PatentDe  



Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Gasen sowie Vorrichtungen, die dieses Verfahren verwenden. Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Gasen durch Licht, das durch Lichtleiter in die Flüssigkeiten und Gase gestrahlt wird. Das Licht kann Ultraviolettlicht (UVA, UVB, UVC) sein, das sich zum Abtöten von Bakterien oder mikroskopischen schädlichen Mikroorganismen (wie diejenigen, die durch Filtriereinheiten gelangen) besonders eignet. Das Licht kann zudem aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums stammen, der sich zum Stören des Brutzyklus von Schaben (die bspw. in der Abwasserkanalisation oder anderen geschlossenen Räumen leben), besonders eignet, oder aus einem andere Bereich des Spektrums, der sich zum Abtöten schädlicher Mikroorganismen eignet.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Strahlung beeinflusst bekanntlich viele Faktoren der Arten-Populationen in Ökosystemen der Natur, Industrie und im Haushalt. Der Begriff "Strahlung" umfasst erfindungsgemäß sämtliche Spektralbereiche, einschließlich des sichtbaren Spektrums, d. h.. Beleuchtung. Die Strahlung einer Frequenz kann einen Anstieg der Population einer Art verursachen und zugleich eine andere Art inaktivieren oder vernichten (desinfizieren).

Der Begriff "Desinfizieren" betrifft für erfindungsgemäße Zwecke die Reduktion irgendeiner Schädlingsart (bspw. die selektive Inaktivierung und/oder Zerstörung krankheitserregender Organismen) Die schädliche (ungewünschte) Art kann mikroskopisch (bspw. Bakterien, Viren, Amoebenzysten, Protozoenzysten) oder makroskopisch (bspw. Schaben, Termiten, Moskitos oder Fledermäuse) sein.

Durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht (mit ausreichender Flussdichte und geeigneter Wellenlänge) werden Bakterien abgetötet und viele Organismen oder Lebensformen durch Inaktivierung oder Zerstörung (Desinfektion) einer oder mehrerer essentieller Replikationssequenz(en) von Desoxyribonukleinsäure (DNS) und/oder Ribonukleinsäure (RNS) inaktiviert. Genaue Einzelheiten über solche Gruppen schädlicher Arten lassen sich in Veröffentlichungen nachlesen, die bisher (zum Thema Abwasser-Desinfektion) von der Water Environment Federations Research Foundation (WEFRF) und der Environmental Protection Agency (EPA) veröffentlicht wurden. Diese mikroskopischen Lebensformen umfassen bspw. sporenbildende oder nichtsporenbildende Lebensformen oder Viren oder Bakteriophagen oder Cysten. Es folgen einige Beispiele:

Nichtsporenbildende Lebensformen

Escherichia coli

Enterobacter cloacae

Gruppen der direkten Gesamtmikrobenzählung

Gruppe der in Kot vorkommenden coliformen Bakterien

Aeromonas hydrophilae/suberia

Citrobacter freundii

Campylobacter jejuni

Wärmeverträgliche coliforme Bakterien (Gruppen)

Streptococcus-Gruppen aus Kot

Heterotrophe (Gruppe nach Plattenzählung)

Klebsiella pneumoniae

Legionella dumofii

Legionella pneumophila

Macobacterium avium

Staphylococcus aureus

Streptococcus faecalis

Salmonella typhi

Streptococcen/Enterococcen aus Kot

Salmonella spp.-Gruppe

Mycobacterium chelonae

Mycobacterium fortuitum

Pseudomonas aeruginosa

Shigella sonnei

Coliforme Gesamtgruppe

Yersinia enterocolitica

Sporenbildende Lebensformen

Bacillus subtilis

Clostridien-Gruppe

Viren/Bakteriophage

Coxsackie-Virus B-1 bis B-5

Coxsackie-Virus A-9

Echovirus 1

Echovirus 11

H-1 Parvovirus

Hepatitis A-Virus

Retrovirus Typ II beim Menschen

Simian-Rotavirus

B 40-8 Bacteriophage/Bacteroides fragilis

F-spezifischer Bakteriophage

Gruppe der somatischen Coli-Phagen

Bacteriophage V1

Polio 1

Polio 2

Polio 3

Reovirus 1

Reovirus 3

Zysten

Criptosporidium parvum-Oozysten

Entamoeba histolytica

Acanthamoeba culbertsoni

Giardia lamblia

Giardia muris

Naegleria fowleri

Naegleria gruben

Makroskopische Arten

Schaben

Termiten

Moskitos

Fledermäuse

Die zur Zeit verfügbaren Verfahren und Vorrichtungen zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen, mit Lampen oder Laserlichtquellen sind hinsichtlich ihres optischen Verteilungsbereichs oder ihrer Effizienz, sowie ihrer jeweiligen Konstruktionsformen eingeschränkt, und zwar aufgrund von Beschränkungen, die von den Gestaltungen der jeweiligen optischen Verteilung auferlegt werden. Die gängigen Verfahren und Vorrichtungen nutzen keine Lichtleiter und Kristalle oder reflektierende Endkappen-Schnittstellen oder semiholographische partiell dielektrische Ringe, so dass sie in Bezug auf eine zeitgleiche Abgabe von Strahlungsenergie auf eine Anzahl ausgerichteter Punkten über eine bestimmte Entfernung eingeschränkt sind. Dadurch wird die Ausgestaltung der bekannten Verfahren insofern eingeschränkt, als dort nämlich keine angemessenen Trennungs-, Verteilungs-, Abgabe- und Strahlungsvorrichtungen vorhanden sind. Diese Einschränkungen verhindern zudem, dass die herkömmlichen Verfahren ein optisches Verteilungs-Netzwerk zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen hervorbringen oder erleichtern, worin mindestens eine Zentral- oder Fernlichtquelle verwendet wird. Die Erfindung überwindet diese Einschränkungen. Neben der Verwendung von Lichtleitfasern zur Abgabe und Verteilung und/oder Verbreitung und Aussendung von Strahlung stellt darüber hinaus die Fähigkeit der Erfindung, Lichtenergie-Primärwellenlängen durch Lichtleitfasern über erhebliche Entfernungen zur Umwandlung an der Endkappen-Kristall-Schnittstelle (bspw. wie in der Erfindung) abzugeben, indem eine Primärwellenlänge ausgesendet wird und die Wellenlänge am Ende einer erfindungsgemäßen Faser umgewandelt wird, einen wichtigen erfinderischen Schritt dar, indem a) der Schadensschwellenwert an der Eintrittsstelle der Fasern durch Einsatz einer längeren Wellenlänge (wie bspw. 1064 nm Wellenlänge im IR, wobei sich diese Wellenlängen bekanntlich besonders für Langstrecken-Übertragungsanwendungen bei optischen IT- und Telekommunikations-Verteilernetzwerken eignen) reduziert wird. Durch Vergrößern des Abgabebereichs der Lichtleitfasern müssen nicht mehr teuere. UV-fähige Fasern, wie HGFS (bspw. hochwertiges Quarzglas), verwendet werden, die nur eingeschränkte UV-Übertragungsvermögen aufweisen. b) Durch die simultane Aufteilung des Ausgangs einer einzigen Lichtquelle auf mehrere zehn, hundert oder tausend Stellen (bspw. auf entfernte Stellen oder entfernt angebrachte Strahlungs- und/oder Streuungsstellen) lassen sich die erfindungsgemäßen Desinfektionsreaktoren erheblich vielfältiger gestalten. c) Die Erfindung ist nicht so eingeschränkt, so dass sie sich auf einem weiten Gebiet von Desinfektionsanwendungen verwenden lässt, einschließlich moderner integrierter Netzwerke, wobei die Desinfektionsverfahren bei einer Anzahl von Einsatzstellen (bspw. Wasserhähnen) oder in einem Zentralreaktor (bspw. einem Kanal oder einer Kammer) an einer Anzahl von Endverbraucher- Gebrauchsstellen verwendet weißen. Die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, den Laserstrahl auf eine Anzahl sehr weit von einander entfernten Punkten aufzuteilen, erleichtert die Übertragung der geeigneten Wellenlänge (bspw. eine hinreichend niedrige Wellenlänge) und Frequenzen des Lichts zur Produktion von Ozon (bspw. O&sub3;), wobei sowohl die Gestalter als auch die Endverbraucher von einer sicheren Ausgestaltung profitieren, die eine kombinierte Vielzweck-Netzwerkplattform zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen hervorbringen kann.

Anhand der Beschreibung gängiger Verfahren und Vorrichtungen zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen mit Lasern und Lampen wird die Neuheit und der erfinderische Fortschritt der Erfindung aufgezeigt und hervorgehoben.

Auf vorherige Patente und = Vorrichtungen wird sofort verwiesen, so dass man daraus die erfindungsgemäßen Schritte und den Entwicklungsfortschritt der Erfindung ersehen kann.

Der Nutzungsbereich der Erfindung ist in eine neue Methodik eingebettet, wobei die Erfindung im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen die Ausstattung eines interaktiven modularen Netzwerks einer optischen Infrastruktur zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Gasen erleichtert. Die Erfindung erleichtert darüber hinaus den Verbundbetrieb und die Zusammenarbeit zwischen Produzenten und Endverbraucher, indem man das Prinzip der einfachen und/oder bidirektionalen Lichtübertragung, der Umwandlung in Oberwellen und/oder der Frequenzverdopplung einsetzt. Die Fähigkeit der Verbindung, Licht über ein lokales und/oder großflächiges Netzwerk aufzuteilen und zu leiten, ist nur eingeschränkt durch die Effizienzen und/oder Toleranzen, wie Schadensschwellenwert der zu verwendenden Materialien (wie bspw. Ankoppeln und Übertragung der Laserenergie innerhalb des Schadensschwellenwertes der Fasern, der Kristalle und der Lichtquellen).

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Abgabe von Licht hoher Intensitäten über ein, solches Desinfektionsnetzwerk bereit, wobei das Licht eine bestimmte Wellenlänge (bspw. Primärwellenlänge) hat und das Licht beim Endverbraucher und/oder am Verbrauchsbereich in eine angemessenen Wellenlänge (bspw. Erzeugung der 2., 3., 4. Oberwellen) umgewandelt und/oder geändert wird, wodurch die Abgabe einer festgelegten Dosis zur effektiven keimtötenden Wirkung, die das Übertragungs-Prinzip der inneren Totalreflexion der mit Kristallen verbundenen Lichtleitfasern nutzbar macht, maximiert wird, und zwar zum Hin- oder Abführen für einen Echtzeit-Netzwerkbetrieb zwischen einer Anzahl von Umweltschutzvorrichtungen (bspw. einer Anzahl von Desinfektionsreaktoren) an Stellen im Haushalts, in der Gemeinde-, an nationalen und, internationalen Stellen (bspw. an Stellen, an denen Wasserbehandlungsanlagen oder -Systeme an geographisch von einander getrennten Stellen angeordnet sind und/oder dahin bewegt werden oder an Nachbargrenzen ortsfesten stationiert werden und/oder auf Zügen und Fahrzeugen mobil stationiert werden, oder geflogen oder auf Schiffen transportiert werden oder in ozeanographischen oder Raumstationen untergebracht werden, über eine Anzahl von Fernstellen zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen mittels Licht, dessen Oberwellen zugeführt oder verteilt oder deren Frequenz verdoppelt oder gestreut wird und/oder über Lichtleiter projiziert wird).

Im Stand der Technik verwendet man Laser als Quelle für UV-Strahlung für Desinfektionsverfahren. Die amerikanischen Patente US 4 661 264, US 4 816 145, US 2 265 747 und US 5 364 645 offenbaren bspw. Verfahren für Desinfektionsverfahren auf der Basis der Bestrahlung mit einem UV- Laser. All diese Patente offenbaren jedoch Verfahren, in denen die Lichtquelle selbst, d. h. der Laser, an einem Kanal oder einer Kammer angebracht ist, oder sich in deren Nähe befindet oder darin integriert ist (bspw. in Vorrichtungen, wobei die Lichtquelle in den Kanal oder die Kammer integriert ist und/oder sich direkt am Querschnitt oder in Fließrichtung oder gegen Fließrichtung befindet). Diese Vorrichtungen erfordern gemäß herkömmlicher Verfahren jeweils eine vollständige Einheit (bspw. einschließlich einer Lichtquelle, der damit verbundenen Energiezufuhr- Einheit, Linsen, Reflexionsspiegel oder anderer optischer Oberflächen für die Laser-Ablenkung), wodurch Reaktor- Netzwerke oder Ferndesinfektionsverfahren ökonomisch unmöglich gemacht werden (bspw. zum Desinfizieren von drei getrennten Stellen in einem bestimmten Gebäude benötigt man drei Lichtquellen usw.).

Die Erfindung ist nicht derart eingeschränkt. Sie kann darum eingesetzt werden für einen weiten Bereich an Desinfektionsanwendungen bei der Wiederaufbereitung von Wasser und Luft in Gemeinden, in der Industrie und im Haushalt, bei Industrie-Kühltürmen, die Flüssigkeiten oder Gase verwenden, oder in Papier- oder Computer-Chip- Herstellungsanlagen, in medizinischen Einrichtungen oder bei medizinischen Anwendungen, die selektive medizinische Präparate erfordern, die Flüssigkeiten oder Gase umfassen (bspw. Blut, Plasma, Körperflüssigkeiten), in medizinischen oder chirurgischen Transplantaten oder zur Desinfektion von Luft in Krankenhäusern, in Klimaanlagen, in Kühlschrank-Industrien, in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, bei der Halbleiter- oder bei anderen Präzisionsindustrien, die gemäß einem festgelegten Standard saubere Räume benötigen, Biotechnologie-Reaktoren mit Photosyntheleistungen im Industriemaßstab, Algen- Photosynthesereaktoren, die von der allgemeinen Sonnenstrahlung (das durch die Erdatmosphäre kollimierte und auf die Erdoberfläche einfallende Sonnenlicht) beleuchtet oder betrieben werden, in Trinkwasser-Anwendungen, die mit interaktiven Lichtleitfaser- und Kristall-Infrastrukturen oder -Netzwerken ausgestattet werden müssen, damit man eine Anzahl von Räumen in einem bestimmten Gebäude desinfiziert, wobei erstmalig ein optisches Desinfektions- Netzwerk von Reaktoren nutzbar gemacht wird, die durch einen einzige Lichtquelle betrieben werden (bspw. Festkörper-Laser), in der Landwirtschaft oder in Bohrlöchern für Wasser oder Öl oder Gas oder Kombinationen, bei Bohranwendungen unter der Oberfläche des Meeresbodens oder in unterirdischen Löchern, wobei ein Verstopfen von Unter- /Über-Filtern für Flüssigkeiten oder Gase verhindert werden muss, sowie für viele Arten von Mobileinheiten für Spezialeinheiten in Katastrophengebieten, wobei Infrastruktur-Versorgungssysteme durch Fluten, Hurricanes, Stürme, Vulkanaktivität, wie Erdbeben, beschädigt worden sind. Hierzu gehören auch Stellen, an denen das Grundwasser verunreinigt worden ist, oder Stellen, an denen die medizinische Versorgung nicht ausreicht oder verfügbar ist. Darum muss sich die lokale oder regionale Bevölkerung selbst ausrüsten und gegen die Verbreitung von Krankheiten und die durch schädliche Bakterien verunreinigten Flüssigkeiten oder Gase vorgehen.

Die Erfindung bringt Licht mittels Lichtleitfasern und Kristall-Schnittstellen in die Flüssigkeiten oder Gase an einer Anzahl von entfernten Stellen von einer zentral und/oder abseits liegenden Strahlungseinheit, welche die Ausstattung eines interaktiven optischen Verteiler- Netzwerks zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen, sowie die Gestaltung von semi-holographischen Desinfektionsreaktoren (bspw. in oder um bestimmte Rohrleitungen oder Kammern) erleichtert.

Die Erfindung ermöglicht die Aufteilung des Ausgangs eines einzelnen Laserstrahls (oder eines Lichtquellen- Ausgangs) in mehrere zehn, hundert oder tausend getrennte, einzeln positionierte Fasern (bspw. Fasern, die in Kanälen oder Kammern oder um einen vorbestimmten Raum oder eine Abmessung verteilt sind) und/oder Faserbündel (die mit Kristallen abschließen - wodurch die Hersteller und die Endverbraucher auf diesem Gebiet bei der Gestaltung von Reaktoren ohne die Beschränkungen, die durch herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen auferlegt werden, eine beispiellose Flexibilität erhalten.

Die Erfindung kann eine Anzahl von Stellen in einem Netzwerk (die lokal oder weit verteilt sind, so dass kleine oder große Bereiche abgedeckt werden) durch Einsatz von Fasern oder Faserbündeln zeitgleich mit einer angemessenen Flussdichte versorgen - damit eine räumlich verstärkte, effizientere und/oder ökonomischere, wartungsfreiere Übertragung und/oder Ausübung und/oder Abgabe wichtiger Datenerfassungsbefehle über die optische Plattform bei einer Anzahl von Protokollen zu und von einer Anzahl von Betriebsreaktoren in einem bestimmten Netzwerk (mittels Lichtleitfasern zum Leiten der Primär- und/oder Sekundär- Wellenlänge) zum Desinfizieren sowie der optischen Daten Von äußeren Sensoren, wobei die gleiche Faser und/oder das gleiche Bündel zur Beförderung der Signale zu und von abseits aufgestellten Kontrolleinheiten verwendet wird in Echtzeit ermöglicht wird. Der Vorteil liegt in der Bereitstellung einer einzigen zentral angeordneten Lichtquelle zum zeitgleichen Desinfizieren einer Anzahl verschiedener Stellen. Die Erfindung ist zudem äußerst sicher, da sie auf der gegebenen Strecke zwischen der (zentral und/oder abseits aufgestellten) Lichtquelle und dem ausstrahlenden Ende und/oder seitlich der Faser 100%ige elektrische Sicherheit bietet, und zwar vor oder nach dem Abschließen der Faser mit einem geeigneten Kristall (zur Erzeugung der zweiten, dritten und/oder vierten Oberwelle der Primärfrequenz, die aus der Zentrallichtquelle stammt).

Die Erfindung stellt ein neues Verfahren zur Erzeugung eines interaktiven Desinfektions-Netzwerks bereit, wobei eine einzelne Strahlungseinheit das Licht über die Lichtleitfasern zeitgleich zu einer Anzahl von vorbestimmten Stellen bringt (bspw. entfernt angelegten und/oder getrennten Stellen und/oder Räumen und/oder Kanälen und/oder Wasserhähnen und/oder einer Anzahl abseits angelegten Kanälen oder Kammern).

