专利名称：便携式抗微生物紫外灭菌器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及灭菌系统，并且更具体地，涉及用于灭活细菌、病毒、真菌、朊病毒、类病毒和芽孢的便携式抗微生物紫外灭菌器。
背景技术：
便携式灭菌设备的应用在本技术领域中是已知的。举例而言，医疗设备通常通过利用具有加压蒸汽的高压釜和过热水处理对设备进行灭菌。该方法通常用于微生物学、医学、人体穿孔、兽医学、牙医学、足医学和冶金学。高压釜还用于固化碳纤维复合材料部件和橡胶部件以及用于废弃物的处理和灭菌。这种蒸汽灭菌方法需要许多步骤和资源。利用高压釜的典型的灭菌程序需要蒸馏水、灭菌或生物危害品袋、杀菌液喷洗、超声波浸浴和借助于空气压缩机进行干燥。这些高压釜的缺点包括高能耗、由于需要多步消毒顺序而耗时、环境毒性和需要成本昂贵的杀菌化学品、以及蒸汽处理对不锈钢表面的不利影响。伴随高功率和高压机械如高压釜的安全风险也是众所周知的，即，在高压釜内的水已被调节为过热的情况下，即使温度可以显著高于水的局部沸点，压力计也不会指示存在蒸汽。如果在这种状态下打开高压釜并搅动过热水，则有可能发生蒸汽爆炸。这种现象能容易地对在爆炸附近的人员造成致命烧伤。由于使用湿热，这种现有技术存在其他固有限制，因而不能通过这种方式对热不稳定性产品(如一些塑料)进行灭菌，否则它们会熔化。蒸汽会造成损害的一些纸制品或其他产品也必须以其他方式进行灭菌。现有技术的灭菌系统如蒸汽高压灭菌，甚至在增加的温度和环氧乙烷气体下也不能有效地防止朊病毒和类病毒经由医疗设备及手术设备传播。目前的用于耐热仪器的灭菌方法涉及至少四步骤的过程浸没在次氯酸盐中，然后进行高压灭菌，接着是清洗和冲洗， 然后是常规灭菌方法。高压灭菌通常涉及浸没在氢氧化钠溶液中。这具有众所周知的缺点， 因为次氯酸盐和氢氧化钠对于一些仪器，如镀金仪器，是腐蚀性的。还存在由氢氧化钠引起的伴随的对高压釜的损害。高压灭菌涉及包含蒸汽的高压以获得高温。在循环期间形成的冷凝物，和有害物质如高压釜中的导致腐蚀的氢氧化钠冷凝物。一些灭菌器制造商曾表示， 这将使他们的保证无效。另外，作为苛性蒸汽的结果，利用氢氧化钠的高压灭菌会对操作者构成危害。UV灭菌可用于灭菌各种各样的物体，并且用于水、空气和表面的净化和灭菌。这些年来，紫外技术已经良好地确立为一种方法，这是由于其有效性、经济、安全、高速、易用性，并且该方法没有副产物。UV灭菌是一种快速的灭菌方法，而没有使用加热或化学品。然而， 这种方法在实践中还没有成为容易接受的常用设备和方法。UV灭菌器采用许多形状和形式，并提供多种功能。虽然这些现有技术的UV灭菌器大概足以满足它们的预期目的，但这些现有技术装置均没有适当地被构造成为便携式装置或应用，其能够用作商品化医药级灭菌装置，这些装置可以代替常规高压釜，或用于低成本的便携式家用装置。因而，需要新型UV灭菌系统平台以扩大现有技术，并且尤其是需要提供便携式装置的系统，该便携式装置可以适应许多应用并克服现有技术的局限性。这种技术将显著影响第三世界国家的公共健康。
发明内容
根据本发明，提供了由外壳构成的便携式灭菌装置，其使用在C带波长的紫外线辐射并通过灭活细菌、病毒、真菌、朊病毒、类病毒和芽孢来灭菌物体和表面。灭菌程序顺序地用产生臭氧的波长(优选185nm)的UV辐射辐照物品，接着用杀菌UVC辐射波长(优选 253-255nm)辐照。虽然并不如此限制本发明，但将详细描述限定立方体或通常气密的长方形室的外壳的实施方式，以说明本发明的构思。为了便于进入室的内部以插入待灭菌物体，在立方体结构的一个或多个面上设置了入口门。还提供了由二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板制成的并基本上安排在外壳的内部隔室的中部的架子。至少一个臭氧灯安装在室的内部，该臭氧灯基本上跨越室内部的全长。 优选地，使用至少一个基本上跨越室的整个宽度的细长UVC灯。更优选地，使用至少两个细长UVC灯并彼此相对地安排，以使得一个灯安装在室的上部，而第二个灯安装在室的下部， 位于玻璃板架子之下。甚至更优选地，两个细长UVC灯安装在室的上部，而四个细长UVC灯安装在室的下部，位于玻璃板架子之下。为了灭菌，将物体放置在室内部的二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板架子上。然后关门。为臭氧灯供电并在室内部发射185nm的UV辐射以在室中产生臭氧气体。然后，为 UVC灯供电并在室内部发射253. 7nm的UVC辐射。在待灭菌物体上的任何DNA为基础的有机体受到破坏并使之变得无害。进一步注意到，使用自身包括便携式外壳的UVC型辐射能够被认为是“绿色的”、环境安全的、和可控的，而没有不利影响或剩余物。因此，本发明的目的是提供没有现有技术的缺点的UV灭菌系统。本发明的又一个目的是提供最大限度地减少或显著降低灭菌系统的功率需求的 UV灭菌器。本发明的又一个目的是提供最大限度地减少或显著减少灭菌系统的步骤重复性和时间要求的UV灭菌器。本发明的又一个目的是提供消除、最大限度地减少或显著降低灭菌系统的资源需求的UV灭菌器。本发明的又一个目的是提供最大限度地减少或显著降低灭菌系统的压力需求的 UV灭菌器。本发明的又一个目的是提供能够用于热不稳定的产品和纸制品的UV灭菌器。本发明的又一个目的是提供能够通过手动曲柄来操作的UV灭菌器。
