本公開內容一般而言涉及基于紫外的滅菌，并且更具體而言，涉及用于利用紫外輻射給表面滅菌的改進的解決方案。

背景技術：

紫外水和空氣凈化和滅菌系統是已知的并且具有成功的開發歷史。這些紫外系統的主要單元是具有接近DNA和蛋白質的生物顯著分子的吸收峰值的(一個或多個)波長的紫外輻射的源。在紫外源的功率和曝光時間足以破壞細菌、病毒、原生動物和病菌的內部生物分子結構的情況下，系統可以將介質滅菌成安全環境。

已知的紫外水和空氣滅菌系統使用汞燈或深UV發光二極管作為紫外輻射的源。低壓和中壓汞燈提供具有一些線的輻射的線性頻譜，其波長在DNA吸收線的相對附近。其主要峰值在253.4nm的低壓汞燈常常在低消耗住宅用水和空氣凈化系統中使用。具有更高輻射功率的中壓汞燈具有多峰值輻射頻譜并且常常在具有中和高水消耗的城市系統中使用。

但是，汞燈的使用具有顯著的缺陷。例如，汞燈既脆弱又笨重并且汞是極其危險的元素，這意味著關于基于汞的水凈化系統的應用的嚴重限制。特別地，汞燈對于在運輸和個體系統中的使用是不切實可行的。此外，汞燈的典型工作壽命小于10000小時。附加的限制是沒有能力調節或控制汞燈的輻射頻譜。到這個程度，汞燈的峰值不完全與DNA和蛋白質的吸收峰值一致，由此降低了滅菌效率。

一些方法已設法最小化基于汞燈的滅菌的一個或多個缺點。例如，一種方法建議基于微型汞燈的手持式紫外水凈化系統。設計針對克服傳統的基于汞燈的紫外凈化系統的尺寸和便攜性缺點。但是，對于接觸以及甚至利用在內部具有汞燈的脆弱石英套筒對水進行滅菌的需求使設備對于住宅應用是危險的并且不適用于運輸、野外和便攜式應用。

技術實現要素：

本實用新型的一個方面的目的是提供一種改進的殺菌系統的技術。

本實用新型的各方面提供了用于對物體的至少一個表面進行滅菌的殺菌系統。該殺菌系統包括紫外輻射源的組和被配置為將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到物體的至少一個表面上的期望位置的波導結構組。該波導結構組可以包括具有至少百分之三十的紫外反射系數的至少一個紫外反射表面。此外，該系統可以包括用于操作紫外輻射源來向物體的至少一個目標表面輸送目標劑量的紫外輻射的計算機系統。

本實用新型的第一方面提供了一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；波導結構組，被配置為將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中該波導結構組包括具有至少百分之三十的紫外反射系數的至少一個紫外反射表面；以及計算機系統，用于操作紫外輻射源來向物體的至少一個目標表面輸送目標劑量的紫外輻射。

本實用新型的第二方面提供了一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；波導結構組，被配置為將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中該波導結構組包括具有至少百分之三十的紫外反射系數的至少一個紫外反射表面；以及計算機系統，用于對物體的至少一個目標表面進行滅菌，其中滅菌包括：利用超聲單元從物體的至少一個目標表面除去碎屑；以及在去除之后將目標劑量的紫外輻射輸送到物體的至少一個目標表面。

本實用新型的第三方面提供了一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；波導結構組，被配置為將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中該波導結構組包括：具有至少百分之三十的紫外反射系數的紫外反射表面的組，其中該紫外反射表面的組構成外殼；以及形成物體被放在其上并且位于外殼中的可移動表面的至少一個紫外透明結構；以及計算機系統，用于操作紫外輻射源來向物體的至少一個目標表面輸送目標劑量的紫外輻射。

一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；柔性波導結構的組，被配置為支撐紫外輻射源的組并且將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中柔性波導結構的組包括至少一個反射表面和至少一個透明表面；脊柱元件的組，其中脊柱元件的組中的脊柱元件包括附連到柔性波導結構的組中的柔性波導結構的腔，并且其中脊柱元件被配置為保留附連的柔性波導結構的形狀；紫外傳感器的組，被配置為測量紫外輻射；及計算機系統，用于操作紫外輻射源以向物體的至少一個目標表面輸送目標劑量的紫外輻射并且基于由紫外傳感器的組獲取的數據來調整操作的至少一方面。

優選地，該柔性波導結構的組包括柔性中空管。

優選地，其中至少一個透明表面包括被配置為漫射紫外輻射的漫射元件的組。

優選地，其中漫射元件的組中的至少一個漫射元件被配置為通過脊柱元件的組中的脊柱元件漫射紫外輻射。

優選地，其中柔性波導結構的組包括多個柔性中空管，并且每個柔性中空管由脊柱元件的組中的脊柱元件支撐。

優選地，還包括位于脊柱元件的組中的脊柱元件的每一端的連接單元的組，該連接單元的組被配置為連接波導結構當中每一個。

優選地，其中波導結構的組形成樹形構造。

優選地，其中波導結構的組構成三維網狀構造。

優選地，還包括用于測量到物體的至少一個目標表面的距離的接近傳感器的組。

優選地，其中紫外輻射源的組中的至少一個紫外輻射源包括用于從由紫外輻射源的組中的至少一個紫外輻射源生成的紫外輻射生成紫外輻射的準直射束的拋物線表面，其中該拋物線表面具有至少百分之八十的紫外反射系數，并且其中操作包括調整紫外輻射的準直射束的方向。

