CN103931588A - 一种激光杀菌灭虫方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光杀菌灭虫方法及装置，其由激光器产生激光光束，通过光路反射扫描系统将激光光束反射向外空间并令激光光束在外空间扫描形成光幕，并通过移动机构使光幕经过目标区域；形成光幕的激光辐照目标区域内的细菌或病毒,使其外包层的蛋白质凝固无法吸取营养而死亡，或辐照目标区域内的昆虫使其死亡。本发明的激光光束是无化学污染的清洁能源，而且结构简单，操作简便，设备存放容易，只要功率和作用时间控制适当,可以在很大的空间杀菌灭虫，不会对人体造成伤害。

Description

一种激光杀菌灭虫方法及装置

技术领域

本发明属于杀菌灭虫领域，更具体地，涉及一种利用激光杀菌灭虫的方法和装置。

背景技术

医院病房等场所是各种病患者集中活动的地方，也是各种细菌和病毒滋生、寄存、繁殖的场所。这些细菌、病毒通常从病人体内通过皮肤、口沫排出体外，附着在床被、枱椅之上，也大量附着在尘埃，游离于空气中，尤其是每天医护人员查房、叠被整理病房时或之后，病房内空气弥漫着大量各种病原体，此时病房空气菌落宻度最大，造成同房病友或串房病友在此期间交叉感染的机会大大増多。

现有的虫害、病菌防治方式有药物杀除，或者是利用光线、气味、化学物质等对昆虫进行引诱后杀灭。其中不管是药物、气味或者化学物质的诱杀方式，都会对环境造成一定的不良影响，甚至会影响人体健康。

目前已有利用激光杀灭蚊蝇的装置，但一般固定安置，同时必须附带复杂的跟踪定位系统，增加了设备的成本，同时能作用的空间有限。已有的利用激光杀灭蚊蝇的装置基本是利用强光或高能量下的热灼烧效应，能量利用效率较低，而且设备需要长时间工作，实时监测蚊蝇动态并触发产生激光进行杀灭，能源容易损耗。目前暂时没有将激光利用在灭菌杀毒方面的例子或报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种激光杀菌灭虫方法，其可随意移动以覆盖任何目标区域，利用激光有效地杀菌灭虫。

本发明的另一个目的是提供实现上述方法的装置。

本发明的目的是这样实现的：一种激光杀菌灭虫方法，其特征在于：由激光光束在外空间扫描形成光幕，并移动光幕使光幕经过目标区域；形成光幕的激光辐照目标区域内的细菌或病毒,使其外包层的蛋白质凝固无法吸取营养而死亡，或者辐照目标区域内的昆虫使其死亡。

所述的激光光束为：波长为337纳米的紫外激光，脉冲峰值功率300kW，脉冲频率5hz，脉宽10ns；或者是波长为10.6微米的红外激光，脉冲峰值功率200W，脉冲频率5khz，脉宽0.5ms。

一种激光杀菌灭虫装置，其特征在于包括：产生激光光束的激光器；光路反射扫描系统，将激光光束反射向外空间并令激光光束在外空间扫描形成光幕；移动机构，激光器和光路反射扫描系统设于移动机构上。

所述的光路反射扫描系统包括：反射镜，位于激光光束光路上的并与入射光路形成小于90°夹角；电机，通过旋转支架驱动反射镜旋转。

所述的激光器包括：激光器本体，以及用于支承激光器本体并调整其安装角度的活动底座。

所述的激光器为输出紫外激光的氮分子激光器，或者是输出红外激光的二氧化碳激光器。

所述的激光器和光路反射扫描系统两者位置相对固定地设置在一承托平板上，该承托平板可拆装的设于移动机构上。

所述的承托平板底部设有减震防滑件。

所述的移动机构包括脚轮或把手。

还包括安装于移动机构上的激光器高压电源、光路反射扫描系统电源。

与现有技术相比，本发明的优点是：

利用激光在外空间扫描成一幅光幕来同时杀灭一大片目标区域内的细菌、蚊虫，在相同的目标空间中，激光的功率要求更低，不需要跟踪定位系统，结构更简单，设备制造成本更低，而且方便操作，借助于移动机构本发明可以作用到任何空间和位置，设备的效率更高。

