GR1010504B

GR1010504B - Self-sterilizing heat-activated surface/film for the rapid killing of pathogens

Info

Publication number: GR1010504B
Application number: GR20220100161A
Authority: GR
Inventors: Νικολαος Σπυριδωνα Χρονης
Original assignee: Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας Πανεπιστημιου Κρητης (Ελκε Πκ),; Νικολαος Σπυριδωνα Χρονης
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-07-13
Also published as: WO2023161665A1

Abstract

The invention relates to a new self-disinfecting, thin and flexible surface (film) that bears built-in heating elements allowing said film to heat up and return to room temperature in a very short time, immediately eliminating pathogenic organisms. This invention is realized by application of the film to high-use surfaces coming in contact with the skin, such as door handles, knobs, furniture, medical instruments, carts, hospital equipment or even protection masks that are susceptible to contamination.

Description

ΤΙΤΛΟΣ TITLE

ΑΥΤΟ-ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΜΕΝΗ, ΘΕΡΜΙΚΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΜΕΝΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ/ΦΙΛΜ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΑΤΗ ΘΑΝΑΤΩΣΗ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ SELF-STERILIZING, HEAT-ACTIVATED SURFACE/FILM FOR RAPID KILL OF PATHOGENS

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Τεχνικό Πεδίο Technical Field

Το τεχνικό πεδίο της εφεύρεσης είναι τα υμένια, επιφάνειες με δυνατότητα απολύμανσης μέσω θέρμανσης. Η εφεύρεση αναφέρεται σε μια νέα αυτο-απολυμαντική, λεπτή και εύκαμπτη επιφάνεια (ταινία/film) που φέρει ενσωματωμένα θερμαντικά στοιχεία τα οποία της επιτρέπουν να θερμαίνεται και να επανέρχεται σε θερμοκρασία δωματίου σε πολύ σύντομο χρόνο με άμεσο αποτέλεσμα την εξάλειψη των λοιμώξεων που μεταδίδονται στην κοινότητα CAIs (Community- Acquired Infections (CAIs)) και των ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων HAIs (Hospital Acquired Infections - HAIs), που προκαλούνται από την άμεση επαφή με μολυσμένες επιφάνειες. Αυτό επιτυγχάνεται εφαρμόζοντας ένα γρήγορο, θερμικό σοκ στους παθογόνους οργανισμούς που βρίσκονται στην επιφάνειά της, σκοτώνοντάς τους. Η εφεύρεση αυτή εφαρμόζεται με την εφαρμογή της επιφάνειας (τοποθέτηση ως φιλμ/ενσωμάτωση) πάνω σε επιφάνειες υψηλής χρήσης με αφή ή επαφής με το δέρμα, όπως λαβές πορτών και πόμολα, έπιπλα, ιατρικά όργανα, καροτσάκια και εξοπλισμό, νοσοκομειακό εξοπλισμό ή ακόμη και μάσκες προστασίας που είναι επιρρεπείς σε μόλυνση. Η γρήγορη επαναφορά της θερμοκρασίας στην θερμοκρασία περιβάλλοντος επιτρέπει την χρήση χωρίς το κίνδυνο εγκαυμάτων. The technical field of the invention is films, surfaces that can be disinfected by heating. The invention refers to a new self-disinfecting, thin and flexible surface (film/film) that has built-in heating elements that allow it to heat up and return to room temperature in a very short time with the immediate effect of eliminating infections transmitted to the community CAIs (Community-Acquired Infections (CAIs)) and HAIs (Hospital Acquired Infections - HAIs), caused by direct contact with contaminated surfaces. This is achieved by applying a rapid, thermal shock to the pathogens on its surface, killing them. This invention is applied by surface application (film placement/embedding) to high-use tactile or skin contact surfaces such as door handles and knobs, furniture, medical instruments, carts and equipment, hospital equipment or even masks protection that are susceptible to contamination. The rapid return of the temperature to the ambient temperature allows use without the risk of burns.

Προηγούμενη στάθμη της τεχνικής Prior art

Οι λοιμώξεις που μεταδίδονται στην κοινότητα (Community-Acquired Infections (CAIs)) - όπως το COVID-19 - είναι λοιμώξεις που αποκτώνται από τον γενικό πληθυσμό σε μη ιατρικό περιβάλλον. Οι CAIs ενέχουν μεγάλο παγκόσμιο κίνδυνο, δεδομένου ότι δεν περιορίζονται σε ένα περιβάλλον υγειονομικής περίθαλψης και μπορούν εύκολα να εξαπλωθούν σε μέρη όπου υπάρχει συμφόρηση μέσω άμεσης (από άνθρωπο σε άνθρωπο) ή έμμεσης (μέσω μολυσμένων επιφανειών ή αντικειμένων) μετάδοσης. Η πρόσφατη εμπειρία από το COVID-19 αποκάλυψε το μέγεθος του προβλήματος και ανάγκασε τις κυβερνήσεις να λάβουν ακραία μέτρα υγιεινής. Η απολύμανση των επιφανειών έγινε αναμφισβήτητη απαίτηση όχι μόνο σε χώρους υγειονομικής περίθαλψης αλλά και σε περιοχές υψηλής κυκλοφορίας, συμπεριλαμβανομένων των σούπερ μάρκετ, των εστιατορίων, των δημόσιων συγκοινωνιών, των γυμναστηρίων και των κοινόχρηστων χώρων. Community-Acquired Infections (CAIs) - such as COVID-19 - are infections acquired by the general population in a non-medical setting. CAIs pose a major global risk since they are not limited to a health care setting and can easily spread to congested places through direct (person-to-person) or indirect (via contaminated surfaces or objects) transmission. The recent experience of COVID-19 has revealed the magnitude of the problem and forced governments to take extreme hygiene measures. Surface disinfection has become an undeniable requirement not only in healthcare settings but also in high-traffic areas, including supermarkets, restaurants, public transport, gyms and communal areas.

Εκτός από τις CAIs, οι ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις (Hospital Acquired Infections - HAIs), είναι λοιμώξεις που προσβάλλουν ασθενείς και προσωπικό υγειονομικής περίθαλψης σε νοσοκομεία και άλλες εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης που δεν είναι παρόντες κατά την εισαγωγή [Haque et al., 2018], Οι HAIs αποτελούν μια διαρκή απειλή καθώς ευθύνονται για εκατομμύρια θανάτους παγκοσμίως κάθε χρόνο. Ο επιπολασμός των HAIs είναι εξαιρετικός: από κάθε 100 ασθενείς που νοσηλεύονται, 7 ασθενείς σε ανεπτυγμένες και 10 ασθενείς στις αναπτυσσόμενες χώρες θα αποκτήσουν τουλάχιστον μία μόλυνση που σχετίζεται με την υγειονομική περίθαλψη (WHO, ενημερωτικό δελτίο για HAIs). Ο επιπολασμός των HAIs στα ελληνικά νοσοκομεία είναι ~ 9% (Gikas et al. 2002), ένα από τα υψηλότερα ποσοστά στην Ευρωπαϊκή Ένωση (Cassini et al., 2018). Ελαφρώς χαμηλότερα ποσοστά υπάρχουν στις ΗΠΑ και σε άλλες ανεπτυγμένες χώρες (Klevens et al., 2007) (Martone W. et al., 1992). Σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πρόληψης και Ελέγχου Νόσων, περισσότερα από 4 εκατομμύρια επεισόδια HAIs αναφέρονται κάθε χρόνο στην Ευρώπη (Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας, 2011), που αντιστοιχεί σε ~ 40.000 θανάτους. Εκτός από τη νοσηρότητα και τη θνησιμότητα, οι CAIs και HAIs προκαλούν παρατεταμένη ιατρική παραμονή και αξιοσημείωτη αύξηση του ετήσιου κόστους της ιατρικής περίθαλψης. In addition to CAIs, Hospital Acquired Infections (HAIs), are infections that affect patients and health care personnel in hospitals and other health care facilities that are not present on admission [Haque et al., 2018], HAIs they are a constant threat as they are responsible for millions of deaths worldwide every year. The prevalence of HAIs is extraordinary: of every 100 hospitalized patients, 7 patients in developed and 10 patients in developing countries will acquire at least one healthcare-associated infection (WHO, fact sheet on HAIs). The prevalence of HAIs in Greek hospitals is ~9% (Gikas et al. 2002), one of the highest rates in the European Union (Cassini et al., 2018). Slightly lower rates exist in the USA and other developed countries (Klevens et al., 2007) (Martone W. et al., 1992). According to the European Center for Disease Prevention and Control, more than 4 million episodes of HAIs are reported each year in Europe (World Health Organization, 2011), corresponding to ~40,000 deaths. In addition to morbidity and mortality, CAIs and HAIs cause a prolonged medical stay and a marked increase in the annual cost of medical care.

Η εξάπλωση των CAIs και των HAIs μέσω έμμεσης μετάδοσης προκαλείται από ιούς, βακτήρια και μικροοργανισμούς που μεταφέρονται από μια μολυσμένη επιφάνεια σε έναν άνθρωπο. Σε μια μονάδα υγειονομικής περίθαλψης, η παρουσία μολυσμένων επιφανειών (π.χ. λαβή πόρτας, ιατρικά εργαλεία κ.λπ.) είναι πολύ συχνή. Αυτοί οι παθογόνοι οργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε επιφάνειες και ακόμη και να αποικίσουν προσωρινά στα χέρια των εργαζομένων (Weber D. et al., 2010). Ο κίνδυνος εμφάνισης μιας τέτοιας μόλυνσης είναι υψηλότερος στις χώρες με χαμηλό και μεσαίο εισόδημα κυρίως λόγω των ανεπαρκών συνθηκών υγιεινής (WHO, 2011). The spread of CAIs and HAIs through indirect transmission is caused by viruses, bacteria, and microorganisms that are transferred from a contaminated surface to a person. In a health care facility, the presence of contaminated surfaces (eg door handle, medical instruments, etc.) is very common. These pathogens can survive for a long time on surfaces and even colonize temporarily on workers' hands (Weber D. et al., 2010). The risk of developing such an infection is higher in low- and middle-income countries mainly due to poor sanitation (WHO, 2011).

