JP2020513268A - 微生物を破壊する紫外光を光源から標的に伝送する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明の対象は、１または複数の紫外線LEDを用いて生成される微生物を破壊する紫外光を光源から紫外光の標的に伝送する方法および装置である。本発明による方式では、生成される紫外光の特性を標的の必要性に応じて調節し、紫外光は、光源から可撓性光ファイバ要素(5)を介して紫外光の標的に伝送される。微生物を破壊する紫外光を伝送することに加えて、光ファイバによって実現される他の機能を同一の光ファイバ要素(5)を介して提供する。【選択図】図１

Description

詳細な説明

本発明は、微生物を破壊する紫外光を光源から標的に伝送する、請求項１の前段に記載の方法および請求項11の前段に記載の装置に関するものである。

本発明に係る方法および装置は、これ以降はより簡潔に方式と称し、創傷および炎症の治療、がん細胞の破壊、点滴注射に関連して静脈内に投与される流体、すなわち点滴液の殺菌、輸血に伴うドナー血液の殺菌、容器に食品を入れることに関連して販売容器および保存容器に送給される流体状の食材の殺菌など、微生物の破壊が必要とされる様々な現場において有利に用いることに適している。

殺菌は一般に、化学的手法により、無生物材料を使用して微生物を破壊して様々な感染を防止する方法と定義される。殺菌標的は、例えば、ドアノブ、公共施設の水栓および他の接触し得る物体、機械および装置、医療機器などの様々な表面、ならびに家庭用水である。細胞組織中または人間あるいは動物の皮膚上の微生物を破壊する場合、そのプロセスは、一般に、殺菌ではなく、消毒と称される。本明細書に共通の呼称「微生物の破壊」は、殺菌および消毒の両方の処置を指し示すが、用語「殺菌」および「治療」を使用した場合も、同一の概念を指し示す。

従来技術の方式では、微生物の破壊は、とくに、熱処理、化学処理および紫外線蛍光灯の光を用いて実施される。公知の熱処理方法として低温殺菌法があり、例えば、牛乳に処理を施す際、牛乳を所定の温度まで急速に加熱した後、例えばその保存温度まで冷却する。低温殺菌法およびその他の熱処理法における問題点は、エネルギー消費量が高いことであり、さらに、熱処理によって処理を施した液体の分子構造が変化することである。別の問題点は、低温殺菌を行うことにより、温室効果ガスが発生することである。さらに別の問題点は、低温殺菌法は、例えば創傷の治療および治癒にも、流体の殺菌にも適していないということである。

同様に、化学物質を用いて実施される微生物破壊では、塩素またはオゾンなどを使用する化学物質の残滓が、浄化する対象物の表面または物質中に留まることが多い。これらの残滓は、健康に有害な場合がある。また、使用した化学物質による反応生成物が、浄化する対象物の表面または物質中に残留する可能性もあり、反応生成物は、浄化する対象物または物質の特性を変化させる。そのため、化学物質による方法では、処理を施すべき液体などの物質の分子構造を変化させてしまう。化学物質による方法は、確かに創傷の浄化および殺菌に適しているが、創傷を治癒させるものではない。

微生物の破壊に使用されてきた方式として紫外光があり、紫外光は、所定の波長において微生物自体または微生物のDNAを破壊する特性を有する。紫外線蛍光灯は、主に、そのような場合に光源として使用されてきたものであり、その利点は、浄化する対象物または物質の性質を変化させないことにある。しかしながら、蛍光灯光は殺菌性が不正確であるという問題があり、この場合、当該蛍光灯を使用して特定の微生物を正確に破壊するように狙いを定めることができない。蛍光灯の性質が経年により変化するため、ますます不正確になってゆく。さらに、蛍光灯はエネルギー消費量が高いうえに、壊れやすく、耐用年数が比較的短いのに加え、蛍光灯にはとくに水銀が含まれていることから、耐用年数が過ぎると有害廃棄物となる。一般には、清浄な液体、すなわち実際上は水、加えて空気または固形材以外のものを蛍光灯により殺菌することは不可能であった。

