнюю поверхность, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент по меньшей мере выполнен с возможностью облучения указанным ультрафиолетовым излучением (во время этапа облучения) указанной части указанной внешней поверхности, поскольку она фактически является частью указанной внешней поверхности, и, опционально, также воду, находящуюся рядом с указанной частью указанной внешней поверхности. Тем самым, биологическое обрастание может быть предотвращено и/или уменьшено.
В варианте осуществления значительная область защищаемой поверхности, которая должна поддерживаться чистой от обрастания, предпочтительно вся защищаемая поверхность, например, корпус судна, может быть покрыта слоем, который испускает бактерицидный свет («свет для борьбы с обрастанием»), в частности, ультрафиолетовый свет.
В еще одном варианте осуществления ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием) может подаваться на защищаемую поверхность через волновод, например, волокно.
Следовательно, в варианте осуществления система освещения для борьбы с обрастанием может содержать оптическую среду, причем оптическая среда содержит волновод, например, оптоволокно, выполненный с возможностью подачи указанного ультрафиолетового излучения (свет для борьбы с обрастанием) на поверхность обрастания. Поверхность, например, волновода, из которой выходит ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), в настоящем документе также упоминается как поверхность излучения. Как правило, эта часть волновода может по меньшей мере временно погружаться в воду. За счет выхода ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием) из поверхности излучения элемент объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию жидкости (например, морской воды), может облучаться и в связи с этим защищен от обрастания. Однако поверхность излучения сама по себе также может быть защищена от обрастания. Этот эффект используется в некоторых вариантах осуществления испускающего ультрафиолетовое излучение элемента, содержащего оптическую среду, как описано ниже.
Варианты осуществления с оптической средой также описаны в документе WO 2014188347. Варианты осуществления, раскрытые в документе WO 2014188347, также включены в настоящий документ путем ссылки, поскольку они комбинируются с блоком управления и/или переключателем воды, а также с другими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.
Как отмечено выше, изобретение также может использоваться для других объектов, отличных от водных (например, морских) объектов, например, для (дверных) ручек и т.д.
Как отмечено выше, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может, в частности, содержать окно выхода ультрафиолетового излучения. Следовательно, в конкретном варианте осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит окно выхода ультрафиолетового излучения, причем испускающий ультрафиолетовое излучение элемент, в частности, выполнен с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения после указанного окна выхода ультрафиолетового излучения указанного испускающего ультрафиолетовое излучение элемента. Такое окно выхода ультрафиолетового излучения может представлять собой оптическое окно, через которое излучение выходит из испускающего ультрафиолетовое излучение элемента. Альтернативно или дополнительно, окно выхода ультрафиолетового излучения может представлять собой поверхность волновода. Следовательно, ультрафиолетовое излучение может подаваться в испускающем ультрафиолетовое излучение элементе в волновод и выходить из элемента через (часть) поверхность волновода. Как также отмечено выше, в вариантах осуществления окно выхода излучения, опционально, может быть выполнено в виде части внешней поверхности объекта. Другим вариантом выражения «выход» может быть выражение «вывод».
В частности, (твердотельный) источник света по меньшей мере переключается между первым уровнем ультрафиолетового излучения и вторым уровнем ультрафиолетового излучения, причем первый уровень ультрафиолетового излучения больше, чем второй уровень ультрафиолетового излучения (и второй уровень ультрафиолетового излучения меньше, чем первый уровень излучения, или может быть равен нулю). Следовательно, в варианте осуществления источник света может отключаться и может включаться (во время этапа излучения). Кроме того, опционально, между этими двумя этапами также может регулироваться интенсивность ультрафиолетового излучения, например, путем поэтапного или непрерывного управления интенсивностью ультрафиолетового излучения. Следовательно, источник света, в частности, регулируется (и, таким образом, регулируется интенсивность ультрафиолетового излучения).
В (водных (например, морских)) вариантах осуществления система для борьбы с биологическим обрастанием, в частности, выполнена с возможностью подачи ультрафиолетового излучения на часть объекта или воду, находящуюся рядом с этой частью. Это, в частности, предполагает, что во время этапа облучения используется ультрафиолетовое излучение. Следовательно, опционально также могут быть периоды, в течение которых ультрафиолетовое излучение вообще не применяется. Это может (таким образом) быть связано не только, например, с системой управления, переключающей один или более испускающих ультрафиолетовое излучение элементов, но также, например, с заданными настройками, например, день и ночь или температура воды, и т.д. Например, в варианте осуществления ультрафиолетовое излучение применяется импульсным образом.
Следовательно, в конкретном варианте осуществления или аспекте система для борьбы с биологическим обрастанием выполнена с возможностью предотвращения или уменьшения биологического обрастания на поверхности обрастания объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, путем подачи света для борьбы с обрастанием (т.е. ультрафиолетового излучения) на указанную поверхность обрастания или воду, находящуюся рядом с ней. В частности, система для борьбы с биологическим обрастанием может быть выполнена с возможностью подачи указанного света для борьбы с обрастанием через оптическую среду на указанную поверхность обрастания, причем испускающий ультрафиолетовое излучение элемент дополнительно содержит (ii) указанную оптическую среду, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием), причем оптическая среда содержит поверхность излучения, выполненную с возможностью обеспечения по меньшей мере части указанного ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием). Кроме того, в частности, оптическая среда содержит один или более из волновода и оптоволокна, и ультрафиолетовое излучение (свет для борьбы с обрастанием), в частности, содержит одно или более из света типа UVB и света типа UVC. Эти волноводы и оптическая среда подробно не рассматриваются в настоящем документе.
