DE102022003189A1

DE102022003189A1 - Verfahren mit Vorrichtung mit Einsatz spezieller Stabhalogen-Strahlungskörper bei einer Wellenlänge von 250 bis 800 nm für die thermische lnaktivierung biologischer Partikel im Luftstrom

Info

Publication number: DE102022003189A1
Application number: DE102022003189.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-01
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Verfahren mit Vorrichtung mit Einsatz spezieller Stabhalogen-Strahlungskörper für die thermischen Inaktivierung biologischer Partikel im Luftstrom, wo durch elektromagnetische Strahlung im Bereich von 250 nm bis 800 nm multiple Effekte auftreten, die geeignet sind, im Luftdurchfluss / Aerosol Mikroben letal zu beeinträchtigen. Die thermische Inaktivierung geschieht nicht selektiv und greift an der schwächsten Bindung im Molekül an. Ein Effekt ist die Bildung von Kupfer-Ionen, weiter Wärmekonvektion und verlustfreie Energieübertragung durch IR-Strahlung auf die Partikel im Luftstrom. Eine Dimmung / Regelung der Halogen-Stab-Lampen ermöglicht die Leistungsabgabe in Watt, die über Software mittels Temperatur-Sensor die austretende Luft misst und über Software die Einstellung der Ventilator-Geschwindigkeit und somit Auswahl der Strömungsgeschwindigkeit für eine Kühlung des austretenden Luftstroms anpassen, wobei eine Summen-Kill-Kinetik-Schwelle der multiplen Effekte für Viren / Phagen in die Software implementiert wird. Die Investition und Betriebskosten sind geringer als bei den meisten anderen System und zeigt eine minimale Erwärmung der austretenden Luft von nur 2,4°C bei entsprechendem Durchfluss.

Description

Es handelt sich um ein Verfahren mit Vorrichtung, wo durch elektromagnetische Strahlung im Bereich von 250 nm bis 800 nm multiple Effekte auftreten, die geeignet sind, im Luftdurchfluss / Aerosol Mikroben letal zu beeinträchtigen. Hierbei spielen die Dimensionierung des Reaktordurchmessers und Anordnung der Strahlungskörper eine wichtige Rolle.
Dieser spektrale Anwendungsbereich ist neu und unterscheidet sich signifikant vom bisherigen Anwendungsbereich - hier Gebrauchsmuster 20 2020 004 514 - in verschiedenen Anmeldungen - welche vorher im Bereich von 0,8 bis 1,2 µm bzw. 1,4 µm - als Short-Wave Infrarotbereich, angegeben wurde. Auch ist die Platzierung der Strahlungskörper am Boden horizontal nachteilig.
Der Bereich von 250 nm bis etwa 280 nm gehört zur UV-C Strahlung, wobei der Bereich ab 280 bis 315 nm in den Bereich der UV-B Strahlung einzuordnen ist und nachfolgenden der Bereich von 315 bis 400 nm der UV-A Strahlung gehört. Der Bereich von 400 nm bis etwa 799 nm ist dem sichtbaren Bereich zu zuordnen und 800 nm, als Anteil der Strahlung dem «short-wave» zum Infrarotbereich gehört.
Im Gegensatz zur Ausführung beim Gebrauchsmuster 20 2020 004 514 - muss ein Kupfermantel der poliert wurde, im Durchmesser begrenzt werden z.B. auf 64 cm² oder 100 cm² und mittig, in axialer Ausrichtung drei Strahlungs-Elemente hinter einander geschaltet werden. Der Grund ist das photometrische Abstandsgesetz für Energiegrössen: 1/r²-Gesetz. Damit ergibt sich bei einer Länge von 50 cm und 64 cm² Fläche ein Raumvolumen von 0,0032 m³.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass aufgrund der kurzen Distanz von ca. 2 cm zur Kupferwandung, der Effekt der Wärmekonvektion wesentlich höher ist. Elektromagnetische Wellen unterliegen der Absorption, Brechung, Transmission und Reflexion. Anstatt 3 kW mit einem Raumvolumen von 114448 cm³ = 0,114448 m³ mit am Boden angebrachten Strahlungs-Elementen, sind bei einem Raumvolumen von nur 0,0032 m³ nur drei mittig angebrachte Elemente mit je 48 W in Summe 144 W besser, um eine bessere Inaktivierung zu erreichen.
Drei mittig hinter einander geschaltet Stabhalogen-Strahlungskörper haben ausserdem den Effekt eines längeren Luftkontaktes, da die Quarz-Oberfläche der Elemente über 200°C heiss ist. Die Luft umstreicht also gleichmässiger in kurzem Abstand diese Strahlungskörper. Ein weiterer Vorteil ist der kostengünstige Einkauf dieser Modelle, da diese in jedem Baumarkt oder Lampengeschäft zu einem niedrigen Preis erworben wird. Durch die Luftkühlung der Umgebungsluft wird die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer wesentlich erhöht.
Weiter wird aufgrund des kurzen Abstandes der Strahlungskörper zur Kupfer-Reaktor-Wandung, mehr Strahlungsenergie auf die Kupferatome übertragen, so dass eine höhere Kupfer-Ionenbildung daraus resultiert. Diese nehmen im multiplen Inaktivierungs-Effekt einen höheren Stellungswert bzw. Anteil ein. Weiter resultiert ein hoher Reflexionswert daraus, der die biologischen Partikel in der Gesamtheit im Energieübertrag der Strahlung, besser trifft, geht man von einem sphärischen Partikel aus.
Obwohl das ausgetauschte Gesamtvolumen bei z,B, einem Raum mit 30 m³ nur 1,667-mal pro Stunde bei einem Luftdurchsatz von 50 m³/h beträgt, passiert die Luft und damit die darin enthaltenen biologischen Partikel, 9375 mal den Kupfer-Reaktor. Da biologische Partikel auch bei einer sehr kurzen Kontaktzeit gestresst, bzw. geschädigt werden, ist die Kill-Kinetik über die Zeit wesentlich besser.
Thermische Inaktivierung von Viren ist bekannt und wurde in vielen Bereichen erforscht und bereits angewendet. Die Hitzebehandlung ist eine weit verbreitete Dekontaminationsmethode, die vor allem bei Viren eingesetzt wird. Es wird angenommen, dass sie Viren hauptsächlich durch Denaturierung der Sekundärstrukturen von Proteinen und anderen Molekülen inaktiviert, was zu einer Beeinträchtigung der molekularen Funktion führt.
Die lokale Temperatur und Luftfeuchtigkeit und Wärmeübertragung wirken sich auf die Virusinaktivierungsraten aus. Insbesondere unbehüllte Viren sind im Allgemeinen stabiler als behüllte Viren. Kurzwellige Strahlung ist nicht nur energiereicher und dringt tiefer in biologisches Material ein als UV-Strahlung. Viren, die in einer Lipidmembran eingeschlossen sind, oder „umhüllte Viren“ wie Coronaviren und Rhinoviren können bei kühlen, trockenen Bedingungen lange Zeit aktiv bleiben, werden aber auch bei kurzeitiger, thermischer Exposition geschädigt.
Diese Viren, zu denen auch das Coronavirus des schweren akuten respiratorischen Syndroms (SARS-CoV-2) gehört, sind wie oben beschrieben hitzeempfindlich, und für den Menschen erträgliche Temperaturen können ausreichen, um die Lipidhülle zu zerstören und sie zu deaktivieren.
Die Inaktivierung erscheint bei aerosolisierten MS2-Viren in einer Kammer mit kontinuierlichem Luftstrom und axialer Erwärmung, die aus einer Exposition von ~ 0,1-1 s resultierte. Für ein luftgetragenes Virion wurde die charakteristische Expositionstemperatur, T_e unter Verwendung der Lufttemperaturprofile in der Kammer definiert. Die Tests wurden mit zwei Luftströmungsgeschwindigkeiten Q durchgeführt, die es ermöglichten, verschiedene thermische Strömungsregime und Expositionszeitintervalle festzulegen.
Der experimentell ermittelte Inaktivierungsfaktor, IF, wurde zur Berücksichtigung der Temperaturprofile korrigiert. Bei Te bis zu ~ 90°C mit Q = 18 L/min und bis zu ~ 140°C mit Q = 36 L/min war der Verlust der viralen Infektiosität relativ gering ≤ 10. Allerdings stieg IF exponentiell an, wenn Te von ~ 90°C auf ~ 160°C bei 18 L/min Luft-Durchfluss oder von ~ 140°C auf ~ 230°C bei 36 L/min Anstieg.
Unter bestimmten thermischen Expositionsbedingungen bei ~ 170°C bzw. ~ 250°C überstieg die IF ~ 2,4 x 104 welches ~ 99,996% gleichbedeutend mit Infektiositätsverlust einhergeht - das in dieser Studie quantifizierbare Maximum.
Zahlreiche Studien bestätigen die Inaktivierung von Viren durch die Anwendung von Hitze. In einer Studie wurden die Viren „Parvovirus“ und „Phage phiX174“ vollständig inaktiviert, wenn sie 103 °C ausgesetzt wurden. Die SARS- und MERS-Viren - Coronaviren, die das Schwere Akute Respiratorische Syndrom oder das Mittlere Östliche Respiratorische Syndrom - verursachen, haben in ihren Hüllen temperaturempfindliche Proteine, die bei Temperaturen über 65 °C vollständig denaturiert werden können und dann inaktiv bleiben.
Weitere Literaturzitate für thermische inaktivierung sind:

1 ELSVIER Public Health Emergency Collection - Covid-19 Initiative, Appl. Therm. Eng. 2022 Feb 5; 202: 117855; Published online 2021 Nov 29. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2021.117855.
2 Aerosol Science and Technology, 44:1042-1048, 2010, Copyright © American Association for Aerosol Research.
3 Inactivation of Aerosolized Viruses in Continuous Air Flow with Axial Heating - Aerosol Science and Technology, 44:11, 1042-1048, DOI: 10.1080/02786826. 2010.509119.

4 Wiley Online Library / Heat Transfer - Novel thermal treatment model to decontaminate airborne SARS Cov-2 virus for residential and commercial buildings - Neelesh Soni, Prashanth R. Hanmaiahgari, V. Mahendra Reddy.
5 J. Virol Methods. 2022 Mar; 301: 114465 - Rapid thermal inactivation of aerosolized SARS-CoV-2 - Murat Canpolat,a,* Serhat Bozkurt,b Çağrı Şakalar,c Ahmet Yılmaz Çoban,d,e Deniz Karaçaylı,a and Emre Tokerf .
6 High Heat Disarms Coronavirus - In Less Than A Second; Texas A&M research shows exposure to high temperatures can neutralize the virus, preventing it from infecting another human host. By Rachel Rose, Texas A&M University College of Engineering, APRIL 26, 2021

7 NIH - Preprint (USA) - 2019 Heat-treated virus inactivation rate depends strongly on treatment procedure: illustration with SARS-CoV-2, Amandine Gamble,1,* Robert J. Fischer,2,* Dylan H. Morris,3 Kwe Claude Yinda,2 Vincent J. Munster,2 and James O. Lloyd-Smith1, Die Hitzebehandlung ist eine weit verbreitete Dekontaminationsmethode, die vor allem bei Viren eingesetzt wird.