在另一個實施例中，一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；柔性波導結構的組，被配置為支撐紫外輻射的組并將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中該柔性波導結構的組包括至少一個透明表面，其中柔性波導結構的組中的柔性波導結構是中空管，并且其中紫外輻射源的組直接耦合到柔性波導結構的組，使得至少百分之五十的紫外輻射進入柔性波導結構的組。

優選地，其中紫外輻射源的組嵌在柔性波導結構的組中。

優選地，還包括被配置為保留柔性波導結構的組的形狀的脊柱元件，其中脊柱元件包括耦合到柔性波導結構的組的柔性構件。

優選地，其中脊柱元件的材料包括鋁、銅、鋼或塑料當中至少一種。

優選地，其中至少一個透明表面包括被配置為漫射紫外輻射的漫射元件的組。

優選地，其中脊柱元件包括向紫外輻射源的組供給電力的布線。

優選地，還包括位于脊柱元件的每一端的連接單元的組，該連接單元的組被配置為連接柔性波導結構當中每一個。

優選地，還包括用于測量到物體的至少一個目標表面的距離的接近傳感器的組。

在另一個實施例中，一種殺菌系統，包括：紫外輻射源的組；柔性波導結構的組，被配置為支撐紫外輻射源的組并將具有目標屬性的組的紫外輻射指引到期望位置，其中該柔性波導結構的組包括柔性中空管，該柔性中空管包括至少一個反射表面和至少一個透明表面；脊柱元件，包括附連到波導結構的組中柔性波導結構的第一側的腔，該脊柱元件被配置為保留柔性中空管的形狀；及計算機系統，用于操作紫外輻射源，以向物體的至少一個目標表面輸送目標劑量的紫外輻射。

優選地，其中至少一個透明表面包括被配置為漫射紫外輻射的漫射元件的組。

本實用新型的一個方面的技術效果是得到一種改進的殺菌系統。

本實用新型的說明性方面被設計為解決本文描述的一個或多個問題和/或未討論的一個或多個其它問題。

附圖說明

結合繪出本實用新型各方面的附圖，本公開內容的這些和其它特征將從以下對本實用新型各方面的詳細描述更容易地理解。

圖1示出了根據實施例、用于利用紫外輻射對一個或多個表面進行滅菌的說明性環境。

圖2示出了根據實施例、用于在人體內執行滅菌的說明性環境。

圖3A和3B示出了根據另一實施例的說明性滅菌部件。

圖4A和4B示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

圖5示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件。

圖6示出了根據實施例的還有另一說明性滅菌部件。

圖7A和7B示出了根據實施例、用于對管子進行滅菌的說明性滅菌部件。

圖8示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

圖9示出了根據實施例、包括連接的滅菌部件的示例性系統。

圖10示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

圖11示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

圖12示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

圖13示出了根據實施例的說明性滅菌部件。

應當指出的是，附圖可能不是按比例的。附圖意在僅描繪本實用新型的典型方面，并且因此不應當被認為是限制本實用新型的范圍。在附圖中，相似的編號在附圖之間表示類似的元件。

具體實施方式

本申請是于2013年4月16日提交且標題為“Ultraviolet-Based Sterilization”的未決美國申請No.13/863,547的部分繼續申請，該申請又要求于2012年4月16日提交、標題為“UV LED Sterilization System”且通過引用被結合于此的未決美國臨時申請No.61/624,395的權益。

如以上所指示的，本實用新型的各方面提供了用于對物體的至少一個表面進行滅菌的系統。該系統包括紫外輻射源的組和被配置為將具有目標屬性組的紫外輻射引導到物體的至少一個表面上的期望位置的波導結構組。該波導結構組可以包括具有至少百分之三十的紫外反射系數的至少一個紫外反射表面。此外，該系統可以包括用于操作紫外輻射源來向物體的至少一個目標表面提供目標劑量的紫外輻射的計算機系統。

本文描述的解決方案可以提供更安全的設計(例如，汞燈不需要在野外、運輸和/或便攜式實施例中被使用)、更長的工作壽命(例如，紫外發光二極管會比典型汞燈具有更長的工作壽命)、更有效的紫外輻射參數(例如，波長、功率、曝光時間、輻射面積等等)控制等等。到這個程度，本文所述的解決方案可以實現基于(一個或多個)目標生物結構的特定吸收頻譜的改進的滅菌效率。如本文所使用的，除非另有說明，否則詞語“組”意味著一個或多個(即，至少一個)并且短語“任何解決方案”意味著任何現在已知或以后開發的解決方案。

