CN110997016A - 使用紫外线辐射杀菌的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用紫外线对ISO594母鲁尔接头和所连接的导管进行杀菌的系统和方法。可以将光学插头插入母鲁尔接头中，并且UV‑C或UV‑C和UV‑A的混合光可以穿过光学插头辐射到母鲁尔接头和所连接的导管中，从而对接头和导管进行杀菌。可以使用杀菌器设备固定插入有光学插头的母鲁尔接头和导管。杀菌器设备可包括辐射紫外线的紫外线光源，该紫外光穿过光学插头并进入母鲁尔接头和所连接的导管。在将光学插头插入母鲁尔接头之前，可以在光学插头上覆盖保护盖。保护盖可以是一次性保护盖。

Description

使用紫外线辐射杀菌的系统和方法
技术领域
本公开涉及使用紫外线辐射的杀菌。
背景技术
研发抗生素的黄金时代是1950年至1970年，此后，微生物学界以外达成共识，认为对抗病原微生物的战争已经结束。但很显然，四十多年来针对传染性微生物的战争仍在继续，并且医院和社区环境中病原体的抗药性不断增强，代表着严重的医疗危机。
全世界每年有超过1300万人死于新出现的传染病或因产生耐药性而再次出现的曾经得到控制的疾病。与医疗保健实践有关的感染尤其令人担忧。根据疾病预防控制中心(CDC) 在2010年针对183家医院进行调查后在2011年发表的最新数据，在接受急救护理的任何一天中，每25名患者中就有1名感染医院获得性感染(hospital acquired infection,HAI)。这相当于2010年有722000例HAI，死亡率超过10％。这些感染每年给美国医疗保健系统造成数十亿美元的损失，并导致数万人失去生命。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin Resistant Staphylococcus aureus，MRSA) 感染占医院获得性和社区获得性葡萄球菌感染的50％，是最具挑战性的微生物之一。美国重症监护病房的MRSA感染率从1974年的2％飙升到2004年的64％。很多疾病是由MRSA引起的。MRSA是引起肺炎的最常见病原体之一，并且，与发病率和死亡率的增加密切相关，在所有医院获得性肺炎(hospital-acquired pneumonia，HAP)和呼吸机相关性肺炎(Ventilator associated pneumonia，VAP)中占20％-40％。它会引起例如糖尿病合并MRSA伤口感染的皮肤及软组织感染(skin and soft tissue infections，SSTI)，导致费用提高、愈合时间延长以及不良预后。并且，尤其是在患有肾脏疾病的长期血液透析患者中，MRSA感染还可能与持续性或复发性菌血症相关。持久性MRSA菌血症与感染性心内膜炎相关，会最终导致心力衰竭甚至死亡。骨感染是另一种难以治疗的临床疾病，糖尿病和周围血管疾病患者更易患MRSA骨髓炎。
导管是医疗环境中普遍使用的组件，在对包括需要长期护理的慢性疾病患者在内的患者进行常规治疗期间，使用导管来实施治疗(化学治疗剂、抗生素、药物、血液等)。中心线相关的血液感染(Central line-associated bloodstream infection，CLABSI)是最致命的HAI类型之一，死亡率为12％-25％。令人鼓舞的是，由于针对该问题的直接努力，CLABSI的发病率呈下降趋势，在2008年至2013年期间总体下降了46％。这相当于挽救了约6000条生命，在2009年节省了4.14亿美元的潜在超额医疗费用，以及自2001年以来累计节省了约18亿美元的超额医疗费用。尽管死亡率呈下降趋势，但MRSA仍然是全球重大的公共卫生威胁。在全球范围内，导致这一问题的关键因素是医疗保健实践、人为因素、免疫功能低下或免疫缺陷、以及高毒性及耐药性病原体。耐抗生素的“超级细菌”的出现就是滥用抗生素的直接结果。
包括MRSA在内的威胁生命的耐药性病原体增加了针对医院获得性和社区获得性病原体的新型抗生素的需求，迫切需要治疗粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌。
为强调这些病原体目前引起了美国大多数的医院感染，还有效“逃避(escape)”了抗菌药物的作用，将这些病原体称为ESKAPE病原体。例如，在美国由于医院MRSA死亡的人数超过了艾滋病(HIV/AIDS)和结核病的总和。这个问题十分严峻，导致临床医生被迫使用具有明显的毒性的较早的、弃用的药物(例如粘菌素)，而且在当前状况下，并不适用于衰老的婴儿潮一代、免疫功能低下的患者、接受手术、移植和化疗的患者、以及不断增加的重症监护下的新生儿患者，这些人群感染耐药病原体的风险正不断增加。
在美国，肺炎链球菌每年造成40000人死亡，到1999年，25％的美国分离株对青霉素具有耐药性，导致儿童和老年人的风险增加。
假单胞菌是一种机会致病菌，会在囊性纤维化患者中引起致命的伤口感染、烧伤感染和肺部慢性感染。尽管这种生物体很少感染没有伤口的患者，但很少有抗生素能抑制这种病原体。假单胞菌实际上能够以某种方式定殖受损患者的任何组织。它还会引起泌尿系统感染、呼吸系统感染、皮炎、软组织感染、菌血症、骨骼和关节感染、胃肠道感染以及多种其他疾病状态。
除MRSA外，还有耐万古霉素金黄色葡萄球菌(vancomycin resistant S.aureus，VRSA)和万古霉素中度耐药金黄色葡萄球菌(vancomycin intermediate S.aureus，VISA)菌株对MRSA的二线治疗也构成了重要威胁。有关VRSA的第一份报告在去年发表于葡萄牙。对利奈唑胺和达托霉素的耐药性也有文献记载。
在某些地方，念珠菌血症是与血管导管相关的所有血液感染的最常见原因。不当的抗真菌治疗与死亡率增加、费用提高以及氟康唑不敏感的念珠菌种类的增加相关。念珠菌与约 35％的死亡率、高治疗费用和长时间住院有关。对患有耐药性感染的患者的治疗时间被延长，导致费用、住院时间以及发病率和死亡率的增加。在2005年，疾病预防控制中心估计，每例念珠菌感染会接受3-13天的额外住院治疗，直接医疗总费用为6000美元至29000美元。根据目前的数据和预测，这些感染每年增加总计80亿美元的美国医疗保健支出。
世界卫生组织猜想耐药感染大大增加了上述费用。但是，关于耐药性念珠菌感染的经济影响的数据很少。尤其是对于癌症患者、透析患者、移植受者以及新生儿和重症监护室的其他患者等脆弱人群而言，念珠菌感染是持续存在且重要性日益提高的公共卫生问题。在某些地区，所有感染中有一半对一线治疗具有抵抗力。对唑类的耐药正在不断增加，并且正在出现对棘白菌素的耐药性。伴随经济的发展和医疗保健的改善不断增加的免疫功能低下的患者，全球负担可能会增加。鉴于这些变化，积极监测念珠菌感染的耐药趋势，确定抗真菌念珠菌感染造成的负担以其经济影响，并确定可以集中实施预防和控制策略的领域至关重要。
这种耐药性趋势引发的新的“抗生素危机”引起了美国国会的关注，美国国会与美国传染病学会(Infectious Diseases Society of America，IDSA)、食品药品管理局(Foodand Drug Administration，FDA)、美国国立卫生研究院(National Institutes ofHealth，NIH)、疾病控制中心(Center for Disease Control，CDC)和其他利益相关团体强调了这个问题。令人震惊的是，尽管调动了资金和资源，但在过去的30年中，只有两种新型抗生素进入市场。总体而言，由于临床医生担心使用抗生素将进一步增加耐药性“超级细菌”，抗生素的消费率一直在稳步下降，尤其是在法国和日本，2000年至2009年的抗生素的使用量分别下降了21％和15％。
疾病预防控制中心表示已经达成了消除HAI的共识。由于现有抗生素始终无法治疗前述易感病原体，用于减少感染发病率的替代策略需要在更大的领域开发新的治疗方式。
发明内容
本发明提供一种使用紫外线杀死细菌的非化学性和非药物性的方法，特别针对与留置导管和导管所连接系统(包括鲁尔系统，以及其他连接系统)相关的细菌的方法和装置。