Um ein Testsystem zu etablieren, kommen mehrere Viren als Surrogate für SARS-CoV-2 in Frage. Die Wahl fällt oft auf den Bakteriophagen Phi6, der mit seiner Virusmembran und seinem RNA-Genom Sars-CoV-2 morphologisch ähnelt, aber weder für Tiere noch für den Menschen schädlich ist.
Um Phi6 zu vermehren, werden spezifische Wirtsbakterien infiziert. Zur möglichst effizienten Produktion einer großen Menge an Phi6, wie sie für die Testung erforderlich ist, muss man einen skalierten Produktionsprozess auf Basis einer Flüssigkultur etablieren. Ebenso kann das humane Coronavirus 229E -HCoV-229E-, ein häufiges und weit verbreitetes Erkältungsvirus, als Surrogatvirus eingesetzt werden.
Für die thermische Inaktivierung von Aerosol-getragener Viren wurde im Fraunhofer Institut IGB, Stuttgart ein Projekt Avator von Oktober 2020 - September 2021 durchgeführt. Eine erhöhte Infektionsgefahr mit SARS-CoV-2 geht von Aerosolen aus. Hier setzte das «Vorhaben Virus-Grill» an: Durch die Inaktivierung von Viren mittels Erhitzung der Luft soll die Infektionswahrscheinlichkeit über in der Raumluft schwebende Tröpfchen vermindert werden.
Anschliessend wurde die erhitzte Luft wieder abgekühlt, was energetisch eine Verschwendung darstellt und aus Kostengründen nicht bei Klima-Anlagen eingesetzt wird und darum auch nicht Gegenstand dieser Anmeldung ist.
Wärmebehandlung wurde als wirksam zur Inaktivierung lebensfähiger Bakterien befunden (Northrop und Slepecky 1967; Setlow 1995; Stumbo 1973) und Viren (Johnson et al. 2007; Stonehouse und Stockley 1993). Die meisten früheren Studien wurden jedoch durchgeführt in erster Linie motiviert durch Nicht-Aerosol -Anwendungen, wie die Sterilisation von Lebensmitteln, Wasserreinigung und Oberflächen Dekontamination.
Die Vorrichtung unterscheidet sich signifikant von anderen, bisherigen Anwendungen, da erstmals ein elektromagnetischer Strahlungsbereich zum Einsatz kommt, welche multiple Effekte aufweist - eben von 250 nm bis 800 nm. Hierbei treten aufgrund der Wendeltemperatur von 2700 K bis 3300 K der Strahlungsquelle thermische Effekte an der Oberfläche des Strahlungskörpers auf, der aus Quarzglas besteht. Dieses bedeutet Wärme-Konvektion.
Als Stand der Technik beschreibt Aerosol Science and Technology, 44: 1042 - 1048, 2010 ein Verfahren über die Inaktivierung von MS2 Virus im Aerosol, wobei ein Heizelement, Mighty-Watt Heater, Gordo Sales Inc., Layton UT/ USA eingesetzt wurde. Es wurde eine Testkammer aus Glas mit einem axial, Heizelement mittig installiert. Es wurde ein Aerosol mit einer definierten Menge an MS2-Bakteriophagen in den Luftstrom gebracht und bei Durchflussraten 18 Liter bis 36 Liter pro Minute, bei Temperaturen von 50°C bis 300°C gearbeitet.
Versuche haben gezeigt, bei Einsatz von zwei Stabhalogenkörper von je 400 W, dass die Oberfläche von poliertem Kupfer eine sehr hohe Reflexion bewirkt, die zu einer Erwärmung der Metalloberfläche führt. So wurde bei 800 W welches 1000 W entsprach in einem Strömungskörper von 8 x 8 cm Querschnitt bei einer Länge von 50 cm mit 50 m³/h Luft-Durchfluss eine Temperaturerhöhung von mehr als 60°C schon nach 45 Sekunden gemessen.
Weitere Versuche mit zwei Stabhalogen-Körpern mit je 115 W - eine Erwärmung des Metallkörpers bei 230 W schon nach 30 Sekunden bei 50 m³/h Luftdurchsatz, eine Luftaustrittstemperatur von ca. 40°C zeigte. Durch mehrere Versuche wurde belegt, dass bei höherem Luftdurchsatz eine Abkühlung auftritt.
Bei Erniedrigung der Leistung in Watt der Strahler auf dreimal 48 Watt, die in Reihe hintereinander mittig angeordnet wurden. Mit 50 m³/h Luftdurchfluss betrug die Temperaturdifferenz immerhin noch zwischen 25° und 28°C. Erst der Einsatz eines Ventilators mit 237 m³/h reduzierte die austretende Lufttemperatur auf 2,4°C, die über 15 Minuten etwa konstant war.
Eine Strahlungsquelle mit einer Leistung von 500 W, welche auf ein Staubpartikel mit einem Durchmesser von 0,02 µm im Abstand von 2 cm trifft, bei angenommenen sphärischen Staubpartikel, trifft im Normalfall nur die abgestrahlte Energie auf die Querschnittsfläche. Es benötigt rechnerisch 0,32 Sekunden damit vergleichsweise ein Elektron mit einer Bindungsenergie von 4eV aus dem Metall ausgelöst wird. In dieser Vorrichtung wird aufgrund des hohen Reflexionsgrades, welcher die gesamte Oberfläche bestrahlt, eine höhere Energieausbeute erreicht.
In Praxis wurde nachgewiesen, dass der Energieübertrag ohne Zeitverzögerung eintritt. Bei einem verspiegeltem Strömungskörper- hier polierte Kupferoberfläche - trifft durch diffuse Reflexion der Strahlung - die gesamte Oberfläche des Partikels, damit erhöht sich signifikant der Energieübertrag. Natürlich ist die Energieaufnahme von Partikeln im Luftdurchfluss durch die Vorrichtung zeitabhängig, welche aber vernachlässigbar ist.
Jedes Gas enthält stets positiv und negativ geladene Elektrizitätsträger, die als Ionen bezeichnet werden. Ihre Ladung ist gleich der elektrischen Elementarladung q_e = 1.602- 10-e19 C oder einem Vielfachen davon. Meist haben die Ionen aber die einfache Elementarladung, ihre Massen hingegen können in weiten Bereichen variieren. Für die Leitfähigkeit der Luft sind fast immer Ionen in Form von geladenen Atomen verantwortlich. Freie Elektronen stehen als Ladungsträger fast nie und nur in Ausnahmefällen zur Verfügung.