Για την αξιολόγηση της μικροβιολογικής κατάστασης μολυσμένων επιφανειών χρησιμοποιούνται δύο βασικά κριτήρια (Dancer SJ, 2004): (i) η παρουσία ενός συγκεκριμένου παθογόνου δείκτη και (ii) ο συνολικός αριθμός αποικιών σε Μονάδες Σχηματισμού Αποικιών ανά cm<2>εμβαδού επιφάνειας (CFU/cm<2>). Επιστημονικά πειράματα έχουν θεσπίσει ένα όριο μικρότερο από 5 CFU/cm<2>σε όλες τις επιφάνειες επαφής με το χέρι, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν τα HAIs (Dancer S.J., 2004). Οι χημικές μέθοδοι απολύμανσης με υγρά απολυμαντικά και αφρούς - όπως το πλύσιμο των χεριών και ο συχνός καθαρισμός επιφανειών - είναι ο χρυσός κανόνας. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι οργανισμοί μπορούν να παραμείνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε επιφάνειες - από μερικές ημέρες έως λίγους μήνες (Kramer A. et al., 2006) - και δεν είναι πρακτικό να πραγματοποιείται συχνός καθαρισμός για να διατηρούνται οι επιφάνειες απολυμασμένες. Έτσι, σύμφωνα με έρευνες σε πολλές εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης, περισσότερες από τις μισές επιφάνειες που εξετάστηκαν βρέθηκαν ανεπαρκώς καθαρές. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO) υποστηρίζει ότι η αποτελεσματική υγιεινή των χεριών είναι η πιο σημαντική πρακτική για την πρόληψη των HAIs (Pittet D. et al., 2016). Ενώ οι τρέχουσες πρακτικές επικεντρώνονται στη βελτίωση των πρωτοκόλλων υγιεινής και συγκεκριμένα στην υγιεινή των χεριών, έχουν γίνει αρκετές ερευνητικές προσπάθειες για την ανάπτυξη και εφαρμογή νέων τεχνολογιών απολύμανσης (Humphreys Η., 2014). Το υπεριώδες φως (UV) έχει προταθεί για την απολύμανση μολυσμένων επιφανειών (Casini Β. et al., 2019) (Chang J. et al., 1985). To υπεριώδες φως έχει αποδειχθεί ότι συμβάλλει στη ριζική μείωση της επιβίωσης μικροοργανισμών και βακτηρίων. Αυτή η τεχνολογία απαιτεί τη χρήση ισχυρών UV λαμπτήρων που πρέπει να εγκατασταθούν στα δωμάτια νοσοκομείων. Ένα σημαντικό μειονέκτημα του υπεριώδους φωτός είναι η μειωμένη αποτελεσματικότητά του στην απολύμανση σκιασμένων επιφανειών, γεγονός που οδήγησε στην περιορισμένη πρακτική χρήση αυτής της τεχνολογίας (Andersen Β. et al., 2006). Επιπλέον, η έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιοχές υψηλής κυκλοφορίας ή σε δημόσιους χώρους, π.χ. διαδρόμους και αίθουσες αναμονής, καθώς το προσωπικό και οι ασθενείς δεν μπορούν να εκτεθούν σε υπεριώδες φως. Μια βελτιωμένη παραλλαγή της παραπάνω τεχνολογίας είναι η χρήση επιφανειακών επικαλύψεων με υπεριώδες φως (Foster HA et al., 2011) (Hwang et al., 2020). Αυτές οι επικαλύψεις παράγουν κυτταροτοξικά ουσίες και προκαλούν αξιοσημείωτη μείωση στην επιβίωση μικροβιακών αποικιών. Ωστόσο, δεν επηρεάζουν επαρκώς όλους τους διαφορετικούς τύπους παθογόνων και είναι δύσκολο να εφαρμοστούν σε ένα κλινικό περιβάλλον καθώς απαιτούν μια σταθερή πηγή φωτοενεργοποίησης. Two main criteria are used to assess the microbiological status of contaminated surfaces (Dancer SJ, 2004): (i) the presence of a specific pathogen marker and (ii) the total number of colonies in Colony Forming Units per cm<2> of surface area (CFU/ cm<2>). Scientific trials have established a limit of less than 5 CFU/cm<2> on all hand contact surfaces in order to minimize HAIs (Dancer S.J., 2004). Chemical methods of decontamination with liquid disinfectants and foams - such as hand washing and frequent surface cleaning - are the gold standard. In fact, most organisms can persist for a long time on surfaces - from a few days to a few months (Kramer A. et al., 2006) - and it is impractical to perform frequent cleaning to keep surfaces disinfected. Thus, according to surveys in many healthcare facilities, more than half of the surfaces examined were found to be insufficiently clean. The World Health Organization (WHO) maintains that effective hand hygiene is the most important practice to prevent HAIs (Pittet D. et al., 2016). While current practices focus on improving hygiene protocols and specifically hand hygiene, several research efforts have been made to develop and implement new disinfection technologies (Humphreys H., 2014). Ultraviolet light (UV) has been proposed for the disinfection of contaminated surfaces (Casini B. et al., 2019) (Chang J. et al., 1985). Ultraviolet light has been shown to contribute to a radical reduction in the survival of micro-organisms and bacteria. This technology requires the use of powerful UV lamps that must be installed in hospital rooms. A major disadvantage of UV light is its reduced effectiveness in disinfecting shaded surfaces, which has led to the limited practical use of this technology (Andersen B. et al., 2006). In addition, UV exposure cannot be used in high traffic areas or in public areas, e.g. corridors and waiting rooms, as staff and patients cannot be exposed to UV light. An improved variation of the above technology is the use of surface coatings with UV light (Foster HA et al., 2011) (Hwang et al., 2020). These coatings produce cytotoxic substances and cause a marked decrease in the survival of microbial colonies. However, they do not sufficiently affect all different types of pathogens and are difficult to apply in a clinical setting as they require a constant source of photoactivation.

Επικαλύψεις που εμποτίζονται με μέταλλα, όπως ασήμι ή χαλκός, έχουν επίσης μελετηθεί ως αυτοαποστειρωμένες επιφάνειες και έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικές έως και αρκετές ώρες (Schmidt Μ. et al., 2012). Ωστόσο, αυτές οι μεταλλικές επιφάνειες πρέπει να επικαλύπτονται με διαβρωτικούς αναστολείς που μειώνουν την αποτελεσματικότητα της αντιμικροβιακής τους δράσης. Μια παρόμοια προσέγγιση που βασίζεται σε επικαλύψεις που περιέχουν τμήματα τεταρτοταγούς αμμωνίου σιλυλοξειδίου και τιτανυλοξειδίου αποδείχθηκε ότι μειώνουν αποτελεσματικά τον αριθμό CFU/cm<2>για εβδομάδες (Tamini A. et al., 2014). Αυτός ο ισχυρισμός παραμένει εξαιρετικά αμφισβητήσιμος καθώς η διαδικασία επικύρωσης συνδυάστηκε με τις κανονικές διαδικασίες καθαρισμού και ακόμη και κατά τη δεύτερη εβδομάδα χρήσης, ορισμένες από αυτές τις επικαλύψεις βρέθηκαν να μην πληρούν το κρίσιμο όριο μικρότερο των 5 CFU/cm<2>. Πιο πρόσφατα, επιφάνειες με γεωμετρικούς μικροσχηματισμούς προτάθηκαν ως πιθανή λύση για την αποτροπή προσκόλλησης μικροοργανισμών (Xu et al., 2017). Έχουν αναπτυχθεί αρκετές γεωμετρίες που αποτελούνται από μικροκολόνες ή μικροκανάλια (Mann Ε. et al., 2014) αλλά δεν έχει αναφερθεί κλινική επικύρωση αυτής της τεχνολογίας ούτε το ποσοστό μείωσης των παθογόνων. Coatings impregnated with metals, such as silver or copper, have also been studied as self-sterilizing surfaces and have been shown to be effective for up to several hours (Schmidt M. et al., 2012). However, these metal surfaces must be coated with corrosion inhibitors that reduce the effectiveness of their antimicrobial action. A similar approach based on coatings containing quaternary ammonium silyloxide and titanyloxide moieties was shown to effectively reduce the number of CFU/cm<2> for weeks (Tamini A. et al., 2014). This claim remains highly questionable as the validation process was combined with normal cleaning procedures and even in the second week of use, some of these coatings were found to not meet the critical threshold of less than 5 CFU/cm<2>. More recently, surfaces with geometric micropatterns have been proposed as a potential solution to prevent microbial attachment (Xu et al., 2017). Several geometries consisting of micropillars or microchannels have been developed (Mann E. et al., 2014) but no clinical validation of this technology nor pathogen reduction rate has been reported.

Οι παραπάνω τεχνολογίες έχουν εφαρμοστεί σε διάφορες χρήσεις όπως στην λαβή της πόρτας «PullClean» (Altitude Medical Incorporated). Πρόκειται για μια λαβή χαμηλής τεχνολογίας που ενσωματώνει ένα απολυμαντικό χεριών - που περιέχεται σε δοχείο μιας χρήσης - σε μια λαβή πόρτας. Το μειονέκτημα αυτού του προϊόντος είναι ότι βασίζεται στην προθυμία του ατόμου να το χρησιμοποιήσει, καθιστώντας δύσκολη την προβλεπόμενη αποτελεσματικότητά του. Επιπλέον, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς μια τέτοια λαβή μπορεί να ενσωματωθεί σε κάθε επιφάνεια ενός νοσοκομείου ή σε ένα δημόσιο χώρο. Αντίστοιχα έχει αναφερθεί εφαρμογή ακτινοβολίας UV σε πόμολα πόρτας με δυσκολία όμως εφαρμογής λόγω ότι η ακτινοβολία δεν πρέπει να έρθει σε επαφή με τον χρήστη, το υψηλό κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας (ενεργοβόρο) και την απαίτηση για ειδική διαμόρφωση του περιβάλλοντος χώρου. The above technologies have been applied in various uses such as the 'PullClean' door handle (Altitude Medical Incorporated). It's a low-tech handle that incorporates a hand sanitizer — contained in a single-use container — into a door handle. The downside of this product is that it relies on the individual's willingness to use it, making it difficult to predict its effectiveness. Moreover, it is difficult to imagine how such a handle can be integrated into every surface of a hospital or public space. Accordingly, the application of UV radiation to doorknobs has been reported, but with difficulty in application due to the fact that the radiation must not come into contact with the user, the high cost of installation and operation (energy-consuming) and the requirement for a special configuration of the surrounding area.

