具有UV照射装置的实验室仪器以及用于实验室仪器的杀菌方法与流程

本发明涉及一种具有uv照射装置的实验室仪器，其包括至少一个用于实施杀菌过程的uv辐射器。优选具有245nm的波长的uv辐射，主要是uv-c辐射适于杀死细菌、病毒、孢子和酵母。因此，uv辐射通常用于对实验室仪器的供生物样本或微生物样本进行处理和储藏的工作腔或储藏室进行杀菌。

背景技术：

需要在怎样的时间段内用uv辐射进行照射以实现充分的杀菌是取决于需要照射的空间的大小、杀菌的方式和范围特别是所使用的uv辐射器。通常实验室仪器的使用者根据实际情况预先确定适宜的照射时间段并且随后输入控制装置，该控制装置根据预设值对uv照射装置进行控制。但适宜的照射时间段同样可以预先由实验室仪器的制造者在控制装置中给出，使用者同样可以对其进行修正。

和其他照明器材相同的是，uv辐射器的辐射强度随着辐射器的工作时间的增加而持续减小。这样就产生如下危险，即随着uv辐射器的使用寿命的增加，辐射量不再足以实现期望的杀菌效果。为防止这一点，在实践中通常预防性地实施与实际需要达到的杀菌作用相比明显更长的杀菌过程。例如通常整夜地实施杀菌过程。这一点不仅明显增大能耗，而且uv射线的强大负荷还会损伤实验室仪器的受到辐射的组件。防止不充分杀菌的另一方案在于及早地更换uv辐射器。uv辐射器的制造者通常会公布使用寿命，uv辐射的强度从该使用寿命起以某个程度减小，以及/或者公布最大使用寿命，在该使用寿命后不应再继续使用此uv辐射器。但提早更换uv辐射器不仅造成资源浪费，还会引起成本增加。实验室仪器的使用者原则上也可以随着所使用的uv辐射器的工作时间的增加不断地检验和调整所需的杀菌时间。但这一点对使用者而言难度较大，因而不甚理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种实验室仪器和一种针对其工作的方法，其中上述问题不会出现，并且所述实验室仪器和所述方法在uv照射装置中的至少一个uv辐射器的工作时间较长的情况下同样确保充分的杀菌，在此过程中，不会不必要地延长所述杀菌时间，或者给所述实验室仪器的使用者带来额外的难度。

本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1所述的实验室仪器以及根据权利要求9所述的方法。更多优选改进方案和方法方案在相应的从属权利要求中有所描述。

也就是在本发明的第一方面中涉及一种实验室仪器，其包括用于实施杀菌过程的具有至少一个uv辐射器的uv照射装置，以及具有用于控制所述uv辐射器的控制装置。所述控制装置适于给出持续时间，所述uv照射装置在这个持续时间内在杀菌过程期间工作。根据本发明，所述控制装置还适于以应用保存在所述控制装置中的控制函数的方式根据所述uv辐射器的工作时间如此地预设所述持续时间，使得所述持续时间随着工作时间的增加而增加。

在本发明的实验室仪器中，在所述杀菌过程期间控制所述uv照射装置的控制装置适于，自动调整所述照射装置中的至少一个uv辐射器的工作时间的杀菌过程的持续时间。所述至少一个uv辐射器在uv照射装置中的工作时间越长，杀菌过程的持续时间的增量就越大，以便对uv辐射器所发出的随着工作时间的增长而减少的辐射量进行补偿。这个补偿的方式视所应用的uv辐射器的类型而定。如前文所述，uv辐射器的制造者通常相对每个灯具类型而言给出辐射量或照射强度随使用寿命的减弱，该使用寿命在此等同于uv照射装置中的uv辐射器的工作时间。针对所减少的照射强度的这个使用者说明可以构成用于测定杀菌过程的持续时间的延长的基础。在需要的情况下，实验室仪器的制造者可以事先以已知方式测定出辐射量或照射强度的减弱与增加的使用寿命的关系。