Die Fähigkeit der Erfindung, eine Primärwellenlänge im IR-Bereich durch mindestens eine Faser oder ein Faserbündel (bspw. ein Fasernetzwerk) zu leiten und diese Wellenlänge am Ende der Faser durch eine Kristall- Schnittstelle in eine niedrigere Wellenlänge (bspw. im UV- Spektrum) umzuwandeln, stellt eine neue Technik bereit, wobei in den Fasern an eine gegebene längere Wellenlänge (bspw. 1064 nm) hohe Leistungen gekoppelt sind. Man vergleiche mit UV-Wellenlängen, die erheblich kürzer sind und die den Schwellenwert (bspw. den Schadens-Schwellenwert der Faser) belasten.

Die zur Zeit eingesetzten Verfahren und Vorrichtungen, die Laser zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und/oder Gasen nutzen, sind hinsichtlich ihres Wirkungsbereichs und ihrer Fähigkeit zur Bereitstellung ökonomisch brauchbarer, umweltverträglicher, geometrisch effizienter Desinfektionsreaktoren eingeschränkt. Herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen können den steigenden Bedarf der derzeitigen, immer strenger werdenden Standards nicht mehr erfüllen. Herkömmliche Laser-nutzende Verfahren und Vorrichtungen sind schwerfällig, und sie benötigen einen Laser, der Licht im UV-Bereich des Spektrums aussendet. Diese Laser sind teuer, sie benötigen die Einbringung von Gasen (bspw. Gas-Laser oder Eximer-Laser) und sie müssen oft regelmäßig gewartet und/oder repariert werden. Herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen, die Laser zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen nutzen, sind räumlich eingeschränkt: Der Laser oder die Strahlungsquelle muss in der Nähe eines Kanals oder einer Kammer positioniert werden, worin die Flüssigkeiten oder Gase desinfiziert werden sollen. Herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen erfordern viele einzelne Lasergeräte (oder Lichtquellen), damit man Flüssigkeiten oder Gasen an mehreren entfernten Stellen zeitgleich desinfizieren kann.

Die herkömmlichen bekannten Ultraviolett- Desinfektionsverfahren und die Vorrichtungen, die derzeit zur Wasser-Desinfektion verwendet werden (Literaturstellen: Water Environment Research Foundation WERF "disinfection models, principle components in UV disinfecting system design" 1997 in Water Disinfection), nutzen vorwiegend eine große Zahl einzelner. UV-Lampen (bspw. Quecksilber-Bogenlampen), die zu einer Reihe von Lampen angeordnet sind und in das Wasser eingetaucht werden, was die Reaktoren oft schwerfällig macht und sie räumlich vergrößert. Dadurch müssen diese öfter gewartet werden und/oder man benötigt viel Raum für Aufstellplätze. Diese Desinfektionsreaktoren auf Lampenbasis sind oft sehr groß und schwer und hinsichtlich ihrer Beweglichkeit eingeschränkt. Zudem sind sie als Mobilgerät für Hochdurchsatzanwendungen nicht zu gebrauchen. Diese Lampen sind derzeit die Hauptgeräte zur Erzeugung von CW- (Continuous Wave, Dauerstrich-) UV- Energie zur Desinfektion. Diese Lampen sind darüber hinaus polychromatisch, wobei bis zu 85% des austretenden Lichtausgangs monochromatisch ist und eine Wellenlänge von etwa 254 nm aufweist. Dies liegt innerhalb des Optimalbereichs von etwa 250 nm bis etwa 280 nm, bei dem Keime abgetötet werden (bspw. eine selektive Inaktivierung essentieller DNA- und RNA-Replikationssequenzen). Diese herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen sind teuer und benötigen viele Lampen in einem einzigen System, die regelmäßig gereinigt werden müssen (von kolloidalen Ablagerungen oder Hartwasserablagerungen), wobei teure Chemikalien (bspw. Seife oder saure Verbindungen) verwendet werden müssen. Dadurch entstehen Systemstillstandzeiten und hohe Wartungskosten. Die (derzeit verwendeten) Lampen sind starr (unbiegsam), werden in großer Zahl als Lampenreihen in Wasserkanäle eingetaucht, und verursachen oft einen Druckverlust (bspw. an Stellen in einem, herkömmlichen UV- Desinfektionssystemaufbau, wobei Wasser über oder unter einer Lampenreihe vorbei strömt, ohne dass es desinfiziert wird) und eine Abnahme der Effizienz der derzeit verwendeten Systeme. Daher müssen die Reaktorentwickler die Fließgeschwindigkeit durch einen bestimmten Kanal senken und auf mehrere Kanäle aufteilen. Die derzeit zur Desinfektion von Wasser (oder Luft) (bspw. Flüssigkeiten und/oder Gase) verwendeten herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen benötigen oft komplizierte und teure mechanische und hydraulische Vorrichtungen, mit denen die Lampen in das Wasser und wieder heraus gehoben werden, damit man die Bürsten auf den (gewöhnlich aus Quarz bestehenden) Lampenschutzhüllen regelmäßig oder dauernd bedienen und/oder aktivieren kann (und zwar zum Reinigen kolloidaler Ablagerungen und/oder Hartwasserablagerungen). Dadurch steigen die Wartungskosten bei den derzeit verwendeten UV- Desinfektionsreaktoren (Systemen) noch mehr und der Energieverbrauch steigt. Systeme auf der Basis der UV-Lampen- Technik benötigen darüber hinaus Quarz-Hülsen oder andere speziell angefertigte durchsichtige Schutzröhren oder Hüllen zum Schutz der Lampe im Wasser (in den Flüssigkeiten oder Gasen), die aber das UV-Licht dort hindurch lassen können. Diese Hülsen brechen oft an ganz bestimmten Stellen, die durch die polychromatischen Eigenschaften dieser Lampen (oft Quecksilber-Lampen, deren ausgehende IR- Strahlung so groß ist, dass ein Aufheizen erfolgt, die Aufheizung aufgrund einer ungleichmäßigen Abdeckung mit kolloidalen Ablagerungen und/oder Hartwasserablagerungen auf der oder den Hüllen nicht gleichmäßig erfolgt) hervorgerufen werden, was den Hersteller oder den Endverbraucher sowie die Umwelt in Gefahr bringt.

Beim Beleuchten einer durchsichtigen oder undurchsichtigen Oberfläche mit UV-Energie (mit geeigneter Wellenlänge und ausreichender Flussdichte) dringt die UV- Energie bekanntlich durch die Oberfläche. Je nach der Beschaffenheit des Materials wird sie vom darunter befindlichen Material absorbiert, bspw. die Inaktivierung von DNA- und RNA-Replikationssequenz(en) bei Mikroorganismen durch ein CW- (Dauerstrich-)-Licht aus einer UV- Mikrowellenanregungslampe, bis die Flussdichte des hindurch tretenden Lichts verringert oder durch die Mikroorganismen selbst absorbiert worden ist (die photochemische Beschädigung von RNA und DNA in Zellen eines Organismus beruht darauf, dass Nukleinsäuren die wichtigsten lichtenergieabsorbierenden Moleküle sind), oder durch das Vorhandensein suspendierter Materialien oder organischen oder anorganischen Verbindungen oder Materialien aus der Umgebung unter den zur Desinfektion nötigen Schwellenwert. Die Effizienz (der Effizienz-Faktor) von Geräten, die mit Ultraviolettlicht desinfizieren, ist gewöhnlich durch die Durchdringungstiefe (UVT oder UV-Durchlass durch das Material) des Ultraviolettlichts in das zu desinfizierenden Material eingeschränkt. Dieser Faktor beschränkt den Fluss durch den Querschnitt des Kanals, durch den das zu desinfizierende Material gelangen muss. (Dieser Faktor verhindert zudem, dass Ultraviolettlicht zur Desinfektion undurchsichtiger Substanzen verwendet wird, oder beschränkt den Bereich der effizienten UV-Licht-Verteilung, damit man entfernte Stellen in Industrie- oder Haushaltsumgebungen erreicht, wobei Raum sehr gefragt ist).

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigen diese Effizienz- Beschränkungen. Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert die Verwendung einer zentralen Strahlungseinheit mit einer hochintensiven Lichtquelle, wobei das Licht aus der Strahlungseinheit an der Gebrauchsstelle (bspw. Wasserhähne beim Endverbraucher) verteilt oder abgegeben oder gestreut wird oder Kombinationen davon. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, welche die Flüssigkeiten oder Gase zum Licht befördern (die Flüssigkeiten oder Gase sollen bspw. durch das Licht gelangen), bringt die Erfindung das Licht zu den zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gasen. Die Erfindung erleichtert darüber hinaus die Bildung eines neuen interaktiven Netzwerks aus Lichtleitfasern und Kristallen, die Lichtenergie (von einem zentral gelegenen Laser) mit einer Primärwellenlänge im NIR- oder IR-Bereich von etwa 800 bis etwa 2400 nm zu einer entfernten Stelle bringt, wobei die Primärwellenlänge mit Hilfe von Kristallen (bspw. KTP- oder PPKTP-Typ) umgewandelt wird und die zweiten, dritten oder Vierten Oberwellen der Primärwellenlänge (bspw. 1064 nm) erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich darum anwenden zum Desinfizieren von Tauchersubstanzen, wie Luft, Wasser (bspw. zum Trinken, Waschen oder Spülen), trinkbaren Flüssigkeiten (bspw. Saft, Milch oder Essig), filtrierbaren Nahrungsmitteln (bspw. Babynahrung, Ketchup oder Marmelade), medizinischen Präparaten, chirurgischen Transplantaten, Kosmetika, Schmutzwasser, Abwasser, Meerwasser und dergleichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich darüber hinaus besonders anpassen zum Einbau in Filtriereinheiten (wie sie zum Abfiltrieren von teilchenförmigen oder suspendierten Materialien (suspendierten Feststoffen) aus einer beliebigen oben genannten Substanz verwendet werden). Diese besondere Anpassung beruht auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die das Licht (bspw. (Ultraviolettlicht) durch seitlich emittierende Lichtleiterfasern verteilt, wobei diese Fasern leicht in die zum Filtrieren verwendeten Porensiebe oder Oberflächenscheiben oder Membranen oder Magnetelemente integriert werden.

Ein weiteres Beispiel für eine desinfizierend wirkende Beleuchtung betrifft die Beleuchtung eines Rauminhaltes mit sichtbarem Licht, wodurch man den Brutzyklus von Schaben stört. Diese Desinfektionsart eignet sich besonders für Abwässerkanäle, Nahrungsmittelspeicher und Hohlräume in Bauelementen (bspw. in Dachböden oder in Rohrleitungen für Elektro- und Sanitärinstallationen).

Im Prinzip wird jeder Schädling durch eine bestimmte Lichtfrequenz (mit geeigneter Wellenlänge und Flussdichte) gestört oder zerstört).

Da es Lichtleitfasern (bspw. vom Endankopplungs- und/oder Seitenemissions-Typ) zur Übertragung und/oder Abgabe und/oder Streuung von Licht mit mindestens einer oder mehr Wellenlängen und Frequenzen von etwa 180 nm bis etwa 2400 nm gibt, lassen sich die Vorteile der Störung oder Zerstörung oder Kompensation schädlicher Arten (in begrenzten und festgelegten Räumen) erzielen, indem die erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden. Dies ist ein Vorteil für die Umwelt, da sämtliche anderen Verfahren auf artspezifischer Basis die Einbringung toxischer Substanzen, wie Chlor oder Chlorverbindungen (bspw. Hypochlorsäure oder HOCl, Hypochlorit-Ion OCl&supmin; oder Monochloramin, Insektizide, Pestizide, usw.) erfordern, die über gewisse Zeiträume Rauminhalte von Verbindungen der ersten und zweiten Generation anreichern, die für die Menschheit und ihre Umwelt gefährlich sind.

US-A 5 262 066 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten, wobei eine UV-Strahlungsquelle und Lichtleitfasern eingesetzt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ferndesinfektion von Flüssigkeiten und Gasen, umfassend:

Verteilen mindestens einer Lichtleitfaser in dem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält;

Ausrichten mindestens einer Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität zu den Fasern, und

Bestrahlen der Flüssigkeiten oder Gase durch die Lichtleitfaser über einen vorbestimmten Zeitraum,

wobei die Strahlungseinheit ein Laser ist und die Primärstrahlungsfrequenz des Lasers vor oder im Desinfektionsbereich in eine andere Sekundärfrequenz umgewandelt wird, so dass die Frequenz der Sekundärstrahlung, die von den Lichtleitfasern abgegeben wird, von der Primärfrequenz des Lasers verschieden ist.

Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Gasen durch das vorstehende Verfahren, umfassend einen Kanal oder eine Kammer, welche die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält, wobei mindestens eine Lichtleitfaser innerhalb oder um oder eingefügt in die Wände oder den Körper oder im Bereich um den Kanal oder die Kammer verteilt ist, und einen Laser mit einer Lichtquelle hoher Intensität, die in die Fasern gerichtet ist, wobei mindestens eine Kristallschnittstelle mit mindestens einem Endanschluss einer Lichtleitfaser oder einem Faserbündel verbunden oder darin integriert ist, zur Frequenzumwandlung der Wellenlänge des ankommenden Primärimpulses in eine niedrigere Wellenlänge des ausgehenden Impulses.

Für erfindungsgemäße Zwecke bedeutet eine "seitlich emittierende Lichtleitfaser" eine Lichtleitfaser, die eine gewünschte Lichtfrequenz von einem Ende zum anderen durchlässt (wobei man die innere Reflexion der Faser ausnutzt), und zugleich ermöglicht, dass ein gewisser Anteil des übertragenen Lichts auf dem Übertragungsweg über die Länge der Faser entweicht. Dieser Lichtaustritt kann kontinuierlich über die gesamte Faserlänge erfolgen, oder er kann auf eine Anzahl ("exponierter") Stellen längs der Faser beschränkt sein. (Beispiele für solche Fasern können qualitativ hochwertiges Quarzglas, Siliciumdioxid, Kunststofflichtleitfasern (POFs), Polymermatrizen, anaerobe nicht-toxische Flüssigkeits-Lichtleiter sein).

Erfindungsgemäß steht ein "Porensieb" für irgend ein passives oder aktives Bauteil in einem Filtriersystem, dessen Aufgabe es ist, den Durchtritt eines teilchenförmigen Stoffes oberhalb oder unterhalb einer vorbestimmten Größe zu blockieren. Derzeit gibt es Filtriersiebe in vielen topologischen Konfigurationen; einschließlich Flachplatten, Schichtaggregatbetten, Scheiben mit dünner oder dicker Oberfläche, perforierter Zylinder und Magnetelementen. Ein Absetzbehälter - auch wenn dieser zur Entfernung von teilchenförmigen Stoffen verwendet wird - wird als Kanal oder Kammer angesehen - jedoch nicht eine Filtriereinheit (für erfindungsgemäße Zwecke). Erfindungsgemäß wird eine Anzahl endemittierender (Lichtleit-)Fasern gegen eine seitlich emittierende(Lichtleit-)Faser ausgetauscht, wenn die Aggregatoberfläche der Enden der endemittierenden Fasern ungefähr gleich der betriebsfähigen (exponierten) Oberfläche einer seitlich emittierenden Faser ist, oder wenn die Flussdichte bei der geeigneten Wellenlänge des abgegebenen Lichts anderweitig ausgeglichen und zugleich räumlich weit verteilt wird.

Erfindungsgemäß ist Ultraviolettstrahlung eine Lichtstrahlung, deren Wellenlängen kürzer als bei sichtbarer Strahlung sind, nämlich < 400 nm (UVA 320 nm bis 400 nm, UVB 280 nm - 320 nm, UVC < 280 nm).

Erfindungsgemäß ist sichtbare Strahlung (Beleuchtung) eine beliebige Lichtstrahlung, die direkt eine visuelle Wahrnehmung hervorruft, nämlich 400 nm bis > 700 nm.

Erfindungsgemäß ist die Gleichmäßigkeit ein Maß dafür, wie sich die Strahlungsdichte über einen ausgewählten oder vorbestimmten Bereich verändert (bspw. einheitliche Flussdichte in der Spur).

Erfindungsgemäß ist das auf die Erde einfallende Sonnenlichtspektrum das Spektrum der Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche, wobei die direkte Sonnenstrahlung Teil der außerirdischen Sonnenstrahlung ist, die als kollimierter Strahl oder kollimierte Strahlen die Erdoberfläche nach selektiver Abschwächung durch die Erdoberfläche erreicht.

Der Begriff "Kanal" in der Erfindung betrifft irgend einen Raum mit Einlass- und Auslass-Öffnungen (bspw. Rohre oder einen Fensterrahmen).

Der Begriff "Kammer" in der Erfindung betrifft irgend einen Raum mit einer Öffnung (bspw. einen Behälter oder einen Aufbewahrungsbehälter).

Erfindungsgemäß betrifft ein "Kanal" einen vorbestimmten Rauminhalt, wie eine Kammer, die ein geschlossener Rauminhalt mit einer Öffnung ist, wobei ein Kanal (wie man ihn gewöhnlich versteht) ein geschlossener Rauminhalt mit einem Eingang und einem Ausgang ist, ein Flansch ein geschlossener Rauminhalt mit mehreren Öffnungen, ein geschlossener Rauminhalt nur mit mikroskopischen Öffnungen oder irgend eine Kombination davon ist.

Erfindungsgemäß kann eine Anzahl von Flüssigkeits- Lichtleitern gegen die seitlich emittierenden (Lichtleit)- Fasern ausgetauscht werden, wenn die Aggregat-Oberfläche des Endes des Flüssigkeits-Lichtleiters etwa gleich der arbeitsfähigen (exponierten) Oberfläche der seitlich emittierenden Faser ist oder wenn die Flussdichte bei geeigneten Wellenlängen des abgegebenen Lichts anderweitig angeglichen und zeitgleich räumlich oder einheitlich verteilt werden kann, oder Kombinationen davon (bspw. qualitativ hochwertiges Quarzglas und/oder Flüssigkeits-Lichtleitern mit durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Hüllen).

Erfindungsgemäß kann eine Anzahl seitlich emittierender Lichtleitfasern zu Bündeln gruppiert werden, die an einem Ende gemeinsam bündig abschließen und am anderen Ende zu einzelnen Fasern auslaufen (Endabschluss), oder sie können in eine Schleife gelegt werden, so dass Bündel mit einem einzigen gemeinsamen Endabschluss oder aufgeteilte Bündel (Mehrspurbündel, bspw. mit einem einzigen Eingang und mehreren einzelnen Ausgängen) erhalten werden (die innerhalb oder um oder eingefügt in die Wände eines Kanals oder einer Kammer verteilt sind) (und zwar zufällig, rechtwinklig, kreisförmig, usw.), wobei die vorbestimmte artenspezifische optische Dosisabgabe (die zur Desinfektion nötige Flussdichte) für eine vorbestimmte Strahlungseinheit einer spezifischen Spektralverteilung maximal ist.

Erfindungsgemäß ist ein Kanal ein beliebiger vorbestimmter Raum mit einer oder mehreren Öffnungen, durch die die Flüssigkeiten oder Gase in den Kanal, durch diesen hindurch und aus diesem heraus gelangen können.