本发明的又一个目的是提供这样的UV灭菌器，其从制造商和消费者的角度考虑是经济的，就劳动力和材料而论具有低制造成本，以及对于消费大众来说价格较低，从而使它经济上适合于购买大众。尽管可以存在本发明的许多实施方式，但每种实施方式可以任何组合满足上述列举目的的一个或多个。这并不意味着每一种实施方式都必须满足每个目标。因此，已大致概述了本发明的较重要的特点，以便可以更好地理解其详细描述，以及可以更好地明了本发明对现有技术的贡献，当然还存在本发明的另外的特点，其将在本文中加以描述并将形成本说明书所附的权利要求的主题的一部分。在这方面，在详细说明本发明的至少一种实施方式以前，应当明了，在应用中本发明并不限于在以下描述中陈述的或附图所示的结构和组件安排的细节。本发明能够具有其他实施方式并且可以以各种方式加以实施和进行。另外，应当明了，本文采用的措词和术语是说明性的而不是限制性的。
将参照说明书和附图来描述本发明，其中相同的数字代表相同的元件，并且其中图1是根据本发明的便携式抗微生物紫外线灭菌器的上左前方透视图。图2是图1的便携式抗微生物紫外线灭菌器的上右前方透视图，其中入口门打开并示出了灭菌室的内部。图3是图1的便携式抗微生物紫外线灭菌器的上右前方透视图，其中入口门被除去以进一步示出灭菌室的尺寸，并且图1的打印机被除去以进一步示出用来保持打印机的支持滑动组件。图4是图1的便携式抗微生物紫外灭菌器的部分透明的左侧正交视图，其示出了本发明的UVC灯、臭氧灯和玻璃架的空间关系。图5是图1的曲面角的部分正交视图，其示出在了室的入口门和它的相邻壁之间曲面角的使用。图6是本发明的一种优选实施方式的方块图。图7是描绘了在灭菌工作中用来摧毁在待灭菌的物体上的任何DNA为基础的有机体或使其变成无害的本发明新方法的流程图。附图未按比例，事实上，已强调了一些方面以更好说明和理解书面描述。
具体实施例方式部件清单2灭菌器3灭菌器外壳4臭氧灯5部件隔室6 UVC 灯8 室10室的顶板
12室的底板14室的侧壁16玻璃架，其上可放置待灭菌的物品18不锈钢销20打印机22打印机的支持滑动组件24显示器26用于容纳UVC棒的内部插座观用于容纳UVC棒的外部插座30用户输入/输出接口32臭氧灯操作监视器34UVC灯操作监视器36门状态开关38门锁电磁装置40控制器42存储器44时钟46功率选择器48壁挂电源50手动功率发生器52电池54入口门56室的宽度58室的高度60室的深度62曲面角63曲面角的半径66电源开关70灭菌器的前壁72取消开关74打开臭氧灯的步骤76打开UVC灯的步骤78检查是否满足前进到打开UVC灯的步骤的条件的步骤80检查是否满足前进到灭菌工作完成的步骤的条件的步骤82检查是否满足前进到灭菌工作未完成的步骤的条件的步骤图1是便携式抗微生物紫外线灭菌器的上左前方透视图。图2是其上右前方透视图，其中入口门打开并显示灭菌室8的内部。参照图1和图2，根据本发明的便携式灭菌器 2包括外壳3，其形成两个隔室安置电子及电气元件的部件隔室5以及用于实际的灭菌过程的室8。部件隔室5安置装置的操作和功能部件，如打印机20、镇流器、灯座、插座、微型
8开关、鼓风机用马达、镇流器、冷却风扇、电源、布线和电路保险丝。室8通常是长方形腔，该长方形腔具有顶板10、与顶板10相对设置的底板12和限定空间体积的四个侧壁14，该空间体积足以通过直接接触UVC波长来辐照物体。室8优选为长方形并由塑料、金属、不锈钢、或UV辐射不能透过并且有助于在室8内反射或散射UV 辐射的其他材料制成。虽然室8还可以制成球形，但与球形室相比，利用常规的制造技术更容易制造长方形室。当使用长方形室时，申请人发现，为了增强紫外线辐射在室8内的散射，提供曲面角是有利的。术语紫外线C简称为UVC并在本文件全文中使用。UVC通常是指波长范围为^Onm 至IOOnm以及能量/光子范围为4. 43至12. 4eV的辐射。此外，术语长方形应被理解为包括几何形状的所有侧边具有相等长度的情况，也称作等边矩形或正方形。在一种优选实施方式中，室壁由304-308级不锈钢制成。室的内表面优选为高度抛光镜面精整不锈钢以反射和散射室8内的UVC辐射。在另一种实施方式中，内表面涂布有高反射性白色漆涂层。室8的尺寸可以根据用途而变化，然而，在大多数实施方式中，采用使装置便于携带的尺寸。在图1所示的实施方式中，灭菌器接近常规微波炉的尺寸。典型的实施方式包括范围为约1500立方英寸至约2500立方英寸的室体积，优选约1700立方英寸至约1900 立方英寸。为了便于进入室8的内部以插入待灭菌的物体，在室8的一个或多个壁上设置了入口门54。在一种实施方式中，入口门M铰链式连接于室8的边缘并利用在相对边上的磁闩锁固定。在另一种实施方式中，利用机械闩锁、电磁阀或电磁线圈来固定入口门54。为了便于描述，设置有入口门讨的侧壁14将称作前面，然而，应当明了，任何侧面可以包括入口门或甚至在室8的若干个壁可以设有入口门M。入口门M优选包括门密封条(未示出) 以当门处于关闭位置时产生并维持密封。在一种实施方式中，将把手安装在入口门M上以便于使用者易于打开门M。如将明了的，可以使用任何尺寸或构造的把手。如为了操作灭菌器所期望的，可以在室8的外部上，优选在灭菌器的前壁70上，设置显示器和用户输入/输出接口。