DE69912849T2

DE69912849T2 - Verfahren und gerät zum sterilisieren kleiner objekte

Info

Publication number: DE69912849T2
Application number: DE69912849T
Authority: DE
Inventors: Richard A. Eckhardt
Original assignee: UV-solutions Wellesley Hills LLC; UV-Solutions LLC
Current assignee: UV-solutions Wellesley Hills LLC; UV-Solutions LLC
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: US6461568B1; AU2591300A; CA2352239C; BR9916580A; KR20010099905A; EP1150719A2; CA2352239A1; EP1150719B1; DE69912849D1; WO2000038740A2; WO2000038740A3; AU770190B2; JP4363786B2; CN1174776C; CN1330559A; JP2002533162A

Description

Hintergrund der Erfindung:
Eine Anzahl kleiner im täglichen Leben verwendeter Objekte können als Transportmechanismus für krankheitsverursachende Mikroorganismen dienen. Gegenstände, die von verschiedenen Personen in die Hand genommen werden oder angeatmet werden, oder die in Kontakt mit durch andere Personen oder Tiere kontaminierte Oberflächen kommen, können selber kontaminiert werden. Falls diese Gegenstände dann mit dem Mund, der Nase, den Augen oder anderen Körperöffnungen oder einem Bereich verletzter Haut in Kontakt kommen, können sie Krankheiten auf die Person übertragen oder eine Infektion verursachen.
Dieses Kontaminationsproblem ist insbesondere akut bei Gegenständen, die durch Kinder verwendet werden, da diese dazu neigen, kleine Gegenstände in ihren Mund zu stecken oder größere mit ihrem Mund zu berühren. Manche von Kindern verwendete Vorrichtungen sind dazu gedacht, in dem Mund des Kindes platziert zu werden, wie etwa Flaschensauger, Schnuller, Beißringe usw.. Nach dem diese Geräte oft von dem Kind auf kontaminierte Oberflächen, wie den Boden, fallengelassen werden, ist es wünschenswert, eine schnelle und einfache Methode, diese, bevor sie dem Kind zurückgegeben werden, zu sterilisieren. Ein üblicher Ansatz, solche Gegenstände zu sterilisieren, war bisher, diese in kochendes Wasser zu halten.
Für andere Gegenstände, die sowohl von Erwachsenen als auch von Kindern verwendet werden, wie etwa Zahnbürsten, Kontaktlinsen, Kämme, Haarbürsten, Ess- und Trinkutensilien, medizinische und zahnmedizinische Vorrichtungen, usw. kann es ebenfalls erforderlich sein, diese zu sterilisieren, um die Möglichkeit einer Krankheit oder Infektion durch den Gebrauch solcher Gegenstände zu verringern.
Ein Ansatz, Gegenstände zu sterilisieren, ist, den Gegenstand einem kontinuierlichen ultraviolettem (UV) Lichtstrom auszusetzen, der von einer Sterilisationslampe produziert wird. Systeme, die diesen Ansatz implementieren, erfordern typischerweise irgendeine externe Energiequelle, wie etwa eine Verbindung mit einer Steckdose, um die Lampe über längere Zeitperioden zu betreiben. Diese erforderliche Verbindung macht diese Systeme typischerweise nicht tragbar. Wenn solche Systeme in der Nähe eines Waschbeckens verwendet werden (z. B. zum Sterilisieren einer Zahnbürste) ist zusätzlich ein elektrischer Schlag oder ein tödlicher elektrischer Schlag möglich.
Zusammenfassung der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf Methoden und eine Vorrichtung zum Sterilisieren kleiner Gegenstände gerichtet. Die Methoden und die Vorrichtung verwenden einen Blitz ultravioletten Lichts aus einer ultravioletten-Lichtquelle, um die kleinen Gegenstände zu sterilisieren. In einigen Ausführungsformen dient ein Abschnitt des kleinen Gegenstandes dazu, eine Arretierungsvorrichtung zu deaktivieren und einem Sterilisator den Betrieb zu ermöglichen.
In einer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein tragbarer Sterilisator zur Sterilisierung eines kleinen Gegenstandes offenbart. Der tragbare Sterilisator dieser Ausführungsform weist ein Gehäuse mit Wänden auf, die eine Kammer innerhalb des Gehäuses zur Aufnahme eines Abschnittes des kleinen Gegenstandes bestimmen. Der tragbare Sterilisator weist ebenfalls eine innerhalb des Gehäuses angeordnete ultraviolette Lichtquelle auf, so dass ultraviolettes Licht, das von der ultravioletten Lichtquelle ausgesendet wird, in die Kammer eindringen kann. Außerdem weist diese Ausführungsform eine Batterieaufnahme, die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Batterie aufzunehmen, und eine elektronische Steuerung auf, die zwischen der Batterieaufnahme und der ultravioletten Lichtquelle angeschlossen ist, die so ausgebildet ist, zumindest einen Energiepuls der ultravioletten Lichtquelle zuzuführen, so dass die ultraviolette Lichtquelle einen Blitz ultravioletten Lichts erzeugt. Der tragbare Sterilisator dieser Ausführungsform weist außerdem eine Arretiervorrichtung auf, die einen Betrieb des Sterilisators deaktiviert, es sei denn, der Abschnitt des kleinen Gegenstandes befindet sich innerhalb der Kammer.