本實用新型的各方面提供了其中(一個或多個)表面利用紫外照射被滅菌的解決方案。到這個程度，紫外輻射可以以這樣的方式指向(一個或多個)表面，使得損害(例如，抑制其生長、減少其數量、殺死、損傷、傷害等等)可能在(一個或多個)表面上存在的任何生物體。(一個或多個)生物體可以包括各種類型的生物體的任意組合，諸如細菌、病毒、原生動物、生物膜、霉菌等等。本文的討論涉及一個或多個表面的滅菌。如本文中所使用的，“滅菌中”和“滅菌”是指損害一個或多個目標生物體，并且包括凈化、消毒等等。此外，如本文所使用的，“滅菌的表面”包括不含任何活生物體的表面、不含任何活的目標生物體(但可以包括非目標生物體)的表面，以及包括一些(一個或多個)活目標生物體但基本上不含此類(一個或多個)生物體的表面。

轉向附圖，圖1示出了根據實施例、用于利用紫外輻射對一個或多個表面進行滅菌的說明性環境10。到這個程度，環境10包括可以執行本文所述的過程以利用由滅菌部件40生成的紫外輻射對一個或多個表面進行滅菌的計算機系統20。特別地，計算機系統20被示為包括抑制程序30，其使得計算機系統20可操作通過執行本文描述的過程來利用由滅菌部件40生成的紫外輻射對一個或多個表面進行滅菌。

計算機系統20被示為包括處理部件22(例如，一個或多個處理器)、存儲部件24(例如，存儲層次結構)、輸入/輸出(I/O)部件26(例如，一個或多個I/O接口和/或設備)，以及通信通道28。一般而言，處理部件22執行至少部分地固定在儲存部件24中的程序代碼，諸如抑制程序30。當執行程序代碼時，處理部件22可以處理數據，這會導致從存儲部件24和/或I/O部件26讀和/或向其寫變換后的數據，供進一步處理。通道28在計算機系統20中的每個部件之間提供通信鏈路。I/O部件26可以包括一個或多個使得人類用戶12能夠與計算機系統20交互的人類I/O設備，和/或一個或多個使得系統用戶12能夠利用任何類型的通信鏈路與計算機系統20通信的通信設備。在這種程度上，在被計算機系統20執行期間，抑制程序30可以管理使人類和/或系統用戶12能夠與抑制程序30交互的接口組(例如，(一個或多個)圖形用戶接口、應用程序接口等等)。此外，抑制程序30可以利用任何解決方案管理(例如，存儲、檢索、創建、操縱、組織、呈現等等)數據，諸如抑制數據34。

在任何情況下，計算機系統20都可以包括一個或多個能夠執行安裝在其上的程序代碼，諸如抑制程序30，的通用計算制品(例如，計算設備)。如本文所使用的，應當理解，“程序代碼”意味著任何語言、代碼或符號形式的指令的任何組，所述指令要使具有信息處理能力的系統直接地或者在以下(a)轉換成另一種語言、代碼或符號；(b)以不同材料形式復制；和/或(c)解壓縮的任意組合之后執行特定的動作。在這種程度上，抑制程序30可以被體現為系統軟件和/或應用軟件的任意組合。

此外，抑制程序30可以利用模塊32的組來實現。在這種情況下，模塊32可以使計算機系統20能夠執行由抑制程序30使用的任務的組，并且可以與抑制程序30的其它部分分開開發和/或實現。如本文所使用的，詞語“部件”意味著利用任何解決方案實現結合其描述的功能的具有或不具有軟件的任何硬件配置，而詞語“模塊“意味著使計算機系統20能夠利用任何解決方案實現結合其描述的動作的程序代碼。當固定在包括處理部件22的計算機系統20的存儲部件24中時，模塊是實現動作的部件的相當大的部分。無論如何，應當理解，兩個或更多個部件、模塊和/或系統可以共享它們各自的硬件和/或軟件的一些/全部。此外，應當理解，本文討論的功能的一些可以不被實現或者附加的功能可以作為計算機系統20的一部分被包括。

當計算機系統20包括多個計算設備時，每個計算設備可以具有固定在其上的抑制程序30的僅一部分(例如，一個或多個模塊32)。但是，應當理解，計算機系統20和抑制程序30僅僅是代表可以執行本文所述過程的各種可能的等效的計算系統。在這種程度上，在其它實施例中，由計算機系統20和抑制程序30提供的功能可以至少部分地由包括有或沒有程序代碼的通用和/或專用硬件的任意組合的一個或多個計算設備來實現。在每種實施例中，如果包括的話，則硬件和程序代碼可以分別利用標準的工程設計和編程技術來創建。

無論如何，當計算機系統20包括多個計算設備時，計算設備可以經任何類型的通信鏈路進行通信。此外，在執行本文描述的過程時，計算機系統20可以利用任何類型的通信鏈路與一個或多個其它計算機系統進行通信。在任一情況下，通信鏈路可以包括各種類型的光纖、有線和/或無線鏈路的任意組合；包括一種或多種類型的網絡的任意組合；和/或利用各種類型的傳輸技術和協議的任意組合。

如本文中所討論的，抑制程序30使計算機系統20能夠利用由滅菌部件40生成的紫外輻射對一個或多個表面進行滅菌。到這個程度，滅菌部件40可以包括紫外輻射42的一個或多個源，其可以由計算機系統20操作，以生成具有在落入大約200納米至350納米的波長范圍內的任何預定輻射頻帶中的一個或多個主要波長的紫外輻射。滅菌部件40可以包括各種類型的紫外輻射源42的任意組合，諸如紫外發光二極管(LED)、紫外激光二極管、汞燈(低和/或中壓)等等。說明性的紫外LED和紫外激光二極管可以由化合物半導體(諸如基于III族氮化物(例如，AlIngaN-GaN等等)的半導體)形成。(一個或多個)紫外輻射源的特定組合可以利用任何解決方案基于期望的主要波長來選擇。

