ES2992360T3 - Método y sistema controlados por metadatos para el análisis de riesgo de infecciones virales por vía aérea y de la calidad del aire a partir de sensores de calidad del aire en red - Google Patents
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Abstract
Un sistema implementado por computadora y un proceso de análisis de mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire para proporcionar una estimación calculada de la infección por virus transmitidos por el aire y una evaluación de la calidad del aire a partir de las mediciones actuales de la calidad del aire, asesorar a las personas en riesgo, asesorar a las partes responsables sobre las acciones recomendadas a tomar y, en algunas realizaciones, tomar medidas directas en la comunicación de instrucciones a los equipos de filtración y tratamiento de aire y a los sistemas de HVAC para mejorar el flujo de aire exterior, aumentar la filtración, tratar el aire contaminado y reducir la humedad y reducir el riesgo de transmisión de virus transmitidos por el aire. Los datos de los sensores, el riesgo calculado de infección transmitida por el aire, la calidad del aire, las advertencias y los informes se crean y distribuyen a dispositivos conectados en red. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema controlados por metadatos para el análisis de riesgo de infecciones virales por vía aérea y de la calidad del aire a partir de sensores de calidad del aire en red
Campo técnico
La materia objeto descrita y divulgada en el presente documento se refiere a la monitorización de la calidad del aire de habitaciones o espacios en edificios, y más particularmente a sistemas y métodos de análisis en red que interactúan de manera continua o periódica con una pluralidad de sensores de calidad del aire en red ubicados de manera remota, analizando para evaluar el riesgo de infección por virus por vía aérea y la calidad del aire a partir de mediciones de la calidad del aire en tiempo real del sensor. La materia objeto se refiere además a informar tendencias de factores de riesgo, la generación de alarmas y mensajes procesables para gestores, propietarios de edificios y ocupantes con respecto a la calidad del aire y un riesgo calculado de infección por virus por vía aérea, particularmente, SARS-COV-2/COVID.
Antecedentes de la invención
La calidad del aire es un tema importante desde hace décadas. Hoy en día tenemos niveles crecientes de contaminación e incendios forestales relacionados con el cambio climático. Aún más críticos para las familias, la vida humana, la salud y nuestra economía mundial son las muertes y hospitalizaciones por la pandemia del SARS-COV-2. El futuro nos deparará pandemias virales nuevas y desconocidas.
Son conocidos diversos dispositivos y sensores para monitorizar la calidad del aire. Lo que aún falta en la técnica es un sistema implementado por ordenador autónomo y un método de análisis para analizar mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire en red en uno o más espacios de aire monitorizados en uno o más edificios, dispersos, y analizar las mediciones para determinar un riesgo de transmisión de infección viral por vía aérea. Un sistema de este tipo cubriría una necesidad insatisfecha en la determinación y reducción del riesgo de transmisión de infecciones virales por vía aérea a los ocupantes de edificios, espacios públicos, escuelas, oficinas y centros comerciales, y, a continuación, facilitaría su reapertura y operación segura.
Sumario de la invención
Es bien sabido que los coronavirus como el SARS-COV-2 se transmiten de persona a persona. El virus se propaga más a menudo a través de personas que presentan síntomas, pero no siempre. Desafortunadamente, es posible transmitir el virus a otras personas incluso cuando el portador infectado no muestra signos visibles de estar infectado. Las personas que no saben que están infectadas pueden infectar a otros sin querer. Esto se llama propagación asintomática. Existen varios modos de transmisión para que esto suceda.
Transmisión por contacto - las superficies pueden contaminarse con el virus cuando alguien que tiene el virus toca, tose o estornuda cerca o sobre la superficie. Las gotitas o microgotitas que contienen virus pueden depositarse en las superficies y contaminarlas. Las estrategias de prevención incluyen desinfectantes de superficies y planificaciones de limpieza mejorados.
Transmisión respiratoria - cuando una persona infectada tose, estornuda o habla, las gotitas de la persona infectada transportan el virus al aire desde su nariz o boca. Las gotas más grandes pueden caer al suelo con relativa rapidez. En el caso de gotas más grandes, se sabe que el distanciamiento social y el uso de EPP (equipo de protección personal), tales como mascarillas, son estrategias de prevención.
Transmisión por vía aérea - el distanciamiento social y el EPP son menos efectivos o ineficaces con la transmisión por vía aérea de microgotas cargadas de virus. La transmisión por vía aérea de virus transportados por microgotas puede infectar a personas que entran a una habitación, incluso si es por un tiempo prolongado después de que la persona infectada haya salido. Se ha registrado transmisión a larga distancia durante un período prolongado a través de microgotas cargadas de virus, en primer lugar, en cruceros y, a continuación, en restaurantes y centros comerciales. Las microgotas pueden permanecer por vía aérea durante un período de tiempo más largo, por ejemplo, 30 minutos o más, y, por lo tanto, están disponibles para infectar a las personas que entran a una habitación durante un tiempo significativo después de que la persona infectada haya salido. Las estrategias de prevención en este punto incluyen la monitorización de la calidad del aire (tal como el método y el sistema divulgados en el presente documento), la ventilación, la filtración y la purificación del aire.
Un objeto de la presente divulgación inventiva es proporcionar un sistema implementado por ordenador y un método para analizar mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire para calcular una puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea global, para advertir a otras personas en riesgo. En algunas realizaciones de la invención, el sistema implementado por ordenador y el método de análisis de mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire pueden configurarse para tomar acciones de dirección comunicando puntos de ajuste y comandos a través de la red a sistemas de HVAC o a dispositivos portátiles de tratamiento y filtrado de aire para mejorar el flujo de aire exterior, aumentar la filtración, reducir la humedad, etc., mejorando la calidad del aire de la habitación y reduciendo el riesgo de infección viral. Las mediciones en tiempo real de varios parámetros de calidad del aire se han correlacionado con el riesgo de infección por virus en interiores y, por lo tanto, son útiles, en combinación, para calcular el riesgo de infección por virus por vía aérea, por ejemplo, el SARS-COV-2.
El método y sistema divulgados por ordenador escanean, detectan, analizan e informan de manera autónoma sobre contaminantes críticos conocidos que contribuyen a la transmisión del virus por vía aérea, calculan el riesgo y proporcionan recomendaciones prácticas sobre cómo minimizar el riesgo para los ocupantes del edificio. Se presenta en este punto una puntuación de riesgo de infección por el virus por vía aérea del SARS-CoV-2 (CAIRS), que abarca numéricamente de 0 a 100 y divide o segmenta los niveles de riesgo en tres categorías: Bajo (0-33), Moderado (34 66) y Alto (67-100) como una presentación simplificada del riesgo.
Por ejemplo, los estudios han demostrado que el dióxido de carbono (CO2) está directamente correlacionado con la concentración de virus en el aire si hay una persona infectada en la habitación. Por lo tanto, la concentración de CO2 en el aire es un gran indicador para determinar el riesgo de infección en interiores.
La materia particulada (PM) en el aire es útil como indicador de la eficiencia de filtración. Los niveles elevados de PM suponen una tensión adicional para el sistema respiratorio humano y se sospecha que funcionan como portadores del virus. La medición de las concentraciones de PM2.5 y PM10 se pueden usar como indicador para determinar las concentraciones de aerosoles.
La humedad es importante. El coronavirus decae más lentamente en ambientes secos y muy húmedos. Además, un nivel de humedad demasiado alto puede aumentar el riesgo de daños al edificio.