Die vorliegende Erfindung offenbart ferner einen kleinen Gegenstand zum Gebrauch mit dem tragbaren Sterilisator. Der kleine Gegenstand weist ein erstes Ende zum Einführen in den tragbaren Sterilisator und ein Paarungsmerkmal auf, das so ausgebildet ist, um eine Arretiervorrichtung des tragbaren Sterilisators zu deaktivieren.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Sterilisieren eines kleinen Gegenstandes. Das Verfahren weist einen Schritt auf, gemäß dem zumindest ein Abschnitt des Gegenstandes in dem Sterilisator platziert wird, so dass eine Arretiervorrichtung des Sterilisators deaktiviert wird. Das Verfahren weist ebenso das Aussetzen des Abschnittes des kleinen Gegenstandes in dem Sterilisator einem ultravioletten Lichtblitz auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gezeigt und beschrieben, in denen gleiche Gegenstände durch die gleichen Bezugsbezeichnungen bezeichnet werden, wobei:
1 ein Beispiel einer Ausführungsform eines tragbaren Sterilisators ist,
2 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines tragbaren Sterilisators ist,
3 eine Querschnittsseitenansicht eines Beispiels eines Sterilisators ist, die einen darin zur Sterilisation aufgenommenen Schnuller zeigt,
4A eine Endansicht eines Schnullers mit einem Flansch zeigt, der für eine Paarung mit einer Arretiervorrichtung entworfen ist,
4B eine Seitenansicht einer Zahnbürste zeigt,
4C eine Seitenschnittansicht eines tragbaren Sterilisators ist, die einen darin aufgenommenen Trinkbecher zeigt,
5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Steuerelektronik einschließlich der Energiequelle ist, und
6 ein Beispiel eines schematischen Diagramms eines batteriebetriebenen Xenonblitzlampen-Betriebsschaltkreises zeigt, der bei einem tragbaren Sterilisator verwendet werden kann, um ein ultraviolettes Licht mit hoher Intensität zu erzeugen.
Detaillierte Beschreibung
1 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform eines tragbaren Sterilisators 10. Der Sterilisator 10 dieser Ausführungsform nimmt einen kleinen Gegenstand (oder einen Abschnitt davon), wie einen Schnuller, eine Zahnbürste oder einen Trinkbecher, in einer Kammer 12 auf. Der Sterilisator 10 sterilisiert den kleinen Gegenstand, indem er ihn einem Blitz ultravioletten Lichts aus einer ultravioletten Lichtquelle 14 aussetzt. In manchen Ausführungsformen kann der Sterilisator mehr als einen Blitz ultravioletten Lichts erzeugen. Die Bezeichnung "Blitz", wie sie hier mit Bezug auf die ultraviolette Lichtquelle 14 verwendet wird, bedeutet, dass die ultraviolette Lichtquelle nicht länger als eine Sekunde kontinuierlich betrieben wird. In manchen Ausführungsformen kann die ultraviolette Lichtquelle 14 nicht kontinuierlich für länger als ungefähr 0,5 Sekunden als Blitz betriebenen werden. In anderen Ausführungsformen kann es sein, dass die ultraviolette Lichtquelle 14 kürzer als ungefähr 100 Millisekunden betrieben wird.
Die ultraviolette Lichtquelle 14 kann zum Beispiel eine Blitzlampe mit hoher Intensität sein, wie ein gepulstes Xenonlicht. Ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 160 bis 300 Nanometern kann für manche Mikroorganismen tödlich sein und ist deshalb wirksam für die Sterilisierung von Gegenständen. Eine Gesamtbestrahlung von ungefähr 10 Milliwattsekunden ultravioletter Lichtenergie pro Quadratzentimeter ist ausreichend, um die meisten Oberflächen kleiner Gegenstände wie Schnuller, Flaschensauger, Zahnbürsten oder Trinkbecher effektiv zu desinfizieren. Die Menge ultravioletter Lichtenergie zur Sterilisierung eines Gegenstandes ist abhängig von den Eigenschaften der Oberfläche und den Umgebungsbedingungen, wie der Temperatur, weil die Bestrahlung der Oberfläche des Gegenstandes mit ultraviolettem Licht dessen Temperatur erhöht und die Effektivität der Sterilisation mit ultraviolettem Licht beeinflusst.
Gepulste Xenonlampen erzeugen normalerweise Licht innerhalb des Wellenlängen-Spektrums von 160 bis 2000 Nanometern. Für viele Anwendungen des gepulsten ultravioletten Xenonlichts ist einen Wellenlänge von weniger als 380 Nanometern nicht erwünscht, so dass die übliche Glasumhüllung um das Xenongas so konstruiert ist, dass Licht mit einer Wellenlänge unterhalb von 380 Nanometern zurückgehalten wird. In einer Ausführungsform kann eine Xenonlampe mit ultraviolettes Licht durchlassendem Glas verwendet werden, um die Abgabe des sterilisierenden ultravioletten Lichts zu maximieren. In einer Ausführungsform kann die Umhüllung aus Quarz hergestellt werden.
Das ultraviolette Licht und das Licht, das im sichtbaren und im Infrarotwellenbereich (380 bis 2000 Nanometern) ausgesendet wird, stellt Energie zur sofortigen Aufheizung der Oberfläche des Gegenstandes, der sterilisiert werden soll, zur effektiveren Sterilisierung in einer kurzen Zeitdauer bereit. Dieser kurze Strahlungsenergieimpuls heizt die Oberfläche des Gegenstandes schnell auf, erwärmt aber typischerweise nicht das Innere des Gegenstandes. Der Strahlungsenergieimpuls braucht deutlich weniger Energie als die Erwärmung des gesamten Gegenstandes und beeinflusst die strukturelle Unversehrtheit des Gegenstandes weniger als es durch das Schmelzen des Kunststoffs verursacht würde.