在實施例中，由紫外輻射源42生成的紫外輻射的主要波長可以在大約250納米和大約280納米之間的第一紫外波長區域內，這會破壞可能存在的含DNA/RNA的(一個或多個)生物體。對于理想的空氣環境，紫外輻射可以具有大約262納米和大約267納米之間的波長，但是，可以理解，(一個或多個)適當的波長將依賴于環境中介質的特定混合物(例如，空氣、水、血液、淋巴液等等)。此外，紫外輻射可以包括在大約280納米和大約360納米之間的第二紫外波長區域內的一個或多個主要波長，這會防止可能存在的含DNA/RNA的(一個或多個)生物體的再現。直接滅菌效果在大約280納米和大約320納米之間的范圍內可以是可能的，但是，滅菌的其它機制和目的可以通過較高波長的紫外輻射實現。此外，所用的(一個或多個)特定波長可以利用任何解決方案基于(一個或多個)生物體來選擇。

計算機系統20可以操作紫外輻射源42，以向目標區域輸送期望劑量的的輻射達期望的時段。該劑量可以足以破壞目標區域中的生物膜或減少生物膜的形成。在實施例中，紫外劑量可以包括在從大約3.5微焦耳(mJ)/cm²到大約1000mJ/cm²的范圍內的任何紫外劑量。在實施例中，計算機系統20脈動紫外輻射源42中的一個或多個紫外設備。例如，當紫外輻射是在兩個或更多個不同波長中時，計算機系統20可以利用不同的波長持續時間和/或脈沖序列來脈動在一個或多個不同的波長中發射紫外輻射的(一個或多個)紫外設備。

在實施例中，滅菌部件40包括用于提供反饋供計算機系統20在操作紫外輻射源42時使用的一個或多個設備。例如，滅菌部件40可以包括紫外傳感器43的組(例如，一個或多個光電檢測器、一個或多個反向偏置紫外LED等等)。在這種情況下，計算機系統20可以處理從紫外傳感器43接收的數據，以確保期望水平的滅菌所需的足夠多紫外劑量的輸送。在實施例中，紫外輻射源42包括多個空間分布的脈沖驅動紫外發射設備，計算機系統20可以獨立地操作該紫外發射設備、作為紫外發射設備的多個不同組來操作，和/或作為紫外傳感器43在反向偏置下操作。在這種情況下，紫外輻射源42可以向物體的目標表面提供空間和/或時間分布的紫外輻射。

計算機系統20還可以從一個或多個輔助設備47接收數據。例如，輔助設備47可以包括一個或多個傳感器，該一個或多個傳感器指示何時紫外輻射源42可以被安全地操作(例如，外殼的門被關閉)、何時紫外輻射源42處于要被操作的位置(例如，(一個或多個)紫外設備位于目標區域內)等等。響應于這種指示，計算機系統20可以自動地開啟紫外輻射源42。類似地，響應于門被打開等等，計算機系統20可以自動關閉紫外輻射源42。(一個或多個)輔助設備47還可以包括被配置為提供關于操作環境、治療環境、(一個或多個)目標對象等等的一個或多個方面的信息的一個或多個設備。例如，說明性的輔助設備47可以包括流量計、功率計、污染傳感器(例如，熒光計)等等。在實施例中，(一個或多個)紫外傳感器43、(一個或多個)輔助設備47(例如，流量計、功率計、(一個或多個)污染傳感器等等)被實現為指示和控制反饋環路的一部分，該指示和控制反饋環路使得計算機系統20能夠操作空間分布的紫外輻射源42以為不穩定的電流、可變的污染、變化的電源條件等等提供所需的滅菌紫外劑量。

輔助設備47可以包括被配置為更改輻射環境的一個或多個方面、對(一個或多個)目標表面執行另一次滅菌、清潔和/或凈化操作等等的各種其它設備。例如，輔助設備47可以包括用于將外部空氣循環進空氣滅菌腔室的風扇。類似地，環境10可以包括用于執行消毒的一個或多個其它輔助設備47，包括，例如，用于加熱的熱源、用于化學滅菌的化學源、用于基于臭氧的消毒的臭氧源、液體的膜消毒等等。

在實施例中，滅菌部件40可以包括超聲單元45。計算機系統20可以操作超聲單元45，以從要被消毒的物體(例如，設備、儀器、組織等等)的表面除去各種碎屑(例如，雜質、外來元素等等)，以便被滅菌。在實施例中，在單獨的紫外腔室中利用紫外輻射滅菌之前，物體可以被放在(例如，手動地或經由輸送器等等自動地)紫外腔室中進行清潔。在備選實施例中，腔室被配置為用于超聲波和紫外清潔二者(例如，超聲波清潔器的腔室可以利用本文所述的紫外源42來配置)。在這種情況下，腔室也可用清潔液填充，清潔液可以被過濾以從腔室去除碎屑。在實施例中，在腔室充滿清潔液的時候，計算機系統20可以操作紫外光源42照射物體。清潔液的過濾可以減少清潔液的紫外吸收率。