对随着至少一个uv辐射器的工作时间的增加而减弱的照射强度所进行的补偿的基础在于，该照射(辐射能/面积)为照射强度与照射时间的乘积。也就是在照射强度减弱的情况下，可以以简单的方式通过延长照射时间来对其进行补偿，以确保实验室仪器中的照射保持不变。因此，针对所应用的uv辐射器仅需测定就不同的工作时间而言的照射强度与参考照射强度之间的偏差的因数或百分数，以确定根据所确定的偏差来修正持续时间，具体而言，例如用照射时间乘以所确定的偏差因数的倒数值。参考照射强度例如可以为uv辐射器的标准照射强度，通常由uv辐射器的制造者在其产品资料页中给出该参考照射强度。根据测得的因数或百分数，在对应的工作时间中如此地延长照射时间，使得总的照射大体保持恒定。作为将标准照射强度用作参考值的替代，同样可以替代地在确定uv辐射器的工作时间的情况下应用参考照射强度，将这个参考照射强度定义为100％。这个参考照射强度可以为uv辐射器在第一次运行时的照射强度。但在此过程中需要考虑到的是，若干uv辐射器首先需要一定的磨合时间，直至其达到预期的照射强度。因此，优选在磨合时间结束后再确定参考值。所需的照射强度值可以参阅制造者所提供的图表，该图表绘示有相对于uv辐射器的使用寿命的照射强度。

可以根据至少一个uv辐射器的工作时间，通过控制装置开持续地或逐步地修正持续时间，具体方式是以已知的方式由测得的修正值创建修正函数并且将其保存在控制装置中。在逐步地进行修正的情形中，只有在达到uv辐射器的工作时间的某些阈值的情况下才延长持续时间。在相应地达到阈值厚才相应逐步地延长杀菌过程的持续时间。因此，根据本发明，随至少一个uv辐射器的工作时间增加的照射不必总是精确地对应于起初所预设的照射，确切而言，在期望的杀菌效果不成问题的情况下，可以存在偏差。不仅在逐步调整持续时间时可以存在公差范围，而是在持续调整的情形中同样可以存在公差范围。公差范围的大小可以视相应的实验室仪器的具体技术方案而定。但原则上可以至少暂时地出现相对原本预设的照射而言的最大10％的偏差，其中该偏差优选小于5％，特别是小于2％。

在所述至少一个uv辐射器的还是以期望的照射强度工作并且未发生弱化的工作时间内，不必相对原本保存在控制装置中的持续时间来延长杀菌过程的持续时间。出于这个原因，根据本发明，只有在uv辐射器实际上已经发生一定的弱化或可以预料到这种弱化的情况下，才会开始延长用于杀菌过程的持续时间。随后将这个时间段表示为额定工作时间。该时间段通常可以参阅可由制造者提供的灯具规范，或者通过测试简单地测得。额定工作时间特别是指从第一次启动uv照射装置中的uv辐射器直至uv辐射器以相当于额定照射强度特别是标准照射强度的照射强度发出uv辐射。为了达到这个额定工作时间，uv照射装置的至少一个uv辐射器在消毒过程期间以原本保存在控制装置中的持续时间工作。只有从这个额定持续时间开始，控制装置才根据前述内容延长持续时间。

借助根据本发明由控制装置所实施的对持续时间的延长，根据uv照射装置中的至少一个uv辐射器的工作时间，就能以不提早更换uv辐射器以及不为使用者带来附加难度的方式，在防止出现不必要的能耗的情况下实施杀菌过程。可以与现有技术相比明显更好地充分利用uv辐射器的使用寿命。但在应用本发明的情况下，在某个时刻会进入某个时间点，在这个时间点上，uv辐射器的如此地减弱，使得无法再确保可靠地杀菌。也就是在达到这个时间点后，应更换uv辐射器。为了确保这一点，优选在控制装置中保存最大工作时间。这个最大工作时间特别是相当于uv辐射器的制造者所定义的最大使用寿命。在控制装置发现达到最大工作时间的情况下，其例如可以向使用者发出相应的警告。这个警告可以为光和/或声信号，例如为实验室仪器的显示器上的提示。

