灭菌系统的制作方法

本公开内容一般而言涉及基于紫外的灭菌，并且更具体而言，涉及用于利用紫外辐射给表面灭菌的改进的解决方案。

背景技术：

紫外水和空气净化和灭菌系统是已知的并且具有成功的开发历史。这些紫外系统的主要单元是具有接近DNA和蛋白质的生物显著分子的吸收峰值的(一个或多个)波长的紫外辐射的源。在紫外源的功率和曝光时间足以破坏细菌、病毒、原生动物和病菌的内部生物分子结构的情况下，系统可以将介质灭菌成安全环境。

已知的紫外水和空气灭菌系统使用汞灯或深UV发光二极管作为紫外辐射的源。低压和中压汞灯提供具有一些线的辐射的线性频谱，其波长在DNA吸收线的相对附近。其主要峰值在253.4nm的低压汞灯常常在低消耗住宅用水和空气净化系统中使用。具有更高辐射功率的中压汞灯具有多峰值辐射频谱并且常常在具有中和高水消耗的城市系统中使用。

但是，汞灯的使用具有显著的缺陷。例如，汞灯既脆弱又笨重并且汞是极其危险的元素，这意味着关于基于汞的水净化系统的应用的严重限制。特别地，汞灯对于在运输和个体系统中的使用是不切实可行的。此外，汞灯的典型工作寿命小于10000小时。附加的限制是没有能力调节或控制汞灯的辐射频谱。到这个程度，汞灯的峰值不完全与DNA和蛋白质的吸收峰值一致，由此降低了灭菌效率。

一些方法已设法最小化基于汞灯的灭菌的一个或多个缺点。例如，一种方法建议基于微型汞灯的手持式紫外水净化系统。设计针对克服传统的基于汞灯的紫外净化系统的尺寸和便携性缺点。但是，对于接触以及甚至利用在内部具有汞灯的脆弱石英套筒对水进行灭菌的需求使设备对于住宅应用是危险的并且不适用于运输、野外和便携式应用。

技术实现要素：

本实用新型的一个方面的目的是提供一种改进的杀菌系统的技术。

本实用新型的各方面提供了用于对物体的至少一个表面进行灭菌的杀菌系统。该杀菌系统包括紫外辐射源的组和被配置为将具有目标属性的组的紫外辐射指引到物体的至少一个表面上的期望位置的波导结构组。该波导结构组可以包括具有至少百分之三十的紫外反射系数的至少一个紫外反射表面。此外，该系统可以包括用于操作紫外辐射源来向物体的至少一个目标表面输送目标剂量的紫外辐射的计算机系统。

本实用新型的第一方面提供了一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；波导结构组，被配置为将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中该波导结构组包括具有至少百分之三十的紫外反射系数的至少一个紫外反射表面；以及计算机系统，用于操作紫外辐射源来向物体的至少一个目标表面输送目标剂量的紫外辐射。

本实用新型的第二方面提供了一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；波导结构组，被配置为将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中该波导结构组包括具有至少百分之三十的紫外反射系数的至少一个紫外反射表面；以及计算机系统，用于对物体的至少一个目标表面进行灭菌，其中灭菌包括：利用超声单元从物体的至少一个目标表面除去碎屑；以及在去除之后将目标剂量的紫外辐射输送到物体的至少一个目标表面。

本实用新型的第三方面提供了一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；波导结构组，被配置为将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中该波导结构组包括：具有至少百分之三十的紫外反射系数的紫外反射表面的组，其中该紫外反射表面的组构成外壳；以及形成物体被放在其上并且位于外壳中的可移动表面的至少一个紫外透明结构；以及计算机系统，用于操作紫外辐射源来向物体的至少一个目标表面输送目标剂量的紫外辐射。

一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；柔性波导结构的组，被配置为支撑紫外辐射源的组并且将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中柔性波导结构的组包括至少一个反射表面和至少一个透明表面；脊柱元件的组，其中脊柱元件的组中的脊柱元件包括附连到柔性波导结构的组中的柔性波导结构的腔，并且其中脊柱元件被配置为保留附连的柔性波导结构的形状；紫外传感器的组，被配置为测量紫外辐射；及计算机系统，用于操作紫外辐射源以向物体的至少一个目标表面输送目标剂量的紫外辐射并且基于由紫外传感器的组获取的数据来调整操作的至少一方面。

优选地，该柔性波导结构的组包括柔性中空管。

优选地，其中至少一个透明表面包括被配置为漫射紫外辐射的漫射元件的组。

优选地，其中漫射元件的组中的至少一个漫射元件被配置为通过脊柱元件的组中的脊柱元件漫射紫外辐射。

优选地，其中柔性波导结构的组包括多个柔性中空管，并且每个柔性中空管由脊柱元件的组中的脊柱元件支撑。

优选地，还包括位于脊柱元件的组中的脊柱元件的每一端的连接单元的组，该连接单元的组被配置为连接波导结构当中每一个。

优选地，其中波导结构的组形成树形构造。

优选地，其中波导结构的组构成三维网状构造。

优选地，还包括用于测量到物体的至少一个目标表面的距离的接近传感器的组。

优选地，其中紫外辐射源的组中的至少一个紫外辐射源包括用于从由紫外辐射源的组中的至少一个紫外辐射源生成的紫外辐射生成紫外辐射的准直射束的抛物线表面，其中该抛物线表面具有至少百分之八十的紫外反射系数，并且其中操作包括调整紫外辐射的准直射束的方向。