滅菌部件40還可以包括一個或多個波導結構，其可被配置為將具有目標屬性的組(例如，劑量，(一個或多個)方向等等)的紫外輻射指引到期望位置。波導結構可以包括一個或多個紫外反射結構和/或一個或多個紫外透明結構。紫外反射結構可以對由滅菌部件40生成的紫外輻射具有至少百分之三十的紫外反射系數。在更特定的實施例中，紫外反射結構具有至少百分之八十的紫外反射系數。說明性的紫外反射結構可以由高度紫外反射的鋁形成或覆蓋。紫外透明結構可以包括任何類型的結構，其允許顯著數量的紫外輻射通過該紫外透明結構。在實施例中，紫外透明結構由一材料形成并且具有一厚度，使得允許至少百分之十的紫外輻射通過該紫外透明結構。說明性的紫外透明結構可以由熔融的二氧化硅形成。其它說明性材料包括氧化鋁溶膠-凝膠玻璃、氧化鋁氣凝膠、藍寶石、氮化鋁(例如，單晶氮化鋁)、氮化硼(例如，單晶氮化硼)等等。

滅菌部件40可被配置為用于各種類型的應用，其中期望對物體的一個或多個表面進行滅菌。本實用新型的更多方面結合被配置為用于與醫療滅菌相關的各種說明性應用的說明性滅菌部件示出并被描述。

例如，圖2示出了根據實施例、用于執行人的身體2內部的滅菌的說明性環境210。在這種情況下，計算機系統20可以操作滅菌部件240，以將紫外光指引到身體2的內部組織。到這個程度，滅菌部件240可以包括一個或多個紫外源242，計算機系統20可以操作該一個或多個紫外源242以生成具有期望屬性的紫外輻射的組。紫外輻射可以通過由紫外透明材料(例如，熔融的二氧化硅)形成的光纖244的組被引導到身體2內部的位置246。當光纖244位于期望的位置時，計算機系統20可以以這樣的方式操作(一個或多個)紫外輻射源242，使得將目標劑量的紫外輻射引導到與位置246相鄰的組織。在實施例中，(一個或多個)光纖244被封在紫外反射構件252中，其可以包含紫外輻射并增加在位置246輸送的紫外輻射的劑量。

圖3A和3B示出了根據另一實施例的說明性滅菌部件340。在這種情況下，滅菌部件340被配置為發射準直的紫外光，其可被用來輸送目標劑量的紫外輻射，以對目標位置的組進行滅菌。在圖3A中，滅菌部件340可以包括手持式設備，該手持式設備包括多個準直的紫外輻射源342A-342C。用戶12(圖1)可以手動定位滅菌部件340到期望的位置并且激活準直的紫外輻射源342A-342C以在(一個或多個)目標位置輸送目標劑量的紫外輻射。

圖3B示出了根據實施例的準直的紫外輻射源342的更詳細實現。準直的紫外輻射源342包括紫外發光二極管(LED)350和拋物線反射器352。紫外LED 350可以位于拋物線反射器352的焦點并且朝拋物線反射器352發射漫射紫外光。漫射紫外光可以反射離開拋物線反射器352，從而產生紫外光的準直射束，這可被引導到待滅菌的目標位置。與拋物線反射器352的直徑相比，紫外LED 350的尺寸可以相對小。在實施例中，拋物線反射器352的直徑為至少大約紫外LED 350的特征尺寸的五倍。小UV LED 350的使用允許實現高準直程度，這可被用來瞄準特定位置。在實施例中，紫外LED 350具有亞毫米尺寸。拋物線反射器352可以由高度反射紫外線的任何材料，諸如高度紫外反射鋁，形成/涂覆。

在實施例中，準直的紫外輻射源342可以有一個或多個可移動的自由度354A-354C。準直的紫外輻射源342可以由用戶12手動移動(例如，利用如在圖3A中所示位于手持式設備上的手動控制的組)、由計算機系統20自動移動(圖1)等等。準直的紫外輻射源342的運動可以使已知量的紫外輻射輸送到表面的特定元件，例如，通過控制表面輻射所需要的時間。在實施例中，計算機系統20可以通過掃描要利用準直的紫外輻射源342的組進行滅菌的物體(例如，設備、儀器、組織)的一個或多個表面自動地移動該準直的紫外輻射源342的組，以提供均勻的滅菌。在這種情況下，計算機系統20可以操作該準直的紫外輻射源342的組，以向正被滅菌的物體的各個表面提供有針對性的滅菌和/或可變的紫外功率輸送。

包括滅菌部件，諸如滅菌部件240(圖2)、340(圖3A)，的系統10(圖1)可在用來對人(或其它哺乳動物)的組織進行滅菌的各種應用中使用。到這個程度，滅菌部件240、340可被實現為被配置為執行任何各種類型的過程的任何類型的系統的一部分。說明性應用包括：用于執行牙科治療(例如，抽吸、恢復、清洗、矯正等等)的牙科診斷和/或治療系統；執行任何類型的內窺鏡檢測的內窺鏡系統；耳診斷和/或治療系統；助聽器；鼻診斷和/或治療系統；陰道診斷和/或治療系統；泌尿科診斷和/或治療系統；結腸診斷和/或治療系統(例如，結腸鏡檢查)等等。類似地，說明性系統10可被配置為執行任何類型的實驗過程，其可以包括人/動物組織的滅菌。

