孫路路

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作河南中心 河南 鄭州 450003

1 引言

電梯作為一種特殊的公共交通工具,具有空間小、人員密度及流量大、使用人員狀況復(fù)雜等問(wèn)題,有著較大的疫情傳播風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究表明,電梯內(nèi)的病毒細(xì)菌污染主要集中在人員接觸最多的按鈕、扶手、地板、內(nèi)壁等處,特別是醫(yī)院電梯的按鈕與空氣的病菌總數(shù)超標(biāo)率更高;而造成疫情的病菌主要通過(guò)飛沫、接觸傳播,如果乘客搭乘受病毒污染過(guò)的電梯,則加大了疫情傳播感染的概率。

2 消毒技術(shù)簡(jiǎn)介

常見(jiàn)的消毒方式包括層流通風(fēng)、循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒、靜電吸附式空氣消毒、紫外線(xiàn)燈照射消毒、臭氧消毒、噴霧消毒、等離子消毒等,需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合選擇不同的消毒方式。

層流通風(fēng):適用于空氣中細(xì)菌總數(shù)小于10cfu/m3的潔凈手術(shù)室、層流潔凈病房等I類(lèi)區(qū)域[1],不適用于電梯系統(tǒng)。

循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒:又稱(chēng)為紫外線(xiàn)空氣消毒,由高強(qiáng)度紫外線(xiàn)燈和過(guò)濾系統(tǒng)組成,可以有效地濾除空氣中的塵埃,并可將進(jìn)入消毒器的空氣中的微生物殺死,可在有人的房間內(nèi)進(jìn)行消毒,但僅對(duì)空氣有效,對(duì)物體表面無(wú)消毒效果[2],可應(yīng)用于電梯系統(tǒng)中對(duì)轎廂內(nèi)的空氣進(jìn)行消毒。

靜電吸附式空氣消毒:采用靜電吸附原理,加上過(guò)濾系統(tǒng),不僅可過(guò)濾和吸附空氣中帶菌的塵埃,也可吸附和殺滅微生物,是目前有人情況下可以持續(xù)消毒的一種較好的方法[3],可應(yīng)用于電梯系統(tǒng)中對(duì)轎廂內(nèi)的空氣進(jìn)行消毒。

紫外線(xiàn)燈照射消毒:利用紫外線(xiàn)照射物質(zhì),使物體表面的微生物細(xì)胞內(nèi)核蛋白分子構(gòu)造發(fā)生變化而引起死亡,波長(zhǎng)處于240-280nm區(qū)段的紫外線(xiàn)殺菌能力較強(qiáng),殺菌能力最強(qiáng)的波長(zhǎng)為250-265nm,多以253.7nm作為紫外線(xiàn)殺菌的波長(zhǎng),照射時(shí)間一般應(yīng)超過(guò)30min;紫外線(xiàn)對(duì)人體皮膚和角膜均有刺激性,照射時(shí)產(chǎn)生的臭氧亦對(duì)人體有害,應(yīng)注意防護(hù)[4];當(dāng)電梯處于待機(jī)狀態(tài)時(shí),可使用紫外線(xiàn)燈照射進(jìn)行消毒。

臭氧消毒:臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,臭氧滅菌過(guò)程屬于生物化學(xué)氧化反應(yīng),要求達(dá)到臭氧濃度≥20cfu/m3,在RH≥70%條件下,消毒時(shí)間≥30min,消毒時(shí)人必須離開(kāi)房間,消毒后待房間內(nèi)聞不到臭氧氣味時(shí)才可進(jìn)人(大約在關(guān)機(jī)后30min)[5];由于電梯井道和轎廂空間相對(duì)密閉,通風(fēng)不暢,該方式不適用于電梯的日常消毒。

噴霧消毒:即用噴霧器將化學(xué)消毒劑均勻地噴灑于空間或物體表面進(jìn)行消毒的方法,常用于地面、墻壁、環(huán)境等的消毒,噴灑時(shí)必須使物體表面濕透才能起到消毒作用,該消毒方法對(duì)室內(nèi)進(jìn)行消毒時(shí),消毒前應(yīng)關(guān)閉門(mén)窗,消毒結(jié)束進(jìn)行通風(fēng)換氣[4];該消毒方法雖然不適用于對(duì)整個(gè)轎廂高頻次進(jìn)行消毒,但可以用于電梯按鍵等部件進(jìn)行消毒。

等離子消毒:等離子凈化室內(nèi)氣狀污染物的作用機(jī)理是離子彈性碰撞的結(jié)果,它是一種低溫、快速滅菌、無(wú)殘留毒性、簡(jiǎn)便、安全的消毒滅菌方法[6],相對(duì)于紫外線(xiàn)燈照射消毒,等離子消毒作用時(shí)間短,能夠應(yīng)用于電梯消毒技術(shù)中。

