一种紫外-红外双波段半导体激光快速灭菌系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光灭菌技术，具体是指一种基于紫外与红外双波段的用于医疗舱室内空气消毒的手持便携式半导体激光快速灭菌系统。
【背景技术】
[0002]随着现代急救医学的不断发展，危重病患者综合诊治方法越来越多，救治成功率也在不断提高。然而，抗生素的广泛应用和耐药菌株的不断出现，医院感染已成为医学界关注的重要问题。
[0003]相对封闭的医疗舱室，如医院重症监护室(intensive care unit，I⑶)、手术室，海上医疗船船舱，卫生列车、救护车车厢等担负危重症患者抢救重要医疗场所，对舱室内空气快速除菌具有非常高的要求。由于这些医疗舱室收治的患者存在病情重、感染率高、接受有创抢救措施多等特点，使其医院感染的患病率较普通病房高3?18倍，接近50%。根据最新统计资料，医院内各大科室重症监护室，特别是神经外科重症监护室、ICU病房等危急重症患者集中的加护病房，由于院内感染(入院后新发生、在医院内接触病原体导致的感染成为院内感染)导致的严重呼吸道感染成为导致患者病情恶化甚至死亡的重要原因之
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[0004]空气中传播的病原体是造成同一相对密闭空间内(如重症监护室，野战医疗舱等)同时治疗多名伤员、病员交叉获得呼吸道感染的重要原因。而解决医疗舱室内空气传播病原体造成抗感染的问题，目前常规采用的办法主要有化学药剂消毒、紫外荧光照射、空气过滤等综合措施。但是，在紧急条件下，伤员救治时间紧、工作量大、条件有限，往往因为灭菌设备庞大沉重，化学药剂携带数量有限，且以上所述方法均需要较长时间才能起效，达不到消毒灭菌要求。在医院重症监护病房，加上人员、病员流转频繁，依赖现有方法(主要是紫外光照和空气过滤)难以维持较高水平的无菌状态。其中紫外荧光灭菌方法需要的照射时间长(一般在30分钟以上)，照射范围发散性太大，照射时需要清空室内人员，适用于工作时间段，周转量小的医疗场所，不适用于ICU等患者滞留时间长，无法长时间空闲用于消毒的场所。空气过滤的方法无法达到灭菌效果，且过滤效果的稳定性不佳。因此一种高效率医疗舱室快速灭菌的设备成为了医疗实践中的迫切需求。
[0005]激光灭菌技术较普通光学灭菌技术的优势已经被医疗产品研发领域受到了重视，但目前的激光灭菌技术主要采用CO2激光，红外激光效率低、体积庞大、不易光纤传输、操作不便且波长单一，灭菌效率不高，适用范围有限。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种用于医疗舱室内空气消毒的便携式紫外-红外双波段半导体激光快速灭菌系统，克服现有常用物理化学灭菌和消毒技术灭菌对空气中病源微生物杀灭不彻底、速度慢、效率低、设备庞大沉重等问题，实现采用多波段(红外和紫外)激光同步、快速、简易的对舱室内空气进行自动化高效灭菌。
[0007]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0008]一种用于医疗舱室内空气消毒的紫外-红外双波段半导体激光快速灭菌系统，其特征在于:包括红外半导体激光器、紫外半导体激光器、光纤准直器；其中
[0009]红外半导体激光器:用于产生红外波段激光；
[0010]紫外半导体激光器:产生紫外波段激光；
[0011]光纤准直器:用于将红外半导体激光器或紫外半导体激光器产生的激光通过光纤親合，并使親合光束形成具有一定光斑直径大小的近似平行高斯光束输出。
[0012]红外半导体激光器作为红外激光光源，其输出功率为O?50W可调，输出波长为808nm?980nm，功率波动< 2% p-p，中心波长偏差< ±3nm，光谱宽度< 3nm，红外激光经准直后耦合进入光纤，由光纤输出。
[0013]紫外半导体激光器作为紫外激光光源，其输出功率为O?150mW可调，输出波长为375nm，功率波动< 1% p_p，中心波长偏差< ±3nm，光谱宽度< 3nm，紫外激光经准直后耦合进入光纤，由光纤输出。
[0014]光纤准直器成圆柱形，包括尾纤、筒体、球面透镜，与红外半导体激光或紫外半导体激光输出光纤相熔接，用于将红外半导体激光器或紫外半导体激光器产生的激光形成具有一定光斑直径大小(5mm?1mm)的近似平行高斯光束输出，光束发散角< 18mrad。紫外半导体激光器和红外半导体激光器分别配有光纤准直器，实现激光的发散和方向调节，使红外区域和紫外区域重叠。而且，由于光纤可弯曲，通过光纤准直器激光输出端，能够将红外与紫外激光束按照任意角度扫描照射到医疗舱室内的任何角落。