本實用新型的各方面還可以針對用在各種類型的應用中的裝備的滅菌，諸如醫療應用。到這個程度，圖4A和4B分別示出了根據實施例的說明性滅菌部件440A、440B。每個滅菌部件440A、440B可以包括外殼446，其可以具有反射紫外輻射以提高對應腔室448A、448B內的輻射水平的內部表面。此外，外殼446的一個或多個內部側面可以包括與之相鄰的紫外透明材料444。紫外透明材料444可以形成腔室448A、448B的至少一側，在腔室中可以放置要被滅菌的物體4。在實施例中，紫外透明材料444形成物體4被放在其上以便滅菌的表面。在另一實施例中，腔室，諸如腔室448A，用于本文描述的附加滅菌處理(例如，超聲和/或清潔液)。

此外，外殼446的內部可以包括多個紫外光源442A-442D，其可以位于外殼446的每個內側。此外，紫外光源442A-442D的一個或多個可以位于紫外透明材料444中。為了對物體4進行滅菌，物體4被放在腔室448A、448B中并且計算機系統20(圖1)可以操作紫外光源442A-442D以輸送期望劑量的紫外輻射達期望的時段。紫外光源442A-442D可被配置為從所有側輻射封閉的物體4，包括從物體4被放在其上的表面下方。

各種其它解決方案可被用來從多個方向照射要被滅菌的物體4。例如，圖5示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件540。在這種情況下，滅菌部件540包括外殼546，其可以具有紫外反射內表面，從而形成內部腔室。外殼546的內部包括多個紫外光源542A-542D。紫外光源542A-542D可以位于外殼546內部的每一側上，其中一側或多側可以包括類似于圖4A和4B中所示的紫外透明材料。在實施例中，紫外光源542A-542D當中的一個或多個可被配置為發射具有主發射角的紫外光，該主發射角不同于垂直紫外光源位于其上的外殼546的對應側。在滅菌期間，計算機系統20(圖1)可以操作紫外光源542A-542D，以輸送期望劑量達期望的時段。

外殼546還被示為包括要被滅菌的物體4放在其上的紫外透明板544。外殼546可以包括支撐結構550，其使得紫外透明板544被保持在外殼546內的中心位置。在實施例中，支撐結構550包括欄桿系統等，其使得紫外透明板544滑動進入/離開外殼546。此外，雖然為了清楚起見而未示出，但應當理解，外殼546可以包括門，以完全密封外殼546。門可以包括一個或多個傳感器、紫外光源的組，并且還可以具有紫外反射內表面。如圖所示，外殼546的側面可以包括紫外光源，諸如位于支撐結構550上方和下方的紫外光源542C、542D。在實施例中，外殼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，以考慮當它穿過紫外透明板544時紫外光的損失。

圖6示出了根據實施例的還有另一說明性滅菌部件640。在這種情況下，滅菌部件640包括位于待滅菌的物體可被放在其上的紫外透明帶644上方和下方的紫外光源642A-642B。雖然為了清楚起見而未示出，但應當理解，滅菌部件640可以包括具有位于其上的紫外光源642A-642B的一個或多個側壁。計算機系統20(圖1)可以操作紫外光源642A-642B和輪子的組650A-650B，以便以這樣的方式移動紫外透明帶644，使得將期望的紫外劑量引導到物體4上達期望的時段。可以理解，紫外光源642A-642B可被定位成使得當至少期望的紫外劑量穿過滅菌部件640時其將朝物體4的所有側被引導。在物體4移動通過滅菌部件640期間，計算機系統20可以獲得關于滅菌的反饋，例如，通過操作作為紫外傳感器的一個或多個紫外光源642A-642B，并且對紫外輻射作出一個或多個調整，以便為期望量的滅菌提供足夠劑量的紫外輻射。

在實施例中，滅菌部件可被配置為在物體保持使用的時候對該物體進行滅菌。例如，物體可以包括被用來向人(或其它動物)提供醫學治療的醫用管，例如，諸如圖2中所示的。到這個程度，圖7A和7B分別示出了根據實施例、用于對管子6進行滅菌的說明性滅菌部件740A、740B。滅菌部件740A包括具有多個位于其上的紫外光源742的紫外透明管744。紫外透明管744可以具有中空的內部，這允許管子6在滅菌過程中繼續使用。此外，紫外透明管744可以具有足夠的柔性，以便使紫外透明管744能夠沿管子6的內部行進。在這種情況下，計算機系統20(圖1)可以將紫外透明管744直接插入管子6并操作紫外光源742，以便將期望的紫外劑量輸送到管子6的內表面上達期望的時間量。紫外透明管744可以在其外和/或內表面上包含粗糙度、紋理和/或散射元件，這可以提供由紫外光源742發射的紫外光的更均勻紫外分布。滅菌部件740B示出了使用紫外透明光纖746輸送被引導到管子6的內表面上的紫外輻射。在這種情況下，紫外輻射可以以基本均勻的方式在所有方向從紫外透明光纖746輻射出去。