更进一步的，本发明依据细菌及病毒如果受到超过一定剂量的紫外光或红外光的辐照，其外包层的蛋白质将会被凝固，与外界隔绝、无法吸取营养而死亡的原理，选择特定波长的激光，调节合适的功率，对外空间进行扫描，从而不仅可以灭虫还能有效杀除细菌、病毒，也不会对过往人畜造成过量辐射的伤害，这不同于已有的技术中利用强光或高能量下的热灼烧效应的方法，后者仅对杀蚊蝇有效。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3实施例1简化的光路反射扫描系统工作时的示意图；

图4为本发明实施例2的整体结构示意图；

图5为实施例2简化的光路反射扫描系统工作时的示意图；

图6为本发明实施例3的整体结构示意图；

其中：移动机构箱体1、隔板2、底板3、把手4、脚轮5、激光器6、激光器本体61、活动底座62、中央圆形固定座621、活动外环622、固定件623、激光器高压电源7、光路反射扫描系统8、电机81、旋转支架82、反射镜83、光路反射扫描系统电源11、入射光路12、反射扫描光幕13、承托平板14、减震防滑件15、快速固定装置16。

具体实施方式

本发明是一种激光杀菌灭虫方法，由激光光束在外空间扫描形成光幕，并移动光幕使光幕经过目标区域；形成光幕的激光辐照目标区域内的细菌或病毒,使其外包层的蛋白质凝固无法吸取营养而死亡，辐照目标区域内的昆虫，使其折翼坠地死亡。优选的，所述的激光光束为：波长为337纳米的紫外激光，脉冲峰值功率300kW，脉冲频率5hz，脉宽10ns；或者是波长为10.6微米的红外激光，脉冲峰值功率200W，脉冲频率5khz，脉宽0.5ms。脉冲峰值功率对杀菌灭虫起决定性的作用。因为脉冲时间脉宽很短，所以峰值功率可以很大，细菌病毒的分子在这激光（主要是紫外激光）脉冲作用下会立即发生变化，当多个激光脉冲持续作用，细菌病毒就会死亡；杀灭蚊蝇昆虫主要是用红外激光，这时主要利用脉冲红外激光高峰值功率的热效应，直接烧死碰上光幕的蚊虫。同时由于脉宽很短，因此对人畜是无害的。实际操作时根据目标区域内的实际蚊虫密度来调节光幕的移动，密度大则移动减慢。

实现上述方法的一种激光杀菌灭虫装置，包括：产生激光光束的激光器6；光路反射扫描系统8，将激光光束反射向外空间并令激光光束在外空间扫描形成反射扫描光幕13；移动机构，激光器6和光路反射扫描系统8设于移动机构上。其中，光路反射扫描系统8包括反射镜83、旋转支架82和电机81。反射镜83位于激光光束的光路上的并与入射光路形成小于90°夹角，反射镜83的角度可调，通过调整该夹角来控制所形成的反射扫描光幕13的直径大小。另外，可通过调整激光光束的光路（即调整激光器6和光路反射扫描系统8的相对位置），能够调整反射扫描光幕13的形成位置。更优选的，激光器6包括激光器本体61，以及用于支承激光器本体61并调整其安装角度的活动底座62，激光器6安装好之后，仍可通过活动底座62调整其角度。活动底座62的结构形式多样，只要能实现微调激光器本体61的安装角度即可。反射镜83设于旋转支架82端部，电机81通过旋转支架82驱动反射镜83旋转。旋转支架82只要能够带动反射镜83旋转同时有不会遮挡激光光束即可。所述的激光器6为输出紫外激光的氮分子激光噐，或者是输出红外激光的二氧化碳激光噐。所述的移动机构包括脚轮5或把手4，方便人移动以及停放。为便于移动，装置还包括安装于移动机构上的激光器高压电源7、光路反射扫描系统电源11。光路反射扫描系统电源11可采用12V蓄电池，免去拖带220V市电供电线的麻烦。激光器6和光路反射扫描系统8可以直接安装在移动机构上。为便于更换移动机构或更易于与现有的移动机构结合使用，优选的，如图2所示，将激光器6和光路反射扫描系统8两者位置相对固定地设置在一承托平板14上，该承托平板14可拆装的设于移动机构上。为了使承托平板14能够快速的从移动机构上拆卸下来，可以通过现有的一些快速固定装置来实现，例如快速固定夹16等。为了减少移动机构移动时的振动给承托平板14上方的光路带来的影响，以及增大摩擦系数，承托平板14底部还可设有减震防滑件15，例如至少在承托平板14四个角的底部设有橡胶垫片。