Τεχνολογίες θέρμανσης έχουν εφαρμοστεί για την απολύμανση επιφανειών με χρήση μεταλλικών θερμαντικών αντιστάσεων κάτω η ενσωματωμένα με την επιφάνεια. Βασικά προβλήματα αυτής τως εφαρμογής αποτελούν το υψηλό πάχος του φιλμ που περιέχει τα θερμαντικά στοιχεία, την έλλειψη ευκαμψίας του φιλμ, την υψηλή κατανάλωση σε ρεύμα που το κάνουν απαγορευτικό σε μεγάλες επιφάνειες αλλά και τον σημαντικό χρόνο που απαιτείται για να επανέρθει η επιφάνεια σε θερμοκρασία δωματίου με αποτέλεσμα να ενδείκνυται μόνο για εφαρμογές που δεν έρχεται συχνά σε επαφή με το δέρμα. Συστήματα θέρμανσης για χρήση στην απολύμανση ιατρικών εργαλείων (CN104622542B, CN204484251) έχουν αναφερθεί με σκοπό την μετάδοση της θερμότητας σε άλλα μέσα για την αποστείρωσή τους. Θερμαντικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί σε χερούλια πόρτας CN108543103A, CN111852182, τα οποία όμως δεν λύνουν το πρόβλημα της γρήγορης θέρμανσης και ψύξης για την αποφυγή εγκαυμάτων αφού θερμαίνεται ολόκληρο το χερούλι, ενώ αναγκάζεται ο χρήστης να περιμένει αρκετό διάστημα μέχρι να ψυχθεί. Heating technologies have been implemented to disinfect surfaces using metal heating resistors below or integrated with the surface. The main problems of this application are the high thickness of the film that contains the heating elements, the lack of flexibility of the film, the high current consumption that makes it prohibitive on large surfaces and the significant time required for the surface to return to room temperature as a result it is only suitable for applications where it does not come into frequent contact with the skin. Heating systems for use in the disinfection of medical instruments (CN104622542B, CN204484251) have been reported for the purpose of transmitting heat to other media to sterilize them. Heating elements have been used in door handles CN108543103A, CN111852182, but they do not solve the problem of rapid heating and cooling to prevent burns since the whole handle is heated, while the user is forced to wait for a long time until it cools down.

Περίληψη της εφεύρεσης Summary of the invention

Η εφεύρεση αποκαλύπτει ένα λεπτό και εύκαμπτο υμένιο (ταινία/film) (εφ’ εξής υμένιο) (Σχήμα 1) το οποίο φέρει μικροθερμαντήρες ενσωματωμένους στο σώμα του ή στην επιφάνεια του οι οποίοι δύναται να θερμαίνουν στιγμιαία την επιφάνεια, και η οποία στην συνέχεια ψύχεται εντός μερικών δευτερολέπτων σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και έχει ως αποτέλεσμα την μείωση των CAIs και των HAIs με την εφαρμογή του γρήγορου, θερμικού σοκ στους παθογόνους οργανισμούς που βρίσκονται στην επιφάνειά της, σκοτώνοντάς τους. Το υμένιο αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα (στρώμα 1) από μη αγώγιμο υλικό που παρέχει μηχανική υποστήριξη και θερμική μόνωση και από ένα δεύτερο στρώμα (στρώμα 2) που ενσωματώνει τους μικροαισθητήρες και παρέχει άμεση θέρμανση της επιφάνειας με την εφαρμογή κατάλληλης τάσης. Προαιρετικά το υμένιο αποτελείται από ένα επιπλέον στρώμα από μη ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό, το οποίο παρέχει προστασία για το δέρμα κατά την αφή. Το υμένιο φέρει ηλεκτρόδια που συνδέονται με τους μικροαισθητήρες. Με εφαρμογή κατάλληλης ηλεκτρικής τάσης το υμένιο θερμαίνεται με την ενεργοποίηση των μικροθερμαντήρων (Σχήμα 2) και έτσι τα παθογόνα που βρίσκονται στην επιφάνεια του στρώματος 2 ή 3 θανατώνονται αμέσως μόλις ενεργοποιούνται οι μικροθερμαντήρες. Το μικρό πάχος του υμενίου και η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του επιτρέπει την γρήγορη μεταβολή της θερμοκρασίας του από θερμοκρασία που θανατώνονται τα παθογόνα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος σε λίγα δευτερόλεπτα ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές που απαιτούν περιοδική επαφή με χρήστες. The invention discloses a thin and flexible film (film) (hereafter film) (Figure 1) which has micro-heaters integrated in its body or on its surface which can instantly heat the surface, and which is then cooled within seconds at ambient temperature and results in the reduction of CAIs and HAIs by applying a rapid, thermal shock to the pathogens on its surface, killing them. The film consists of a thin layer (layer 1) of non-conductive material that provides mechanical support and thermal insulation and a second layer (layer 2) that incorporates the microsensors and provides direct heating of the surface by applying an appropriate voltage. Optionally the film consists of an additional layer of non-electrically conductive material, which provides protection for the skin when touched. The film has electrodes that are connected to the microsensors. By applying an appropriate electrical voltage, the film is heated by activating the micro-heaters (Figure 2) and thus the pathogens on the surface of layer 2 or 3 are killed as soon as the micro-heaters are activated. The small thickness of the film and the technology used to manufacture it allow its temperature to quickly change from a temperature that kills pathogens to ambient temperature in a few seconds so that it can be used in applications that require periodic contact with users.

Σε κάποιες υλοποιήσεις το υμένιο αυτό είναι τοποθετημένο / ενσωματωμένο πάνω σε επιφάνειες υψηλής αφής, όπως λαβές πορτών και πόμολα, έπιπλα, ιατρικά καροτσάκια και εξοπλισμό ή ακόμη και μάσκες προστασίας. In some implementations this film is placed / embedded on high touch surfaces such as door handles and knobs, furniture, medical carts and equipment or even protective masks.

Περιγραφή των σχημάτων Description of the figures

Σχήμα 1. (Α) Υλοποίηση όπου το υμένιο (1) τοποθετημένο στην κορυφή μιας λαβής πόρτας (2) και συνδέεται με ένα καλώδιο (3) με μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. (Β) Υλοποίηση όπου το υμένιο, αποτελούμενο από 3 στρώματα (1,2,3), σε τομή. Το στρώμα 1, είναι πάχους <500 μm και είναι από υλικό χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας. Το στρώμα 2 είναι πάχους 0.1-5 μm και είναι ηλεκτρικά αγώγιμο. Το στρώμα 3 είναι πάχους 1-100 μm και είναι από μη ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό, κατά προτίμηση υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και μηχανικής αντοχής. Μια διάταξη μικροθερμαντήρων (III) παρέχει τοπική, εξαιρετικά γρήγορη θέρμανση. Το υμένιο ενσωματώνει επίσης αισθητήρες αφής (I) και αυλακώσεις (II). (Γ) Το υμένιο (1) τοποθετημένο πάνω σε μια επιφάνεια υψηλής συχνότητας αφής (2) που πρέπει να διατηρηθεί απολυμασμένη. Figure 1. (A) Implementation where the film (1) is placed on top of a door handle (2) and is connected by a cable (3) to a source of electricity. (B) Embodiment where the film, consisting of 3 layers (1,2,3), in section. Layer 1 is <500 µm thick and is made of low thermal conductivity material. Layer 2 is 0.1-5 µm thick and is electrically conductive. Layer 3 is 1-100 μm thick and is made of a non-electrically conductive material, preferably of high thermal conductivity and mechanical strength. A microheater array (III) provides local, ultra-fast heating. The film also incorporates touch sensors (I) and grooves (II). (C) The film (1) placed on a high frequency touch surface (2) which must be kept disinfected.

Σχήμα 2. (Α) Κάτοψη του υμενίου σε μια υλοποίηση, που δείχνει μία αρχιτεκτονική της συστοιχίας των μικροθερμαντήρων αποτελούμενη απο 6X3 μονάδες. Στην συγκεκριμένη υλοποίηση, κάθε μονάδα της συστοιχίας είναι ~ 2 mm x 2 mm. Ο σχεδιασμός είναι ευέλικτος καθώς μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί σε μέγεθος για να καλύψει περιοχές διαφορετικού μεγέθους. Τα σύμβολα δηλώνουν: I: Ακροδέκτης, II: Συστοιχία μικροθερμαντήρων, III: Αυλακώσεις. (Β) Το υμένυμένιο συνδέεται με μια πηγή ισχύος (I) και με έναν μικροελεγκτή (II) για τον ακριβή έλεγχο της ενεργοποίησής του. Στις εικόνες δεν εμφανίζονται οι αισθητήρες αφής που έχουν χρησιμοποιηθεί σε κάποιες υλοποιήσεις. Figure 2. (A) Top view of the membrane in one embodiment, showing a microheater array architecture consisting of 6X3 modules. In this embodiment, each unit of the array is ~2 mm x 2 mm. The design is flexible as it can easily be scaled in size to cover different sized areas. Symbols indicate: I: Terminal, II: Microheater array, III: Grooves. (B) The aluminum is connected to a power source (I) and to a microcontroller (II) to precisely control its activation. The images do not show the touch sensors that have been used in some implementations.