Erfindungsgemäß ist eine Kammer ein beliebiger vorbestimmter Raum mit einer Öffnung, durch die die Flüssigkeiten oder Gase ein und aus gelangen können - oder in dieser Kammer (vorübergehend oder permanent) aufbewahrt oder gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist Spitzenleistung der leistungsfähigste Punkt, der in einem vorbestimmten optischen Einzelimpuls über eine festgelegte Dauer erzeugt wird.

Erfindungsgemäß betrifft die Impulsdauer die festgelegte Gesamt-Zeitspanne, die ein einzelner optischer Impuls gegenüber einer festgelegten Zeit dauert (bspw. Nanosekunden werden oft abgekürzt als Ns, Picosekunden als Ps, Femtosekunden als Fs, usw.).

Erfindungsgemäß betrifft die Impulsfolgefrequenz die Anzahl der Impulse, die im Verlauf einer vorbestimmten Zeit erzeugt werden (bspw. Impulse pro sek., gewöhnlich in H&sub2; angegeben, bspw. etwa 10 H&sub2; bis etwa 18000 H&sub2;). Diese Impulse werden erfindungsgemäß an die Lichtleitfasern gekoppelt, die jeweils an ihrer Endanschlussschnittstelle einen Kristall und/oder eine Linse aufweisen.

Erfindungsgemäß betrifft die Impulswellenlänge die spezifische Wellenlänge, worin ein vorbestimmter Impuls erzeugt oder projiziert wird, wobei die derart in einem Laser erzeugten Impulse verschiedene Wellenlängen aufweisen können, wenn sie aus dem oder den Faser- (oder Faserbündel)-Endanschlüssen durch die Kristallschnittstelle austreten oder sie aus diesen projiziert werden (bspw. holographisches Element).

Erfindungsgemäß betrifft der Wellenlängenbereich denjenigen Wellenbereich, den eine vorbestimmte monochromatische oder polychrmoatische Lichtquelle oder eine beliebige Kombination davon erzeugt. Der resultierende Wellenlängenbereich wird darüber hinaus durch (mindestens eine) Lichtleiterfaser oder ein Bündel übertragen, verbreitet, emittiert, gestrahlt, ausgesandt, gebrochen oder reflektiert oder eine beliebige Kombination davon.

Eine übliche Verwendung solcher Parameter, wie einer vorbestimmten Wellenlänge oder eines nutzbringenden Spektrums - in einem bestimmten Zusammenhang oder eines Bereichs, Bands oder einer Anzahl von Wellenlängen oder des dazu gehörigen Ausschnitts von Frequenzen von Gruppen vorbestimmter Überträgermaterialien oder des Substanzenassoziierten Ausschnitts von Lichtfrequenzen, betrifft die Ausgänge oder Eingänge von mindestens einer CW- oder PW-, (d. h. Dauerstrich- oder Impulswellen)-Lichtenergiequelle, die davon ausgestoßen, ausgestrahlt, von mindestens einem Kristall frequenzvervielfacht oder gefiltert werden oder irgend eine Kombination davon, und zwar in ein vorbestimmtes darin befindliches (in dem Kanal oder der Kammer) Flüssigkeits- oder Gasvolumen.

Erfindungsgemäß betrifft die Impulsmodulation das Ausmaß, den Typ, den Zeitverlauf oder Kombinationen einer vorbestimmten Modulation (bspw. Änderungen der Steuerung, des Zeitverlaufs, der Frequenz oder der Höhe oder eine Kombination davon), die auf einen bestimmten Impuls oder eine bestimmte Impulsfolge vor, während, nach oder gemäß den Verfahren oder der Anzahl von Impulserzeugungsverfahren angewendet werden, welche in einer oder mehreren bestimmten Lichtquellen oder ihren dazu gehörigen elektronischen Steuerungsbauteilen und eingebauten oder nicht eingebauten Spannungsquellen verwendet werden.

Erfindungsgemäß betrifft Abwärtswandlung ein beliebiges optisches Verfahren oder eine Anzahl von Verfahren, worin ein Impuls mit höherer Primärwellenlänge umgewandelt wird (bspw. abwärts gewandelt in ihre Oberwellen) zu einem Impuls mit kleinerer Wellenlänge oder Oberwelle, und zwar durch Verwendung eines vorbestimmten Kristalls oder eines beliebigen vorbestimmten optischen Elementes (bei diesem Verfahren, das oft als Frequenzvervielfachung bezeichnet wird hat bspw. die 2. Oberwelle eines Impulses mit 1064 nm [IR] eine Wellenlänge von 532 nm [Sichtb.] usw.).

Erfindungsgemäß betrifft die Erzeugung der zweiten, dritten oder vierten Oberwelle ebenfalls Zwischen- Hohlraum-Frequenzvervielfachungsprozesse, die in einem vorbestimmten Laser-Hohlraum ablaufen, und zwar durch mindestens einen eingebauten, außen befestigten oder getragenen Kristall oder eine Anzahl ausgerichteter oder nacheinander mit einander verbundener Kristalle (bspw. wenn die Lichtquelle ein Laser ist).

Erfindungsgemäß bedeutet Triggern die Aktivierung, Desaktivierung oder Steuerung oder eine Kombination davon der Parameter oder der Anzahl der Parameter, die mit der Erzeugung eines spezifischen vorbestimmten Impulses (oder einer vorbestimmten Folge oder mehrerer Folgen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen) einhergehen, der in Echtzeit durch mindestens eine Lichtleitfaser über eine vorbestimmte Zeitspanne (durch die Fasern) übertragen wird.

Erfindungsgemäß betrifft Aufwärtswandlung ein beliebiges optisches Verfahren oder eine Anzahl von Verfahren, worin ein Impuls mit niedrigerer Primärwellenlänge umgewandelt wird (bspw. aufwärts gewandelt in ihre Oberwellen durch Anregung und Verwendung der Kristalle) zu einem Impuls mit höherer Wellenlänge oder Oberwellen, und zwar durch Verwendung eines vorbestimmten Kristalls oder eines beliebigen vorbestimmten zusätzlichen optischen Elementes oder Materials in einem bestimmten Zustand (bspw. Flüssigkeit, Feststoffe, Gase), sie sich anregen lassen. Dieses Verfahren, das oft als Frequenzvervielfachung bezeichnet wird, erfolgt mit Hilfe eines vorbestimmten Kristalls oder zusätzlicher optischer Elemente, bspw. SHG, THG, FHG, usw.).

Erfindungsgemäß ist eine Kristall-Endkappe ein Kristall, der am Endanschluss der Faser befestigt, darin eingebaut, mit diesem ein Stück bildet, oder davon gehalten wird oder der sich in dessen Nähe befindet, damit davon auf effiziente Weise eine zweite und/oder dritte und/oder vierte Oberwelle erzeugt wird (bspw. zur Beleuchtung oder Bestrahlung eines vorbestimmten Fluüssigkeits- oder Gasvolumens in dem Kanal oder in der Kammer).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung einen Kanal oder eine Kammer, worin die Fasern verteilt sind und/oder worin diese eine Vorrichtung aufweisen, mit denen sich die Fasern in dem Kanal oder der Kammer halten oder ihre Verteilung aufrecht halten lassen.

Gemäß einer besonders geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Licht zur Desinfektion (selektiven Inaktivierung oder Zerstörung) von Bakterien oder anderen Mikroorganismen-Lebensformen hauptsächlich Ultraviolettlicht.

Das Licht aus der Strahlungseinheit wird in die Lichtleitfaser gerichtet, indem ein Lichtstrahl aus der Strahlungseinheit in einen Endanschluss (Endabschnitt) der Faser gerichtet wird, oder indem die Strahlungseinheit in die Faser integriert wird oder indem die Lichtstrahlen aus der Strahlungseinheit optisch in (durch) die Faserseite gerichtet werden.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal oder die Kammer eine Filtriereinheit mit mindestens einem Porensieb oder einer (Bauteil)-Oberflächenscheibe zur Entfernung von teilchenförmigem Material. Die Lichtleitfasern können zudem in mindestens einem der Siebe oder Oberflächenscheiben (bspw. Filterelemente) oder darauf integriert sein.

Manche Umgebungen können die Oberfläche der Lichtleitfasern angreifen. Dies beruht auf physikalischem Kontakt (Hochgeschwindigkeitsaufprall von Teilchen auf die Faseroberfläche) oder auf einer chemischen Reaktion zwischen der Faseroberfläche und den Flüssigkeiten (oder Gasen) in dem Kanal oder der Kammer.

In diesen Fällen ist es ratsam, die Faser gegen ihre Betriebsumgebung zu isolieren, indem eine lichtdurchlässige oder lichtundurchlässige Hülse verwendet wird. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat somit eine lichtdurchlässige oder lichtundurchlässige Hülse, die die Lichtleitfasern umhüllt, wobei die Hülse in einer anderen Ausführungsform die Lichtleitfasern einstückig umgreift.

Gemäß einer weiteren geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Licht hauptsächlich sichtbares Licht, mit dem man den Brutzyklus von Schaben stört.

Die Auswahl der Lichtquelle (zur Produktion von sichtbarem Licht und/oder Ultraviolettlicht und/oder anderer Licht-Wellenlängen und -frequenzen) erfolgt gemäß der Ziel-Art und ihrer Wellenlängen- und Frequenz-spezifischen Lichtempfindlichkeit. Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal oder die Kammer der Vorrichtung (oder der Kanal oder die Kammer, worin die Fasern der Vorrichtung verteilt sind) ein Abwasserrohr, ein Abschnitt eines Abwasserrohrs oder ein Netzwerk von Abwasserrohren.

Gemäß dieser Ausführungsform lassen sich Bakterien und/oder Schaben und/oder andere Schädlinge aus dem Abwasserrohr vor (während oder nach) der Standard-Behandlung und/oder Entsorgung eliminieren (desinfizieren, bspw. selektiv inaktivieren, oder zerstören).

Diese noch im Abwasserrohr-Netzwerk erfolgende Behandlung des Abwasserrohrs eignet sich besonders zur Verbesserung der öffentlichen Gesundheit (a) in großen Stadtgebieten, wo viele Bereiche des Abwassersammel-Netzwerkes von ihren endgültigen Behandlungsanlagen entfernt sind, (b) in Gebieten, wo die endgültige Abwasserentsorgung über Klärgruben erfolgt (verteilte örtliche Sickernetzwerke) und wo zugleich der Grundwasserspiegel hoch ist, und (c) in Stadtgebieten, wo die Bevölkerung keinen vernünftigen Zugang zu moderner medizinischer Versorgung hat (und somit von Schädlingsepidemien befallen werden kann), (d) bei Spezialeinheiten in Katastrophengebieten und Gebieten, die überflutet oder von Taifunen, Hurricanes oder Erdbeben heimgesucht wurden, und daher dringend einer Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen aufgrund eines Zusammenbruchs oder einer Beschädigung der dort vorhandenen Infrastruktur bedürfen (bspw. Wasserrohre und Behandlungsanlagen, wichtige Luft-Zufuhrleitungen), e) bei Meerwasserfiltrationsanlagen, (f) bei der Vor-/Nach-Filtration zur Sterilisation, und (g) bei der Vor-/Nach-Desinfektion zum Brauchwasser-Recycling.

Eine weitere nützliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft den Kanal oder die Kammer (in der die Fasern verteilt sind) als geschlossenen Raum, bspw. wenn der geschlossene Raum (der Kanal oder die Kammer, worin die Fasern verteilt sind und/oder gehalten werden) ist: (a) die Belüftungs-Rauminhalte locker gepackten Bodens, (b) ein Schrank, (c) eine Toilette, (d) der Raum unter einem Hebeboden, (e) der Raum über einer Falltür, (f) der Raum in einer Hohlwand, (g) ein Dachboden, (h) ein Kriechraum, i) der Raum zwischen gelagerten Gegenständen, (j) der Raum zwischen vernetzten Stützverbindungen (bspw. unterirdische, elektrische Kabel oder Telefonkabel), (k) eine Wasserleitung oder ein Modul, (1) ein Schuh (wenn er nicht getragen wird), der Raum im Bürstenkopf zum Reinigen von Kanälen oder Kammern, ein Fensterrahmen, der nach draußen führt, (n) ein Tunnel, (o) Sauerstoff- und Wasser-Behandlungs-Teiche, (p) der Raum im Zahnbürstenkopf, (q) Staubsaugerzubehör.

Viele der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeiten effizienter, wenn sie einen Computer besitzen, der den Ausgang der Strahlungseinheit steuert. Der Computer erledigt diese Steuerung, indem der elektrische Strom, der die Strahlungsquelle speist, geregelt wird (für bestimmte Arten von Lichtquellen), indem die Ausrichtung des Lichts von der Strahlungseinheit in die seitlich emittierenden Lichtleitfasern geregelt wird, oder indem die Reflexions-Rückkopplung der abschließenden Endkappe an der Endspitze der seitliche emittierenden Lichtleiterfasern geregelt wird.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Strahlungseinheit ein Laser. Gemäß einer weiteren Verfeinerung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiterweg im vorbestimmten Raum des Kanals zur Produktion von mindestens einem Bereich konstruktiver Interferenz in dem Kanal, worin sich Flüssigkeiten oder Gase befinden, ausgelegt (und dieses Ergebnis wird am besten erzielt, wenn die Strahlungseinheit ein Laser ist).

Diese konstruktive Interferenz lässt sich leichter in einem kontrollierten Raum bewerkstelligen, wenn der Faserweg (erfindungsgemäß) zur Herstellung einer Ebene, eines Konus, eines Zylinders oder einer glatten Oberfläche in einer Spirale (oder Zickzack-förmig) verläuft.

Bei einem weiteren wechselseitig kompatiblen Verfahren, wobei konstruktive Interferenz entsteht, ist die Faser entlang des eigenen Verlaufs zurück gebogen, so dass mindestens ein Bereich mit parallelem Faserverlauf entsteht.

Ein weiteres wechselseitig kompatibles Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei konstruktive Interferenz entsteht, nutzt ein Reflektorteil, das parallel zu mindestens einem Abschnitt der Faser im Kanal oder in der Kammer verläuft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dieses Reflektorteil ein integraler Bestandteil mindestens einer Faser.

Gemäß einer weiteren nützlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Ende der Lichtleitfaser oder -fasern in dem Kanal oder der Kammer für die Erzeugung von mindestens einem Bereich konstruktiver Interferenz in dem Kanal oder der Kammer ausgelegt (wenn die Strahlungseinheit ein Laser ist. Bei dem bevorzugten Verfahren zur Erzielung dieser Wirkung gemäß dieser Ausführungsform ist das Ende mindestens einer der Lichtleitfasern gegenüber einem Reflektorteil angeordnet.

Gemäß einer anderen neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein holographisches optisches Element (bspw. ein computererzeugter Film, digital codierte Memory-Chips oder Disketten) in die Vorrichtung zum Ausrichten der Faserhülsen (im Kanal, in der Kammer) eingebaut, so dass mindestens ein Bereich mit konstruktiver Interferenz in dem Kanal oder der Kammer entsteht (wenn die Strahlungseinheit ein Laser ist).

Gemäß einem Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das holographische Element zwischen der Strahlungsquelle und dem Ende der Lichtleitfaser ausgerichtet, oder es befindet sich gemäß einem weiteren Verfahren für die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Kanal oder der Kammer und ist auf das Abschlussende der Lichtleitfaser gerichtet. Die Verwendung holographischer Elemente insbesondere außerhalb des sichtbaren Spektrums (wie in vielen Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung) erzeugt ein unsichtbares Hologramm (bspw. UV- Hologramm) in dem Kanal oder der Kammer.

Gemäß einer weiteren interessanten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine reflektierende Endkappe am hinteren Ende der Lichtleitfaser befestigt, so dass mindestens ein Bereich konstruktiver Interferenz in dem Kanal oder der Kammer entsteht (wenn die Strahlungseinheit ein Laser ist).

Gemäß einer weiteren neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das desinfizierende holographische Element in einem Kanal oder einer Kammer gebildet, wobei mindestens eine (seitliche emittierende) Lichtleitfaser verwendet wird, das Hologramm von mindestens einem kohärentem Laserstrahl mit einer einzigen Wellenlänge von etwa 187 nm bis etwa 320 nm stammt, und die Fokussieroptiken zur Voreinstellung des Lichtstrahls (aus der Strahlungseinheit) am Eingang zur oder am Ausgang aus der Faser verwendet werden.

Bei einer neuen Umwelt-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Anzahl von Fasern zu mindestens einer Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität ausgerichtet ist und diese Fasern in einem Kanal oder einer Kammer verteilt sind, die Fasern an einem Ende zu einem gemeinsamen Abschlussende zusammengefasst sind, und eine Anzahl ihrer zweiten Endabschnitte so zusammengefasst ist, dass eine Pinsel entsteht, wird Licht aus der Lichtquelle von den Faserseiten und den Endabschnitten nach außen abgestrahlt, so dass man ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen darin (bspw. intern innerhalb des Bürstenkopfes oder extern innerhalb eines äußeren Kanals oder einer äußeren Kammer) beleuchtet.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mehrere (seitlich emittierende) Lichtleitfaser-Endabschnitte zu einem gemeinsamen Endabschluss innerhalb einer Modulverbindung eines Staubsaugers zusammengefasst sind und nutzbar gemacht werden, und die anderen Faserendabschnitte in Form eines (Faser)-Pinsels zusammengefasst sind, wird eine Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität und das Licht in die Fasern gerichtet, wobei die Fasern in dem Kanal oder der Kammer verteilt sind, so dass man ein darin befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen bestrahlt.

Gemäß einer neuen, für die Umwelt vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zumindest ein Hochleistungs-Ultraviolettlaser in mindestens einem gepulsten Modus oder stetigen Modus (pw, cw) oder einner Kombination davon verwendet, und die Ultraviolett- Impulse und die stetigen Wellen werden zum Bestrahlen eines darin (in dem Kanal oder der Kammer) befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens von einer exakten Uhr überwacht, gesteuert und getriggert.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Licht aus mindestens einer Lichtquelle in mindestens eine gebündelte, mehrdimensionale verteilte Schicht seitlich emittierender Lichtleitfasern gerichtet, so dass die kolloidalen Ablagerungen und/oder Hartwasserablagerungen von eingetauchten Faserhülsen, Optikausgängen, Reflektorteilen oder konditionierenden Optik- oder Lichtleitern oder einer Kombination davon entfernt oder selbständig gereinigt werden (durch photonenoptischen Stoß), so dass man eine verstärkte Ultraviolett- Übertragung von etwa 180 nm bis etwa 280 nm innerhalb des Kanals oder der Kammer erhält. Dadurch wird die UV- Dosisabgabe auf jeden Fall gegen spezifische Kalibrierungsstandards kalibriert, so dass ein darin (in dem Kanal oder der Kammer) befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen (angemessen) beleuchtet oder bestrahlt (desinfiziert) wird.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mindestens ein Bereich mit konstruktiver Interferenz (holographisch) bei der bevorzugten Wellenlänge im Bereich von etwa 180 nm bis 270 nm und einer Flussdichte gegen artspezifische Kalibrierungsstandards kalibriert, wobei eine DNA- oder RNA-Replikationssequenz von mindestens einem Mikroorganismus oder mindestens einem Makroorganismus oder einer Kombination davon selektiv inaktiviert wird.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mindestens eine Lichtquelle hoher Intensität in vorbestimmter Entfernung von einem Kanal oder einer Kammer positioniert, wobei das Licht durch mindestens eine seitlich emittierende optische Faser zur Herstellung von mindestens einem Bereich mit konstruktiver Interferenz in dem Kanal oder der Kammer geleitet, gestrahlt, projiziert, geworfen, übertragen oder verbreitet wird oder eine Kombination davon, jedoch nicht die Wasser- oder Gasbewegung oder der Fluss in, an, aus oder durch den Kanal- oder Kammerquerschnitt physikalisch beeinträchtigt wird.