激光杀菌灭虫装置中的各部件以组合方式存在，可根据实际情况单独替换或更改某部件，方便维护，可根据实际需要重新组合，譬如激光器6的电源也可以放置在激光器6旁，或者设计一个多输出通道的电源，同时分别提供激光器6和光路反射扫描系统8的电能，或者专门设计特定环境中的移动机构（在本说明书中仅以医院中的常用的小型手扶四轮推车为例）。

如图1所示，激光器6发出的光被连续旋转的反射镜83导出装置的外空间，在外空间扫描成一幅反射扫描光幕13。人驱动移动机构，使整个房间的任何空间位置都将受到激光光束扫描辐射，浮游在空气中的病毒和细菌将因为受到超过一定剂量的紫外光或红外光的辐照,其外包层的蛋白质会被凝固,与外界隔绝、无法吸取营养而死亡。此外，本发明的装置还可应用在养殖场，利用较强的红外激光快速扫描空间，选择性地杀灭蚊蝇而不损伤牲畜，对发展畜牧业也是有利且环保的。也可以用于一般的饭馆、厨房、家庭、学校、生产环境要求较高的工作坊、实验室等地方的杀菌灭虫，应用范围非常广泛。

以下结合附图和具体例子对本发明做进一步的阐述，但本发明并不限于此特定例子。

实施例1

如图1、2所示，本例子中的移动机构采用的是一台医院常用的小型手扶四轮推车，包括移动机构箱体1、隔板2、底板3、把手4、脚轮5。激光器6和光路反射扫描系统8两者位置相对固定地设置在承托平板14上，然后再将承托平板14放置于隔板2上，通过快速固定装置16固定，本实施例中采用快速固定夹，使用时将承托平板14和隔板2通过ㄩ型的夹体卡接，然后旋紧上方的手旋螺丝直至手旋螺丝压紧承托平板14即可。在承托平板14的四个角以及中部位置的底部设有减震防滑件15，在本实施例中采用橡胶垫片。激光器高压电源7和光路反射扫描系统电源11放置在底板3上。光路反射扫描系统电源11采用的是12V的蓄电池。本实施例结构紧凑，可以在一个不大的地方停放，各部件以组合关系存在，可单独更换，方便维护。

激光器6二氧化碳激光噐，输出波长为10.6微米、脉冲峰值功率200W、脉冲频率5khz、脉宽0.5ms的红外激光；光路反射扫描系统8放置在激光器6前方，由步进电机81、旋转支架82和反射镜83、第二反射镜84组成。工作原理简图如图3所示，反射镜83、第二反射镜84位于激光光束的光路上，激光器6发出激光束的方向与旋转支架82平行。通过第二反射镜84反射，激光器6的激光入射到反射镜83上（入射点为旋转支架82和反射镜83的连接点），反射镜83与入射光路12形成的夹角（在本实施例中夹角约为20°）小于反射镜83与旋转支架82的夹角（在本实施例中夹角约为35°），反射镜83与入射光路12形成小于90°夹角（在本实施例中夹角约为50°），步进电机81驱动旋转支架82带动设置在旋转支架82端部的反射镜83旋转，从而使激光光束被反射向外空间并形成一个反射扫描光幕13。

旋转支架82和反射镜83以旋转支架连接，从而反射镜83可绕连接点旋转，改变其跟旋转支架82的夹角，进而调节扫描圆锥光幕的顶角大小。

调节反射镜84镜面方向，可调节光路12在反射镜83上的入射角，从而改变扫描圆锥光幕（对称轴）的方向。

经过在医院实际测试，如果扫描5*5*5m³的空间，红外激光功率选择平均功率10w～30w的脉冲调制光源已经足够。通过步进电机81不停旋转反射镜83，令激光光束在外空间扫描成一幅反射扫描光幕13，推动小型手扶四轮推车，使反射扫描光幕13在整个空间移动，浮游在反射扫描光幕13扫描之处（目标区域）的空气中的细菌、病毒和蚊虫被杀死，而且由于激光功率调控恰当，对人畜等无伤害。激光器6和光路反射扫描系统8使用时就开，不用时就关闭，不会因长时间处于工作状态而过早损耗。

实施例2

如图4所示，激光器6采用氮分子激光噐，输出波长为337纳米、脉冲峰值功率300kW、脉冲频率5hz、脉宽10ns的紫外激光。激光器本体6直接通过固定件623固定于承托平板14上。