Оптическая среда также может быть обеспечена в виде (силиконовой) пленки для нанесения на защищаемую поверхность, причем пленка содержит по меньшей мере один источник света для генерации света для борьбы с обрастанием и листовую оптическую среду для распределения ультрафиолетового излучения в пленке. В вариантах осуществления пленка имеет толщину порядка от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, например, 0,1-5 см, например, 0,2-2 см. В вариантах осуществления пленка по существу не ограничена в каком-либо направлении, перпендикулярном направлению толщины, для обеспечения по существу большой пленки, имеющей размеры порядка нескольких десятков или сотен квадратных метров. Пленка может быть по существу ограничена по размеру в двух ортогональных направлениях, перпендикулярных направлению толщины пленки, для обеспечения плитки для борьбы с обрастанием; В другом варианте осуществления пленка по существу ограничена по размеру только в одном направлении, перпендикулярном направлению толщины пленки, для обеспечения вытянутой полосы пленки для борьбы с обрастанием. Следовательно, оптическая среда, а также испускающий ультрафиолетовое излучение элемент, могут быть обеспечены в виде плитки или в виде полосы. Плитка или полоса может содержать (силиконовую) пленку.
В связи с этим в конкретных вариантах осуществления волноводный элемент может содержать одно или более из стекла, силикона и пропускающего свет полимера.
В варианте осуществления испускающий ультрафиолетовое излучение элемент содержит двумерную сетку источников света для генерации ультрафиолетового излучения, и оптическая среда выполнена с возможностью распределения по меньшей мере части ультрафиолетового излучения от двумерной сетки источников света в оптической среде для обеспечения двумерного распределения ультрафиолетового излучения, выходящего из испускающей свет поверхности модуля освещения. Двумерная сетка источников света может быть выполнена в виде структуры проволочной сетки, структуры с плотной упаковкой, структуры рядов/столбцов или любой другой подходящей регулярной или нерегулярной структуры. Физическое расстояние между соседними источниками света в сетке может быть фиксированным по всей сетке или может варьироваться, например, в зависимости от мощности выхода света, требуемой для обеспечения эффекта борьбы с обрастанием, или в зависимости от местоположения испускающего ультрафиолетовое излучение элемента на защищаемой поверхности/поверхности, которая должна оставаться чистой (например, местоположения на корпусе судна). Преимущества обеспечения двумерной сетки источников света включают в себя то, что ультрафиолетовое излучение может генерироваться вблизи областей, защищаемых путем облучения ультрафиолетовым излучением, и то, что это уменьшает потери в оптической среде или световоде и повышает равномерность распределения света. Предпочтительно ультрафиолетовое излучение в общем равномерно распределяется по поверхности излучения; это сокращает или даже предотвращает плохо подсвеченные области, в которых в противном случае может происходить обрастание, а также уменьшает или предотвращает перерасход энергии из-за чрезмерной подсветки других областей большим количеством света, чем необходимо для борьбы с обрастанием. В варианте осуществления сетка включена в оптическую среду. В еще одном варианте осуществления сетка может быть включена в (силиконовую) пленку.
Кроме того, в варианте осуществления оптическая среда может быть расположена вблизи (в том числе, опционально, может быть прикреплена) защищаемой поверхности и связана с возможностью приема ультрафиолетового света, причем оптическая среда имеет направление толщины, перпендикулярное защищаемой поверхности, причем два ортогональных направления оптической среды, ортогональные направлению толщины, параллельны защищаемой поверхности, причем оптическая среда выполнена с возможностью обеспечения пути распространения ультрафиолетового света так, что ультрафиолетовый свет распространяется в оптической среде в по меньшей мере одном из двух ортогональных направлений, ортогональных направлению толщины, и так, что в местах вдоль поверхности оптической среды соответствующие части ультрафиолетового света выходят из оптической среды.
В дополнительном аспекте изобретение также обеспечивает способ борьбы с (биологическим) обрастанием (части) внешней поверхности объекта. Такой объект включает в себя волноводный элемент, который может быть выполнен в виде пластины, например, операционный стол или разделочную доску для кухни, а также может иметь другую форму, например, ручка двери, или ручка унитаза для управления унитазом (смывания), или ручка крана и т.д. Сиденье унитаза также может содержать волноводный элемент и т.д. Изобретение также может использоваться для уменьшения биологического обрастания (частей) стен операционных. В связи с этим в дополнительных аспектах или вариантах осуществления изобретение также обеспечивает объект, содержащий систему, определенную в настоящем документе, причем объект содержит внешнюю поверхность, и окно выхода излучения выполнено в виде по меньшей мере части внешней поверхности, причем объект выбран из группы, содержащей стол, операционный стол, стену стерильного помещения, стену операционной и стену кухни.
В связи с этим в вариантах осуществления стол, операционный стол, стена стерильного помещения, стена операционной или стена кухни может содержать волноводный элемент, описанный в настоящем документе.
Источник света может быть выполнен внешним по отношению к такому объекту, и излучение может подаваться в волноводный элемент, например, через оптоволокно. В других вариантах осуществления источник света встроен в волноводный элемент.