米国特許出願公開第2015/0297767 A1号は滅菌方式について記載し、紫外線LEDによって生成される紫外光は、可撓性光ファイバ要素を介して滅菌標的に案内されるものであり、光ファイバ要素は石英ガラスファイバを含むものでよい。当該公報では、滅菌対象物に案内される紫外線の放射を測定するセンサについて述べている。同様に、当該公報では、方式にはコンピュータが含まれ、コンピュータを使用して測定結果に基づき紫外線放射量の調節が行われると記載している。この例では、放射量の調節はコンピュータによって自動的に行われる。手動による調節に関する説明はされていない。また、当該公報には、紫外光の案内の用に供する光ファイバ要素を、滅菌すべき対象物の照射にも利用することや、光ファイバを介して滅菌対象物を撮影することの記載がない。当該米国公報の図２による状態では、患者にとって非常に不都合な状態であり、苦痛であるとさえいえるであろう。なぜならば、滅菌装置の使用者は、光ファイバ要素の滅菌ヘッドがどこにあるのかも、ヘッドがどこに向かっているのかも確認できないためである。また、このような場合、滅菌によっても最良の結果は生じない。さらに、当該米国公報による方式は、コンピュータと共に使用するものであるため、高コストで複雑なものとなる。

上述した公知技術の微生物破壊に関する方式に共通する問題点は、その効果が広範囲にわたるため、正確に的を絞って微生物の破壊処理を行うことができないことである。

本発明は、上述の問題点を解消し、微生物を破壊する紫外光を光源から紫外光の標的に伝送する、環境に優しく、エネルギー効率がよく、安価で信頼性の高い方法および装置を提供することを目的とする。かかる紫外光を使用することにより、実行される微生物破壊によって治療する標的内／上に残滓がなく、治療を行う標的の性質を変化させない。別の目的として、汎用性があり、拡張可能で正確な方法および装置を提供し、これにより、必要に応じて所定の位置および特定の微生物に正確に的を絞って、微生物の破壊を行うことができる。さらに、微生物を破壊する紫外光を、たとえ不便な位置であっても可撓性石英ガラスファイバによって、光源から標的に容易かつ正確に伝送できる方法および装置を提供することを目的とし、本装置は軽量で、ある場所から別の場所への移動が容易であり、さらには、容易かつ迅速に作業環境に取り入れることができる。また、本発明のさらに別の目的として、微生物を破壊する際に、微生物を破壊する紫外光が伝送される要素と同一の光ファイバ要素を介して、治療を行う対象物を、カメラを用いて照射および撮影できる方式を提供する。本発明に係る方法は、請求項１の特徴部に記載の事項を特徴とする。同様に、本発明に係る装置は、請求項11の特徴部に記載の事項を特徴とする。本発明の他の実施態様は、その他の請求項に記載の事項を特徴とする。

本発明の目的を達成するために、本発明は、１または複数の紫外線LEDを用いて生成される微生物を破壊する紫外光を光源から紫外光の標的に伝送する方法を含み、本方法では、生成される紫外光の性質を標的の必要性に応じて調節する。さらに本方法では、微生物を破壊する紫外光は、可撓性光ファイバ要素を介して、光源から紫外光の標的に伝送される。好ましくは、微生物を破壊する紫外光が伝送されることに加えて、光ファイバで実行可能な他の機能も同一の光ファイバ要素を介して提供される。

また、本発明の目的を達成するために、本発明は、１または複数の紫外線LEDを用いて生成される微生物を破壊する紫外光を光源から紫外光の標的に伝送する装置を有し、本装置は、微生物を破壊する紫外光を生成し生成された紫外光を標的の必要性に応じて調節する制御装置を有する。制御装置には、微生物を破壊する紫外光を伝送する１または複数の光ファイバを有する可撓性光ファイバ要素が接続され、これにより、本装置で生成された紫外光は光源から紫外光の標的に伝送される。好ましくは、光ファイバ要素は、微生物を破壊する紫外光を伝送する光ファイバの他に、別の機能に対応する光ファイバも有する。

本発明に係る方法および装置、より簡潔に言い換えると、本方法に係る方式は、装置が軽量で小型であること、さらに、とくに可撓性光ファイバ要素を用いるため、微生物破壊における精度が高く、標的指向性および調節能力に優れているという利点を有する。この場合、必要に応じて、正確に規定された場所および特定の微生物に対し微生物破壊を行うことができるが、またその一方で、要望に応じて、現在公知技術の殺菌処理では通常は死滅してしまうであろう有用な微生物を残しておくこともできる。カメラを使用し、微生物を破壊する場所に微生物を破壊する紫外光を伝送する光ファイバ要素と同一の光ファイバ要素を介して、標的を照射することにより、標的指向性がさらに向上する。

別の利点は、エネルギー効率が良く、生態系に優しいことに加え、本発明による方式では標的または標的素材を変化させず、残滓も出ないことである。また、重要な利点の１つとして、治療標的に応じて本装置を簡単に拡張できる。さらに別の利点として、本方式で使用する紫外線LEDの耐用年数が長くなり、これにより、本装置の保守を行う間隔も長くなる。