Un estudio publicado "Effects of Air Temperature and Relative Humidity on Coronavirus Survival on Surfaces" publicado por la Sociedad Estadounidense de Microbiología (Lisa M. Casanovaet al.)encontró que el mayor nivel de inactivación del virus tuvo lugar con una humedad relativa (HR) del 50 %. En el estudio, el nivel más bajo de inactivación del virus tuvo lugar con una HR del 20 %. La inactivación del virus es más rápida a 20 °C que a 4 °C en todos los niveles de humedad. Los virus se inactivaron más rápidamente a 40 0C que a 20 °C. De manera interesante, la relación entre la inactivación y la humedad relativa (HR) no fue monótona. Se observó una mayor supervivencia del virus o un mayor efecto protector con una HR baja (20 %) y una HR alta (80%) que con una HR moderada (50%).
Un estudio publicado por el Centro Nacional de Información Biotecnológica de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos, titulado: "Influence of airborne transmission of SARS-CoV-2 on COVID-19 pandemic. A review" y publicado en línea el 23 de junio de 2020 encontró que un aumento de únicamente 1 microgramo por metro cúbico de aire en PM2.5 está asociado con un aumento del 8 % en la tasa de mortalidad por SARS-COV-2. Los resultados fueron estadísticamente significativos y robustos al análisis secundario y de sensibilidad. Un pequeño aumento en la exposición a largo plazo a PM2.5 está relacionado con un gran aumento en la tasa de mortalidad por SARS-COV-2.
La pandemia del Sars-COV-2 es una enfermedad devastadora para la salud humana de proporciones épicas, que pone en peligro el bienestar individual, la salud y la supervivencia de las familias y, en última instancia, la economía mundial. Los documentos de la técnica anterior CN111554409, EP3680914A1, US2016063833A1, US2017193792A1 se refieren a la monitorización de transmisiones de virus en edificios.
Como puede observarse de lo anterior, sigue existiendo una necesidad significativa de un proceso y un sistema implementados por ordenador e implementados por red cruzada para recopilar mediciones de la calidad del aire en tiempo real de habitaciones de edificios o espacios cerrados y aplicar el análisis continuo de las medidas para gestionar o controlar los parámetros de calidad de aire de interiores para reducir el riesgo de transmisión de virus por vía aérea y la infección resultante. Un sistema de este tipo encuentra valor al satisfacer una necesidad significativa de salud humana al monitorizar la calidad de aire de interiores y usar esta información para calcular una puntuación de riesgo de infección de virus en tiempo real, monitorizar los espacios aéreos interiores y modificar a los propietarios u ocupantes de los edificios cuando las condiciones cambian, lo que aumenta el riesgo y generando alertas procesables para individuos o grupos responsables para acciones correctivas o, en otros casos, dirigir instrucciones de salida al sistema de control de HVAC del edificio, implementando cambios en la ventilación, filtración, humedad y factores de calidad del aire para efectuar la reducción del riesgo de transmisión de virus por vía aérea. Divulgar una solución de este tipo en un sistema y método es un objetivo principal de esta divulgación inventiva. La invención se define por la materia objeto de las reivindicaciones independientes.
Un aspecto de la divulgación se refiere a un proceso implementado por ordenador accionado por metadatos para calcular una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea. El proceso puede incluir interactuar de forma continua o periódica con una pluralidad de sensores de calidad del aire ubicados de forma remota a través de una red para recibir mediciones de calidad del aire en tiempo real, por ejemplo, recibiendo y analizando las mediciones de calidad del aire en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire; y calcular una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea y, opcionalmente, indicadores de calidad del aire de uno o más espacios aéreos monitorizados. El uno o más espacios monitorizados son espacios de uno o más edificios. Configurándose el proceso implementado por ordenador para implementarse en un sistema. El sistema incluye un dispositivo de interfaz de comunicaciones de red de área local o extensa, que está configurado para comunicarse a través de una red con la pluralidad de sensores de calidad del aire remotos que miden parámetros de calidad del aire dentro de los espacios de aire monitorizados. El sistema puede incluir una base de datos para almacenar datos actuales y/o históricos. El sistema incluye un portal web de red configurado para proporcionar acceso de red remoto y uno o más de presentación de mediciones, resultados de análisis e informes a través de la red a dispositivos conectados de red remotos. El sistema incluye circuitería de procesamiento. El sistema incluye un medio legible por ordenador no transitorio, conteniendo el medio legible por ordenador no transitorio uno o más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a la circuitería de procesamiento para que realice el proceso implementado por ordenador de acuerdo con diversas realizaciones.
El proceso incluye la comunicación con la pluralidad de sensores de calidad del aire y la recuperación a través de las mediciones de calidad de aire en interiores actual de red del espacio de aire monitorizado en el uno o más edificios. Las mediciones de parámetros de aire incluyen uno o más de concentración de CO2 en aire; concentración de materia particulada fina en aire PM2.5; concentración de materia particulada inhalable en aire PM10; humedad relativa del aire; y la temperatura del aire. El proceso puede incluir añadir una indicación de fecha y hora y almacenar las mediciones de parámetros del aire de sensor actuales en la base de datos. El proceso puede incluir suavizar las mediciones de parámetros de aire de sensor, por ejemplo, promediando las mediciones de parámetros de aire de sensor actuales con las mediciones de parámetros de aire anteriores del mismo sensor durante un período de tiempo configurado. Como se usa en el presente documento, suavizar puede significar reducir el ruido de medición.
El proceso incluye almacenar las mediciones de parámetros del aire de sensor (que pueden suavizarse) en la base de datos para acceder por el portal web. El proceso incluye uno o más de: (i) calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea instantánea de CO2 a partir de la medición de parámetro de aire de sensor de, CO2, opcionalmente suavizado del espacio de aire monitorizado; (ii) calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea instantánea de PM2.5 a partir de la medición de parámetro de aire de sensor de, PM2.5, opcionalmente suavizado del espacio de aire monitorizado; (iii) calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea instantánea de PM10 a partir de la medición de parámetro de aire de sensor de, PM10, opcionalmente suavizado del espacio de aire monitorizado; (iv) calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea instantánea de humedad relativa a partir de la medición de parámetro de aire de sensor de, humedad relativa, opcionalmente suavizado del espacio de aire monitorizado. El proceso incluye almacenar las puntuaciones de riesgo de infección por vía aérea instantáneas en la base de datos para acceso por el portal web.
El proceso incluye determinar cuál de los tipos de medición (por ejemplo, CO2, PM2.5, PM10 y humedad relativa o un subconjunto de los mismos, por ejemplo, dependiendo de los sensores proporcionados) tiene una puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea instantánea más alta. El proceso incluye el cálculo de una tasa de decaimiento de la infectividad viral en función de la temperatura del aire (opcionalmente suavizada) y la humedad relativa (opcionalmente suavizada) del espacio de aire monitorizado. La tasa de decaimiento de la infectividad viral puede ser inversamente proporcional a una semivida del virus predeterminada, determinada por ejemplo como 1 /(la semivida del virus predeterminada).
El proceso incluye la aplicación de la tasa de decaimiento de la infectividad viral como un factor de escala a la puntuación de riesgo de infección por vía aérea instantánea más alta para obtener una puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general. El proceso incluye el almacenamiento de la puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general y el tipo de medición más alta en la base de datos para acceder por el portal web. El proceso incluye repetir la pluralidad de etapas de proceso para un espacio aéreo monitorizado siguiente o igual.