Ziel der Versuche war es eine Strahlungsquelle mit geringer Wattleistung zu finden, bei einem optimierten Luftdurchsatz, wo eine genügend hohe Inaktivierung von biologischen Partikeln eintritt ohne die Austrittsluft zu hoch zu erwärmen. Auch muss eine Anpassung des Reaktorvolumens bezogen auf die Eintrittsöffnung z.B. 10 x 10 cm oder 12 x 12 cm erfolgen, um einen passenden Ventilator mit geringer Geräuschentwicklung zu finden. Weitere Versuche in einem Speziallabor einer Universität in Deutschland mit Viren bzw. Phagen müssen noch erfolgen
Als weiteren multiplen Effekt kann angenommen werden, dass Kupfer-Ionen gebildet werden, die an der Oberfläche des polierten Kupferkörpers entstehen. Kupfer als Cu° und Cu²⁺ reagieren mit Mikroorganismen wobei auf reiner Kupferoberfläche Abtötungsraten innerhalb von 150 Sekunden erreicht werden - bei Kupferionen allerdings sehr viel schneller.
Die Energie der einzelnen Photonen mit h· f, ist Abhängig von ihrer Frequenz also von der Wellenlänge des Lichts. UV-Licht hat eine wesentlich kürzere Wellenlänge als rotes Licht, also haben die Photonen im UV-Licht eine wesentlich höhere Energie und nur wenn die Photonenenergie größer als die Auslösearbeit bei z.B. Kupfer ist, können die Photonen Elektronen aus dem Kupfer auslösen. Die Photonen im UV-Licht haben hierfür genug Energie, die Photonen im roten Lichtbereich nicht.
Da der Stabhalogen-Strahlungskörper eine Oberflächentemperatur von über 200°C erreicht, werden in der Nähe befindliche biologische Partikel sofort thermisch inaktiviert. Ein hoher Luftstrom kühlt allerdings das austretende Luftgemisch bzw. Aerosol. Es überlagern sich hier also verschiedene, thermische Effekte, die zusammen zu einer schnelleren Kill-Kinetik führen.
Die Austrittsarbeit der meisten Metalle liegt im ultravioletten bis sichtbaren Bereich des elektromagnetischen. Spektrums. Der Photoelektrische Effekt tritt dann ein, wenn Elektronen sich unter der Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung aus dem Atom oder Atomverband lösen. Jedes Photon verfügt über eine gewisse Menge an Energie. Sobald ein Photon auf eine Metalloberfläche trifft, gibt es seine gesamte Energie an ein Metallelektron ab.
Reicht die Energie zur Überwindung der Austrittsarbeit aus, dann verlässt das Elektron die Metalloberfläche. Photonen sind Wechselwirkungsteilchen der elektromagnetischen Strahlung. Aus diesem Grund nennt man sie auch Lichtquant oder Lichtteilchen. Es handelt sich um ein Elementarteilchen ohne Masse, jedoch verfügen Photonen über Energie.
Die Austrittsarbeit ist weiterhin abhängig von der Art des Metalls bzw. Festkörpers bzw. Stoffes, aus dem Elektronen ausgelöst werden. Sie ist relativ klein für Rubidium 2,13 eV, Cäsium 2,14 eV, Kalium 2,25 eV, Natrium 2,28 eV oder Barium 2,52 eV, während sie z. B. für Aluminium 4,20 eV, Zink 4,34 eV oder Platin 5,66 eV wesentlich höher ist. Für Kupfer beträgt sie 4.3 - 4,6 eV.
Daher können durch den Photoeffekt z. B. Elektronen aus Cäsium bereits durch UV-armes Tageslicht oder UV-loses Glühlicht herausgelöst werden, während bei Zink das energiereichere UV-Licht benötigt wird. Die ausgelösten Elektronen besitzen eine bestimmte kinetische Energie: W_Licht = W_kin + W_A.
Die Messung der Austrittsarbeit mit Hilfe des Photoeffekts wird meist über die Messung der kinetischen Energie der freigesetzten Elektronen realisiert. Diese ergibt sich aus der Differenz der eingebrachten Energie - meist die Energie des eingestrahlten Photons und der Austrittsarbeit.
Sämtliche UV-Lampen von verschiedenen Herstellern werden aus Quarzglas hergestellt, das sich durch seine Temperaturwechselbeständigkeit, seine hohe Erweichungstemperatur und vor allem durch seine UV-Durchlässigkeit auszeichnet. Quarzglas ist zudem widerstandsfähig gegen die Auswirkungen der erzeugten UV-Strahlung, die aufgrund von inneren Fehlern in weniger hochwertigem Glas zu Verfärbungen und zum Verlust der Transparenz führen kann, wenn es energiereicher elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt wird.
Eine wesentliche Eigenschaft von Quarzglas ist seine hohe UV-Durchlässigkeit. Verbindet man dies mit einer hohen Temperaturwechselbeständigkeit und einer sehr hohen Erweichungstemperatur, so hat man das perfekte Röhrenmaterial für eine UV-Lampe. Es gibt ozonfreies Quarzglas, synthetisches Quarzglas und herkömmliches Quarzglas, wobei ozonerzeugende Wellenlänge bei < 235 nm herausfiltriert wird und ermöglicht gleichzeitig eine Transmission von UV-A und UV-B-Strahlung - welches für ozonfreies Quarzglas gilt.
Durch Zugabe von Dotierungselementen lassen sich bestimmte Wellenlängen gezielt verstärken. Dies eröffnet ein weites Feld von Anwendungen in verschiedenen Bereichen des ultravioletten Spektrums. Für eine bestimmte Wellenlänge bei UV-Lampen, werden mit zusätzlichen Metallhalogeniden gefüllt ist, um die optimale Leistung zu erzielen. Die gängigsten Dotierungselemente in Lampen sind Eisen und Gallium.
In der Vorrichtung wird eine Strahlungsquelle eingesetzt, die einen höchstmöglichen Infrarot-Anteil im Short-Wave - Bereich hat, der Luft selbst nicht erwärmt aber darin enthaltene Partikel. Insgesamt treten 4 Effekte auf:

1 hoher Energie-Eintrag durch IR-Strahlung (800 nm) - verlustfreier Übertrag der Energie auf biologische Partikel zur Inaktivierung - mit sehr hohem Reflexionsgrad der polierten Kupferoberfläche.
2 Die Energieübertragung im UV-Bereich bei 250 bis 400 nm plus einer Energieübertragung im sichtbaren Lichtbereich.

3 Wärmekonvektion durch die Oberfläche der IR-Elemente von über 200°C mit Übertragung auf enthaltene Partikel in der durchströmenden Luft. Kühlung durch den Luftstrom.
4 Darstellung von Kupferionen durch einwirkende Gesamtstrahlung - dadurch Inaktivierung von Mikroorganismen an der Kupferoberfläche des inneren Strömungskörpers, wie auch durch Kupferoberfläche selbst.

Heute wird als Stand der Technik der Einsatz von UV-Strahlung grösstenteils im Bereich von 254 nm propagiert und umgesetzt. Allerdings gibt es bis heute nur wenige Publikationen, wo ein Corona-Virus inaktiviert oder beispielsweise harte Phagen, wie MS2 inaktiviert wurde. Ein bekannter Hersteller Heraeus bietet ein weites Spektrum von IR- und UV-Strahlungsquellen an. Harte UV-Strahlung im Bereich von 170-190 nm inaktiviert zuverlässig Viren. Es gibt bis heute keine Studie, dass Corona-Viren gut bei hoher Luftfeuchte in einem Aerosol inaktiviert werden.
Bei hoher Luftfeuchte hingegen ist die thermische Inaktivierung deutlich besser. Literaturrecherchen ergaben folgende Publikation: www.ledsmagazine.com, Boston Universität validierte UV-C Licht mit einer Dosierung von 22 mJ/cm² eine log 6 Reduktion in 25 Sekunden des SARS-CoV-2 Virus, mit 99,99%. Niedrige Dosen von 1,2 und 1,7 und 3 mJ/cm² ergaben schlechtere Werte bei 207-222 nm UV-Bereich in 8, 16 und 25 Minuten. Diese Werte wurden zum Teil bei nur 30% relative Luftfeuchte erreicht.
Die Kritik am Stand der Technik bezieht sich generell auf unzureichende, unwirtschaftliche Parameter, wie Lebensdauer der UV-Lichtquellen und deren Leistungsabfall bereits bei ca. 30% der Lebensdauer. Weiter bei Filtern der Druckabfall der durch leistungsstärkere Ventilatoren ausgeglichen werden muss - wie auch die Unbrauchbarkeit bei hoher Luftfeuchte. Die Filter nehmen Wasser auf und blockieren mit Wachstum von Mikroorganismen an der Oberfläche. Weiter deren Austausch und Entsorgung als Bio-Hazard in Schutzkleidung.
Bei Geräten mit Filtern sollte mindestens zweimal im Jahr ein Wechsel stattfinden. Da sich auf der Filteroberfläche noch aktive Viren befinden können, sollte der Wechsel fachgerecht und in geeigneter Schutzkleidung erfolgen und der Filter sachgerecht - also luftdicht verschlossen - entsorgt werden. Wird der Filterwechsel verzögert und die Filter setzen sich zu, sinkt die Wirkung - schon alleine aufgrund einer geringeren Luftleistung der Geräte. Somit sind bei Raumluft-Filtergeräten entsprechende Wartungskosten einzukalkulieren.
Die Bestrahlungsdosis: UV-Dosis - m W s /cm² - eine Umrechnung ergibt, dass eine letale UV-Dosis erreicht werden kann. Das sieht aber bei hohen Wasserdampfgehalten schon etwas anders aus. Wenn man die hier genannte Zeit akzeptiert und diese mit einer thermischen Inaktivierung vergleicht, erkennt man unschwer, dass hier angenommene 0,1 Sekunde gegenüber 25 Sekunden - unter Normalbedingung steht, die bei hoher Luftfeuchte, wie in Fleischbetrieben vorherrscht, wesentlich schlechter aussieht. Bei 0,1 Sekunden Inaktivierungszeit ist die thermische Inaktivierung 250mal schneller - also besser!
Es gibt neu am Markt UV-C Systeme im Bereich von 100 - 280 nm, die mit mehreren Strahlern, in der Regel mindestens mit 4 Röhren von 120 bis 150 cm ausgerüstet werden. Hier beträgt die Leistung ab 240 Wh aufwärts plus dem Energieverbrauch eines Ventilators. UV-Strahlung in dem Bereich setzt Ozon frei, welches nicht durch beschichtetes Quarzglas vollständig unterdrückt werden kann.
Der Strahlungsabgang ist durch einen Knick des Gehäuses nach oben ausgeführt, wo die diffuse Strahlung austreten soll. Da keine sehr hohen Luftdurchsätze z.B. über 500 m³/h erreicht werden können, durch die Anordnung der Schlitze begrenzt, da sonst zu hohe Strahlungsmengen an UV-C-Strahlung in den Raum gelangen können
UV-C-Strahlung neutralisiert nicht nur Viren-RNA, sie schädigt lebendes Gewebe. Je nach Dosis kann es dabei zu leichten Irritationen über ernsthafte Hautbeschädigungen bis hin zu Krebs bei langfristiger und wiederholter Exposition kommen. In der aktuellen Norm zur fotobiologischen Sicherheit von Lampen und Lampensystemen nach EN 62471:2010 sind UV-C-Strahlquellen in der höchsten Risikogruppe eingeordnet.
Alle in den Handel gebrachten UV-C-Quellen müssen entsprechend gekennzeichnet werden. Dabei ist sowohl Leuchten-Konstruktion als auch Gehäusedesign so zu gestalten, dass Personen gegen direkte Haut- oder Augenbestrahlung durch virentötende UV-C-Lampen geschützt sind.
Etwas einfacher ist der Einsatz von Systemen zur Luftdesinfektion. Sie emittieren die UV-C-Strahlung nur im oberen Bereich des Raumes. Berücksichtigt man die fotometrische Entfernungsregel, ist dort unter Umständen der Aufenthalt von Menschen während der aktiven Desinfektion möglich. Bei den Durchströmungs-Luftreinigern mit gekapselten UV-C-Strahlern wird die Raumluft zwangsläufig durchströmt - allerdings mit mittlerem, überschaubaren Luftdurchsatz.
Das Abstandsgesetz oder Entfernungsgesetz beschreibt die Abnahme einer physikalischen Größe mit wachsender Entfernung zur Quelle oder zum Sender. Zu den Energiegrößen gehören neben Strahlungsintensitäten, z. B. von Röntgenstrahlung, Radioaktivität, Sonnenstrahlung, sichtbare Lichtstrahlung oder anderen elektromagnetischen Wellen, die sich in alle Richtungen ausbreiten, Im Zusammenhang mit ionisierender Strahlung wird hierbei häufig vom Abstandsquadratgesetz gesprochen.
Das Abstandsgesetz für Energiegrößen beschreibt die Energie E, die von einer in den dreidimensionalen Raum gleichmäßig strahlenden Quelle ausgeht, verteilt sich auf eine Kugeloberfläche, die proportional mit dem Quadrat des Abstands r von der Quelle größer wird. Die Strahlungsintensität I, d. h. die Leistung pro Fläche - P/A, nimmt daher mit 1/r² ab.
Jeder Filter ist eine mechanische Zurückhaltung und verliert von dem ersten Tag an Kapazität und zwar eine exponentielle Abnahme - das bedeutet Druckabfall. Nicht sonderlich gut an dieser Lösung ist daraus folgend der Umstand, dass die Filter nach Ablauf ihrer Kapazität wieder ausgetauscht werden müssen.
Hepa-Filter halten Viren zurück - keine Frage, aber sie inaktivieren diese nicht. Weiter sind Filter als Strömungswiderstand zu verstehen - dieses muss durch eine erhöhte Leistung des Ventilators ausgeglichen werden. Da keine Abtötung von Keimen erfolgt, bedeutet das eine Person in Schutzkleidung die Filter austauschen muss, da in der Regel diese Filter nicht vor Ort chemisch inaktiviert werden können.
Wenn das Aerosol 70 bis 90% relative Luftfeuchte enthält, ist bei 254 nm UV-Anwendung unter erschwerten Bedingungen auszugehen. Der Unterschied zwischen UV-Anwendung und IR-Anwendung ist die thermische Komponente. Mikroorganismen werden deaktiviert, indem ihre Nukleinsäuren durch die UV-Strahlung geschädigt werden.