以下に、本発明について、その実施態様のいくつかの例を挙げて、添付の簡略図を参照してより詳細に述べる。
本発明に係る方法で使用する本発明に係る一装置を、上側方から見た簡略斜投影図を示し、本装置は少なくとも制御装置および可撓性光ファイバ要素を含む。 図１に示す制御装置の表示パネルの簡略上面図を示す。 本発明に係る装置で使用する紫外線LEDを有するLED装置の前面図を示し、LED装置はその取付基部に据えられる。 図２による紫外線LEDを有し取付基部に据えられたLED装置の断面を示す簡略側面図であり、紫外線LEDは第１の手法により石英ガラスファイバに接続される。 図２による、紫外線LEDを有し取付基部に据えられたLED装置の断面を示す簡略側面図であり、紫外線LEDは第２の手法により石英ガラスファイバに接続される。 本発明に係る方式で使用される第１の操作装置の簡略側面図を示す。本装置は、例えば創傷の治療に使用される治療ヘッドであり、可撓性光ファイバ要素の第２の端部に配設される。 本発明に係る方式で使用される第２の操作装置が光ファイバ要素に接続された状態を上側方から見た簡略図を示す。本装置は、例えばアダプタを備えた注入カニューレであり、可撓性光ファイバ要素の第２の端部に配設される。 本発明に係る光ファイバ要素を注入カニューレに接続する方法の簡略断面図を示す。 本発明に係る方法および装置で使用する、微生物破壊の用に供する３つの異なる殺菌または治療ヘッドの簡略図を示す。 光ファイバ要素を注入カニューレに接続し、またはさらに殺菌流体につなげる、流体の流れがわずかだけ制限される状態における本発明に係る別の方式の簡略側部断面図を示す。 光ファイバ要素を注入カニューレに接続し、またはさらに殺菌流体につなげる、流体の流れが大幅に制限される状態における本発明に係る別の方式の簡略側部断面図を示す。 本発明に係る方法で使用する本発明に係る装置の別の制御装置を上側方から見た簡略斜投影図を示す。 図11に係る制御装置を上側方から見た簡略斜投影図を示し、本制御装置にはカメラが接続されている。 図11に係る制御装置の簡略上面図を示し、本装置には、カメラと、殺菌標的を照らすカメラ用の光源の双方が接続されている。 本発明に係る制御装置の出力コネクタの上面図を示す。本コネクタには、殺菌ヘッドもしくは治療ヘッドのいずれかを直接接続でき、または、紫外光をより遠くにある標的に伝送する光ファイバ要素の第１の端部を接続でき、または様々なアダプタを接続できる。 図１４に係る制御装置の出力コネクタおよびこのコネクタに接続されるアダプタの上面図を示す。アダプタは、追加の光源および／またはカメラなど、さらなる付加装置を可撓性光ファイバ要素に接続できる。 本発明に係る方式で使用する光ファイバ要素を、図13の線Ａ−Ａで切断した断面を示す。

図１は、本発明に係る方法において使用する、本発明に係る微生物を破壊、殺菌し、さらに治療を行う装置１を上側方から見た簡略斜投影図を示す。本装置は、小型で軽量なため、大きさおよび重量の観点から携行可能である。装置１は、箱型または他の適切な形状をした制御装置２および制御装置２に接続される光ファイバ要素５を有し、光ファイバ要素内には１以上の従来のファイバおよび／または石英ガラスファイバが配され、光ファイバ要素５は好ましくは可撓性である。制御装置２は、好ましくは別の台または支持体に制御装置２を結合する手段を有する。

制御装置２は、好ましくは、筐体内に配設された電源、制御電子回路、紫外線LEDを備える紫外線LED装置、生成される紫外光用の出力コネクタ４、紫外線LEDを照射および消光させる操作スイッチ3d、使用する紫外線LEDを状況に応じて選択する切換スイッチ3eを有し、さらに好ましくは、表示パネル３の接触感知式ディスプレイに設けられ、選択された紫外線LEDの調節を行う調節スイッチ3a、3b、3cも有する。また、制御装置２は、制御装置２のオンオフを切り換える電源スイッチ2aと、紫外光がオンの時、オン状態であることを示す信号ランプ2bと、選択される紫外線LEDおよび様々な調節部で調節される調節値を示す表示スクリーン3fも有する。