В настоящем документе выражение «объект» может в конкретных вариантах осуществления также относиться к конструкции из (разных) объектов, которые, в частности, функционально соединены друг с другом.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение также обеспечивает способ управления выходом излучения из волноводного элемента наружу волноводного элемента, причем излучение по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, причем способ содержит этапы, на которых обнаруживают интенсивность (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения внутри волноводного элемента и уменьшают интенсивность излучения (источника света, обеспечивающего излучение, по меньшей мере содержащего ультрафиолетовое излучение) в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
В конкретных вариантах осуществления объект может представлять собой объект, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем способ содержит этапы, на которых: обеспечивают систему для борьбы с биологическим обрастанием, определенную в настоящем документе, для объекта, генерируют ультрафиолетовое излучение (во время использования объекта), опционально, в зависимости от одного или более из (i) сигнала обратной связи и (ii) таймера для (периодического) изменения интенсивности ультрафиолетового излучения (света для борьбы с обрастанием) и подают указанное ультрафиолетовое излучение (во время этапа облучения) на (часть) внешнюю поверхность. Такой сигнал обратной связи может обеспечиваться датчиком. Таким образом, способ может дополнительно включать в себя этап, на котором уменьшают интенсивность излучения в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени, а также дальнейшие действия, определенные в отношении системы.
В еще одном дополнительном аспекте изобретение также обеспечивает способ обеспечения системы для борьбы с биологическим обрастанием для объекта, причем способ содержит этап, на котором обеспечивают систему для борьбы с биологическим обрастанием с волноводным элементом для объекта, как дополнительно определено в приложенной формуле изобретения. В частности, объект может по меньшей мере временно подвергаться воздействию вредных микроорганизмов, например, бактерий, во время использования объекта. Следовательно, в вариантах осуществления волноводный элемент может быть прикреплен к объекту для обеспечения объекта, содержащего волноводный элемент.
В вариантах осуществления изобретение также обеспечивает способ обеспечения системы для борьбы с биологическим обрастанием для объекта, который во время использования по меньшей мере временно подвергается воздействию воды, причем способ содержит этап, на котором обеспечивают, например, интегрируют в объект и/или крепят к внешней поверхности, систему для борьбы с биологическим обрастанием для объекта, например, судна, с волноводным элементом, выполненным с возможностью подачи указанного ультрафиолетового излучения на одну или более частей внешней поверхности объекта и воду, находящуюся рядом с указанной частью (во время использования), как дополнительно определено в приложенной формуле изобретения. В частности, волноводный элемент прикреплен к внешней поверхности или может быть выполнен в виде (первой) части внешней поверхности.
Выражения «видимый», «видимый свет» или «видимое излучение» относятся к свету, имеющему длину волны в диапазоне около 380-780 нм.
В дополнительных вариантах осуществления могут определяться уровни обрастания на различных областях поверхности для борьбы с обрастанием, которые могут отдельно регулироваться.
В дополнительных вариантах осуществления отслеживание происходит в реальном времени, и сигнал обрастания от датчика используется для управления ультрафиолетовым излучением системы для борьбы с биологическим обрастанием.
Следовательно, излучение для борьбы с биологическим обрастанием, в частности, включает в себя ультрафиолетовое излучение. Излучение, используемое для обнаружения с помощью датчика (отражение, рассеивание, люминесценция), может представлять собой одно или более из ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения, т.е., в частности, по существу любое излучение в диапазоне от около 200 до около 1500 нм.
В частности, любое действие, описанное в настоящем документе, может выполняться с помощью искусственно созданного устройства. Например, выражение «обнаружение» может относиться к обнаружению с помощью датчика, или выражение «определение» или т.п. может относиться к определению с помощью процессора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее будут описаны варианты осуществления изобретения исключительно путем примера со ссылкой на сопровождающие схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие части, и на которых:
Фиг. 1a-1h схематически иллюстрируют некоторые общие аспекты;
Фиг. 2a-2c схематически иллюстрируют некоторые варианты осуществления и вариации;
Фиг. 3a-3b схематически иллюстрируют некоторые дополнительные варианты осуществления и вариации;
Фиг. 4a-4b схематически иллюстрируют некоторые дополнительные варианты осуществления и вариации;
Фиг. 5a-5b схематически иллюстрируют некоторые возможные графики; и
Фиг. 6a-6b схематически иллюстрируют некоторые дополнительные аспекты.
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1a схематически иллюстрирует вариант осуществления системы 200 для борьбы с биологическим обрастанием, которая содержит испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210. Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 содержит окно 230 выхода ультрафиолетового излучения. Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 по меньшей мере частично заключает источник 220 света, выполненный с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения 221. Здесь в качестве примера проиллюстрировано три источника 220 света. Здесь испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 выполнен в виде волновода с элементами, встроенными в него. Следовательно, источники 220 света встроены в волновод. Окно 230 выхода ультрафиолетового излучения выполнено с возможностью пропускания по меньшей мере части ультрафиолетового излучения 221 источника 220 света. Окно 230 выхода ультрафиолетового излучения содержит заднюю сторону 231 окна, здесь направленную на источник (источники) света, и переднюю сторону 232 окна. Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 также по меньшей мере частично заключает оптический датчик 310, выполненный с возможностью обнаружения излучения 421, испускаемого от передней стороны 232 окна. Здесь датчик 310 также встроен в волновод. Датчик 310 выполнен с возможностью обеспечения соответствующего сигнала оптического датчика, соответствующего излучению 421, испускаемому от передней стороны. Кроме того, система 200 для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно выполнена с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения 221 в зависимости от указанного сигнала оптического датчика. Излучение 421 может включать в себя одно или более из рассеивания излучения 221 источника света (из-за биологического обрастания на передней стороне 232 окна), отражения излучения 221 источника света (на задней стороне 231 окна) и люминесценции биологического обрастания (на передней стороне 232 окна), обозначенного ссылочной позицией 5.
В частности, излучение 421 включает в себя отражение излучения 221 источника света (если все излучение не будет выведено).