Σχήμα 3. Σε κάποιες υλοποιήσεις, η διαδικασία κατασκευής του υμενίου αποτελείται απο 4 βήματα: (I) Εναπόθεση Στρώματος 2, (II) Μεταφορά Σχεδίου στο Στρώμα 2, (III) Εναπόθεση Στρώματος 3, (IV) Επιλεκτική αφαίρεση υλικού από το στρώμα 1. Στην συγκεκριμένη υλοποίηση το υμένυμένιο αποτελείται από 3 στρώματα όπως αυτά υποδηλώνονται από τον διαφορετικό χρωματισμό. Στην συγκεκριμένη υλοποίηση το βήμα IV χρησιμοποιείται για την κατασκευή των αυλακώσεων στο υπόστρωμα (στρώμα 1) που επιτρέπουν στο υμένυμένιο να στερεωθεί σε μη επίπεδες επιφάνειες καθώς και για την ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας. Figure 3. In some embodiments, the film fabrication process consists of 4 steps: (I) Layer 2 Deposition, (II) Pattern Transfer to Layer 2, (III) Layer 3 Deposition, (IV) Selective Material Removal from Layer 1 In this particular embodiment, the membrane consists of 3 layers as indicated by the different coloring. In this particular embodiment step IV is used to make the grooves in the substrate (layer 1) that allow the foil to attach to non-flat surfaces as well as to minimize heat loss.

Σχήμα 4. Figure 4.

(A) Το 2D μοντέλο μεταφοράς θερμότητας που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της θερμικής απόδοσης του υμενίου αποτελούμενου από 4 υλικά: I: ΣΤΡΩΜΑ 1 (πυρίτιο), II: ΣΤΡΩΜΑ 2 (διοξείδιο του πυριτίου), III: Αέρας, IV: Επιφάνεια υψηλής συχνότητας αφής (σε θερμοκρασία περιβάλλοντος). (A) The 2D heat transfer model used to simulate the thermal performance of the film composed of 4 materials: I: LAYER 1 (silicon), II: LAYER 2 (silica), III: Air, IV: High frequency surface touch (at ambient temperature).

(Β) Το χρονο-εξαρτώμενο προφίλ θερμοκρασίας του άνω στρώματος (στρώμα 2) για διαφορετικά πάχη υποστρώματος (100-500 μm) όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικός παλμός 1 s. Το βέλος δείχνει τη χρονική διάρκεια της θέρμανσης/απολύμανσης. (B) The time-dependent temperature profile of the top layer (layer 2) for different substrate thicknesses (100–500 μm) when a 1 s electrical pulse is applied. The arrow shows the duration of heating/disinfection.

Αναλυτική περιγραφή και παραδείγματα Detailed description and examples

Η λειτουργία του υμενίου βασίζεται στην εφαρμογή τάσης ώστε οι ενσωματωμένοι μικροθερμαντήρες να αυξήσουν γρήγορα τη θερμοκρασία τους έως τους 60-150°C σκοτώνοντας στιγμιαία παθογόνους οργανισμούς που βρίσκονται στην επιφάνειά του. Λόγω του μικρού πάχους του υμενίου (σε κάποιες υλοποιήσεις οι μικροθερμαντήρες έχουν πάχος μικρότερο από 200 nm), η θερμότητα εντοπίζεται μόνο στο ανώτερο στρώμα του υμενίου και η απαγωγή θερμότητας και οι ρυθμοί μεταφοράς θερμότητας είναι εξαιρετικά γρήγοροι (σε ms). The function of the film is based on the application of voltage so that the built-in micro-heaters rapidly increase their temperature to 60-150°C instantly killing pathogens on its surface. Due to the small thickness of the film (in some embodiments the microheaters are less than 200 nm thick), heat is localized only to the top layer of the film, and the heat dissipation and heat transfer rates are extremely fast (in ms).

Σε μια υλοποίηση, το υμένιο αυτό αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα (στρώμα 1) από μη αγώγιμο υλικό που παρέχει μηχανική υποστήριξη και θερμική μόνωση και από ένα δεύτερο στρώμα (στρώμα 2) που ενσωματώνει τους μικροαισθητήρες και παρέχει άμεση θέρμανση της επιφάνειας με την εφαρμογή κατάλληλης τάσης. Σε κάποια υλοποίηση το στρώμα 1 έχει πάχος μικρότερο από 500 μm ώστε να είναι εύκαμπτο ενώ σε κάποιες υλοποιήσεις είναι από πολυμερές ή από πυρίτιο ή από γυαλί. Το στρώμα 2 έχει σε κάποιες υλοποιήσεις πάχος 0,1 μέχρι 5 μm πάχος ενώ είναι κατασκευασμένο από μέταλλο ή από ημιαγωγό ή από αγώγιμο πολυμερές. Σε κάποιες υλοποιήσεις το στρώμα 2 ενσωματώνει επίσης αισθητήρες αφής. In one embodiment, this film consists of a thin layer (layer 1) of non-conductive material that provides mechanical support and thermal insulation and of a second layer (layer 2) that incorporates the microsensors and provides direct heating of the surface by applying an appropriate voltage. In some embodiments the layer 1 has a thickness of less than 500 µm to be flexible while in some embodiments it is made of polymer or silicon or glass. Layer 2 is in some embodiments 0.1 to 5 µm thick and is made of a metal or a semiconductor or a conductive polymer. In some embodiments layer 2 also incorporates touch sensors.

Σε κάποιες υλοποιήσεις το υμένιο αποτελείται από ένα επιπλέον στρώμα από μη ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό, όπως γυαλί ή πολυμερές το οποίο παρέχει προστασία για το δέρμα κατά την αφή. In some embodiments the film consists of an additional layer of non-electrically conductive material such as glass or polymer which provides protection for the skin upon contact.

Επιπλέον σε κάποιες υλοποιήσεις το στρώμα 1 φέρει αυλακώσεις από την πλευρά που δεν εφάπτεται στο στρώμα 2, οι αυλακώσεις είναι προαιρετικές και έχουν διπλό ρόλο: καθιστούν το στρώμα αυτό εύκαμπτο και παρέχουν θερμική απομόνωση καθώς ο παγιδευμένος αέρας μέσα τους έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Υλοποιήσεις με τα τρία στρώματα εμφανίζονται στο σχήμα 1Β. In addition, in some embodiments layer 1 is grooved on the side not in contact with layer 2, the grooves are optional and have a dual role: they make this layer flexible and provide thermal insulation as the trapped air in them has a low thermal conductivity. Implementations with the three layers are shown in Figure 1B.

Σε κάποιες υλοποιήσεις οι μικροθερμαντήρες είναι κατανεμημένοι ομοιόμορφα στο στρώμα 2 ώστε να εξασφαλίζεται ομοιογενής θέρμανση της επιφάνειας 2 ή/και 3 σε περίπτωση ενεργοποίησης τους. In some embodiments, the microheaters are distributed uniformly in the layer 2 to ensure homogeneous heating of the surface 2 and/or 3 in the event of their activation.

Τα παθογόνα που βρίσκονται στην επιφάνεια του στρώματος 3 θανατώνονται όταν ενεργοποιούνται οι μικροθερμαντήρες μέσω της εφαρμογής τάσης στις άκρες τους. Η θέρμανση μπορεί να είναι στιγμιαία ενώ λόγω του μικρού πάχους του υμενίου η επιφάνεια του επανέρχεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος σε λίγα δευτερόλεπτα ή σε κλάσματα δευτερολέπτου μόλις διακοπεί η τάση. Η λειτουργία του υμενίου για την απολύμανση της επιφάνειας του απαιτεί μια παροχή ρεύματος και προαιρετικά έναν μικροελεγκτή (microcontroller) που να καθορίζει τον χρόνο της εφαρμογής της τάσης και την ένταση της παροχής (καθορίζει την μέγιστη θερμοκρασία που θα φτάσει το υμένιο). Pathogens on the surface of layer 3 are killed when the microheaters are activated by applying voltage to their tips. The heating can be instantaneous while due to the small thickness of the film its surface returns to ambient temperature in a few seconds or in fractions of a second as soon as the voltage is cut off. The function of the film to disinfect its surface requires a power supply and optionally a microcontroller that determines the time of voltage application and the intensity of the supply (determines the maximum temperature that the film will reach).

Σε μια υλοποίηση η ακολουθία λειτουργίας συστήματος με το υμένιο έχει ως εξής, τάση εφαρμόζεται στις άκρες του υμενίου στις οποίες είναι συνδεδεμένοι οι μικροθερμαντήρες (με ηλεκτρόδια), αυτοί ενεργοποιούνται, η θερμοκρασία απολύμανσης επιτυγχάνεται πολύ γρήγορα (σε δεκάδες msec), ενώ μετά από σύντομο ορισμένο χρονικό διάστημα (σε κάποιες υλοποιήσεις 300-500 ms) οι μικροθερμαντήρες απενεργοποιούνται αφήνοντας την επιφάνεια του υμενίου να φτάσει σε θερμοκρασία δωματίου σε κλάσματα του δευτερολέπτου (σε ms). Σε άλλη υλοποίηση η θέρμανση του υμενίου ενεργοποιείται με την επαφή της επιφάνειας του υμενίου με το δέρμα ή με άλλη επιφάνεια έτσι ώστε η ακολουθία λειτουργίας είναι η ακόλουθη : (1) οι μικροθερμαντήρες είναι απενεργοποιημένοι αρχικά, (2) το άτομο αγγίζει την πάνω επιφάνεια του υμενίου, (3) το υμένιο ανιχνεύει αυτό το γεγονός μέσω των ενσωματωμένων αισθητήρων αφής και ενεργοποιεί τους μικροθερμαντήρες αμέσως αφότου το άτομο σταματήσει να ακουμπά την επιφάνεια, (4) η θερμοκρασία απολύμανσης επιτυγχάνεται πολύ γρήγορα (σε δεκάδες msec), (3) μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα (π.χ. 300-500 ms) οι μικροθερμαντήρες απενεργοποιούνται αφήνοντας το υμένιο να φτάσει σε θερμοκρασία δωματίου σε κλάσματα του δευτερολέπτου (σε ms). Σύμφωνα με δοκιμές, είναι δυνατόν να ολοκληρωθεί αυτός ο θερμικός κύκλος σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. In one embodiment the membrane system operation sequence is as follows, voltage is applied to the ends of the membrane to which the micro-heaters (with electrodes) are connected, they are activated, the disinfection temperature is reached very quickly (in tens of msec), while after a short certain time interval (in some implementations 300-500 ms) the micro-heaters are turned off allowing the film surface to reach room temperature in fractions of a second (in ms). In another embodiment the heating of the film is activated by the contact of the surface of the film with the skin or with another surface so that the sequence of operation is as follows: (1) the microheaters are initially deactivated, (2) the person touches the upper surface of film, (3) the film detects this event through the built-in touch sensors and activates the micro-heaters immediately after the person stops touching the surface, (4) the disinfection temperature is reached very quickly (in tens of msec), (3) after certain time interval (eg 300-500 ms) the micro-heaters are switched off allowing the film to reach room temperature in fractions of a second (in ms). According to tests, it is possible to complete this thermal cycle in less than one second.