一种用于对母鲁尔接头进行杀菌的光学插头，所述光学插头可以包括：插入端，其具有插入侧壁以及在所述插入端的近端的前窗；以及底端，其具有在所述底端的远端的底部窗口，由此光能够进入所述底部窗口并穿过所述插入侧壁和所述前窗射出。此外，可以将底部侧壁设计成使得底端内的光线通过多次内部反射在底端的长度内得到传输，由此允许底端具有任意长度。
所述光学插头的插入端可以是轴对称的。插入端还可在插入侧壁和前窗之间包括侧面或圆角。所述插入端侧面可以与光学插头的中心轴成大约93.4°的角度或大约47°的角度。所述插入侧壁与所述斜面相接处的所述插入端的直径范围可以为约3.925mm至4mm。所述插入侧壁可以是截头圆锥形并具有大约6％的斜率。所述光学插头可以由熔融石英构成。所述插入侧壁和所述前窗可以被研磨至大约1500粒度的表面光洁度。
所述光学插头的所述底端可以是轴对称的。底端还可在底部侧壁和底部窗口之间包括斜面或圆角。所述底端斜面可以与光学插头的中心轴成大约90°的角度，或者成大约45°的角度。所述底端的横截面可以是圆形，也可以是例如六边形的正多边形。可以将底部侧壁抛光至平滑的光学表面光洁度，以使入射在侧壁表面上的内部光线全部得到内部反射。
一种用于对母鲁尔接头进行杀菌的杀菌器，可以包括：光学插头，所述光学插头包括：底端；插入端；以及在所述插入端的近端的前窗，其中，所述插入端适于插入至所述母鲁尔接头内。所述杀菌器还可以杀菌器主体，所述主体包括导管线束和母鲁尔接头线束。所述杀菌器还可以包括至少一个紫外线光源，其中，紫外线能够穿过所述光学插头进行辐射，从而对所述母鲁尔接头和至少一部分导管进行杀菌。所述杀菌器还可以包括向所述至少一个紫外线光源提供电力的装置，其中，供电装置可以是内部电源(例如电池)，内部电源与用于调节/转换电力并将电力分配至杀菌器内电组件/光电组件的电子设备相结合，或者，供电装置可以与外部电源相连接，所述外部电源与用于调节/转换电力并将电力分配至杀菌器内电组件/光电组件的电子设备相结合。所述杀菌器还可以包括控制/调节所述至少一个紫外线光源的光输出的装置。所述杀菌器还可以包括自校准所述至少一个紫外线光源的光输出的装置，其中，所述至少一个紫外线光源的光输出被测量，然后被相应地调节以维持所期待的光输出水平。
导管线束可以防止环境光进入导管及其母鲁尔接头。至少一个紫外线光源可以是UV-C 光源。UV-C光源可以提供大约250nm至280nm范围的光。至少一个光源可以是UV-C光源和UV-A光源。UV-C光源可以提供大约250nm至280nm范围的光，而UV-A光源可以提供大约315nm至400nm范围的光。
一种对母鲁尔接头进行杀菌的方法和所连接到母鲁尔接头的导管可包括将光学插头的插入端插入母鲁尔接头，将导管放入杀菌器的导管线束中，将母鲁尔接头放入杀菌器的母鲁尔接头线束，关闭杀菌器，并打开至少一个紫外线光源，以使紫外光进入光学插头并照射母鲁尔接头和导管。
一种对母鲁尔接头和连接至所述母鲁尔接头的导管进行杀菌的方法，所述方法可以包括以下步骤：将光学插头的插入端插入所述母鲁尔接头；将所述导管放入杀菌器的导管线束中；将所述母鲁尔接头放入所述杀菌器的母鲁尔接头线束中；闭合所述杀菌器；以及开启至少一个紫外线光源，以使紫外线进入所述光学插头并照射所述母鲁尔接头和所述导管。
所述至少一个紫外线光源可以是UV-C光源。UV-C光源可以发射大约250nm至280nm范围的光。所述至少一个紫外线光源可以是UV-C光源和UV-A光源。UV-C光源可以发射大约250nm至280nm范围的光，并且UV-A光源可以发射大约315nm至400nm范围的光。
附图说明
下面对本发明的参考附图进行说明，其中：
图1A是作为细菌内生的色素示例的卟啉的结构式；
图1B是作为细菌内生的色素示例的菌黄素的结构式；
图1C是作为细菌内生的色素示例的黄体素的结构式；
图1D是作为细菌内生的色素示例的铁蛋白的结构式；
图1E是作为细菌内生的色素示例的细胞色素的结构式；
图1F是作为细菌内生的色素示例的黑色素的结构式；
图1G是作为细菌内生的色素示例的番茄红素的结构式；
图1H是作为细菌内生的色素示例的螺菌黄素的结构式；
图1I是作为细菌内生的色素示例的绿硫菌烯的结构式；
图2是标准ISO594鲁尔系统的截面图；
图3A是根据一实施例的光学插头的立体图；
图3B是图3A的根据一实施例的光学插头的底端的端视图；
图3C是图3A的根据一实施例的光学插头的侧视图；
图3D是图3A的根据一实施例的光学插头的插入端的端视图；
图4A是根据替代实施例的用于对母鲁尔接头和留置导管进行杀菌的光学插头的侧视图；
图4B是根据替代实施例的光学插头的侧视图；
图5是根据替代实施例的光学插头的侧视图；
图6A是根据一实施例的用于光学插头的盖的示例性立体图；
图6B是根据一实施例的用于光学插头的示例性盖的立体图；
图6C是根据一实施例的沿着图4B的6C-6C的用于光学插头的示例性盖的截面图；
图7是根据一实施例的用于对母鲁尔接头和导管进行杀菌的示例性紫外线杀菌器的截面图；
图8是根据替代实施例的用于对母鲁尔接头和导管进行杀菌的示例性紫外线杀菌器的截面图；
图9是根据一实施例的杀菌器的示例性部件的示意图；
图10是根据一实施例的示例性紫外线光源单元的示意图；
图11示出了根据一实施例的光束转向器；
图12是根据一实施例的来自紫外线光源的紫外线被引导进入并穿过光学插头的示例性附图；
图13A示出了进入没有光学插头的母鲁尔接头的光；
图13B示出了穿过光学插头进入母鲁尔接头的光；
图14示出了根据一实施例的用于聚焦紫外线辐射的透镜系统；以及
图15示出了根据一实施例的用于分离和组合光束的系统。
具体实施方式
混合UV-A和UV-C可以产生协同的杀菌作用。两个波长的光混合在一起的效果可以大于每个波长单独相加的总和。例如UV-A的波长范围在315nm至400nm之间，更进一步地，在约360nm至370nm之间的光可以诱导细胞提高色素产出(如抗氧化剂、卟啉以及其他蛋白质)来防止地面UV(例如UV-A和UV-B)损伤细胞。作为非限制性实例，这些色素可包括卟啉、类胡萝卜素、黑色素、菌黄素、铁蛋白、黄体素、细胞色素、螺菌黄素、绿硫菌烯和番茄红素。
图1A是作为细菌内生的色素示例的卟啉的结构式。这些内源性色素在细菌内产生，但是应注意，这只是细菌界中产生的许多色素之一。每种细菌都可以产生许多不同种类的色素，并且物种间的色素也互不相同。
作为非限制性示例，图1B至1I显示了细菌内自然生成的多种不同色素。图1B是作为细菌内生的色素示例的菌黄素的结构式；图1C是作为细菌内生的色素示例的黄体素的结构式；图1D是作为细菌内生的色素示例的铁蛋白的结构式；图1E是作为细菌内生的色素示例的细胞色素的结构式；图1F是作为细菌内生的色素示例的黑色素的结构式；图1G是作为细菌内生的色素示例的番茄红素的结构式；图1H是作为细菌内生的色素示例的螺菌黄素的结构式；图II是作为细菌内生的色素示例的绿硫菌烯的结构式。
所有如图1A至图1I所示的色素含有发色团。当色素中的发色团吸收足够剂量的紫外线时，会释放出活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)。包括UV-A和UV-C在内的紫外线可以将响应于UV-A而产生的色素(例如色素200)转化为光反应性副产物(例如自由基和其他有害副产物)。由于波长较短，UV-C可以更有效地或以较少的能量将色素转化为光反应性副产物。UV-C可以将色素(发色团)中的原子激发到可以变成光毒副产物(也称为活性氧，ROS)的程度。包括UV-A和UV-C在内的紫外线可以通过细胞自身固有防御机制毒害细胞，使细胞被其自身的防御系统杀死。这么做的效果是诱使细胞准备应对UV-A造成的一种损伤，然后细胞自身的防御系统在暴露于UV-C的情况下防御这种损伤。这种作用与由 UV-C引起的DNA损伤相结合，可以一起发挥作用使细胞无法存活。作为非限制性示例，DNA 损伤可包括环丁烷型嘧啶二聚体(CPD)和嘧啶-嘧啶酮光产物[6-4]在内的紫外线诱导DNA 损伤。紫外线辐射会诱导DNA损伤(CPD)和6-4光产物(6-4PP)及它们的杜瓦价键异构体 (Dewarvalence isomer)。除了DNA损伤和发色团转化为ROS外，起到协同灭杀作用的紫外线诱导的光损伤还包括对细胞内的醛、酮和羧酸进行光氧化而产生的任何有毒光产物。紫外线造成的光损伤还可包括对细胞膜和细胞壁的损伤。由于色素沉着的作用之一是毒力，因此任何在治疗过程中存活下来的细胞本身毒性较低。具体而言，在正常条件下，色素可作为 ROS的抗氧化剂，但是在本治疗方案中，色素被替代为ROS本身。组合UV-A和UV-C辐照的治疗对细菌和酵母菌的杀灭具有协同作用，这种作用在生物膜表面尤其明显。这种结合了 UV-C和UV-A辐射的系统可以有效抵抗真菌、细菌、寄生虫和病毒。人体使用过氧化物杀死残留的细菌，而生病和脱色的细菌容易受到过氧化物的损伤，由此带来更多的协同杀菌能力。