Здесь в схематически проиллюстрированном варианте осуществления источник света одного типа используется для обеспечения излучения 221 для борьбы с биологическим обрастанием и для контура управления с датчиком 310; однако это не обязательно. Ссылочная позиция 305 относится к электронике или элементу управления (смотри также ниже) для управления излучением 221 источников 220 света в зависимости от оптического датчика 310. Здесь управление может относиться к одному или более из управления интенсивностью и управления спектральным распределением. Сочетание датчика 310 и источника света, генерирующего излучение, которое используется непосредственно или опосредованно, например, посредством отражения, рассеивания, люминесценции, в настоящем документе также называется системой датчиков. Источник света в настоящем документе также называется источником системы датчиков.
Выражение «управление», в частности, относится к определению поведения или контролю работы источника света, в частности, одного или более из интенсивности и спектрального распределения, в частности, по меньшей мере интенсивности.
Следует отметить, что вариант осуществления, схематически проиллюстрированный на Фиг. 1b, а также другие варианты осуществления, описанные в настоящем документе и/или проиллюстрированные в настоящем документе, включают в себя испускающий излучение элемент, в частности, здесь испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 220, который заключает по меньшей мере частично или даже по существу полностью источник света и датчик.
Фиг. 1b-1d схематически иллюстрируют варианты осуществления объекта 10, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду 2, смотри уровень 13 воды. Объект 10, например, судно или шлюз, смотри также ниже, дополнительно содержит систему 200 для борьбы с биологическим обрастанием, содержащую испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210, в частности, для подачи ультрафиолетового излучения 221 на часть 111 внешней поверхности 11 объекта 10, например, корпуса или части корпуса. Здесь показано два варианта осуществления, в которых система 200 для борьбы с биологическим обрастанием или, в частности, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 является частью внешней поверхности и, следовательно, фактически образует часть внешней поверхности (Фиг. 1a), или в которых испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 выполнен с возможностью облучения внешней поверхности и не обязательно образуют часть внешней поверхности, например, корпус судна (Фиг. 1c). Например, объект 10 выбран из группы, состоящей из судна 1 и объекта 15 инфраструктуры (смотри также ниже).
Испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 содержит один или более источников 220 света и, таким образом, в частности, может быть выполнен с возможностью облучения указанным ультрафиолетовым излучением 221 на этапе облучения одного или более из (i) указанной части 111 указанной внешней поверхности 11 и (ii) воды, находящейся рядом с указанной частью 111 указанной внешней поверхности 11. В первой вариации, в частности, применяется вариант осуществления, показанный на Фиг. 1c, а в последней вариации, в частности, применяются оба варианта осуществления, показанные на Фиг 1b-1c. Однако следует отметить, что, когда внешняя поверхность испускающего ультрафиолетовое излучение элемента 210 выполнена в виде внешней поверхности объекта 10, разумеется, часть 111 облучается ультрафиолетовым излучением 21 сама по себе.
Следовательно, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 содержит окно 230 выхода ультрафиолетового излучения, и испускающий ультрафиолетовое излучение элемент 210 выполнен с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения 221 после указанного окна 230 выхода ультрафиолетового излучения указанного испускающего ультрафиолетовое излучение элемента 210.
В частности, источник 220 света по меньшей мере выполнен с возможностью регулировки между первым уровнем ультрафиолетового излучения и вторым уровнем ультрафиолетового излучения, причем первый уровень ультрафиолетового излучения больше, чем второй уровень ультрафиолетового излучения (а второй уровень ультрафиолетового излучения меньше, чем первый уровень излучения (включая, например, нулевой уровень).
Как отмечено выше, выражение «судно», обозначенное ссылочной позицией 1, может относиться, например, к кораблю или лодке (ссылочная позиция 10a на Фиг. 1d) и т.д., таким как парусное судно, танкер, круизный лайнер, яхта, паром, подводная лодка (ссылочная позиция 10d на Фиг. 1d) и т.д., как схематически показано на Фиг. 1d. Выражение «объект инфраструктуры», обозначенное ссылочной позицией 15, может, в частности, относиться к водным сооружениям, в общем расположенным по существу неподвижно, таким как плотина/шлюз (ссылочные позиции 10e/10f на Фиг. 1d), понтон (ссылочная позиция 10c на Фиг. 1d), буровая установка (ссылочная позиция 10b на Фиг. 1d) и т.д.
Фиг. 1e схематически более подробно иллюстрирует вариант осуществления системы 200 для борьбы с биологическим обрастанием, здесь в качестве примера включающей в себя встроенную систему 300 управления и встроенный датчик 310.
Фиг. 1f схематически иллюстрирует внешнюю поверхность 11 объекта 10, например, стенку судна или стенку объекта инфраструктуры, в качестве примера со множеством испускающих ультрафиолетовое излучение элементов 210 (здесь связанных с корпусом 21 судна 1). Альтернативно или дополнительно может быть применено множество функционально связанных или независимо функционирующих систем 200 для борьбы с биологическим обрастанием.
Фиг. 1f также схематически иллюстрирует вариант осуществления, в котором система 200 для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество испускающих ультрафиолетовое излучение элементов 210 (с множеством источников света), множество окон 230 выхода излучения и множество указанных частей 111, причем множество источников 220 света выполнены с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения 221 через указанное множество окон 23 выхода излучения на указанное множество частей 111, указанное множество частей 111 выполнено на разной высоте объекта 10, и система 300 управления выполнена с возможностью индивидуального управления источниками 220 света в зависимости от указанной входной информации. Например, в варианте осуществления система 300 управления может быть выполнена с возможностью индивидуального управления источниками 220 света в зависимости от положения частей 111 внешней поверхности 11 относительно воды.