3 電梯消毒技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)現(xiàn)狀

本文以中文專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)CNTXT、外文專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)ENTXT以及智慧芽為數(shù)據(jù)來(lái)源,檢索、統(tǒng)計(jì)、分析了電梯消毒技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、申請(qǐng)人狀況;由于專(zhuān)利文獻(xiàn)在提出申請(qǐng)后并不會(huì)立即公開(kāi),因此2021年的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)據(jù)會(huì)有不完整的問(wèn)題,所以對(duì)于以下分析圖中有關(guān)2021年申請(qǐng)量的下降曲線(xiàn)不排除是由于樣本數(shù)據(jù)量的不完整而造成的。

本文的數(shù)據(jù)檢索采用關(guān)鍵詞與分類(lèi)號(hào)相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢索。關(guān)鍵詞如:電梯、消毒、消殺、滅菌、殺菌、除菌、凈化、病毒、新冠、細(xì)菌,使用IC分類(lèi)號(hào)為:B66B+、F24F+、A61L+等。

截至2021年12月,全球關(guān)于電梯消毒技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量合計(jì)4520余件,參見(jiàn)圖1,2008年以前(第一階段)全球申請(qǐng)量共計(jì)401件,2008-2019年期間(第二階段)全球申請(qǐng)量共計(jì)1694件,2020-2021年期間(第三階段)全球申請(qǐng)量共計(jì)2425件(占總申請(qǐng)量的53.65%);第一階段為萌芽期,相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)相對(duì)較少,關(guān)于電梯消毒技術(shù)每年的專(zhuān)利申請(qǐng)量不超過(guò)50件;第二階段為平穩(wěn)增長(zhǎng)期,隨著全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)成熟以及基建工程的繁榮,對(duì)電梯的需求迅速增加,電梯消毒技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)也隨之增長(zhǎng);第三階段迅猛發(fā)展期,隨著疫情的來(lái)襲,如何減少疫情傳播感染的概率引起了極大的關(guān)注,該領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng),其中90%以上的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)自于我國(guó)。

圖1 電梯消毒技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)圖

圖2示出了電梯消毒技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量排名前二十的主要申請(qǐng)人,國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人例如格力電器、康達(dá)電梯、廣州廣日電梯、上海貝思特、浙江大學(xué)等進(jìn)行了相應(yīng)的研發(fā),國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在第三階段迅猛增長(zhǎng),這也充分體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在電梯消毒技術(shù)方向的研發(fā)實(shí)力。

圖2 電梯消毒技術(shù)全球?qū)＠饕暾?qǐng)人

格力電器的研發(fā)方向主要集中在:電梯按鍵的隔離與消毒(CN212356105U、CN113750266A)、集成消毒功能的電梯空調(diào)(CN114110915A)、壁掛式消毒設(shè)備(CN212081500U)、空氣凈化裝置的風(fēng)道及導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)(CN212362393U、CN212616976U)等;廣州廣日電梯的研發(fā)方向主要集中在:電梯消毒系統(tǒng)的優(yōu)化(CN111186743A)、電梯內(nèi)病菌采集及檢測(cè)(CN111269819A)、召喚盒自動(dòng)覆膜裝置(CN212603399U)、電梯按鍵消毒(CN213759632U)等。

4 電梯消毒技術(shù)分類(lèi)

經(jīng)過(guò)第一部分關(guān)于消毒技術(shù)簡(jiǎn)介的分析可知,能夠適用于電梯系統(tǒng)的消毒方式有循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒、紫外線(xiàn)燈照射消毒、等離子消毒、噴霧消毒和靜電吸附式空氣消毒,以下針對(duì)這五種消毒方式分別篩選出較為典型的專(zhuān)利申請(qǐng)進(jìn)行分析。

4.1 循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒

紫外線(xiàn)雖然對(duì)所有的微生物都有效,但由于菌體、菌株、菌的育成環(huán)境不同,菌類(lèi)的抵抗性也有大的差異,在同樣的發(fā)光功率下,照射時(shí)間越長(zhǎng),強(qiáng)度越大;一般情況下,按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)安裝循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒器,開(kāi)機(jī)30min后即可達(dá)到消毒要求,以后每過(guò)15min開(kāi)機(jī)1次,消毒15min,消毒環(huán)境中臭氧濃度低于0.2mg/m3[2,7]。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN110274323A公開(kāi)了一種空氣凈化器,其可用于對(duì)密閉空間(如電梯轎廂)進(jìn)行空氣凈化和消毒,外部空氣先通過(guò)高效過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾,再進(jìn)入到殺菌部?jī)?nèi)進(jìn)行殺菌,殺菌部包括光觸媒網(wǎng)和紫外光模塊,紫外光模塊能夠發(fā)出紫外線(xiàn),在紫外光模塊的照射下使得光觸媒濾網(wǎng)持久保持良好的空氣凈化特性,光觸媒可以在強(qiáng)光的照射下發(fā)揮強(qiáng)大的氧化還原功能,它可以分解各種細(xì)菌和有害污染物,具有很好的除菌、除臭、凈化空氣的功能,同時(shí)在風(fēng)機(jī)的作用下,加快氣流流動(dòng),殺菌部能穩(wěn)定、高效地凈化空氣。