En algunas realizaciones, el proceso puede incluir transmitir una alerta a un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado para el que la puntuación de riesgo instantánea de infección por virus por vía aérea instantánea es mayor o igual al umbral de nivel de riesgo configurado. La alerta puede incluir el tipo de medición de parámetro de aire que tenga la puntuación de riesgo de infección de virus por vía aérea instantánea más alta. El sistema de aire acondicionado puede influir en uno o más de temperatura, humedad y puede tener capacidades de filtrado. El proceso puede incluir la generación, por ejemplo, por un procesador del sistema de aire acondicionado, instrucciones de modo de operación para modificar la propiedad del aire del espacio de aire monitorizado correspondiente al tipo de medición, reduciendo de esta manera la puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea instantánea. El proceso puede incluir además llevar a cabo las instrucciones del modo de operación por el sistema de aire acondicionado. Por ejemplo, pueden estar disponibles una o más funciones, y las instrucciones pueden hacer que el sistema de aire acondicionado haga uno o más de: mejorar la filtración, reducir la temperatura del aire, aumentar la temperatura del aire, reducir la humedad relativa del aire, aumentar la humedad relativa del aire, aumentar el intercambio de aire con el exterior de una habitación, dependiendo de la funcionalidad disponible.
En algunas realizaciones, el proceso implementado por ordenador puede incluir generar, por ejemplo, mediante el circuito de procesamiento o mediante el portal web, instrucciones de modo de operación para hacer que un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado modifique la propiedad del aire correspondiente al tipo de medición para reducir la puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea instantánea. El sistema de aire acondicionado puede influir en uno o más de temperatura, humedad y puede tener capacidades de filtrado. El proceso puede incluir además transmitir las instrucciones del modo de operación al sistema de aire acondicionado. El proceso puede incluir además llevar a cabo las instrucciones del modo de operación por el sistema de aire acondicionado. Por ejemplo, pueden estar disponibles una o más funciones, y las instrucciones pueden hacer que el sistema de aire acondicionado haga uno o más de: mejorar la filtración, reducir la temperatura del aire, aumentar la temperatura del aire, reducir la humedad relativa del aire, aumentar la humedad relativa del aire, aumentar el intercambio de aire con el exterior de una habitación, dependiendo de la funcionalidad disponible.
En algunas realizaciones, el almacenamiento de las mediciones de parámetros de aire de sensor actual en una base de datos comprende añadir una marca de fecha y hora y almacenar las mediciones de parámetros de aire de sensor actual en una base de datos para almacenar datos actuales e históricos. El proceso puede incluir además la predicción de futuros aumentos de riesgos basándose en tendencias históricas determinadas a partir de datos históricos. El proceso puede incluir además (i) transmitir un mensaje temprano a teléfonos inteligentes conectados a la red, tabletas o dispositivos conectados a la red y configurados para recibir actualizaciones de riesgo de infección; y/o (ii) generar instrucciones de modo de operación para hacer que un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado modifique una o más propiedades del aire para contrarrestar la tendencia de reducir el riesgo futuro. El proceso puede incluir además llevar a cabo las instrucciones del modo de operación por el sistema de aire acondicionado. Por ejemplo, pueden estar disponibles una o más funciones, y las instrucciones pueden hacer que el sistema de aire acondicionado haga uno o más de: mejorar la filtración, reducir la temperatura del aire, aumentar la temperatura del aire, reducir la humedad relativa del aire, aumentar la humedad relativa del aire, aumentar el intercambio de aire con el exterior de una habitación, dependiendo de la funcionalidad disponible.
La presente invención se refiere a un sistema de control (o simplemente sistema) configurado para calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea de uno o más espacios de aire monitorizados. El sistema incluye un dispositivo de interfaz de comunicaciones de red de área local o extensa. El dispositivo está configurado para comunicarse a través de una red con una pluralidad de sensores remotos de calidad del aire para medir parámetros de calidad del aire dentro de los espacios de aire monitorizados. El sistema puede incluir la pluralidad de muestras. El sistema incluye una base de datos para almacenar las mediciones de parámetros de aire de sensor. El sistema incluye un portal web de red configurado para proporcionar acceso de red remoto y uno o más de presentación de mediciones, resultados de análisis e informes a través de la red a dispositivos conectados de red remotos. Por ejemplo, el portal web de red puede implementarse en un servidor conectado a la red. El sistema incluye una circuitería de procesamiento. El sistema incluye un medio legible por ordenador no transitorio, el medio legible por ordenador no transitorio puede comprender uno o más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a la circuitería de procesamiento para que realice el proceso implementado por ordenador para determinar una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea de acuerdo con diversas realizaciones del proceso.
La presente invención se refiere a un medio legible por ordenador no transitorio, comprendiendo el medio legible por ordenador no transitorio uno o más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a una circuitería de procesamiento para que realice el proceso implementado por ordenador para determinar una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea de acuerdo con diversas realizaciones del proceso.
De acuerdo con un aspecto de la divulgación, se proporciona en el presente documento un proceso o método implementado por ordenador para interactuar con, obtener mediciones de y analizar mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire dispuestos en espacios de aire monitorizados en uno o más edificios y, a continuación, calcular y compartir una puntuación de riesgo de infección a partir de los parámetros medidos. El proceso implementado por ordenador se ejecuta en un ordenador servidor de análisis de riesgo de infección que puede estar ubicado a distancias significativas del edificio o edificios monitorizados y de los sensores de calidad del aire provistos en los mismos. La comunicación entre el sistema de análisis y los sensores se produce de forma continua/periódica y autónoma mediante comunicación de datos o paquetes a través de una red de área amplia tal como Internet.
Los estudios han mostrado que:
- Un mayor nivel de inactivación de virus ocurre alrededor del 50 % de HR.
- Alrededor de una HR del 20 % se produce un nivel mucho más bajo de inactivación de virus.
- La inactivación del virus ocurre más rápidamente a 20 0C que a 4 0C en todos los valores de humedad.
- Los virus se inactivaron más rápidamente a 40 0C que a 20 0C.
Sin embargo, la relación no es monótona. La mayor supervivencia del virus se produce con una HR baja del 20 % y una HR alta del 80 % que con una HR moderada del 50 %.
Los estudios han demostrado que el coronavirus infeccioso depositado en acero inoxidable ha persistido durante al menos 3 días a una HR del 50 % y 20 0C y hasta 28 días a una HR del 20 %.
Se ha demostrado que en aire en interiores seco y calentado (20 0C, HR del 20 %), el 80 % de los coronavirus en las superficies son viables durante una semana. La humidificación del aire con una HR del 50 % reduce los virus viables a menos del 1 % en 20 días (desactivación más rápida) y disminuye significativamente el riesgo de infección (-2,5 * log10 en dos días).
Inactivación del virus a 20 % de HR y 20 0C: Inactivación logi0 = -0,081 %/día
Inactivación del virus a HR del 80 % y 20 0C: Inactivación log10 = -2,12 %/día
Inactivación del virus a 50 % de HR y 20 0C: Inactivación log10 = -0,896 %/día
Los estudios han demostrado que un aumento de 1 p gramo/m3 en PM2.5 se ha asociado con un aumento del 8 % en la tasa de mortalidad por SARS-COV-2.
Como tal, el sistema y método de análisis implementados por ordenador de la presente divulgación proporciona un beneficio significativo para la salud y la supervivencia humanas en la pandemia de SARS-COV-2-19 y es muy probable que sea aplicable a futuras pandemias de coronavirus o virales.
En aspectos de la invención, la presente divulgación inventiva proporciona un sistema implementado por ordenador y un método para analizar mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire conectados en red para calcular un Índice de Calidad del Aire (AQI) para cada uno de una pluralidad de espacios de aire interiores o habitaciones de uno o más edificios. El sistema y método implementados por ordenador realizan esto y el riesgo de infección por virus por vía aérea para edificios que pueden dispersarse a grandes distancias, tales como diferentes continentes, en diferentes continentes o países, ya que el sistema y método implementados por ordenador están configurados específicamente para interactuar con los sensores de calidad del aire de forma autónoma a través de una red de área amplia.