在图1所示的实施方式中，设置有视觉显示器M和用户输入/输出接口 30。在一种实施方式中，用户输入/输出接口 30包括键盘或触控板，用于接收用户输入并将其传输至控制器40以及将通信装置可操作地连接于用户输入/输出接口 30的装置。在一种未示出的实施方式中，通信装置包括能够从控制器向可操作地连接于控制器的装置或从该装置向控制器无线传输数据的无线终端。显示器可被构造为显示与灭菌器的操作有关的任何数目的指示器。在一种实施方式中，显示数值以指示在灭菌器中UVC和臭氧灯各自的使用小时数，显示数值以指示灭菌工作的进展，以及显示数值以指示灭菌工作是否已完成。所有这样的指示有助于用户知道何时改变UVC和/或臭氧灯和进行其他定期维护或测试活动以及灭菌工作是否完成和/或成功灭菌物品。在未示出的另一种实施方式中，提供了模拟或数字定时器可刻度盘并可操作地连接于控制器。当转动定时器刻度盘时，灭菌工作开始。当定时器刻度盘停止时，积极的灭菌工作终止。当提供定时器刻度盘时，定时器刻度盘优选为允许0-60分钟以指示灭菌工作的持续时间的定时器刻度盘。应当明了，其他等效用户界面也CN 可以用来设置灭菌定时器。用户输入/输出接口和视觉显示器还可以位于灭菌器的其他部分上。还提供了电源(on-off)开关66和操作指示器68 (例如光)以指示装置在何时处于操作状态。可替换地，代替使用单独的操作指示器，在显示器M上数字显示操作者指示器。在接通状态下，电源开关66将控制器以及可操作地连接于它的所有部件和所有灯连接于电源。在关闭状态下，电源开关66使控制器以及可操作地连接于它的所有部件和所有灯与电源断开。参照图2，外部插座观HUVC棒可以可操作地连接于灭菌器，供外用。UVC棒可以直接连接于壁挂插座。然而，连接于灭菌器的UVC棒具有利用在灭菌器中程序设定进行操作的益处。这尤其可用于不能容纳在室8内的表面，如，例如，架子、椅子、桌子、设备等。当和外部插座一起使用时，UVC棒使得能够通过在表面上挥动该棒来处理表面。优选地，将棒连接于半月形安全挡板，从而在使用期间使用户免受UVC辐射。内部插座沈使而(棒可以可操作地连接于室8的内部，以补充UVC辐射。如果物体是一般为细长的并具有UVC灯6的辐射不足以到达的狭窄腔，则UVC棒最有利地用于该待灭菌的物体。将棒放置在该腔中可以提供对这些表面的直接UVC辐射以使灭菌效果最大化。图3是图1的便携式抗微生物紫外灭菌器的上右前方透视图，其中入口门M被除去以进一步示出灭菌室的尺寸，并且图1的打印机被除去以进一步示出用来保持图2的打印机20的支持滑动组件。图4是图1的便携式抗微生物紫外灭菌器的部分透明的左侧正交视图，其示出了本发明的UVC灯6、臭氧灯4和玻璃架16的空间关系。安装在室8内部的是至少1个UVC灯6，其基本上跨越室8的全部宽度56。优选地，如图4所示，使用了 6个功能上等效的和细长的UVC灯6。两个灯与室的宽度56基本上对齐且关于顶板10的深度 60和宽度56基本上对称设置，并提供至少8瓦的结合工作UV输出功率。四个灯与室的宽度56基本上对齐且关于底板12的深度60和宽度56基本上对称，并提供至少16瓦的结合工作UV输出功率。可以使用其他灯形状(如U形)和安装位置，只要引导辐射以使得室8 的所有部分均接收UVC辐射即可。在一种实施方式中，宽度56、深度60和高度58分别优选为约15英寸、12英寸和12英寸。然而，可以使用其他适宜的尺寸，条件是，满足在本文其他地方限定的臭氧和UVC灯的输出要求。低压UVC灯是最有效的，因为它们在UVC中的253. 7nm至254. 3nm的杀菌波长和光谱的杀菌部分中发射大多数的辐射能。臭氧灯，优选高(压)或非常高(压)的臭氧灯， 发射低于200nm的辐射，并且优选在185nm处，该波长产生臭氧。臭氧具有除臭性能并且本身就是杀细菌和杀真菌剂。这种气态臭氧接触难以或不能接触UVC波的设备的表面，进入其中可以寄生(host)微生物、真菌、酵母菌、病毒和其他病菌的中空部分、小腔、裂缝和其他空隙。优选地，如图4所示，可将细长臭氧灯4设置在基本上在顶板的中心并平行于室8 的宽度56且基本上跨越室8的宽度56。也可以使用其他臭氧灯形状和安装位置，条件是， 待灭菌物体完全暴露于由这样的臭氧灯产生的臭氧。还提供了架子16，其由二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板制成，并基本上设置在室 8的中心和/或在顶板10上和底板12上的两组UVC灯之间，架子16的平面基本上平行于顶板10或底板12。参照图4，通过一个或多个不锈钢销18或本领域已知的其他安装方式来支撑架子16。二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板具有允许UVC短波辐射的至少50%传输， 优选至少55%传输的等级。必须使用二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板，这是因为普通窗玻璃通过约90%的高于350nm的光，而阻止90%以上的低于300nm的光，即UVC灯辐射的波长。虽然并不是有意地，玻璃板将室8有效地分为两个部分，S卩，上部和下部。在使用中，将待灭菌物体放在上部。优选地，将臭氧灯4有利地设置在室8的上部，使得由臭氧灯4产生的臭氧能够穿透待灭菌物体的开口。