これに対応して、制御装置２に接続される光ファイバ要素５は、一重または多重構造の保護カバー5dおよび保護カバー内に設けられた１または複数の石英ガラス光ファイバ、すなわち石英ガラスファイバを有する。また、同一の光ファイバ要素５内の、好ましくは同一の保護カバー5d内に、例えば殺菌標的および／または治療標的の撮影および照明を行う別の光ファイバが設けられる。これらの光ファイバも、実際には、石英ガラスファイバでもよい。加えて、光ファイバ要素５は、光ファイバ要素５を制御装置２の出力コネクタ４または制御装置内のアダプタに接続する接続手段が設けられた第１の端部5aと、光ファイバ要素５を殺菌標的または治療標的に対し使用する殺菌または治療ヘッドに接続する接続手段が設けられた第２の端部5bとを有する。好ましくは、光ファイバ要素５の第２の端部5b自体も、標的の微生物を破壊する際に使用する殺菌ヘッドまたは治療ヘッドを含む。出力コネクタ４は、光ファイバ要素５の第１の端部5aと制御装置２との間の中間部品、すなわちアダプタの役割を果たす。

図1aは表示パネル３の簡略上面図を示し、表示パネル３は、好ましくは本発明に係る制御装置２の例えば接触感知式ディスプレイである。好ましくは、表示パネル3aは、紫外線LEDを調節する上述の調節スイッチ3a、3b、3cを有する。紫外線放射のパルス特性は、押圧式調節スイッチ3aを用いて調節する。第１の押圧式調節スイッチ3aは、途切れることなく強度を一定に保つ紫外線放射をオン状態にする用に供し、第２の押圧式調節スイッチ3aは、断続的、すなわちパルス状であるが、強度を一定に保つ紫外線放射をオン状態にする用に供し、第３の押圧式調節スイッチ3aは、強度が周期的に増減する紫外線放射をオン状態にする用に供する。第３の調節スイッチ3aは、紫外線放射の強度に影響を与えるものであり、調節スイッチ3bを使用して調節される強度の基準値の両幅側の既定量に応じて、強度が周期的に変化して低くなったり高くなったりする。調節値の変動幅は、好ましくは例えば基準値の約±５％である。

また、表示パネル３に設けられた第１のスライド式スイッチ3bは、紫外光の輝度を調節する際に使用するものであり、第２のスライド式スイッチ3cは、紫外光の波長／周波数を調節する際に使用するものである。紫外光の輝度の調節は、同時に、紫外線放射の強度にも影響を及ぼす。表示パネル３はさらに、好ましくは時限スイッチを有し、時限スイッチを使用して放射時間を調節することができる。標的に向けられる紫外光の特性を、上述の調節スイッチ3a、3b、3cおよび表示パネル３の時限スイッチを使用して、好ましくは手動で調節することにより、標的に最大限可能な殺菌成果および治療成果を実現できる適切な特性の紫外線放射量で、標的に確実に放射できる。また、表示パネル３は、好ましくは、タッチセンサ式ディスプレイに基づく操作スイッチ3dを有してスイッチ3dを使用して制御装置２の紫外線LEDの切換えを行い、さらに、使用する紫外線LEDを選択する切換スイッチ3eを有する。切換スイッチ3eを使用することで、使用する１または複数の紫外線LEDを選択する。選択は、例えば、紫外線LEDの名称、番号、数値または他の個別の標示に基づいて行う。切換スイッチ3eによって選択された１または複数の紫外線LEDは、調節スイッチ3a〜3cを使用して調節する。

表示スクリーン3fは、各選択状況および調節状況を表示することにより、これらの操作を円滑にできるように構成され、紫外線LEDが選択され、または紫外線LEDに調節値が提供される。

図２ないし図４は、本発明の方式で使用する、紫外線LED８を有し、取付基部６に取り付けられた１つのLED装置７を前方および側方から見た簡略図を示し、本装置は制御装置２の筐体内に配設されている。

図２は、取付基部６およびLED装置７が分離されている状態を前方から見た図を示す。取付基部６は、好ましくは、アルミニウムリングなどの金属製リングであるが、リング以外の形状であってもよく、また素材も金属以外のものでもよい。この場合、例えば、基部は矩形でもよく、さらに／または素材は可塑材または他の適切な複合材料でもよい。同様に、本図に示す円板状LED装置７もまた、他の異なる形状、例えば矩形であってもよい。また、LED装置７の紫外線LED８の数は変更可能である。例えば、１個のみでもよく、または例えば２、３、４、５、６、７、８、９、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20もしくはそれ以上の、適切な任意の数でもよい。

好ましくは、LED装置７の紫外線LED８はすべて、少なくとも紫外線LEDが伝送する紫外光の基本波長に関して相互に異なるものであるが、閾電圧に関して異なるものでもよい。基本波長／周波数は、所定の制限値の範囲で調節可能であり、制限値は好ましくは例えば基本値の約±５％である。このような調節では、紫外線LEDの電圧の調節および／または紫外線LEDに流れる電流の調節を行う。同様に、輝度／電力／強度の調節など、紫外線LED８の他の調節でも、紫外線LEDの電圧の調節および／または紫外線LEDに流れる電流の調節を行う。

