I-Corps: Deep Ultra Violet (DUV) - Light Emitting Diodes (LED) Disinfection: Commercialization of novel deep-UV light emitting diode module for disinfection applications

I-Corps:深紫外 (DUV) - 发光二极管 (LED) 消毒:用于消毒应用的新型深紫外发光二极管模块的商业化

基本信息

  • 批准号:
    1844808
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-10-01 至 2019-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project will be to investigate the severity of the healthcare-acquired-infection (HAI) and related problems in US hospitals and to lay a foundation to solve the issues by employing panels of deep ultra-violet (DUV) light emitting diodes (LEDs) integrated with robotic platforms. Human beings are continuously attacked by viruses, bacteria, and microbes populating the air, water, and soil. It makes people sick and, in some cases, the illness becomes lethal. Special care needs to be taken for immunity deficient people in hospitals who are recovering from sickness or surgery. The 2011 report from Centers for Disease Control and Prevention states that approximately 722,000 patients in hospitals acquired additional infection and had to stay extra ~18 days for treatment. It resulted in additional $30 billion cost to US taxpayers. While it is relatively easy to disinfect floors, ceilings, desks, and other flat and even surfaces in hospital rooms by DUV light, there are hard-to-reach and shadowed areas that require special attention. Our team believes that advent of DUV LED integrated with remotely controlled robotic platforms can provide efficient disinfection of shadowed areas and thus reduce the number of HAI cases. We are in the midst of discussion of testing our robotic prototypes with the administration of the Health Division of Sault Tribe of Chippewa Indians tribe. It is a great opportunity for publicizing modern health care technologies among Native Americans. HAI is a global problem. In the past the United States was a leader in developing cutting edge technologies in medicine, telecommunication, defense, and aero-space industries. It is therefore vitally important for the US industry to keep producing new high-tech products. If an US team can show the path of controlling HAI it will definitely have a global impact. This I-Corps project is based on the discoveries from an ongoing NSF-DMREF project. Our findings have shed light on how to overcome the major factors that limit the performance of DUV LEDs. In the research space a few unique properties of the PIs invented LEDs have been demonstrated: a) improved efficiency of light generation in ultra-thin GaN quantum wells, b) better light extraction efficiency, c) enhanced efficiency of carrier injection into quantum wells, and d) capability of LEDs to operate at cryogenic temperatures. Two provisional patent applications have been filed so far to protect the research outcome. Moving forward, our team has built a prototype by integrating commercial DUV LEDs with an autonomous robot to ensure human free disinfection of hospital rooms. It should be able to reach hard-to-access areas like space under beds and tables. We foresee that unique properties of our LEDs will reduce energy consumption by 5 times and enhance lifetime of LEDs. It will also lower the operating cost, improve disinfection of shadowed areas, and guarantee the absence of mercury, commonly found in mercury lamps, to ensure the absence of disposal problems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力将是调查美国医院的医疗获得性感染(HAI)和相关问题的严重性,并通过采用与机器人平台集成的深紫外(DUV)发光二极管(LED)面板为解决问题奠定基础。人类不断受到空气、水和土壤中的病毒、细菌和微生物的攻击。它使人生病,在某些情况下,这种疾病变得致命。需要特别照顾住院的免疫缺陷者,他们正在从疾病或手术中恢复。疾病控制和预防中心2011年的报告指出,医院中约有722,000名患者获得了额外的感染,不得不额外停留约18天进行治疗。这给美国纳税人带来了300亿美元的额外成本。虽然通过DUV光对医院房间中的地板、天花板、桌子和其他平坦表面进行消毒相对容易,但有些难以到达和阴影区域需要特别注意。我们的团队认为,DUV LED与远程控制机器人平台集成的出现可以为阴影区域提供有效的消毒,从而减少HAI病例的数量。我们正在讨论测试我们的机器人原型与齐佩瓦印第安人部落的索尔特部落的卫生部门的管理。这是一个宣传的好机会 现代医疗保健技术在美洲原住民中的应用HAI是一个全球性问题。在过去,美国在开发医学、电信、国防和航空航天工业的尖端技术方面处于领先地位。因此,美国工业界继续生产新的高科技产品至关重要。如果一个美国团队能够展示控制HAI的路径,它肯定会产生全球影响。这个I-Corps项目是基于正在进行的NSF-DMREF项目的发现。我们的研究结果揭示了如何克服限制DUV LED性能的主要因素。在研究领域中,PI发明的LED的一些独特性质已经被证明:a)在超薄GaN量子威尔斯中的光产生效率的提高,B)更好的光提取效率,c)载流子注入到量子威尔斯中的效率的提高,以及d)LED在低温下操作的能力。到目前为止,已经提交了两项临时专利申请,以保护研究成果。展望未来,我们的团队已经通过将商用DUV LED与自动机器人集成来构建原型,以确保医院房间的无人消毒。它应该能够到达难以接近的区域,如床和桌子下的空间。我们预见,我们的LED的独特性能将减少5倍的能源消耗,并提高LED的寿命。它还将降低运营成本,改善阴影区域的消毒,并保证不含汞(通常在汞灯中发现),以确保不存在处置问题。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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