在另一个实施例中，一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；柔性波导结构的组，被配置为支撑紫外辐射的组并将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中该柔性波导结构的组包括至少一个透明表面，其中柔性波导结构的组中的柔性波导结构是中空管，并且其中紫外辐射源的组直接耦合到柔性波导结构的组，使得至少百分之五十的紫外辐射进入柔性波导结构的组。

优选地，其中紫外辐射源的组嵌在柔性波导结构的组中。

优选地，还包括被配置为保留柔性波导结构的组的形状的脊柱元件，其中脊柱元件包括耦合到柔性波导结构的组的柔性构件。

优选地，其中脊柱元件的材料包括铝、铜、钢或塑料当中至少一种。

优选地，其中至少一个透明表面包括被配置为漫射紫外辐射的漫射元件的组。

优选地，其中脊柱元件包括向紫外辐射源的组供给电力的布线。

优选地，还包括位于脊柱元件的每一端的连接单元的组，该连接单元的组被配置为连接柔性波导结构当中每一个。

优选地，还包括用于测量到物体的至少一个目标表面的距离的接近传感器的组。

在另一个实施例中，一种杀菌系统，包括：紫外辐射源的组；柔性波导结构的组，被配置为支撑紫外辐射源的组并将具有目标属性的组的紫外辐射指引到期望位置，其中该柔性波导结构的组包括柔性中空管，该柔性中空管包括至少一个反射表面和至少一个透明表面；脊柱元件，包括附连到波导结构的组中柔性波导结构的第一侧的腔，该脊柱元件被配置为保留柔性中空管的形状；及计算机系统，用于操作紫外辐射源，以向物体的至少一个目标表面输送目标剂量的紫外辐射。

优选地，其中至少一个透明表面包括被配置为漫射紫外辐射的漫射元件的组。

本实用新型的一个方面的技术效果是得到一种改进的杀菌系统。

本实用新型的说明性方面被设计为解决本文描述的一个或多个问题和/或未讨论的一个或多个其它问题。

附图说明

结合绘出本实用新型各方面的附图，本公开内容的这些和其它特征将从以下对本实用新型各方面的详细描述更容易地理解。

图1示出了根据实施例、用于利用紫外辐射对一个或多个表面进行灭菌的说明性环境。

图2示出了根据实施例、用于在人体内执行灭菌的说明性环境。

图3A和3B示出了根据另一实施例的说明性灭菌部件。

图4A和4B示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

图5示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件。

图6示出了根据实施例的还有另一说明性灭菌部件。

图7A和7B示出了根据实施例、用于对管子进行灭菌的说明性灭菌部件。

图8示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

图9示出了根据实施例、包括连接的灭菌部件的示例性系统。

图10示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

图11示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

图12示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

图13示出了根据实施例的说明性灭菌部件。

应当指出的是，附图可能不是按比例的。附图意在仅描绘本实用新型的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本实用新型的范围。在附图中，相似的编号在附图之间表示类似的元件。

具体实施方式

本申请是于2013年4月16日提交且标题为“Ultraviolet-Based Sterilization”的未决美国申请No.13/863,547的部分继续申请，该申请又要求于2012年4月16日提交、标题为“UV LED Sterilization System”且通过引用被结合于此的未决美国临时申请No.61/624,395的权益。

如以上所指示的，本实用新型的各方面提供了用于对物体的至少一个表面进行灭菌的系统。该系统包括紫外辐射源的组和被配置为将具有目标属性组的紫外辐射引导到物体的至少一个表面上的期望位置的波导结构组。该波导结构组可以包括具有至少百分之三十的紫外反射系数的至少一个紫外反射表面。此外，该系统可以包括用于操作紫外辐射源来向物体的至少一个目标表面提供目标剂量的紫外辐射的计算机系统。

本文描述的解决方案可以提供更安全的设计(例如，汞灯不需要在野外、运输和/或便携式实施例中被使用)、更长的工作寿命(例如，紫外发光二极管会比典型汞灯具有更长的工作寿命)、更有效的紫外辐射参数(例如，波长、功率、曝光时间、辐射面积等等)控制等等。到这个程度，本文所述的解决方案可以实现基于(一个或多个)目标生物结构的特定吸收频谱的改进的灭菌效率。如本文所使用的，除非另有说明，否则词语“组”意味着一个或多个(即，至少一个)并且短语“任何解决方案”意味着任何现在已知或以后开发的解决方案。

本实用新型的各方面提供了其中(一个或多个)表面利用紫外照射被灭菌的解决方案。到这个程度，紫外辐射可以以这样的方式指向(一个或多个)表面，使得损害(例如，抑制其生长、减少其数量、杀死、损伤、伤害等等)可能在(一个或多个)表面上存在的任何生物体。(一个或多个)生物体可以包括各种类型的生物体的任意组合，诸如细菌、病毒、原生动物、生物膜、霉菌等等。本文的讨论涉及一个或多个表面的灭菌。如本文中所使用的，“灭菌中”和“灭菌”是指损害一个或多个目标生物体，并且包括净化、消毒等等。此外，如本文所使用的，“灭菌的表面”包括不含任何活生物体的表面、不含任何活的目标生物体(但可以包括非目标生物体)的表面，以及包括一些(一个或多个)活目标生物体但基本上不含此类(一个或多个)生物体的表面。