Die energiereiche, kurzwellige UV-Strahlung, hauptsächlich bei einer Wellenlänge von 254 nm, wird hierbei von der zellulären RNS und DNS absorbiert. Durch diese Absorption der UV-Energie entstehen zwischen benachbarten Nukleotiden neue Bindungen, wodurch wiederum Doppelbindungen oder Dimere erzeugt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Inaktivierung bietet die Luftwäsche, die auch für grosse Volumina von Luft von einigen hundert oder tausend m³ möglich ist. Hier können elektrolytisch reaktive Sauerstoffradikale -ROS- wie Hydroxylradikale oder Sauerstoff-Anion-Radikal erzeugt werden, die das Gas bzw. die Luft wäscht und so in wässriger Lösung in Reaktion treten.
Es ist bis heute weinig bekannt, da bisher wenig publiziert über physikalischechemische und biochemische Mechanismen welches zur Inaktivierung von Viren im Aerosol führt durch IR-Strahlung. Man nimmt aber an, dass eine Zerstörung der Proteine eintritt, die als Denaturierung, Mutation und Brechen von Bindungen auftreten können. Der Unterschied besteht in der thermischen Inaktivierung, da hier Strahlungsenergie in Wärme gewandelt wird.
Bei sehr hohen Temperaturen ist eine Zerstörung des Capsid Proteins und Hüllproteins - Coat-Protein - irreversible Diese Zerstörung gilt für behüllte Viren genau-so für nichtumhüllte Viren oder Phagen. Generell wird bei sehr hohen Temperaturen z.B. oberhalb von 200°C und höher eine Art Zersetzung erreicht, so dass organisches Material zersetzt wird. Eine Zerstörung der Struktur liegt hier aber wesentlich niedriger - schon ab 50 - 60°C innerhalb von ca. 60 Minuten.
Die Kritik am Stand der Technik geht dahin, dass durch ohmic heating eines Keramik Widerstands oder durch einen Heitz-Stab erfolgte und die Luft erwärmt wird. Luft zu erwärmen ist aber nicht Ziel dieses Verfahrens, sondern Materie-Partikel im Luftstrom. Im Gegenteil soll die Umgebungsluft nicht aufgeheizt werden. Da im vorgesehenen Einsatzbereich der Fleisch- und Geflügel-Industrie Ausgangstemperaturen von etwa 4-7°C vorherrschen bei hoher Luftfeuchte. Erwärmte Luft muss sonst energieaufwendig wieder abgekühlt werden. Das macht wenig Sinn.
Fleisch wird bei 0°C mit 80% relative Luftfeuchte gelagert. Erwärmt sich die Luft zu stark, z.B. um mindestens 15°C, wahrscheinlich aber weitaus höher beim Durchlauf durch eine Vorrichtung, bedeutet dass wieder eine Abkühlung bei der Rückleitung in den Zerlegungsbetrieb erfolgen muss.
Ein hohes ΔT bedeutet höheren Energieaufwand, welches bei gezielter Anwendung und Anordnung von kurzwelligen IR-Elementen nicht auftritt. Der Vorteil des Einsatzes von Infrarot-Strahlung gegenüber reiner Erwärmung als ohmic heating ist, dass im Kurz-Wellenlängenbereich bei ca.800 nm nur in der Luft / Aerosol befindliche Partikel erhitzt werden, die zur Inaktivierung von Viren führen.
Die richtige Auswahl der für die Luft-Durchströmung der Vorrichtung benötigte Ventilator muss keinen Strömungswiderstand im System überwinden und sorgt gleichzeitig für eine kleine Temperaturdifferenz der Luft bei Ausströmung durch die Vorrichtung. Weitere Vorteile sind geringes Gewicht und Gesamtkosten der Investition, die sehr gering sind. Die Luftkühlung bewirkt ausserdem eine längere Haltbarkeit des IR-Halogenstab-Elements.
Der wirtschaftliche Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens, ist die geringe Investition, da die Lichtquellen weitaus günstiger zu kaufen sind für wenige EURO als z.B. UV-Röhren-/ Lampen und die Lebensdauer der hier genutzten IR-Elemente in dem Bereich von 250 - 800 nm beträgt mindestens 3000 bis 6000 Stunden, welches eine wesentliche, längere Standzeit bedeutet ohne Leistungsabfall.
Das vorgeschlagene Verfahren mit Vorrichtung hat die Aufgabe eine thermische Inaktivierung biologischer Partikel durchzuführen, die wirtschaftlich mit geringen Investitionskosten - ohne hohe Betriebskosten - indem ein Luftstrom durch diese Vorrichtung geleitet wird infektiöse, biologische Partikel in Ihrer Struktur zu beeinträchtigen, so dass eine letale Schädigung eintritt, wobei die Infektiosität verloren geht.
Die Lösung der Aufgabe wird durch einen neuen Ansatz erreicht, wobei multiple Effekte auftreten - einer thermischen Inaktivierung biologischer Partikel a. durch Wärmekonvektion, b. durch Erzeugung von Kupfer-Ionen und c. energiereiche Strahlung bei 250 bis 800 nm, wobei der Durchmesser des Reaktors begrenzt wird, mit axialer, mittiger Anordnung der Stab-Halogen-Strahlungskörper in Reihe, mit geringem Seitenabstand zum Kupfermantel.
Weiter mit einer Software-Regelung des Luftdurchsatzes in m³/h - nach Messung der Luftaustrittstemperatur - mit einer Dimmung bzw. Regelung der Leistung in W der Stab-Halogen-Lampen, sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit des Lüfters, um den Bereich optimal zur thermischen Inaktivierung von infektiösen, biologischen Partikeln mit einer letalen Kill-Kinetik-Schwelle in der Software durchzuführen.
Das Verfahren mit Vorrichtung unterscheidet sich signifikant von anderen Anwendungen, da erstmals ein elektromagnetischer Strahlungsbereich zum Einsatz kommt, die multiple ist - eben von 250 nm bis 800 nm. Hierbei treten aufgrund der Wendeltemperatur von 2700 K bis 3300 K der Strahlungsquelle thermische Effekte an der Oberfläche des Strahlungskörpers auf, der aus Quarzglas besteht. Dieses bedeutet Wärme-Konvektion.
Der Strömungskörper zur Durchleitung der Aerosole wird aus polierter Kupferoberfläche bzw. Kupfer-Legierungen ausgeführt. Oberflächen aus Kupfer oder Kupferlegierungen wirken nachweislich viruzid und bakterizid - Kupferionen erhöhen diesen Effekt. Der hohe Reflexionsgrad nahezu von Gold, vervielfacht die Strahlung, die biologische Partikel voll als sphärischen Körper trifft ohne Energieverlust in Lichtgeschwindigkeit.
Es gilt als angenommen, dass Kupfer-Ionen and der Metalloberfläche und im nahen Luftraum zur Kupferoberfläche vorherrschen, die zu einer erhöhten Kill-Kinetik für Mikroben führt. Weiter können Einzel-Reaktoren, wie beschrieben, zu einem Bundle zusammengefügt werden, um hohe Luftdurchsätze zu erreichen. Sonst können einzelne Reaktoren in einem grösseren Raum verteilt werden, z,B. an der Decke, Wand. Dieses sorgt für eine bessere Luft-Durchströmung des Raumes.
Beispiel
Der erste Versuch untersuchte das Verhalten bei mit hohem Energie-Einsatz von je 2 x 400 W Halogenstäben der Firma Osram Halogen Superstar, 8750 Im, welches 2 x 500 W entsprach. Es wurden R7s Sockel - Hochvolt Halogen Fassungen eingesetzt. Nach ca. 120 Sekunden erreichte man 80°C bei einem Luftdurchsatz von 50 m³/h. Der Ventilator der Firma Black-Noise, NB-Black-Silent-Fan hatte die Abmessungen: 92 x 92 x 25 mm, 12 Volt IT-Fan, 0,84 W; 17,5 dB/A mit 1500 rpm, 29,4 CFM mit 833,33 Liter / Minute.
Abmessungen: 500 x 200 x 120 mm Gehäuse, mit Innenraum Kupfer-Wandstärke 1,5 mm, poliert - Querschnitt 64 cm² und einer Länge von 500 mm. Die Kupferoberfläche wurde vor Versuchen mit Edelstahlwolle poliert, so dass eine extrem hoher Reflexionsgrad erreicht wurde. Es wurde nun stufenweise die Leistung der Halogenstablampen reduziert auf 2 x 115 W und weiter auf 3 x 48 W = 144 W.
Die Durchflussgeschwindigkeit in m/s wurde mit einem Hand Anemometer von Proster, mit LCD-Anzeige für Temperatur in °C und Durchflussgeschwindigkeit in m/s. Fan / Lüfter Pabst-Ebm Nummer 3212 JH3, 139 CFM, 12 Volt - 237 m³/h. Es wurde eine Drehzahlregulierung mit 12 -24 Volt der Firma MEIMOTOR - Speed-Controller, nach der Stromversorgung zwischen geschaltet. Die unterste Regelungsstufe 1 entspricht ca. 100 m³/h.