Η έννοια της ταχείας θέρμανσης και ψύξης χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων (π.χ. υπερ-παστερίωση του γάλακτος), αλλά δεν έχει εφαρμοστεί ποτέ για την απολύμανση επιφανειών. Ενδεικτικά, τα βακτήρια E.Coli καθίστανται ανενεργό σε 0.4 δευτερόλεπτα όταν θερμαίνονται στους 72°C (Sorqvist at al., 2003), ενώ οι ιοί της ηπατίτιδας Α απενεργοποιούνται ακαριαία στους 85 °C (Bidawid et al., 2000) στην βιβλιογραφία υπάρχει πλήρη λίστα των χρόνων απενεργοποίησης και θερμοκρασιών για κοινά βακτήρια και ιούς, βλ. ‘BOIL WATER’ Technical Brief από τον WHO, 2015) ενώ διαφορετικές παράμετροι θερμοκρασίας και χρόνου εφαρμόζονται για τα διαφορετικά παθογόνα. The concept of rapid heating and cooling is widely used in the food processing industry (eg ultra-pasteurization of milk), but has never been applied to surface disinfection. For example, E.Coli bacteria become inactive in 0.4 seconds when heated to 72°C (Sorqvist et al., 2003), while hepatitis A viruses are instantly inactivated at 85°C (Bidawid et al., 2000) in the literature there is full list of inactivation times and temperatures for common bacteria and viruses, see 'BOIL WATER' Technical Brief from WHO, 2015) while different temperature and time parameters are applied for different pathogens.

Υλοποίηση Implementation

Ο σχεδιασμός του υμενίου βασίστηκε στις πρόσφατες εξελίξεις στα εύκαμπτα, φορητά ηλεκτρονικά (Kim et al. 2012) και τους ευέλικτους, αισθητήρες MicroElectroMechanical Systems (MEMS) (Xu et al., 2003) καθώς έχουν αναπτυχθεί διάφορες διαδικασίες μικροκατασκευής για τη δημιουργία ευέλικτων συσκευών MEMS - μικροθερμαντήρες. The design of the film was based on recent advances in flexible, wearable electronics (Kim et al. 2012) and flexible, MicroElectroMechanical Systems (MEMS) sensors (Xu et al., 2003) as various microfabrication processes have been developed to create flexible MEMS devices. - micro heaters.

Σε μια υλοποίηση, όπως φαίνεται στο σχ. 2, ενσωματωμένοι μικροθερμαντήρες (τύπου μαιάνδρου) χρησιμοποιούνται για την παροχή ομοιόμορφης θέρμανσης σε ολόκληρη την περιοχή. Αυτή η συγκεκριμένη σχεδίαση δείχνει μία σειρά 18 μικροθερμαντήρων συνδεδεμένων σε σειρά ενώ ο αριθμός διαφέρει ανάλογα την επιφάνεια του υμενίου. In one embodiment, as shown in Fig. 2, integrated micro-heaters (meander type) are used to provide uniform heating throughout the area. This particular design shows an array of 18 microheaters connected in series with the number varying depending on the surface area of the film.

Σε διαφορετικές υλοποιήσεις η συστοιχία μικροθερμαντήρων τροφοδοτείται από τροφοδοτικό DC ή AC, με μπαταρία ή ακόμα και με μηχανισμό ανάκτησης ενέργειας από το περιβάλλον. Ένας ηλεκτρονικός μικροελεγκτής χρησιμοποιείται προαιρετικά για τον έλεγχο της διάρκειας και της ηλεκτρικής ισχύς της ενεργοποίησης. In different implementations the micro-heater array is powered by a DC or AC power supply, by a battery or even by an energy recovery mechanism from the environment. An electronic microcontroller is optionally used to control the duration and electrical power of the actuation.

Σε ένα πρωτότυπο που αναπτύχθηκε σε μια υλοποίηση, χρησιμοποιούνται τυπικές διαδικασίες μικροκατασκευής, που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συσκευών μικροθερμαντήρων - MEMS . Στο σχήμα 3, εμφανίζονται τα 4 βήματα της διαδικασίας που ακολουθούνται. Σε κάποιες υλοποιήσεις χρησιμοποιήθηκαν υλικά που είναι εδραιωμένα στην περιοχή των MEMS. Για το στρώμα 2, σε κάποιες υλοποιήσεις χρησιμοποιήσαμε μέταλλο και προτιμότερα Al, Cr / Au, ΙΤΟ ή πολυπυρίτιου. Για το στρώμα 3 σε κάποιες υλοποιήσεις, χρησιμοποιήθηκαν ένα θερμικά σταθερό πλαστικό και προτιμότερα παρυλένιο, ή SiO2ή νιτρίδιο του πυριτίου. In a prototype developed in one embodiment, standard microfabrication processes are used, used to make microheater devices - MEMS. Figure 3 shows the 4 steps of the process followed. In some implementations, materials established in the MEMS field have been used. For layer 2, in some implementations we used metal and preferably Al, Cr/Au, ITO or polysilicon. For layer 3 in some embodiments, a thermally stable plastic and preferably parylene, or SiO 2 , or silicon nitride were used.

Για τη μαζική παραγωγή του υμενίου (για να μειωθεί το κόστος), χρησιμοποιήθηκαν σε κάποιες υλοποιήσεις διαδικασία παραγωγής roll-to-roll με χρήση μόνο μετάλλων και πλαστικών υλικών ή διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλακετών PCB στον κλάδο των ηλεκτρονικών. Η διαδικασία παραγωγής του υμενίου με τυπικές διαδικασίες μικροκατασκευής, που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συσκευών μικροθερμαντήρων MEMS ακολουθεί τα βήματα: To mass produce the film (to reduce costs), a roll-to-roll production process using only metal and plastic materials or processes used to manufacture PCB boards in the electronics industry were used in some embodiments. The production process of the film by standard microfabrication processes, used to make MEMS microheater devices follows the steps:

Εναποτίθεται ομοιόμορφα, πάνω σε θερμικά μη αγώγιμο υπόστρωμα ένα στρώμα αγώγιμου υλικού (στρώμα 2) το οποίο αποτελεί τους μικροθερμαντήρες ενώ σε κάποιες υλοποιήσεις τοποθετείται μια επίστρωση από ένα προστατευτικό ηλεκτρικά μη αγώγιμο στρώμα υλικού. Σε κάποιες υλοποιήσεις δημιουργούνται αυλακώσεις στο υπόστρωμα για να επιτρέπει να στερεωθεί σε μη επίπεδες επιφάνειες καθώς και για την ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας. A layer of conductive material (layer 2) which constitutes the microheaters is deposited uniformly on a thermally non-conductive substrate, while in some embodiments a coating of a protective electrically non-conductive material layer is placed. In some embodiments, grooves are created in the substrate to allow it to be attached to non-flat surfaces as well as to minimize heat loss.

Για τη μαζική παραγωγή του υμενίου και για να μειώσουμε το κόστος, χρησιμοποιήσαμε σε κάποιες υλοποιήσεις διαδικασίες κατασκευής roll-to-roll όπου μόνο μέταλλα και πλαστικά υλικά χρησιμοποιούνται ενώ σε άλλες υλοποιήσεις εφαρμόσαμε διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλακετών PCB στον κλάδο των ηλεκτρονικών. Η διαδικασία επεξεργασίας roll-to-roll είναι μια διαδικασία κατασκευής ηλεκτρονικών διατάξεων σε ένα εύκαμπτο ρολό συνήθως από πλαστικό ή γυαλί. Το επιθυμητό σχέδιο μεταφέρεται στο ρολό με τεχνικές φωτολιθογραφίας ή εκτύπωσης. Οι παρακάτω δύο πίνακες (πίνακας 1 και πίνακας 2) συνοψίζουν τις δύο μεθοδολογίες (με αναφορά στα αντίστοιχα υλικά) με τις οποίες μπορεί να κατασκευαστεί το υμένυμένιο. To mass produce the film and to reduce costs, we used in some implementations roll-to-roll manufacturing processes where only metals and plastic materials are used while in other implementations we applied processes used to manufacture PCB boards in the electronics industry. Roll-to-roll processing is a process of manufacturing electronic devices on a flexible roll usually made of plastic or glass. The desired design is transferred to the roll by photolithography or printing techniques. The following two tables (table 1 and table 2) summarize the two methodologies (with reference to the respective materials) by which the membrane can be manufactured.

Πίνακας 1. Βήματα παραγωγής του υμενίου με διεργασίες μικροκατασκευών μικροαισθητήρων (microfabrication/MEMS) που εφαρμόστηκαν σε διαφορετικές υλοποιήσεις Table 1. Film production steps with microfabrication/MEMS processes applied in different implementations

Πίνακας 2. Βήματα παραγωγής του υμενίου με διεργα σε διαφορετικές υλοποιήσεις Table 2. Production steps of the interfacial film in different implementations

σία Ρολό-σε-Ρολό (Roll-to-Roll) που εφαρμόστηκαν sia Roll-to-Roll (Roll-to-Roll) that were applied

* To ITO είναι ένα διαφανές μέταλλο/οξείδιο. Είναι κατάλληλο για εφαρμογές όπου η λειτουργικότητα και η αισθητική είναι σημαντικές (π.χ. γυάλινες πόρτες, καθρέφτες). * ITO is a transparent metal/oxide. It is suitable for applications where functionality and aesthetics are important (eg glass doors, mirrors).