转向附图，图1示出了根据实施例、用于利用紫外辐射对一个或多个表面进行灭菌的说明性环境10。到这个程度，环境10包括可以执行本文所述的过程以利用由灭菌部件40生成的紫外辐射对一个或多个表面进行灭菌的计算机系统20。特别地，计算机系统20被示为包括抑制程序30，其使得计算机系统20可操作通过执行本文描述的过程来利用由灭菌部件40生成的紫外辐射对一个或多个表面进行灭菌。

计算机系统20被示为包括处理部件22(例如，一个或多个处理器)、存储部件24(例如，存储层次结构)、输入/输出(I/O)部件26(例如，一个或多个I/O接口和/或设备)，以及通信通道28。一般而言，处理部件22执行至少部分地固定在储存部件24中的程序代码，诸如抑制程序30。当执行程序代码时，处理部件22可以处理数据，这会导致从存储部件24和/或I/O部件26读和/或向其写变换后的数据，供进一步处理。通道28在计算机系统20中的每个部件之间提供通信链路。I/O部件26可以包括一个或多个使得人类用户12能够与计算机系统20交互的人类I/O设备，和/或一个或多个使得系统用户12能够利用任何类型的通信链路与计算机系统20通信的通信设备。在这种程度上，在被计算机系统20执行期间，抑制程序30可以管理使人类和/或系统用户12能够与抑制程序30交互的接口组(例如，(一个或多个)图形用户接口、应用程序接口等等)。此外，抑制程序30可以利用任何解决方案管理(例如，存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等等)数据，诸如抑制数据34。

在任何情况下，计算机系统20都可以包括一个或多个能够执行安装在其上的程序代码，诸如抑制程序30，的通用计算制品(例如，计算设备)。如本文所使用的，应当理解，“程序代码”意味着任何语言、代码或符号形式的指令的任何组，所述指令要使具有信息处理能力的系统直接地或者在以下(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)以不同材料形式复制；和/或(c)解压缩的任意组合之后执行特定的动作。在这种程度上，抑制程序30可以被体现为系统软件和/或应用软件的任意组合。

此外，抑制程序30可以利用模块32的组来实现。在这种情况下，模块32可以使计算机系统20能够执行由抑制程序30使用的任务的组，并且可以与抑制程序30的其它部分分开开发和/或实现。如本文所使用的，词语“部件”意味着利用任何解决方案实现结合其描述的功能的具有或不具有软件的任何硬件配置，而词语“模块“意味着使计算机系统20能够利用任何解决方案实现结合其描述的动作的程序代码。当固定在包括处理部件22的计算机系统20的存储部件24中时，模块是实现动作的部件的相当大的部分。无论如何，应当理解，两个或更多个部件、模块和/或系统可以共享它们各自的硬件和/或软件的一些/全部。此外，应当理解，本文讨论的功能的一些可以不被实现或者附加的功能可以作为计算机系统20的一部分被包括。

当计算机系统20包括多个计算设备时，每个计算设备可以具有固定在其上的抑制程序30的仅一部分(例如，一个或多个模块32)。但是，应当理解，计算机系统20和抑制程序30仅仅是代表可以执行本文所述过程的各种可能的等效的计算系统。在这种程度上，在其它实施例中，由计算机系统20和抑制程序30提供的功能可以至少部分地由包括有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任意组合的一个或多个计算设备来实现。在每种实施例中，如果包括的话，则硬件和程序代码可以分别利用标准的工程设计和编程技术来创建。

无论如何，当计算机系统20包括多个计算设备时，计算设备可以经任何类型的通信链路进行通信。此外，在执行本文描述的过程时，计算机系统20可以利用任何类型的通信链路与一个或多个其它计算机系统进行通信。在任一情况下，通信链路可以包括各种类型的光纤、有线和/或无线链路的任意组合；包括一种或多种类型的网络的任意组合；和/或利用各种类型的传输技术和协议的任意组合。

如本文中所讨论的，抑制程序30使计算机系统20能够利用由灭菌部件40生成的紫外辐射对一个或多个表面进行灭菌。到这个程度，灭菌部件40可以包括紫外辐射42的一个或多个源，其可以由计算机系统20操作，以生成具有在落入大约200纳米至350纳米的波长范围内的任何预定辐射频带中的一个或多个主要波长的紫外辐射。灭菌部件40可以包括各种类型的紫外辐射源42的任意组合，诸如紫外发光二极管(LED)、紫外激光二极管、汞灯(低和/或中压)等等。说明性的紫外LED和紫外激光二极管可以由化合物半导体(诸如基于III族氮化物(例如，AlIngaN-GaN等等)的半导体)形成。(一个或多个)紫外辐射源的特定组合可以利用任何解决方案基于期望的主要波长来选择。