本発明に係る方式で使用する紫外線LED８は、好ましくは石英ガラスファイバLEDであり、目的ごとに適切な紫外線領域の波長が選択される。LEDの波長域および出力は、LED装置７を異なる値の紫外線LEDを有する別のLED装置７に交換することで、迅速かつ概略的に調節できる。取付基部６は、制御装置２の筐体内に固定される。

図３は、紫外線LED８を有し取付基部６に据えられた図２に係るLED装置７の断面の簡略側面図を示す。本方式では、LED装置７の紫外線LED８のそれぞれは、光ファイバ要素５内の１本の石英ガラスファイバ11に出力コネクタ４を介して接続される。このため、それぞれの紫外線LED８に接続された制御装置２の内部石英ガラスファイバ９は、例えば、それぞれの石英ガラスファイバ９の端部を傾斜させることにより、出力コネクタ４内あるいは出力コネクタ４の前で集合させて、１本の石英ガラスファイバとなるように構成されている。このようにして、出力コネクタ４の出力端部において、唯一の送出石英ガラスファイバとなるか、あるいは好ましくは、光ファイバ要素５内で石英ガラスファイバ11に対して中心となる石英ガラス要素10となることで、紫外光は石英ガラス要素10を介して伝送され、光ファイバ要素５内中心部の石英ガラスファイバ11に達する。

出力コネクタ４の外縁にはねじ山が設けられ、ねじ山に光ファイバ要素５の第１の端部5aの締結要素を螺合できる。光ファイバ要素５の可撓部の被覆式保護カバー内の石英ガラスファイバ11は、ファイバ11のアダプタ11aにより、光ファイバ要素の保護カバー内の中央に配置されるため、光ファイバ要素５の第１の端部5aを制御装置２の出力コネクタ４に締結する際、光ファイバ要素５内の石英ガラスファイバ11と出力コネクタ４内から出ている石英ガラス要素10は、端部同士が極めて正確に接することができる。

図４は、紫外線LED８を有し取付基部６に据えられた図２に係るLED装置７の断面の簡略側面図を示す。本方式では、紫外線LED８は、図３に示す方式とは異なる手法で光ファイバ要素５に接続される。本方式では、LED装置７の３つの紫外線LED８は、光ファイバ要素５の保護カバー内の石英ガラスファイバ11に、出力コネクタ４を介して接続され、これにより、制御装置２の１本の内部石英ガラスファイバ９は、それぞれの紫外線LED８から出力コネクタ４に至る。このため、LED装置７の紫外線LED８と同じ数の傾斜のない石英ガラスファイバ９は、出力コネクタ４内の石英ガラス要素10の第１の端部に至る。それぞれの石英ガラスファイバ９の端部は、石英ガラス要素10の第１の端部に当たるように配設される。同様に、光ファイバ要素５内のそれぞれの石英ガラスファイバ11の端部は、石英ガラス要素10の第２の端部に端と端を接して極めて正確に当たるように配設されるため、制御装置２内の石英ガラスファイバ９のそれぞれの端部から発せられる紫外光は、光ファイバ要素５内の１本の石英ガラスファイバ11の端部に直接伝送される。

本方式では、出力コネクタ４の外縁にねじ山が設けられ、ねじ山に光ファイバ要素５の第１の端部5aの締結要素を螺合できる。光ファイバ要素５の可撓部の保護カバー内の石英ガラスファイバ11は、ファイバ11のアダプタ11aにより光ファイバ要素５内に配置される。したがって、光ファイバ要素５の第１の端部5aを制御装置２の出力コネクタ４に締結する際、光ファイバ要素５内の石英ガラスファイバ11の端部の位置および出力コネクタ４内の石英ガラスファイバ９の端部の位置は、石英ガラス要素10を介して相互に合致するため、端部同士を極めて正確に接するようにすることができる。本方式では、光ファイバ要素５内には、LED装置７の紫外線LED８と同じ数だけ石英ガラスファイバ11が配されている。例えば、紫外線LED８が12個ある場合、本方式では、光ファイバ要素５内の石英ガラスファイバ11の数も12個である。

好ましくは、石英ガラス要素10は様々な実施態様のすべてにおいて同様のものであってもよい。なぜならば、石英ガラス要素10を介して、紫外光を散乱することなくまっすぐに伝送するためである。この場合、石英ガラス要素10の直径は、例えば制御装置２内の唯一の石英ガラスファイバ９よりも大きくてもよい。石英ガラス要素10の断面積は、最大で、例えば、最大のLED要素７のすべての紫外線LED８の石英ガラスファイバ９の光さえも常に石英ガラス要素10を介して伝送できるほどの大きさでもよい。また、石英ガラス要素10の断面積は、紫外線LED８の数によって変更できるか、あるいは、石英ガラス要素10を完全に含めないことも可能であり、この場合、制御装置２内の内部石英ガラス要素10の端部は、光ファイバ要素５の石英ガラス要素11の端部までまっすぐに延びている。