Επιβεβαίωση λειτουργίας με προσομοιώσεις Functional confirmation with simulations

Πραγματοποιήθηκε μια δισδιάστατη προσομοίωση μεταφοράς θερμότητας (σε COMSOL) για να αποδείξουμε την λειτουργία του και υπολογιστικά. Στόχος ήταν να αποδειχτεί και θεωρητικά ότι ένας απλός θερμικός κύκλος που αποτελείται από μια φάση θέρμανσης, μια φάση απολύμανσης (σταθερή κατάσταση/θερμοκρασία) και μια φάση ψύξης, μπορεί να ολοκληρωθεί σε περίπου ένα δευτερόλεπτο. Θέτουμε τον στόχο η διάρκεια ενός μόνο θερμικού κύκλου να είναι 1 s. Πρακτικά - η περίοδος μεταξύ δύο διαδοχικών ενεργοποιήσεων - αγγιγμάτων του υμενίου αναμένεται να είναι τουλάχιστον λίγα δευτερόλεπτα. A 2D heat transfer simulation (in COMSOL) was performed to demonstrate its operation computationally. The aim was to demonstrate theoretically that a simple thermal cycle consisting of a heating phase, a disinfection phase (steady state/temperature) and a cooling phase can be completed in about one second. We aim for the duration of a single thermal cycle to be 1 s. Practically - the period between two successive activations - membrane touches is expected to be at least a few seconds.

Το μοντέλο του COMSOL (χρήση εμπορικά διαθέσιμου λογισμικού για προσομοιώσεις φυσικών διεργασιών, γνωστό στην βιβλιογραφία) (Joyti Β. et al.,2016) αποτελείται από ένα υπόστρωμα (στρώμα 1) πυριτίου διαφόρων πάχους (100 - 500 μm) και ένα φιλμ SiO2(γυαλί) (στρώμα 2) πάχους 5 μm με ενσωματωμένους μικροθερμαντήρες στο οποίο επικάθονται υποθετικά τα παθογόνα (Σχήμα 4Α) Στην προσομοίωση, η πυκνότητα του φιλμ SiO2(στρώμα 2 στο σχήμα 3Α) είναι 2500 [kg/m<3>], η θερμική αγωγιμότητα είναι 1.4 [W/mK] και η θερμική χωρητικότητα είναι 750 [J/kgK], Η πυκνότητα του πυριτίου (στρώμα 1) είναι 2320 [kg/m<3>], η θερμική αγωγιμότητα είναι 1.49 [W/mK] και η θερμική χωρητικότητα είναι 678 [J/kgK], Το δυναμικό ιξώδες, η πυκνότητα, η θερμική αγωγιμότητα και η θερμική αγωγιμότητα του αέρα χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τη βάση δεδομένων του COMSOL. The COMSOL model (using commercially available software for simulations of physical processes, known in the literature) (Joyti B. et al., 2016) consists of a substrate (layer 1) of silicon of various thicknesses (100 - 500 μm) and a SiO2 film ( glass) (layer 2) 5 μm thick with built-in microheaters on which the pathogens are hypothetically deposited (Figure 4A) In the simulation, the density of the SiO2 film (layer 2 in Figure 3A) is 2500 [kg/m<3>], the thermal conductivity is 1.4 [W/mK] and the thermal capacity is 750 [J/kgK], The density of silicon (layer 1) is 2320 [kg/m<3>], the thermal conductivity is 1.49 [W/mK] and the heat capacity is 678 [J/kgK], Dynamic viscosity, density, thermal conductivity and thermal conductivity of air are used according to the COMSOL database.

Υποθέσαμε ότι η θερμότητα μεταφέρεται στον αέρα μέσω ελεύθερης μεταφοράς και ότι ο πυθμένας του υποστρώματος πυριτίου συνδέεται με μια ψήκτρα (π.χ. στη λαβή της πόρτας). Υποθέσαμε επίσης ότι το γυάλινο φιλμ θερμαίνεται ομοιόμορφα. Προσομοιώσαμε την εξαρτώμενη από το χρόνο θερμοκρασία του γυάλινου φιλμ όταν ένας ηλεκτρικός παλμός ενεργοποιεί τους μικροθερμαντήρες για 1 δευτερόλεπτο. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τα ακόλουθα (εικόνα 4Β): 70 ms και 400 ms χρειάζονται για να φτάσουν τα υποστρώματα πυριτίου 100 μm και πάχους 500 μm - από τη θερμοκρασία δωματίου - στη θερμοκρασία στόχου των 150°C αντίστοιχα. Μια παρόμοια χρονική απόκριση λήφθηκε κατά τη φάση ψύξης. Η φάση απολύμανσης (όπου η θερμοκρασία είναι σταθερή) διήρκεσε ~ 800 ms και ~ 200 ms για τα υποστρώματα πυριτίου 100 μm και 500 μm αντίστοιχα. Πρέπει να υπογραμμίσουμε ότι αναμένονται πολύ σύντομοι χρόνοι απόκρισης, καθώς οι ρυθμοί μεταφοράς θερμότητας στη μικροκλίμακα είναι εξαιρετικά γρήγοροι. Προηγούμενες μελέτες υποδηλώνουν ότι τέτοια σύντομα θερμικά σοκ είναι επαρκή για να σκοτώσουν στιγμιαία τυχόν παθογόνα που εναποτίθενται σε μολυσμένες επιφάνειες (Parry JV et al., 1984). We assumed that the heat is transferred to the air by free convection and that the bottom of the silicon substrate is connected to a brush (e.g. to the door handle). We also assumed that the glass film is heated uniformly. We simulated the time-dependent temperature of the glass film when an electrical pulse activates the microheaters for 1 second. The results confirm the following (figure 4B): 70 ms and 400 ms are needed to reach the 100 µm and 500 µm thick silicon substrates - from room temperature - to the target temperature of 150°C respectively. A similar time response was obtained during the cooling phase. The decontamination phase (where the temperature is constant) lasted ~800 ms and ~200 ms for the 100 µm and 500 µm silicon substrates respectively. It should be emphasized that very short response times are expected, since heat transfer rates at the microscale are extremely fast. Previous studies suggest that such brief heat shocks are sufficient to instantly kill any pathogens deposited on contaminated surfaces (Parry JV et al., 1984).

Η απαιτούμενη ηλεκτρική ισχύς για την ολοκλήρωση ενός πλήρους θερμικού κύκλου ήταν ~ 10<9>x 10<11>W/m<3>(ανάλογα με το πάχος του υποστρώματος). Αυτό σημαίνει, για μια λαβή πόρτας (συνολική επιφάνεια 0,01 m<2>), μια τυπική μπαταρία αυτοκινήτου θα διαρκέσει χιλιάδες κύκλους. Για επιφάνειες που χρησιμοποιούνται πολύ συχνά (π.χ. νοσοκομεία), μπορεί να είναι σκόπιμο να συνδεθεί το θερμαντικό σύστημα με το υμένιο με παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος. Εάν η θερμοκρασία-στόχος είναι χαμηλότερη (π.χ. 100°C), τότε η κατανάλωση ισχύος θα μειωθεί σημαντικά. Πρέπει να αναφέρουμε ότι στην απίθανη περίπτωση να το αγγίξει κάποιος ενώ είναι ακόμα ζεστό, η θερμοκρασία του ανθρώπινου δέρματος δεν θα αυξηθεί σημαντικά. Αυτό οφείλεται στη μεγάλη θερμική χωρητικότητα του ανθρώπινου ιστού σε σύγκριση με τη θερμική χωρητικότητα του υμενίου. Τα παραπάνω αποτελέσματα αποδεικνύουν το εύρος λειτουργίας του υμενίου και παρέχουν μια εκτίμηση της αναμενόμενης θερμικής απόδοσής του. The electrical power required to complete a complete thermal cycle was ~ 10<9>x 10<11>W/m<3> (depending on substrate thickness). This means, for a door handle (0.01 m<2> total area), a typical car battery will last thousands of cycles. For surfaces that are used very frequently (eg hospitals), it may be advisable to connect the heating system to the film with an AC supply. If the target temperature is lower (eg 100°C), then the power consumption will be significantly reduced. It should be mentioned that in the unlikely event that someone touches it while it is still warm, the temperature of human skin will not rise significantly. This is due to the large heat capacity of human tissue compared to the heat capacity of the membrane. The above results demonstrate the operating range of the film and provide an estimate of its expected thermal performance.

Η χρήση της συσκευής θέρμανσης υμενίου έχει σκοπό να βελτιώσει σημαντικά την υγιεινή και, ως εκ τούτου, να ελαχιστοποιήσει τη μετάδοση των HAIs και CAIs. Μπορεί να ενσωματωθεί σε υπάρχουσες επιφάνειες χωρίς να δυσχεραίνει την χρήση τους. Έτσι θερμαντική συσκευή βασιζόμενη στο αναφερόμενο υμένιο είναι επεκτάσιμη σε μέγεθος και με ευπροσάρμοστο σχεδίασμά και μπορεί να έχει πολλές χρήσεις σε επιφάνειες που έρχονται σε επαφή με χρήστες όπως να τοποθετηθεί πάνω από μια λαβή πόρτας νοσοκομείου, σε μια λαβή πόρτας σε ταξί, σε ένα κιγκλίδωμα σκάλας σε μια αίθουσα συναυλιών, στο πάτωμα, σε χειρουργικά εργαλεία και ιατρικά όργανα για να εξασφαλίσει την απομάκρυνση παθογόνων. Η ταχύτητα θέρμανσης και επαναφοράς σε θερμοκρασία δωματίου την κάνουν ασφαλή για χρήση από το κοινό. Το δυνητικά χαμηλό κόστος κατασκευής και η ελάχιστη συντήρηση, καθιστούν επίσης την ιδανική λύση για χρήση σε οποιαδήποτε επιφάνεια υψηλής συχνότητας αφής. The use of the film warmer is intended to significantly improve hygiene and thereby minimize the transmission of HAIs and CAIs. It can be integrated into existing surfaces without making their use difficult. Thus, a heating device based on said film is scalable in size and versatile in design, and can have many uses on surfaces in contact with users such as being placed over a hospital door handle, on a taxi door handle, on a stair railing in a concert hall, on the floor, on surgical instruments and medical instruments to ensure the removal of pathogens. The speed of heating and returning to room temperature make it safe for use by the public. Potentially low manufacturing costs and minimal maintenance also make it an ideal solution for use on any high touch frequency surface.