此外，控制装置优选适于在所述额定工作时间与所述最大工作时间之间的时间段内延长所述持续时间。因此，在达到最大工作时间后便不再(进一步)延长杀菌过程的持续时间。这一点的技术背景在于，由于uv辐射器已经明显弱化，再继续延长工作时间也无法确保可靠地杀菌，因此不再有任何意义。但即使在超过最大工作时间后，优选同样根据在最大工作时间中的时间延长来进一步保持时间延长。本发明的实验室仪器中或根据本发明的方法的uv辐射器的优选周期相应地分为三个阶段，其具有第一阶段，该阶段直至达到额定工作时间并且在该阶段中，uv辐射器在杀菌过程期间以原本预设的持续时间工作，以及具有第二阶段，该阶段自额定工作时间起直至达到最大工作时间，并且在该阶段中根据uv照射装置中的uv辐射器的工作时间来延长持续时间，以及具有自最大工作时间起的第三阶段，该阶段应在较短的时间内确保实验室仪器继续工作，直至用新的uv辐射器替代该uv辐射器。

根据至少一个uv辐射器的工作时间，精确对应于照射强度在相应的工作时间内所测得的消耗来延长杀菌工作的持续时间。正如多次提到的那般，针对数个uv辐射器提供一般性地给出辐射器的使用寿命范围内的照射强度的减弱的走向的图表。也就是说，使用这个精确值来在工作时间范围内修正持续时间。但在大多数情形中，在实施杀菌过程时根本不需要考虑这种精度并且在控制装置中引起不需要的计算量。因此，根据本发明，在计算持续时间的延长时，基于工作时间而建立在线性函数的基础上。可以由制造者所提供的规范或自行测得的值，通过适宜地逼近来确定用于所应用的uv辐射器的这个线性函数。这个方案在于应用线性回归，也就是通过由所提供的值来测定拟合直线。也就是作为使用精确值的替代方案，采用修正因数由拟合直线来计算针对相应的工作时间的持续时间的延长，或者根据针对这个拟合直线所保存的函数来计算。

线性函数同样可以仅被定义为两个点的连接。这两个点例如一方面可以指额定工作时间中的照射强度，另一方面可以指最大工作时间中的照射强度。随后将额定工作时间中的照射强度有益地确定为100％，并且将最大工作时间中的照射强度确定为x％(<100％)。在这两个角点之间，照射强度成直线地减弱。因此，照射强度在额定工作时间与最大工作时间之间的范围内的工作时间内的减弱由包括用于额定工作时间和最大工作时间的值的直线得出，或者由定义这个直线的线性函数得出。因此，同样由这个线性函数得出用于额定工作时间与最大工作时间之间的时间段内的持续时间的延长的修正因数。

若额定工作时间中的照射强度用is表示且最大工作时间中的照射强度用imax表示，在额定工作时间ds与最大工作时间dmax之间的工作时间的范围内的照射强度以上述方式发生线性减弱的情况下，针对这个范围内的任意工作时间dx，用于持续时间的延长的修正因数由

得出。在尚未达到额定工作时间的情况下，每个杀菌过程均以保存在控制装置中的(标准)持续时间ts实施。而在额定工作时间ds和最大工作时间dmax的工作时间段中，持续时间以上述修正因子延长，使得针对这个持续时间段产生经过修正的持续时间tx，根据如下公式计算出该经过修正的持续时间：

这个计算公式保存在控制装置中，并且在uv照射装置的至少一个uv辐射器的工作时间处于额定工作时间与最大工作时间之间的时间范围内的情况下应用。若在uv照射装置中应用一个以上的uv辐射器，则有利地使用同类型的辐射器并且使其在同一时间点开始工作，从而使得针对uv照射装置的所有辐射器应用相同的辐射时间。

如前文所述，在达到最大工作时间后，持续时间有利地不再延长，而是保持在最大工作时间中的时间延长度。在时间点dmax上，修正因子减小至项(is-imax)/is，使得在达到最大工作时间后，可以以如下公式计算出该阶段的持续时间：