图5是图2所示室8的曲面角的部分正交视图，其示出了在入口门M和它的相邻壁之一(例如，顶板10)之间的曲面角的使用。曲面角可以促进UVC辐射的反射和散射并减少在室8内提供足够的UVC辐射覆盖所需要的UVC灯的数目。曲面角还可以减少其上需要UVC灯的表面(壁)的数目，从而简化灭菌器的设计并降低相关的制造和维护成本。如描述的，曲面角62形成在室8的顶板10上，以使得当关闭入口门M时，形成侧壁14，从而使得由顶板10的曲面角62形成的轮廓持续到垂直侧壁14上。曲面角的半径由这样的关系来限定，其中该半径与室8的宽度56、室8的高度58或室8的深度60之比优选为0. 0026 至0.1。在一种优选实施方式中，半径为约0.25英寸。UVC灯6使用在短波紫外线辐射、在“C”带(100至280纳米)中的紫外线辐射以通过灭活细菌、病毒、真菌、朊病毒、类病毒和芽孢来对物体和表面进行灭菌。在小于254nm 的波长下，UV-C (UVC)也被称作UVGI (紫外杀菌辐照)。当提到在253. 7-254. 3nm处的UVC 时，紫外杀菌辐照(Ultraviolet Germicidal Irradiation, UVGI)是由联邦机构如 OSHA、 NIOSH和⑶C使用的术语。UVC穿透细胞的外部结构并改变DNA分子，从而阻止复制并引起细胞死亡。具体来说，在253-254nm处的UVC光通过在DNA中的某些相邻碱基之间形成共价键而破坏微生物的核酸。这样的键的形成会阻止DNA链打开进行复制，从而生物不能复制。事实上，当生物尝试复制时，其就会死亡。本发明可有效用于杀死朊病毒，尤其是朊病毒糖蛋白。因此，本发明的装置和方法针对在人类和动物中发生的可传染的朊病毒病提供了一种有效的杀微生物处理。作为说明性实例，本发明杀死与可传染的海绵状脑病(TSE)(更通常称作克-雅氏病(CJD))、在牛中的牛海绵状脑病(疯牛病)、和羊的瘙痒病有关的朊病毒。这些朊病毒还容易引起阿尔茨海默氏病和其他脑斑块状病症。作为另一个说明性实例，本发明还杀死与丁型肝炎有关的类病毒。在本说明书其他地方提及的剂量下，臭氧和UVC辐射处理的结合能够灭活微生物如朊病毒，类病毒，SARS，AIDS，HIV，大肠杆菌，农杆菌5，铜绿假单胞菌(环境株(Environ. Strain))l、2、3、4、5、9，炭疽杆菌 1、4、5、7、9(炭疽(anthrax veg.))，铜绿假单胞菌(实验室株(Lab. Mrain)) 5、7，炭疽杆菌芽孢(炭疽芽孢)，荧光假单胞菌4、9，巨大芽胞杆菌属 (veg) 4、5、9，深红红螺菌5，巨大芽胞杆菌属(芽孢)4、9，肠炎沙门氏菌3、4、5、9，副伤寒杆菌4、9，副伤寒沙门氏菌(肠热)5、7，枯草芽胞杆菌3、4、5、6、9，沙门氏菌属4、7、9，枯草芽孢杆菌芽孢2、3、4、6、9，鼠伤寒沙门菌4、5、9，破伤风梭菌，伤寒沙门氏菌(伤寒热)7，肉毒梭菌沙门氏菌，白喉棒状杆菌1、4、5、7、8、9，藤黄八叠球菌1、4、5、6、9，痢疾杆菌3、4、7、9， 粘质沙雷菌1、4、6、9，伤寒沙门氏菌1、4、9，志贺氏痢疾杆菌-痢疾1、5、7、9，大肠杆菌1、 2、3、4、9，弗氏痢疾杆菌-痢疾(弗氏志贺菌-痢疾，Shigella flexneri-Dysentery) 5、7，波兹曼军团菌5，副痢疾志贺氏菌4、9，杜氏军团菌(Legionella dumoff ill) 5，宋氏志贺菌 5，戈氏军团菌(Legionella gormanil) 5，红色螺菌1、4、6、9，麦氏军团菌5，白色葡萄球菌
1、6、9，长滩军团菌5，金黄色葡萄球菌3、4、6、9，嗜肺性军团病杆菌(军团病)，表皮葡萄球菌5、7，犬钩端螺旋体(Leptospira canicola)-传染性黄疸1、9，粪链球菌5、7、8，问号钩端螺旋体1、5、9，溶血性链球菌1、3、4、5、6、9，珠白色微球菌4、9，乳链球菌1、3、4、5、6，球形微球菌1、4、6、9，酿脓链球菌，结核分枝杆菌1、3、4、5、7、8、9，唾液链球菌，粘膜炎奈瑟氏球菌 1、4、5、9，草绿色链球菌(Streptococcus viridans) 3、4、5、9,冠月中病菌(Phytomonas tumefaciens)l、4、9，霍乱弧菌(霍乱)3、7，普通变形杆菌1、4、5、9，霍乱弧菌1、5、8、9，阿曲霉(Aspergillus amstelodami)，乳卵孢子菌 1、3、4、6、9，产黄青霉，黄曲霉 1、4、5、6、9，灰绿曲霉4、5、6、9，指状青霉菌4、5、6、9，黑曲霉(繁殖用霉菌)2、3、4、5、6、9，扩展青霉菌1、 4、5、6、9，蜂毛霉菌，娄地青霉菌1、2、3、4、5、6，总状毛霉(A&B) 1、3、4、6、9，黑色根霉菌(奶酪用霉菌)3、4、5、6、9，普通小球藻(海藻)1、2、3、4、5、9，兰伯贾第虫(包囊)3，蓝绿藻，线虫卵6，溶组织内阿米巴(E. 1^计017衍(^)，草履虫1、2、3、4、5、6、9，111型腺病毒3，流感1、