许多因素会影响紫外线杀死微生物的有效性，包括使用的波长、能量(计算公式为：功率(W)×时间(s)＝能量(J))、辐照度(计算公式为：功率(W)/面积(m2)＝辐照度) 和辐射暴露(计算公式为：能量(J)/m2＝辐射暴露)。还可以通过其他因素(例如设计轻巧的结构)提高效率。所设计的光结构可以包括占空比和脉冲频率。微生物具有光复活机制，因此，当它们在紫外线下受到损伤后暴露于可见光时，会更好地从紫外光损伤中得到恢复，因此还可以通过使经过紫外线处理的表面最大程度地少暴露在环境光下来提高处理的有效性。作为非限制性示例，环境光可以刺激光解酶来修复由紫外线治疗(CPD的修复)引起的DNA损伤。细胞转录是细胞复制的必要环节，而修复受损的DNA损伤是细胞转录的必要条件。因此，阻挡环境光是防止暴露于DNA损伤的微生物发生光复活，由此来防止细胞复制的一种方法。
当足够剂量的紫外线照射所有待杀菌表面时，紫外线可以有效杀死微生物。紫外线的杀菌用途广泛，包括对患者的留置导管进行杀菌。然而，为了使紫外线起到作用，必须使用足够剂量的紫外线照射留置导管的内表面。若紫外线不充分，表面可能没有得到完全杀菌。
图2是标准ISO594鲁尔系统的截面图。标准鲁尔系统200可以具有母鲁尔接头210和公鲁尔接头220。母鲁尔接头210能够与公鲁尔接头220结合。公鲁尔接头220的插入端222适于插入母鲁尔接头210的内部空腔212。公插入端222和母内部空腔212都具有大约 6％的斜率。公插入端的底部较宽顶端较窄，斜率约为6％，母内部空腔具有相应的形状和6％的斜率，因此两个部件可以紧密地结合在一起。公鲁尔接头220具有穿过公鲁尔接头220的公内腔224，而母鲁尔接头210具有穿过母鲁尔接头210的母内腔214，当两个部件结合在一起时，流体可以从一个内腔流向另一内腔并且不发生泄漏。公鲁尔接头220具有适于与母鲁尔接头210上的突起216接合的螺纹226。可以在留置导管的导管末端配置母鲁尔接头 210。例如，医疗专业人员可以准备在IV管的端部配置有公鲁尔接头220的IV滴注器，并可以将公鲁尔接头220快速连接到留置导管末端的母鲁尔接头210，并且无需向患者引入新管就可以开始静脉滴注。随着时间的流逝，会在鲁尔接头的内表面和所连接的导管上积聚生物膜。为了避免病原体(包括内部空腔212内的生物膜的病原体)进入患者体内，必须先对母鲁尔接头210的内部空腔212和至少一部分已连接导管进行杀菌，之后再使液体通过后进入患者体内。
图3是根据一实施例的光学插头的立体图。光学插头300与ISO594兼容，可以插入ISO594母鲁尔接头中，从而将紫外线引入母鲁尔接头和导管中来对母鲁尔接头和导管进行杀菌。光学插头可以传输光，被称为导光管。光学插头还可以在插头内混合各种波长的光，被称为合光器，或光混合器或光混合棒。当来自一个或多个光源的光通过多个内反射在光学插头传播时，光学插头作为光均化器或光均化棒可以使光的空间强度更加均匀。光学插头 300可以具有插入端310和底端320。光学插头300可以在插入端310和底端320之间具有中间斜面302。插入端310可以具有前窗312、插入圆角或插入斜面314以及插入侧壁316。插入侧壁316可以是截头圆锥形。插入端310被设计成插入内部空腔212中，并且可以相应地具有大约6％的斜率。底端320可以具有底部侧壁322，底部斜面324和底部窗口(未示出)。光学插头300可以由熔融石英、蓝宝石(可以是Al2O3)、特氟隆或其他适合于将紫外线引入母鲁尔接头和留置导管的材料制成。适当的材料可以是可模制的、可成形的或可机械加工的，并且在紫外线光谱中具有低损耗和低吸收性。可以研磨前窗312和插入侧壁316 到1500粒度的表面光洁度或其他表面光洁度，以实现所需的扩散效果或其他效果。可以对底部窗口(未示出)和底部侧壁322进行抛光使其表面质量达到80-50划痕。光学插头的底端可以是轴对称的。底部窗口(未示出)和底部侧壁322可以是圆形或多边形，使得底端 320的横截面为圆形或不规则或规则的多边形(例如六边形)。该底端可以是圆棱镜或其他几何棱镜。可以将底部侧壁抛光至平滑的光学表面光洁度，以使入射在侧壁表面上的内部光线完全或几乎完全得到内部反射。被抛光的底部侧壁322的表面可以作为导光管，使得通过底部窗口(未示出)进入插头的光线经由底部侧壁322的多次内部反射穿过插头传输至插入端310。多个光源可以将不同波长的光引入光学插头，使得光学插头可以起到合光器、光混合器或光混合棒的作用。可以在光学插头内部反射不同波长，并且不同波长可以混合在一起。当来自一个或多个光源的光通过多个内部反射在光学插头传播时，光学插头可以作为光均化器或光均化棒，使光的空间强度更加均匀。可以将底部侧壁322的横截面设计成能够实现期待的光混合特性的形状。可以在前窗312和底部窗口(未示出)涂覆抗反射(AR)涂层以减少入射光线的背向反射(back-reflection)。可以将底部侧壁设计成使得底端内的光线通过多次内部反射在底端的长度内得到传输，由此允许底端具有任意长度。
图3B是图3A的根据一实施例的光学插头的底端的端视图。底部窗口326可以具有大约 4mm的窗口直径WD，并且底端320可以具有大约5mm的底端直径BD。图3C是图3A的根据一实施例的光学插头的侧视图。光学插头300可以具有大约25.5mm的插头长度PL。底部斜面324可以具有大约0.5mm的底部斜面长度BBL和大约90°的底部斜面角BBA。底部斜面 324和底部侧壁322相加的底部长度BL大约为14.2mm。中间斜面302可以具有大约22°的中间斜面角INBA。插入侧壁316可以具有大约10mm的插入侧壁长度ISL和大约3.4°的插入侧壁角ISA。插入斜面314可以具有大约0.25mm的插入斜面长度IBL和大约93.4°的插入斜面角IBA。插入端310可以具有大约10.3mm的长度IEL。
图3D是图3A的根据一实施例的光学插头的插入端的端视图。光学插头的这一端可以插入鲁尔接头的内部空腔212中，该图是显示在内部空腔212时的光学插头的附图。前窗312 可以具有约3.47mm的前窗直径FWD。插入端310的插入侧壁316与插入斜面314相接处的前部直径FD约为4.0mm。插入端310的插入侧壁316与中间斜面302相接处的中间直径ID 约为4.6mm。底端320可以具有大约5.0mm的底部直径BD。光学插头300被设计成当紫外线通过光学插头300被引入并进入母鲁尔接头和留置导管时，可防止在母鲁尔接头和留置导管内出现任何阴影或光强度降低的区域。在对母鲁尔接头和留置导管进行紫外线杀菌处理时可以不受阴影影响。