管子6和滅菌部件740A、740B可被實現為任何各種類型的醫療設備的一部分。例如，說明性醫療設備包括呼吸器、導管、醫療排放系統、血液供給系統、氧供給系統、麻醉系統等等。在每種情況下，計算機系統20可以周期性地將滅菌部件740A、740B插入醫療設備的一個或多個管子6并且從其去除，以便對管子6的內部進行滅菌而無需除去管子6。

圖8示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件840。在這種情況下，滅菌部件840包括具有一個或多個紫外輻射源842和一個或多個紫外感測設備843的柔性波導結構846。柔性波導結構846可以包括用于附連紫外輻射源842和/或紫外感測設備843當中每一個的插座。柔性波導結構846可以包括任何形狀和/或尺寸。例如，在圖8中，柔性波導結構846是中空管。柔性波導結構846的內壁可以由于全內反射(TIR)而反射紫外輻射，因為柔性波導結構846的折射率大于周圍環境的折射率。在實施例中，柔性波導結構846的材料可以包括紫外透明材料，諸如含氟聚合物(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、藍寶石等等。波導結構846還可以包括反射表面，使得紫外輻射849被包含在波導結構846中。波導結構846的壁的一部分可以包括漫射元件(例如，突起)848的組，用于漫射地輻射來自紫外輻射源842的紫外輻射849。漫射元件848可以至少部分地對紫外輻射透明，使得紫外輻射可以穿過。漫射元件848可以由部分透明的材料構成，諸如氟化乙烯-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還可以由部分反射的材料形成，諸如像聚四氟乙烯、膨體PTFE、、等等。漫射元件的例子可以包括在波導結構846上原本光滑的表面之上的凸塊、粗糙元件等等。在實施例中，發光源，諸如紫外輻射源842，通過直接將發光源嵌入到波導結構846中耦合到波導結構846，如圖8中所示。在實施例中，由紫外照射源發射的紫外輻射849的至少百分之五十進入波導結構846。嵌入的方法可以包括通過將紫外輻射源842放到熔融的含氟聚合物中隨后冷卻來封裝紫外輻射源842。在另一實施例中，紫外輻射源842可以通過部分透明的環氧樹脂、膠水等等附連到波導結構846。在實施例中，紫外輻射源842可以包括拋物線表面，類似于圖3A和3B中所示的拋物面反射器342，以提供紫外輻射的準直光束。整個紫外輻射源842，包括拋物線反射器和附連到紫外輻射源842的任何其它對應的光學元件，可以結合到波導結構846中。其它光學部件的例子可以包括，例如，透鏡、附加的反射表面等等。在實施例中，拋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輻射反射系數的拋光鋁。

滅菌部件840還可以包括脊柱(spine)元件850，其具有用于柔性波導結構846的腔。柔性波導結構846可以被放在脊柱元件850中。脊柱元件850是柔性的和可變形的，以便至少部分地保留波導結構846的形狀。脊柱元件850可以由柔性和可變形的材料構成，諸如鋁、鋼或銅線、橡膠、柔性塑料等等。圖8示出了從漫射元件848A、848B漫輻射的UV輻射849。漫射元件848B被配置為突出到脊柱元件850中。應當理解，在實施例中，脊柱元件850可以是UV吸收的，不包括漫射元件848B。波導結構846的柔性被用來朝目標區域引導漫射的紫外輻射849，并且脊柱元件850被用來至少部分地保留波導結構846的形狀。雖然沒有示出，但是波導結構846還可以包括光纖的組，諸如圖2中的光纖244。例如，光纖的組可以是漫射元件848的一部分。在另一實施例中，滅菌部件840可以包括用于封住波導結構846和脊柱元件850的紫外反射腔室。紫外反射腔室可被用來容納來自波導結構846的漫射的紫外輻射849并且增加被輸送到目標區域的紫外輻射的劑量。

在實施例中，多個滅菌部件可以彼此連接，以便增加輸送到目標區域的整體紫外輻射。例如，圖9示出了包括連接到第二滅菌部件940B的第一消毒部件940A的示例性系統900。可以理解，任何數量的滅菌部件可以被連接。滅菌部件940A、940B可以包括以上在圖8中描述的滅菌部件840的所有特征。諸如分別一個或多個紫外輻射源942A、942B、一個或多個紫外感測設備943A、943B、柔性波導結構946A、946B、脊柱元件950A、950B等等。但是，為了將第一滅菌部件940A連接到第二滅菌部件940B，每個滅菌部件940A、940B可以包括連接單元的組。即，第一滅菌部件940A可以包括位于脊柱元件950A的每一端的第一連接單元952A和第二連接單元952B并且第二滅菌部件940B可以包括位于脊柱元件950B的每一端的第一連接單元952C和第二連接單元952D。第一滅菌部件940A的第二連接單元952B經由連接器954連接到第二滅菌部件940B的第一連接單元952C。在實施例中，連接單元952A-D當中每一個可以包括電源插座設計，以便提供滅菌部件940A、940B當中每一個之間的電連接。