Фиг. 1g схематически иллюстрирует вариант осуществления, в котором судно 1, в качестве варианта осуществления объекта 10, содержит множество систем 200 для борьбы с биологическим обрастанием и/или одну или более таких систем 200 для борьбы с биологическим обрастанием, содержащих множество испускающих ультрафиолетовое излучение элементов 210. В зависимости от высоты конкретной системы 200 для борьбы с биологическим обрастанием и/или высоты испускающих ультрафиолетовое излучение элементов 210, например, относительно воды (уровня воды), соответствующие испускающие ультрафиолетовое излучение элементы 210 могут быть включены.
Фиг. 1h иллюстрирует вариант осуществления с проволочной сеткой, в котором источники 210 света, например, ультрафиолетовые светодиоды, расположены в виде сетки и соединены в ряд параллельных соединений. Светодиоды могут быть установлены в узлах с помощью пайки, приклеивания или любой другой известной технологии электрического соединения для соединения светодиодов с проволочными сетками. Один или более светодиодов могут быть расположены в каждом узле. Может быть реализовано приведение в действие постоянным током или переменным током. Если используется переменный ток, то может использоваться пара светодиодов во встречно-параллельной конфигурации. Специалисту в данной области техники будет понятно, что в каждом узле может использоваться более одной пары светодиодов во встречно-параллельной конфигурации. Фактический размер проволочной сетки и расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами в сетке могут регулироваться путем растягивания гармонической конструкции. Проволочная сетка может быть встроена в оптическую среду. Выше описаны особенно активные профилактические меры, где система 200 для борьбы с биологическим обрастанием отключается или отключает конкретные испускающие ультрафиолетовое излучение элементы 210 или конкретные источники 220 света в зависимости от контакта с водой, сигнала датчика и т.д. Однако альтернативно или дополнительно для предупреждения человека об опасности также могут использоваться предупреждающие сигналы или сообщения.
Фиг. 2a схематически иллюстрирует вариацию, в которой внутреннее отражение (или полное внутреннее отражение TIR) используется в качестве входных данных для датчика 310 соответственно. Внутреннее отражение может уменьшаться с увеличением биологического обрастания 5. Здесь в качестве примера используется источник 220 света, который также используется для генерации ультрафиолетового излучения в качестве света для борьбы с биологическим обрастанием (в системе датчиков); однако также может использоваться альтернативный источник света (смотри также Фиг. 2c). Фиг. 2a в качестве примера также включает в себя блокирующий элемент или физическую преграду, обозначенную ссылочной позицией 217, которая выполнена с возможностью предотвращения непосредственного достижения излучения источника света, обозначенного ссылочной позицией 221, датчика 310.
Как схематически проиллюстрировано на Фиг. 2a, волноводный элемент 1210 выполнен с возможностью приема по меньшей мере части излучения 221 и излучения по меньшей мере части излучения 221 наружу волноводного элемента 1210 через окно 230 выхода излучения. Кроме того, волноводный элемент может быть выполнен с возможностью внутреннего отражения части излучения 221 на окне 230 выхода излучения. Это отраженное излучение может быть измерено датчиком 310.
Фиг. 2b схематически иллюстрирует вариант осуществления, в котором используется люминесценция биологического обрастания 5. Люминесценция может быть в видимом и/или инфракрасном спектре. Возбуждение может быть реализовано с использованием источника 220 света или альтернативного источника света (смотри также Фиг. 2c).
Здесь в качестве примера схематически проиллюстрирован кожух с отдельным окном 230 выхода излучения вместо волноводной пластины, используемой на многих других схематических чертежах. Следовательно, испускающий ультрафиолетовое излучение элемент может представлять собой пластинчатый модуль с одним или более соответствующими элементами, по меньшей мере частично или даже полностью встроенными в него. Однако испускающий ультрафиолетовое излучение элемент также может включать в себя кожух, заключающий по меньшей мере частично или даже полностью один или более соответствующих элементов. Один или более соответствующих элементов по меньшей мере содержат источник света, который выполнен с возможностью обеспечения излучения источника света, в частности, ультрафиолетового излучения.
Фиг. 2c схематически иллюстрирует вариант осуществления, в котором система 200 содержит второй источник 280 света, выполненный с возможностью генерации одного или более из видимого и инфракрасного излучения, в настоящем документе обозначенный как свет 281 второго источника света, и в котором оптический датчик 310 выполнен с возможностью обнаружения одного или более из видимого и инфракрасного излучения и обеспечения указанного соответствующего сигнала датчика. Здесь в качестве примеров используются два вторых источника 280 света, например, для обеспечения света разного типа, например, синего и зеленого, или видимого и инфракрасного и т.д. Оптический датчик 310 может быть выполнен с возможностью обнаружения одного или более из видимого и инфракрасного излучения и обеспечения указанного соответствующего сигнала датчика.
Следует отметить, что в дополнение, когда в качестве входных данных для системы датчиков требуется видимое или инфракрасное излучение, также могут использоваться источники 220 света, выполненные с возможностью обеспечения ультрафиолетового излучения 221 и одного или более из видимого и инфракрасного излучения.
Система 200 для борьбы с биологическим обрастанием может дополнительно включать в себя элемент 320 управления, выполненный с возможностью корректировки сигнала датчика в зависимости от интенсивности ультрафиолетового излучения источника 220 света. Элемент 320 управления также может быть выполнен с возможностью минимизации изменений интенсивности ультрафиолетового излучения источника 220 света, как схематически проиллюстрировано на Фиг. 3a. В вариантах осуществления элемент 320 управления может быть включен в систему 300 управления (не проиллюстрирована на этом схематическом чертеже).