Gemäß einer neuen Umwelt-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Fasern in und um eine Anzahl lichtdurchlässiger (Wasser)-Filtrierscheiben und Siebe zum zeitgleichen Filtrieren suspendierter Feststoffe in einem Kanal oder einer Kammer verteilt und zugleich ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen darin beleuchtet oder bestrahlt.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mindestens eine Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität verwendet, das Licht wird gepulst oder stetig oder eine Kombination davon (bei etwa 180 nm bis etwa 400 nm) in eine Anzahl seitlich emittierender Lichtleitfasern gerichtet, und die Fasern innerhalb eines Kanals oder einer Kammer werden zur Bestrahlung eines darin befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens verteilt, wobei ein angemessenes Ausmaß an Teilchengrößenverteilung (PSD) erzielt wird (durch Vorfiltration oder Rezyklieren der Flüssigkeiten oder Gase), so dass eine stetige (angemessene) Übertragung der Lichtstrahlung einer spezifischen Spektralverteilung über eine vorbestimmte Behandlungsdauer (bspw. Desinfizierungsdosis) gewährleistet ist.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität ein Faserlaser, der sich ergonomisch in einen schmalen Raum innerhalb oder außerhalb eines Kanals oder einer Kammet einbauen lässt.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal oder die Kammer eine Filtriereinheit mit mindestens einem Magnetelement oder einem Feld zum (Ab)-Filtrieren metallischer Substanzen oder Verbindungen (innerhalb der zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase).

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Stell-Optiken (bspw. eine Linse, ein Strahlspreiter, eine optoakustische Blende, eine Blende, eine Fokussierlinse, ein Strahlausweiter, ein Strahlausweiterteleskop) zum Einstellen der Lichtstrahlen (aus der Strahlungsquelle) am Ausgang der Faser verwendet werden.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Achsenstrahl oder ein Bezugsstrahl von einem oder mehreren Endabschnitten von mindestens einer seitlich emittierenden Lichtleitfaser projiziert, wobei der oder die Faserendabschnitte innerhalb eines Kanals oder einer Kammer zur Erzeugung von mindestens einem Bereich mit konstruktiver Interferenz (in dem Kanal oder der Kammer) verteilt werden.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein (unsichtbares) Ultraviolett- Hologramm in einem Kanal oder einer Kammer aus mindestens einem Bereich mit konstruktiver Interferenz gebildet, und das Ultraviolett-Hologramm unterstützt den Abbau des Druckverlustes in dem Kanal oder der Kammer (ohne dass der Flüssigkeits- oder Gasstrom darin gestört wird).

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Menge oder die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeiten und Gase in einem Kanal oder einer Kammer zu einer Strahlungseinheit kalibriert, damit der Energieverbrauch nicht so hoch ist oder die Effizienz der Beleuchtung oder Bestrahlung eines darin befindlichen (in dem Kanal oder der Kammer) vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens maximiert wird.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal oder die Kammer (worin die Fasern verteilt werden) das Wasser- oder Luftsystem in einem Auto (bspw. Auto-Klimaanlage, Ventilator, Fensterscheiben-Waschsystem fürs Auto).

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kanal oder die Kammer (worin die Fasern verteilt sind) das Wasser- oder Luftsystem (Flüssigkeit oder Gas) in einem öffentlichen Verkehrsmittel, wie Zug oder Bus.

Gemäß einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sendet eine IR-gepulste Lichtquelle hoher Intensität Pulse mit einer Wiederholungsfrequenz von etwa 10 Hz bis etwa 1 GHz, einer Impulsdauer von etwa 118 ps bis etwa 100 ns und einer Wellenlänge von etwa 850 nm bis etwa 2400 nm aus, wobei diese Pulse in unimodale Fasern geschickt werden, dort durch einen angeschlossenen oder eingebauten Kristall am Ende der unimodalen Fasern (Eingangsendanschluss in die Reaktorquerschnitte) ausgerichtet werden und vierte, dritte oder zweite Oberwellen oder eine beliebige Kombination davon erzeugen, damit man ein in dem Kanal oder der Kammer befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen mit einem breiten Bereich spektraler Signaturen beleuchtet oder bestrahlt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Faser eine PM-Faser (d. h. eine die Polarisation beibehaltende Lichtleitfaser), deren Polarität gegen die Polarität der Kristall- oder der Anzahl der Kristallschnittstellen kalibriert wird, und die die Umwandlungseffizienzen entlang der vorbestimmten optischen Achse oder in Richtung des Strahlengangs oder in dem vorbestimmten Raum eines Kanals oder einer Kammer (bspw. vorbestimmte Lichtleitfasern, Kristalle und Laser aus Desinfektionsreaktoren) maximiert.

Gemäß einer neuen Medizin-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein vorbestimmter Kanal für externe Dialyseverfahren verwendet, und die Fasern, die in dem Kanal verteilt und/oder gehalten werden, beleuchten oder bestrahlen ein darin befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen. Darüber hinaus können Flüssigkeiten oder Gase bei vielen medizinischen Behandlungen beleuchtet oder bestrahlt werden, wie bspw. bei: 1) medizinischen Präparaten oder Medikamenten, 2) medizinischen Absonderungen (bspw. bei Operationen oder anderen Verfahren, 3) Laser-Operationen bei invasiven medizinischen Verfahren, 4) Entbindungen zwecks allgemeiner Hygiene, 5) bestimmten zahnärztlichen oder kieferchirugischen Verfahren und Behandlungen, 6) bestimmten dermatologischen Behandlungen, 7) der Desinfektion der Luft- oder Wasserzufuhr zu und von verschiedenen Krankenhauspatienten, 8) bei der Infusion von Flüssigkeiten oder Gasen, 11) Transplantationen, 12) medizinischen Transplantaten, 13) Inkubatoren für Neugeborene oder Frühgeburten, 14) den Flüssigkeits- oder Gas-Hauptleitungen von Krankenhäusern oder Laboratorien, 15) Schwimmbädern oder anderen Lebensrettungs-Kanälen oder -Kammern, 16) der Notfallausrüstung für hebensrettungsmaßnahmen, 17) der Hauptleitung von Flüssigkeiten oder Gasen zu Krankenhäusern oder Haushalts- oder Industrie- Endverbrauchern in Dörfern oder Städten, 18) in Reinräumen oder Umgebungen, die für die Diagnostik oder medizinische Behandlungen gegen Schädlingsarten verwendet werden.

Gemäß einer neuen medizinischen Gebrauchs- Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich kleine oder große medizinische Instrumente effizient mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung desinfizieren. Insbesondere kann ein Kanal oder eine Kammer, wobei die Faser-Kristall-Endanschlüsse erfindungsgemäß verteilt oder gestützt werden, dienen als oder eingebaut sein in oder in der Nähe sein von oder angeschlossen sein an oder arbeiten mit oder irgend eine Kombination davon - wobei vorbestimmte Impuls-Peak-Leistungen oder Pulsfreguenzen für eine spezifische Angleichung oder Inaktivierung von Schädlingsarten verwendet werden - und zwar: a) Desinfektionsbehälter, -bereich oder -kammer, b) Arbeitsfläche, in deren Nähe sich Flüssigkeiten oder Gase befinden, c) Ofen- oder Tischoberfläche, d) Fensterrahmen oder Luftdurchlass, e) Klimaanlagen oder Luftpumpen, f) Waschbereiche und Speicherbehälter, g) Halbleiter-Herstellungsstellen oder Räume, h) Wäschereisalons, i) Nahrungsmittelaufbewahrungstanks, -behälter oder räume, j) Getränke-Herstellungsräume oder -kammern, k) Kanäle oder Kammern zur Ausbreitung von Meerwasser, l) biologisch kontrollierte Umgebungen, wie Laboratorien und ihre damit einher gehenden Kanäle oder Kammern in der Biotechnologie-Industrie, m) Kanäle oder Kammern, die für die Milchindustrie und verwandte Nahrungsmittelerzugungs-Industrien verwendet werden, n) Hygienebereiche oder vorbestimmte Bereich an Ausbildungsstätten oder Oberflächen, wobei die Kontamination von Bakterien in Kanälen oder Kammern oder in umgrenzten vorbestimmten Behälter-Aufbewahrungsbereichen erfolgt, o) in Kanälen oder Kammern zur Herstellung von Babynahrung und -getränken, p) bei medizinischen Notfällen, wo man bei Bedarf sofort einen vorbestimmten Kanal oder eine Kammer oder ein Oberfläche desinfizieren muss, die für bestimmte medizinische Operationen oder Eingriffe relevant sind, q) in Betten oder Matratzen, worin ein vorbestimmter Kanal oder Kammern zum Übertragen oder Verteilen von Desinfektions-Flüssigkeiten oder -Gasen darin verwendet wird, r) an den Ursprungsorten von Flüssigkeiten oder Gasen sozusagen "an der Quelle", s) in Papierfabriken, t) in Schwimmbädern, w) bei der industrielle Rezyklierung von Flüssigkeiten oder Gasen, x) in Luftbehandlungsanlagen, y) in wichtigen Luftwegen, z) bei der Endverbaucherstelle für Trinkwasser, z/a bei der Endverbraucherstelle für Luft oder andere unschädliche Gase bei medizinischen Behandlungen und Verfahren.

Gemäß einer neuen Umwelt-Ausführungsform der Erfindung wird eine gepulste Lichtquelle hoher Lichtenergie ab- oder aufgewandelt verwendet (bspw. zweite oder dritte oder vierte Oberwellen und/oder Anregungs- und/oder Pumpbauelemente oder Kombinationen davon, die in den Fasereingang gerichtet werden), am anderen Ende der Faser harmonisch verarbeitet oder umgewandelt oder angeregt, oder irgend eine Kombination davon, zum Beleuchten (sichtbares Spektrum von 400 nm bis etwa 700 nm) oder Bestrahlen (850 nm bis etwa 2400 und von 200 nm bis etwa 40() nm) eines vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens innerhalb eines Kanals oder einer Kammer (bspw. in einer aktiven Reaktorgeometrie, oder holographischen Ringen, Schlitzen oder Balken oder irgend einer Kombination von Anordnungen).

Gemäß einer neuen Umwelt-Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Lichtquelle hoher Intensität ein Impulslaser ist, der zur Bereitstellung von Primärimpulsen aus dem Infrarot-(IR)- Bereich des Spektrums verwendet wird, werden diese Impulse durch Unimode-, Multimode- oder Gradientenindex-Fasern oder Lichtleitschichten oder einer beliebigen Kombination davon gerichtet, verteilt oder übertragen, so dass diese in UV-(A, B, C), sichtbares oder IR-Licht umgewandelt oder frequenzvervielfacht werden, so dass man ein darin befindliches (bspw. in dem Reaktor, einem Kanal oder einer Kammer) vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen beleuchtet oder bestrahlt.

Gemäß einer neuen Ausführungsform von Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei Licht aus einem Impulslaser (bspw. Lichtenergie aus einem Impulslaser mit hoher Intensität, hoher Energie und hoher Leistung) in die zweite, dritte oder vierte Oberwelle umgewandelt wird (bspw. SHG, THG, FHG), nutzen die Erzeugungsverfahren eine vorbestimmte Primärwellenlänge gemäß einem vorbestimmten mit Laser zu bestrahlenden Materials, oder Spiegel, Prismen oder Linsen oder eine beliebige Kombination davon (bspw. in bestimmten Winkeln angeordnete Kristalle). Darüber hinaus erfolgen die Frequenzvervielfachungsverfahren bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb eines vorbestimmten Bereichs des Hohlraums (oder der Hohlräume) in einer vorbestimmten Laserlichtquellenanordnung, und zwar vor der Abgabe der Laserimpulse mit hoher Intensität oder hoher Leistung in mindestens eine Lichtleitfaser oder Faserbündel (bspw. mittels Inter-Cavity-SHG, THG, FHG), so dass ein darin (in dem Kanal oder der Kammer) befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen effizienten beleuchtet oder bestrahlt wird.

Bei einer neuen Ausführungsform der Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Blitzlicht als Primäranregung (bspw. optische Anregung) der Laser- (bspw. Laserstab)-Lichtquelle verwendet, wobei bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens eine Diode als Anregungsvorrichtung (bspw. optische Anregung) der Hochleistungs-Lichtquelle verwendet wird.

Bei einer neuen, für die Umwelt vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Primär-(bspw. Anregungs-)-Wellenlänge zum effizienten Beleuchten oder Bestrahlen ausgewählt aus etwa 1064 nm für Nd:yag/1064 nm oder GaAs/810-905 nm oder einer Kombination davon, so dass man darin (rttit dem Licht) die zweite, dritte oder vierte Oberwelle erzeugt, wobei ein darin befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen angemessen desinfiziert wird, und im Gegensatz zur CW- Durchschnittsleistung, die von UV-Lampen (zur Zeit die Hauptvorrichtung zur Erzeugung von UV-Energie zum Desinfizieren) erzeugt wird, kurze Impulse mit hoher Peak- Leistung verwendet werden.

Bei einer neuen bevorzugtet Umwelt-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Anregungswellenlänge ausgewählt aus einem vorbestimmten elektromagnetischen Spektrum, wobei jeder Laser entsprechend dem Lasermaterial geeignete Kristalle anregt und so zweite, dritte oder vierte Oberwellen oder eine beliebige Kombination davon erzeugt und die ausgewählte Leistung der Primär- oder Oberwellenimpulse eine effiziente Beleuchtung (sichtbares Spektrum von 400 nm bis etwa 700 nm) oder Bestrahlung (von etwa 220 nm bis etwa 400 nm für UV-Bestrahlung) (von 700 bis etwa 2400 nm für IR-Bestrahlung) eines darin befindlichen Flüssigkeits- oder Gasvolumens bei angemessenen Impulspeak-Dosisleistungen zur effizienten Inaktivierung von DNA- und RNA-Replikationssequenzen schafft.

Bei einer neuen Gebrauchs-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Innenoberfläche des Kanals oder der Kammer geriffelt, gebogen, aufgetragen, extrudiert, injiziert, geklebt, eingebaut, gedehnt oder auf verschiedene Weise gezogen, spiralförmig aufgebracht oder aufgeschichtet, so dass sie in einem bestimmten Muster nach innen weist, damit ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen darin hydraulisch oder pneumatisch geleitet wird. Diese Ausbauten können insbesondere folgende Formen aufweisen: (A) eine Spiralform, die so verläuft, dass sie mindestens einen Abschnitt des vorbestimmten Innenraums entlang der Länge des Kanals oder der Kammer abdeckt, wodurch die Bewegung der Flüssigkeiten insgesamt verlangsamt oder beschleunigt wird, oder (B) eine durchgehend geglättete Gitterform, wobei die vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase stets oder zeitweilig darin stehen oder aufbewahrt werden, oder sich übergangsweise in dem gesamten Kanal oder der gesamten Kammer befinden oder eine Kombination davon, wobei die Fasern oder Wellenleiter so verteilt sind, dass eine effiziente Beleuchtung oder Bestrahlung eines darin befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens mit Licht über eine bestimmte Dauer erfolgt.

Eine neue bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist besonders geeignet, wobei der Kanal oder die Kammer in einem Fahrzeug eingebaut ist, der Motor oder die Energiequelle des Fahrzeugs darüber hinaus zum Betreiben der Impuls- oder Dauerlaserquelle oder der Pumpe oder des Wasser- oder Luftstroms dient oder diese zu diesem Zweck umgewandelt wird, der Motor darüber hinaus eine einzelne Plattform betreibt, worin die Fließgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit oder der Druck oder die Beschaffenheit der Flüssigkeiten oder Gase die Impulsbreite oder Impulsdauer oder die Impuls-Peakleistung oder die Impulswellenlänge oder die Impulswiederholungsraten oder eine Kombination davon steuert.

Bei einer weiteren geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat ein Fahrzeug eine Impulslaser-Lichtquelle hoher Intensität, die an die Batterien oder den Motor des Fahrzeugs selbst angeschlossen ist, womit man ein bspw. in den eingebauten Kanälen oder Kammern befindliches Flüssigkeits- oder Gasvolumen beleuchtet oder bestrahlt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Impulsfolgefrequenz (1) oder die Impulsdauer (2) oder die Impuls-Peakleistung (3) oder die Impulswellenlänge (4) oder die Impulsbreite (5) oder eine beliebige Kombination davon durch Software oder Hardware (sofern an einen Computer angeschlossen), synchronisiert, fest gestellt, berechnet, getaktet, getriggert, gesteuert oder moduliert oder eine beliebige Kombination davon.