El Índice de Calidad del Aire (AQI) fue creado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y está determinado por la peor concentración relativa de contaminante medida. Cada categoría corresponde a un nivel diferente de preocupación por la salud. Los seis niveles de preocupación, de acuerdo con la EPA, y lo que conllevan son:
Bueno - el AQI es de 0 a 50. La calidad del aire se considera satisfactoria y la contaminación del aire supone poco o ningún riesgo.
Moderado - la calidad del aire es aceptable; sin embargo, algunos contaminantes pueden representar un riesgo moderado para la salud de un número muy pequeño de personas.
No saludable para grupos sensibles - el AQI es de 101 a 150. Aunque no es probable que el público general se vea afectado en este intervalo de AQI, las personas con enfermedades cardíacas y pulmonares, los adultos mayores y los niños corren mayor riesgo.
No saludable - el AQI es de 151 a 200. Todos pueden comenzar a experimentar algunos efectos adversos para la salud, y los miembros de los grupos sensibles pueden experimentar efectos más graves.
Muy poco saludable - el AQI es de 201 a 300. La calidad del aire es peligrosa y desencadenaría una alerta sanitaria que significaría que los ocupantes podrían experimentar graves complicaciones de salud.
Peligroso - AQI mayor que 300. Esto desencadenaría una advertencia sanitaria sobre condiciones de emergencia. Es más probable que toda la población se vea afectada.
Las fuentes de contaminantes del aire y los sensores de espacios aéreos monitorizados en red asociados pueden incluir:
Materia particulada (PM2.5, PM10). Las fuentes comunes son la industria, el tráfico, la cocina y el tabaquismo en interiores. Los impactos en la salud incluyen enfermedades cardíacas y cáncer.
Compuestos orgánicos volátiles (COV). Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son sustancias químicas orgánicas que tienen una alta presión de vapor a temperatura ambiente normal. Su alta presión de vapor resulta de un punto de ebullición bajo, que hace que un gran número de moléculas se evaporen de la forma líquida o sólida del compuesto y entren por vía aérea circundante, una característica conocida como volatilidad. Las fuentes comunes son pintura, aerosoles, limpiadores, alfombras y muebles. Los efectos sobre la salud incluyen irritación respiratoria y daños al hígado y a los riñones. El formaldehído (HCHO) y otros compuestos orgánicos volátiles (COV), por ejemplo, el tolueno y los xilenos, son una preocupación debido a su toxicidad. El formaldehído es un COV prioritario debido a su frecuente presencia en aire de interiores y a las graves consecuencias para la salud resultantes de la exposición. Las fuentes comunes incluyen materiales de construcción y limpiadores. Los efectos sobre la salud incluyen irritación de la piel, los ojos, la nariz y la garganta.
Dióxido de carbono (CO2) - las fuentes comunes incluyen la respiración y la combustión de combustibles fósiles. Los impactos en la salud incluyen dolores de cabeza y fatiga.
En otro aspecto de la invención, el sistema y método implementados por ordenador de análisis de mediciones en tiempo real de una pluralidad de sensores de calidad del aire conectados en red analizan los datos de sensores y proporcionan una vista general de la calidad del aire en tiempo real a un conjunto de dispositivos conectados en red configurados para recibir actualizaciones de AQI para edificios, habitaciones, tiendas, salas de conferencias, aulas escolares, etc. y trazan la tendencia del tiempo de datos del Índice de Calidad del Aire (AQI), proporcionando gráficos e informes a los dispositivos conectados configurados para recibir actualizaciones de AQI. Los datos también son accesibles a través de un portal web proporcionado por el sistema implementado por ordenador, al que se puede acceder desde teléfonos inteligentes, tabletas o dispositivos conectados a la red, a los que se puede acceder, por ejemplo, a través de exploradores web.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras adjuntas, donde números de referencia similares hacen referencia a elementos idénticos o funcionalmente similares en todas las vistas separadas y que, junto con la descripción detallada a continuación, se incorporan en y forman parte de la memoria descriptiva, sirven para ilustrar adicionalmente diversas realizaciones y para explicar diversos principios y ventajas, todos ellos de acuerdo con la presente invención.
Las características de la presente invención, que se consideran novedosas, se exponen en los dibujos y más particularmente en las reivindicaciones adjuntas. La invención, junto con los demás objetos y ventajas de la misma, se pueden entender mejor con referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos adjuntos. Los dibujos muestran una forma de la invención que se prefiere actualmente; sin embargo, la invención no se limita a la disposición precisa mostrada en los dibujos.
Figura 1 - representa esquemáticamente un sistema para la evaluación del riesgo de infección viral por vía aérea y el análisis de la calidad del aire, de acuerdo con la presente divulgación inventiva;
Figura 2 - presenta un proceso para la evaluación del riesgo de infección viral por vía aérea y el análisis de la calidad del aire, de acuerdo con la presente divulgación inventiva;
Figura 3 - es un gráfico del Índice de Calidad del Aire (AQI), que encuentra respaldo en las normas del Índice de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, en lo que respecta a la presente divulgación inventiva;
Figura 4 - es una representación de color tridimensional que representa cómo la semivida del coronavirus está relacionada con la temperatura y la humedad;
Figura 5 - es un ejemplo de la relación entre la concentración registrada de materia en polvo fino (PM2.5) y cómo se relaciona con la puntuación de riesgo de infección por vía aérea; y
Figura 7 - presenta una relación entre los niveles de CO2 de aire de interiores y el caudal volumétrico de aire en pies cúbicos de aire por minuto (cfm) por persona de las tasas de ventilación de aire exterior.
Los expertos apreciarán que los elementos en las figuras se muestran en general esquemáticamente de manera simple y clara y no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos en las figuras pueden exagerarse con relación a otros elementos para ayudar a mejorar el entendimiento de las realizaciones de la presente invención.
Descripción detallada
Antes de describir en detalle realizaciones que están de acuerdo con la presente invención, debe observarse que las realizaciones residen principalmente en combinaciones de componentes de aparatos relacionados con un aparato de filtro. Por consiguiente, los componentes de aparato se han representado donde sea apropiado mediante símbolos convencionales en los dibujos, mostrando únicamente aquellos detalles específicos que son pertinentes para el entendimiento de las realizaciones de la presente invención para no obstaculizar la divulgación con detalles que serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia que tienen el beneficio de la descripción en el presente documento.
En este documento, los términos relacionales tales como primero y segundo, superior e inferior, y similares pueden usarse solamente para distinguir una entidad o acción de otra entidad o acción sin requerir o implicar necesariamente ninguna relación u orden tal actual entre tales entidades o acciones. Los términos y expresiones "comprende", "que comprende", o cualquier otra variación de los mismos, pretenden cubrir una inclusión no exclusiva, de manera que un proceso, método, artículo o aparato que comprende una lista de elementos no incluye únicamente aquellos elementos, sino que puede incluir otros elementos no enumerados expresamente o inherentes a tal proceso, método, artículo o aparato. Un elemento precedido por "comprende ... un" no excluye, sin más restricciones, la existencia de elementos idénticos adicionales en el proceso, método, artículo o aparato que comprende el elemento.
Como se usa en el presente documento y de acuerdo con diversas realizaciones, un sistema de aire acondicionado puede influir (por ejemplo, cambiar o controlar) uno o más de temperatura y humedad del aire. El sistema de aire acondicionado puede incluir capacidades de filtrado de aire (por ejemplo, purificación del aire). En un ejemplo, el sistema de aire acondicionado es un sistema de HVAC, tal como un sistema de HVAC integrado en un edificio. El sistema de aire acondicionado puede estar acoplado operativamente a la red. El sistema de aire acondicionado puede configurarse para recibir instrucciones, por ejemplo, instrucciones de modo de operación para hacer que el sistema de aire acondicionado haga uno o más de: mejorar la filtración, reducir la temperatura del aire, aumentar la temperatura del aire, disminuir la humedad relativa del aire, aumentar la humedad relativa del aire, aumentar el intercambio de aire con el exterior de una habitación, dependiendo de la funcionalidad disponible.