Обратимся к Фиг. 2a-2c и 3a-3b и другим вариантам осуществления, описанным в настоящем документе, но не проиллюстрированным, источник света и датчик, в частности, выполнены с одной стороны окна 230 выхода излучения. Обратимся к Фиг. 2a-2c и 3a-3b и другим вариантам осуществления, описанным в настоящем документе, но не проиллюстрированным, источник света и датчик, в частности, выполнены с одной стороны задней стороны 231 окна.
Дополнительно следует отметить, что (таким образом) источник света и оптический датчик могут быть встроены в светоизлучающий элемент, в частности, в волновод, например, силиконовый волновод.
Волновод, в частности, содержит пропускающий излучение материал, например, стекло, кварц, (плавленый) кварц, силикон, фторполимер и т.д.
Фиг. 4a схематически иллюстрирует вариант осуществления системы 200 для борьбы с биологическим обрастанием, содержащей множество источников 220 света. Здесь источники 220 света содержат светодиоды 225. Светодиоды содержат светодиодные матрицы 226. Светодиодные матрицы 226 соседних светодиодов 225 имеют взаимные расстояния d1 между источниками света, в частности, выбранные из диапазона 0,5-200 мм. Как показано, система 200 для борьбы с биологическим обрастанием дополнительно содержит множество оптических датчиков 310. Соседние оптические датчики имеют взаимные расстояния d2 между оптическими датчиками, в частности, выбранные из диапазона по меньшей мере 4 см, например, в диапазоне 10-100 см. Здесь система 200 для борьбы с биологическим обрастанием содержит множество поднаборов 330 источников 220 света и оптических датчиков 310, причем каждый поднабор 330 содержит один или более источников 220 света и один или более оптических датчиков 310. В частности, каждый поднабор 330 выполнен с возможностью обеспечения указанного ультрафиолетового излучения 221 одного или более источников 220 света в подмножестве 330 в зависимости от сигнала оптического датчика одного или более оптических датчиков 310 в подмножестве 330. Система управления может быть включена в один или более элементов 210, или может быть обеспечена, например, центральная система 300 управления, схематически показанная пунктирным квадратом. Следует отметить, что система 300 управления также может быть удалена от элементов 210.
Фиг. 4b схематически иллюстрирует вариант осуществления, в котором источник 220 света, т.е. здесь твердотельный источник света, выполнен в качестве датчика. Для этого может быть включена электроника или элемент 305 управления, чтобы твердотельный источник света функционировал в качестве датчика 310. Опционально, этот источник света может регулироваться электроникой или элементом 305 управления для переключения между этапом обнаружения и этапом излучения.
Электроника или элемент 305 управления может быть включен в систему 300 управления (здесь не проиллюстрирована).
Фиг. 5a схематически иллюстрирует график со временем по оси х, интенсивностью света для борьбы с обрастанием по левой оси y (сплошная линия, обозначенная F1), и сигналом датчика по правой оси y, который определяет отраженный свет (пунктирной кривой обозначен сигнал, причем пунктирная кривая обозначена ссылочной позицией I1). Когда объект, например, человек, в течение некоторого времени касается окна выхода излучения (поверхности волновода), происходит внезапное снижение внутреннего отраженного света, например, в момент t1. Вскоре после этого система управления снижает интенсивность ультрафиолетового излучения. Здесь интенсивность опускается до нуля в момент t2. Когда объект удаляется от волновода, здесь в момент t3, внутренний отраженный свет увеличивается, как видно, увеличение происходит до по существу исходного уровня I1. Вскоре после этого в момент t4 интенсивность ультрафиолетового излучения увеличивается до по существу исходного уровня F1. Разность во времени (между t1 и t2 или t3 и t4 соответственно) может быть очень небольшой, поскольку система управления может реагировать по существу немедленно (например, когда время управления поддерживается на минимуме).
Фиг. 5b схематически иллюстрирует подобный пример, но с некоторыми изменениями. Здесь очевидно, что биологическое обрастание увеличивается, поскольку внутреннее отражение I1 уменьшается. Это увеличение можно попытаться остановить также путем увеличения интенсивности ультрафиолетового излучения F1 (на показанной временной шкале это, по-видимому, еще не имеет желаемого эффекта). Контакт с человеком или другим объектом может иметь тот же результат, что и выше. Однако в этом схематическом примере в качестве примера интенсивность ультрафиолетового излучения F1 не опускается до нуля. При удалении объекта интенсивность ультрафиолетового излучения может увеличиваться до уровня, который может быть связан с измеренной интенсивностью I1 внутреннего отражения, в соответствии с заданным соотношением между интенсивностью ультрафиолетового излучения и интенсивностью внутреннего отражения.
Поскольку ультрафиолетовое излучение F1 изменяется, очевидно, что в примерах на Фиг. 5a и 5b были достигнуты первое и второе пороговые значения.
В вариантах осуществления при достижении первого порогового значения система также может обеспечивать один или более из звукового сигнала, светового сигнала и вибрационного сигнала. Это может предупреждать высший организм, касающийся окна выхода излучения. Световой сигнал, в частности, относится к по существу одному или более из видимого и инфракрасного излучения, в частности, к по меньшей мере видимому излучению.
Фиг. 6a схематически иллюстрирует систему, также включающую в себя пользовательский интерфейс 340. В вариантах осуществления пользовательский интерфейс может представлять собой графический пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс, в частности, может быть внешним по отношению к волноводному элементу 1210, хотя это не обязательно.