在電梯轎廂內(nèi)部安裝循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒器時(shí),應(yīng)根據(jù)轎廂內(nèi)部體積選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)的機(jī)器,避免超空間范圍使用;應(yīng)注意轎廂內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生,避免因轎廂內(nèi)有較多的灰塵而產(chǎn)生二次揚(yáng)塵;由于該類(lèi)型的機(jī)器僅對(duì)空氣有效,應(yīng)定期對(duì)地板、轎廂壁、把手、電梯按鍵等進(jìn)行清潔和消毒。

4.2 紫外線(xiàn)燈照射消毒

不同于循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒方式中將紫外線(xiàn)燈設(shè)置在凈化器的內(nèi)部,紫外線(xiàn)燈照射消毒則是將紫外線(xiàn)燈直接設(shè)置于電梯轎廂的內(nèi)部,由于紫外線(xiàn)對(duì)人體皮膚和角膜均有刺激性,使用紫外線(xiàn)燈照射消毒時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇在電梯內(nèi)沒(méi)有乘客時(shí)使用。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN212608863U公開(kāi)了一種電梯智能消毒裝置,其提供了一個(gè)較為完善的控制策略,工作時(shí),電梯狀態(tài)獲取模塊通過(guò)讀取轎廂應(yīng)急照明燈電源的信號(hào)來(lái)判斷電梯是否處于正常運(yùn)行狀態(tài);當(dāng)電梯狀態(tài)獲取模塊判斷電梯處于待機(jī)休眠狀態(tài)時(shí),且同時(shí)紅外人體感應(yīng)裝置檢測(cè)到轎廂內(nèi)沒(méi)有乘客時(shí),智能消毒裝置啟動(dòng),紫外線(xiàn)消毒燈點(diǎn)亮;當(dāng)電梯突然收到外呼指令時(shí),電梯退出待機(jī)休眠進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài),智能消毒裝置自動(dòng)關(guān)閉,同時(shí)紫外線(xiàn)消毒燈熄滅;若電梯待機(jī)休眠過(guò)程沒(méi)有收到任何外呼指令,智能消毒裝置則按第一預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)持續(xù)工作,到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間后智能消毒裝置自動(dòng)關(guān)閉。

使用紫外線(xiàn)燈照射消毒方式對(duì)電梯進(jìn)行消毒時(shí),照射時(shí)間應(yīng)不少于30分鐘;對(duì)轎廂內(nèi)的按鍵、扶手等表面進(jìn)行消毒時(shí),燈管距離物體表面盡量不超過(guò)l米;應(yīng)該合理地選擇紫外線(xiàn)燈的安裝位置或安裝數(shù)量;在條件允許的情況下,可以選擇移動(dòng)式照射方式,這也是未來(lái)的研究方向之一。

4.3 等離子消毒

等離子體空氣消毒機(jī)具有消毒效果極強(qiáng),作用時(shí)間短,可降解空氣中有害有毒氣體,低耗能,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是目前較理想的空氣消毒方式之一[4],比較適用于頻繁使用的電梯系統(tǒng)中。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN214536695U公開(kāi)了一種用于電梯轎廂的壁掛式空氣消毒凈化器,該空氣消毒凈化器通過(guò)掛壁槽中設(shè)置的掛壁件固定于電梯轎廂壁上,其內(nèi)部安裝有等離子消毒模塊,并通過(guò)負(fù)離子發(fā)生器、紫外線(xiàn)消毒室、等離子消毒模塊、風(fēng)循環(huán)模塊、活性炭架層、顆粒物傳感器和紅外感應(yīng)器共同作用,能夠達(dá)到自動(dòng)過(guò)濾、殺菌、消毒作用。

等離子滅菌技術(shù)是消毒技術(shù)領(lǐng)域近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)新的物理滅菌技術(shù),等離子體空氣消毒凈化器具有使用壽命長(zhǎng)、能源消耗低、無(wú)需大量的易耗備件等優(yōu)點(diǎn),使用該技術(shù)研制的空氣凈化器凈化室內(nèi)或轎廂內(nèi)空氣前景非常廣闊。