2、3、4、5、7、9，噬菌体1、3、4、5、6、9，轮状病毒5，柯萨奇病毒，烟草花叶(病毒)2、4、5、6、9， 传染性肝炎1、5、7、9，面包酵母菌1、3、4、5、6、7、9，酿酒酵母4、6、9，啤酒酵母1、2、3、4、5、6、 9，椭圆酵母4、5、6、9，普通酵母饼1、4、5、6、9，酵母属2、3、4、5、6、9。图6是本发明的一种优选实施方式的方块图。提供控制器40以控制灭菌器2的操作。进一步提供功能性地连接于控制器40的用户输入/输出接口 30以接收来自用户或装置的输入并向用户或装置发送输出。以非限制性实例的方式举例而言，该装置是键盘、触控板、计算机、监视器、MP3播放器、MP4播放器、数字显示器、ipod、ipad、指纹识别器、安全读卡器、进入代码阅读器、智能电话等。提供功能性地连接于控制器40的显示器对以显示灭菌工作的结果或将其他相关信息从控制器与楼上的(walk-up)用户之间通信。如果需要的话，提供功能性地连接于控制器40的打印机20以接收和提供对应于灭菌工作的结果的打印输出。提供电源开关66以启用或停止灭菌器2的所有操作。提供功能性地连接于控制器的门状态开关36以指示入口门M是否打开。在关闭状态下，电源开关66使灭菌器的所有部件与电源断开，从而停止包括灭菌器的编程的所有活动。当门状态开关36指示打开的入口门M时，用户仍然可以对控制器加以编程以设定灭菌程序。提供了 6个UVC灯6和1个臭氧灯4，其可操作地连接于控制器40。进一步提供功能性地连接于控制器40的UVC灯操作监视器32以检测UVC灯32的适当操作，并且它向控制器40提供UVC灯是否正常运行的指示。由灯操作监视器32监视的一种实例参数是在 UVC灯6源以预期提供适当灭菌的水平发挥作用的电压下的电流的量。如果在UVC灯6接收的电压下的电流偏离预定范围，则由UVC灯操作监视器32发出故障条件，并由控制器40 接收。类似地，进一步提供功能性地连接于控制器40的臭氧灯操作监视器34以检测臭氧灯4的适当操作。如果在由臭氧灯4接收的电压下的电流偏离预定范围，则由臭氧灯操作监视器34发出故障条件并由控制器40接收。在一种实施方式中，控制器40进一步将故障条件传输至远程服务器，远程服务器再具体说明故障并请求服务。控制器40进一步包括存储器42和时钟44。灭菌工作的结果可以保存在存储器 42中供以后检索。优选保留存储器42的一个区域用于灭菌工作数据的长期存储并仅可由训练有素的专业人员加以清除。这种长期存储便于审核灭菌工作数据，其可以被追溯数年。
12在另一种实施方式中，另外将灭菌工作数据传输到现场以外的位置，用于存储或通知的目的。时钟44能够使控制器进行计时操作如提供灭菌工作的实时时间戳。典型的灭菌工作结果包括灭菌工作是否运行完成的指示。成功完成的灭菌工作被定义为在整个灭菌期没有发生故障的灭菌工作。然而，成功完成的灭菌工作不一定表示成功的灭菌工作。在本实施方式中，对于每一次灭菌工作，在每次灭菌工作的开始前，进一步提供未使用过的UVC试验条并基本上设置在中心，以使得可以证实UVC灯的恰当运作。在灭菌工作结束时，直观地阅读UVC试验条暴露于UVC灯的证据，量化并对应于通过条件的足够UVC暴露的预先确定的标准进行比较。类似地，在本实施方式中，在每一次灭菌工作的开始以前，进一步提供未使用过的臭氧试验条并将其设置在玻璃板16的上表面上，以使得能够证实臭氧灯的适当运作。在灭菌工作结束时，直观地阅读臭氧试验片暴露于臭氧灯的证据，量化并对应于通过条件的足够臭氧暴露的预先确定的标准进行比较。来自UVC和臭氧试验条的通过条件以及灭菌工作的成功完成构成成功的灭菌工作。如果需要灭菌报告，则经由用户输入/输出接口 30手动输入直观地确定的试验条数据，以使控制器40能够确定灭菌工作是否成功并将这样的结果保存到存储器42。可替换地，还可以通过利用UVC检测器和臭氧检测器(均功能性地连接于控制器 40)来提供成功的灭菌工作的自动指示。在灭菌工作结束时，分别自动读出和量化臭氧和 UVC试验条暴露于臭氧灯和UVC灯的证据和水平，并分别和它们的对应于通过条件的足够臭氧和UVC暴露的相应的预先确定的标准进行比较。进一步提供了功能上连接于控制器40的门锁电磁装置38，用于将入口门M锁定地它的关闭位置。为了安全起见，在可以开始灭菌工作以前，通过接收来自门状态开关36 的读数，控制器40检查入口门M是否被关闭。如果确定入口门讨被关闭，则门锁电磁装置38被起动，以使得入口门M被锁闭。在完成或取消灭菌工作后，关闭臭氧和UVC灯并关闭门锁电磁装置38，以使入口门M变成未锁定状态。在室8的内部，进一步提供功能性地连接于控制器40的内部插座沈。将为UVC 灯8设定的灭菌程序应用于连接于内部插座沈的UVC棒。举例而言，美国专利公开第 2008(^60601号披露了一种UV灭菌棒，其可以适合于通过将它的电源线插入内部插座沈来提供动力，该专利申请的全部内容以引用方式结合于本文。当待灭菌物体具有由通过仅使用根据本发明的灭菌器2的UVC灯6不易到达的狭窄开口构成的通常不透明结构时，这样的另外灭菌源是最有利的。在室8的外部，进一步提供功能性地连接于控制器40的外部插座沈。将为UVC灯 8设定的灭菌程序应用于连接于外部插座观的UVC棒。可替换地，可以应用单独的灭菌程序。通常，当待灭菌物体太大以致不能放置在室8内时，则外部使用棒。灭菌器2通常接收来自常规AC电源的动力，如壁挂电源插座48。然而，在某些壁挂电源受限、不可用或不容易接近的情况下，可以将电池52功能性地连接于控制器40作为替代电源。功率选择器46用来可选择地使用户可以选择电源以为灭菌器2提供动力。功率选择器46基本上是手动单刀双掷开关，其选择性地将壁挂电源48或电池52连接于控制器40。提供反用换流器以将电池DC电源转变成AC电源，从而为控制器40提供动力。