La Figura 1 representa esquemáticamente un sistema controlado por metadatos 100 para interactuar de manera continua o periódica con una pluralidad de sensores de calidad del aire ubicados de manera remota 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 a través de una red, tal como una red de área extensa 118 para recibir mediciones de calidad de aire en tiempo real.
Los sensores de calidad de aire, especialmente para soportar un cálculo del riesgo de infección viral por vía aérea, incluyen uno o más, por ejemplo, todos, del sensor de concentración de CO2102 en aire, el sensor de concentración de materia particulada fina PM2.5 104, el sensor de concentración de materia particulada inhalable PM10 106, el sensor de humedad relativa del aire 108. Los sensores de calidad de aire pueden incluir sensores de materia particulada muy fina, tal como uno o más de PM2.0, PM1.5, PM1.0 o tipos adicionales de sensores de calidad de aire.
Para soportar mediciones de calidad de aire, tales como las normas de mediciones e informes del Índice de Calidad del Aire (AQI) de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos, sensores adicionales pueden incluir sensores de compuestos orgánicos volátiles VOC 112, tales como sensores de formaldehído 114, así como otros tipos de sensores de calidad de aire.
Como usa en el presente documento, y de acuerdo con diversas realizaciones, PMx puede significar materia particulada suspendida en el aire que es lo suficientemente pequeña como para pasar a través de una entrada selectiva por tamaño con un límite de eficiencia del 50 % en un diámetro aerodinámico de x |um. Como contaminante del aire, la materia particulada por vía aérea tiene un efecto negativo sobre la salud, afectando causalmente la mortalidad, las enfermedades cardiovasculares, los cánceres, las enfermedades respiratorias y, como se analiza en el presente documento, se ha mostrado que afectan la transmisión aérea del coronavirus.
PM10 no representa exactamente una división nítida con partículas de diámetro aerodinámico de 10 micrómetros; en su lugar, la definición de PM10 intenta replicar el comportamiento de separación del tracto respiratorio superior. En diversas realizaciones, el nivel o concentración de PM10 se puede determinar de acuerdo con EN 12341: 2014 (1.08.2014). PM10 también puede determinarse mediante un sensor de materia particulada calibrado de acuerdo con EN 12341: 2014 (1.08.2014).
PM2.5, con un diámetro aerodinámico de 2.5 micrómetros, corresponde generalmente a materia particulada "similar a los alveolos" (también llamadas polvo fino). En diversas realizaciones, PM2.5 puede determinarse de acuerdo con EN 12341: 2014 (1.08.2014). El nivel o concentración de PM2.5 también puede determinarse mediante un sensor de materia particulada calibrado de acuerdo con EN 12341: 2014 (1.08.2014). El nivel o concentración de PM2, PM1.5 y PM1 se puede determinar de forma análoga.
Como se analizó anteriormente en la sección de Sumario, la materia particulada (PM) en el aire es útil como indicador de la eficiencia de filtración. Los niveles elevados de PM suponen una tensión adicional para el sistema respiratorio humano y se sospecha que funcionan como portadores del virus. La medición de las concentraciones de PM2.5 y PM10 es útil como indicador para determinar las concentraciones de aerosoles en el aire. El dióxido de carbono (CO2) está directamente correlacionado con la concentración de virus en el aire si hay una persona infectada en la habitación. Por lo tanto, la concentración de CO2 en el aire es un gran indicador para determinar el riesgo de infección en interiores. La humedad, como se analizó anteriormente, es importante ya que el coronavirus decae más lentamente en ambientes secos y muy húmedos. Como se analizó anteriormente, la combinación de la temperatura de aire con la humedad ambiente actúan juntas para afectar la tasa de inactivación del virus.
Los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108 110, 112, 114 están dispuestos en uno o más edificios que tienen uno o más espacios de aire monitorizados 120 (por ejemplo, habitaciones o pasillos, oficinas, salas de escuela, etc.). Los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 se comunican con la red de área extensa 118 para transmitir de forma periódica o continua la medición de calidad de aire al sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de la calidad del aire implementado por ordenador 122. Preferentemente, los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 actúan de manera autónoma para enviar periódicamente transmisiones de mediciones de sensores actuales al sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y cálculo de calidad del aire implementado por ordenador 122 a través de la red 118. Las transmisiones periódicas, por ejemplo, pueden realizarse a intervalos de 30 segundos, 1 minuto o 5 minutos. Como alternativa, el sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de la calidad de aire implementado por ordenador 122 puede transmitir una solicitud de datos a los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, solicitando una transmisión de las mediciones de calidad de aire actuales, o leyendo las mediciones a través de la red. Los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 pueden, en algunos casos, operar de manera excepcional, de modo que las mediciones de sensor se transmitan cuando la medición de sensor haya cambiado en una cantidad predefinida o configurable, aunque, como se ha previsto, se prefieren transmisiones periódicas.
Se prefiere, pero no se requiere, que los sensores de calidad del aire 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 estén habilitados para red, preferiblemente habilitados para WIFI, de modo que puedan comunicarse directamente con la red 118 y con el sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y cálculo de calidad de aire implementado por ordenador 122.
La pluralidad de espacios de aire monitorizados 120 son generalmente espacios de aire cerrados dentro de edificios, tales como habitaciones, oficinas, salas de conferencias, restaurantes, tiendas, lugares de reunión, etc. Los edificios pueden estar separados entre sí por distancias significativas. Por ejemplo, los edificios individuales pueden estar ubicados en diferentes estados de los Estados Unidos, o pueden estar ubicados en diferentes países, quizás separados por océanos (por ejemplo). La red de área extensa 118, tal como Internet, hace que la ubicación y la distancia entre los espacios aéreos monitorizados dispersos 120 y el sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de calidad de aire 122 implementado por ordenador sean esencialmente sin importancia.
El sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y cálculo de calidad del aire implementado por ordenador 122 incluye (mostrado esquemáticamente) un procesador que incluye circuitería de procesamiento 124 y un medio legible por ordenador no transitorio 128, conteniendo el medio legible por ordenador no transitorio 128 uno 0 más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a la circuitería de procesamiento para que realice una pluralidad de etapas de procesamiento para recibir mediciones de sensor de calidad de aire en tiempo real, recibir y analizar las mediciones de calidad de aire en tiempo real de la pluralidad de sensores de calidad de aire y calcular una puntuación de riesgo de infección viral transmitida por el aire y los indicadores de calidad del aire de uno o más edificios que tienen uno o más espacios de aire monitorizados, y otras etapas de generación de informes de procesos y mensajes o advertencias como se analiza en el presente documento. Los datos de medición de sensor y los metadatos acerca de las mediciones, los datos de análisis o los metadatos de los procesos de cálculo, los informes generados, etc. se pueden almacenar en la base de datos 126. Un dispositivo de interfaz de red 130 interconecta el sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de calidad de aire implementado por ordenador 122 con la red de área extensa 118.
El sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y cálculo de calidad de aire implementado por ordenador 122 procesa de manera autónoma las mediciones de sensor de calidad del aire recibidas, realiza un análisis de las mediciones para calcular, en última instancia, la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea y el índice de calidad del aire (AQI). El sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de la calidad de aire implementado por ordenador 122 puede generar uno o más (por ejemplo, todos) de: informes de tendencias, informes mensuales, informes especiales bajo petición, y puede proporcionar además uno o más (por ejemplo, todos) de: mediciones, resultados calculados intermedios, tendencias, correos electrónicos de advertencia y correos electrónicos de asesoramiento, mensajes de acción recomendada y datos históricos, a dispositivos conectados en red, tales como dispositivos inteligentes, teléfonos inteligentes 132, tabletas u ordenadores 134 de ocupantes de edificios, personas responsables, propietarios, suscriptores, etc. a través de la red 118. Como se muestra y es bien conocido, los teléfonos inteligentes 132 pueden comunicarse con la red 118 a través de un proveedor de servicios celulares 136 que tenga una o más torres de telefonía celular 138 para transmisión inalámbrica. Los ordenadores y tabletas también pueden usar este enlace celular.