图4A是根据替代实施例的用于对母鲁尔接头和留置导管进行杀菌的光学插头的侧视图。光学插头400与ISO594兼容，并且可以插入ISO594母鲁尔接头中，从而将紫外线引入母鲁尔接头和导管中来对母鲁尔接头和导管进行杀菌。光学插头400可以具有23.63mm的长度L。光学插头400可以具有插入端410和底端420。光学插头400可以在插入端410和底端420 之间具有中间斜面402。插入端410可以具有前窗412、插入斜面414以及插入侧壁416。插入侧壁416可以是截头圆锥形。插入端410被设计成插入内部空腔212中，并且可以相应地具有大约6％的斜率。插入端410的插入侧壁416与插入斜面414相接处的前部直径FD 约为3.98mm。插入端410的插入侧壁416与中间斜面402相接处的中间直径ID约为4.50mm。插入侧壁416可以具有大约8.63mm的侧壁长度SL。被设计成插入母鲁尔接头的侧壁的插入部分可以具有大约5.63mm的插入部分长度IPL。被设计成保持在母鲁尔接头外部的侧壁的外部部分可以具有大约3.00mm的外部部分长度EPL。底端420还可以具有底部侧壁422、底部斜面424和底部窗口426。底部斜面424、底部侧壁422和中间斜面402加在一起可以具有大约15mm的底部长度BAL。底端可以具有大约5.00mm的底部直径BD。底部窗口426和底部侧壁422可以是圆形或多边形，从而使得底端420的横截面为圆形或不规则或规则的多边形(例如六边形)。该底端可以是圆棱镜或其他几何棱镜。可以将底部侧壁抛光至平滑的光学表面光洁度，以使入射在侧壁表面上的内部光线完全或几乎完全得到内部反射。被抛光的底部侧壁422的表面可以作为导光管，使得穿过底部窗口(未示出)进入插头的光线经由底部侧壁422的多次内部反射穿过插头传输至插入端410。多个光源可以将不同波长的光引入光学插头，使得光学插头可以起到合光器、光混合器或光混合棒的作用。可以在光学插头内部反射不同波长，并且不同波长可以混合在一起。当来自一个或多个光源的光通过多个内部反射在光学插头传播时，光学插头可以作为光均化器或光均化棒，使光的空间强度更加均匀。可以将底部侧壁422的横截面设计成能够实现期待的光混合特性的形状。可以在前窗412和底部窗口(未示出)涂覆抗反射(AR)涂层以减少入射光线的背向反射。可以将底部侧壁设计成使得底端内的光线通过多次内部反射在底端的长度内得到传输，由此允许底端具有任意长度。
光学插头400可以由熔融石英、蓝宝石(可以是Al2O3)或其他合适的材料制成，以允许紫外线穿过光学插头400进入底部窗口426，并进入母鲁尔接头和留置导管。插入端410、插入斜面414前窗412可被研磨至1500粒度。可以对底端420、底部侧壁422和底部窗口 426进行抛光使其表面质量达到80-50划痕。光学插头400被设计成当紫外线通过光学插头 400被引入并进入母鲁尔接头和留置导管时，防止在母鲁尔接头和留置导管内出现任何阴影或光强度降低的区域。在对母鲁尔接头和留置导管进行紫外线杀菌处理时可以不受阴影影响。
图4B是根据替代实施例的光学插头的侧视图。光学插头430与ISO594兼容，可以插入 ISO594母鲁尔接头中，从而将紫外线引入母鲁尔接头和导管中来对母鲁尔接头和导管进行杀菌。光学插头430可以具有插入端440和底端450。光学插头430在插入端440和底端450之间可以有中间斜面432。插入端440可以具有前窗442、插入斜面444和插入侧壁446。插入侧壁446可以是截头圆锥形。插入端440可以具有设计成插入内部空腔212中的插入部分448。插入部分448可以具有对应于母鲁尔接头的大约6％的斜率。底端450还可以具有底部侧壁452、底部斜面454和底部窗口456。底部窗口456和底部侧壁452可以是圆形或多边形，使得底端450的横截面为圆形或不规则或规则的多边形(例如六边形)。该底端可以是圆棱镜或其他几何棱镜。可以将底部侧壁抛光至平滑的光学表面光洁度，以使入射在侧壁表面上的内部光线完全或几乎完全得到内部反射。被抛光的底部侧壁452的表面可以作为导光管，使得穿过底部窗口(未示出)进入插头的光线经由底部侧壁452的多次内部反射穿过插头传输至插入端440。多个光源可以将不同波长的光引入光学插头，使得光学插头可以起到合光器、光混合器或光混合棒的作用。可以在光学插头内部反射不同波长，并且不同波长可以混合在一起。当来自一个或多个光源的光通过多个内部反射在光学插头传播时，光学插头可以作为光均化器或光均化棒，使光的空间强度更加均匀。可以将底部侧壁452的横截面设计成能够实现期待的光混合特性的形状。可以在前窗442和底部窗口(未示出)涂覆抗反射(AR)涂层以减少入射光线的背向反射。可以将底部侧壁设计成使得底端内的光线通过多次内部反射在底端的长度内得到传输，由此允许底端具有任意长度。
光学插头430可以由熔融石英、蓝宝石(可以是Al2O3)或其他适合于将紫外线引入母鲁尔接头和留置导管的材料制成。作为非限制性示例，光学插头可由GE214熔融石英棒或等同物制成。前窗442和插入部分448可被研磨至约1500粒度。可以对底部窗口进行抛光使其表面质量达到80-50划痕。
光学插头430可以具有大约25.5mm的插头长度PL。插入端440的插入侧壁446与插入斜面444相接处的前部直径FD在约3.99mm至3.925mm之间。插入端的总插入侧壁长度TSL大约为10.5mm。插入端的第一插入侧壁长度FSL大约为7.5mm，并且第一插入侧壁长度FSL的第一插入直径FID大约在4.4mm与4.375mm之间。插入端的第二插入侧壁长度SSL大约为6.42mm，并且第二插入侧壁长度SSL的第二插入直径SID大约在4.375mm至4.31mm之间。在第一插入直径和前部直径之间的插入端440部分可以具有大约6％的斜率。这些尺寸大致对应于母鲁尔接头210的尺寸，从而将光学插头430的插入部分448插入至母鲁尔接头210。
图5是根据替代实施例的光学插头的侧视图。光学插头500与ISO594兼容，可以插入 ISO594母鲁尔接头中，从而将紫外线引入母鲁尔接头和导管中来对母鲁尔接头和导管进行杀菌。光学插头500可以具有插入端510和底端520。光学插头500可以在插入端510与底端520之间具有中间斜面502。插入端510可以具有前窗512、插入斜面514和插入侧壁 516。插入侧壁516可以是截头圆锥形。插入端510可以具有被设计成插入内部空腔212中的插入部分518。插入部分518与母鲁尔接头相对应地具有大约6％的斜率。底端520还可以具有底部侧壁522、底部斜面524和底部窗口526。底部窗口526和底部侧壁522可以是圆形或多边形，使得底端520的横截面为圆形或不规则或规则的多边形(例如六边形)。该底端可以是圆棱镜或其他几何棱镜。可以将底部侧壁抛光至平滑的光学表面光洁度，以使入射在侧壁表面上的内部光线完全或几乎完全得到内部反射。被抛光的底部侧壁522的表面可以作为导光管，使得穿过底部窗口(未示出)进入插头的光线经由底部侧壁522的多次内部反射穿过插头传输至插入端510。多个光源可以将不同波长的光引入光学插头，使得光学插头可以起到合光器、光混合器或光混合棒的作用。可以在光学插头内部反射不同波长，并且不同波长可以混合在一起。当来自一个或多个光源的光通过多个内部反射在光学插头传播时，光学插头可以作为光均化器或光均化棒，使光的空间强度更加均匀。可以将底部侧壁522的横截面设计成能够实现期待的光混合特性的形状。可以在前窗512和底部窗口526涂覆抗反射(AR)涂层以减少入射光线的背向反射。可以将底部侧壁设计成使得底端内的光线通过多次内部反射在底端的长度内得到传输，由此允许底端具有任意长度。
光学插头500可以由熔融石英、蓝宝石(可以是Al2O3)或其他适合于将紫外线引入母鲁尔接头和留置导管的材料制成。前窗512和插入部分518可被研磨至1500粒度。可以对底部窗口进行抛光使其表面质量达到80-50划痕。
插入端510的插入侧壁516与插入斜面514相接处的前部直径FD大约在3.99mm至3.925mm之间。插入侧壁可以具有大约4.44mm至4.375的最大插入直径SMID。插入侧壁的侧壁插入长度SIL可以约为7.5mm。在最大插入直径和前部直径之间的插入端510部分可以具有大约6％的斜率。从最大插入直径SMID到前窗512的插入端510部分是插入部分518。这些尺寸大致对应于母鲁尔接头210的尺寸，使得光学插头500的插入部分518可以插入母鲁尔接头210中直到最大插入直径SMID。
插入斜面514可以具有大约0.25mm+/-0.125mm的插入斜面长度IBL。插入端可以具有 7.75mm的插入部分长度IPL。插入端510可以具有大约10.3mm的插入端长度IL。光学插头500可以具有大约25.5mm的插头长度PL。底部斜面524可以具有大约0.5mm或更小的底部斜面长度BBL。中间斜面502可以具有大约1mm或更小的中间斜面长度INBL。