应当明了，可以适当采用切换电源的其他等效装置。还应当明了，控制器40可以提供或不能直接向需要电力来运行的任何部件提供动力。常规上，电力电子器件直接从电源而不是通过控制器来接收它们的电力。在一种优选实施方式中，进一步提供手动发生器50，以使用户可以对电池52进行充电。手动功率发生器50本质上是将人力转变成电力的装置。虽然不是必须的，但它通常是以旋转装置形式的配备有把手的手动曲柄，其可以被转动以产生DC电源。在这种情况下，电池52是可充电电池。应当明了，本领域技术人员可容易地获得各种产生待贮存在电池52中的电力的其他装置。例如，电能可以可替换地由太阳能电池板和风力涡轮机产生。图7是描绘了在灭菌工作中使用的摧毁待灭菌物体上的任何DNA为基础的有机体或使其变成无害的本发明的新方法的流程图。为了灭菌，如图2所示，将物体放置在室8内部的玻璃架16上。然后关闭入口门M。该方法包括打开74臭氧灯15秒至60分钟的第一预定持续时间，优选15至60秒的步骤。启动对应于该预定持续时间的定时器。使用至少一个臭氧灯4，其能够产生至少0. 25/小时至10克/小时的臭氧。在一种实施方式中，使用了能够发射波长约为185nm的UV辐射的臭氧灯4。参照图6和图7，控制器40检查定时器是否已到期78。如果定时器已经到期，则控制器40继续执行预编程的下一步骤。控制器 40进一步检查取消目前的灭菌工作的事件是否已经发生82。例如，如果臭氧灯操作监视器 34检测到故障情况，则停止灭菌工作，从而使灭菌工作处于未完成状态。上述方法进一步包括打开76至少一个UVC灯，优选六个UVC灯15秒至60分钟的第二预定持续时间，优选15至60秒的步骤。启动对应于预定持续时间的定时器。在一种优选实施方式中，使用至少一个UVC灯，其能够供给波长约为253. 7nm的UVC辐射和至少100 至800微瓦/平方厘米的剂量(在距离UVC灯1米处)。参照图6和图7，控制器40检查定时器是否已经到期80。如果定时器已经到期，则控制器继续指示灭菌工作已经完成。如果定时器继续运行，则控制器40进一步检查取消目前的灭菌工作82的事件是否已经发生。 例如，如果臭氧灯操作监视器34检测到故障情况，则将停止灭菌工作，从而使灭菌工作处于未完成状态。作为臭氧灯的结果而形成的臭氧分子会吸收波长为240至310nm的紫外线辐射。 在吸收波长为2Mnm的紫外线辐射后，每个三原子臭氧分子变成双原子氧分子&加有理氧原子0，从而将臭氧O3浓度降低至可接受水平，如在以下化学反应中所描述的。O3+ (240nm <辐射< 310nm) — 02+0如本领域技术人员应当明了的，臭氧是氧化剂，在室内环境中必须避免其浓度高于0. 05ppm。常规上，当臭氧浓度上升超过能够产生健康危害的水平时，必须进行臭氧排空或处理。这样的排空或处理需要专用设备，其会增加生产这样的灭菌器的成本。申请人发现，通过确定臭氧和UVC灯的操作顺序，可以在灭菌工作中完成臭氧的产生和中和，而无需另外的步骤或设备。在灭菌工作中产生和使用的臭氧被完全分解以形成氧分子和氧原子， 从而可以使得使用该灭菌器进行处理是安全的，而无需另外的处理。在灭菌工作成功结束时，待灭菌物体上的任何以DNA为基础的有机体均被破坏且变得无害。在一个方面，首先用抗微生物或杀生物溶液冲洗或浸泡待灭菌设备。优选地，该溶液是非醇类的清洗溶液。在一个方面，将设备沉浸在按照在授予^kovich等的美国公开专利申请 20100006804, "A highly protonated, supercharged, low pH, non-corrosive composition(高度质子化的、增压的，低pH、无腐蚀性组合物)”中的教导制备的溶液中，上述专利申请的全部内容以引用方式结合于本文。这种产品由Odysseus Industries, Inc.,8348Little Road, New Port Richey，Florida 以 Saniphex 的商品名称出售。已经披露的是用于灭活细菌、病毒、真菌、朊病毒、类病毒和芽孢的便携式抗微生物紫外灭菌器。显然，根据上述教导，本发明的许多改进和变化是可能的。因此应当明了，本发明并不限于附图所示和说明书中描述的单一实施方式，这些实施方式是示例性的而不是限制性的，本发明的范围仅由所附权利要求限定。因此，本领域技术人员将明了，本发明披露内容所基于的构思可以容易地作为基础来设计用于实施本发明的若干目的的其他结构、 方法和系统。因此，重要的是，在不偏离被视作本发明的构思的精神和范围的情况下，权利要求被视为包括这样的等效结构。工业实用性可以在短至一分钟内完成灭菌周期，从而缩短灭菌时间(常规高压釜需要数小时)。与常规的高压灭菌相比，灭菌过程的速度快使得能量需求减少并且不需使用溶剂和有毒化学品。为实验室和医疗灭菌提供了真正的绿色过程。顺序提供臭氧和在C带波长中的紫外线辐射(UVC)可以灭活细菌、病毒、真菌、朊病毒、类病毒和芽孢，从而用环境安全的和无毒过程来灭菌物品如医疗、牙科和兽医用工具。臭氧气体可以穿透并不暴露于直接辐照的裂缝和腔。立方体外壳包含防止暴露用户的紫外线辐射和臭氧气体。长方形室的曲面角(圆角)，连同高反射室壁表面一起，可以增强物品的直接辐照。该表面对于UV辐射是不透过 (不可透过)的并有助于在室内反射或散射UV辐射。便携式灭菌器可以用于没有电力的地方如战场或第三世界国家的医疗诊所。