Darüber hinaus sind die folgenden Parameter Wasserfluss- (6) oder Luftflussraten (7) oder irgend welche hydraulischen oder pneumatischen Aspekte oder Parameter, die den Fluss der Flüssigkeiten oder Gase darin (in dem Kanal oder in der Kammer) betreffen, so miteinander vernetzt, dass sie eine vorbestimmte Anzahl von Kontrollparametern aus dem Netzteil (12) der aktiven Lichtquellen oder der damit verbundenen Steuerungselektronik (13) berechnen (8), aktivieren (9), steuern (10) oder modulieren (11), so dass Hochleistungsimpulse (bspw.. Frequenzvervielfachung durch an den Faserendanschluss angeschlossene oder darin eingebaute Kristalle) erzeugt werden oder eine Taktänderung (14) oder eine Abfolge von Änderungen (15) der Impulsdauer (16) oder -breite (17) oder Wiederholungsraten (18) oder der Peakleistung (19) oder der Impulswellenlänge oder des Winkels (21) oder eine. Kombination davon hervor gerufen werden, wenn der angeschlossene oder eingebaute Kristall (22) sich im Inneren eines Rings (23) oder Stabs (24) oder Rohrs (25) oder eines Netzwerks von Infratruktur- Versorgungsvorrichtungen (26) befindet oder eine flache, gekräuselte, verdrillte oder gepresste Oberfläche oder eine beliebige Kombination davon aufweist. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Anzahl von Parametern zur Überwachung durch Software gesteuert, wie TSS-(26a) (Total Suspended Solids, Suspendierte Gesamt-Feststoffe)-Mengen oder Trübheitsgrade (26b) oder PSD (26c) (Teilchengrößenverteilungs)-Mengen, oder Flüssigkeits- oder Gas-Flussraten (27) oder eine beliebige Kombination davon (innerhalb der zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase). Diese werden in Echtzeit und/oder synchronisiert (28a) ermittelt(28), so dass die stetige (29) (angemessene) Übertragung optischer Strahlung (30) einer spezifischen Spektralverteilung (31) gegenüber vorbestimmten Einwirkzeiten (32), bspw. Desinfektionsdosis, mit Hilfe der Spitzenleistungen (33) von Impulsen oder Impulssequenzen (32) gewährleistet ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Gebrauchs- Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen eine Anzahl vorbestimmter (variabler) Parameter oder Aspekte oder Mengen oder zeitliche Positionierung oder eine Kombination davon die Laserimpulserzeugungsvorrichtungen (bspw. Impulslaser-Lichtquelle hoher Intensität). Diese Parameter und Aspekte beeinflussen sich in Echtzeit gegenseitig, so dass man ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen über einen bestimmten Zeitraum darin (bspw. in dem Kanal oder der Kammer) beleuchten oder bestrahlen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt zudem eine Impulslaserquelle hoher Intensität, deren zugehörige Hardware- oder Software-Umgebung mit hydraulischen oder pneumatischen Aspekten oder Parametern verknüpft oder synchronisiert ist, die mit der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeiten oder Gase zusammenhängen oder die die zu desinfizierenden vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase betreffen oder eine beliebige Kombination davon.

Bei einer neuen Ausführungsform erfindungsgemäßer Vorrichtungen findet mindestens ein Umwandlungsverfahren oder eine Anzahl von Verfahren im Laserkopf selbst statt, damit die Übertragung maximiert wird, oder die Faser- Schadensschwellenwerte oder -Toleranzen minimiert wird, oder eine beliebige Kombination davon. Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung befinden sich die Vorrichtungen zum Erzeugen der zweiten (oder dritten oder vierten) Oberwelle im Inneren des Läsergehäuses (oder - kopfes), wobei der Laser (gekoppelt) insgesamt in mindestens eine Lichtleitfaser bei einer Wellenlänge von etwa 218 nm bis etwa 1064 nm strahlt oder leuchtet, und diese Wellenlänge am Ende der Faser(n) in eine angemessene Wellenlänge oder in Lichtfrequenzen umgewandelt wird, indem mindestens ein Kristall oder eine Anzahl von Kristallen zum Bestrahlen oder Beleuchten eines darin (bspw. in dem Kanal oder der Kammer) befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens mit Licht verwendet wird.

Bei einer erfindungsgemäßen neuen Umwelt- Ausführungsform nutzt die Laser-Anregungsarchitektur a) Blitzlicht, b) eine Dioden-Anregungsarchitektur oder einer beliebige Kombination davon. Darüber hinaus wird bei eine neuen Verbesserung der Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens eine Impulslaserlichtquelle hoher Intensität (A1) gerichtet auf eine vorbestimmte Fasermatrixader (B1) oder ein Mehrspur-Faserbündel (C1) oder ein senkrechtes Faserbündel (D1) oder eine Unimode- Faseranordnung (E1) oder einen Multimode- Gemeinschaftsendanschluss, der ein vorbestimmtes Volumen einzelner Faserstränge hält (F1) oder eine Gruppe oder gemischte Gruppe von Fasern (G1) oder eine vorbestimmte Anordnung von Fasern, deren Polarisation im Raum positioniert bleibt (H&sub1;) oder eine Gradientenindex-Faserschar (11) oder eine Anzahl zusammengefasster Gradientenindex- Fasern (J1) oder eine Kombination davon (K1), und die vorbestimmte Auswahl von Fasern wird auf den Ausgang der Hochleistungs-Laserlichtquelle hoher Energie ausgerichtet, so dass eine Anzahl von Impulsen (L1) oder Impulsfolgen (M1) erzeugt wird, die jeweils eine hohe Spitzenleistung aufweisen.

Diese Variablen oder Parameter betreffen jeweils verschiedene Beziehungen zwischen der Fließgeschwindigkeit der vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase (N1) durch eine vorbestimmte Kanal- oder Kammer-(O1)-Geometrie, Querschnitt, Länge oder Ausmaß über eine vorbestimmte Zeit (Pl) und den Aspekten des Lichts (Q1), seiner damit zusammenhängenden gepulsten oder steten Modi (bspw. PW, CW) (R1), Geschwindigkeiten, Energien, zeitlichen Verläufe oder eine beliebige Kombination davon.

Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind die Faserendanschlüsse mit Kristallschnittstellen oder Endkappen- Eingängen/-Ausgängen bestückt und/oder sie werden davon gehalten. Sie übertragen Licht, isolieren, schützen und blockieren aber den Durchtritt der vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase aus der oder über die Kanal- oder Kammer- Geometrie durch die Schnittstellen der Lichtleitfaser- Eingänge/-Ausgänge oder Löcher oder eine Kombination davon (bspw. Krstallschnittstellen, Endkappen, Linsen, Strahlausweiter, Spiegel, Linsen auf Elastik-Siloxan- Basis, gerade, gebogen, gedreht oder Kombinationen davon). Diese Hilfsvorrichtungen gibt es in verschiedenen Ausführungen, z.b. als:

a) Ring, b) Stab, gerades Metallstück, oder d) Kunststoff oder e) Polymerverbindungen oder f) Silikonkautschuk oder g) verdünnter Flachsilikonkautschuk, oder h) irgend ein. Kanal oder eine Kammer, oder i) einfache, doppelte oder dreifache oder irgend eine Kombination undurchsichtiger oder reflektierender Wände oder Gehäuse eines Desinfektionsreaktors (bspw. ein Kanal oder eine Kammer). Darüber hinaus können Hilfsvorrichtungen für die Lichtleitfasern mit eingebauten j) Kristallendanschlüssen in einem vorbestimmten parallelen k) oder "Inreihe"-Ausgangsweg l) aufgebaut sein, und zwar jeweils nach der räumlichen Form der spezifischen vorbestimmten Abmessungen der vorbestimmten Kanal- oder Kammertypen, der Richtung m) oder der Fließgeschwindigkeit n) des vorbestimmten Volumens der Flüssigkeiten oder Gase darin (in dem Kanal oder der Kammer, wobei die Flüssigkeiten oder Gase desinfiziert werden sollen), wobei diese neue Umwelt-Ausführungsform eine Anzahl von Hilfs- und Leitvorrichtungen umfasst. Diese Vorrichtungen umfassen: o) hydraulische spiralförmige Innenfortsätze oder vorbestimmte Steuerformen oder -Rillen oder pneumatische Steuerflügel oder geformte Fortsätze p) zum Wenden und Zirkulieren der Flüssigkeiten oder Gase darin - über den Querschnitt des spezifischen vorbestimmten Kanals oder der Kammer zum Erhöhen der jeweils vorbestimmten Einwirkzeit (bspw. Herabsetzen der Fließgeschwindigkeit durch Herumwirbeln der Flüssigkeiten oder Gase (Erhöhung des Reibungs- oder Widerstandsgleichgewichts)(wenn die Strahlungseinheit ein Impulslaser mit hoher Peak-Leistung pro Impuls, q) ein Rohr oder Netzwerk von Rohren, r) ein Gitter, s) ein Gitter-Netzwerk, t) ein Kanal oder eine Kammer, w) ein Teich oder ein oder mehrere Behälter, x) ein Fahrzeug für Spezialeinheiten in Katastrophengebieten, die überflutet oder von Erdbeben oder Vulkanausbrüchen heimgesucht wurden, y) ein Kanal oder eine Kammer für medizinische Präparate und/oder Transplantate, z) medizinische Dialyse von Blut und Luft oder anderen verwandten und/oder relevanten Flüssigkeiten oder Gasen.

Bei einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die gleichen Unimode-Fasern oder Faserbündel, die zur Verteilung von gepulster Energie hoher Intensität verwendet werden (und zwar vor der Durchführung der zweiten, dritten oder vierten Frequenzvervielfachung), simultan eingesetzt, damit man Sensordaten oder Spektroskopie-Datenerfassung oder andere relevante Daten oder Maschinensteuerungs-Protokolle oder eine Kombination davon befördert, und man die Beleuchtung oder Bestrahlung überwacht oder die Messergebnisse einer bestimmten Menge suspendierter Feststoffe oder biologischer Verbindungen oder nicht-biologischer Verbindungen oder der Trübung oder der Transparenz oder eine Kombination davon, die mit einem vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumen darin (in dem Kanal oder der Kammer) einhergehen, überträgt.

Bei einer neuen Umwelt-Ausführungsform der Erfindung ist ein Kanal oder eine Kammer für Flüssigkeiten oder Gase ein Kanal oder eine Kammer für optische Energie, die einen effizienten Mechanismus bereitstellt, wobei die Flüssigkeiten oder Gase beleuchtet oder bestrahlt oder zugleich übertragen werden (innerhalb der gleichen Reaktorgeometrie).

Bei einer neuen Umwelt-Ausführungsform der Erfindung sind die Kristalle am Endanschluss der Faser oder Faserbündel befestigt oder angeschlossen. Dieses vorbestimmte Faserbündel ist derart beschichtet, dass es eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit bereitstellt, die die magnetische Ladung der Kristalloberfläche so ändert, dass die Beleuchtungs- oder Bestrahlungsvorrichtungen (bspw. Impuls- oder Dauer-PW oder CW) eine Abstoßung erzeugen, oder die Anhaftung kolloidaler Ablagerungen, die aus dem Hartwasser oder der Luft oder anderen Flüssigkeiten oder Gasen darin (innerhalb des Kanals oder der Kammer) stammen oder darin befördert werden verlangsamt oder verhindert wird, oder eine Kombination davon.

Bei einer neuen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens ein kurzer Laserimpuls mit hoher Peakleistung aus einer Lichtquelle hoher Intensität über den gleichen Zeitraum effizienter, so dass eine angemessene Desinfektionsdosis gegenüber schädlichen Mikroorganismen bereitgestellt wird, als bei der Durchschnittsleistung einer CW-UV-Lampe mit der gleichen berechneten Ausgangsleistung. Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen. Vorrichtung ist die Inaktivierung von DNA- oder RNA-Replikationssequenzen das Ergebnis der Bestrahlung mit kurzen Impulsen hoher Peakleistung im sichtbaren Spektrum oder UV-(A, B, C)-Spektrum oder IR-Spektrum oder einer Kombination davon.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden mindestens ein Laserimpuls kurzer Dauer von etwa 1 arc/sec bis etwa 1 sec und Laserimpulse mit hoher Peakleistung von etwa 118 mJ bis etwa 3,18 J durch Lichtleitfasern in eine Kanal- oder eine Kammerreaktorgeometrie gestrählt, wobei die hochenergetischen kurzen Laserimpulse direkt projiziert, gezielt, reflektiert oder übertragen werden oder eine Kombination davon, so dass eine stetige (angemessene) Übertragung der optischen Strahlung einer spezifischen Spektralverteilung über eine vorbestimmte Einwirkzeit (bspw. Impuls-Desinfektionsdosis, PDD) gewährleistet wird, oder die Impulse werden über die gesamte Länge der Faser zum Beleuchten und/oder Bestrahlen eines darin befindlichen (bspw. in den Kanälen oder Kammern/Reaktorgeometrie) Flüssigkeits- und/oder Gasvolumens verteilt, so dass die Befähigung zur Bearbeitung und Abgabe von Licht aus der Lichtquelle an eine vorbestimmte Stelle in einem vorbestimmten Reaktor (bspw. in einem Kanal oder einer Kammer), zur Aufteilung und/oder Übertragung und/oder Verteilung und/oder Abgabe und/oder Projektion und/oder Erzeugung von Oberwellen vorbestimmter Lichtwellenlängen aus einer einzigen Lichtquelle die gängigen Versuche der herkömmlichen Verfahren hinsichtlich der Abgabe einer desinfizierend wirkenden Dosis ohne Fasern übertrifft. Vorherige Versuche bezüglich der Laserzufuhr haben zudem die Hersteller und/oder Verbraucher nicht zufriedengestellt, da die optische Verteilung nicht hinreichend effizient war. Diese sind aufgrund der vorstehend genannten Einschränkungen hinsichtlich des Reaktoraufbaus nicht auf den Markt gekommen. Die Erfindung erleichtert zudem viele Vorteile, indem sie das Licht aus einer einzigen Lichtquelle auf Hunderte und/oder. Tausende einzelne Lichtleitfasern aufteilt. Sie erleichtert die genaue Abgabe von Lichtenergie an eine beliebige Stelle in einer Reaktor- (bspw. in einer Kanal- oder Kammer-)-Geometrie, und die Lampen oder Laser bleiben außerhalb der Reaktorumgebung. Sie ermöglicht die Erzeugung wichtiger Lichtleitfaser-Netzwerke zum Befördern, Abgeben und Verteilen einer hohen Intensität optischer Energie zur Benutzerstelle und/oder zum Endverbraucher von einer zentral oder entfernt positionierten Lichtquelle. Die Erfindung erleichtert vorteilhafte, neue und für den Verbraucher vorteilhafte Bauweisen und/oder Anordnungen des Systems, wobei die Erfindung im Gegensatz zu den gängigen Verfahren zum Desinfizieren von Bakterien, bei denen das Wasser zum Licht befördert wird, das Licht über Lichtleitfasern zu beliebigen vorbestimmten Stellen bringt, und es in angemessene Wellenlängen und/oder Frequenzen umwandelt, so dass es ein darin befindliches (bspw. in dem Kanal oder der Kammer, mit den Fasern) vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen effizient beleuchtet und/oder bestrahlt, oder abwärtswandelt und/oder Oberwellen erzeugt.

Bei einer neuen bevorzugten Umwelt-Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen (in dem Kanal oder der Kammer) desinfiziert, wobei die Fasern verteilt oder gehalten oder befestigt oder angeschlossen oder eingebettet oder geklebt oder angesaugt sind durch Umkehrdruck oder Fließdruck oder Druck, der von der Höhe der Flüssigkeiten (bspw. Wasser) oder der Gase (bspw. Luft) oder der Feststoffe (bspw. Erde) oder Gesteinsschichten abhängt, wie es oft für Ölfelder, oder Ölbohrlöcher oder Bohrstellen zutrifft.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Kanal oder die Kammer die Filtriereinheit in Bohrlöchern zum Filtrieren suspendierter Feststoffe aus dem Öl und/oder an Wasserbohrlöchern an Land und im Meer, wobei die zur Zeit verwendeten herkömmlichen Verfahren keine angemessene ökonomisch realistische Lösung gegen schädliche Bakterien bieten, die die Wasserfiltergitter oder Matrizen oder Kanäle oder Kammern oder Wasserkühlungs-Filterelemente für Bohrköpfe an einer vorbestimmten Bohrstelle verstopfen. Die Erfindung ist jedoch nicht dahingehend eingeschränkt, dass sie sich bei einer Anzahl von Bohranwendungen verwenden lässt, wobei Impulse mit hoher Wiederholungsfrequenz und hoher Peakleistung von etwa (a1) abgegeben werden können (b1) und zwar mehrere Hundert Meter unter der Meeresoberfläche (c1) oder tief im Boden (d1) über oder durch eine Lichtleitfaser (e1) oder Faserbündel (f1), und wobei das Licht am Zielort durch eine Endkappe oder eine Kristallschnittstelle tritt, damit Oberwellen erzeugt werden und eine vorbestimmte Lichtwellenlänge in einen Kanal oder eine Kammer (bspw. der Wasserfilter zum Kühlen der Bohrköpfe tief unter dem Meeresspiegel oder im Boden) geleitet wird und ein darin befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen (mit dem Licht) beleuchtet oder bestrahlt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine beliebige Kombination von Flüssigkeiten oder Gasen innerhalb natürlicher Kanäle oder Kammern (bspw. innere Schichten von Boden- und Gesteinsschichten) oder eine beliebige Kombination davon oder um oder in vorbestimmter Nähe zu den vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumen an einer vorbestimmten Bohrstelle. Die Stelle kann sich unter Wasser (1) im offenen Meer (2), in Trinkwasserbrunnen (3) oder bei der Ölbohrung an verschiedenen topographischen oder geophysikalischen Stellen (4) befinden. Es konnten zudem verschiedene Geometrien entdeckt werden, die die Effizienz von Bohrstellen steigern, indem man effiziente Maßnahmen zur Desinfektion von Bakterien oder anderen schädlichen Mikroorganismen ergreift, die wichtige zur Zeit verwendete Filtrationswege und Maßnahmen verstopfen.

Eine neue Verbesserung der Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hat eine Fern-Laserlichtquelle (6) mit hoher Intensität und hoher Impulspeakleistung. Dieser gepulste Laserlichtquellenausgang (6a) ist gekoppelt (7) an eine vorbestimmte Anordnung von Unimode-Fasern (8) oder eine Anzahl von Fasern, gebündelt (9) in einer vorbestimmten Form (9a) oder Packungsreibung (10), oder eine Kombination davon (10a), und diese vorbestimmten Fasertypen können eine angemessene Intensität gepulster Energie (10b) oder Licht und Strahlen zum Beleuchten und Bestrahlen eines darin befindlichen (11) (bspw. in dem Kanal oder der Kammer) vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens (10c) befördern.