本文提供的尺寸仅为非限制性示例，用于说明适合于插入ISO594母鲁尔接头并对其进行杀菌的光学插头的尺寸。例如，当在光学插头上使用由塑料或其他紫外线光学透射材料制成的保护盖时，可能需要改变尺寸。作为非限制性示例，根据紫外线透射盖的厚度可以将插入端的直径减小约25至150um。如果在光学插头上使用塑料保护盖，则光学插头的尺寸需要减小约等于保护盖厚度的量。此外，根据不同的连接类型，可以改变这些示例性尺寸。
光学插头500被设计成当紫外线通过光学插头500被引入到母鲁尔配件和留置导管中时，防止在母鲁尔和留置导管内出现任何阴影或光强度降低的区域。在对母鲁尔接头和留置导管进行紫外线杀菌处理时可以不受阴影影响。
图6A是根据一实施例的用于光学插头的示例性盖的立体图。盖可以是透射紫外线的一次性盖。盖600可以具有插入端610和底端620。盖600可以在插入端610和底端620之间具有中间斜面602。插入端可以具有前窗612、插入斜面614和插入侧壁616。插入侧壁616 可以是截头圆锥形。插入端610可以具有被设计成插入内部空腔212中的插入部分618。插入部分618可以具有对应于母鲁尔接头的大约6％的斜率。底端620可以具有底部侧壁622 和后部开口630。可以通过后部开口630将光学插头插入保护盖600。
盖600可以由透射紫外线的材料(例如一次性塑料)制成。作为非限制性示例，考虑到材料透射紫外线的特性，盖可由氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylene propylene，FEP)、乙烯-四氟乙烯(ethylene-tetrafluoroethylene，ETFE)或聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)等氟聚合物制成。示例性地，盖600可以具有0.001至0.005英寸 (0.0254至0.127mm)的厚度，并且优选为0.0001至0.0002英寸之间。盖600被设置成可放置在光学插头上的大小和形状，并覆盖着光学插头插入到母鲁尔接头中。盖600的外部尺寸可以与任何上述示例性光学插头的外部尺寸大致相同。盖600可以具有合适的外部尺寸以满足ISO594规范，并且可以插入母鲁尔接头中。当光学插头具有盖时，可以将光学插头的尺寸减小相当于盖的厚度的量。
光线可以穿过光学插头的底部窗口进入光学插头。盖600可以不覆盖光学插头的底部窗口。然后，光可以穿过光学插头，并且可以通过光学插头中的内部反射混合不同波长。然后，光可以离开光学插头的插入侧壁、插入斜面和前窗。然后，光可以穿过盖的插入侧壁616、插入斜面614和前窗612。光线可以穿过盖进入母鲁尔接头和所连接的导管。
各种实施例的盖可以覆盖所有光学插头、大部分的光学插头或各种数量的光学插头。盖可以覆盖前窗以及各种数量的光学插头。在一些实施例中，盖可以覆盖前窗以及光学插头的插入端的至少一部分。在盖的一些实施例中，盖可以不覆盖光学插头的底端。在一些实施例中，盖可以不覆盖光学插头的插入端的一部分。
图6B是根据不同实施例的用于光学插头的示例性盖的立体图。盖可以是透射紫外线的一次性盖。盖640可以覆盖光学插头的全部或部分插入端。盖640可以具有前窗642、斜面 644和侧壁646。侧壁646可以是截头圆锥形。盖640可以被设计成覆盖光学插头的至少一部分插入端，并且插入母鲁尔接头的内部空腔212中。侧壁646可以具有对应于母鲁尔接头的大约6％的斜率。盖640可以具有后部开口648。可以通过后部开口648将光学插头插入盖640中。
盖640可以由透射紫外线的材料(例如一次性塑料)制成。示例性地，盖640的厚度可以在0.001至0.005英寸(0.0254至0.127mm)之间，并且优选地在0.0001至0.0002英寸之间。盖640设置成可放置在光学插头上的大小和形状，并覆盖着光学插头插入到母鲁尔接头中。盖640的外部尺寸可以与任何上述示例性光学插头的外部尺寸大致相同。盖640可以具有合适的外部尺寸以满足ISO594规范，并且可以插入母鲁尔接头中。当光学插头具有盖时，可以将光学插头的尺寸减小相当于盖的厚度的量。
光线可以通过光学插头的底部窗口进入光学插头。盖640可以不覆盖光学插头的底部窗口。然后，光可以穿过光学插头，并且可以通过光学插头中的内部反射混合不同波长。然后，光可以离开光学插头的插入侧壁、插入斜面和前窗。然后，光可以穿过盖的侧壁646、斜面 644和前窗642。光线可以穿过盖进入母鲁尔接头和所连接的导管。在一些实施例中，盖可以不具有插入斜面。在一些实施例中，盖可以在前窗和侧壁之间具有弯曲的外部或边缘。
图6C是根据一实施例的沿着图4B的6C-6C的用于光学插头的示例性盖的截面图。附图中盖650覆盖光学插头652。盖650可以没有前部斜面只具有前窗654和侧壁656。侧壁656可以是截头圆锥形。盖650可以被设计成覆盖光学插头的至少一部分插入端，并且插入母鲁尔接头的内部空腔212中。侧壁656可以具有对应于母鲁尔接头的大约6％的斜率。盖650可以具有后部开口(未示出)。可以通过后部开口将光学插头插入盖650中。
盖650可以由透射紫外线的材料(例如塑料)制成。示例性地，盖650的厚度可以在0.001至0.005英寸(0.0254至0.127mm)之间，并且优选地在0.0001至0.0002英寸之间。盖650设置成可放置在光学插头上的大小和形状，并覆盖着光学插头插入到母鲁尔接头中。盖650的外部尺寸可以与任何上述示例性光学插头的外部尺寸大致相同。盖650可以具有合适的外部尺寸以满足ISO594规范，并且可以插入母鲁尔接头中。当光学插头具有盖时，可以将光学插头的尺寸减小相当于盖的厚度的量。
光线可以通过光学插头的底部窗口进入光学插头。盖650可以不覆盖光学插头的底部窗口。然后，光可以穿过光学插头，并且可以通过光学插头中的内部反射混合不同波长。然后，光可以离开光学插头的侧壁和前窗。然后，光可以穿过盖的侧壁656和前窗652。光线可以穿过盖进入母鲁尔接头和所连接的导管。盖可以在前窗和侧壁之间具有弯曲的外部或边缘。
图7是用于对母鲁尔接头和导管进行杀菌的示例性紫外线杀菌器的截面图。杀菌器700 可以具有紫外线单元702和电缆704。紫外线单元702可以包括至少一个紫外线LED或其他紫外线光源。电缆704可以连接到电源、外部控制系统或两者全部。杀菌器700可以具有主体710。紫外线单元702还可以从内部电池(未示出)接收电力。各种电子组件(未示出) 可以调节和/或转换电能并将其分配给例如紫外线单元702的电组件和/或光电组件。这些电子组件可以位于杀菌器主体内，也可以位于通过电缆704连接到杀菌器的基本单元内。杀菌器可包括对至少一个紫外线光源的光输出进行控制和/或调节的装置来测量至少一个紫外线光源的光输出，然后相应地进行调节以维持所期待的输出水平。杀菌器主体710可用于保持母鲁尔接头210和导管722。杀菌器主体710可以具有母鲁尔接头线束712，以将母鲁尔接头210保持在从紫外线单元702向外延伸的直线上。主体710可以具有导管线束714，以将导管722保持在从紫外线单元702向外延伸的直线上。导管线束714的长度可以至少是6cm。导管线束714使导管保持笔直从而使得紫外线照射导管时不会产生任何阴影。导管线束714可以使导管和母鲁尔接头对准杀菌器的光轴。这样的对准是通过使柔软有弹力的导管保持伸直并不发生弯曲来实现的，同时还可以将导管固定在相对于光学插头主轴线的同轴位置。导管线束714还能够防止环境光到达导管722的内腔，从而防止导管内腔内的微生物出现光复活。母鲁尔接头线束712还防止环境光到达母鲁尔接头210的内腔，从而防止母鲁尔接头 210的内腔中的微生物出现光复活。环境光可使微生物修复DNA损伤，因此需要防止环境光照射导管和母鲁尔接头。