Energie-Übertragung durch Strahlung - Halogenstab-Lichtquelle: 144 Watt.

Einstellungs-Stufe	m / s (v)	Volumen m ³ /h - ca.
Ventilator 1	1,6 - nach 12 Minuten	50 m³/h bei ΔT = 26.8°C
2 Start des Motors	4.1 - 4,4	99 - bei ΔT = 14.8°C
2,5	7,2 - 7,4	168 bei ca. ΔT = 13.8°C
3	7,4 - 7,8	175
3,5	7.7	177
4	7,9-8,3	186
4,5	8,4 - 8,5	193
5	8,6 - 8,7	198
6	9,2	211
7	9,6-9,7	221
8	9,9	228
9	10 - 10,1	233
10 max. / Endgeschwindigkeit.	10,2 - 10,5 nach 15 Min.	237 m³/h bei ΔT = 2,4°C

Bei einem Raumvolumen von 30 m³ und 50 m³/h Luftdurchsatz wird die Luft 1,667-mal und bei 100 m³/h die Raumluft 3,33-mal umgewälzt. Da das innere Reaktorvolumens aus Kupfer, beträgt 0,0032 m³, es passiert die Luft 31'250-mal den Strömungskanal in 1 Stunde. Bei 200 m³ - 62'500-mal und bei 237 m³/h Durchsatz - 74'062-mal.
Beispiel 2
Für die Prüfung der Wirksamkeit von Luftreinigungsgeräten im Hinblick auf die Reduktion virushaltiger Aerosole fehlte bisher eine Testmethode mit Testviren. Die Verwendung von Bakteriophagen (phiX174-Phagen) ist eine Methode, um die Effizienz von Luftreinigungsgeräten unter experimentellen Bedingungen zu testen. Die Anfangskonzentration des virenbeladenen Aerosols berechnet mit dem Algorithmus von Lelieveld et al. Die Verwendung von Bakteriophagen ist geeignet, um Luftreinigungsgeräte unter experimentellen Bedingungen zu testen.
Der Raum, in dem die Versuche durchgeführt wurden, hatte ein Luftvolumen von 30 m³. Alle möglichen Stellen für die Luftzufuhr (Entlüftungsöffnungen, Türöffnungen) wurden abgedeckt, um den Luftstrom innerhalb des Raums zu minimieren. Im Raum befanden sich nur die Versuchsgeräte und die Person, die die Versuche durchführte und sich nur bei Bedarf im Raum bewegte. Das Gerät wurde auf einem Tisch mit 1,10 m Höhe gestellt, wobei der Ventilator in voller Grösse frei über den Tisch hinaus -ragte.
Die Suspension von phiX174-Phagen mit einer Konzentration von 10⁶ bis 10⁹ pfu /ml wurde mit dem PARI Boy PARI LC SPRINT - 5 min Betriebszeit) aerosoliert. Die Luftprobenahme erfolgte direkt nach der Aerosolbildung mit dem Coriolis µ-Setup für 5 min und 10 min, was 1,5 m³ resp. 3 m³ Luft entspricht.
Das System wurde nur mit Ventilator ohne Strahlungsquelle 3 Stunden betreiben, um den Effekt des Kupfer-Reaktors zu quantifizieren. Erst danach wurde 5 Stunden mit Einschalten der Strahlungsquelle das System eingesetzt.
Für die Bestimmung der Phagen-Konzentration als Funktion der Zeit a.) in 1,5 m Entfernung und b.) direkt am Luftausgang des Gerätes gemessen - Szenario 1 und 2 - wurden die phiX174-Phagen mit 10⁶ bis 10⁹ pfu/ml für 5 min mit dem PARI Boy PARI LC SPRINT vernebelt. Anschließend wurde die Konzentration der Phagen in der Luft durch Luftprobenahme mit dem Coriolis µ - Sammelvolumen von 1,5 m³ - ab 5 min nach der Aerosolbildung für 10-15 Minuten gesammelt.
Die Messungen erfolgten I. nach 180 Minuten Betrieb ohne Strahlungsquelle und II. nach 300 Minuten mit Strahlungsquelle - jeweils mit einem Luftdurchsatz von 50 m³/h bei 230 bis 800 nm mit 144 W Leistung der Strahlungsquelle.
Es wurde zuerst die Phagen-Abreicherung Nr. 1 ohne Strahlungsquelle in 3 Stunden - 150 m³ Luft pro Stunde gemessen. Dann bei gleicher Anfangs-Phagen-Konzentration nach 5 Stunden Nr. 2 - 250 m³ Luft. Da der Luftsammler zur Auswertung selbst auch eine Erniedrigung bedeutet, wurde ein Korrelationsfaktor eingefügt zur Glättung als Berechnung.
Es wurde bei I. eine Reduktion von 0,3 Log gemessen und bei II. eine Reduktion der viralen Aerosole zwischen 4,6 - in der Luft in 1,5 m Abstand zum Gerät und 6,1 Log, direkt am Geräte-Luftaustritt gemessen, was einer Reduktion von 99,9974- bzw. 99,9999% entspricht.
Bezugszeichenliste Abbildung 1