Durch die Verwendung dieser "Blitz"-Technologie könnten kleine Gegenstände, wie Schnuller oder Flaschensauger mit einer Gesamtenergie der ultravioletten Lichtquelle 14 im Bereich von 1 bis 20 Joules sterilisiert werden. Xenon-Blitzlampen, die mit einer höheren Stromdichte im Xenongas betrieben werden, erzeugen für einen wirksameren Betrieb bei der Sterilisationsanwendung einen höheren Prozentsatz des erzeugten Lichts im ultravioletten Spektrum (einer Wellenlänge von 160 bis 380 Nanometern). Ein Beispiel einer solchen Blitzlampe ist eine Xenon-Kurzbogenlampe.
Alternativ könnte die ultraviolette Lichtquelle 14 ein kontinuierliches ultraviolettes Licht mit Wellenlängen im Bereich von 160 bis 380 Nanometern bereitstellen. Diese kontinuierliche Technik würde eine kontinuierliche Strahlungserwärmung des Gegenstandes vorsehen, die zu einem kleineren Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Gegenstandes und zu einer niedrigeren Oberflächentemperatur und deshalb zu einer geringeren Ausnutzung der Erhitzung führen würde.
In manchen Ausführungsformen weist der Sterilisator eine Arretiervorrichtung (nicht gezeigt) auf, die deaktiviert ist, wenn ein Abschnitt des kleinen Gegenstandes in der Kammer 12 aufgenommen ist. Wenn die Arretiervorrichtung deaktiviert ist, kann der Sterilisator 10 in Betrieb genommen werden (entweder automatisch oder durch die Steuerung eines Benutzers). In manchen Ausführungsformen kann die Arretiervorrichtung nicht deaktiviert werden, wenn der Gegenstand nicht eine Dichtung entlang der Kante der Kammer 10 bildet, so dass ultraviolettes Licht nicht aus der Kammer 12 entweichen kann. Eine Abdichtung des ultravioletten Lichts kann die Aussetzung eines Benutzers gegenüber dem ultravioletten Licht mit hoher Intensität, das durch die ultraviolette Lichtquelle 14 erzeugt wurde, reduzieren und die Möglichkeit eine Verletzung von diesem durch dieses vermeiden. Selbstverständlich kann die Lichtdichtung durch einen anderen Abschnitt des kleinen Gegenstandes erzeugt werden als jenen, der die Arretiervorrichtung deaktiviert.
Die Arretiervorrichtung kann auf einige verschiedene Arten implementiert werden. Zum Beispiel kann ein Überstand an einem Schnullerflansch oder dem Deckel einer Babyflasche einen mechanischen oder optischen Schalter im Sterilisator 10 aktivieren, um die Arretiervorrichtung zu deaktivieren. Alternativ kann ein Magnet im Schnuller oder dem Deckel der Babyflasche über einen Sensor im Sterilisator 10 erkannt werden, und, wenn der Magnet erkannt wurde, wird die Arretiervorrichtung deaktiviert. In einigen Ausführungsformen kann der Arretierschalter der Steuerungsschalter zum Betrieb des Sterilisators 10 sein. Falls der Arretierschalter der Steuerschalter zum Betrieb des Sterilisators 10 ist, würde der Vorgang des Einführens des Gegenstandes, der sterilisiert werden soll, und dadurch die Deaktivierung der Arretierungsvorrichtung den Betrieb des Sterilisators 10 einleiten.
Der Sterilisator 10 kann ebenfalls Benutzer-Anzeigeleuchten 16a, 16b, ... 16n aufweisen. Diese Benutzer-Anzeigeleuchten übermitteln einem Benutzer Informationen über den Sterilisator 10. Zum Beispiel könnte die Leuchte 16a anzeigen, dass der Sterilisator 10 an ist, dass Licht 16b könnte anzeigen, dass der Sterilisator 10 geladen und betriebsbereit ist, und das Licht 16n könnte anzeigen, dass die Arretiervorrichtung deaktiviert wurde, so dass es sein kann, dass der Sterilisator 10 im Betrieb ist. Viele andere Benutzeranzeigen können vorgesehen werden, wenn andere Informationen dem Benutzer übermittelt werden sollen, wie etwa die Energiemenge, die in der Batterie verbleibt.
Der Sterilisator 10 kann ebenfalls verschiedene Benutzer-Bedienungsschalter 18a, 18b, ... 18n aufweisen. Diese Benutzer-Bedienungsschalter versehen den Benutzer mit der Möglichkeit, den Betrieb des Sterilisators 10 zu steuern. Jedoch kann der Sterilisator 10 automatisch betrieben werden, nachdem die Arretierungsvorrichtung deaktiviert wurde, ohne dass diese Schalter verwendet werden. Die Benutzer-Betriebsschalter können zum Beispiel das Laden des Sterilisators 10 steuern und ob der Sterilisator 10 angeschaltet ist.