控制装置根据用于不同工作阶段的不同函数来控制uv照射装置，并且根据至少一个uv辐射器的针对所计算出的持续时间的工作时间来启动该至少一个uv辐射器的工作。

本发明原则上可以应用于其中迄今为止已经使用用于对工作腔或储藏室或者实验室仪器的其他区域进行杀菌的uv照射装置的任何实验室仪器。除控制装置中的变化外，实验室仪器中无需再进行任何改变或改造。下面对优选实验室仪器和优选过程进行示例性的描述。在用于实验室仪器的杀菌方法的装置中，使用者以已知方式进行操作，并且如同在现有技术中那般，通常在考虑到实验室仪器的实际情况、所应用的uv辐射器的类型和数目以及污染的情况下，确定适宜的照射时间段。通常将杀菌过程的这个对应于(标准)持续时间ts的时长保存在控制装置的存储器中。同样可以以类似的方式事先由制造者或者负责安装和/或维护的服务人员测定和储存杀菌过程的标准照射时间。此外，在控制装置的存储器中可以保存有时间表，其预设杀菌过程应在何时开始。可以自动地由控制装置开始这些杀菌过程，或者控制装置例如通过显示在实验室仪器的显示器上来发出信息，该信息告诉使用者应开始杀菌过程，并且使用者由此启动杀菌过程。为了达成这个目的，在控制装置中设有计时器。计时器优选预设日期和时间，控制装置根据这个日期和时间对应于所保存的时间表地发出关于应实施的杀菌过程的信息，以及/或者视情况可以自行启动这些杀菌过程。

此外，在本发明的实验室仪器中，所述控制装置适于借助计时器测定所述实验室仪器的uv照射装置中的至少一个uv辐射器的工作时间并且记录下来。根据由计时器测得并且保存在控制装置的存储器中的工作时间，在控制装置中借助比较器来测定所述至少一个uv辐射器是否已经达到或未达到在控制装置的存储器中针对这个辐射器所保存的额定工作时间ds。在尚未达到的情况下，杀菌过程以相当于所保存的(标准)持续时间ts的持续时间工作。控制装置借助计时器(定时器)相应地预设持续时间。

但在控制装置的比较器发现达到或已经超过用于uv辐射器的所保存的额定工作时间ds的情况下，控制装置的处理器根据保存在存储器中的修正函数测定针对计时器测得的时间点x的经过修正的持续时间tx。所保存的修正函数就所应用的uv辐射器而言为典型的，且如前文所述，其特别是由uv照射强度随着时间的具有这个辐射器类型的特征的减少所得出。相应的值可以以最简单的方式参阅由制造者针对这个类型的uv辐射器所提供的资料页，或者替代地以已知的方式通过实验测定。在此过程中，无需为每个所应用的uv辐射器确定其自身的修正函数，而是可以针对相同类型的不同uv辐射器应用同一个修正函数。相应的，在使用用于本发明的实验室仪器的杀菌过程的数个uv辐射器时，优选使用相同类型的辐射器。控制装置要么以自动触发的方式，要么在由使用者触发后在应用用于持续时间tx的计时器的情况下控制杀菌过程，该持续时间相对(标准)持续时间ts有所延长。

在由计时器测得的从至少一个uv辐射器的额定工作时间ds直至最大工作时间dmax的间隔中，杀菌过程的持续时间根据所保存的修正函数延长。其中，杀菌过程的持续时间在测得的uv辐射器工作时间内优选线性地朝最大工作时间dmax方向延长。以这种方式就能在尽管已经超过uv辐射器的预设额定工作时间且必须更换现有技术的实验室仪器中的这个辐射器的情况下，进一步发出所需要的uv辐射量。在达到最大工作时间dmax后，在本发明的实验室仪器中同样无法再确保充分的uv杀菌，并且应更换所述至少一个uv辐射器。也就是说，若计时器将显示出超过最大工作时间的值传输至控制装置，则这个控制装置会通知使用者必须更换所述至少一个uv辐射器。但出于安全考虑，杀菌时间的持续时间随着事先测得的最大时长继续进行，直至使用者实际更换过uv辐射器。要么可以借助适宜的传感器自动确定更换过程，要么通过使用者在与控制装置耦合的输入装置上进行确认来实施更换。