在实施例中，由紫外辐射源42生成的紫外辐射的主要波长可以在大约250纳米和大约280纳米之间的第一紫外波长区域内，这会破坏可能存在的含DNA/RNA的(一个或多个)生物体。对于理想的空气环境，紫外辐射可以具有大约262纳米和大约267纳米之间的波长，但是，可以理解，(一个或多个)适当的波长将依赖于环境中介质的特定混合物(例如，空气、水、血液、淋巴液等等)。此外，紫外辐射可以包括在大约280纳米和大约360纳米之间的第二紫外波长区域内的一个或多个主要波长，这会防止可能存在的含DNA/RNA的(一个或多个)生物体的再现。直接灭菌效果在大约280纳米和大约320纳米之间的范围内可以是可能的，但是，灭菌的其它机制和目的可以通过较高波长的紫外辐射实现。此外，所用的(一个或多个)特定波长可以利用任何解决方案基于(一个或多个)生物体来选择。

计算机系统20可以操作紫外辐射源42，以向目标区域输送期望剂量的的辐射达期望的时段。该剂量可以足以破坏目标区域中的生物膜或减少生物膜的形成。在实施例中，紫外剂量可以包括在从大约3.5微焦耳(mJ)/cm²到大约1000mJ/cm²的范围内的任何紫外剂量。在实施例中，计算机系统20脉动紫外辐射源42中的一个或多个紫外设备。例如，当紫外辐射是在两个或更多个不同波长中时，计算机系统20可以利用不同的波长持续时间和/或脉冲序列来脉动在一个或多个不同的波长中发射紫外辐射的(一个或多个)紫外设备。

在实施例中，灭菌部件40包括用于提供反馈供计算机系统20在操作紫外辐射源42时使用的一个或多个设备。例如，灭菌部件40可以包括紫外传感器43的组(例如，一个或多个光电检测器、一个或多个反向偏置紫外LED等等)。在这种情况下，计算机系统20可以处理从紫外传感器43接收的数据，以确保期望水平的灭菌所需的足够多紫外剂量的输送。在实施例中，紫外辐射源42包括多个空间分布的脉冲驱动紫外发射设备，计算机系统20可以独立地操作该紫外发射设备、作为紫外发射设备的多个不同组来操作，和/或作为紫外传感器43在反向偏置下操作。在这种情况下，紫外辐射源42可以向物体的目标表面提供空间和/或时间分布的紫外辐射。

计算机系统20还可以从一个或多个辅助设备47接收数据。例如，辅助设备47可以包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器指示何时紫外辐射源42可以被安全地操作(例如，外壳的门被关闭)、何时紫外辐射源42处于要被操作的位置(例如，(一个或多个)紫外设备位于目标区域内)等等。响应于这种指示，计算机系统20可以自动地开启紫外辐射源42。类似地，响应于门被打开等等，计算机系统20可以自动关闭紫外辐射源42。(一个或多个)辅助设备47还可以包括被配置为提供关于操作环境、治疗环境、(一个或多个)目标对象等等的一个或多个方面的信息的一个或多个设备。例如，说明性的辅助设备47可以包括流量计、功率计、污染传感器(例如，荧光计)等等。在实施例中，(一个或多个)紫外传感器43、(一个或多个)辅助设备47(例如，流量计、功率计、(一个或多个)污染传感器等等)被实现为指示和控制反馈环路的一部分，该指示和控制反馈环路使得计算机系统20能够操作空间分布的紫外辐射源42以为不稳定的电流、可变的污染、变化的电源条件等等提供所需的灭菌紫外剂量。

辅助设备47可以包括被配置为更改辐射环境的一个或多个方面、对(一个或多个)目标表面执行另一次灭菌、清洁和/或净化操作等等的各种其它设备。例如，辅助设备47可以包括用于将外部空气循环进空气灭菌腔室的风扇。类似地，环境10可以包括用于执行消毒的一个或多个其它辅助设备47，包括，例如，用于加热的热源、用于化学灭菌的化学源、用于基于臭氧的消毒的臭氧源、液体的膜消毒等等。

在实施例中，灭菌部件40可以包括超声单元45。计算机系统20可以操作超声单元45，以从要被消毒的物体(例如，设备、仪器、组织等等)的表面除去各种碎屑(例如，杂质、外来元素等等)，以便被灭菌。在实施例中，在单独的紫外腔室中利用紫外辐射灭菌之前，物体可以被放在(例如，手动地或经由输送器等等自动地)紫外腔室中进行清洁。在备选实施例中，腔室被配置为用于超声波和紫外清洁二者(例如，超声波清洁器的腔室可以利用本文所述的紫外源42来配置)。在这种情况下，腔室也可用清洁液填充，清洁液可以被过滤以从腔室去除碎屑。在实施例中，在腔室充满清洁液的时候，计算机系统20可以操作紫外光源42照射物体。清洁液的过滤可以减少清洁液的紫外吸收率。