用户可以将光学插头730的插入端插入连接有导管722的母鲁尔接头210中。在将光学插头730插入母鲁尔接头210之前，用户可以选择性地在光学插头730覆盖紫外线透明盖 600。紫外线透明盖600可以是一次性的。该盖的厚度可以在0.001至0.005英寸(0.0254至0.127mm)之间，并且优选为0.0001至0.0002英寸之间。应当清楚的是，需要将光学插头的尺寸减小相当于透明盖的厚度的量，以使光学插头和盖一起满足ISO594规范，并且可以插入母鲁尔接头中。光学插头和可选的紫外线透明盖配合使用，以满足ISO594的要求。由于配合盖使用的光学插头减小了尺寸，如果没有紫外线透明盖将无法满足ISO594要求，因此不能在没有紫外线透明盖的情况下使用设计用于紫外线透明盖的光学插头。紫外线透明盖可以是成型的半刚性的塑料聚合物，可以在光学插头的插入端上滑动。在不同实施例中，盖可以由含氟聚合物家族中的聚合物制成，包括FEP、PTFE等。可以使用压缩成型工艺来制造盖。盖的内表面可以涂覆有阻抗匹配膜或其他可以减少背向反射的抗反射膜。该薄膜可以是油或其他材料，通过减少插头和盖之间的材料界面处的背向反射来减少功率损耗。
然后，用户可以将导管722、可选的保护盖和带有插入的光学插头730的母鲁尔接头 210放入杀菌器700的主体710中。可将导管722放入导管线束714内。可将母鲁尔接头可放入母鲁尔接头线束712内。然后可以围绕导管722、母鲁尔接头210和光学插头730闭合杀菌器700。杀菌器主体710可以防止非紫外线进入杀菌器700。可以打开紫外线单元702，使紫外线从紫外线单元702向外辐射并进入光学插头730的底部窗口732。然后，紫外线可以通过光学插头730进行辐射。紫外线可以从光学插头的侧壁734和前窗736辐射出去，从而辐射母鲁尔接头210的内表面和导管722的内部。导管线束714将导管保持在从紫外线单元702向外延伸的直线上，使得在紫外线辐射母鲁尔配件210的内表面和导管722的内部时不会产生阴影或光强度降低的区域。杀菌器700可以杀死留在导管内腔表面的致病微生物。
紫外线单元702可提供波长范围内的光，所述波长范围包括紫外线光谱之外的波长。可以提供在大约100nm至700nm的所需波长的光。紫外线单元702可以提供大约250nm至280nm范围内的UV-C，并且优选地，在约260nm至270nm之间。紫外线单元702还可以提供大约315nm至400nm范围内的UV-A。混合UV-A和UV-C可以起到协同杀菌的效果，因此混合两个光波长的杀菌效果可以大于将各个光波长的杀菌效果分别相加的总和。
图8是根据替代实施例的用于对母鲁尔接头和导管进行杀菌的示例性紫外线杀菌器的截面图。杀菌器800可以具有杀菌器主体810、导管线束820和光学插头830。杀菌器主体810可以具有线束接合区域812。线束接合区域812可以与导管线束820接合。线束接合区域812和导管线束820可通过螺纹接合，或者杀菌器主体可构造成围绕导管线束820闭合的翻盖式的两部分，或者其他可能的配置。杀菌器主体810可以具有光学插头区域814，该区域可选地与光学插头830接触以确保光学插头830与杀菌器800的中心轴线正确对准。可选地，光学插头区域可以具有反射涂层，以便将因底端刮痕或其他底端损坏从光学插头的底端逸出的任意光线重新定向到光学插头中，使光线照射母鲁尔接头210和所连接的导管722内部。
杀菌器主体810可以具有紫外线单元702和电缆704。紫外线单元702可以包括至少一个紫外线LED或其他紫外线光源。电缆704可以连接到外部电源、外部控制系统、电气控制单元和/或外部用户接口。杀菌器800可以具有用户接口802。用户接口802可以包括控制和/或调节装置来对至少一个紫外线光源的光输出进行控制和/或调节。杀菌器800可以具有电气控制单元804。电气控制单元804可以调节、转换和/或分配电力至紫外线单元702。可以通过电缆704将功率和/或外部控制传递给用户接口802和电气控制单元804，也可以从电气控制单元804传递到紫外线单元702。在各种实施例中，例如用户接口802和电气控制单元804的组件可以配置在杀菌器主体内或外部基本单元中，并且可以适当地配置它们之间的连接。
导管线束820可以具有与杀菌器主体进行接合的特征822，例如螺纹、突起或其他可能的与杀菌器主体810接合的配置。导管线束820构造成固定导管722和母鲁尔接头210并保持它们与杀菌器的光轴之间的对准。导管线束820可以具有鲁尔保持区824和导管保持区826。在一实施例中，鲁尔保持区域824可以与母鲁尔接头210的螺纹相接合，或者可以是将母鲁尔接头保持在适当位置的翻盖式的两部件或其他配置。导管保持区826可将导管722保持并对准为伸直的状态使导管不发生弯曲，同时还可以将导管固定在相对于光学插头主轴线的同轴位置。导管保持区域826的长度至少是6cm，并且可以防止在导管722的前6cm产生阴影，使得在紫外线照射导管722的至少前6cm时不产生(没有)任何阴影。导管线束 820还防止环境光到达导管722的内腔，从而防止导管内腔内的微生物出现光复活。导管线束820还防止环境光到达母鲁尔接头210的内腔，从而防止母鲁尔接头210的内腔中的微生物出现光复活。
用户可以将光学插头830的插入端插入连接有导管722的母鲁尔接头210中。当一起使用光学插头和紫外线透明盖时，在将光学插头830插入母鲁尔接头210之前使紫外线透明盖 600覆盖光学插头830。然后，用户可将母鲁尔接头210和所连接的导管722固定在导管线束820中。然后可以将导管线束820固定在杀菌器主体810内。用户可以使用用户接口802向紫外线单元702发送功率，从而使紫外线射入光学插头830的后部窗口，穿过光学插头的主体并从光学插头830的插入端射出以对母鲁尔接头和所连接的导管的内部进行照射。这种辐射可以杀死母鲁尔接头和所连接的导管中存在的许多细菌和其他微生物，而无需(不使用) 化学药品或药物(例如抗生素或抗菌药物)。由于长时间暴露在高剂量UV-C下会损伤人体细胞中的DNA并可能致癌，因此应对杀菌器800进行设计来防止或最大程度地减少光泄漏的发生。
图9是根据一实施例的杀菌器的示例性部件的示意图。杀菌器900可以具有用户接口 902、功率调节和分配模块904、紫外线光源控制模块906、紫外线光源908以及具有插入端 912的光学插头910(未按比例显示)。用户可以使用用户接口902来控制杀菌器900。杀菌器还可以为操作员提供用户接口来调整杀菌器设置并通知操作员杀菌器的操作和功能状态。用户接口可以包括按钮、旋钮、开关、触敏表面、显示屏和/或触摸屏等。然后，紫外线光源908可以将光射入光学插头910并且光可以从插入端912射出。杀菌器900可以设计包括占空比和脉冲频率在内的光结构。
用户可以使用用户接口来控制紫外线的持续辐射时间。照射时间越长杀菌效果越好。例如，当跳过治疗，或者用户怀疑污染程度超过正常水平，或者用户想提高杀菌效果，则可以使用额外的照射持续时间。用户可以使用用户接口来控制紫外线辐射的辐射功率。较高的辐射功率会产生更好的杀菌效果。用户可以使用用户接口来控制不同波长(40％UV-A和60％UV-C)下的持续时间和/或辐射功率的比例。不同的生物或多或少受不同波长的影响，因此可以设计不同波长下的辐射功率和/或持续时间来杀死特定的生物。用户可以使用用户接口来控制占空比和/或脉冲频率。用户可以控制占空比和/或脉冲频率来针对特定生物。用户可以使用用户接口对杀菌器进行手动校准、状态检查和/或手动自检。
图10是根据一实施例的示例性紫外线光源单元的示意图。紫外线光源单元1000可以具有以LED阵列布置的多个LED。如图所示，紫外线光源单元1000可以具有LED1002、1004、1006和1008。LED1002、1004、1006和1008可以全部是相同的波长、全部是不同波长或可能的波长组合。从LED阵列的一个外角到LED阵列的相对外角的对角距离定义为(W2+H2) 的平方根，这可以等于或小于光学插头的底端的直径。对角线距离可以等于或小于底部窗口的直径。来自紫外线光源1000的光可以从LED被引导到光学插头的底端。