2 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines tragbaren Sterilisators 10. Der Sterilisator 10 weist ein äußeres Gehäuse 20 auf, das die äußeren Grenzen des Sterilisators definiert. Das äußere Gehäuse 20 könnte aus Metall, Kunststoff oder irgendeinem geeigneten Material zur Verwendung für tragbare elektronische Geräte gebildet sein. Das äußere Gehäuse 20 ist so ausgebildet, das eine Kammer 12 zur Aufnahme des Gegenstandes (oder eines Abschnitts davon), der sterilisiert werden soll, gebildet wird. Der Sterilisator 10 kann ebenfalls eine ultraviolette Lichtquelle 14 innerhalb des Gehäuses 20 aufweisen, die so angeordnet ist, dass sie ultraviolettes Licht in der Kammer 12 bereitstellt, wenn die ultraviolette Lichtquelle 14 aufleuchtet. Der Sterilisator 10 kann ebenfalls eine Stromquelle 22 und eine Steuerelektronik 24 aufweisen, die in Kombination elektrische Energie für die ultraviolette Lichtquelle 12 bereitstellen. Die elektrische Energie bringt die ultraviolette Lichtquelle 12 dazu, die Blitzentladung, die den Gegenstand sterilisiert, zu erzeugen. Die Stromquelle 22 kann eine Batterie sein, wie etwa eine 3 Volt Lithiumbatterie oder eine oder mehrere AA Batterien oder Ähnliches. Entsprechend kann die Energiequelle 22 eine Batterieaufnahme 26 innerhalb des äußeren Gehäuses 20 aufweisen, um die Batterien, die als Energiequelle verwendet werden können, aufzunehmen.
Der tragbare Sterilisator 10 ist zur Sterilisation kleiner Gegenstände wirksam, wie etwa zum Beispiel eines Schnullers, einer Zahnbürste oder eines Trinkbechers. Grundsätzlich erzeugt der Sterilisator 10 zumindest einen Blitz ultravioletten Lichts aus der ultravioletten Lichtquelle 14, wenn ein kleiner Gegenstand in der Kammer 12 platziert ist. Der Blitz ultravioletten Lichts sterilisiert jeden kleinen Gegenstand (oder einen Abschnitt davon), der sich innerhalb der Kammer 12 befindet. Wie unten beschrieben wird, kann der kleine Gegenstand selber Abschnitte aufweisen, mit einer Paarung mit dem Sterilisator 10, um den Betrieb des Sterilisators 10 zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform kann die Kammer 12 eine reflektierende Beschichtung 28 aufweisen, die auf zumindest einem Abschnitt von dieser angeordnet ist. Die reflektierende Beschichtung verursacht, dass das ultraviolette Licht in der Kammer 12 verteilt wird, und stellt dadurch sicher, dass das Licht aus der ultravioletten Lichtquelle 14 die gesamte Oberfläche des Abschnittes des Gegenstandes erreicht, der sich innerhalb der Kammer 12 befindet. Das reflektierende Material könnte ein Spiegel, Aluminiumfolie oder irgendein anderes Material, das Licht reflektiert, sein.
In 2 wird die Arretiervorrichtung, die durch die gestrichelte Linie dargestellt wird, mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. Die gestrichelte Linie zeigt, dass die Arretiervorrichtung 30 als Kontrolle dient, dass das offene Ende der Kammer 12 bedeckt ist (das heißt, dass eine Lichtdichtung hergestellt ist) bevor der Sterilisator funktioniert. Wie mit Bezugnahme auf 3–4c diskutiert wurde, kann ein Abschnitt des kleinen Gegenstandes selber dazu dienen, die Arretiervorrichtung 30 zu deaktivieren und den Betrieb des Sterilisators zu ermöglichen. Das heißt, dass der kleine Gegenstand ein Paarungsmerkmal aufweist, das so entworfen ist, dass es mit der Arretiervorrichtung 30 des Sterilisators 10 zusammenwirkt und diesen deaktiviert. Selbstverständlich kann das Licht durch einen Abschnitt des kleinen Gegenstandes abgedichtet werden, und die Arretiervorrichtung 30 kann durch einen anderen Abschnitt des kleinen Gegenstandes deaktiviert werden.
3 zeigt eine Querschnitts-Seitenansicht eines Beispiels für einen Sterilisator 10 mit einem darin zur Sterilisierung aufgenommenen Schnuller 32. Wie auch immer, andere kleine Gegenstände, wie etwa eine Zahnbürste oder ein Trinkbecher, können durch den Sterilisator 10 sterilisiert werden. Das offene Ende der Kammer 12 kann so bemessen sein, dass es zu der Form des Flansches 34 des Schnullers passt. In dieser Ausführungsform sind die Arretiervorrichtung 30 und der Flansch 34 gepaart. Das heißt, dass die Arretiervorrichtung 30 so konstruiert ist, dass ihre Form mit der Form des Flansches 34 übereinstimmt, und dass sie deaktiviert ist, wenn der Flansch mit der Arretiervorrichtung 30 gepaart ist. Daher dient ein Abschnitt des Schnullers 32 selber (damit ist der Flansch 34 gemeint) dazu, Licht im Sterilisator 10 abzudichten, um zu verhindern, dass ein Benutzer dem ultravioletten Lichts ausgesetzt wird, und dient ebenfalls dazu, den Betrieb des Sterilisators 10 durch Deaktivierung der Arretiervorrichtung 30 zu ermöglichen.