Ein besonders vorteilhafte bevorzugte Ausführungsform einer Gruppe von Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eignet sich besonders für Bohrstellen bei der unterirdischen Suche nach bestimmten flüssigen Ölsorten (12) oder Trinkwasser (13) oder Flüssigkeiten (14) oder Gasen (15) oder einer beliebigen Kombination davon (16) (bspw. Bohrstellen, an denen mindestens ein Typ Flüssigkeiten oder Gase kombiniert vorkommt, welcher desinfiziert werden muss). Eine besonders nützliche praktische Verbesserung der Vorrichtungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Bereitstellung einer entfernten Impulslaserquelle, die auf mindestens eine optische Faser gerichtet ist. Dieser Impulslaser arbeitet im Wellenlängenbereich von etwa 230 nm (16a) bis etwa 1064 nm (16b). Die Impulse werden tief im Boden (16c) verteilt oder abgegeben, und zwar über ein Führungsrohr (16d) oder ein Führungsrohr für Lichtleitfaserstränge (16e), oder im Meer (16f) oder in Gesteinsschichten (16g) oder irgend eine Kombination davon (16h), wobei mindestens eine Lichtleitfaser oder ein Faserbündel (161) verwendet wird. Diese Kanäle oder Kammern (bspw. in verschiedenen Desinfektionreaktoren) können gedehnt, gedreht, verdrillt oder gebogen, parallel oder hintereinander oder kombiniert laufend sein oder hydraulisch oder pneumatisch geformt sein oder irgend eine Kombination davon, so dass man die Fließgeschwindigkeiten der vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase steigert oder senkt oder die auf die Flüssigkeiten oder Gase wirkenden Belichtungszeiten der Impulse (17) oder stetigen (18) Lichtwellen zum Bestrahlen oder Beleuchten eines darin (bspw. in dem Kanal oder der Kammer (wobei die Fasern verteilt sind oder gehalten werden) befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gase-Volumens steigert oder senkt. Ein solcher Kanal oder eine solche Kammer kann sich im Bohrkopf (17a) oder dessen Filtrationssystem befinden, oder er oder sie kann vor oder nach erfolgter Primärbohrung oder währenddessen oder einer Kombination davon angebracht (oder in den Bohrturm eingebaut) werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die besonders vorteilhaft für die Öl- oder Trinkwasser-Bohrindustrie ist, wird das Verstopfen der Filter beim wichtigen Bohren nach Wasser (1) oder Öl (2) oder Flüssigkeiten oder Gasen (2) oder einer Kombination davon (2a) erheblich reduziert, so dass Stillstandszeit, Wartung und Austausch von Bauteilen gegenüber den zur Zeit in den Bohrindustrien Verfügbaren Verfahren verringert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert darüber hinaus die Verwendung verfügbarer, kostengünstiger, haltbarer gepulster Laserlichtquellen, wie hochfrequenter Hochleistungslaser des allgemeinen Typs, die bei Telekommunikationsindustrien (für Datenübertragungsanwendungen) häufig verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kanal oder die Kammer ein Algenreaktor mit einer hohen Photosyntheseleistung im Industriemaßstab zur CO&sub2;- Fixierung und/oder -Verwendung.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Triggerung durch Schwellenwerte, welche die Höhe der Fließgeschwindigkeiten der vorbestimmten Flüssigkeiten oder Gase oder die vorbestimmte Desinfektions- Durchsatzeffizienz betreffen, die entsprechend der verwendeten Kanal- oder. Kammergeometrietypen erforderlich sind. Die Erfindung ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn die Lichtleitfaser in eine Lichtleitoberflächenscheibe eingebaut, daran befestigt oder als solche orientiert ist, so dass sie sich in Filtriereinheiten einsetzen lässt, die so ausgelegt sind, dass sie teilchenförmiges Material oberhalb einer vorbestimmten Größe zurückhalten, oder dass sie in einem Back-Flash-Reinigungsverfahren bei häufig benutzten Wasser- oder Luftfiltern verwendet werden (wie Filter für Flüssigkeiten oder Gase, die Oberflächenscheiben, oder Membranen oder Gitter oder eine Kombination davon einsetzen). Diese Scheiben besitzen ein geeignetes Brechungsindexprofil (bspw. in der Scheibe) für eine angemessene Übertragung in einem vorbestimmten Kanal oder einer Kammer mit vorbestimmter Geometrie, so dass man zeitgleich ein darin (bspw. in dem Kanal oder der Kammer) befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen filtrieren und beleuchten oder bestrahlen kann.

Die Erfindung wird nachstehend eingehend anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert. Diese eingehenden Beschreibungen sollen den Umfang der Erfindung jedoch keineswegs einschränken.

Nachstehend ist eine. Liste der Figuren zusammengefasst. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Fasern in einem Kanal.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eine semiholographischen Verteier-Bauteils in einem Kanal.

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer kombinierten Schleifen-Endankopplungsfaser in einer Kammer.

Fig. 4 einen Panoramaaufriss eines mehradrigen Lichtleitkabel-Bauteils mit Steuerungs- und Überwachungssystemen.

Fig. 5 eine Desinfizierbürste (Zahnbürste).

Fig. 6 eine schematische Darstellung verschiedener Typen Faserausrichtungen in einem Kanal.

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines semiholographischen, partiell dielektrischen Frequenzvervielfachungs-Rings mit Multizufuhr-Bauweise.

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Schwenkrahmens mit einer Auswahl an Fasern und Kristallen zur Frquenzvervielfachung der optischer Strahlung.

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines semiholographischen Rings, der einen Kanal mit variabler Lichtdurchlässigkeit kennzeichnet.

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines frquenzvervielfachend desinfizierenden Netzwerks aus einer Gemeinde oder im Haushalt.

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Desinfektionssystems bei der Öl- oder Trinkwasserbohrung.

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines frequenzvervielfachenden wärmeisolierten und stabilisierten semi-holographischen Verteiler-Rings.

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines semiholographischen, partiell dielektrischen Rings mit Kristallanordnung.

Fig. 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen.

Gezeigt ist eine Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen, umfassend mindestens eine Lichtleitfaser (1), die sich in einem Kanal (2) oder einer Kammer befindet, und eine Strahlungseinheit, die eine Lichtquelle (3) hoher Intensität aufweist. Das Licht wird in die Fasern gerichtet (4), wobei die Faser in dem Kanal zum Beleuchten eines darin befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens ausgebreitet ist. Ein Kristall- Reflektorbauteil (5), das mindestens einen Bereich mit konstruktiver Interferenz aufweist, ist darüber gezeigt.

Fig. 2 veranschaulicht eine Panoramaansicht einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst mindestens eine Lichtleitfaser (17), die sich in einem Kanal (14) oder einer Kammer befindet, und eine Strahlungseinheit, die eine Lichtquelle (7) hoher Intensität aufweist. Die Lichtquelle wird von einer Stromquelle (6) gespeist, und sie sendet eine Primärwellenlänge von 399 nm bis etwa 2800 nm aus, die auf einen Fasergeschirranschluss (8) gerichtet ist. Das Licht wird durch einen Lichtleiter (9) übertragen, wobei der Lichtleiterendabschnitt (10) mit einem zentralen mehradrigen Lichtleitfasergeschirr verbunden ist, aus dem die Fasern in dem Kanal (14) oder der Kammer zum Beleuchten einer darin befindlichen vorbestimmten Volumens an Flüssigkeit oder Gas (von etwa 180 nm bis etwa 400 nm) verteilt werden. Eine Polarisations-haltende Lichtleitfaser ist links (16) gezeigt. Sie verläuft so, dass sie den Innenraum des Kanals oder der Kammer beleuchtet (266 nm bis 1064 nm). Eine zusätzliche solarisationsfeste Lichtleitfaser (12) ist rechts gezeigt. Sie umgibt den Körper des Kanals, der zum besseren Verständnis auf dem linken Kanalquerschnitt durch eine gepunktete Linie veranschaulicht wird. Dieser Faser-Kristall-Anschluss-Endabschnitt (13) ist in dem Zustand gezeigt, in dem er harmonisch erzeugte, frequenzverdoppelte oder umgewandelte oder Kombinationen davon Lichtstrahlen von etwa 266 nm bis etwa 1064 nm aussendet (abstrahlt oder leuchtet). Der wichtige Beitrag der Teilchengrößenverteilung (PSD) zur Lichtübertragung (innerhalb des Kanals oder der Kammer) ist links durch zwei Teilchen (21) gezeigt, welche eine optimale (bevorzugte) Bedingung für die Lichtübertragung innerhalb des Kanals oder der Kammer veranschaulichen. Die Menge der insgesamt suspendierte Feststoffe (TSS) (19), die in einem vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumen enthalten ist, ist für die wichtige Mitwirkung an der Lichtübertragungseffizienz (innerhalb des Kanals oder der Kammer) gezeigt. Ein Kristall-Refelktorbauteil (22) ist in der Mitte des Kanals oder der Kammer gezeigt. Es reflektiert oder absorbiert das Licht aus den Faserseiten (12) und den Endabschnitten (16) links und rechts (15). (20) veranschaulicht einen Flüssigkeits-Lichtleiter (zusätzlich zu den Lichtleitfasern), der in dem Kanal oder der Kammer verteilt ist und an der hinteren Seite des zentralen Mehradergeschirrs (11) angeschlossen ist. Eine konstruktive Interferenz und/oder Diffusion (18) ist rechts gezeigt - diese semiholographische Bildung stammt von der (und aus den Fasern projizierten) Primärwellenlänge oder der Lichtfrequenz der Strahlungseinheit und seiner Sekundär- (bspw. Erzeugung der zweiten und/oder dritten und/oder vierten Oberwellen, oder Frequenzverdopplung und/oder Umwandlung) Wellenlänge und Frequenz des Lichts im sichtbaren und/oder UVA- und/oder UVB- und/oder UVC-Bereich oder irgend eine Spektralkombination davon von etwa 218 bis etwa 2400 nm.

Fig. 3 zeigt eine Schemaansicht einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen.

Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst mindestens eine Lichtleiterfaser (31), die sich innerhalb eines Kanals oder einer Kammer (28)befindet (diese lässt sich maßstäblich auf einen Teich, einen Kanal, einen Behälter oder große Tanks und/oder Rohre vergrößern und/oder für medizinische oder chirurgische Transplantate oder zur Dialyse und/oder zur medizinischen Präparation komplexer Verbindungen oder bei Trinkwasser oder eingeschlossener Luft subminiaturisieren), Bei einer Strahlungseinheit mit, einer Lichtquelle (23) hoher Intensität, wobei die hier gezeigte Strahlungseinheit durch eine Stromquelle (24) gespeist wird, werden die Primärwellenlängen oder Frequenzen des Lichts aus dem UVA- und/oder UVB- und/oder UVC- und/oder sichtbaren und/oder NIR- und/oder IR-Bereich des Spektrums oder Kombinationen davon in die Faser gerichtet (27), wobei die Faser in dem Kanal oder der Kammer verteilt ist, so dass sie ein darin befindliches Flüssigkeits- oder Gasvolumen (32) beleuchtet (233 nm bis etwa 532 nm). Die Verteilung der Fasern in dem Kanal oder der Kammer sind zum besseren Verständnis in einer ausgebreiteten Einzelfaser (31) und/oder einer mit einem Kristall abschließenden oder daran angeschlossenen Faser für eine direkte Projektion und/oder Erzeugung der sekundären Oberwelle (bspw. die Erzeugung der 2. Oberwelle) aus der Primärwellenlänge und Lichtfrequenzen gezeigt. Eine aus einem seitlich emittierenden Lichtleitfaserbündel (29) aufgebaute Schleife ist in dem Kanal oder der Kammer zum Beleuchten und/oder Bestrahlen eines darin befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits oder Gasvolumens gezeigt, bspw. mit der zweiten und/oder dritten und/oder vierten harmonisch erzeugten Wellenlänge oder Lichtfrequenz.

Fig. 4 veranschaulicht eine Schemaansicht einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen.

Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasset mindestens eine Lichtleitfaser (56), die sich in einem Kanal (58) oder einer Kammer befindet, und eine durch einen Computer (36) gesteuerte Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle (33) hoher Intensität. Das Licht wird in die Faser gerichtet (57), wobei die Faser in dem Kanal oder der Kammer ausgebreitet ist, so dass man ein vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen darin beleuchtet oder bestrahlt. Die Fig. 4 zeigt einen eingebauten Filter, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung veranschaulicht ist als eine Anzahl seitlich emittierender Lichtleitfasern und/oder Endankopplungs- und/oder PM- (Polarisations-erhaltende)-Lichtleitfaser sowie eine Bruchfaser und/oder solarisationsfeste Fasern (56) von etwa 187 nm bis etwa 499 nm (55), von etwa 249 bis etwa 279 nm (40), von etwa 149 bis etwa 290 nm (42), von etwa 250 nm bis 700 nm (43), von etwa 180 bis etwa 400 nm (46), von etwa 400 nm bis etwa 700 nm (47), von 180 nm bis etwa 2400 nm ist und innerhalb des Kanals oder der Kammer verteilt ist, wobei die Fasern innerhalb oder um eine Anzahl von lichtdurchlässigen, lichtleitenden oder verteilenden Oberflächenscheiben (45)(39)(44) verteilt sind, die so angelegt sind, dass sie teilchenförmige Materialien (38) in den desinfizierten Flüssigkeiten oder Gasen (auf dem Weg) (51) in die Filter zurückhalten. Diese sind zum Zwecke des besseren Verständnisses gezeigt. Ein Rezyklierweg, bezeichnet mit "R" (49R) durch den die Flüssigkeiten oder Gase gelangen, ein Vor- Beleuchtungsfiltermodul (36) und ein Nach- Beleuchtungsfiltermodul (52) sind enthalten, damit ein (angemessener) Wert für die Teilöchengrößenverteilung (PSD) erhalten wird, wobei die Fasern in dem Kanal oder der Kammer verteilt sind, damit man (Flüssigkeiten oder Gase) beleuchten oder bestrahlen und/oder Licht für eine Fern-Rückkopplungssteuerung der Primär- oder Sekundärwellenlänge oder der Frequenzen des Lichts empfangen kann. Eine Maximierung der Faserübertragungseffizienzen und/oder der Schadensschwellenwerte oder der physikalischen oder optischen Toleranzen erfolgt bspw. mit IR 1064 nm als Primärlicht, das direkt durch die Faser projiziert und/oder aufwärts oder abwärts gewandelt oder frequenzverdoppelt wird. Es erfolgt eine direkte (bspw. End-zu-End-)- Faserübertragung und/oder eine Erzeugung der zweiten und/oder dritten und/oder vierten Oberwelle (wie es bspw. durch nicht-lineare Kristalle oder andere Vorrichtungen zur Erzeugung von Oberwellen erfolgt) zwischen der Strahlungseinheit und den faseraufnehmenden ersten Endanschlüssen oder zwischen der Strahlungseinheit und dem Projektionskristall oder der Isolierlinse (54, 56) der zweiten Faserendanschlüsse.

Fig. 5 veranschaulicht eine Schemaansicht zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen.

Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizierend von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst mindestens eine seitlich emittierende Lichtleitfaser (62), die sich in einem Kanal (67) oder einer Kammer befindet, und eine Strahlungseinheit (60) mit einer intensitätsstarken Quelle für Primärlichtfrequenzen, wobei die Lichtquelle von Batterien (59) gespeist wird. Das Licht wird in die Fasern gerichtet, die ausgebreitet sind und eine Schnittstelle bildend angeschlossen sind oder welche die gezeigten eingebauten oder angeschlossenen Kristalle als reflektierende Endkappen (68) aufweisen, und strahlt direkt oder als erzeugte zweite und/oder dritte und/oder vierte Oberwelle der Lichtfrequenzen in den Kanal (64) oder die Kammer, so dass man ein darin befindliches vorbestimmtes Flüssigkeits- oder Gasvolumen beleuchtet oder bestrahlt. Unter der Figur ist ein Ersatzkopf (65) gezeigt, welcher dem Betrachter anzeigt, dass sich dieser für einen Dauerbetrieb durch Auseinanderbauen oder Abnehmen (69) austauschen lässt (bspw. mit Kristall).

Fig. 6 veranschaulicht eine Panoramaansicht einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen.

Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst mindestens einen Bereich mit konstruktiver Interferenz (70), die von dem holographischen Element (80) erzeugt wird, welches am Rahmen (Gehäuse) eines Kanals (85) oder einer Kammer befestigt ist, die die Unterdrückung des Druckverlustes in dem Kanal oder der Kammer unterstützt und sich gegenüber einem Reflektorbauteil (oben links) (79), unten links (72), oben links (82), unten rechts (74), oben (89), oben (82) befindet, wobei ein Feststoffteilchen (77) wegen seiner wichtigen Mitwirkung bei der Lichtübertragung innerhalb der zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase gezeigt ist, eine Strahlungseinheit mit intensitätsstarker Quelle für (kohärentes) Licht von etwa 200 nm bis etwa 700 nm, wobei die Strahlungseinheit durch ein Netzteil (90) gespeist wird, und das kohärente Licht aus der Strahlungseinheit ausgerichtet (87) wird auf mindestens eine (seitlich emittierende) Lichtleitfaser (links oben) (71), unten rechts (88), die den Körper des Kanals (85) oder der Kammer umgibt, und (75) eine gesicherte Öffnung ganz weit rechts (eine gesicherte Klappe oder Abdeckung) darstellt. Fig. 6 veranschaulicht einen Kanal oder eine Kammer, worin in mindestens einem Bereich mit konstruktiver Interferenz, die durch Lichtstrahlen (oder eine Achse von Bezugsstrahlen) (91) erzeugt wird, ein Hologramm gebildet wird. Fig. 6 zeigt kohärentes Licht aus der Strahlungseinheit (81), das in ein Mehradergeschirr (87) gerichtet ist, wobei das Licht durch die Faser (71) zu einem Reflektorteil (79) befördert wird und durch das direkt davor (vor dem Reflektorteil) befindliche holographische Element (80) geleitet wird und mindestens eine seitlich emittierende Faser in dem Kanal oder der Kammer zum Beleuchten (91) (86) oder Bestrahlen eines darin befindlichen Flüssigkeits- oder Gasvolumens verteilt ist.

Fig. 7 veranschaulicht eine Panoramaansicht der Vorrichtung zum Desinfizierend der Flüssigkeiten und Gase. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen umfasst: das Verteilen von mindestens einer Lichtleitfaser (93) in dem zu desinfizierenden Bereich (118); Ausrichten von mindestens einer Strahlungseinheit (92) mit einer Quelle für Primärlicht hoher Intensität von etwa 218 nm bis etwa 1064 nm in die Fasern, Bestrahlen der Flüssigkeit oder der Gase durch die Lichtleitfaser über einen vorbestimmten Zeitraum, (94) ist ein Multi-Faser- Baugefüge, das den Einzelstrahl in 10 einzelne getrennte Strahlen (107 bis 116) aufteilt, wodurch die Geometrie des Desinfektionsreaktors für die Hersteller und die Endverbraucher in gleichem Maße verbessert wird. Herkömmliche Reaktoren besitzen keine effizienten Vorrichtungen zur Aufteilung von Lichtstrahlung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen. Die nicht derartig eingeschränkte Erfindung lässt sich zum Aufteilen und Übertragen und Bestrahlen und/oder Abgeben oder Verteilen oder Projizieren aus diesen Fasern verwenden. Die herkömmlichen Verfahren befördern das Wasser (bspw. die Flüssigkeiten und/oder Gase) zum Licht, wohingegen die Erfindung das Licht zu den.