[0015]所述光纤准直器包括一个筒体，筒体的一端通过端盖安装有球面透镜，另一端安装有接口管，接口管与筒体之间安装有一个倾斜垫圈，接口管内部安装有一个内部中空的金属套圈，接口管的外部套装有一个外套管通过一个变径管固定光纤，光纤的末端通过同轴连接件与金属套圈同轴固定连接。变径管将光纤的末端进行固定并增加其直径，便于手的操作和其它零部件的安装，变径管通过外套管固定在接口管外侧，变径管的内部为变径空腔，在接口管内安装有一个金属套圈，金属套圈的内部中空作为光路的通道，通过与该通道同轴的同轴连接件将光纤的末端固定，使得光纤的输出轴线与金属套圈的轴线位于同一直线，从而将光纤的输出光路送入到筒体，采用在接口管与筒体之间安装倾斜垫圈的方式，使得筒体的轴线与金属套圈的轴线之间形成夹角，激光的射入角与球面透镜的光心之间存在一定的夹角，可以使得激光发散，形成大面积的扫描区域，从而扩大扫描的半径。
[0016]所述的同轴连接件与光纤连接的端面沿其轴线内凹形成锥形面。通过将同轴连接件的端面设置成内凹的锥形面结构，在安装的时候，可以对光纤起到引导作用，使得光纤与金属套圈自动对心，提高了对心的速度，降低了安装难度。
[0017]本系统还包括:变焦耦合透镜组:对经光纤准直器准直输出的光束进行扩束并输出；
[0018]红外光束扫描转镜:按照一定角度旋转，反射经过变焦耦合透镜组扩束后的红外激光束至舱室内；紫外光束扫描转镜:按照一定角度旋转，透射红外激光束，并反射经过变焦耦合透镜组扩束后的紫外激光束至舱室内。
[0019]所述红外光束扫描转镜的镜面镀有808nm?980nm宽带全反膜，其反射率>99.9%。所述的紫外光束扫描转镜的镜面镀808nm?980nm宽带红外增透膜、266nm?380nm宽带紫外全反膜，其紫外光反射率> 99.9%。
[0020]本实用新型将红外波段激光束和紫外波段激光束通过光纤准直器准直输出，然后经过变焦耦合透镜组进行耦合并调整光斑的直径以及功率密度，最后通过红外光束扫描转镜和紫外光束扫描转镜的反射作用，形成杀菌面照射医疗舱体内，经过一定时间的照射作用，可以完全消除医疗舱室内空气中的细菌，本实用新型的系统相对于现有技术而言，一是采用两种细菌敏感波段的同步激光辐照，使得不同波段的激光以不同杀菌机理同时针对目标细菌，可以增加杀灭细菌的效率；二是采用激光光源，功率和功率密度较传统的荧光杀菌光源实现了较大提升，杀菌速度更快；三是电光转换效率高，体积小，重量轻，便于携带执行各种紧急医疗任务；四是光纤系统可以弯曲和偏折，可靠性强，使用灵活方便且寿命长；五是变焦耦合透镜组可以对光斑大小以及功率密度进行调节，能够满足不同场合的灭菌需要；六是使用转镜系统对医疗舱室或不规则的灭菌空间进行大角度扫描，其细菌杀灭效率高；七是可结合舱室内空气循环装置(如空气抽吸和排放器或空气过滤装置)对吸入装置内部的空气进行灭菌处理，在不影响医疗相关人员在舱室内停留和工作的同时，源源不断的将舱室内污染空气吸入装置处理为无菌空气再排放到舱室内。在多种模式和场合下得到应用，能够在空气传播疾病的感染防治领域，为减少致死致残率作出重要贡献。
[0021]所述快速灭菌系统还可以用于制备灭菌空气，所述医疗舱室内设有空气抽吸和排放器。
[0022]有益效果
[0023]1.本实用新型提供了一种双波段半导体激光空气快速灭菌技术，拟联用红外激光和紫外激光，既具有穿透性和热效应对病原体进行热杀伤，又具有高光子能量对病原体进行电离杀伤，灭菌速度快、效率高、使用成本低、便携性强等优势，可以满足医疗舱室的抗感染需求。
[0024]2.本实用新型采用光纤耦合输出的多波段半导体激光器，激光模块散热简单，可以直接风冷；功率和电光转换效率高，节能，体积小，重量轻，光纤可以弯曲和偏折，可靠性强，可在不中断医疗工作的同时对工作场所空气进行灭菌处理，提高医疗效率，降低感染率。
[0025]3.本实用新型方便携带，简单放置即可使用，且可重复使用，不接触人体，亦不对人体产生明显的直接或间接的影响，便于实现。可满足平时医院重症监护室和紧急救援任务的车船医疗舱等多种应用场所的需求，包含了广大的用户群。
【附图说明】
[0026]图1为实施例1原理框图:21_红外半导体激光器，22-紫外半导体激光体，23-光准直器，31-尾纤，32-筒体，9-球面透镜，28-抽吸和排放器，29-储气空间；
[0027]图2为本实用新型光纤准直器的半剖的结构示意图:1_端盖，2-倾斜垫圈，3-接口管，4-金属套圈，5-同轴连接件，6-外套管，7-变径管，8-光纤，9-球面透镜，10-红外半导体激光器，11-紫外半导体激光器，12-光纤准直器。
[0028]图3为实施例2的原理框图:21_红外半导体激光器，22-紫外半导体激光体，23-光准直器，24-变焦耦合透镜组，25-光束扫