灭菌部件40还可以包括一个或多个波导结构，其可被配置为将具有目标属性的组(例如，剂量，(一个或多个)方向等等)的紫外辐射指引到期望位置。波导结构可以包括一个或多个紫外反射结构和/或一个或多个紫外透明结构。紫外反射结构可以对由灭菌部件40生成的紫外辐射具有至少百分之三十的紫外反射系数。在更特定的实施例中，紫外反射结构具有至少百分之八十的紫外反射系数。说明性的紫外反射结构可以由高度紫外反射的铝形成或覆盖。紫外透明结构可以包括任何类型的结构，其允许显著数量的紫外辐射通过该紫外透明结构。在实施例中，紫外透明结构由一材料形成并且具有一厚度，使得允许至少百分之十的紫外辐射通过该紫外透明结构。说明性的紫外透明结构可以由熔融的二氧化硅形成。其它说明性材料包括氧化铝溶胶-凝胶玻璃、氧化铝气凝胶、蓝宝石、氮化铝(例如，单晶氮化铝)、氮化硼(例如，单晶氮化硼)等等。

灭菌部件40可被配置为用于各种类型的应用，其中期望对物体的一个或多个表面进行灭菌。本实用新型的更多方面结合被配置为用于与医疗灭菌相关的各种说明性应用的说明性灭菌部件示出并被描述。

例如，图2示出了根据实施例、用于执行人的身体2内部的灭菌的说明性环境210。在这种情况下，计算机系统20可以操作灭菌部件240，以将紫外光指引到身体2的内部组织。到这个程度，灭菌部件240可以包括一个或多个紫外源242，计算机系统20可以操作该一个或多个紫外源242以生成具有期望属性的紫外辐射的组。紫外辐射可以通过由紫外透明材料(例如，熔融的二氧化硅)形成的光纤244的组被引导到身体2内部的位置246。当光纤244位于期望的位置时，计算机系统20可以以这样的方式操作(一个或多个)紫外辐射源242，使得将目标剂量的紫外辐射引导到与位置246相邻的组织。在实施例中，(一个或多个)光纤244被封在紫外反射构件252中，其可以包含紫外辐射并增加在位置246输送的紫外辐射的剂量。

图3A和3B示出了根据另一实施例的说明性灭菌部件340。在这种情况下，灭菌部件340被配置为发射准直的紫外光，其可被用来输送目标剂量的紫外辐射，以对目标位置的组进行灭菌。在图3A中，灭菌部件340可以包括手持式设备，该手持式设备包括多个准直的紫外辐射源342A-342C。用户12(图1)可以手动定位灭菌部件340到期望的位置并且激活准直的紫外辐射源342A-342C以在(一个或多个)目标位置输送目标剂量的紫外辐射。

图3B示出了根据实施例的准直的紫外辐射源342的更详细实现。准直的紫外辐射源342包括紫外发光二极管(LED)350和抛物线反射器352。紫外LED 350可以位于抛物线反射器352的焦点并且朝抛物线反射器352发射漫射紫外光。漫射紫外光可以反射离开抛物线反射器352，从而产生紫外光的准直射束，这可被引导到待灭菌的目标位置。与抛物线反射器352的直径相比，紫外LED 350的尺寸可以相对小。在实施例中，抛物线反射器352的直径为至少大约紫外LED 350的特征尺寸的五倍。小UV LED 350的使用允许实现高准直程度，这可被用来瞄准特定位置。在实施例中，紫外LED 350具有亚毫米尺寸。抛物线反射器352可以由高度反射紫外线的任何材料，诸如高度紫外反射铝，形成/涂覆。

在实施例中，准直的紫外辐射源342可以有一个或多个可移动的自由度354A-354C。准直的紫外辐射源342可以由用户12手动移动(例如，利用如在图3A中所示位于手持式设备上的手动控制的组)、由计算机系统20自动移动(图1)等等。准直的紫外辐射源342的运动可以使已知量的紫外辐射输送到表面的特定元件，例如，通过控制表面辐射所需要的时间。在实施例中，计算机系统20可以通过扫描要利用准直的紫外辐射源342的组进行灭菌的物体(例如，设备、仪器、组织)的一个或多个表面自动地移动该准直的紫外辐射源342的组，以提供均匀的灭菌。在这种情况下，计算机系统20可以操作该准直的紫外辐射源342的组，以向正被灭菌的物体的各个表面提供有针对性的灭菌和/或可变的紫外功率输送。

包括灭菌部件，诸如灭菌部件240(图2)、340(图3A)，的系统10(图1)可在用来对人(或其它哺乳动物)的组织进行灭菌的各种应用中使用。到这个程度，灭菌部件240、340可被实现为被配置为执行任何各种类型的过程的任何类型的系统的一部分。说明性应用包括：用于执行牙科治疗(例如，抽吸、恢复、清洗、矫正等等)的牙科诊断和/或治疗系统；执行任何类型的内窥镜检测的内窥镜系统；耳诊断和/或治疗系统；助听器；鼻诊断和/或治疗系统；阴道诊断和/或治疗系统；泌尿科诊断和/或治疗系统；结肠诊断和/或治疗系统(例如，结肠镜检查)等等。类似地，说明性系统10可被配置为执行任何类型的实验过程，其可以包括人/动物组织的灭菌。