Фиг. 6b очень схематически иллюстрирует ванную комнату с унитазом, включающую в себя сиденье унитаза, раковину с краном и ручкой крана, а также дверь с внутренней ручкой и наружной ручкой. Здесь в качестве примера внутренняя ручка, наружная ручка, ручка крана и сиденье унитаза являются объектами, которые определены в настоящем документе.
В вариантах осуществления свет может повторно включаться через заданное время; или в лучшем случае, после наблюдения подобного, но отрицательного этапа вывода. Это предполагает, что объект, касающийся поверхности, был удален.
В вариантах осуществления в зависимости от размера защищаемой ультрафиолетовым излучением поверхности может быть встроено множество датчиков наряду с отдельным приведением в действие ультрафиолетового излучения. Таким образом, можно локально отключать источник ультрафиолетового излучения в ответ на локальное «нарушение».
Эта идея может благоприятно влиять на любую «активную поверхность», использующую ультрафиолетовое излучение, с тоски зрения биологических «соображений безопасности». В качестве примера можно привести дверные ручки общественных туалетов, разделочные доски на кухне, больничное оборудование или столы, используемые в операционных, и т.д.
Выражение «по существу» в настоящем документе, например, в выражениях «по существу весь свет» или «по существу состоит», будет понятно специалисту в данной области техники. Выражение «по существу» также может включать в себя вариации с выражениями «в целом», «полностью», «весь» и т.д. Следовательно, в вариантах осуществления наречие «по существу» также может быть опущено. Когда это применимо, выражение «по существу» также может относиться к 90% или более, например, 95% или более, в частности, 99% или более, в частности, 99,5% или более, включая 100%. Выражение «содержать» включает в себя также вариации, в которых выражение «содержит» означает «состоит из». Выражение «и/или», в частности, относится к одному или более элементам, указанным до и после выражения «и/или». Например, фраза «элемент 1 и/или элемент 2» и аналогичные фразы могут относится к одному или более из элемента 1 и элемента 2. Выражение «содержащий» в варианте осуществления может относиться к выражению «состоящий из», но в другом варианте осуществления также может относиться к выражению «содержащий по меньшей мере определенные виды и, опционально, один или более других видов».
Кроме того, выражения «первый», «второй», «третий» и т.п. в описании и формуле изобретения используются для различения подобных элементов и не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что выражения, используемые таким образом, являются взаимозаменяемыми в соответствующих обстоятельствах, и что варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, могут работать в других последовательностях, отличных от описанных или проиллюстрированных в настоящем документе.
Устройства в настоящем документе среди прочего описаны во время работы. Специалисту в данной области техники будет понятно, что изобретение не ограничивается способами работы или устройствами при работе.
Следует отметить, что вышеописанные варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалист в данной области техники может разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отклонения от объема приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, заключенные в скобки, не должны толковаться как ограничивающие формулу изобретения. Использование глагола «содержать» и его производных не исключает наличия элементов или этапов, отличных от изложенных в пункте формулы изобретения. Указание элемента в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратных средств, содержащих несколько разных элементов, и посредством надлежащим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, описывающем устройство и перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же аппаратным средством. Сам по себе тот факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих мер не может быть использована для преимущества.
Изобретение дополнительно относится к устройству, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на приложенных чертежах. Изобретение дополнительно относится к способу или процессу, содержащему один или более отличительных признаков, описанных в описании и/или показанных на приложенных чертежах.
Различные аспекты, рассмотренные в данном патентном документе, могут быть объединены для обеспечения дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые признаки могут формировать основу для одной или более выделенных заявок.
Группа изобретений может быть использована для борьбы с биологическим обрастанием. Система (200) для борьбы с биологическим обрастанием содержит: волноводный элемент (1210), содержащий окно (230) выхода излучения; оптический датчик (310), выполненный с возможностью обнаружения интенсивности (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения (221); а также систему (300) управления, функционально связанную с оптическим датчиком. Волноводный элемент (1210) выполнен с возможностью приема излучения (221), которое по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, и излучения по меньшей мере его части наружу волноводного элемента (1210) через окно (230) выхода излучения, а также с возможностью внутреннего отражения части излучения (221) на окне (230) выхода излучения. Система (300) управления выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения (221) в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени. Группа изобретений относится также к различным объектам, содержащим указанную систему, способу управления выходом излучения из волноводного элемента и применению указанной системы для борьбы с биообрастанием. Обеспечивается повышение безопасности и эффективности предотвращения или уменьшения биологического обрастания на поверхностях. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Система (200) для борьбы с биологическим обрастанием, содержащая: волноводный элемент (1210), содержащий окно (230) выхода излучения, причем волноводный элемент (1210): (а) выполнен с возможностью приема излучения (221), причем излучение (221) по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, и (b) выполнен с возможностью излучения по меньшей мере части излучения (221) наружу волноводного элемента (1210) через окно (230) выхода излучения, и (с) выполнен с возможностью внутреннего отражения части излучения (221) на окне (230) выхода излучения;
по меньшей мере один оптический датчик (310), выполненный с возможностью обнаружения интенсивности (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения (221);
систему (300) управления, функционально связанную с оптическим датчиком и выполненную с возможностью уменьшения интенсивности излучения (221) в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
2. Система (200) по п. 1, в которой система (300) управления выполнена с возможностью уменьшения интенсивности излучения (221) только тогда, когда в течение заданного периода управления не достигнуто заданное второе пороговое значение увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени, и в которой заданное первое пороговое значение уменьшения интенсивности внутреннего отражения с течением времени представляет собой уменьшение интенсивности (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком (310), на по меньшей мере 1% за максимум 1 секунду.