ΑΝΑΦΟΡΕΣ REFERENCES

1. Altitude Medical Incorporated, https://www.pullcean.com/ 1. Altitude Medical Incorporated, https://www.pullcean.com/

2. Andersen, B., Banrud, H., B∅e, E., BcEcon, Bjordal, O., Drangsholt, F. (2006) ‘Comparison of UV C Light and Chemicals for Disinfection of Surfaces in Hospital Units Infection control and hospital epidemiology, vol. 27, no. 7. 2. Andersen, B., Banrud, H., B∅e, E., BcEcon, Bjordal, O., Drangsholt, F. (2006) 'Comparison of UV C Light and Chemicals for Disinfection of Surfaces in Hospital Units Infection control and hospital epidemiology, vol. 27, no. 7.

3. Bidawid S. et al. ‘ Heat Inactivation of Hepatitis A Virus in Dairy Foods ’, J Food Prot (2000) Apr;63(4):522-8., doi: 10.4315/0362-028x-63.4.522. 3. Bidawid S. et al. 'Heat Inactivation of Hepatitis A Virus in Dairy Foods', J Food Prot (2000) Apr;63(4):522-8., doi: 10.4315/0362-028x-63.4.522.

4. Casini B., et al., ‘Evaluation of an Ultraviolet C (UVC) Light-Emitting Device for Disinfection of High Touch Surfaces in Hospital Critical Areas ’, Int J Environ Res Public Health. 2019 Oct; 16(19): 3572. Published online 2019 Sep 24. doi: 10.3390/ijerphl6193572. 4. Casini B., et al., 'Evaluation of an Ultraviolet C (UVC) Light-Emitting Device for Disinfection of High Touch Surfaces in Hospital Critical Areas', Int J Environ Res Public Health. 2019 Oct; 16(19): 3572. Published online 2019 Sep 24. doi: 10.3390/ijerphl6193572.

5. Chang, J., Ossoff, S., Lobe, D., Dorfinan, M., Dumais, C., Qualls, R., Johnson, D. (1985), ‘UV Inactivation of Pathogenic And Indicator Microorganisms ’, Applied And Environmental Microbiology, p. 1361-1365. 5. Chang, J., Ossoff, S., Lobe, D., Dorfinan, M., Dumais, C., Qualls, R., Johnson, D. (1985), 'UV Inactivation of Pathogenic And Indicator Microorganisms', Applied And Environmental Microbiology, p. 1361-1365.

6. Chang W J. Akin D.. Sedlak M,, Ladisch M.R., Rashid Bashir. ‘ Polv(dimethvlsiloxane') ('PDMS) and Silicon Hybrid Biochip for Bacterial Culture’, Biomedical Microdevices. 11/2003; 5(41:281-290. 6. Chang W J. Akin D.. Sedlak M,, Ladisch M.R., Rashid Bashir. 'Polv(dimethvlsiloxane') ('PDMS) and Silicon Hybrid Biochip for Bacterial Culture', Biomedical Microdevices. 11/2003; 5(41:281-290.

7. Chaudhury A. et al., ‘A 3D Printed Touch-activated, Sanitizer Dispensing Device for Reducing Healthcare Acquired Infections’, Journal of 3D Printing in Medicine (in press). 7. Chaudhury A. et al., 'A 3D Printed Touch-activated, Sanitizer Dispensing Device for Reducing Healthcare Acquired Infections', Journal of 3D Printing in Medicine (in press).

8. Dancer S.J., (2004), ‘How do we assess hospital cleaning? A proposal for microbiological standards for surface hygiene in hospitals ', Journal of Hospital Infection, 56, 10-15. 8. Dancer S.J., (2004), 'How do we assess hospital cleaning? A proposal for microbiological standards for surface hygiene in hospitals', Journal of Hospital Infection, 56, 10-15.

9. Foster H.A., Ditta I.B., Varghese S. and Steele A. (2011), ‘Photocatalytic disinfection using titanium dioxide: spectrum and mechanism of antimicrobial activity’, Appl Microbiol Biotechnol. Jun;90(6): 1847-68. doi: 10.1007/s00253-011-3213-7. 9. Foster H.A., Ditta I.B., Varghese S. and Steele A. (2011), 'Photocatalytic disinfection using titanium dioxide: spectrum and mechanism of antimicrobial activity', Appl Microbiol Biotechnol. Jun;90(6): 1847-68. doi: 10.1007/s00253-011-3213-7.

10. Gikas A., et al. ‘Prevalence Study of Hospital-Acquired Infections in 14 Greek Hospitals: Planning From the Local to the National Surveillance Level’, J Hosp Infect, (2002) Apr;50(4):269-75, doi: 10.1053/jhin.2002.1181. 10. Gikas A., et al. 'Prevalence Study of Hospital-Acquired Infections in 14 Greek Hospitals: Planning From the Local to the National Surveillance Level', J Hosp Infect, (2002) Apr;50(4):269-75, doi: 10.1053/jhin.2002.1181.

11. Gupta S., Navaraj W.T., Lorenzelli L. and Dahiya R., ‘Ultra-thin chips for high-performance flexible electronics’, 2018, npj Flexible Electronics, 2 (1): 8. ISSN 2397-4621. 11. Gupta S., Navaraj W.T., Lorenzelli L. and Dahiya R., 'Ultra-thin chips for high-performance flexible electronics', 2018, npj Flexible Electronics, 2 (1): 8. ISSN 2397-4621.

12. Haque M., Sartelli M., McKimm J. and Bakar M.A., ‘Health care-associated infections an overview ’, Infect Drug Resist. 2018; 11: 2321-2333, doi: 10.2147/IDR.S 177247. 12. Haque M., Sartelli M., McKimm J. and Bakar M.A., 'Health care-associated infections an overview', Infect Drug Resist. 2018? 11: 2321-2333, doi: 10.2147/IDR.S 177247.

13. Hu M., Du H., Ling S., Fu Y., Chen Q., Chow L., Li B., (2004), ‘A silicon-on-insulator based micro check valve J. Micromech. Microeng. 14, 382-387 13. Hu M., Du H., Ling S., Fu Y., Chen Q., Chow L., Li B., (2004), ‘A silicon-on-insulator based micro check valve J. Micromech. Microeng. 14, 382-387

14. Humphreys, H. (2014) ‘Self-disinfecting and Microbiocide-Impregnated Surfaces and Fabrics: 14. Humphreys, H. (2014) 'Self-disinfecting and Microbiocide-Impregnated Surfaces and Fabrics:

What Potential in Interrupting the Spread of Healthcare-Associated Infection? ’, Clinical Infectious Diseases 58(6): 848-53. What Potential in Interrupting the Spread of Healthcare-Associated Infection? ’, Clinical Infectious Diseases 58(6): 848-53.

15. Hydraulic Accumulator, www.valvehvdraulic.info/hvdraulic-accessories/spring-loaded-tvpehvdraulic-accumulators.html 15. Hydraulic Accumulator, www.valvehvdraulic.info/hvdraulic-accessories/spring-loaded-tvpehvdraulic-accumulators.html

16. Hwang et al., ‘Photobactericidal activity activated by thiolated gold nanoclusters at low flux levels of white light’, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15004-6. 16. Hwang et al., 'Photobactericidal activity activated by thiolated gold nanoclusters at low flux levels of white light', Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15004-6.

17. Jyoti B. et al., ‘ Designing and Simulation of Micro Resistor Beam using COMSOL ', International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering (2016), DOI: 10.15662/IJAREEIE.2016.0508065. 17. Jyoti B. et al., 'Designing and Simulation of Micro Resistor Beam using COMSOL', International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering (2016), DOI: 10.15662/IJAREEIE.2016.0508065.

18. Kim D-H., Ghaffari R., Lu N., and Rogers J.A. (2012), ‘Flexible and Stretchable Electronics for Biointegrated Devices ', Annual Review of Biomedical Engineering, Vol. 14: 113-128. 18. Kim D-H., Ghaffari R., Lu N., and Rogers J.A. (2012), 'Flexible and Stretchable Electronics for Biointegrated Devices', Annual Review of Biomedical Engineering, Vol. 14: 113-128.

19. Klevens RM, Edwards JR, Richards CL, et al. ‘Estimating health care-associated infections and deaths in US hospitals ', 2002. Public Health Rep. 2007;122:160 19. Klevens RM, Edwards JR, Richards CL, et al. 'Estimating health care-associated infections and deaths in US hospitals', 2002. Public Health Rep. 2007;122:160

20. Kramer, A., Schwebke, I., Kampf, G. (2006) How long do nosocomial pathogens persist on inanimate surfaces? Asystematic review, BMC Infectious Diseases, 6:130. 20. Kramer, A., Schwebke, I., Kampf, G. (2006) How long do nosocomial pathogens persist on inanimate surfaces? A systematic review, BMC Infectious Diseases, 6:130.

21. Mann, E., Manna, D., Mettetal, M., May, R., Dannemiller, E., Chung, K., Brennan, A., Reddy, S. 21. Mann, E., Manna, D., Mettetal, M., May, R., Dannemiller, E., Chung, K., Brennan, A., Reddy, S.

(2014) Surface micropattern limits bacterial contamination, Antimicrobial Resistance and Infection Control, 3:28. (2014) Surface micropattern limits bacterial contamination, Antimicrobial Resistance and Infection Control, 3:28.

22. Martin B.J., Armstrong T.J., Foulke J. A., Natarajan S., Klinenberg E., Serbia E., Rempel D. (1996), ‘Keyboard reaction force and finger flexor electromyograms during computer keyboard work’, Hum Factors. Dec;38(4):654-64. 22. Martin B.J., Armstrong T.J., Foulke J.A., Natarajan S., Klinenberg E., Serbia E., Rempel D. (1996), 'Keyboard reaction force and finger flexor electromyograms during computer keyboard work', Hum Factors. Dec;38(4):654-64.

23. Martone, WJ., Jarvis, WR., Culver, DH., Haley, RW. (1992) Incidence and nature of endemic and epidemic nosocomial infections. In: Bennett JV, Brachman PS, eds. Hospital infections. Boston: Little, Brown, and Company, 577-96. 23. Martone, WJ., Jarvis, WR., Culver, DH., Haley, RW. (1992) Incidence and nature of endemic and epidemic nosocomial infections. In: Bennett JV, Brachman PS, eds. Hospital infections. Boston: Little, Brown, and Company, 577-96.