本实用新型的各方面还可以针对用在各种类型的应用中的装备的灭菌，诸如医疗应用。到这个程度，图4A和4B分别示出了根据实施例的说明性灭菌部件440A、440B。每个灭菌部件440A、440B可以包括外壳446，其可以具有反射紫外辐射以提高对应腔室448A、448B内的辐射水平的内部表面。此外，外壳446的一个或多个内部侧面可以包括与之相邻的紫外透明材料444。紫外透明材料444可以形成腔室448A、448B的至少一侧，在腔室中可以放置要被灭菌的物体4。在实施例中，紫外透明材料444形成物体4被放在其上以便灭菌的表面。在另一实施例中，腔室，诸如腔室448A，用于本文描述的附加灭菌处理(例如，超声和/或清洁液)。

此外，外壳446的内部可以包括多个紫外光源442A-442D，其可以位于外壳446的每个内侧。此外，紫外光源442A-442D的一个或多个可以位于紫外透明材料444中。为了对物体4进行灭菌，物体4被放在腔室448A、448B中并且计算机系统20(图1)可以操作紫外光源442A-442D以输送期望剂量的紫外辐射达期望的时段。紫外光源442A-442D可被配置为从所有侧辐射封闭的物体4，包括从物体4被放在其上的表面下方。

各种其它解决方案可被用来从多个方向照射要被灭菌的物体4。例如，图5示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件540。在这种情况下，灭菌部件540包括外壳546，其可以具有紫外反射内表面，从而形成内部腔室。外壳546的内部包括多个紫外光源542A-542D。紫外光源542A-542D可以位于外壳546内部的每一侧上，其中一侧或多侧可以包括类似于图4A和4B中所示的紫外透明材料。在实施例中，紫外光源542A-542D当中的一个或多个可被配置为发射具有主发射角的紫外光，该主发射角不同于垂直紫外光源位于其上的外壳546的对应侧。在灭菌期间，计算机系统20(图1)可以操作紫外光源542A-542D，以输送期望剂量达期望的时段。

外壳546还被示为包括要被灭菌的物体4放在其上的紫外透明板544。外壳546可以包括支撑结构550，其使得紫外透明板544被保持在外壳546内的中心位置。在实施例中，支撑结构550包括栏杆系统等，其使得紫外透明板544滑动进入/离开外壳546。此外，虽然为了清楚起见而未示出，但应当理解，外壳546可以包括门，以完全密封外壳546。门可以包括一个或多个传感器、紫外光源的组，并且还可以具有紫外反射内表面。如图所示，外壳546的侧面可以包括紫外光源，诸如位于支撑结构550上方和下方的紫外光源542C、542D。在实施例中，外壳546可以包括位于紫外透明板544下方的附加的和/或更高功率的紫外光源542A-542D，以考虑当它穿过紫外透明板544时紫外光的损失。

图6示出了根据实施例的还有另一说明性灭菌部件640。在这种情况下，灭菌部件640包括位于待灭菌的物体可被放在其上的紫外透明带644上方和下方的紫外光源642A-642B。虽然为了清楚起见而未示出，但应当理解，灭菌部件640可以包括具有位于其上的紫外光源642A-642B的一个或多个侧壁。计算机系统20(图1)可以操作紫外光源642A-642B和轮子的组650A-650B，以便以这样的方式移动紫外透明带644，使得将期望的紫外剂量引导到物体4上达期望的时段。可以理解，紫外光源642A-642B可被定位成使得当至少期望的紫外剂量穿过灭菌部件640时其将朝物体4的所有侧被引导。在物体4移动通过灭菌部件640期间，计算机系统20可以获得关于灭菌的反馈，例如，通过操作作为紫外传感器的一个或多个紫外光源642A-642B，并且对紫外辐射作出一个或多个调整，以便为期望量的灭菌提供足够剂量的紫外辐射。

在实施例中，灭菌部件可被配置为在物体保持使用的时候对该物体进行灭菌。例如，物体可以包括被用来向人(或其它动物)提供医学治疗的医用管，例如，诸如图2中所示的。到这个程度，图7A和7B分别示出了根据实施例、用于对管子6进行灭菌的说明性灭菌部件740A、740B。灭菌部件740A包括具有多个位于其上的紫外光源742的紫外透明管744。紫外透明管744可以具有中空的内部，这允许管子6在灭菌过程中继续使用。此外，紫外透明管744可以具有足够的柔性，以便使紫外透明管744能够沿管子6的内部行进。在这种情况下，计算机系统20(图1)可以将紫外透明管744直接插入管子6并操作紫外光源742，以便将期望的紫外剂量输送到管子6的内表面上达期望的时间量。紫外透明管744可以在其外和/或内表面上包含粗糙度、纹理和/或散射元件，这可以提供由紫外光源742发射的紫外光的更均匀紫外分布。灭菌部件740B示出了使用紫外透明光纤746输送被引导到管子6的内表面上的紫外辐射。在这种情况下，紫外辐射可以以基本均匀的方式在所有方向从紫外透明光纤746辐射出去。

管子6和灭菌部件740A、740B可被实现为任何各种类型的医疗设备的一部分。例如，说明性医疗设备包括呼吸器、导管、医疗排放系统、血液供给系统、氧供给系统、麻醉系统等等。在每种情况下，计算机系统20可以周期性地将灭菌部件740A、740B插入医疗设备的一个或多个管子6并且从其去除，以便对管子6的内部进行灭菌而无需除去管子6。