Flüssigkeiten und Gasen leitet. Dabei gelangt jede eingespeiste Strahlung durch die Fasern zu dem Ring und gibt die Primärwellenlänge (wie 1064 nm im IR-Bereich und/oder 266 nm im UVB-Bereich) durch eine semiholographische (100) (118) partiell dielektrische Verteiler-Ring- Stützvorrichtung (95) aus der Strahlungseinheit in 10 der Ringeingänge (in den Ring) und/oder -Ausgänge (107-116) ab, bspw. in und/oder aus einem Kanal oder einer Kammer (der oder die für erfindungsgemäße Zwecke durchsichtig, durchscheinend oder halbopak ist und vorteilhafte Verteilereigenschaften zum Streuen der optischen Strahlung und/oder ein angemessenes Brechungsindexprofil zum Hindurchleiten des Lichts aufweist (bspw. zeitgleiches Leiten von Licht durch innere Totalreflexion und hydraulisches Leiten von Flüssigkeiten und Gasen durch Druck), und zwar zum Desinfizieren von außerhalb des lichtdurchlässigen Kanals oder der lichtdurchlässigen Kammer projiziert wird), in dem oder der die Fasern verteilt sind. Die Fasern werden im bidirektionalen Übertragungsmodus verwendet, wobei jedes (108), (109), (110), (111), (112), (113), (114), (115), (116) der einzelnen Faserbündel im Wesentlichen eine vorbestimmte Entfernung zur Strahlungseinheit erreicht und mit mindestens einer wärmeisolierten und/oder stabilisierten modularen harmonisierneden Kristallschnittstelle abschließt und/oder daran angeschlossen ist (wie bspw. KTP- und/oder PPKTP- und/oder LBO-Kristalle, oder äquivalente elektrooptische Umwandlungsvorrichtungen zum Erzeugen der zweiten und/oder dritten und/oder vierten und/oder fünften Oberwelle). Eine Anzahl ausgewählter und in Reihe positionierter nicht-linearer Kristalle (108-116), bspw. im Inneren einer Anzahl (nicht gezeigter) wellenlängenspezifischer Hülsen (101) mit einem Kristall, wobei die kristallhaltige Hülse wärmeisoliert ist (C), eine Temperaturstabilisations-Sensorvorrichtung (A) sowie eine zusätzliche Lichtleitfaser (B) aufweist, ist zum besseren Verständnis gezeigt. Diese sind an die gleiche Netzwerk- Extensionsbeschickungs- oder Mehrader-Faser-Baukomponente angeschlossen, mit der Signale zur Steuervorrichtung (nicht gezeigt) befördert werden (96) (94). (wie bspw. mehradrige Fasergeschirre). Die Kristalle sind zum besseren Verständnis mit (D) und (E) bezeichnet. Sie sind in einem festen Winkel oder in Phase in einer vorbestimmten Entfernung zur Sensorvorrichtung (A) befestigt. Die Ein- und Ausgänge der Ringe (I/O, Input/Output) sind so eingestellt, dass sie die optische Primärstrahlung aus der Strahlungseinheit empfangen, wobei die Fasern auf die Strahlungseinheit gerichtet sind. Die Lichtleitfasern oder eine Schnittstelle bildend angeschlossenen oder vernetzten oder eingebauten (102), (103), (104), (105), (106) zusätzlichen Fasereingänge führen zu den zusätzlichen Hülsen (nicht gezeigt), wobei die optische Strahlung unverändert abgegeben wird (bspw. ohne Änderung der Wellenlänge), damit eine direkte spektrale Übertragung aus der Strahlungsquelle erfolgt. Auf diese Weise geben die gleichen Ringhilfsvorrichtungen optische Strahlung in die Flüssigkeiten oder Gase ab, die durch deren optisch abgedeckte (100) (118) Innenräume fließen. Eine Anzahl von Wellenlängen (bspw. sowohl direkte als auch als Oberwellen erzeugte oder solche mit verdoppelter Frequenz, wie SHG, THG, FHG) wird durch die ausgebreiteten Fasern zum Bestrahlen eines darin befindlichen vorbestimmten Flüssigkeits- und Gasvolumens (mit Licht aus den Fasern) abgegeben. (107) ist für ein besseres Verständnis gezeigt und hat zu Gruppen zusammengefasste durchsichtige Verteilerspitzen auf Polydimethyl(phenyl)siloxan-Basis (107B) in Form eines Pinsels, der im Wesentlichen in die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase ragt. Der Pinsel ist optisch eine Schnittstelle bildend an einen Diodenlaser (bspw. einen Stabdiodenlaser) angeschlossen, der in Reihe angeordnet ist und den Fasereingang (107) ersetzt (er ist zum besseren Verständnis mit dunkler Farbe versehen) und seine Primäranregungsfrequenz aus der Strahlungseinheit (92) von etwa 400 nm bis etwa 670 nm über die Lichtleitfaserbeschickung ausschließt, die so gezeigt ist, dass sie von der Faser- Baukomponente (94) ausgeht und den Diodenlaser erreicht. (A) veranschaulicht ein kürzeres Segment der Faser, das Strahlung in die Pinselspitzen auf Siloxanbasis abgibt. Ein angemessener Kontakt und/oder eine angemessene Einwirkung auf die Flüssigkeiten und Gase, die durch den Ring gelangen, wird maximiert. Die Verteilerspitzen reduzieren zudem den Druckverlust und maximieren die effektive Inaktivierung schädlicher Mikroorganismen oder schädlicher Bakterien und/oder Mikroorganismen in den zu desinfizierenden Flüssigkeiten und Gasen. (116A) ist rechts gezeigt und veranschaulicht eine Wärmeisolierungs- und Stabilisierungs-Sensorvorrichtung, die über (B) an die Strahlungseinheit (94) angeschlossen ist, wobei ein optischer Anschluss gezeigt ist (C), der beide mit einander verbindet und umgibt, Das mehradrige optische Hauptkabelbauteil (93) und die Sensoranschlussfaser (B) lassen sich leicht zusammen in viele verschiedene Umgebungen oder Stellentopographien einbringen. (117) zeigt eine Leerfaser-Einsatzstelle zur Beförderung von Lichtstrahlung über die Lichtleitfasern zu einer Fern-Steuerungs- und -Datenerfassungseinheit (nicht gezeigt) für Rückkopplungssteuerung relevanter Systemparameter. (117A) zeigt mit der gepunkteten Linie den Weg der zusätzlichen Faser, die an den Fasereinsatz (Faser nicht gezeigt) angeschlossen werden muss. (110) zeigt eine Kristallhülse, die zwei einzelne Kristalle (B) (A) enthält). (Die Kristalle sind zum zweiten Faserendanschluss (nicht gezeigt) ausgerichtet und in Phase sowie wärmeisoliert und/oder isoliert).

Fig. 8 zeigt eine Schemaansicht der Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen umfasst: Verteilen mindestens einer Lichtleitfaser (120), (124), (125), (126), (127), (128), (129), (130), (142), (143), (144), (171), (172), (173), (174), oder Faserbündel (122), (121) in dem zu desinfizierenden Bereich (158), (156), (155), (157), Ausrichten mindestens einer Strahlungsquelle mit Licht hoher Intensität (119) in die Fasern (Ausrichtung nicht gezeigt), Bestrahlen der Flüssigkeiten und Gase durch die Fasern über einen vorbestimmten Zeitraum. (131 bis 137) veranschaulichen Fasereingänge, die jeweils Vorrichtungen zum Durchlassen identischer oder abwärts regulierter optischer Strahlung mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Frequenz aufweisen. (139) und (153) veranschaulichen Stifte, die es ermöglichen, dass der gesamte Rahmen an viele verschiedene räumliche Gegebenheiten angepasst werden kann. (159 bis 165) veranschaulichen biegsame oder starre Linsen, die jeweils eine vorbestimmte Divergenz aufweisen und so zusammen den Innenraum des Rahmens (154) einnehmen, wobei zusätzliche lichtdurchlässige Linsen auf Elastomerbasis (bspw. Polydimethylmethylsiloxan) gezeigt sind (145), (166), (167), (168) welche eine andere Divergenz oder einen anderen Brennpunkt aufweisen, damit man ein darin befindliches (bspw. im gesamten Rahmen) Flüssigkeits- oder Gasvolumen bestrahlt. Die gezeigten Fasereingänge (151), (152), (150), (149) (153) geben optische Strahlung von etwa 180 nm bis etwa 2600 nm ab, wobei die Primärwellenlänge von der Strahlungseinheit mindestens einmal zu SHG und/oder THG und/oder FHG und/oder irgend eine spektrale Kombination davon umgewandelt wird (bspw. Erzeugung der zweiten, dritten, vierten Oberwelle mittels wärmeisolierter oder stabilisierter Kristallhülsen (nicht gezeigt)). (138) veranschaulicht zusätzliche Drehrahmen-Haltevorrichtungen. (146), (147), (148) veranschaulichen einzelne Faserzugänge (142-144), die aus dem Faserbauteil (140) ragen, wobei eine Primärwellenlänge von etwa 140 nm bis etwa 2600 nm in die darin befindlichen Flüssigkeiten oder Gase (bspw. durch den Rahmen) abgegeben und/oder umgewandelt und/oder verteilt wird.

Fig. 9 veranschaulicht eine Schemaansicht der Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen. Die gezeigte Vörrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst: Verteilen mindestens einer Lichtleitfaser (181), (179), (176), (177a, b, c, d, e), (178 a, b, c, d) in dem zu desinfizierenden Bereich, Ausrichten mindestens einer Strahlungseinheit mit einer intensitätsstarken Lichtquelle (175) in die Fasern, Bestrahlen der Flüssigkeiten und Gase durch die Lichtleiter über eine vorbestimmte Zeitspanne. Ein semiholographischer partiell dielektrischer, wärmeisolierter oder stabilisierter Ring (182), ist (bspw. durch eine Schnappkupplung) angekoppelt, so dass ein kontinuierlicher Kanal (wobei der Kanal durchsichtig, oder opak oder durchscheinend ist oder ein vorbestimmtes Brechungsindexprofil enthält, damit das Licht gemäß der Bedingungen für eine innere Totalreflexion geleitet wird) an jeder Seite (183) entsteht, und (183a, b, c) veranschaulicht in Reihe angeordnete Fasereingänge (a, b, c) , wobei sich (183d) auf der anderen Seite des Rings befindet, damit man die optische Strahlung einer spezifischen Spektralverteilung zwischen der Querschnittstrahlung aus dem Ring (182) und den längsgerichteten Projektionsstellen (183a, b, c) der Fasereingangs-(183a, b, c, d)- Parameter, die mit den zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gasen einher gehen (bspw. Trübung, oder Durchsichtigkeit oder Menge an suspendierten Feststoffen in dem Wasser oder in der Luft) variieren kann, so dass Schwellenwerte zur Rückkopplungssteuerung und/oder Triggerung der Strahlungseinheit und/oder Steuereinheit (nicht gezeigt) geschaffen werden.

Fig. 10 zeigt eine schematische Netzwerk-Ansicht einer Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen umfasst: Verteilen mindestens einer Lichtleiterfaser (185), (187), (191), (193), (201) in dem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten und Gase enthält, Ausrichten mindestens einer Lichtquelle (186) hoher Intensität in die Fasern, Bestrahlen der Flüssigkeiten und Gase durch die Lichtleitfaser über einen vorbestimmten Zeitraum. Das gezeigte interaktive Infrastruktur-Optik-Netzwerk zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen umfasst: Ausbreiten (in einem Kanal oder einer Kammer) in dem Bereich der zu desinfizierenden Flüssigkeiten und Gase von mindestens einer Lichtleitfaser (196) (191) mit einem ersten Aufnahme-Endanschluss und einem zweiten Ende, das im Wesentlichen in den Kanal oder die Kammer reicht und am Eingang in einem vorbestimmten Winkel an mindestens eine Kristallmodul-Schnittstelle (197), (198), (199), (189) zur Erzeugung modularer zweiter und/oder dritter und/oder vierter Oberwellen angeschlossen ist, wobei der Kristall mit einer isolierenden durchsichtigen Linse (nicht gezeigt) oder mit Verteilerspitzen abschließt, die in die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase weisen; Ausrichten von mindestens einer Strahlungseinheit (186) mit einer Lichtquelle hoher Intensität in die Fasern; Leiten eines Lichts hoher Intensität mit einer Primärwellenlänge im sichtbaren und/oder NIR- und/oder IR- und/oder UV- (UVA, UVB, UVC) Bereich des Spektrums durch ein aufnehmendes Vakuum oder eine Wärmeschutzschnittstelle (188) in die ersten Faserendanschlüsse (nicht gezeigt), Beleuchten oder Bestrahlen (199, 198, 197) eine vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens mit dem abgegeben Licht, das einen identischen oder sekundären oder tertiären Wellenlängenbereich im UVA- und/oder UVB- und/oder UVC- und/oder im sichtbaren und/oder IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums oder eine beliebige erzeugte Oberwelle oder irgend eine Spektrenkombination davon aufweist, über einen vorbestimmten Zeitraum. (204) veranschaulicht Hilfsvorrichtungen für die Infrastruktur (204) wobei der Verdeutlichung halber die Fasern so weit reichen können, dass ein großer Bereich abgedeckt wird (im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen), bspw. indem eine einzelne Lichtquelle verwendet wird. (203), (200), (195), (194), (192) veranschaulichen Nutzungsorte für den Endverbraucher (bspw. ein Wasserhahn oder ein Netzwerk von Rohren). (190) veranschaulicht eine Zentralpumpe (wobei der auf die Pumpe weisende Pfeil der Verdeutlichung halber die Fließrichtung der Flüssigkeiten oder Gase anzeigt) zum Verteilen der Flüssigkeiten und Gase im Haus oder Gebäude (205), die von tiefer liegenden Flüssigkeits- und Gasleitungen ankommen (angegeben durch zwei nach links weisende Pfeile). Anhand der hier gezeigten Räume in einem Haus auf unterschiedlichen Stockwerken wird hier die Aufteilung und die Zufuhr (die große Flächen abgedeckt) oder Verteilung durch das Lichtleitfaser-Netz gezeigt, das beträchtliche Strecken überbrückt. Auf dem Dach des Gebäudes oder Hauses ist eine Solarzelle (207) eingezeichnet, die die Strahlungseinheit (185) mit Strom versorgt.

Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten in Brunnen und Bohrstellen umfasst: Verteilen mindestens einer Lichtleitfaser (215), (221), (216), (214) in dem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält, Ausrichten von mindestens einer Strahlungseinheit (210) mit einer Lichtquelle hoher Intensität in die Faser, Bestrahlen der Flüssigkeiten oder Gase durch die Lichtleitfasern über eine vorbestimmte Zeitspanne. Fig. 11 zeigt die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen (wie man sie bspw. in Rohöl- oder Trinkwasser-Bohrstellen und Brunnen antrifft, und zwar jeweils untermeerisch als auch unterirdisch) bei Bohranlagen, bei denen Verstopfungen gelöst werden müssen (Verstopfen von Wasserfitern für die Kühlsysteme der Bohrköpfe und/oder kontaminiertes Grundwasser). Die Erfindung kann durch Abgabe von Strahlung mittels Lichtleitfasern das Verstopfen leicht lösen, was die Produktivität erhöht, Stillstandzeiten verkürzt und den Aufwand, der durch Wartung und/oder teure regelmäßige Reparaturverfahren verursacht wird, verringert.

Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen umfasst: Verteilen mindestens einer Lichtleitfaser (223), (223a), (224) in dem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält, Ausrichten mindestens einer Strahlungsquelle (222) mit einer Lichtquelle hoher Intensität in die Fasern, Bestrahlen der Flüssigkeiten oder Gase durch die Lichtleitfasern über einen vorbestimmten Zeitraum. (225), (226), (228), (227) veranschaulichen eine Kristallanordnung (bspw. eine Hülse), durch die Licht mit Primärwellenlänge aus der Strahlungsquelle von etwa 160 nm bis etwa 2600 nm übertragen wird und/oder identisch abgegeben wird und/oder deren Oberwellen erzeugt werden oder deren Frequenz verdoppelt wird und/oder gemäß artspezifischer Kalibrierungsstandards zum Desinfizieren aufwärts oder abwärts umgewandelt wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird. Eine lichtdurchlässige Elastomerlinse (230) ist in dem Zustand gezeichnet, in dem sie die Flüssigkeiten oder Gase von der Innenseite der Kristalle isoliert (bspw. Hülse nicht gezeigt). Die Kristalle sind in einer Hülse wärmeisoliert und/oder stabilisiert (nicht gezeigt). Die Kristalle sind in einem semiholographischen dielektrischen Ring (230) angeordnet, wobei die Fasern in den Ring reichen und in diesen eingeführt werden sollen (eine Faser ist gezeigt, die den Ring (223) erreicht und optische Strahlung einer vorbestimmten spektralen Verteilung abstrahlt. (233) veranschaulicht die Divergenz der Isolierlinse, wobei die aus der Linse tretenden Strahlen (bspw. nach dem Durchtritt durch den Kristall), die identisch zu der Primärwellenlänge und der Frequenz des Lichts aus der Strahlungseinheit (222) oder des Lichts aus der Strahlungseinheit sind, in SHG, THG, FHG umgewandelt werden können (bspw. Erzeugung der zweiten und/oder dritten und/oder vierten Oberwelle und/oder Frequenzverdopplung), wobei die Primärwellenlänge von etwa 1064 nm zu etwa 532 nm, oder von 532 nm zu etwa 266wm umgewandelt wird (es wird gezeigt, dass je nach der Auswahl der Kristalle in der Hülse (nicht gezeigt) Licht mit einer vorbestimmten Divergenz (231) den Innenraum des Rings einnimmt. Ein elektrisch gepulster Gleichtrom-Wechselstrom-Eingang zu dem partiell dielektrischen Ring ist der Verdeutlichung halber gezeigt, indem (233) die Auswirkung der kolloidalen Ablagerungen und/oder Hartwasserablagerungen durch Umkehren der Polarität und/oder des magnetischen Feldes der organischen suspendierten Feststoffe in den zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase verringert wird.

Fig. 13 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen. Die gezeigte Vorrichtung zum Desinfizieren von Flüssigkeiten oder Gasen umfasst: Verteilen von mindestens einer optischen Faser (nicht gezeigt) in dem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält (ein optischer Fasereingang ist gezeigt (234), Ausrichten von mindestens einer Strahlungseinheit (nicht gezeigt) mit einer Lichtquelle hoher Intensität in die Fasern, Bestrahlen der Flüssigkeiten oder Gase durch die Lichtleitfasern über einen vorbestimmten Zeitraum. Die Kristalle (a), (b), (c) und (d) sind in einer wärmestabilisierten oder isolierten Hülse (nicht gezeigt) angeordnet. Die Kristalle erhalten die optische Strahlung aus der Strahlungseinheit mit einer Primärwellenlänge und Frequenz von etwa 200 nm bis etwa 2400 nm, wobei die Kristalle (bspw. vom Typ KTP und/oder PPKTP oder einem Äquivalent) die Primärwellenlänge in eine kleinere Wellenlänge (wie bspw. 532 nm und/oder 266 nm) im sichtbaren und/oder UVA-, UVB-, UVC-Bereich des Spektrums umwandeln. Die gezeigte lichtdurchlässige Linse (236) isoliert die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase vor der Kristallhülse. Der Ring ist zudem zur Aufrechterhaltung und/oder Maximierung der Umwandlungseffizienz der Kristalle wärmestabilisiert oder isoliert.

