CN204337351U - 用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，包括红外半导体激光器、紫外半导体激光器、光纤准直器、变焦耦合透镜组、红外光束扫描转镜、以及紫外光束扫描转镜。本实用新型可以在多种模式和场合下得到应用，能够在医疗与重症监护感染防治领域，为减少致死致残率，尽快恢复健康作出重要贡献；采用双波段强激光灭菌的方式，同时整合利用红外激光加热效应强、紫外激光蛋白分子电离破坏效应强的优势，灭菌速度快、彻底、效率高；本系统便携可重复使用，不接触人体，亦不对人体产生明显的直接或间接的影响，便于实现。

Description

用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统

技术领域

本实用新型属于激光灭菌技术，具体是指一种用于医疗器械的转镜扫描式基于紫外与红外双波段的半导体激光灭菌系统。

背景技术

随着现代急救医学的不断发展,危重病患者综合诊治方法越来越多,救治成功率也在不断提高。然而,随着抗生素的广泛应用和耐药菌株的不断出现,医院感染已成为医学界关注的重要问题。由于重症监护病房(intensive care uni,t ICU)收治的患者存在病情重、接受有创抢救措施多等特点,使其医院感染的患病率较普通病房高3~18倍,接近50%。根据2014年最新统计资料，医院内各大科室重症监护室，特别是神经外科重症监护室、ICU病房等危急重症患者集中的加护病房，由于院内感染即入院后新发生、在医院内接触病原体导致的感染成为院内感染，导致的严重呼吸道感染成为导致患者病情恶化甚至死亡的重要原因之一。

综合创伤救治和重症监护治疗感染高发的情况，可以发现两者间存在着以下几个方面的共性：一是患者大多接受了医源性有创治疗如手术、气管切开等；二是均在同一相对密闭空间内同时治疗多名伤员、病员；三是两种情况下伤病员感染率均高于一般情况，感染往往导致恶性后果。

而解决以上两种重要情况下的抗感染困境，首先要控制好医疗器械的病原体传播。目前常规采用的办法主要有医疗器械的高温高压灭菌、化学药剂的消毒、紫外荧光的照射等综合措施。但是，在紧急条件下，伤员救治时间紧、工作量大、条件有限，往往因为灭菌设备庞大沉重，化学药剂携带数量有限，且以上所述方法均需要较长时间才能起效，达不到消毒灭菌要求。在医院重症监护病房，加上人员、病员流转频繁，医疗器具消毒依赖现有方法，主要是紫外光照和空气过滤，难以维持较高的无菌状态，院内感染难以消除。

激光在医学中的应用研究近年来逐渐兴起。激光灭菌技术较普通光学灭菌技术的优势已经被医疗产品研发领域受到了重视，但目前的激光灭菌技术主要采用CO₂激光，红外激光效率低、体积庞大、不易光纤传输、操作不便且波长单一，灭菌效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，克服现有常用物理化学灭菌和消毒技术灭菌不彻底、速度慢、效率低、设备庞大沉重问题，实现多波段激光对医疗器械表面大范围的自动化高效灭菌。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，包括红外半导体激光器、紫外半导体激光器、光纤准直器、变焦耦合透镜组、红外光束扫描转镜、以及紫外光束扫描转镜；其中