図５は、光ファイバ要素５の第２の端部5bに配設された本発明に係る一処置具12の簡略側面図を示す。装置12は、例えば微生物の破壊、殺菌および治療に使用する治療作業部であり、光ファイバ要素５の可撓部分よりも厚みが大きい把持部12aを含み、把持部の先端には実際上の治療ヘッド5cが設けられる。治療ヘッド5cを介して、１または複数の紫外線LED８によって制御装置２に発生した紫外光13が、殺菌および／または治療すべき創傷14に伝送される。把持部12aは堅固な支持グリップとなり、紫外光を治療標的に極めて正確に狙うことが可能となる。本方式では、把持部12aは、汎用の標準型の光ファイバ要素５の第２の端部に、アダプタによって、すなわち取付部品によって連結される。よって、この場合、他の利用用途で使用されるものと同一の光ファイバ要素５を使用することができる。好ましくは、把持端部12aも、光ファイバ要素５の第２の端部に直接組み込んでもよい。このような場合、上述のように実施すると、光ファイバ要素５全体を創傷の治療または付随する何らかの用途にだけ使用することも可能である。

図６および図７は、光ファイバ要素５を、別の処置具12、すなわち注入カニューレ12bに接続した状態を示し、注入カニューレを使用して、例えば液状の薬剤、生理食塩水、栄養液または血漿を血管に投与できる。

図６は、光ファイバ要素５の第２の端部5bが注入カニューレ12bに連結されたときの状態を斜め上側方から見た簡略図を示し、図７は、光ファイバ要素５を注入カニューレ12bに連結する本発明に係る方式の側部断面の簡略図を示す。

本発明に係る方式では、光ファイバ要素５の第２の端部5bは、目的に応じた中間部品、すなわちアダプタを介して、注入カニューレ12bの注入バルブまたは注入ポート15に連結され、アダプタを注入バルブ15内に配設するように構成されている。好ましくは、アダプタは、注入バルブ15に適合する形状の石英ガラス要素16を有し、石英ガラス要素16はその第１の端部に円筒状の凹部を有し、凹部には、光ファイバ要素５の第２の端部5bおよびその石英ガラスファイバ11を適切に配設できる。

これに対応して、石英ガラス要素16の第２の端部は、注入カニューレ12b内の流体17と接するように配置される。この場合、制御装置２の紫外線LED装置７で生成される紫外光13は、注入カニューレ12bの注入バルブ15内の石英ガラス要素16を通過して、注入カニューレ12内の流体17に伝送される。石英ガラス要素16は、注入バルブ15内にしっかりと嵌合して、その第２の端部が注入カニューレ12b中の流体17に接するような形状であるため、流体17は、いかなる段階においても、光ファイバ要素５の第２の端部5bに接することはない。このような場合、光ファイバ要素５は使用後に破棄する必要はなく、それどころか、アダプタとしての機能を果たす安価な石英ガラス要素16を破棄するだけで十分である。

図８は、本発明に係る方法および装置において使用する３種類の異なる治療ヘッド5cの簡略側面図を示す。図8aは、全方向性球形治療ヘッド5cを示し、図8bは、例えばガンの治療に使用される治療ヘッド5cを示し、図8cは、創傷の治療など、的確な手当てに使用される治療ヘッド5cを示す。

好ましくは、その時々で常に特定の用途に最適であり、適切な付属物を備えている、様々な種類の治療ヘッド5cおよび／または殺菌ヘッドが設けられている。有利な方式の１つとして、目的に適した殺菌ヘッドを使用して、販売および保管用の容器に分注される流体物質を殺菌する。例えば、トマトソースまたは他の同様の流体物質をビンに分注する際に、本発明に係る装置の殺菌ヘッドを物質の流れに関連して分注装置とビンの間に配すると有利である。分注段階で、制御装置２によって紫外光の殺菌性を適切に調節する際と同時に、ビンに分注される物質が殺菌される。