Kleine Gegenstände, wie etwa Schnuller, Flaschensauger, Zahnbürsten und Trinkbecher werden typischerweise aus Kunststoff oder organischen Materialien hergestellt. Viele Kunststoffpolymere und natürliche organische Materialien werden durch die Aussetzung gegenüber ultraviolettem Licht nachteilig beeinflusst. Um dieses Problem zu beseitigen, könnten die verwendeten Materialien der zu sterilisierenden Gegenstände Stabilisatoren gegenüber ultraviolettem Licht beinhalten. Die Stabilisatoren sind Standardplastikzusätze, die entwickelt wurden, um die Lebensdauer von Kunststoff zu erhöhen, der ultraviolettem Licht ausgesetzt ist, wie bei Anwendungen, in denen der Kunststoff direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Alternativ könnte das verwendete Kunststoffmaterial für ultraviolettes Licht (oder jedes Licht) undurchlässig gemacht werden, etwa durch das Hinzufügen von dunklen Farbstoffen. Zum Beispiel wird schwarzer Kunststoff typischerweise unter Verwendung von Kohlenstoffpartikeln gefärbt, die für jedes Licht, einschließlich ultraviolettem, undurchlässig sind. Die Kohlenstoffpartikel hindern das Licht daran, in das Plastik einzudringen, und schützen den Großteil des Kunststoffes vor einer Beschädigung infolge der Aussetzung gegenüber ultraviolettem Licht.
4A zeigt eine Endansicht eines Schnullers 32 mit einem Flansch 34, der so ausgebildet ist, dass er eine Paarung mit einer Arretiervorrichtung (nicht gezeigt) bildet. In dieser Ausführungsform weist der Flansch 34 mehrere Einkerbungen 36 auf, die Abschnitte einer Arretiervorrichtung an dem Sterilisator 10 aufnehmen. In diesem Beispiel kann die Arretiervorrichtung des Sterilisators 10 vier Überstände über einem drucksensitiven Ring oder mehrerer drucksensitiver Schalter aufweisen. Die Überstände rutschen durch die Einkerbungen 36 und ermöglichen dem Flansch 34, auf den Ring oder die Schalter Druck auszuüben, um die Arretiervorrichtung zu deaktivieren. Wie oben diskutiert wurde, kann die Arretiervorrichtung auf mehrere Arten implementiert werden, und in einer Ausführungsform dient ein Abschnitt des zu sterilisierenden Gegenstandes dazu, die Arretiervorrichtung zu deaktivieren.
4B zeigt eine Seitenansicht einer Zahnbürste 37. Die Zahnbürste 37 gleicht im Wesentlichen annähernd allen kommerziell erhältlichen Zahnbürsten. Jedoch weist die Zahnbürste 37 ebenfalls einen Flansch 38 auf, der an dem Griff angebracht ist. Ähnlich dem Flansch des Schnullers, der oben beschrieben wurde, ist dieser Flansch 38 dazu konstruiert, eine Arretiervorrichtung an einem tragbaren Sterilisator zu deaktivieren. Zusätzlich dient der Flansch 38 dazu, eine Lichtdichtung für die Kammer zu bilden. Der Flansch 38 könnte zusätzliche Merkmale aufweisen, welche die Arretiervorrichtung deaktivieren. Zum Beispiel könnte der Flansch 38 Einkerbungen ähnlich denen aufweisen, die oben mit Bezug auf den Schnuller beschrieben wurden.
4C ist eine Seitenschnittansicht des tragbaren Sterilisators 10, der einen darin aufgenommenen Trinkbecher 39 aufweist. Der Trinkbecher weist einen oberen Rand 41 auf, der in die Arretiervorrichtung 30 eingreift und diese deaktiviert, um einen Betrieb des Sterilisators 10 zu ermöglichen. Der Blitz ultravioletten Lichts aus der ultravioletten Lichtquelle 14 tritt in den inneren Bereich des Trinkbechers 39 ein und sterilisiert diesen. Es sollte erkennbar sein, dass der Trinkbecher 39, abgesehen von der Form selber, zusätzliche Merkmale aufweisen könnte, welche die Arretiervorrichtung deaktivieren. Zum Beispiel könnte der Trinkbecher 39 Einkerbungen ähnlich denen aufweisen, die oben mit Bezugnahme auf den Schnuller beschrieben wurden.
Die ganzen vorstehenden Beispiele kleiner Gegenstände, die sterilisiert werden können, sind nicht abschließend. Das heißt, die hierin enthaltene Lehre ist auf jeden Gegenstand anwendbar, der einen Abschnitt aufweist, der dazu geeignet ist, die Arretiervorrichtung eines Sterilisators zu deaktivieren. Obwohl einige Beispiele für die Abschnitte eines kleinen Gegenstandes, die eine Arretiervorrichtung deaktivieren können, offenbart wurden, wird ein Fachmann erkennen, dass eine Mehrzahl von Paarungsmerkmalen existieren, wie zum Beispiel ein Flansch, Überstände, die sich von dem kleinen Gegenstand erstrecken, und die eine Paarung mit dem Sterilisator 10 bilden, und Ähnliches.