图8示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件840。在这种情况下，灭菌部件840包括具有一个或多个紫外辐射源842和一个或多个紫外感测设备843的柔性波导结构846。柔性波导结构846可以包括用于附连紫外辐射源842和/或紫外感测设备843当中每一个的插座。柔性波导结构846可以包括任何形状和/或尺寸。例如，在图8中，柔性波导结构846是中空管。柔性波导结构846的内壁可以由于全内反射(TIR)而反射紫外辐射，因为柔性波导结构846的折射率大于周围环境的折射率。在实施例中，柔性波导结构846的材料可以包括紫外透明材料，诸如含氟聚合物(例如，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE))、熔融的二氧化硅、蓝宝石等等。波导结构846还可以包括反射表面，使得紫外辐射849被包含在波导结构846中。波导结构846的壁的一部分可以包括漫射元件(例如，突起)848的组，用于漫射地辐射来自紫外辐射源842的紫外辐射849。漫射元件848可以至少部分地对紫外辐射透明，使得紫外辐射可以穿过。漫射元件848可以由部分透明的材料构成，诸如氟化乙烯-丙烯共聚物(EFEP)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)、LM-ETFE AH、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯(THV)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、ETFE、聚四氟乙烯(PTFE)，以及LM ETFE。漫射元件848还可以由部分反射的材料形成，诸如像聚四氟乙烯、膨体PTFE、、等等。漫射元件的例子可以包括在波导结构846上原本光滑的表面之上的凸块、粗糙元件等等。在实施例中，发光源，诸如紫外辐射源842，通过直接将发光源嵌入到波导结构846中耦合到波导结构846，如图8中所示。在实施例中，由紫外照射源发射的紫外辐射849的至少百分之五十进入波导结构846。嵌入的方法可以包括通过将紫外辐射源842放到熔融的含氟聚合物中随后冷却来封装紫外辐射源842。在另一实施例中，紫外辐射源842可以通过部分透明的环氧树脂、胶水等等附连到波导结构846。在实施例中，紫外辐射源842可以包括抛物线表面，类似于图3A和3B中所示的抛物面反射器342，以提供紫外辐射的准直光束。整个紫外辐射源842，包括抛物线反射器和附连到紫外辐射源842的任何其它对应的光学元件，可以结合到波导结构846中。其它光学部件的例子可以包括，例如，透镜、附加的反射表面等等。在实施例中，抛物面反射器可以包括包含是紫外反射并且具有至少百分之八十的紫外辐射反射系数的抛光铝。

灭菌部件840还可以包括脊柱(spine)元件850，其具有用于柔性波导结构846的腔。柔性波导结构846可以被放在脊柱元件850中。脊柱元件850是柔性的和可变形的，以便至少部分地保留波导结构846的形状。脊柱元件850可以由柔性和可变形的材料构成，诸如铝、钢或铜线、橡胶、柔性塑料等等。图8示出了从漫射元件848A、848B漫辐射的UV辐射849。漫射元件848B被配置为突出到脊柱元件850中。应当理解，在实施例中，脊柱元件850可以是UV吸收的，不包括漫射元件848B。波导结构846的柔性被用来朝目标区域引导漫射的紫外辐射849，并且脊柱元件850被用来至少部分地保留波导结构846的形状。虽然没有示出，但是波导结构846还可以包括光纤的组，诸如图2中的光纤244。例如，光纤的组可以是漫射元件848的一部分。在另一实施例中，灭菌部件840可以包括用于封住波导结构846和脊柱元件850的紫外反射腔室。紫外反射腔室可被用来容纳来自波导结构846的漫射的紫外辐射849并且增加被输送到目标区域的紫外辐射的剂量。

在实施例中，多个灭菌部件可以彼此连接，以便增加输送到目标区域的整体紫外辐射。例如，图9示出了包括连接到第二灭菌部件940B的第一消毒部件940A的示例性系统900。可以理解，任何数量的灭菌部件可以被连接。灭菌部件940A、940B可以包括以上在图8中描述的灭菌部件840的所有特征。诸如分别一个或多个紫外辐射源942A、942B、一个或多个紫外感测设备943A、943B、柔性波导结构946A、946B、脊柱元件950A、950B等等。但是，为了将第一灭菌部件940A连接到第二灭菌部件940B，每个灭菌部件940A、940B可以包括连接单元的组。即，第一灭菌部件940A可以包括位于脊柱元件950A的每一端的第一连接单元952A和第二连接单元952B并且第二灭菌部件940B可以包括位于脊柱元件950B的每一端的第一连接单元952C和第二连接单元952D。第一灭菌部件940A的第二连接单元952B经由连接器954连接到第二灭菌部件940B的第一连接单元952C。在实施例中，连接单元952A-D当中每一个可以包括电源插座设计，以便提供灭菌部件940A、940B当中每一个之间的电连接。

