一種紫外-紅外雙波段半導(dǎo)體激光快速滅菌系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光滅菌技術(shù)，具體是指一種基于紫外與紅外雙波段的用于醫(yī)療艙室內(nèi)空氣消毒的手持便攜式半導(dǎo)體激光快速滅菌系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代急救醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)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，抗生素的廣泛應(yīng)用和耐藥菌株的不斷出現(xiàn)，醫(yī)院感染已成為醫(yī)學(xué)界關(guān)注的重要問題。
[0003]相對封閉的醫(yī)療艙室，如醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)室(intensive care unit，I⑶)、手術(shù)室，海上醫(yī)療船船艙，衛(wèi)生列車、救護(hù)車車廂等擔(dān)負(fù)危重癥患者搶救重要醫(yī)療場所，對艙室內(nèi)空氣快速除菌具有非常高的要求。由于這些醫(yī)療艙室收治的患者存在病情重、感染率高、接受有創(chuàng)搶救措施多等特點(diǎn)，使其醫(yī)院感染的患病率較普通病房高3?18倍，接近50%。根據(jù)最新統(tǒng)計資料，醫(yī)院內(nèi)各大科室重癥監(jiān)護(hù)室，特別是神經(jīng)外科重癥監(jiān)護(hù)室、ICU病房等危急重癥患者集中的加護(hù)病房，由于院內(nèi)感染(入院后新發(fā)生、在醫(yī)院內(nèi)接觸病原體導(dǎo)致的感染成為院內(nèi)感染)導(dǎo)致的嚴(yán)重呼吸道感染成為導(dǎo)致患者病情惡化甚至死亡的重要原因之
O
[0004]空氣中傳播的病原體是造成同一相對密閉空間內(nèi)(如重癥監(jiān)護(hù)室，野戰(zhàn)醫(yī)療艙等)同時治療多名傷員、病員交叉獲得呼吸道感染的重要原因。而解決醫(yī)療艙室內(nèi)空氣傳播病原體造成抗感染的問題，目前常規(guī)采用的辦法主要有化學(xué)藥劑消毒、紫外熒光照射、空氣過濾等綜合措施。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?yàn)闇缇O(shè)備龐大沉重，化學(xué)藥劑攜帶數(shù)量有限，且以上所述方法均需要較長時間才能起效，達(dá)不到消毒滅菌要求。在醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)病房，加上人員、病員流轉(zhuǎn)頻繁，依賴現(xiàn)有方法(主要是紫外光照和空氣過濾)難以維持較高水平的無菌狀態(tài)。其中紫外熒光滅菌方法需要的照射時間長(一般在30分鐘以上)，照射范圍發(fā)散性太大，照射時需要清空室內(nèi)人員，適用于工作時間段，周轉(zhuǎn)量小的醫(yī)療場所，不適用于ICU等患者滯留時間長，無法長時間空閑用于消毒的場所?？諝膺^濾的方法無法達(dá)到滅菌效果，且過濾效果的穩(wěn)定性不佳。因此一種高效率醫(yī)療艙室快速滅菌的設(shè)備成為了醫(yī)療實(shí)踐中的迫切需求。
[0005]激光滅菌技術(shù)較普通光學(xué)滅菌技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)被醫(yī)療產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域受到了重視，但目前的激光滅菌技術(shù)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，適用范圍有限。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于醫(yī)療艙室內(nèi)空氣消毒的便攜式紫外-紅外雙波段半導(dǎo)體激光快速滅菌系統(tǒng)，克服現(xiàn)有常用物理化學(xué)滅菌和消毒技術(shù)滅菌對空氣中病源微生物殺滅不徹底、速度慢、效率低、設(shè)備龐大沉重等問題，實(shí)現(xiàn)采用多波段(紅外和紫外)激光同步、快速、簡易的對艙室內(nèi)空氣進(jìn)行自動化高效滅菌。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種用于醫(yī)療艙室內(nèi)空氣消毒的紫外-紅外雙波段半導(dǎo)體激光快速滅菌系統(tǒng)，其特征在于:包括紅外半導(dǎo)體激光器、紫外半導(dǎo)體激光器、光纖準(zhǔn)直器；其中