5 ist ein Blockdiagram einer Ausführungsform der Steuerelektronik 24 einschließlich der Stromquelle 22. Grundsätzlich verwendet die Steuerelektronik 24 eine Hochspannungsstromquelle 40, die einen Kondensator zur Speicherung der Energie beinhaltet, welche die ultraviolette Lichtquelle 14 mit Strom versieht. Der Einfachheit halber wird auf die ultraviolette Lichtquelle 14 in diesem Beispiel als Blitzlampe Bezug genommen. Die hohe Spannung, die von der Hochspannungsstromquelle 40 erzeugt wird, liegt typischerweise im Bereich von 200 V bis 1000 V, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Blitzlampe. Kleine, lineare Blitzlampen werden üblicherweise mit Spannungen zwischen 200 V und 500 V betrieben, und kleine Kurzbogenblitzlampen werden mit Spannungen von 1000 V oder mehr betrieben. Die Spannung wird basierend auf den Spezifikationen der verwendeten Blitzlampe 14, der Gesamtenergie, die pro Blitz gewünscht ist, und dem gewünschten, maximalen Blitzstrom ausgewählt. Eine höhere Spannung wird bei gleicher Energie einen höheren Blitzstrom bereitstellen, was zu einem größeren Anteil des ausgegebenen Blitzlichtes im ultravioletten Spektrum führt.
Die Hochspannungsstromquelle 40 im Sterilisator 10 ist mit der Stromquelle 22 über einen Sicherheitsunterbrecherschalter 42 elektrisch verbunden. Der Sicherheitsunterbrecherschalter 42 wird durch die Arretierungsvorrichtung 30 (2) betätigt und ermöglicht der Stromquelle 22, die Hochspannungsstromquelle 40 mit Strom zu versehen, wenn die Arretierungsvorrichtung 30 deaktiviert ist. Dadurch verhindert der Sicherheitsunterbrecherschalter 42, dass der Sterilisator 10 in Betrieb genommen wird, wenn das Sterilisationsfach (damit ist die Kammer gemeint) geöffnet ist.
Die Energie pro Blitz in Joule wird durch die Gleichung bestimmt: ½CV², wobei C der Wert des energiespeichernden Kondensators in Farad ist, und V der Wert der Spannung in Volt ist. Für die Sterilisationsanwendung sollte die gewählte Spannung so hoch wie für die jeweilige Blitzlampe möglich sein, um die größte Menge ultravioletten Lichts zu erzeugen. Der Wert des Kondensators in der Hochspannungsenergiequelle 40 wird dann gewählt, um die gewünschte Energiemenge pro Blitz bereitzustellen. Die gesamte Energie für diese Anwendung wird für kleine Gegenstände, wie einem Schnuller oder einer Abdeckung einer Babyflasche mit einem Sauger, typischer Weise im Bereich von 1 bis 20 Joule liegen. Die benötigte Energie ist eine Funktion daraus, wie effektiv das Licht von der Blitzlampe 14 auf den zu sterilisierenden Gegenstand gerichtet wird, der Größe und den Oberflächeneigenschaften des Gegenstandes und dem Lichtspektrum der Blitzlampe 14. Der Sterilisator 10 verwendet die kleinste Energiemenge, wenn er dazu konstruiert ist, die Energie zur Sterilisierung in einem einzigen Blitz bereit zu stellen. Demgegenüber kann eine Sterilisierung auch mit mehreren Blitzen erreicht werden, wenn die Gesamtenergie zur Sterilisierung des kleinen Gegenstandes größer ist als es für einen einzelnen Blitz praktikabel ist, oder wenn die Oberflächenerwärmung auf Grund eines einzelnen Blitzes unerwünscht ist.
Der Sterilisatorschaltkreis weist ebenfalls einen Blitzauslöseschaltkreis 44 auf, der sowohl mit der Hochspannungsstromquelle 40 als auch mit dem Sicherheitsunterbrecherschalter 42 verbunden ist. Der Auslöseschaltkreis 44 stellt einen Spannungspuls typischerweise im Bereich von 3 kV bis 15 kV bereit (abhängig von den Spezifikationen der Blitzlampe), um einen Lichtblitz aus der Blitzlampe 14 auszulösen. Der Blitzlampenauslöser 44 kann dazu konstruiert sein, automatisch betätigt zu werden, wenn die Spannung am Kondensator in der Hochspannungsstromquelle 40 den gewünschten Pegel erreicht. Der Sicherheitsunterbrecher 42 hindert den Blitzlampenauslöser 44 am Auslösen der Blitzlampe 14, falls die Arretierungsvorrichtung nicht deaktiviert wurde (das bedeutet, dass die Kammer nicht abgedichtet ist). In einer Ausführungsform kann die Hochspannungsenergiequelle 40 ein nicht gezeigtes Aktivierungssignal vom Benutzer empfangen (zum Beispiel über einen Schalter, wie oben beschrieben wurde), das es ermöglicht, dass der Kondensator geladen wird.
6 zeigt ein Beispiel eines schematischen Diagramms eines batteriebetriebenen Xenonblitzlampen-Betriebsschaltkreises, der bei einem tragbaren Sterilisator verwendet werden kann, um ultraviolettes Licht mit hoher Intensität zu erzeugen. Der Einfachheit halber zeigt das Diagramm nicht die Details des Sicherheitsunterbrechers 42, sondern stellt eher den Sicherheitsunterbrecher als zwei Schalter dar, die mit 42a und 42b bezeichnet sind. Der erste Sicherheitsunterbrecherschalter 42a verbindet die Hochspannungsstromquelle 40 mit der Stromquelle 22, wenn der Arretierungsschalter deaktiviert wurde. In einigen Ausführungsformen kann außerdem ein Einschalter 50 vorgesehen sein, der, es sei denn der Benutzer hat den Sterilisator aktiviert, die Hochspannungsstromquelle 40 von der Stromquelle 22 trennt. Der Benutzer kann den Stromschalter unter Verwendung eines der Schalter 18 (1) schließen.