在更换过所述至少一个uv辐射器后，下一杀菌过程重新以(标准)持续时间ts开始，并且重复前述方法。若使用另一类型的uv辐射器作为之前所应用的uv辐射器的替代，必须同样根据这个其他类型的辐射器来调整修正函数。原则上可以从一开始便在实验室仪器中保存有用于不同的适宜类型的uv辐射器的不同修正函数。要么必须由使用者根据其所使用的辐射器类型来选择正确的修正函数，为此，优选设有与控制装置连接的显示与输入装置。作为替代方案，同样可以使用“智能”底座，其识别出插入其中的辐射器的类型，并且可以将相应的信息传输至控制装置，该信息经过控制装置处理并且成为其他控制的基础。另一方案在于，所述实验室仪器例如通过应用辐射器专用的底座如此地构建，使得仅能在实验室仪器中应用一种uv辐射器，从而仅需使用单独一个修正函数。

附图说明

下面结合附图详细阐述本发明。附图仅用于阐述若干优选实施例，但本发明不限于这些实施例。附图为示意性的。相同的参考符号表示相同的部件，其中所有的部件不总是都配设有参考符号。具体而言，图中：

图1示出本发明的实验室仪器的透视图，以安全工作台为例；

图2示出四个不同的uv辐射器的图表，在该图表中作出其使用寿命与uv-c照射强度的关系曲线；

图3示出图表，其中针对图2中的灯1的值，作出工作小时数与照射强度的减弱的关系曲线，以及

图4将图3中图表简化为线性函数。

具体实施方式

图1示出本发明的实验室仪器1，以安全工作台为例。这个安全工作台具有壳体10，该壳体包围着工作腔11，使用者可以通过前开口12进入该工作腔，可移动的垫片可以将该前开口封闭。安全工作台例如用于处理生物或微生物样本。这些样本可能导致工作腔11被污染。为了杀死可能进入工作腔的病菌，例如细菌、病毒、孢子或酵母，在安全工作台中设有uv照射装置2。这个uv照射装置在所示示例中包括两个uv辐射器20，其在壳体10的侧壁上布置在朝向工作腔11的一侧。为了控制uv照射装置2的工作，设有与辐射器20连接的控制装置3。

使用者可以不时地启动杀菌过程，具体方式是通过输入装置30(在此为触摸屏)将相应的指令输入控制装置3。控制装置同样可以如此地配置，使其以某个时间间隔提醒使用者实施杀菌过程。例如将相应的信息显示在(在此形式为触摸屏的)显示器31上或类似的显示装置上。在使用者通过相应的输入启动杀菌过程的情况下，可以通过在预设的持续时间内使用uv辐射器20来紧接在指令后或与这个指令在时间上错开地实施这个杀菌过程。集成在控制装置3中的计时器32负责遵守该持续时间。在工作期间，uv辐射器20将uv辐射，特别是具有254nm的波长的uv-c辐射射入安全工作台1的工作腔11。

在随后被视为具有相同的工作时间的同类辐射器的uv辐射器的工作时间开始时的杀菌过程的持续时间由使用者根据工作腔11中需要杀死的病菌的类型预设并且保存在控制装置33的储存器33中。但原则上也可以由制造者方面在控制装置中给出某个初始持续时间，使用者同样可以通过自行输出来重新写入该初始持续时间。这个初始持续时间直至uv辐射器的额定工作时间都为有效的，并且随后用ts表示。