現在轉向圖10，示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件1040。滅菌部件1040可以包括由柔性連接器1054A、1054B連接的多個柔性波導結構1046A-E，以形成樹形結構。柔性連接器1054A、1054B可以包括類似于用于柔性波導結構1046A-C的材料的材料。柔性連接器1054A、1054B可以包括布線，以便向紫外輻射源1042A、1042B和/或紫外輻射傳感器1043的組輸送功率。柔性連接器1054A、1054B可以類似于圖9中所述的連接單元952A-D和連接器954。多個柔性波導結構1046A-E被配置為支持紫外輻射源的組1042A、1042B和紫外輻射傳感器1043的組。紫外輻射源的組1042A、1042B可以包括任何類型的紫外輻射源。即，滅菌部件1040可以包括第一類型的紫外輻射源1042A和第二類型的紫外輻射源1042B，并且每種類型的紫外輻射源可以包括不同的強度、效率、光的有角度分布等等。紫外輻射傳感器1043的組可被配置為測量從要被消毒的目標區域的表面反射的輻射并且被用作反饋來調整由紫外輻射源的組1042A、1042B提供的紫外輻射的劑量。

圖11示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件1140。滅菌部件1140類似于圖10中所示的滅菌部件1040，具有與圖10中所示的樹形構造不同的構造。滅菌部件1140包括用于與圖10中所示的滅菌部件1040不同的紫外輻射分布的3維保存網狀構造。無論如何，可以理解，圖10-11中所示的滅菌部件1040、1140可以具有任何構造并且該構造可以依賴于要被消毒的目標區域。現在轉向圖12，示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件1240。滅菌部件1240包括圖10、11中所示的滅菌部件1040、1140的所有特征，并且被放在復雜形狀主體1270的腔內，以消毒主體1270的內表面。

現在轉向圖13，示出了根據實施例的另一說明性滅菌部件1340。在本實施例中，滅菌部件1340類似于圖10-12中所示的滅菌部件1040、1140、1240。但是，滅菌部件1340還可以包括接近傳感器1362，其測量滅菌部件1340和要被消毒的目標區域1370之間的距離。由滅菌部件1340的紫外輻射源1342的組生成的紫外輻射的特點可以基于來自接近傳感器1362的反饋被修改。例如，紫外輻射的角度分布、強度、激活/去激活等等可以基于來自接近傳感器1362的測量被修改。滅菌部件1340還可以具有用于手動激活或去激活紫外輻射的開關1364。

雖然主要結合醫療滅菌應用示出并進行了描述，但是可以理解，實施例可以針對各種類型的對象和地點的滅菌。例如，實施例可以針對家庭區域中的各種類型的柜子和/或隔室的滅菌，諸如浴室柜、冰箱、包含隔室的產品、化妝或盥洗袋、錢包等等。類似地，實施例可以針對防護服的滅菌，諸如有害物質防護服、太空服等等。

雖然在本文作為用于滅菌物體的方法和系統示出并進行了描述，但應當理解，本實用新型的各方面還提供各種備選實施例。例如，在一種實施例中，本實用新型提供了固定在至少一種計算機可讀介質中的計算機程序，當計算機程序被執行時，使計算機系統對物體進行滅菌。在這種程度上，計算機可讀介質包括使計算機系統能夠實現本文所述的一些或全部過程的程序代碼，諸如抑制程序30(圖1)。應當理解，詞語“計算機可讀介質”包括任何類型的有形表達介質當中的一種或多種，現在已知的或者以后開發的，從這些介質可以感知、再現或以別的方式由計算設備傳送程序代碼的拷貝。例如，計算機可讀介質可以包括：一種或多種便攜式存儲制品；計算設備的一個或多個存儲器/儲存器部件；紙張；等等。

在另一實施例中，本實用新型提供了一種方法，該方法提供使計算機系統能夠實現本文所述的一些或全部過程的程序代碼，諸如抑制程序30(圖1)，的拷貝。在這種情況下，計算機系統可以處理程序代碼的拷貝，以便為了在另一個不同位置的接收而以這樣一種方式生成并發送其一個或多個特點被設定和/或改變的數據信號組，從而在數據信號組中編碼程序代碼的拷貝。類似地，本實用新型的實施例提供了獲取程序代碼拷貝的方法，這包括計算機系統接收本文所述的數據信號組，并且把數據信號組翻譯成固定在至少一個計算機可讀介質中的計算機程序的拷貝。在任一情況下，數據信號組都可以利用任何類型的通信鏈路被發送/接收。

在還有另一實施例中，本實用新型提供了生成用于滅菌物品的系統的方法。在這種情況下，生成可以包括配置計算機系統，諸如計算機系統20(圖1)，以實現滅菌物體的方法。配置可以包括獲得(例如，創建、維持、購買、修改、使用、使其可用等等)一個或多個硬件部件、有或沒有一個或多個軟件模塊，并且設置部件和/或模塊實現本文所述的過程。在這種程度上，配置可以包括把一個或多個部件部署到計算機系統，這可以包括以下一個或多個：(1)在計算設備上安裝程序代碼；(2)向計算機系統添加一個或多個計算和/或I/O設備；(3)結合和/或修改計算機系統，以便使其能夠執行本文所述的過程；等等。

以上對本實用新型各方面的描述是為了說明和描述而給出的。它不是詳盡的或者要把本實用新型限定到所公開的精確形式，并且很顯然，許多修改和變化是可能的。對本領域技術人員顯而易見的這種修改和變化包括在如由所附權利要求定義的本實用新型的范圍之內。