好ましくは、石英ガラス要素16の第２の端部は、バルブとしての機能を果たす形状であり、注入カニューレ12b内の流体17に対する石英ガラス要素16の第２の端部の位置は、調節可能な配置である。このような例では、注入カニューレ12b内の流体の速度および／または流量は、石英ガラス要素16によって調節でき、この場合の当該調節および制御装置２の調節によって、注入カニューレ12b内の流体17に対し極めて高精度の殺菌効果を得ることができる。図９および図10はこの種の方式を示すものであり、石英ガラス要素16の第２の端部、すなわち注入カニューレ12b内の流体17に接触する端部は、実質的に円錐形に形成されている。図９は、ほぼ最大限の調節状態を示し、このときに、石英ガラス要素16はほとんど開いた状態である。この場合、注入カニューレ12b内の流体17の流れに制限はほとんどない。これに対し、図10は、石英ガラス要素16がほぼ閉じた状態を示し、この場合、石英ガラス要素16は流体の流れをほぼ完全に遮断する。図を明確にするために、図９および図10では、石英ガラス要素16の動きおよび調節に関する構成を示していない。

図11は、本発明に係る方法で使用する本発明に係る装置１の別の制御装置２を、上側方から見た簡略斜投影図を示す。本方式では、制御装置２は箱型ではなく、実質的にピストル型である。制御装置２は、ハンドル1aおよびポインタ部1bを有し、ポインタ部1bの自由端には、光ファイバ要素５の第１の端部5aを制御装置２に締結する出力コネクタ４が設けられている。出力コネクタ４については、図14および図15により詳しく図示する。また、図11による制御装置２は、その機能部および作業用スイッチ3a〜3fさらに電源スイッチも含む点が図１および図1bに係る制御装置２のパネルと実質的に同様な表示パネル３を有し、加えて、図１および図1bに係る制御装置２と実質的に同様に、制御電子回路および紫外線LED８を含む紫外線LED装置７も有する。

さらに、制御装置２では、好ましくはハンドル1aに、電源の役割を果たすバッテリまたは蓄電池が設けられ、制御装置２の重心をできる限り低く維持することで、制御装置２を使用する際に制御装置２を直立に保つことができる。必要に応じて、軽量の付加持体を、制御装置２の好ましくはポインタ部1bに締結することも可能であり、支持体により制御装置２を垂直に維持することができる。

図12および図13は、制御装置２と、別の補助装置および本発明に係る方式に属する付加装置との接続を示す。図12による方式では、制御装置２に、殺菌および／あるいは治療する標的の撮影を行う、ならびに／または、光ファイバ要素５の第２の端部5bを殺菌および／あるいは治療する標的に案内するカメラ18が接続されている。図13による方式では、制御装置２にはさらに、殺菌および／または治療する標的を照明するカメラ18用の光源21も接続されている。カメラ18には、コネクタ20およびアダプタ24を介して、カメラ18を光ファイバ要素５に接続する光ファイバ19が設けられ、これに対応して、光源21には、コネクタ23およびアダプタ24を介して光源21を光ファイバ要素５に接続する光ファイバ22が設けられている。これにより、カメラ18を使用して、主として紫外光を伝送する用に供する光ファイバ要素５を介して、実時間映像を撮影することができ、同時に、光ファイバ要素５を介して光源21によってカメラ18の視野を照明することもできる。また、カメラ18は、カメラ18で撮影した動画および／または静止画像素材を、タブレット、コンピュータまたは別の記憶装置などの別のデータ手段に記録および／または転送する手段を有する。画像素材は、例えばWi-Fi接続を利用した無線もしくは有線によって、またはカメラから直接、メモリスティックに伝送されるように構成されている。

図14は、本発明に係る制御装置２の出力コネクタ４の上面図を示す。出力コネクタ４には、微生物破壊殺菌ヘッドもしくは微生物破壊治療ヘッドを直接接続することができ、または紫外光をさらに遠くの標的に伝送する光ファイバ要素５の第１の端部5aを接続することができる。様々なアダプタを出力コネクタ４に接続することも可能であり、例えば、予備の光源21およびカメラ18など、様々な補助的および付加的装置を可撓性光ファイバ要素５に接続することができる。図15に、出力コネクタ４に接続されるある好適なアダプタ24を示す。アダプタ24は、フレーム部25および制御装置２の出力端部４にアダプタを固定する接続手段を有する。そのため、制御装置２によって伝送される紫外光は、実質的に変化することなく、アダプタ24を介して、実質的に制御装置２の出力端部４に相似形状のアダプタの出力端部４に伝わる。さらに、アダプタ24は、光源21の光ファイバ22をアダプタ24を介して光ファイバ要素５に接続する第１の付加コネクタ4a、およびカメラ18の光ファイバ19をアダプタ24を介して光ファイバ要素５に接続する第２の付加コネクタ4bを有する。また、アダプタ24は、別の付加コネクタを有していてもよい。カメラ18および光源21は、上述したアダプタ24の使用手法とは別の手法で光ファイバ要素５に接続させることも可能である。このような場合、例えば、付加コネクタ4aおよび4bは、例えば制御装置２に直接設けることも可能である。