[0009]紅外半導(dǎo)體激光器:用于產(chǎn)生紅外波段激光；
[0010]紫外半導(dǎo)體激光器:產(chǎn)生紫外波段激光；
[0011]光纖準(zhǔn)直器:用于將紅外半導(dǎo)體激光器或紫外半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光通過光纖親合，并使親合光束形成具有一定光斑直徑大小的近似平行高斯光束輸出。
[0012]紅外半導(dǎo)體激光器作為紅外激光光源，其輸出功率為O?50W可調(diào)，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，紅外激光經(jīng)準(zhǔn)直后耦合進(jìn)入光纖，由光纖輸出。
[0013]紫外半導(dǎo)體激光器作為紫外激光光源，其輸出功率為O?150mW可調(diào)，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，紫外激光經(jīng)準(zhǔn)直后耦合進(jìn)入光纖，由光纖輸出。
[0014]光纖準(zhǔn)直器成圓柱形，包括尾纖、筒體、球面透鏡，與紅外半導(dǎo)體激光或紫外半導(dǎo)體激光輸出光纖相熔接，用于將紅外半導(dǎo)體激光器或紫外半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光形成具有一定光斑直徑大小(5mm?1mm)的近似平行高斯光束輸出，光束發(fā)散角< 18mrad。紫外半導(dǎo)體激光器和紅外半導(dǎo)體激光器分別配有光纖準(zhǔn)直器，實(shí)現(xiàn)激光的發(fā)散和方向調(diào)節(jié)，使紅外區(qū)域和紫外區(qū)域重疊。而且，由于光纖可彎曲，通過光纖準(zhǔn)直器激光輸出端，能夠?qū)⒓t外與紫外激光束按照任意角度掃描照射到醫(yī)療艙室內(nèi)的任何角落。
[0015]所述光纖準(zhǔn)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(nèi)部安裝有一個內(nèi)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(jìn)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(cè)，變徑管的內(nèi)部為變徑空腔，在接口管內(nèi)安裝有一個金屬套圈，金屬套圈的內(nèi)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(fā)散，形成大面積的掃描區(qū)域，從而擴(kuò)大掃描的半徑。
[0016]所述的同軸連接件與光纖連接的端面沿其軸線內(nèi)凹形成錐形面。通過將同軸連接件的端面設(shè)置成內(nèi)凹的錐形面結(jié)構(gòu)，在安裝的時候，可以對光纖起到引導(dǎo)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。
[0017]本系統(tǒng)還包括:變焦耦合透鏡組:對經(jīng)光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直輸出的光束進(jìn)行擴(kuò)束并輸出；
[0018]紅外光束掃描轉(zhuǎn)鏡:按照一定角度旋轉(zhuǎn)，反射經(jīng)過變焦耦合透鏡組擴(kuò)束后的紅外激光束至艙室內(nèi)；紫外光束掃描轉(zhuǎn)鏡:按照一定角度旋轉(zhuǎn)，透射紅外激光束，并反射經(jīng)過變焦耦合透鏡組擴(kuò)束后的紫外激光束至艙室內(nèi)。
[0019]所述紅外光束掃描轉(zhuǎn)鏡的鏡面鍍有808nm?980nm寬帶全反膜，其反射率>99.9%。所述的紫外光束掃描轉(zhuǎn)鏡的鏡面鍍808nm?980nm寬帶紅外增透膜、266nm?380nm寬帶紫外全反膜，其紫外光反射率> 99.9%。