La Figura 1 muestra un diagrama de flujo ilustrativo para el proceso de acuerdo con diversas realizaciones. La Figura 1 es únicamente ilustrativa y no limitativa. No todas las etapas mostradas son necesarias y se pueden añadir etapas adicionales. Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1, los espacios de aire monitorizados 120 (o habitaciones) de los edificios pueden estar provistos opcionalmente de aparatos de tratamiento o filtrado de aire 140 (mostrados esquemáticamente). Los aparatos de tratamiento o filtrado de aire 140 pueden estar habilitados en red para recibir comandos de control directamente desde los sistemas de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de calidad del aire implementados por ordenador 122 a través de la red 118. El aparato de tratamiento o filtrado de aire 140 puede estar equipado preferiblemente con filtrado HEPA, con recubrimientos filtrantes bioactivos y puede incluir tratamiento con luz UV-C, para filtrar, capturar e inactivar virus y bacterias, y para mejorar o corregir de forma responsiva la calidad del aire. Como alternativa, los gestores, propietarios, ocupantes, etc. del edificio pueden recibir mensajes SMS de asesoramiento, correos electrónicos o alertas de los sistemas de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de calidad del aire implementados por ordenador 122 a través de la red 118, con instrucciones sugeridas para actuar con respecto a la ocupación de la habitación, tal como, por ejemplo, a través del dispositivo de tratamiento o filtrado de aire 140. Por ejemplo, las instrucciones sugeridas pueden incluir una o más de: aumentar el flujo de aire exterior, reducir la humedad y aumentar la filtración.
A modo de introducción de alto nivel inicial, se pueden realizar 3 cálculos para calcular una puntuación de riesgo de infección inicial para cada contaminante:
- Calcular el riesgo instantáneo a partir de la concentración de contaminantes actual en el espacio,
- Calcular la tasa de decaimiento instantánea a partir de la temperatura y la humedad en el espacio,
- Aplicar escala a la puntuación de riesgo usando el cálculo de tasa de desintegración resultante.
Se elige el peor contaminante general (o de mayor riesgo) para representar el "riesgo de puntuación de riesgo de infección por vía aérea (CAIRS) general" en cada intervalo de tiempo.
La Figura 2 presenta un proceso implementado por ordenador controlado por metadatos para la evaluación de riesgo de infección viral por vía aérea y el análisis de la calidad de aire 200, de acuerdo con la presente divulgación inventiva. Las etapas de proceso descritas en la Figura 2 están generalmente destinadas a una ejecución autónoma programática en el sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y de cálculo de calidad de aire implementado por ordenador 122 (véase la Figura 1) con mediciones comunicadas por red desde al menos algunos de los sensores de calidad de aire 102, 104, 106, 108 110, 112, 114 e interactuando a través de los dispositivos habilitados para red 132, 134, etc. como se muestra en la Figura 1.
En la etapa 202, la información de sitio configurado para edificios dispersos que tienen espacios de aire monitorizados, información de clientes, etc. se lee desde la base de datos 126.
A continuación, en la etapa 204, se selecciona un edificio y uno o más espacios aéreos monitorizados, seleccionando un espacio aéreo monitorizado como el espacio aéreo monitorizado actual.
En la etapa 206, las mediciones de parámetros de aire de los sensores de calidad del aire en red 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 en el espacio de aire monitorizado actual 120 se leen a través de la red 118. Las mediciones de parámetros de aire incluyen uno o más (por ejemplo, todos) de: concentración de CO2 en aire; concentración de materia particulada fina en aire PM2.5; concentración de materia particulada inhalable en aire PM10; humedad relativa del aire; temperatura de aire. Los sensores de calidad del aire en red pueden incluir además un sensor de caudal de aire fresco configurado para proporcionar una medición del flujo de aire fresco volumétrico al espacio de aire monitorizado. Las mediciones de parámetros de aire pueden incluir compuestos orgánicos volátiles (COV) y un sensor de COV respectivo, por ejemplo, concentraciones de formaldehído, particularmente para cálculos de AQI.
En la etapa 208, algunas o todas las mediciones de parámetros de aire actuales se pueden suavizar opcionalmente. De acuerdo con diversas realizaciones, suavizar puede significar reducir el ruido. En un ejemplo, la suavización se puede realizar promediando juntos el número más reciente de mediciones de parámetros de aire de cada sensor durante un período de tiempo definido, por ejemplo, 1 minuto o 5 minutos. Por ejemplo, como media móvil sencilla o media móvil acumulativa.
En la etapa 210, se calcula una puntuación de riesgo de infección calculada (individualmente) de cada CO2, PM2.5, PM10 medido y la humedad, de acuerdo con los sensores y mediciones disponibles, y se almacenan en la base de datos.
En la etapa 212 se calcula una tasa de decaimiento de infectividad viral (calculada como 1/semivida del coronavirus).
En la etapa 214, se escala la puntuación de riesgo instantánea más alto con la tasa de decaimiento de la infectividad viral para calcular una puntuación de riesgo de infección ajustado a la tasa de decaimiento.
En la etapa 216, las mediciones de los sensores, los cálculos, la tasa de decaimiento y las mediciones suavizadas se almacenan en la base de datos, incluyendo para el acceso por el portal web del sistema de análisis de riesgo de infección viral por vía aérea y cálculo de calidad de aire implementado por ordenador 122.
En la etapa 218, se actualizan los datos de medición y las tendencias históricas para el portal web y los resultados calculados se actualizan para el portal web. Se generan mensajes de aviso SMS y se envían a los teléfonos inteligentes configurados. Se generan mensajes de correo electrónico de asesoramiento y se envían a los dispositivos de red configurados. En algunos aspectos de la invención, en algunos sitios, en la etapa 218 se pueden generar comandos o instrucciones de red adicionales y se pueden enviar a dispositivos de filtrado o tratamiento de aire conectados a la red 140 y/o sistemas de HVAC del edificio configurados para aceptar comandos de red para responder de manera proactiva para mejorar la filtración, ajustar los caudales de aire fresco, ajustar el tratamiento de UV-C, etc. para mejorar la calidad de aire (AQI) y reducir el riesgo de virus por vía aérea.
En la etapa 220, se selecciona un espacio aéreo monitorizado siguiente del mismo edificio o de un edificio siguiente como el espacio aéreo monitorizado actual. A continuación, el control se transfiere a la etapa 206.
Figura 3 - es un gráfico del Índice de Calidad del Aire (AQI), que encuentra respaldo en las normas del Índice de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, en lo que respecta a la presente divulgación inventiva. El índice de calidad del aire (ICA) se determina por la peor concentración relativa de contaminante medida. Cada categoría corresponde a un nivel diferente de preocupación por la salud.
El Índice de Calidad del Aire (AQI) fue creado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y está determinado por la peor concentración relativa de contaminante medida. Cada categoría corresponde a un nivel diferente de preocupación por la salud.
La Figura 4 es una representación tridimensional que representa cómo la semivida del coronavirus se relaciona con la temperatura y la humedad (en tonos de blanco a negro). Para una mejor comprensión en una presentación en blanco y negro, adicionalmente se marcan con letras las posiciones generales o aproximadas de las zonas de duración de semivida: A = 35 minutos, B = 30 minutos, C = 25 minutos, D = 20 minutos, E = 15 minutos y F = 10, para una mejor comprensión de la representación. Se muestran líneas de ruptura aproximadas entre las zonas para facilitar la comprensión.