额定工作时间视所使用的uv辐射器的类型而定，并且表示uv辐射器产生期望的照射强度的工作时长，特别是产生标准照射强度或者仅与这个标准照射强度存在较小程度的偏差的照射强度的工作时长。可以主要根据通常由灯具制造者提供的数据来测定额定照射强度。作为替代方案，可以通过自行测量来确定额定工作时长。图2示出根据灯具制造者的使用寿命图表来测定工作时长的示例。图2示出用灯1至灯4表示的不同uv辐射器的以小时计算的使用寿命相对在与照射面10cm的距离内的uv-c照射强度。也就是说，该图表针对每个灯而言说明随着工作时间的增加，照射强度的变化。如图所示，这些灯中的每个的照射强度从某个使用寿命起持续减弱。从这个时间点起，有利地延长照射时间，以对照射强度的减弱进行补偿以及确保充分的杀菌。将额定工作时长确定为相应的值。

下面以灯1为例详细阐述其他处理方式。图2所示的照射强度就灯的使用寿命而言的走向在图3中作为工作小时数(＝使用寿命或工作时间)范围内照射强度的减弱以百分比的形式给出。从曲线中看出，uv辐射器(灯1)首先需要磨合阶段，在该阶段中，照射强度首先增强，直至约2000工作小时后达到最大照射强度。自这个时间点起，照射强度不断减小，直至其在10000小时的工作时间上以最大照射强度的20％的程度减小。自这个时间点起，uv辐射器无需再继续工作。因此，将10000小时的工作时间定义为灯1的最大工作时间dmax。将额定工作时间ds确定为2000工作小时。

根据本发明的一种在此所描述的优选实施方案，延长持续时间来补偿在额定工作时间与最大工作时间之间的照射强度损失。原则上可以尝试将图3给出的曲线用作修正持续时间的函数。但这一点意味着较大的难度，在时间修正的计算中通常不要求精度。出于这个原因，根据本发明，优选将照射强度就工作时间而言的减弱的曲线简化地用线性函数表示。

这个简化的公式在图4中以图表的形式给出。如图所示，该函数首先在0至2000小时的工作时间内具有水平的区段。在这个时间段内，不对照射的持续时间进行修正；该持续时间相当于预设的持续时间ts。而在超过2000小时的工作时间直至10000小时的最大工作时间中，在起初的持续时间ts基础上将持续时间延长。针对持续时间ds至dmax中的每个任意的工作时间dx而言，从图4所示的公式得出照射强度的相应减少，需要通过相应地延长持续时间来对该减少进行补偿。相应的修正因数在算术上表示为

其中is为额定工作时间中的照射强度，且imax为最大工作时间中的照射强度。is与imax之间的差在图3和图4中用δimax表示并且例如为20％，这样就能得出乘数为0.2。因此，针对持续时间ds至dmax得出持续时间tx，该持续时间根据如下公式算出：

在uv辐射器的工作时间处于额定工作时间与最大工作时间之间的时间段中的情况下，控制装置根据这个计算公式计算出uv辐射器工作的持续时间。借助整合在控制装置3中的计时器34测定uv辐射器的当前工作时间。

在达到最大工作时间后，应更换uv辐射器。为了确保这一点，控制装置3可以如此地构建，使其阻止所有其他杀菌过程开始，直至将新的uv辐射器插入uv照射装置。但在这个情形中存在以下危险，即继续使用未杀菌的安全工作台，这样可能会危害经处理的样本和使用者。出于这个原因，也可以有利地在uv辐射器的最大工作时间结束后再实施杀菌过程。在这个情形中，同样有利地对照射强度的损失进行进一步补偿。因此，在本发明的一种方案中，在超过最大时长后延长持续时间，具体而言，以针对最大工作时间给出的修正因数进行延长。在这一点上，持续时间适用以下公式

这一点在具体示例中表示延长0.2ts。

在设备(在此为壳体前侧的触摸屏)的显示器31中为使用者显示到达最大工作时间，并且要求使用者更换uv辐射器20。此外，在显示器上还能显示关于杀菌过程的信息，例如是否已经进行了时间延长，以及显示关于uv辐射器的状态的信息。此外，可以如此地设计控制装置3的程序，使得使用者能够在处理过程中进行干预和修正，例如已经提到的输入或改变(标准)持续时间ts或经修正的持续时间tx。

本发明以所描述的方式确保可靠地实施杀菌，而无需过早地更换uv辐射器、增大能耗或为实验室仪器的使用者带来额外的难度。