[0020]本實(shí)用新型將紅外波段激光束和紫外波段激光束通過光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直輸出，然后經(jīng)過變焦耦合透鏡組進(jìn)行耦合并調(diào)整光斑的直徑以及功率密度，最后通過紅外光束掃描轉(zhuǎn)鏡和紫外光束掃描轉(zhuǎn)鏡的反射作用，形成殺菌面照射醫(yī)療艙體內(nèi)，經(jīng)過一定時間的照射作用，可以完全消除醫(yī)療艙室內(nèi)空氣中的細(xì)菌，本實(shí)用新型的系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，一是采用兩種細(xì)菌敏感波段的同步激光輻照，使得不同波段的激光以不同殺菌機(jī)理同時針對目標(biāo)細(xì)菌，可以增加殺滅細(xì)菌的效率；二是采用激光光源，功率和功率密度較傳統(tǒng)的熒光殺菌光源實(shí)現(xiàn)了較大提升，殺菌速度更快；三是電光轉(zhuǎn)換效率高，體積小，重量輕，便于攜帶執(zhí)行各種緊急醫(yī)療任務(wù)；四是光纖系統(tǒng)可以彎曲和偏折，可靠性強(qiáng)，使用靈活方便且壽命長；五是變焦耦合透鏡組可以對光斑大小以及功率密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠滿足不同場合的滅菌需要；六是使用轉(zhuǎn)鏡系統(tǒng)對醫(yī)療艙室或不規(guī)則的滅菌空間進(jìn)行大角度掃描，其細(xì)菌殺滅效率高；七是可結(jié)合艙室內(nèi)空氣循環(huán)裝置(如空氣抽吸和排放器或空氣過濾裝置)對吸入裝置內(nèi)部的空氣進(jìn)行滅菌處理，在不影響醫(yī)療相關(guān)人員在艙室內(nèi)停留和工作的同時，源源不斷的將艙室內(nèi)污染空氣吸入裝置處理為無菌空氣再排放到艙室內(nèi)。在多種模式和場合下得到應(yīng)用，能夠在空氣傳播疾病的感染防治領(lǐng)域，為減少致死致殘率作出重要貢獻(xiàn)。
[0021]所述快速滅菌系統(tǒng)還可以用于制備滅菌空氣，所述醫(yī)療艙室內(nèi)設(shè)有空氣抽吸和排放器。
[0022]有益效果
[0023]1.本實(shí)用新型提供了一種雙波段半導(dǎo)體激光空氣快速滅菌技術(shù)，擬聯(lián)用紅外激光和紫外激光，既具有穿透性和熱效應(yīng)對病原體進(jìn)行熱殺傷，又具有高光子能量對病原體進(jìn)行電離殺傷，滅菌速度快、效率高、使用成本低、便攜性強(qiáng)等優(yōu)勢，可以滿足醫(yī)療艙室的抗感染需求。
[0024]2.本實(shí)用新型采用光纖耦合輸出的多波段半導(dǎo)體激光器，激光模塊散熱簡單，可以直接風(fēng)冷；功率和電光轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能，體積小，重量輕，光纖可以彎曲和偏折，可靠性強(qiáng)，可在不中斷醫(yī)療工作的同時對工作場所空氣進(jìn)行滅菌處理，提高醫(yī)療效率，降低感染率。
[0025]3.本實(shí)用新型方便攜帶，簡單放置即可使用，且可重復(fù)使用，不接觸人體，亦不對人體產(chǎn)生明顯的直接或間接的影響，便于實(shí)現(xiàn)?？蓾M足平時醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)室和緊急救援任務(wù)的車船醫(yī)療艙等多種應(yīng)用場所的需求，包含了廣大的用戶群。
【附圖說明】
[0026]圖1為實(shí)施例1原理框圖:21_紅外半導(dǎo)體激光器，22-紫外半導(dǎo)體激光體，23-光準(zhǔn)直器，31-尾纖，32-筒體，9-球面透鏡，28-抽吸和排放器，29-儲氣空間；
[0027]圖2為本實(shí)用新型光纖準(zhǔn)直器的半剖的結(jié)構(gòu)示意圖: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(dǎo)體激光器，11-紫外半導(dǎo)體激光器，12-光纖準(zhǔn)直器。
[0028]圖3為實(shí)施例2的原理框圖:21_紅外半導(dǎo)體激光器，22-紫外半導(dǎo)體激光體，23-光準(zhǔn)直器，24-變焦耦合透鏡組，25-光束掃