光路反射扫描系统8放置在激光器6前方，由步进电机81、旋转支架82和反射镜83组成。工作原理简图如图4所示，激光器6发出激光束的方向与与旋转支架82平行，激光器6发出的激光束直接射到反射镜83（入射点为旋转支架82和反射镜83的连接点），反射镜83与旋转支架82形成小于90°夹角（在本实施例中夹角约为45°），步进电机81驱动旋转支架82带动设置在旋转支架82端部的反射镜83旋转，从而使激光光束被反射向外空间并形成一个向前方的反射扫描光幕13。

把手安置在移动结构上光路反射扫描系统8的位置后面。使用时人站在光路反射扫描系统8后面，激光向人方向射出却经过光路反射扫描系统8发射，在外空间形成光幕。

其他结构同实施例1。

此结构最简化，但不能调节光幕出射方向。

实施例3

如图6所示，光路反射扫描系统8放置在激光器6前侧，由步进电机81、旋转支架82和反射镜83组成。反射镜83与旋转支架82的夹角在本实施例中约为45°。反射镜83位于激光光束的光路上，激光器6发出的激光束直接射到反射镜83（入射点为旋转支架82和反射镜83的连接点）。反射镜83与入射光路12形成的夹角（在本实施例中夹角约为20°）小于反射镜83与旋转支架82的夹角（在本实施例中夹角约为35°）。步进电机81驱动旋转支架82带动设置在旋转支架82端部的反射镜83旋转，从而使激光光束被反射向外空间并形成一个向侧面方向的反射扫描光幕13。

旋转支架82和反射镜83以旋转支架连接，从而反射镜83可绕连接点旋转，改变其跟旋转支架82的夹角，进而调节扫描圆锥光幕的顶角大小。

激光器6包括激光器本体61和活动底座62。在本实施例中，活动底座包括中央圆形固定座621以及可绕中央圆形固定座621转动的活动外环622，激光器本体61通过固定件623固定在活动外环622上，中央圆形固定座621则固定于承托平板14上，当激光器6安装好之后，激光器本体61仍可通过通过活动外环622绕中央圆形固定座621转动转动，调整其角度。设备使用者可以依实际需要调节激光器角度从而改变激光光束在反射镜83上的入射角，进而改变扫描圆锥光幕（对称轴）的方向。

把手安置在移动结构上光路反射扫描系统8的位置后面。使用时人站在光路反射扫描系统8后面，推动移动机构前行。

其他结构同实施例1。

本发明专利不仅要求保护装置的设计，应用激光杀菌灭虫的方法也应在保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式。在不脱离本发明原理的前提下，对发明的技术方案可以做若干适合实际情况的改进。因此，本发明专利的保护范围不限于此，任何基于本发明技术方案上非本质性变更均包括在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光杀菌灭虫方法，其特征在于：由激光光束在外空间扫描形成光幕，并移动光幕使光幕经过目标区域；形成光幕的激光辐照目标区域内的细菌或病毒,使其外包层的蛋白质凝固无法吸取营养而死亡，或者辐照目标区域内的昆虫使其死亡。

2.根据权利要求1所述的激光杀菌灭虫方法，其特征在于：所述的激光光束为：波长为337纳米的紫外激光，脉冲峰值功率300kW，脉冲频率5hz，脉宽10ns；或者是波长为10.6微米的红外激光，脉冲峰值功率200W，脉冲频率5khz，脉宽0.5ms。

3.一种激光杀菌灭虫装置，其特征在于包括：产生激光光束的激光器；光路反射扫描系统，将激光光束反射向外空间并令激光光束在外空间扫描形成光幕；移动机构，激光器和光路反射扫描系统设于移动机构上。

4.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的光路反射扫描系统包括：反射镜，位于激光光束光路上的并与入射光路形成小于90°夹角；电机，通过旋转支架驱动反射镜旋转。

5.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的激光器包括：激光器本体，以及用于支承激光器本体并调整其安装角度的活动底座。

6.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的激光器为输出紫外激光的氮分子激光器，或者是输出红外激光的二氧化碳激光器。

7.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的激光器和光路反射扫描系统两者位置相对固定地设置在一承托平板上，该承托平板可拆装的设于移动机构上。

8.根据权利要求7所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的承托平板底部设有减震防滑件。

9.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：所述的移动机构包括脚轮或把手。

10.根据权利要求3所述的激光杀菌灭虫装置，其特征在于：还包括安装于移动机构上的激光器高压电源、光路反射扫描系统电源。