可以将室中的UVC棒放置在物品的腔中以对这些表面提供直接UVC辐射，从而使灭菌效果最大化。便于至少50%传输UVC短波辐射的二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板用来将物品放置在室的中央部分，以使得紫外线辐射同时接触物品的所有侧面。确定臭氧和UVC灯的操作顺序，从而在灭菌工作中完成臭氧的产生和中和，而无需另外的步骤或设备。在灭菌工作中产生和使用的臭氧被完全分解以形成氧分子和氧原子，从而使待处置的灭菌器是安全的，而无需另外的处理。UVC检测器、臭氧检测器、UVC操作检测器、臭氧操作检测器和控制器用来提供自动成功/故障指示或监测以及灭菌工作的自动控制。可关闭且可密封的入口门和门锁电磁装置用来为灭菌器操作者提供安全功能。视觉显示器、输入/输出装置和控制器便于灭菌期的编程、自动控制和监测。
1权利要求
1.一种便携式灭菌器，包括限定其中具有空间的室的外壳和入口门，所述入口门用于接收按照将待灭菌物品暴露于紫外线辐射和臭氧气体的特定灭菌程序的待灭菌物品； UVC供应装置，其被设置为将杀菌UVC辐射提供到所述室中；臭氧供应装置，其被设置为在氧化波长下将紫外线辐射提供到所述室中以使产生臭氧；电源；以及控制器，其被设置为控制所述灭菌器的操作。
2.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述臭氧供应装置提供约185nm的紫外线辐射约15秒至约60分钟的第一预定持续时间以及所述UVC供应装置顺序地提供约 253. 7nm至约254. 3nm的所述紫外线辐射约15秒至约60分钟的第二预定持续时间。
3.根据权利要求2所述的便携式灭菌器，其中，所述第一预定持续时间范围为约15秒至约60秒以及所述第二预定持续时间范围为约15秒至约60秒。
4.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，进一步包括由二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板制成的设置在所述室的基本上中心的支持架，其中所述支持架容纳所述用于灭菌的物品并传输至少55%的UVC辐射。
5.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述UVC供应装置包括至少一个UVC 灯，所述UVC灯被构造为提供波长为约253. 7nm至约254. 4nm的UVC辐射，基本上跨越所述室的全宽，并在距离所述至少一个UVC灯1米处产生约100微瓦/平方厘米至约800微瓦 /平方厘米。
6.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述臭氧供应装置包括至少一个被构造为提供波长为约185nm的UV辐射的臭氧灯，所述臭氧灯被设置基本上在所述室的顶壁的中心处，基本上跨越所述室的全宽并产生约0. 25克/小时至约10克/小时的臭氧。
7.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述室的内表面包含反射紫外线辐射和不透过紫外线辐射的材料。
8.根据权利要求7所述的便携式灭菌器，其中，所述内表面由抛光镜面精整不锈钢制成。
9.根据权利要求7所述的便携式灭菌器，其中，所述内表面包含高反射性白色漆涂层。
10.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述室通常是长方形并且所述室的每个角被弯成曲面以增强所述紫外线辐射的散射。
11.根据权利要求10所述的便携式灭菌器，其中，每个所述曲面角具有半径，其中所述半径与所述室的宽度、高度或深度之比优选为0. 0026至0. 1。
12.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述UVC供应装置包括两个UVC灯， 所述两个UVC灯基本上设置在所述室的顶壁上以输出至少8瓦的结合工作UV功率输出，以及四个UVC灯，所述四个UVC灯基本上设置在所述室的底壁上以输出至少16瓦的结合工作 UV功率输出。
13.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，其中，所述电源选择性地连接于并接收来自常规A/C电源的功率或可操作地连接于电池的反用换流器的输出。
14.根据权利要求13所述的便携式灭菌器，其中，所述电池接收来自人力供能的手动曲柄的能量。
15.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，进一步包括视觉显示器，所述视觉显示器可操作地连接于所述控制器并提供来自所述控制器的输出的显示，其中所述输出包括所述灭菌程序的结果数据和UVC或臭氧灯条件数据。
16.根据权利要求15所述的便携式灭菌器，其中，所述视觉显示器包括选自由打印机、 计算机、监视器、数字显示器、MP3播放器、MP4播放器、ipod、ipad和智能电话组成的组中的输出。
17.根据权利要求1所述的便携式灭菌器，进一步包括用于容纳设置在所述室的内部的UVC棒的插座，其中所述插座可操作地连接于所述控制器以使当所述UVC棒可操作地连接于所述便携式灭菌器时，可利用所述控制器的预定程序来控制所述UVC棒，以及所述入口门可完全关闭以使在所述灭菌程序期间UVC辐射和臭氧被封闭在所述室内。