Die Hochspannungsstromquelle 40 weist einen ersten an der Ausgangsseite des Sicherheitsunterbrecherschalters 42a parallel mit einem Kondensator 54 verbundenen Widerstand 52 auf. Eine erste Seite des Kondensator 54 ist mit einer ersten Seite einer ersten Eingangsspule 56 eines Hochspannungstransformators 58 verbunden. Die zweite Seite der ersten Eingangsspule 56 ist mit dem Kollektor eines Leistungstransistors 60 verbunden. Eine zweite Seite des Kondensators 54 ist mit der zweiten Seite einer zweiten Eingangsspule 62 des Hochspannungstransformators 58 verbunden. Eine erste Seite der zweiten Eingangsspule 62 ist mit der Basis des Leistungstransistors 60 verbunden. Der Emitter des Leistungstransistors 60 ist mit der Erde verbunden. Eine Diode 64 ist zwischen der Basis des Leistungstransistors 60 und der Erde mit der Anode der Diode 64 verbunden, die mit der Basis verbunden ist.
Die Kombination des ersten Widerstandes 52, des Kondensators 54, der ersten Eingangsspule 56, der zweiten Eingangsspule 62, des Leistungstransistors 60 und der Diode 64 bildet einen Niederspannungsoszillator 66. In einer Ausführungsform wird der Niederspannungsoszillator in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Komponenten im Bereich von 15 bis 20 kHz betrieben.
Die sekundäre Seite des Hochspannungstransformators 58 ist mit der Anode der Hochspannungsdiode 68 verbunden. Ein Energiespeicherkondensator 70 ist zwischen die Anode der Hochspannungsdiode 68 und die Erde geschaltet. Strom fließt durch die Hochspannungsdiode 68 und lädt den Energiespeicherkondensator 70 auf eine Spannung auf, welche die Blitzlampe 14 betreibt.
Die Hochspannungsstromquelle 40 ist, wie oben diskutiert wurde, mit dem Blitzlampenauslöser 44 verbunden. Der zweite bzw. dritte Widerstand 72 und 74 sind seriell miteinander und parallel zum Energiespeicherkondensator 70 verbunden. Die serielle Verbindung des zweiten Widerstandes 72 und des dritten Widerstandes 74 bildet eine Spannungsaufteilung, die den Auslösekondensator 76 auf einen Anteil der Spannung, die an dem Energiespeicherkondensator 70 anliegt, auflädt. Der Auslösekondensator 76 ist an einem Knoten 78 zwischen dem zweiten bzw. dem dritten Widerstand, 72 bzw. 74, und an einer erste Spule 82 des Auslösetransformators 84 angeschlossen.
Wenn die Spannung, die an dem Auslösekondensator 76 anliegt, den Grenzwert der Auslöse-Zweirichtungs-Thyristordiode (DIAC) 86 (die zwischen Knoten 78 und Erde geschaltet ist) erreicht, wird der Auslösekondensator 76 über den Auslösetransformator 84 entladen, der einen Spannungspuls erzeugt, der von der Auslöseelektrode (als Knoten 88 dargestellt) an der Blitzlampe 14 empfangen wird und diese unter Verwendung der in dem Energiespeicherkondensator 70 gespeicherten Energie zum Blitzen bringt. Ohne eine weitere Betriebssteuerung würde dieser Beispielschaltkreis diesen Vorgang so lange wiederholen, bis der Einschalter 50 und die Sicherheitsunterbrecherschalter 42a und 42b geschlossen werden.
Geeignete Werte für die oben beschriebenen Komponenten können wie folgt sein: Der erste Widerstand 52 = 1 K Ohm, der Kondensator 54 = 1 μF, der Energiespeicherkondensator 70 = 0,22 μF und die zweiten und dritten Widerstände 72 und 74 sind jeweils so bemessen, um die Spannung derart aufzuteilen, dass eine ausreichende Spannung am Auslösetransformator 84 anliegt, um die Blitzlampe 14 auszulösen. Wie ein Fachmann leicht erkennen wird, dienen die oben angegebenen Werte nur als Beispiel und können abhängig von der Art der Blitzlampe geändert werden.
Die Benutzersteuerung des Sterilisators (die mit Bezug auf 1 als Schalter beschrieben wurde), die den Einschalter 50 betätigt, um den Sterilisationszyklus einzuleiten, kann ein Taster sein, wie ein Druckschalter. Der Zyklus würde ein Aufladen des Energiespeicherkondensators 70 auf die gewünschte Spannung, ein Auslösen der Blitzlampe 14 und ein Ausschalten, um auf den nächsten Benutzerstart zu warten, beinhalten. Der Sterilisationszyklus könnte mehr als einen Blitz beinhalten, wenn der Sterilisator so konstruiert ist, dass er mehrere Blitze zur Sterilisation benötigt. Wie oben diskutiert wurde, könnte der Steuerungsschaltkreis einen oder mehrere Anzeigen, wie Leuchtdioden, aufweisen, um den Fortschritt des Zyklus anzuzeigen. Für manche Anwendungen könnte der Einschalter 50 der gleiche sein wie der erste Sicherheitsunterbrecherschalter 42a. Falls der Einschalter 50 und der Unterbrecherschalter 42a die gleichen sind, kann der Zyklus automatisch beginnen, wenn der kleine Gegenstand aufgenommen und die Arretiervorrichtung deaktiviert wurde. Eine zusätzliche Anzeige könnte dem Benutzer mitteilen, wann der Zyklus beendet ist.