图11示出了根据实施例的光束转向器。光束转向器1100可以是紫外线单元702中的组件。例如LED的UV-C光源1102可以被聚焦在光束转向器1100上，引导光从紫外线单元702沿着光矢量的方向L朝向光学插头730。例如LED的UV-A光源1104可以被聚焦在光束转向器1100上，引导光从紫外线单元702沿着光矢量的方向L朝向光学插头730。可以同时、单独地或以不同设计的脉冲从紫外线单元702发射UV-C和UV-A辐射。
图12是根据一实施例的来自紫外线光源的紫外线被引导进入并穿过光学插头的示例图 (未按比例显示)。紫外线光源1000具有LED1002和1004以及窗口1202。光学插头1210 具有可选的抗反射涂层1212和1214(未按比例显示)。抗反射涂层1212在底部窗口1216 上方，并且抗反射涂层1214在插入窗口1218上方。作为非限制性示例，抗反射涂层1212 和1214可以由如氟化镁(MgF2)、氟聚合物和各种其他材料的薄层材料制成。抗反射涂层 1212和1214可以由相同材料制成，也可由不同材料制成。抗反射涂层1212可以有助于确保来自LED的大部分的光通过底部窗口1216进入，抗反射涂层1214可以有助于确保大部分的光通过插入窗口1218从光学插头中射出。LED1002示出了发射光线1230穿过窗口1202 进入光学插头1210的底部窗口1216。光学插头1210可作为导光管，或光混合棒或光组合器。光学插头1210可以进一步起到光均化器或光均化棒的作用。光1230可以穿过底部窗口 1216进入光学插头1210，然后可以通过光学插头的侧壁的多次内部反射经由光学插头进行传播。来自其他LED(例如1002)的其他光(未显示)也可以进入光学插头，并且可以通过光学插头的侧壁的多次内部反射经由光学插头进行传播。在一实施例中，底端1220可以使光在底端1220内部反射，并且插入端1222可以允许光逸出到母鲁尔接头和所连接的导管中。可以通过光学插头的形状、用于制造光学插头的材料的特性、对底端和插入端的研磨和抛光或组合这些因素来控制在底端的内部反射以及从插入端的逸出。光学插头内的反射将来自不同LED的光混合在一起，从而使得复合光可以由不同波长的光组成，并且可以使每个组成波长的强度具有更均匀的空间分布，并经由插入端1222、插入窗口1218以及穿过抗反射涂层1214从光学插头射出。来自多个光源的光可以在光学插头中实现内部反射并进行混合，并作为混合的复合光从光学插头射出。
图13A示出了进入没有光学插头的母鲁尔接头的光。如图所示，来自光源1302的光1304以窄角进入母鲁尔接头210，并照射包括母鲁尔接头210的内表面1312和所连接的导管的内表面1314在内的照射区域1310。图13B示出了穿过光学插头的插入端进入母鲁尔接头的光。光在光学插头中被内部反射并得到混合，然后以宽角度从光学插头的插入端射出。包括从光学插头的前窗射出的光1324和从光学插头的插入侧壁射出的光1326在内的光以宽角度从光学插头1340进入母鲁尔接头210。从光学插头的前窗射出的光1324已得到内部反射并重新定向，并以宽角度照射包括母鲁尔接头210的内表面1312和所连接的导管的内表面1314在内的照射区域1310。由于图13A以窄角照射照射区域1310，因此与图13B相比，照射鲁尔接头210的内表面1312强度降低。在图13B中，在光学插头1340内部反射的光以宽角度从插入端1342射出。与图13A相比，宽角度使得照射鲁尔接头210的内表面1312的光强度得到提高。
图14示出了根据一实施例的用于聚焦紫外线辐射的透镜系统。用于紫外线辐射的透镜系统可以是紫外线单元702中的组件。例如LED的光源1402可以提供大约180nm至700nm范围的光，其可以包括紫外线范围之外的光。在一些实施例中，光源1402可包括UV-C光源、UV-A光源或两者的组合。球形球透镜1404可以将来自紫外线光源的光引导至聚焦透镜1406。聚焦透镜1406可以引导光从紫外线单元聚焦至光学插头730。
图15示出了根据实施例的用于光束分离和组合的系统。例如LED的UV-C光源1502可以将UV-C投射到50:50的紫外线熔融石英分束器1504上。例如LED的UV-A光源1506可以将UV-A光投射到50:50的紫外线熔融石英分束器1504上。分束器1504可以产生两个大致相等功率的混合波长光束1508和1510。然后，光束1510可以被镜子1512反射。每一个光束都可以通过双透镜光束成形系统。第一透镜1514是可以聚焦光束1508和1510的正透镜。然后，第二透镜1516可以重塑光束从而穿过光学插头730投射到导管中。这种首先是组合透镜，然后是分离透镜的双透镜组合可以减小光束直径从而与母鲁尔接头的入口直径相匹配。该系统产生组合了UV-C和UV-A的两个独立光束。由于两个端口可以同时进行治疗，因此该系统可用于辐射例如双端口型血液透析导管。也可以特别考虑其他光学设计，例如，使用可组合UV-A和UV-C光束的刀锋直角棱镜替代平面分束器。
前面已经对本发明的说明性实施例进行了详细描述。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和添加。可以适当地将上述各实施例的每一个特征与其他实施例进行组合，从而在新的相关实施例中提供多种特征组合。此外，尽管前述内容描述了本发明的设备和方法的多个单独的实施例，但是本文中所描述的仅是本发明原理的应用的说明。例如，一个或多个紫外线LED可以位于杀菌器的外部，并且可以由光纤电缆或其他光导/管道将紫外线引导至杀菌器中。而且，本文所使用的各种方向性和定向性术语(及其表达上的变化)，例如“垂直”、“水平”、“向上”、“向下”、“底部”、“顶部”、“侧面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“向前”、“向后”等仅是相对方向而不是相对于固定坐标系的绝对方向(例如重力作用方向)。另外，在使用“实质上”或“近似于”描述特定测量、值或特征时，它是指在正常操作范围内可以实现所需结果的量，但是由于固有原因及误差，在系统允许的公差(例如1-2％)范围内存在一些可变性。因此，本说明仅作为示例，并不以其他方式限制本发明的范围。

Claims (49)

1.一种用于对母鲁尔接头进行杀菌的光学插头，所述光学插头包括：
插入端，其具有插入侧壁以及在所述插入端的近端的前窗；以及
底端，其具有在所述底端的远端的底部窗口，由此光能够进入所述底部窗口并穿过所述插入侧壁和所述前窗射出。
2.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述插入端为轴对称的。
3.根据权利要求1所述的光学插头，所述插入端还包括在所述插入侧壁和所述前窗之间的斜面。
4.根据权利要求3所述的光学插头，其中，所述插入侧壁与所述斜面相接处的所述插入端的直径范围为大约3.925mm至4mm。
5.根据权利要求4所述的光学插头，其中，所述插入侧壁是截头圆锥形并具有大约6％的斜率。
6.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述光学插头由熔融石英构成。
7.根据权利要求6所述的光学插头，其中，所述插入侧壁和所述前窗被研磨至大约1500粒度的表面光洁度。
8.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述插头由蓝宝石构成。
9.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述插入侧壁和所述前窗被研磨至大约1500粒度的表面光洁度。
10.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述底端的侧壁和底部窗口被抛光以具有光学透明的表面光洁度。
11.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述底端部分的长度具有特定的长度、直径以及折射率以起到通过内部反射将光线从所述底端传输至所述插入端的导光管的作用。
12.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述底端为轴对称的。