3. Система (200) по п. 1, в которой
заданное первое пороговое значение выбрано из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤100%/с, где ΔI - уменьшение интенсивности (I) внутреннего отражения в процентах, причем ΔI<0%, Δt - период времени, за который происходит такое уменьшение ΔI, причем Δt составляет максимум 1 секунду.
4. Система (200) по любому из пп. 1 и 3, в которой система (300) управления выполнена с возможностью увеличения интенсивности излучения (221) в зависимости от заданного второго порогового значения увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
5. Система (200) по любому из пп. 2, 3 (со ссылкой на п. 2) и 4, в которой заданное второе пороговое значение выбрано из диапазона 0,1%/с≤|ΔI/Δt|≤400%/с, где ΔI - увеличение интенсивности (I) внутреннего отражения в процентах, причем ΔI>0%, Δt - период времени, за который происходит такое увеличение ΔI, причем Δt составляет максимум 1 секунду.
6. Система (200) по п. 5, в которой система управления выполнена с возможностью уменьшения излучения (221) в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени до первого уровня интенсивности излучения (221), превышающего 0 Вт, и увеличения излучения (221) в зависимости от заданного второго порогового значения увеличения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени до заданного второго уровня интенсивности излучения (221), причем заданный второй уровень интенсивности излучения (221) находится в диапазоне +/-10% от уровня интенсивности излучения (221) перед уменьшением до первого уровня интенсивности излучения (221).
7. Система (200) по п. 6, причем система (200) выполнена с возможностью излучения по меньшей мере части излучения (221) наружу волноводного элемента (1210) в соответствии с заданным соотношением между интенсивностью излучения (221) и интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком (310), и заданный второй уровень интенсивности излучения (221) представляет собой уровень интенсивности излучения (221), связанный с интенсивностью (I) внутреннего отражения, обнаруживаемой оптическим датчиком (310).
8. Система (200) по любому из пп. 1-3, содержащая пользовательский интерфейс (340), причем система (300) управления дополнительно содержит процедуру обеспечения безопасности, так что после уменьшения интенсивности излучения (221) вследствие достижения заданного первого порогового значения интенсивности (I) внутреннего отражения интенсивность излучения (221) может быть увеличена только по команде через пользовательский интерфейс (340).
9. Система (200) по любому из предыдущих пунктов, причем система дополнительно содержит:
по меньшей мере один источник (220) света, выполненный с возможностью обеспечения излучения (221).
10. Система (200) по любому из предыдущих пунктов, содержащая множество источников (220) света и множество оптических датчиков (310), выполненных в виде множества поднаборов (330) одного или более источников (220) света и одного или более оптических датчиков (310), причем один или более источников (220) света каждого поднабора (330) выполнены с возможностью излучения излучения (221) через соответствующие части окна (230) выхода излучения, и система (300) управления выполнена с возможностью управления одним или более поднаборами (330) независимо от одного или более других поднаборов (330).
11. Объект (10), нуждающийся в предотвращении или уменьшении биологического обрастания, содержащий систему (200) по любому из пп. 1-10, причем объект (10) содержит внешнюю поверхность (11), и
окно (230) выхода излучения выполнено в виде по меньшей мере части внешней поверхности (11), причем объект выбран из группы, содержащей дверную ручку, ручку крана, ручку унитаза, сиденье унитаза, перила, кухонную разделочную доску и медицинское устройство.
12. Объект (10), нуждающийся в предотвращении или уменьшении биологического обрастания, содержащий систему (200) по любому из пп. 1-10, причем объект (10) содержит внешнюю поверхность (11), и
окно (230) выхода излучения выполнено в виде по меньшей мере части внешней поверхности (11), причем объект выбран из группы, содержащей стол, операционный стол, стену стерильного помещения, стену операционной и стену кухни.
13. Объект (10), нуждающийся в предотвращении или уменьшении биологического обрастания, который во время использования по меньшей мере частично погружен в воду, причем объект (10) содержит систему (200) по любому из пп. 1-10, причем волноводный элемент (1210) выполнен с возможностью облучения излучением (221) во время этапа облучения одного или более из (i) части (111) внешней поверхности (11) указанного объекта (10) и (ii) воды, находящейся рядом с указанной частью (111) указанной внешней поверхности (11), причем объект (10) выбран из группы, состоящей из судна (1) и объекта (15) инфраструктуры.
14. Способ управления выходом излучения (221) из волноводного элемента (1210) наружу волноводного элемента (1210), излучение (221), причем излучение (221) по меньшей мере содержит ультрафиолетовое излучение, причем способ содержит этапы, на которых обнаруживают интенсивность (I) внутреннего отражения внутреннего отраженного излучения (221) внутри волноводного элемента (1210) и уменьшают интенсивность излучения (221) в зависимости от достижения заданного первого порогового значения уменьшения интенсивности (I) внутреннего отражения с течением времени.
15. Применение системы по любому из пп. 1-10 в объекте (10) для борьбы с биообрастанием, причем объект выбран из группы, состоящей из судна и объекта инфраструктуры, который имеет водное применение.
| WO 2016192942 A1, 08.12.2016 | |||
| WO 2016001227 A1, 07.01.2016 | |||
| DE 102008063887 A1, 01.07.2010 | |||
| US 5322569 A1, 21.06.1994 | |||
| US 7341695 B1, 11.03.2008 | |||
| US 20110291995 A1, 01.12.2011 | |||
| WO 2012027084 A2, 01.03.2012 | |||
| СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ОТ БИООБРАСТАНИЯ | 2012 |
|
RU2523841C2 |