现在转向图10，示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件1040。灭菌部件1040可以包括由柔性连接器1054A、1054B连接的多个柔性波导结构1046A-E，以形成树形结构。柔性连接器1054A、1054B可以包括类似于用于柔性波导结构1046A-C的材料的材料。柔性连接器1054A、1054B可以包括布线，以便向紫外辐射源1042A、1042B和/或紫外辐射传感器1043的组输送功率。柔性连接器1054A、1054B可以类似于图9中所述的连接单元952A-D和连接器954。多个柔性波导结构1046A-E被配置为支持紫外辐射源的组1042A、1042B和紫外辐射传感器1043的组。紫外辐射源的组1042A、1042B可以包括任何类型的紫外辐射源。即，灭菌部件1040可以包括第一类型的紫外辐射源1042A和第二类型的紫外辐射源1042B，并且每种类型的紫外辐射源可以包括不同的强度、效率、光的有角度分布等等。紫外辐射传感器1043的组可被配置为测量从要被消毒的目标区域的表面反射的辐射并且被用作反馈来调整由紫外辐射源的组1042A、1042B提供的紫外辐射的剂量。

图11示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件1140。灭菌部件1140类似于图10中所示的灭菌部件1040，具有与图10中所示的树形构造不同的构造。灭菌部件1140包括用于与图10中所示的灭菌部件1040不同的紫外辐射分布的3维保存网状构造。无论如何，可以理解，图10-11中所示的灭菌部件1040、1140可以具有任何构造并且该构造可以依赖于要被消毒的目标区域。现在转向图12，示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件1240。灭菌部件1240包括图10、11中所示的灭菌部件1040、1140的所有特征，并且被放在复杂形状主体1270的腔内，以消毒主体1270的内表面。

现在转向图13，示出了根据实施例的另一说明性灭菌部件1340。在本实施例中，灭菌部件1340类似于图10-12中所示的灭菌部件1040、1140、1240。但是，灭菌部件1340还可以包括接近传感器1362，其测量灭菌部件1340和要被消毒的目标区域1370之间的距离。由灭菌部件1340的紫外辐射源1342的组生成的紫外辐射的特点可以基于来自接近传感器1362的反馈被修改。例如，紫外辐射的角度分布、强度、激活/去激活等等可以基于来自接近传感器1362的测量被修改。灭菌部件1340还可以具有用于手动激活或去激活紫外辐射的开关1364。

虽然主要结合医疗灭菌应用示出并进行了描述，但是可以理解，实施例可以针对各种类型的对象和地点的灭菌。例如，实施例可以针对家庭区域中的各种类型的柜子和/或隔室的灭菌，诸如浴室柜、冰箱、包含隔室的产品、化妆或盥洗袋、钱包等等。类似地，实施例可以针对防护服的灭菌，诸如有害物质防护服、太空服等等。

虽然在本文作为用于灭菌物体的方法和系统示出并进行了描述，但应当理解，本实用新型的各方面还提供各种备选实施例。例如，在一种实施例中，本实用新型提供了固定在至少一种计算机可读介质中的计算机程序，当计算机程序被执行时，使计算机系统对物体进行灭菌。在这种程度上，计算机可读介质包括使计算机系统能够实现本文所述的一些或全部过程的程序代码，诸如抑制程序30(图1)。应当理解，词语“计算机可读介质”包括任何类型的有形表达介质当中的一种或多种，现在已知的或者以后开发的，从这些介质可以感知、再现或以别的方式由计算设备传送程序代码的拷贝。例如，计算机可读介质可以包括：一种或多种便携式存储制品；计算设备的一个或多个存储器/储存器部件；纸张；等等。

在另一实施例中，本实用新型提供了一种方法，该方法提供使计算机系统能够实现本文所述的一些或全部过程的程序代码，诸如抑制程序30(图1)，的拷贝。在这种情况下，计算机系统可以处理程序代码的拷贝，以便为了在另一个不同位置的接收而以这样一种方式生成并发送其一个或多个特点被设定和/或改变的数据信号组，从而在数据信号组中编码程序代码的拷贝。类似地，本实用新型的实施例提供了获取程序代码拷贝的方法，这包括计算机系统接收本文所述的数据信号组，并且把数据信号组翻译成固定在至少一个计算机可读介质中的计算机程序的拷贝。在任一情况下，数据信号组都可以利用任何类型的通信链路被发送/接收。

在还有另一实施例中，本实用新型提供了生成用于灭菌物品的系统的方法。在这种情况下，生成可以包括配置计算机系统，诸如计算机系统20(图1)，以实现灭菌物体的方法。配置可以包括获得(例如，创建、维持、购买、修改、使用、使其可用等等)一个或多个硬件部件、有或没有一个或多个软件模块，并且设置部件和/或模块实现本文所述的过程。在这种程度上，配置可以包括把一个或多个部件部署到计算机系统，这可以包括以下一个或多个：(1)在计算设备上安装程序代码；(2)向计算机系统添加一个或多个计算和/或I/O设备；(3)结合和/或修改计算机系统，以便使其能够执行本文所述的过程；等等。

以上对本实用新型各方面的描述是为了说明和描述而给出的。它不是详尽的或者要把本实用新型限定到所公开的精确形式，并且很显然，许多修改和变化是可能的。对本领域技术人员显而易见的这种修改和变化包括在如由所附权利要求定义的本实用新型的范围之内。