4.4 噴霧消毒

由于電梯按鈕內(nèi)安裝有電子元器件,為了保證其使用的安全性,通常會(huì)在電梯呼梯盒和轎內(nèi)操縱箱的外部貼附一層塑料隔離膜,保潔人員定期對(duì)其進(jìn)行噴霧消毒,但消毒的實(shí)時(shí)性和有效性有待提高;隨著技術(shù)的發(fā)展,帶消毒功能的電梯操作按鈕也隨之產(chǎn)生,為電梯的使用安全提供了有效保障。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN204624874U提供了一種按鍵智能清潔裝置,在電梯按鍵表面覆蓋一層可以循環(huán)往復(fù)使用的按鍵薄膜,使乘客不與電梯按鍵直接接觸,控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)清潔滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)一步帶動(dòng)薄膜繞輥軸運(yùn)行,使覆蓋在電梯按鍵表面的按鍵薄膜完成替換,而從電梯按鍵表面運(yùn)行至電梯按鍵背面的薄膜則通過(guò)清潔滾筒進(jìn)行清潔,并通過(guò)酒精噴霧器對(duì)薄膜進(jìn)行噴霧,進(jìn)而完成對(duì)電梯按鍵表面覆蓋的按鍵薄膜進(jìn)行自動(dòng)消毒。

電梯轎廂內(nèi)外的操作按鈕是被乘客頻繁觸碰的部位,經(jīng)常會(huì)沾染大量的細(xì)菌與病毒,以上下運(yùn)行按鈕、開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕以及1樓按鈕最為顯著;電梯轎廂是相對(duì)密閉的空間,空氣流通性差、人員密集,更易于細(xì)菌與病毒通過(guò)接觸方式或通過(guò)呼吸道、飛沫等方式傳播,因此定期對(duì)操作按鈕進(jìn)行消毒顯得尤為重要。

4.5 靜電吸附式空氣消毒

靜電吸附式空氣消毒技術(shù)與紫外線(xiàn)、臭氧及化學(xué)藥物等消毒方法不同,是采用靜電吸附原理進(jìn)行空氣殺菌消毒,不僅能夠有效吸附空氣中包括細(xì)菌在內(nèi)的顆粒物,還能夠破壞細(xì)菌及病毒的細(xì)胞電解質(zhì)和細(xì)胞膜,導(dǎo)致其死亡[3,7]。

專(zhuān)利申請(qǐng)CN204624874U提供了一種靜電集塵模塊及具有該模塊的凈化裝置,該凈化裝置還包括絕緣箱體,在箱體上設(shè)置有進(jìn)出風(fēng)通道,靜電集塵模塊固定在箱體內(nèi),利用帶電的正負(fù)離子在帶有靜電離子場(chǎng)的箱體內(nèi)的碰撞,電離空氣中的中性氣體產(chǎn)生活性氧離子和高能自由基團(tuán),易與細(xì)菌、霉菌、芽孢和病毒中蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而變性,從而高效殺滅各類(lèi)微生物,同時(shí)高效吸附空氣介質(zhì)中的顆粒物。

相比于化學(xué)消毒、臭氧消毒等消毒方式,靜電吸附式空氣消毒在有人乘坐電梯時(shí)也能夠正常使用,是目前有人情況下可以持續(xù)消毒的一種較好的方法;電梯內(nèi)部的有效面積通常不大于5m2,一臺(tái)小型的靜電吸附式空氣消毒器能夠滿(mǎn)足消毒需要。

5 結(jié)語(yǔ)

上面介紹的幾種消毒方式各有優(yōu)缺點(diǎn),如何有效整合各種消毒方式以對(duì)電梯進(jìn)行全面消毒、如何使轎廂內(nèi)的空氣循環(huán)更加充分是未來(lái)的研究方向之一;電梯轎廂內(nèi)空間相對(duì)較小,消毒設(shè)備的小型化、智能化、易更換化也是未來(lái)的研究方向之一。

為有效阻隔病毒的傳播,很多新功能開(kāi)始在電梯領(lǐng)域得到應(yīng)用,在電梯消毒技術(shù)領(lǐng)域存在很多的專(zhuān)利申請(qǐng),上面介紹的與循環(huán)風(fēng)紫外線(xiàn)空氣消毒、紫外線(xiàn)燈照射消毒、等離子消毒、噴霧消毒和靜電吸附式空氣消毒有關(guān)的技術(shù)方案均是比較典型、易于實(shí)施的、可以有效減少病毒傳播感染的方法,希望能夠?yàn)殡娞莸脑O(shè)計(jì)提供參考和借鑒。