1: Kupfer-Reaktor-Körper, schwebend in einem Stahlgehäuse
2: Halogen-Stab-Lampe
3: Luft-Durchströmung

1: Kupfer-Körper
2: Halogen-Stab-Strahler, mittig angeordnet
3: Halterung mit R7s-Sockel - Hochvolt-Halogen-Fassung

1: Diagramm, Spektralbereich von 250 nm bis 800 nm, welcher bei 800 nm 100% erreicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Inactivation of Aerosolized Viruses in Continuous Air Flow with Axial Heating - Aerosol Science and Technology, 44:11, 1042-1048 [0016]
Wiley Online Library / Heat Transfer - Novel thermal treatment model to decontaminate airborne SARS Cov-2 virus for residential and commercial buildings - Neelesh Soni, Prashanth R. Hanmaiahgari, V. Mahendra Reddy [0016]
J. Virol Methods. 2022 Mar; 301: 114465 - Rapid thermal inactivation of aerosolized SARS-CoV-2 - Murat Canpolat,a,* Serhat Bozkurt,b Çağrı Şakalar,c Ahmet Yılmaz Çoban,d,e Deniz Karaçaylı,a and Emre Tokerf [0016]

Claims

Verfahren mit Vorrichtung mit Einsatz spezieller Stabhalogen-Strahlungskörper, mit einem Spektralbereich von 250 nm bis 800 nm, in einem Kupfer-Körper zur thermischen Inaktivierung biologischer Partikel im Aerosol bzw. der Luft dadurch gekennzeichnet, dass multiple Effekte auftreten, die in Summe zu einer erhöhten Kill-Kinetik führen und letale Zustände bei Mikroorganismen hervorrufen.
Verfahren mit Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Inaktivierung biologische Partikel a.) durch Wärmekonvektion, b.) durch Erzeugung von Kupfer-Ionen und c.) energiereiche Strahlung erzeugt wird, die direkt auf die gesamte Oberfläche von biologischen Partikeln wirkt.
Verfahren mit Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Stabhalogen-Strahlungskörper, mittig mit kleinem Seitenabstand, in Reihe axial angeordnet werden, a.) um eine ausreichende Kontaktzeit der Luft bei der Durchströmung des Reaktors zu gewährleisten und b.) wobei der kleine Seitenabstand eine sehr hohe Reflexion der Gesamtstrahlung der polierten Kupferoberfläche garantiert, welches zu einer maximalen Energieübertragung bezogen auf die Leistung der Strahlungsquelle, auf die Partikel im Luftstrom führt.
Verfahren mit Vorrichtung nach Anspruch 1,2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der erzeugten, elektromagnetischen Strahlung im Bereich von 250 nm bis 800 nm, durch Stabhalogen-Strahlungskörper, Kupfer-Ionen gebildet werden, die aus der Kupferoberfläche austreten.
Verfahren mit Vorrichtung nach Anspruch 1,2,3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Dimensionierung mit kleinem Reaktorquerschnitt ein geringes Reaktor-Raumvolumen entsteht, welches bei einem Luft-Durchfluss eine tausendfache Durchströmung innerhalb einer Stunde bedeutet, wobei jeder einzelne Kontakt eine Schädigung mit Stress für die Mikroben bedeutet.
Verfahren mit Vorrichtung nach einer der Ansprüche von 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Stabhalogen-Strahlungskörper eine Wendeltemperatur von 2700 - 3300°K haben, die an der Quarzoberfläche Temperaturen von weit über 200°C bewirken, wobei Wärmekonvektion im Reaktor entsteht.
Verfahren mit Vorrichtung nach einer der Ansprüche von 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Dimmung / Regelung der Halogen-Stab-Lampen ermöglicht, um die Leistungsabgabe in Watt zu regeln, die über Software mittels Temperatur-Sensor die austretende Luft misst und über Software die Einstellung der Ventilator-Geschwindigkeit und somit Auswahl der Strömungsgeschwindigkeit für eine Kühlung des austretenden Luftstroms anpassen, wobei eine thermische Kill-Kinetik-Schwelle für Viren / Phagen implementiert wird.
Verfahren mit Vorrichtung nach einer der Ansprüche von 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor auch aus Kupfer-Legierungen auch mit Kupferoxid, wie auch Silber oder mit Foto-Katalysatoren wie z.B. TiO₂, CdS, MnS₂ beladene Oberflächen, wie auch Keramik mit Nanopartikel-Einschluss aus vorbezeichneten Verbindungen / Materialien bestehen kann und in jeder geometrischen Form ausgeführt werden kann.
Verfahren mit Vorrichtung nach einer der Ansprüche von 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gehäuse aus Stahlblech oder Kunststoff mittig, schwebend den Kupfer-Reaktor-Körper enthält, mit rutschfesten Füssen und Bügeln ausgerüstet ist, die eine Montage unter der Decke, an der Wand oder Aufstellung auf einem Tisch ermöglicht.
Verfahren mit Vorrichtung nach einer der Ansprüche von 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet. dass ein Zusammenbau einzelner Komponenten / Systeme zu einem Bundle bzw. grossem System für hohe Luft-Durchsätze führt, die in Klima-Anlagen integriert werden.