红外半导体激光器：产生红外波段激光，作为红外激光光源；

紫外半导体激光器：产生紫外波段激光，作为紫外激光光源；

光纤准直器：用于将红外半导体激光器产生的红外波段激光、紫外半导体激光器产生的紫外波段激光进行光纤耦合并准直输出；

变焦耦合透镜组：对经光纤准直器准直输出的光束进行扩束并输出；

红外光束扫描转镜：按照一定角度旋转，反射经过变焦耦合透镜组扩束后的红外激光束至被灭菌器械表面；

紫外光束扫描转镜：按照一定角度旋转，透射红外激光束，并反射经过变焦耦合透镜组扩束后的紫外激光束至被灭菌器械表面。

本实用新型通过采用现有的设备组合形成新的独立系统，用于医疗器械的灭菌消毒，本实用新型采用多波段的红外半导体激光器产生红外波段激光，紫外半导体激光器产生紫外波段激光，产生的红外波段激光束和紫外波段激光束通过光纤准直器准直输出，然后经过变焦耦合透镜组进行耦合并调整光斑的直径以及功率密度，最后通过红外光束扫描转镜和紫外光束扫描转镜的反射作用，形成杀菌面照射在被消毒灭菌的医疗器械表面，经过一定时间的照射作用，可以完全消除医疗器械表面的细菌，本实用新型的系统相对于现有技术而言，它包含有更多波段的激光，可以增加杀灭细菌的效率，使得不同波段的激光杀灭有针对性的细菌，而且，功率和电光转换效率高，体积小，重量轻，光纤可以弯曲和偏折，可靠性强，使用灵活方便且寿命长；变焦耦合透镜组可以对光斑大小以及功率密度进行调节，能够满足不同场合的灭菌需要；并使用转镜系统对医疗器械及相关物体表面进行大角度扫描，其细菌杀灭效率高，可以在多种模式和场合下得到应用，能够在医疗与重症监护感染防治领域，为减少致死致残率，尽快恢复健康作出重要贡献；采用双波段强激光灭菌的方式，同时整合利用红外激光加热效应强、紫外激光蛋白分子电离破坏效应强的优势，灭菌速度快、彻底、效率高；本系统便携可重复使用，不接触人体，亦不对人体产生明显的直接或间接的影响，便于实现。

所述的红外半导体激光器输出功率为0~50W，输出波长为808nm~980nm，功率波动<2% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm。

所述紫外半导体激光器输出功率为0~150mW，输出波长为375nm，功率波动<1% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm。

所述的光纤准直器输出光束的发散角<18mrad。

所述红外光束扫描转镜的镜面镀有808nm~980nm宽带全反膜，其反射率>99.9%。

所述的紫外光束扫描转镜的镜面镀808nm~980nm宽带红外增透膜、266nm~380nm宽带紫外全反膜，其紫外光反射率>99.9%。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本实用新型用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，提出了一种利用双波段即红外和紫外光纤耦合半导体激光进行激光灭菌的新方法，该方法及其装置采用光纤耦合输出的多波段半导体激光器，功率和电光转换效率高，体积小，重量轻，光纤可以弯曲和偏折，可靠性强，使用灵活方便且寿命长；激光模块散热简单，可以直接风冷；耦合透镜组可以对光斑大小以及功率密度进行调节，能够满足不同场合的灭菌需要；并使用转镜系统对医疗器械及相关物体表面进行大角度扫描，其细菌杀灭效率高，可以在多种模式和场合下得到应用，能够在医疗与重症监护感染防治领域，为减少致死致残率，尽快恢复健康作出重要贡献；

2本实用新型用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，采用双波段强激光灭菌方法，同时整合利用红外激光加热效应强、紫外激光蛋白分子电离破坏效应强的优势，灭菌速度快、彻底、效率高；