18.根据权利要求15所述的便携式灭菌器，其中，所述便携式灭菌器进一步包括电磁锁、被构造为指示所述入口门的状态的门开关、以及故障情况检测系统，其中所述门开关指示所述入口门的状态，其中指示所述入口门打开的状态防止所述臭氧和 UVC供应装置的致动，当所述门开关指示所述入口门被关闭时并仅在灭菌程序开始以前，所述电磁锁被致动，以防止所述入口门的意外开启和使用者意外暴露于臭氧或结合的臭氧和UVC辐射，在所述灭菌程序完成或取消以后，退动所述电磁锁，以及所述故障情况检测系统包括UVC灯操作监视器以及臭氧灯操作监视器，所述UVC灯操作监视器被构造为检测UVC灯故障情况并将UVC灯故障情况传送至所述控制器，所述臭氧灯操作监视器被构造为检测臭氧灯故障情况并将臭氧灯故障情况传送至所述控制器，以使得如果所述UVC和臭氧灯操作监视器中的至少之一检测到故障，则所述控制器将故障情况报告至所述视觉显示器并将所述故障情况存储至非易失性存储器，以及如果在所述灭菌程序已结束以后所述UVC和臭氧灯操作监视器均未检测到故障时，则所述控制器将通过情况报告至所述视觉显示器并将所述通过条件存储至所述非易失性存储器。
19.一种便携式灭菌器，包括外壳，所述外壳限定一般为长方形的其中具有空间的室，用于容纳待灭菌的物品，所述灭菌是按照将所述物品暴露于紫外线辐射和臭氧气体的特定灭菌程序进行的，其中所述室的至少一个壁包括入口门，所述室的内表面包含反射紫外线辐射和不透过紫外线辐射的材料，以及所述室的每个角被弯成曲面以增强所述紫外线辐射的散射，UVC供应装置，所述UVC供应装置被设置为将波长为约253. 7至约254. 3nm的紫外线辐射提供到所述室中，臭氧供应装置，所述臭氧供应装置被设置为将波长为约185nm的紫外线辐射提供到所述室中，支持架，其由二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板制成并基本上位于所述室的中心，其中所述支持架容纳所述用于灭菌的物品并传输至少的UVC辐射，电源，控制器，所述控制器被设置为控制所述便携式灭菌器的操作并具有可操作地连接于所述控制器的非易失性存储器，用户输入/输出接口，其中所述用户输入/输出接口能够在所述控制器和选自由计算机、触控板、键盘、监视器、数字显示器、MP3播放器、MP4播放器、ipod、ipad、指纹识别器、安全读卡器、进入代码阅读器、和智能电话组成的组中的装置之间进行通讯，以及视觉显示器，所述视觉显示器可操作地连接于所述控制器并提供来自所述控制器的输出的显示，其中所述输出包括所述灭菌程序的结果数据，其中，所述臭氧供应装置提供约185nm的紫外线辐射15秒至60分钟的第一预定持续时间，以及所述UVC供应装置顺序地提供约253. 7-254. 3nm的紫外线辐射15秒至60分钟的第二预定持续时间。
20.一种用于灭菌物品的方法，包括以下步骤将所述物品放置在外壳中，所述外壳限定通常为长方形的且通常为气密性的其中具有空间的室，用于容纳待灭菌的物品，将所述物品暴露于所述室中的臭氧气体约15秒至约60分钟的时间，速率为约0. 25克 /小时至约10克/小时，以及在距离以约254nm的波长辐照的UVC源1米处，将所述物品暴露于所述室中的UVC辐射约15秒至约60分钟，速率为约100微瓦/平方厘米至约800微瓦/平方厘米。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述物品放置在由二氧化硅或石英玻璃或蓝宝石板制成并基本上设置在所述室的中心的支持架上，其中所述支持架容纳所述用于灭菌的物品并传输至少的UVC辐射。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述室的内表面包括反射紫外线辐射和不透过紫外线辐射的材料，以及所述室的每个角被弯成曲面以增强所述紫外线辐射的散射。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述室具有至少一个UVC灯，所述UVC灯被构造为提供波长为约253. 7nm至约254. 4nm的UVC辐射，其基本上跨越所述室的全宽并且在距离所述至少一个UVC灯1米处产生约100微瓦/平方厘米至约800微瓦/平方厘米。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述室具有至少一个臭氧灯，所述臭氧灯被构造为提供波长为约185nm的UV辐射，其被设置在基本上在所述室的顶壁的中心，基本上跨越所述室的全宽并产生约0. 25克/小时至约10克/小时的臭氧。
全文摘要
本发明涉及由立方体外壳构成的灭菌装置，其使用顺序提供的臭氧和在C带波长中的紫外线辐射(UVC)来灭菌。在使用中，将待灭菌物品放置在安装在两个UVC辐射源之间的玻璃板上并首先对外壳提供臭氧15秒至60分钟，接着提供UVC辐射15秒至60分钟。
文档编号A61L2/10GK102458485SQ201080027761
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月17日 优先权日2009年4月21日
发明者肯尼思·卡姆帕格纳 申请人:肯尼思·卡姆帕格纳