La base de cálculo del decaimiento de la semivida del SARS-COV-2 por vía aérea de la Figura 4 está soportada por la siguiente ecuación (acreditada a Paul Dabishet al.,y ahora se puede encontrar en "The Influence of temperature, humidity, and simulated sunlight on the infectivity of SARS-COV-2 in aerosols", Aerosol Science and Technology, volumen 5S 2021, edición 2:
(T — 20,615)\ (fiW - 45,235)\ (( 5 - 0 , 95 ) \ kinfectividad=0,16030 —0,04018+ 0,02176 — 0,14369
10,585 28,665 ( 0,95 ) (T — 20,615) ( z(5 ■> —- 0,95) )
- 0,02636(
V■
10,585 _ ( 0,95 )
en donde:
kinfectividad= constante de decaimiento para la infectividad viral, en min-1, es decir; 1/(semivida del virus Covid), unidades: min-1; T = temperatura, en 0C; RH = humedad relativa, en %; y S = irradiancia UVB integrada, en W/m2.
Figura 5 - es un ejemplo de la relación entre la concentración registrada de materia en polvo fino (PM2.5) y cómo se relaciona con la puntuación de riesgo de infección por vía aérea. La Figura 5 es un ejemplo. La puntuación CAIRS emitida para cada contaminante se calcula de la misma manera que en este ejemplo. Esta relación se puede definir específicamente usando la siguiente lógica (usando PM10 como ejemplo):
Puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea para PM10 = (current_pmten - pmten_low) / (pmten_high -pmten_low)
en donde:
current_pmten = concentración detectada actual de PM10;
pmten_low = concentración más baja de PM10 configurada, calculada o detectada;
pmten_high = concentración más alta de PM10 configurada, calculada o detectada;
cada uno de pmten_low y pmten_high puede predeterminarse.
Con los valores alto y bajo de PM10 definidos (en este ejemplo) como 10 y 17 respectivamente (véase la Figura 5). Para una puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea para PM10 menor que 10, este valor se suaviza a 0 usando la siguiente ecuación:
0,068 * e A(0,5 * (current_pmten / pmtwo_low * 10))
La Figura 6 es una representación del porcentaje de virus viable restante frente al tiempo transcurrido en días. Humedad relativa 20 %, Temperatura 20 0C, Inactivación log10 = -0,081/día (véase 602, Figura 6).
Es relevante para la transmisión de persona a persona en entornos climáticos en espacios cerrados, donde pasamos el 90 % de nuestra vida, trabajamos, dormimos, viajamos, etc. Los coronavirus en superficies permanecen viables durante aproximadamente una semana. Desde estas superficies los virus pueden transmitirse por contacto directo e indirecto, así como por resuspensión e inhalación a personas susceptibles.
(Figura 6, 604) porcentaje de virus viable restante frente a tiempo transcurrido en días, en aire interior seco y calentado (20 0C HR del 80 %), Inactivación log10 = -0,212/día.
(Figura 6, 606) Porcentaje de virus viable restante frente a tiempo transcurrido en días, en aire interior húmedo y calentado (20 0C HR del 50 %). Inactivación log10 = -0,896/día. La humidificación del aire a la HR al 50 % reduce los virus viables a menos del 1 % en 2 días y disminuye significativamente el riesgo de infección. Hágase referencia a Casanova LMetal."Effects of Air Temperature and Relative Humidity on Coronavirus Survival on Surfaces", APPLIED ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, mayo de 2010 pág. 2712-2717.
La Figura 7 presenta una relación entre los niveles de CO2 de interiores y las tasas de ventilación de cfm por persona de aire exterior. Este es un factor importante para determinar una tasa de ocupación segura de espacios de aire monitorizados, por ejemplo: aulas. Aumentar la ventilación de aire de exteriores puede reducir la concentración de SARS-CoV-2 por vía aérea y, por tanto, el riesgo de transmisión a través del aire. En un espacio cerrado con baja tasa de ventilación (aire fresco), hay mayores posibilidades de volver a respirar aire exhalado y virus. Aumentar la tasa de ventilación reduce la exposición al aire exhalado y a los aerosoles que contienen virus o virus transmitidos por vía aérea. Como resultado,
la concentración de CO2 en un espacio interior puede estar directamente relacionada con la tasa de ventilación de aire fresco por persona en el espacio, por lo tanto, se correlaciona directamente con la concentración de virus en el aire. La Figura 7 muestra una relación entre niveles de CO2 y tasas de ventilación de aire fresco exterior en cfm por persona. Para cada tasa de ventilación existe un nivel de CO2 correspondiente. Suponiendo una concentración exterior de 400 ppm, una concentración interior de CO2 de 1100 ppm se consideraría equivalente a 15 cfm por persona y una concentración de 700 ppm se consideraría equivalente a 30 cfm/persona. La correlación de niveles de CO2 de ventilación de aire fresco es independiente del número de ocupantes de la habitación.
En la memoria descriptiva anterior se han descrito realizaciones específicas de la presente invención. Sin embargo, un experto en la materia aprecia que pueden realizarse diversas modificaciones y cambios sin alejarse del alcance de la presente invención como se exponen en las reivindicaciones a continuación. Por consiguiente, la memoria descriptiva y figuras han de considerarse en un sentido ilustrativo en lugar de restrictivo, y todas tales modificaciones se pretende que estén incluidas dentro del alcance de la presente invención. Los beneficios, ventajas, soluciones a los problemas y cualquier elemento o elementos que provocan que tenga lugar o sea más pronunciado algún beneficio, ventaja o solución no han de interpretarse como unas características o elementos críticos, requeridos o esenciales de cualquiera o todas las reivindicaciones.
Claims (17)
1. Un proceso implementado por ordenador para determinar una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea de uno o más espacios de aire monitorizados (200) en uno o más edificios, que comprende:
comunicar (206), mediante un circuito de procesamiento y a través de una red, con una pluralidad de sensores de calidad de aire dispuestos en los espacios de aire monitorizados y recuperar a través de la red mediciones de parámetros de aire interior actuales del espacio de aire monitorizado en el uno o más edificios, incluyendo las mediciones de parámetros del aire los siguientes tipos de mediciones de parámetros de aire:
humedad relativa del aire;
temperatura de aire; y
uno, dos o todos de:
concentración de CO2 en aire;
concentración de materia particulada fina en aire PM2.5;
concentración de materia particulada en aire PM10;
almacenar las mediciones de parámetros de aire en una base de datos para acceder a través de un portal web; calcular la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea de humedad relativa (210) a partir del tipo de medición de parámetro de aire del sensor de humedad relativa del espacio de aire monitorizado, caracterizado por:
calcular una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea (210) para cada uno de los tipos de medición de parámetros de aire medidos adicionales del espacio de aire monitorizado;
almacenar las puntuaciones de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea en la base de datos para acceder por el portal web;
determinar cuál de los tipos de parámetros de medición de parámetros de aire de las mediciones de parámetros de aire tiene la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea más alta;
calcular una tasa de decaimiento (212) para la infectividad viral en función de la temperatura del aire y la humedad relativa del espacio de aire monitorizado;
aplicar la tasa de decaimiento de la infectividad viral como un factor de escala a la puntuación de riesgo de infección por vía aérea viral instantánea más alta (214) para obtener una puntuación de riesgo de infección por virus por vía aérea viral instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general;
almacenar (216) la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general en la base de datos para acceder por el portal web;
repetir la pluralidad de etapas de proceso para un espacio aéreo monitorizado siguiente o igual.