13.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述底端的横截面是正多边形(例如正方形、六边形)。
14.根据权利要求1所述的光学插头，其中，所述前窗和所述底部窗口涂覆有抗反射涂层。
15.根据权利要求1所述的光学插头，所述底端限定至少一个具有内部反射的光混合棒，其中，防止进入所述底部窗口的光线在到达所述插入端之前逸出。
16.一种用于对母鲁尔接头进行杀菌的杀菌器，包括：
光学插头，所述光学插头包括：底端；插入端；以及在所述插入端的近端的前窗，其中，所述插入端适于插入至所述母鲁尔接头内；
杀菌器主体，所述主体包括导管线束和母鲁尔接头线束；以及
至少一个光源，其中，光能够穿过所述光学插头进行辐射，从而对所述母鲁尔接头和至少一部分导管进行杀菌。
17.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器主体防止环境光进入所述杀菌器。
18.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述至少一个紫外线光源是UV-C光源。
19.根据权利要求18所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约200nm至280nm范围的光。
20.根据权利要求18所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约260nm至270nm范围的光。
21.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述至少一个紫外线光源是UV-C光源和UV-A光源。
22.根据权利要求21所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约200nm至280nm范围的光，并且所述UV-A光源提供大约315nm至400nm范围的光。
23.根据权利要求21所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约200nm至280nm范围的光，并且所述UV-A光源提供大约360nm至370nm范围的光。
24.根据权利要求21所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约260nm至270nm范围的光，并且所述UV-A光源提供大约315nm至400nm范围的光。
25.根据权利要求21所述的杀菌器，其中，所述UV-C光源提供大约260nm至270nm范围的光，并且所述UV-A光源提供大约360nm至370nm范围的光。
26.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器还包括向所述至少一个紫外线光源和其他内部组件提供电力的装置。
27.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器还包括控制或调节所述至少一个紫外线光源的光输出或占空比的装置。
28.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器还包括自校准所述至少一个紫外线光源的光输出的装置。
29.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器还包括供操作者用来操作所述设备的装置。
30.根据权利要求16所述的杀菌器，其中，所述杀菌器还包括供所述设备用来向操作者报告操作或功能状态的装置。
31.一种对母鲁尔接头和连接至所述母鲁尔接头的导管进行杀菌的方法，所述方法包括：
将光学插头的插入端插入所述母鲁尔接头；
将所述导管放入杀菌器的导管线束中；
将所述母鲁尔接头放入所述杀菌器的母鲁尔接头线束中；
闭合所述杀菌器；以及
开启至少一个紫外线光源，以使紫外线进入所述光学插头并照射所述母鲁尔接头和所述导管。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述至少一个紫外线光源是UV-C光源。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约200nm至280nm范围的光。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约260nm至270nm范围的光。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，所述至少一个紫外线光源是UV-C光源和UV-A光源。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约200nm至280nm范围的光，并且所述UV-A光源发射大约315nm至400nm范围的光。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约260nm至270nm范围的光，并且所述UV-A光源发射大约315nm至400nm范围的光。
38.根据权利要求35所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约200nm至280nm范围的光，并且所述UV-A光源发射大约360nm至370nm范围的光。
39.根据权利要求35所述的方法，其中，所述UV-C光源发射大约260nm至270nm范围的光，并且所述UV-A光源发射大约360nm至370nm范围的光。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，将所述UV-A光源单独开启特定的持续时间，然后开启所述UV-C光源，使得所述UV-A光源和UV-C光源同时工作。
41.根据权利要求31所述的方法，其中，对所述至少一个紫外线光源中的一个或多个的光输出进行调制，以产生具有特定结构特征(例如占空比和频率)的光强度波形。
42.根据权利要求31所述的方法，其中，所述至少一个紫外线光源是UV-A光源和UV-C光源，并且其中，将所述UV-A光源单独开启预定时间段，然后关闭，然后将所述UV-C光源开启预定时间段，然后关闭，从而依次开启所述UV-A光源和UV-C光源，并且所述UV-A光源先于所述UV-C光源。
43.一种用于光学插头的盖，包括：
前端；
侧壁；以及
后部开口，其适于待插入所述后部开口的光学插头，其中，所述盖是用于光学插头的中空护套，并且其中，所述盖的尺寸和形状被设计成适合覆盖光学插头的至少一部分。
44.根据权利要求43所述的盖，其中，所述盖由紫外线透射材料构成。
45.根据权利要求44所述的盖，其中，所述紫外线透射材料选自由氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)组成的组。
46.根据权利要求43所述的盖，其中，所述侧壁是截头圆锥形。
47.一种用于对母鲁尔接头进行杀菌的系统，包括：
光学插头，其被配置成将光传输至母鲁尔接头中，所述光学插头包括：
插头插入端，其具有插头插入侧壁以及在所述插入端的近端的插头前窗；以及
底端，其具有在所述底端的远端的底部窗口，由此光能够进入所述底部窗口并穿过所述插头插入侧壁和所述插头前窗射出；以及
用于所述光学插头的盖，所述盖包括：
盖插入端，其具有盖前端和盖侧壁；以及
后部开口，其适于待插入所述后部开口的光学插头，其中，所述盖是用于光学插头的中空护套，并且其中，所述盖的尺寸和形状被设计成适合覆盖光学插头的至少一部分。
48.根据权利要求47所述的系统，其中，所述光学插头的所述盖由紫外线透射材料构成。
49.根据权利要求48所述的盖，其中，所述紫外线透射材料选自由氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)组成的组。
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