一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統的制作方法
【專利摘要】本發明公布了一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，包括紅外半導體激光器、紫外半導體激光器、光纖準直器、以及通過光纖與光纖準直器連接的手持裝置，操作人員手持操作對被滅菌的醫療器材進行滅菌。本發明通過手持裝置對醫療器械及相關物體表面進行全方位的掃描，可以對醫療器械進行多角度、合理時間的殺滅，可以在多種模式和場合下得到應用，能夠在醫療與重癥監護感染防治領域，為減少致死致殘率，盡快恢復健康作出重要貢獻；采用雙波段強激光滅菌的方式，同時整合利用紅外激光加熱效應強、紫外激光蛋白分子電離破壞效應強的優勢，滅菌速度快、徹底、效率高。
【專利說明】一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統

【技術領域】
[0001]本發明屬于激光滅菌技術，具體是指一種基于紫外與紅外雙波段的用于醫療器械除菌的手持便攜式半導體激光滅菌系統。

【背景技術】
[0002]隨著現代急救醫學的不斷發展，危重病患者綜合診治方法越來越多，救治成功率也在不斷提高。然而，隨著抗生素的廣泛應用和耐藥菌株的不斷出現，醫院感染已成為醫學界關注的重要問題。由于重癥監護病房(intensive care uni, t I⑶)收治的患者存在病情重、接受有創搶救措施多等特點，使其醫院感染的患病率較普通病房高3~18倍，接近50%ο根據2014年最新統計資料，醫院內各大科室重癥監護室，特別是神經外科重癥監護室、ICU病房等危急重癥患者集中的加護病房，由于院內感染即入院后新發生、在醫院內接觸病原體導致的感染成為院內感染，導致的嚴重呼吸道感染成為導致患者病情惡化甚至死亡的重要原因之一。
[0003]綜合創傷救治和重癥監護治療感染高發的情況，可以發現兩者間存在著以下幾個方面的共性:一是患者大多接受了醫源性有創治療如手術、氣管切開等；二是均在同一相對密閉空間內同時治療多名傷員、病員；三是兩種情況下傷病員感染率均高于一般情況，感染往往導致惡性后果。
[0004]而解決以上兩種重要情況下的抗感染困境，首先要控制好醫療器械的病原體傳播。目前常規采用的辦法主要有醫療器械的高溫高壓滅菌、化學藥劑的消毒、紫外熒光的照射等綜合措施。但是，在緊急條件下，傷員救治時間緊、工作量大、條件有限，往往因為滅菌設備龐大沉重，化學藥劑攜帶數量有限，且以上所述方法均需要較長時間才能起效，達不到消毒滅菌要求。在醫院重癥監護病房，加上人員、病員流轉頻繁，醫療器具消毒依賴現有方法，主要是紫外光照和空氣過濾，難以維持較高的無菌狀態，院內感染難以消除。
[0005]激光在醫學中的應用研宄近年來逐漸興起。激光滅菌技術較普通光學滅菌技術的優勢已經被醫療產品研發領域受到了重視，但目前的激光滅菌技術主要采用CO2激光，紅外激光效率低、體積龐大、不易光纖傳輸、操作不便且波長單一，滅菌效率不高。


【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，克服現有常用物理化學滅菌和消毒技術滅菌不徹底、速度慢、效率低、設備龐大沉重的問題，實現多波段激光對醫療器械表面大范圍的自動化高效滅菌。
[0007]本發明的目的通過下述技術方案實現:
一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，包括紅外半導體激光器、紫外半導體激光器、光纖準直器、以及固定兩個光纖準直器的手持裝置；其中紅外半導體激光器:產生紅外波段激光，作為紅外激光光源；
紫外半導體激光器:產生紫外波段激光，作為紫外激光光源； 光纖準直器:用于將紅外半導體激光器產生的紅外波段激光、紫外半導體激光器產生的紫外波段激光進行光纖耦合并準直輸出；
手持裝置:用于操作人員手持操作對被滅菌的醫療器材進行滅菌。
[0008]本發明通過采用現有的設備組合形成新的獨立系統，用于醫療器械的滅菌消毒，本發明采用多波段的紅外半導體激光器產生紅外波段激光，紫外半導體激光器產生紫外波段激光，產生的紅外波段激光束和紫外波段激光束通過光纖準直器準直輸出，通過手持裝置將紅外波段激光和紫外波段激光照射在被滅菌的醫療器械表面，經過一定時間的照射作用，可以完全消除醫療器械表面的細菌，本發明的系統相對于現有技術而言，它包含有更多波段的激光，可以增加殺滅細菌的效率，使得不同波段的激光殺滅有針對性的細菌，而且，功率和電光轉換效率高，體積小，重量輕，光纖可以彎曲和偏折，可靠性強，使用靈活方便且壽命長；通過手持裝置對醫療器械及相關物體表面進行全方位的掃描，可以對醫療器械進行多角度、合理時間的殺滅，可以在多種模式和場合下得到應用，能夠在醫療與重癥監護感染防治領域，為減少致死致殘率，盡快恢復健康作出重要貢獻；采用雙波段強激光滅菌的方式，同時整合利用紅外激光加熱效應強、紫外激光蛋白分子電離破壞效應強的優勢，滅菌速度快、徹底、效率高；本系統便攜可重復使用，不接觸人體，亦不對人體產生明顯的直接或間接的影響，便于實現。