2. El proceso implementado por ordenador (200) de la reivindicación 1, que comprende suavizar (208) las mediciones de parámetros de aire de sensor, antes de almacenar los tipos de medición de parámetros de aire de sensor, como tipos de medición de parámetros de aire suavizados, en la base de datos para acceder por el portal web y calcular las puntuaciones de riesgo de infección por vía aérea viral instantáneas; opcionalmente, promediar las mediciones de los parámetros de aire de sensor actuales con las mediciones de parámetros de aire anteriores del mismo sensor durante un período de tiempo configurado, el suavizado para reducir el ruido de medición.
3. El proceso implementado por ordenador (200) de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde los tipos de medición de parámetros del aire incluyen:
concentración de CO2 en aire;
concentración de materia particulada fina en aire PM2.5;
concentración de materia particulada inhalable en aire PM10;
y calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea viral instantánea (210) para cada uno de los tipos de medición de parámetros de aire medidos adicionales del espacio aéreo monitorizado incluye:
calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea viral instantánea de CO2 a partir de la medición de parámetro de aire de sensor de CO2 suavizado del espacio de aire monitorizado;
calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea viral instantánea PM2.5 a partir de la medición suavizada de los parámetros del aire del sensor PM2.5 del espacio de aire monitorizado;
calcular una puntuación de riesgo de infección por vía aérea viral instantánea PM10 a partir de la medición suavizada de los parámetros del aire del sensor PM10 del espacio de aire monitorizado.
4. El proceso implementado por ordenador (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el uno o más espacios monitorizados son una pluralidad de espacios monitorizados distribuidos en uno o más edificios.
5. El proceso implementado por ordenador (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la comunicación (206), mediante un circuito de procesamiento y a través de una red, incluye el uso de un dispositivo de interfaz de comunicaciones de red, configurado para comunicarse a través de la red con la pluralidad de sensores de calidad de aire remotos.
6. El proceso implementado por ordenador (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el portal web de red está configurado para proporcionar acceso a la red remoto y uno o más de: presentación de mediciones, resultados de análisis e informes, a través de la red a dispositivos conectados a la red remotos.
7. El proceso implementado por ordenador (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tasa de decaimiento de la infectividad viral es inversamente proporcional a una semivida del virus predeterminada.
8. El proceso implementado por ordenador (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
después de la etapa de aplicar la tasa de decaimiento de la infectividad viral como factor de escala, el método incluye, además:
comunicar la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general a través de la red a teléfonos inteligentes conectados a la red, tabletas o dispositivos conectados a la red configurados para recibir actualizaciones de calidad de aire o de riesgo de infección.
9. El proceso implementado por ordenador (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
la etapa de comunicar puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea más alta ajustada a la tasa de decaimiento general incluye además las etapas de:
leer los umbrales de nivel de riesgo configurados desde la base de datos;
determinar que una puntuación de riesgo instantánea de infección viral por vía aérea instantánea es mayor o igual que un umbral de nivel de riesgo configurado.
10. El proceso implementado por ordenador de la reivindicación 9, que comprende
transmitir un mensaje de advertencia (218) a teléfonos inteligentes conectados a la red, tabletas o dispositivos conectados a la red configurados para recibir actualizaciones de riesgo de infección.
11. El proceso implementado por ordenador (200) de la reivindicación 9 o la reivindicación 10, que comprende
transmitir una alerta a un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado para el que la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea es mayor o igual que el umbral de nivel de riesgo configurado, incluyendo la alerta el tipo de medición de la medición de parámetro de aire que tiene la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea más alta,
en donde el sistema de aire acondicionado puede influir en uno o más de temperatura, humedad y tiene capacidades de filtrado; y
generar, por un procesador del sistema de aire acondicionado, instrucciones de modo de operación para modificar la propiedad del aire del espacio de aire monitorizado correspondiente al tipo de medición, reduciendo de esta manera la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea.
12. El proceso implementado por ordenador (200) de la reivindicación 9 o la reivindicación 10, que comprende
generar, por ejemplo, mediante el circuito de procesamiento o mediante el portal web, instrucciones de modo de operación para hacer que un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado modifique la propiedad del aire correspondiente al tipo de medición para reducir la puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea instantánea,
en donde el sistema de aire acondicionado puede influir en uno o más de temperatura, humedad y tiene capacidades de filtrado; y
transmitir las instrucciones de modo de operación al sistema de aire acondicionado.
13. El proceso implementado por ordenador (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
en la etapa de comunicación con la pluralidad de sensores de calidad de aire, los tipos de medición de parámetros de aire de sensor de calidad de aire incluyen, además:
una concentración de compuesto orgánico volátil (COV) de aire, seleccionado del conjunto que consiste en formaldehído, tolueno, xilenos o combinaciones de los mismos;
en donde después de una etapa de añadir una marca de fecha y hora y almacenar las mediciones de parámetros de aire de sensor actuales y almacenarlas en la base de datos, el método comprende, además:
calcular un índice de calidad de aire (AQI) a partir del tipo de medición de parámetros de aire de sensor suavizado del espacio de aire monitorizado; y
almacenar el Índice de Calidad de Aire (AQI) en la base de datos para acceder por el portal web.
14. El proceso implementado por ordenador (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
después de la etapa de aplicar la tasa de decaimiento de la infectividad viral como factor de escala, el método incluye, además:
generar mensajes electrónicos, por ejemplo, correo electrónico y/o SMS, de notificación de puntuación de riesgo y transmitirlos a través de la red o una red celular a teléfonos inteligentes, tabletas o dispositivos conectados a la red configurados para notificaciones del espacio aéreo monitorizado actual.
15. El proceso implementado por ordenador (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde almacenar las mediciones de parámetros de aire actuales en una base de datos comprende añadir una marca de fecha y hora y almacenar los tipos de mediciones de parámetros de aire actuales en una base de datos para almacenar datos actuales e históricos;
comprendiendo el proceso (200) además predecir aumentos de riesgo futuros basándose en tendencias históricas determinadas a partir de datos históricos; y
(i) transmitir un mensaje temprano a teléfonos inteligentes conectados a la red, tabletas o dispositivos conectados a la red y configurados para recibir actualizaciones de riesgo de infección;
y/o
(ii) generar instrucciones de modo de operación para hacer que un sistema de aire acondicionado asociado con el espacio de aire monitorizado modifique una o más propiedades del aire para contrarrestar la tendencia de reducir el riesgo futuro.
16. Un sistema (100) configurado para calcular una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea de uno o más espacios de aire monitorizados, que comprende:
un dispositivo de interfaz de comunicaciones de red de área local o extensa (130), configurado para comunicarse a través de una red (118) con una pluralidad de sensores de calidad del aire remotos que miden parámetros de calidad de aire dentro de los espacios de aire monitorizados;
una base de datos (126) para almacenar mediciones de parámetros de aire:
un portal web de red configurado para proporcionar acceso remoto a la red y una o más de presentaciones de mediciones, resultados de análisis e informes a través de la red (118) a dispositivos conectados a la red remotos (132, 134); caracterizado por
una circuitería de procesamiento (124) y un medio legible por ordenador no transitorio (128), conteniendo el medio legible por ordenador no transitorio (128) uno o más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a la circuitería de procesamiento para que realice el proceso implementado por ordenador de determinación de una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea (200) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
17. Un medio legible por ordenador no transitorio (128), conteniendo el medio legible por ordenador no transitorio (128) uno o más conjuntos de instrucciones informáticas configuradas para instruir a una circuitería de procesamiento para que realice el sistema de la reivindicación 16 para realizar el proceso implementado por ordenador de determinación de una puntuación de riesgo de infección viral por vía aérea (200) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
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