Experiment

Das Experiment wurde in der Abteilung der Physikalisch-Chemischen Laboratorien an der Hebrew-Universität in Jerusalem durchgeführt. Von der Israelischen Zweigniederlassung der Sigma Chemicals wurden 20 Liter einer E. coli- Fermenterkultur erhalten. Es wurden biologische Lösungen und Petrischalen hergestellt.

Jede Stufe des Experimentes umfasste zwei getrennte Modi einer elektromagnetischen Strahlung:

a. Impulslaser mit einer Folgefrequenz von 10 H&sub2;. Die Wellenlänge war zu 93% 266 nm und zu 7% 532 nm.

b. Polychromatische Dauerstrich-UV-Lampe mit einem bei 300 nm zentrierten Breitband (100 nm)

Ausrüstung:

Laser-Ausrüstung - Nd/yag-laser - Spectra Physics - Quanta ray model Nd/yag DCR mit Spektra-A-702-Modulen zur Erzeugung der zweiten und vierten Oberwellen, Computergesteuert, mit einer gemessenen Laserstrahlungs- Wellenlänge von 266 nm (93% bei 266 nm, 7% bei 532 nm), Impulsdauer: 10 ns-Impulsleistungen wurden gemessen als: Faserabgabe-Durchgänge: gemessen 4 mJ pro Impuls am Ende der Faser, direkte Bestrahlung (ohne Lichtleitfaser) gemessen bei 70 mJ (vor dem Eintritt in die Flüssigkeit).

Optischer Signalweg:

(a) Laserkopf, (b) erster Steuerspiegel, (c) zweiter Steuerspiegel, (d) dritter Steuerspiegel, (e) erste Fokussierlinse, Oriel FO-315, (f) zweite Kollimator-Linse, Oriel CO-318, (g) Richtprisma (90 Grad bei 80% Effizienz), (e) Faser.

Messvorrichtungen:

"Offir Optronics" Leistungsmessgerät, Scientec Modell 364 -Laser-Leistungsmessgerät (1 mJ - 2 Joule)

Im Experiment verwendete Fasertypen:

Lichtleitfaserbündel aus HGFS (High-grade fused silica, hochwertiges Quarzglas) (hergestellt von Oriel), gabelförmig, 10 mm physikalischer Gesamtdurchmesser für jeden Arm (2,5-3 mm NOD) HGFS Gesamtlänge des gegabelten Bündels 1 Meter, Bündel mit einem opaken metallischen Festigungsteil mit PVC/Polyamid-Verkleidung.

Ein SiO&sub2;-(Homogenglas)-Faserbündel, Typ Atlantium, mit 8 mm Durchmesser, umfassend 5000 einzelne 50-Mikron- Faserstränge. Flachübertragung im UVA-Spektrum. Gesamtlänge der Bündel (ursprünglich eine Schleife, 1,5 Meter aus, 1,5 ein) Faser N/As ist kleiner als 0,7 nominell. Ohne Verkleidung.

Die Komponenten im biologischen Teil sind:

Verschließbarer Edelstahlbehälter, Φ 170 mm, durchbohrt mit zwei Faserbündeln für Strahlungsschutz. SiO&sub2; (Kronglas) 1 Liter Φ 100 mm (Schale mit großem Durchmesser). Mit Magnetrührer. 20 Liter E. coli-K12-Wildtypstamm (für eine angemessene Probennahme). Petrischale mit Kochsalzlösung (biologische Lösung) zum Animpfen.

Durchführung des Experimentes:

Der Laserkopf wurde 5 Meter von dem Bestrahlungsziel (E.coli-Wildtyp in 1 Liter Wasser) untergebracht. Die Linsen zur Steuerung und Leitung des lasergepulsten Strahls durch den Raum befand sich auf einer Tischplatte. Ein Prisma wurde mittels Halterungen befestigt, so dass der Lichtstrahl in einem 90º-Winkel nach unten geleitet wurde.

Die Faserbündel wurden auf den Laser gerichtet und vor der dem Prisma vorangehenden Doppelllinsenkonfiguration zur Minimierung von Verlusten zusammengeführt.

Oberflächenverluste in der optischen Reihe: erste, zweite und dritte Steuerspiegel, erste und zweite Fokussierlinsen; Prismenoberflächenverlust; Jede Impulsoberfläche verliert etwa 4% des gesamten optischen Leistungsausgangs, der an der nächsten Oberfläche verfügbar ist, so dass der Gesamtverlust ca. 27% des Ausgangs ausmacht. Die Strahlung über eine Distanz von 6 m Luft bewirkt einen Verlust von weiteren 3%.

Polychromatische Lampen - Oriel UV Xenon-Lampe XU-450 Nennleistung 450 W, reduziert durch Filter, Linsen, Zubehör. (50 mW CW) gemessen an jedem HGFS-Gabelfaserbündel. Befestigte Filter wurden zum Abtrennen der tiefen UV- Strahlung am Ausgang verwendet. Verwendete Linsen: Kollimator-Linsen, Parallelstrahllinsen mit einem Spektralbereich von 60% Strahlung im UV-VIS-Bereich, der zwischen 220 nm und 325 nm Verstärkt war, ein Filter 7-45, zentriert bei 300 nm.

Beschreibung des Experimentes:

Die Laserphase des Experimentes umfasste drei Bestrahlungsmodi:

a) LD (large dish)/Loop (die Lichtleitfaser beiderseits der Schleife war an einem Einendanschluss angeschlossen) - Bestrahlung / Strahlung mit seitlich emittierenden SiO&sub2;-Faserbündeln (5000 Fasern mit 50 Mikron) die zum Laserstrahl ausgerichtet wurden. Von 1 Meter Bündel wurde die Verkleidung abgezogen und in der Experimentierschale verteilt. Die Schale wurde während der Bestrahlung mit externem Licht belichtet.

b) LD/O.F. - Bestrahlung/ Strahlung in ein 1 m langes gegabeltes HGFS-Endankopplungs-Faserbündel, das in den Laserstrahl gerichtet war. Die Endankopplungen wurden durch winkelverstellbare Öffnungen in der Edelstahlbehälter- Abdeckung eingeführt. Der Behälter war bei der Bestrahlung verschlossen.

c) LD/Direkt - UV wurde direkt (nicht durch die Lichtleitfasern) in die Schale über ein Prisma gestrahlt.

UV-CW-Lampenphase - Xenonlampe 450 Watt Nennleistung UV - die Strahlen wurden in ein 1 m langes gegabeltes HGFS-Endankopplungs-Faserbündel, das in den Laserstrahl gerichtet war, kanalisiert. Die Endankopplungen wurden durch winkelverstellbare Öffnungen in der Edelstahlbehälter-Abdeckung eingeführt. Der Behälter war bei der Bestrahlung verschlossen.

Die Belichtungszeiten waren in beiden Phasen 600 sec (10 min), wobei regelmäßig Proben mit einer Pipette mit Einwegspitzen entnommen würden. Im Verlauf der nächsten 24 Std. wurde eine Lösung zum Zählen der Kultur hergestellt. Die Animpfung erfolgte am 20/7/98 um 14 : 00, die Auszählung erfolgte am 21/7/98 um 14 : 00.

Zusammenfassung - POC-Ergebnisse (bspw. Experimentelle Ergebnisse zum Beweis des Konzeptes)

Die Auszählung entwickelter E.coli-Wildtyp-Kulturen, erfolgte 24 Std. später. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst:

Die in Fig. 1 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass die sehr schnelle Desinfektion (weniger als 2 sec) von der seitlich emittierenden Faser (Modus a) und der Endankopplungs-Faser (Modus b) erzielt wurde, die direkte Bestrahlung/Strahlung (Modus c) zeigte eine Gesamt-Desinfektion nach 1 min. Die Bezugsergebnisse mit einer UV-Lampe über eine Faser ergaben eine viel langsamere Desinfektion (die vollständige Desinfektion wurde nicht erzielt). Die UV- Lampenergebnisse entsprechen den bekannten Eigenschaften in der gängigen Literatur.

Entgegen den gängigen Vereinbarungen, die von den Forschern in verwandten Umwelt-Gebieten getroffen werden und entgegen dem momentanen Wissensstand, der öffentlich zugänglich ist, erfolgt die Desaktivierung der Replikationssequenzen nicht durch die reine Anzahl der Photonen, die von den DNA- und RNA-Bindungen absorbiert werden. Diese kann mit einem kurzen, jedoch hochenergetischen Impuls erfolgen, der viermal weniger Photonen enthält als von einer kontinuierlichen Lampe mittlerer Leistung (bspw. in der UV-Lampe Typ CW, die in den Experimenten verwendet wurde) erzeugt.

Es erfolgte eine geeignete statistische Probennahme und Auszählung. Es wurden keine Ausnahmen beobachtet.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Ferndesinfektion von Flüssigkeiten und Gasen, umfassend:

Verteilen mindestens eines Lichtleiters in einem Bereich, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält,

Ausrichten mindestens einer Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität zu den Fasern, und

Bestrahlen der Flüssigkeiten oder Gase durch den Lichtleiter über einen vorbestimmten Zeitraum, wobei die Strahlungseinheit ein Laser ist und die Primärstrahlungsfrequenz des Lasers vor oder im Desinfektionsbereich in eine andere Sekundärfrequenz umgewandelt wird, so dass die Frequenz der Sekundärstrahlung, die von den Lichtleitern abgegeben wird, von der Primärfrequenz des Lasers verschieden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umwandlung der Primärfrequenz in die Sekundärfrequenz durch Frequenzvervielfachung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lichtleiter in den Körper oder die Wände eines Kanals oder einer Kammer, welche die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält, eingebracht sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein seitlich emittierender Lichtleiter in dem Bereich angeordnet ist, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Endankopplungs-Lichtleiter in dem Bereich angeordnet ist, der die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner Spektroskopie-Daten in Echtzeit durch die Lichtleiter von dem Desinfektionsbereich zu einer beliebigen entfernten Stelle übermittelt werden zur Rückkopplungssteuerung des Desinfektionsverfahrens.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit eine monochromatische Lichtquelle hoher Intensität mit einer einzelnen Wellenlänge besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit eine polychromatische Lichtquelle hoher Intensität von etwa 249 bis 2400 nm ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit eine gepulste Lichtquelle hoher Intensität ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Pulse der Lichtquelle hoher Intensität gerichtet sind auf Lichtleiter, welche ausgewählt sind aus Unimode-, Multimode-, Gradientenindex-, Gradienten- oder die Polarisierung erhaltende Fasern oder Faserbündel.

21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit eine stetige Lichtquelle hoher Intensität ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit ein ultraviolettes Licht hoher Intensität von etwa 187 bis 400 nm besitzt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit ein Licht hoher Intensität im sichtbaren Bereich von etwa 400 bis 700 nm besitzt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungseinheit eine IR-Quelle hoher Intensität von etwa 800 bis 2400 nm besitzt.

15. Verfahren zur Ausstattung eines Netzwerks mit einer interaktiven optischen Infrastruktur zur Desinfektion von Flüssigkeiten oder Gasen, umfassend:

Verteilen in einem Kanal oder einer Kammer, welche die Flüssigkeit oder das Gas enthält, die oder das zu desinfizieren ist, mindestens einen Lichtleiter mit einem ersten Eingangs-Endanschluss und einem zweiten Ende, das sich im Wesentlichen bis in den Kanal oder die Kammer hineinerstreckt, und beim Eintritt in einem vorbestimmten Winkel mit mindestens einem modularen zweiten und/oder dritten und/oder vierten Frequenzvervielfachungskristall- Anschlussmodul verbunden ist, wobei der Kristall mit einer lichtdurchlässigen isolierenden Linse abschließt, die der zu desinfizierenden Flüssigkeit oder dem Gas zugewendet ist;

Ausrichten mindestens einer Strahlungseinheit mit einer Lichtquelle hoher Intensität in die Fasern;

Ankoppeln, direkt und/oder durch die Eingangs- Vakuumschnittstelle in dem ersten Endanschluss der Fasern, eines Lichts hoher Intensität mit einer Primärwellenlänge im sichtbaren und/oder NIR- und/oder IR- und/oder UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums;

Beleuchten oder Strahlen eines vorbestimmten Flüssigkeits- oder Gasvolumens über einen vorbe

stimmten Zeitraum mit dem gelieferten Licht mit einem Sekundärwellenlängenbereich im UVA- und/oder UVB- und/oder UVC- und/oder sichtbaren und/oder IR- Bereich oder einem Frequenzvielfachen oder einer umgewandelten Spektralkombination davon.

16. Vorrichtung zur Desinfektion von Flüssigkeiten und Gasen nach dem Verfahren aus Anspruch 1, umfassend einen Kanal oder eine Kammer, welche die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase enthält, wobei mindestens ein Lichtleiter innerhalb oder um oder eingefügt in die Wände oder den Körper oder im Bereich um den Kanal oder die Kammer verteilt ist, und einen Laser mit einer Lichtquelle hoher Intensität, die in die Fasern gerichtet ist, wobei mindestens eine Kristallschnittstelle mit mindestens einem Endanschluss einer Lichtleitfaser oder einem Faserbündel Verbunden oder darin integriert ist zur Umwandlung der Frequenz der Wellenlänge des ankommenden Primärpulses in eine niedrigere Wellenlänge des ausgehenden Pulses.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Laser eine polychromatische oder monochromatische Lichtquelle von 220 bis etwa 2400 nm ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Laser ausgewählt ist aus Blitzlicht, Faser-Laser, Festkörper-Laser, Gas-Laser und Kristall-Laser.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Fasern in die Strahlungseinheit durch einen Vakuumflansch oder eine optische Kollimator-Schnittstelle gerichtet oder eine Schnittstelle bildend angeschlossen sind, was den Schadensschwellenwert der Fasern erhöht und das Zuführen beträchtlicher Lichtenergie einer bestimmten Spektralverteilung ermöglicht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, besonders nützlich zum Stören des Brutzyklus von Schaben, wobei das von den Fasern ausgestrahlte Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums liegt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Strahlungsquelle eine polychromatische. Mikrowellen-Erregungslampe ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Strahlungseinheit ersetzt ist durch einen Solarkollektor und/oder Strahlungsbündler, der das auf die Erde einfallende Sonnenlicht nutzbar macht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit mindestens einem seitlich emittierenden Lichtleiter.

24. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit mindestens einem Endankopplungs-Lichtleiter.

25. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit Einrichtungen zum Halten der Fasern innerhalb des Kanals oder der Kammer.

26. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einer lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Hülse, welche die Fasern umhüllt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Hülse die Lichtleiter in einstückiger Weise umschließt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Lichtleiter in dem Kanal oder der Kammer räumlich verteilt sind, so dass in dem Kanal oder der Kammer mindestens ein Bereich konstruktiver Interferenz entsteht.

29. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Lichtleiter seitlich emittierende Fasern sind, die räumlich in einer Spirale oder Zickzack verteilt sind, so dass eine Ebene, ein Konus, ein Zylinder oder eine glatte Oberfläche oder eine Kombinationen davon entsteht.

30. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Faser entlang des eigenen Verlaufs zurückgebogen ist, so dass mindestens ein Bereich mit parallelem Faserverlauf entsteht.

31. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einem Reflektorelement, parallel zu mindestens einem Strahlungsbereich der verteilten Fasern.

32. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einer reflektierenden Endkappe, die am hinteren Ende des Lichtleiters befestigt ist, so dass in dem Kanal, der Kammer oder einem anderen vorbestimmten Raum mindestens ein Bereich konstruktiver Interferenz entsteht.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Faser eine seitlich emittierende Faser ist und das Reflektorteil ein integraler Bestandteil der Faser ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Faser vom Typ Endankopplungs-Faser ist, und die Fasern der Größe nach angeordnet sind, so dass mindestens ein Bereich mit konstruktiver Interferenz entsteht.

35. Vorrichtung nach Anspruch 17, die zudem ein holographisches optisches Element aufweist, so dass in dem Kanal, der Kammer oder einem anderen vorbestimmten Raum mindestens ein Bereich konstruktiver Interferenz entsteht.

36. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einem ultravioletten Hologramm in dem Kanal oder der Kammer, wobei das Hologramm aus mindestens einer konstruktiven Interferenz gebildet ist und den Großteil des Innenraums des Kanals oder der Kammer einnimmt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Kanal oder die Kammer eine Filtriereinheit aufweist mit mindestens einem Porensieb, einer Membran, einer Oberflächenscheibe, Kapillaren, Magnetelementen oder Verbindungen zur Entfernung von Teilchenmaterial und die Lichtleiter auf oder in mindestens einen der Siebe, Membranen oder Oberflächenscheiben der Filtriereinheit integriert sind.

38. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Kanal oder die Kammer ein Abwasserrohr ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Kammer ein geschlossener Raum ist, ausgewählt aus Belüftungs- Rauminhalten locker gepackter Erde, einer Kammer, einem Schrank, dem Raum unter einem Hebeboden, dem Raum über einer. Falltür, der Raum in einer Hohlwand, ein Dachboden, ein Kriechraum, der Raum zwischen gelagerten Gegenständen, der Raum zwischen 35 vernetzenden Stützverbindungen, eine Wasserleitung, ein Schuh , ein Staubsauger (Modulverbindung), der Raum im Zahnbürstenkopf, der Raum im Bürstenkopf, der Raum im Kopfhörergehäuse, ein Fensterrahmen, ein wassergefüllter Teich, ein Kühlschrank für gelagerte Lebensmittel und Getränke, ein Türrahmen.

40. Vorrichtung nach Anspruch 16, die zudem ein Computersystem zur Steuerung der Leistungsabgabe der Strahlungseinheit aufweist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit mindestens einem Lichtleiter zur Echtzeitübertragung von Spektroskopiedaten aus den Desinfektionsbereichen an das Computersystem.

42. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Kristall vom nicht-linearen Kristalltyp ist, welcher fähig ist zweite, dritte und/oder vierte Oberwellen der Primärfrequenz, die durch die Lichtquelle gebildet werden, zu erzeugen.

43. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Primärfrequenz der Lichtquelle im IR-Bereich des Spektrums liegt und mindestens ein Kristall vermag, die IR-Strahlungsfrequenz in sichtbare und/oder UV- Strahlung umzuwandeln.

44. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei mindestens eine Faser mit mindestens zwei elastischen Diffusionsspitzen verbunden ist und die Spitzen zusammengefasst sind, so dass ein Pinsel entsteht, der im Wesentlichen in die zu desinfizierenden Flüssigkeiten oder Gase hineinreicht.

45. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Wände des Kanals oder der Kammer lichtdurchlässig und geschichtet sind mit einem angemessenen Brechungszahlprofil zur Strahlungsübertragung.

46. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Kanal oder die Kammer ein Algenreaktor oder ein biologischer Reaktor ist, der eine Photosyntheseleistung im Industriemaßstab aufweist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Kanal oder die Kammer medizinische Dialysevorrichtungen sind.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com