24. Parylene Thermal Properties, https://pctconformalcoating.com/parylene/parylene-thermalproperties/ 24. Parylene Thermal Properties, https://pctconformalcoating.com/parylene/parylene-thermalproperties/

25. Parry J.V. and Mortimer P.P., ‘The Heat Sensitivity of Hepatitis A Virus Determined by a Simple Tissue Culture Method’, J Med Virol, 1984;14(3):277-83, doi: 10.1002/jmv.1890140312. 25. Parry J.V. and Mortimer P.P., 'The Heat Sensitivity of Hepatitis A Virus Determined by a Simple Tissue Culture Method', J Med Virol, 1984;14(3):277-83, doi: 10.1002/jmv.1890140312.

26. Petersen, Kurt (1982), ‘Silicon as a mechanical material’, Proceedings of the IEEE 70 (5): 420-457. doi: 10.1109/PROC.1982.12331. 26. Petersen, Kurt (1982), 'Silicon as a mechanical material', Proceedings of the IEEE 70 (5): 420-457. doi: 10.1109/PROC.1982.12331.

27. Pittet D., Allegranzi B., Sax H, et al. ‘WHO Global Patient Safety Challenge, World Alliance for Patient Safety Evidence-based model for hand transmission during patient care and the role of improved practices Lancet Infect Dis. 2006;6(10):641-652. 27. Pittet D., Allegranzi B., Sax H, et al. 'WHO Global Patient Safety Challenge, World Alliance for Patient Safety Evidence-based model for hand transmission during patient care and the role of improved practices Lancet Infect Dis. 2006;6(10):641-652.

28. Pottage, T., Richardson, C., Parks, S., Walker, J.T., Bennett, A.M. (2010) Evaluation of hydrogen peroxide gaseous disinfection systems to decontaminate viruses, Journal of Hospital Infection, 74, 55 - 61 28. Pottage, T., Richardson, C., Parks, S., Walker, J.T., Bennett, A.M. (2010) Evaluation of hydrogen peroxide gaseous disinfection systems to decontaminate viruses, Journal of Hospital Infection, 74, 55 - 61

29. Schmidt M.G., Attaway H.H., Sharpe P.A., John J., Sepkowitz K.A., Morgan A., Fairey S.E., Singh S., Steed L.L., Cantey J.R., Freeman K.D., Michels H.T., Salgado CD. (2012), ‘Sustained Reduction of Microbial Burden on Common Hospital Surfaces through Introduction of Copper \ Journal of Clinical Microbiology, 50, No.7, p. 2217-2223. 29. Schmidt M.G., Attaway H.H., Sharpe P.A., John J., Sepkowitz K.A., Morgan A., Fairey S.E., Singh S., Steed L.L., Cantey J.R., Freeman K.D., Michels H.T., Salgado CD. (2012), 'Sustained Reduction of Microbial Burden on Common Hospital Surfaces through Introduction of Copper \ Journal of Clinical Microbiology, 50, No.7, p. 2217-2223.

30. Sorqvist S., ‘Heat Resistance in Liquids of Enterococcus Spp., Listeria Spp., Escherichia Coli, Yersinia Enter ocolitica, Salmonella Spp. And Campylobacter Spp’, Acta Vet Scand (2003); 44(1-2): 1-19, doi: 10.1186/1751-0147-44-1. 30. Sorqvist S., 'Heat Resistance in Liquids of Enterococcus Spp., Listeria Spp., Escherichia Coli, Yersinia Enter ocolitica, Salmonella Spp. And Campylobacter Spp', Acta Vet Scand (2003); 44(1-2): 1-19, doi: 10.1186/1751-0147-44-1.

31. Tamini, A., Carlino, S., Gebra, C. (2014) Long term efficacy of o self disinfecting coating in an intensive care unit, American Journal of Infection Control, 42: 1178-81. 31. Tamini, A., Carlino, S., Gebra, C. (2014) Long term efficacy of a self disinfecting coating in an intensive care unit, American Journal of Infection Control, 42: 1178-81.

32. Wilks, S.A., Michels, H. and Keevil, C.W. (2005), ‘The Survival of Escherichia coli 0157 on a Range of Metal Surfaces’. International Journal of Food Microbiology, 105, 445-454. 32. Wilks, S.A., Michels, H. and Keevil, C.W. (2005), 'The Survival of Escherichia coli 0157 on a Range of Metal Surfaces'. International Journal of Food Microbiology, 105, 445-454.

33. Weber, D., Rutala, W., Miller, M., Huslage, K., Sickbert-Bennett, E. (2010) Role of hospital surfaces in the transmission of emerging health care associated pathogens: Norovirus, Clostridium difficile, and Acinetobacter Species, American Journal of Infection Control, 8:S25-33. 33. Weber, D., Rutala, W., Miller, M., Huslage, K., Sickbert-Bennett, E. (2010) Role of hospital surfaces in the transmission of emerging health care associated pathogens: Norovirus, Clostridium difficile, and Acinetobacter Species, American Journal of Infection Control, 8:S25-33.

34. Wojgani H. et al., ‘Hospital Door Handle Design and Their Contamination With Bacteria: AReal Life Observational Study. Are We Pulling Against Closed Doors?’, PLoS One, 2012;7(10):e40171., doi: 10.1371/journal.pone.0040171. Epub 2012 Oct 15. 34. Wojgani H. et al., 'Hospital Door Handle Design and Their Contamination With Bacteria: A Real Life Observational Study. Are We Pulling Against Closed Doors?', PLoS One, 2012;7(10):e40171., doi: 10.1371/journal.pone.0040171. Epub 2012 Oct 15.

35. World Health Organization, Health care-associated infections FACT SHEET, http://www.who.int/gpsc/country_work/gpsc_ccisc_fact_sheet_en.pdf 35. World Health Organization, Health care-associated infections FACT SHEET, http://www.who.int/gpsc/country_work/gpsc_ccisc_fact_sheet_en.pdf

36. World Health Organization (2009) WHO Guidelines on hand hygiene in health care. 36. World Health Organization (2009) WHO Guidelines on hand hygiene in health care.

37. World Health Organization, ‘ BOIL WATER ’, Technical Brief, https://www.vdio.int/water_sanitation_health/publications/boihng-water/en/ 37. World Health Organization, ‘BOIL WATER’, Technical Brief, https://www.vdio.int/water_sanitation_health/publications/boihng-water/en/

38. World Health Organization (2011) Report on the Burden of Endemic Health Care-Associated Infection Worldwide. 38. World Health Organization (2011) Report on the Burden of Endemic Health Care-Associated Infection Worldwide.

39. Xu Y., Jiang F., Tai Y-C., Huang A., Ho C-M., and Newbem S. (2003), ‘Flexible Shear-Stress Sensor Skin and its Application to Unmanned Aerial Vehicle’, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 105, pp. 321-329, 2003. 39. Xu Y., Jiang F., Tai Y-C., Huang A., Ho C-M., and Newbem S. (2003), 'Flexible Shear-Stress Sensor Skin and its Application to Unmanned Aerial Vehicle', Sensors and Actuators A : Physical, vol. 105, pp. 321-329, 2003.

40. Xu et al., ‘Surface micropattern reduces colonization and medical device-associated infections ’, J Med Microbiol. 2017 Nov; 66(11): 1692-1698. Published online 2017 Oct 6. doi: 10.1099/jmm.0.000600. 40. Xu et al., 'Surface micropattern reduces colonization and medical device-associated infections', J Med Microbiol. 2017 Nov; 66(11): 1692-1698. Published online 2017 Oct 6. doi: 10.1099/jmm.0.000600.

41. CN104622542B, (WANG YANJUN, 15/2/2017 41. CN104622542B, (WANG YANJUN, 2/15/2017

42.CN204484251U, (WANG YANJUN), 22/7/2015 42.CN204484251U, (WANG YANJUN), 7/22/2015

43.CN108543103A, (ZHOU ZHIYI), 18/9/2018 43.CN108543103A, (ZHOU ZHIYI), 9/18/2018

44.CN1 11852182, (ZHOU ZHIYI), 30/10/2020 44.CN1 11852182, (ZHOU ZHIYI), 10/30/2020

Claims

New set of claims

1 A method of fabricating a film comprising a thermally stable and electrically insulating substrate and an array of connected micro-heaters, which are embedded in the surface of the substrate and are less than 5 µm thick, and which film is configured to be heated by applying current to array of micro-heaters, and which method includes at least the step of uniformly depositing, on a thermally non-conductive substrate, a layer of conductive material which can be heated by applying voltage to the micro-heaters, and where the coatings and depositions of the materials are made with the roll to roll method.

2. Use of a heated film, which is manufactured by the manufacturing method of claim 1 or by another method, which includes a thermally stable and electrically insulating substrate and an array of connected micro-heaters, which are embedded in the surface of the substrate and have a thickness of less than 5 mm, and which film is configured to be heated by applying current to the array of micro-heaters, for disinfecting surfaces from pathogenic microorganisms.

3 Use of a heating element which consists of at least one layer of the heated film, which is manufactured by the manufacturing method of claim 1 or by another method, and which heated film includes a thermally stable and electrically insulating substrate and an array of connected microheaters the which are embedded in the surface of the substrate and are less than 5 mm thick, which is configured to be heated by applying current to the array of micro-heaters, and a power source which power source is a battery and/or constant power supply and/or alternative source such as solar panels or from a tribological source or by inductive coupling or a combination thereof, configured so that said heated film is heated by the application of electrical voltage from the current source, for surface disinfection by heating the film to temperatures of 50- 150 °C and then cooling it to ambient temperature by turning off the voltage supply, in one or more repetitions.

4. Use of the heating element according to claim 3 for the disinfection of surfaces in contact with the human skin or through touch such as door handles, stair railings, the floor, surgical instruments, medical masks and medical instruments

5. Use of the heating element according to claims 3 or 4 wherein the application surface is a door handle, in which the film is applied to its surface and which is configured so that upon detection by a touch sensor of its use it is momentarily heated and cooled at ambient temperature within 1-3 sec and preferably in less than 1 sec to disinfect the heated surface of