[0009]所述的紅外半導體激光器輸出功率為0~50W，輸出波長為808nm~980nm，功率波動〈2% p-p,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm。
[0010]所述紫外半導體激光器輸出功率為0~150mW，輸出波長為375nm，功率波動〈1%P-P,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm。
[0011]所述光纖準直器輸出光束的發散角<18mrad。
[0012]所述光纖準直器包括一個筒體，筒體的一端通過端蓋安裝有球面透鏡，另一端安裝有接口管，接口管與筒體之間安裝有一個傾斜墊圈，接口管內部安裝有一個內部中空的金屬套圈，接口管的外部套裝有一個外套管通過一個變徑管固定光纖，光纖的末端通過同軸連接件與金屬套圈同軸固定連接。變徑管將光纖的末端進行固定并增加其直徑，便于手的操作和其它零部件的安裝，變徑管通過外套管固定在接口管外側，變徑管的內部為變徑空腔，在接口管內安裝有一個金屬套圈，金屬套圈的內部中空作為光路的通道，通過與該通道同軸的同軸連接件將光纖的末端固定，使得光纖的輸出軸線與金屬套圈的軸線位于同一直線，從而將光纖的輸出光路送入到筒體，采用在接口管與筒體之間安裝傾斜墊圈的方式，使得筒體的軸線與金屬套圈的軸線之間形成夾角，激光的射入角與球面透鏡的光心之間存在一定的夾角，可以使得激光發散，形成大面積的掃描區域，從而擴大掃描的半徑。
[0013]所述的同軸連接件與光纖連接的端面沿其軸線內凹形成錐形面。通過將同軸連接件的端面設置成內凹的錐形面結構，在安裝的時候，可以對光纖起到引導作用，使得光纖與金屬套圈自動對心，提高了對心的速度，降低了安裝難度。
[0014]本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果:
I本發明一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，通過手持裝置對醫療器械及相關物體表面進行全方位的掃描，可以對醫療器械進行多角度、合理時間的殺滅，可以在多種模式和場合下得到應用，能夠在醫療與重癥監護感染防治領域，為減少致死致殘率，盡快恢復健康作出重要貢獻；采用雙波段強激光滅菌的方式，同時整合利用紅外激光加熱效應強、紫外激光蛋白分子電離破壞效應強的優勢，滅菌速度快、徹底、效率高；本系統便攜可重復使用，不接觸人體，亦不對人體產生明顯的直接或間接的影響，便于實現；
2本發明一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，在接口管內安裝有一個金屬套圈，金屬套圈的內部中空作為光路的通道，通過與該通道同軸的同軸連接件將光纖的末端固定，使得光纖的輸出軸線與金屬套圈的軸線位于同一直線，從而將光纖的輸出光路送入到筒體，采用在接口管與筒體之間安裝傾斜墊圈的方式，使得筒體的軸線與金屬套圈的軸線之間形成夾角，激光的射入角與球面透鏡的光心之間存在一定的夾角，可以使得激光發散，形成大面積的掃描區域，從而擴大掃描的半徑；
3本發明一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，通過將同軸連接件的端面設置成內凹的錐形面結構，在安裝的時候，可以對光纖起到引導作用，使得光纖與金屬套圈自動對心，提高了對心的速度，降低了安裝難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發明原理框圖；
圖2為本發明光纖準直器的半剖的結構示意圖。
[0016]附圖中標記及相應的零部件名稱:
1-端蓋，2-傾斜墊圈，3-接口管，4-金屬套圈，5-同軸連接件，6-外套管，7-變徑管，8-光纖，9-球面透鏡，10-紅外半導體激光器，11-紫外半導體激光器，12-光纖準直器，13-手持裝置。

【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。
實施例
[0018]如圖1所示，本發明一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，包括紅外半導體激光器10、紫外半導體激光器11、光纖準直器12以及手持裝置13 ;其中紅外半導體激光器10作為紅外激光光源，其輸出功率為0~50W可調，輸出波長為808nm~980nm可選，功率波動〈2% p-p,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm，紅外半導體激光器10產生的種子光束輸送到光纖準直器12 ;紫外半導體激光器11作為紫外激光光源，其輸出功率為0~150mW可調，輸出波長為375nm，功率波動〈1% p-p,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm，紫外半導體激光器11產生的種子光束輸送到光纖準直器12，紫外激光經準直后耦合進入光纖8，由光纖8輸出，光纖8數值孔徑NA=0.22，芯徑=200 μ m，長度為1.0m ;光纖準直器3成圓柱形，圓面外徑大小為20mm，長度為30mm，帶有尾纖，與紅外半導體激光或紫外半導體激光輸出光纖相熔接，用于將紅外半導體激光器或紫外半導體激光器產生的激光形成具有光斑直徑大小為的近似平行高斯光束輸出，光束發散角<18mrad ;光纖8輸入到光纖準直器12，如圖2所示的光纖準直器12結構示意圖，端蓋I將球面透鏡9固定在筒體14的一端，筒體14的另一端安裝有接口管3，接口管3與筒體14之間安裝有一個傾斜墊圈2，接口管3內部安裝有一個內部中空的金屬套圈4，金屬套圈4的端面內凹形成錐形面，接口管3的外部套裝有一個外套管6通過一個變徑管7固定光纖8，光纖8的末端通過同軸連接件5與金屬套圈4同軸固定連接；變徑管7將光纖8的末端進行固定并增加其直徑，便于手的操作和其它零部件的安裝，變徑管7通過外套管6固定在接口管3外側，變徑管7的內部為變徑空腔，在接口管7內安裝有一個金屬套圈4，金屬套圈4的內部中空作為光路的通道，通過與該通道同軸的同軸連接件5將光纖8的末端固定，使得光纖8的輸出軸線與金屬套圈4的軸線位于同一直線，從而將光纖8的輸出光路送入到筒體14，采用在接口管3與筒體14之間安裝傾斜墊圈2的方式，使得筒體14的軸線與金屬套圈4的軸線之間形成夾角，激光的射入角與球面透鏡的光心之間存在一定的夾角，可以使得激光發散；使用過程中，可以手持手持裝置13進行激光輸出，由于光纖8可彎曲，能夠將紅外與紫外激光束按照任意角度掃描照射到醫療器械與相關物體表面，本實施例中醫療器械與相關物體表面主要由醫療器械組成，如手術刀具，器皿等，相關物體表面主要指醫護用被褥，床單，醫療支架等物品表面；本系統用手持的方式對醫療器械與相關物體表面進行任意角度全方位高速掃描，該裝置具有體積小、重量輕、可靠性強、全方位掃描速度快、電光轉換效率和細菌殺滅效率高等優點，具有廣泛應用的潛力。
[0019]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:包括紅外半導體激光器(10)、紫外半導體激光器(11)、光纖準直器(12)、以及固定兩個光纖準直器(12)的手持裝置(13);其中 紅外半導體激光器(10):產生紅外波段激光，作為紅外激光光源； 紫外半導體激光器(11):產生紫外波段激光，作為紫外激光光源； 光纖準直器(12):用于將紅外半導體激光器(10)產生的紅外波段激光、紫外半導體激光器(11)產生的紫外波段激光進行光纖耦合并準直輸出； 手持裝置(13):用于操作人員手持操作對被滅菌的醫療器材進行滅菌。
2.根據權利要求1所述的一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:所述的紅外半導體激光器(10)輸出功率為0~50W，輸出波長為808nm~980nm，功率波動〈2% p-p,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm0
3.根據權利要求1所述的一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:所述紫外半導體激光器(11)輸出功率為0~150mW，輸出波長為375nm，功率波動<1% p-p,中心波長偏差<±3nm，光譜寬度<3nm。
4.根據權利要求1所述的一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:所述光纖準直器(12)輸出光束的發散角<18mrad。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:所述光纖準直器(12)包括一個筒體(14)，筒體(14)的一端通過端蓋(I)安裝有球面透鏡(9 )，另一端安裝有接口管(3 )，接口管(3 )與筒體(14)之間安裝有一個傾斜墊圈(2)，接口管(3)內部安裝有一個內部中空的金屬套圈(4)，接口管(3)的外部套裝有一個外套管(6)通過一個變徑管(7)固定光纖(8)，光纖(8)的末端通過同軸連接件(5)與金屬套圈(4)同軸固定連接。
6.根據權利要求5所述的一種用于醫療器械的手持式雙波段半導體激光滅菌系統，其特征在于:所述的同軸連接件(5)與光纖連接的端面沿其軸線內凹形成錐形面。
【文檔編號】A61L2/08GK104511033SQ201410832785
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】黃智蒙, 陳圖南, 劉倉理, 李劍峰, 張大勇, 馮華, 趙劍衡, 鮮繼淑 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所