3本实用新型用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，便携可重复使用，不接触人体，亦不对人体产生明显的直接或间接的影响，便于实现。可满足医院医疗和平时重症监护室等多种应用场所的需求，包含了广大的用户群。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型原理框图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-红外半导体激光器，2-紫外半导体激光器，3-光纤准直器，4-变焦耦合透镜组，5-紫外光束扫描转镜，6-红外光束扫描转镜，7-被灭菌器械。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1所示，本实用新型用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，包括红外半导体激光器1、紫外半导体激光器2、光纤准直器3、变焦耦合透镜组4、紫外光束扫描转镜5、以及红外光束扫描转镜6；其中红外半导体激光器1作为红外激光光源，其输出功率为0~50W可调，输出波长为808nm~980nm可选，功率波动<2% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm，红外半导体激光器1产生的种子光束经准直后耦合进入光纤，然后输送到光纤准直器3，由光纤准直器输出至变焦耦合透镜组4，光纤数值孔径NA=0.22，芯径=200μm，长度为1.0m；紫外半导体激光器2作为紫外激光光源，其输出功率为0~150mW可调，输出波长为375nm，功率波动<1% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm，紫外半导体激光器2产生的种子光束经准直后耦合进入光纤，然后输送到光纤准直器3，由光纤准直器输出至变焦耦合透镜组4，光纤数值孔径NA=0.22，芯径=200μm，长度为1.0m；光纤准直器3带有尾纤，与红外半导体激光器1、紫外半导体激光器2的输出光纤相熔接，用于将红外半导体激光器1、紫外半导体激光器2产生的激光光束形成具有光斑直径大小约为4mm的近似平行高斯光束输出，光束的发散角<18mrad；变焦耦合透镜组4，其放大倍数为2至5倍，将经过光纤准直器3的输出激光进行扩束，通过改变变焦耦合透镜组4的焦距和放大倍数，将光束放大为具有一定光斑直径大小即8mm~20mm的近似平行高斯光束向自由空间输出；紫外半导体激光器2输出的紫外光束照射到紫外光束扫描转镜5，其镜面镀808nm~980nm宽带红外增透膜，用于透过红外激光；还镀有266nm~380nm宽带紫外全反膜，紫外光反射率>99.9%，紫外光束扫描转镜5的底座通过旋转电机带动，可进行0~180°大角度的偏转；红外半导体激光器1输出红外光束照射到红外光束扫描转镜6，镜面镀808nm~980nm宽带全反膜，反射率>99.9%，红外光束扫描转镜6的底座通过旋转电机带动，可进行0~180°大角度的偏转；红外激光束与紫外激光束按照一定角度扫描照射到被灭菌器械7的表面，本实施例中被灭菌器械7包括由手持式医疗器械如手术刀具、器皿等，还可用于医疗相关物体表面的杀菌如医护用被褥、床单、医疗支架等物品表面；本系统可根据不同细菌类型的杀灭效果，利用可变焦透镜组和功率旋钮对激光光斑大小和输出功率进行调节，并使用紫外光束扫描转镜5、红外光束扫描转镜6对被灭菌器械7以及与医疗相关的物体表面进行大角度高速扫描、消毒灭菌，本系统具有体积小、重量轻、可靠性强、大角度扫描速度快、电光转换效率和细菌杀灭效率高等优点，具有广泛应用的潜力。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：包括红外半导体激光器（1）、紫外半导体激光器（2）、光纤准直器（3）、变焦耦合透镜组（4）、红外光束扫描转镜（6）、以及紫外光束扫描转镜（5）；其中

红外半导体激光器（1）：产生红外波段激光，作为红外激光光源；

紫外半导体激光器（2）：产生紫外波段激光，作为紫外激光光源；

光纤准直器（3）：用于将红外半导体激光器产生的红外波段激光、紫外半导体激光器产生的紫外波段激光进行光纤耦合并准直输出；

变焦耦合透镜组（4）：对经光纤准直器（3）准直输出的光束进行扩束并输出；

紫外光束扫描转镜（5）：按照一定角度旋转，透射红外激光束，并反射经过变焦耦合透镜组（4）扩束后的紫外激光束至被灭菌器械（7）表面；

红外光束扫描转镜（6）：按照一定角度旋转，反射经过变焦耦合透镜组（4）扩束后的红外激光束至被灭菌器械（7）表面。

2.根据权利要求1所述的用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：所述的红外半导体激光器（1）输出功率为0~50W，输出波长为808nm~980nm，功率波动<2% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm。

3.根据权利要求1所述的用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：所述紫外半导体激光器（2）输出功率为0~150mW，输出波长为375nm，功率波动<1% p-p，中心波长偏差<±3nm，光谱宽度<3nm。

4.根据权利要求1所述的用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：所述的光纤准直器（3）输出光束的发散角<18mrad。

5.根据权利要求1所述的用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：所述的紫外光束扫描转镜（5）的镜面镀808nm~980nm宽带红外增透膜、266nm~380nm宽带紫外全反膜，其紫外光反射率>99.9%。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的用于医疗器械的转镜扫描式双波段半导体激光灭菌系统，其特征在于：所述红外光束扫描转镜（6）的镜面镀有808nm~980nm宽带全反膜，其反射率>99.9%。