Eine alternative Gestaltung des Sterilisators wäre, eine ultraviolette Dauerleuchte, wie eine Quecksilberdampfleuchte, als ultraviolette Lichtquelle 14 zu verwenden. Die Steuerelektronik 24 des Lampentyps ist ähnlich der, die für Fluoreszenzlampen verwendet wird, und wäre entsprechend der Herstellerspezifikationen hergestellt. Typischerweise werden diese Lampen in einem Spannungsbereich zwischen 100 V und 300 V betrieben und benötigen oft einen speziellen Startschaltkreis, um Heizvorrichtungen in der Lampe mit Energie zu versorgen und/oder einen Hochspannungsauslöser vorzusehen, um die Lampe einzuschalten. Benutzersteuerung und Sicherheitsunterbrecher für diesen Schaltkreis wären ähnlich denen für den oben beschriebenen Blitzlampeschaltkreis.
Die vorangegangene Beschreibung einiger Ausführungsformen ist lediglich veranschaulichend, nicht limitierend und wurde nur beispielhaft angeführt. Zahlreiche Abwandlungen und andere Ausführungsformen befinden sich innerhalb des Handlungsspielraumes eines Fachmanns und werden als in den Schutzbereich der Erfindung fallend angesehen.

Claims

Ein tragbarer Sterilisator zum Sterilisieren kleiner Gegenstände mit: einem Gehäuse mit Wänden, die eine Kammer innerhalb des Gehäuses zum Aufnehmen eines Abschnittes des kleinen Gegenstandes bestimmen; einer innerhalb des Gehäuses angeordneten UV-Lichtquelle, so dass das von der UV-Lichtquelle emittierte UV-Licht in die Kammer eintreten kann; einem Batterieaufnahmeelement, das zum Aufnehmen mindestens einer Batterie ausgebildet ist; einer Steuerelektronik, die zwischen der Batteriekammer und der UV-Lichtquelle verbunden ist, und die derart konfiguriert ist, dass zumindest ein Energiepuls zur UV-Lichtquelle zugeführt wird, so dass die UV-Lichtquelle einen UV-Lichtblitz erzeugt; und einer Arretiervorrichtung, die den Betrieb des Sterilisators abschaltet, es sei denn, der Abschnitt des kleinen Gegenstandes ist in die Kammer gestellt worden.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei die Kammer an zumindest einem Abschnitt ein Reflektiermittel aufweist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei die UV-Lichtquelle eine Blitzlampe ist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei die UV-Lichtquelle ein Xenon-Stroboskop ist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, des Weiteren mit einer innerhalb der Batteriekammer angeordneten Gleichstromversorgungsquelle.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei die Arretiervorrichtung von einem Teil des kleinen Gegenstandes deaktiviert wird.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei die Steuerelektronik einen mit der Arretiervorrichtung verbundenen Sicherheitsarretierschalter umfasst.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 7, wobei die Steuerelektronik des Weiteren eine Hochspannungsversorgungsquelle umfasst, die einen Ladekondensator umfasst, der von der Versorgungsquelle durch den Sicherheitsarretierschalter getrennt ist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 8, wobei die Hochspannungsversorgungsquelle den zumindest einen Energiepuls der UV-Lichtquelle zuführt.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei der kleine Gegenstand ein Schnuller ist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei der kleine Gegenstand eine Zahnbürste ist.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei das Deaktivieren der Arretiervorrichtung den tragbaren Sterilisators in Betrieb setzt.
Der tragbare Sterilisator nach Anspruch 1, wobei der tragbare Sterilisator nicht in Betrieb gesetzt wird, es sei denn der kleine Gegenstand bildet eine Abdichtung bezüglich Licht, die den Austritt des UV-Lichts aus der Kammer verhindert.
Ein kleiner Gegenstand zur Verwendung mit einem tragbaren Sterilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, mit: einem in den tragbaren Sterilisator einzuführenden ersten Ende; und einem Paarungsmerkmal, das derart konfiguriert ist, um eine Arretiervorrichtung des tragbaren Sterilisators zu deaktivieren.
Der kleine Gegenstand nach Anspruch 14, wobei der kleine Gegenstand ein Schnuller ist.
Der kleine Gegenstand nach Anspruch 14, wobei der kleine Gegenstand eine Zahnbürste ist.
Der kleine Gegenstand nach Anspruch 14, wobei der kleine Gegenstand ein Trinkbecher ist.
Ein Verfahren zum Sterilisieren eines kleinen Gegenstandes mit dem Schritt: Stellen zumindest eines Abschnittes des Gegenstands des in einen Sterilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, so dass eine Arretiervorrichtung des Sterilisators deaktiviert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 18 mit dem Schritt des Aussetzen des kleinen Gegenstandes einem UV-Lichtblitz für weniger als eine Sekunde.
Das Verfahren nach Anspruch 19 mit dem Schritt des Aussetzen des kleinen Gegenstandes einem UV-Lichtblitz für weniger als eine halbe Sekunde.