図16は、本発明に係る方式で使用する光ファイバ要素５を、図13に示す線A-Aで切断した断面を示す。本発明に係る方式では、それぞれ異なる機能に対し用いられる光ファイバ11、26、27が同一の被覆式保護カバー5d内に配設され、保護カバー5dは、好ましくは多くの異なる保護支持層を有する。光ファイバ要素５には紫外光を伝送する石英ガラスファイバ11が１本だけ配されていることが好ましいが、上述したように、石英ガラスファイバは２本以上あってもよい。同様に、光源21用に１または複数の光ファイバ26が光ファイバ要素５に設けられ、さらに、カメラ18用に１または複数の光ファイバ27が光ファイバ要素５に設けられている。光ファイバ26および27もまた石英ガラスファイバであることが好ましいが、他の素材であってもよい。本質的なことは、紫外光を伝送する石英ガラスファイバ11と同様に、光源21およびカメラ18の光ファイバ26および27は同一の保護カバー5d内に設けられ、光ファイバ26、27は保護カバー5d内を光ファイバ要素５の第１の端部5aから第２の端部5bへと、紫外光伝送用の石英ガラスファイバ11と実質的に同一の状態で延伸することである。

上述の様々な処置具12は、光ファイバ要素５の第２の端部5bに接続されるものである。本明細書ですでに述べた通り、第２の端部5bは、好ましくは端部自体が処置具12としての機能を果たすことができ、その場合、別の処置具12も装置12に取り付けられる中間部品、すなわちアダプタも不要である。

本発明に係る方法を用いることにより、１または複数の石英ガラスファイバ11を含む光ファイバ要素５などの紫外光を良好に伝導する可撓性光ファイバ要素によって、紫外線LED光を、紫外光源すなわち制御装置２の紫外線LED８から、標的に移送すなわち伝送する。１つの調節が同時に別の調節に作用を及ぼす１または複数の以下の調節事項、すなわち、紫外光の強度、輝度、波長、周波数、作用の持続時間および／またはパルス特性、つまり光が連続的かパルス状かが、紫外光の伝送に伴い、必要に応じて、伝送の前または伝送時に制御装置２によって調節される。また、別の調節事項として、１または複数のLEDの選択が挙げられる。

紫外光の放射強度／強度の調節では、例えば紫外光の輝度を調節する。すべての調節は、同一の微生物破壊作業、殺菌作業または治療作業に関連して、上述の調節事項のいずれかに対して行うことができるが、必要に応じて、２つ以上の調節事項に対して行ってもよい。したがって、例えば、強度のみを調節してもよいが、必要であれば、他の調節事項、例えば紫外光の波長および／または周波数も同一の微生物破壊作業、殺菌作業または治療作業に関連して調節することも可能である。紫外線LED８の電圧を調節し、および／または紫外線LED８に流れる電流を調節することにより、輝度／出力／強度および波長／周波数の調節など、紫外線LED８のあらゆる調節が行われる。

本発明に係る方法において、光ファイバ要素５などの紫外光を良好に伝導する可撓性ファイバ要素は、紫外光源、すなわち制御装置２の１または複数の紫外線LED８と微生物破壊標的、殺菌標的または治療標的、すなわち作業標的との間に接続されることにより、光ファイバ要素５の第１の端部5aは、適切な中間部品、例えば制御装置２の出力端部４またはアダプタ24を介して、制御装置２に固定され、光ファイバ要素の第２の端部5bは、適切な中間部品、すなわちアダプタを介して、例えば創傷治療ヘッド5cが取り付けられた把持部12a、あるいは注入カニューレ12bの注入バルブ15などの処置具12、または他の所要の処置具12に接続される。好ましくは、とくに短尺のファイバ要素では、処置具12は、別の中間部品を設けずに、光ファイバ要素５の第２の端部に組み込んでもよい。このような場合、光ファイバ要素５は、例えば創傷の殺菌および治療など、特定の標的だけに使用される。

好ましくは、光ファイバ要素の第２の端部5bの位置および動作は、カメラ18を介してモニタし、カメラ18は、光ファイバ要素の第２の端部5bならびに殺菌および／または治療する標的付近の光ファイバ要素５を介して、実時間映像および／または静止画像を撮影する。同様に、カメラ18の視界を、好ましくは、光ファイバ要素５を介して光源21によって照明する。

上述した様々な方式および構成は、本発明の１または複数の他の構成と併せることにより、進歩性を有する特徴となり得る。

当業者には明白なことであるが、本発明は上述の例のみに限定されるものではなく、以下に示す特許請求の範囲内で変更してもよい。したがって、例えば、制御装置、光ファイバ要素および殺菌標的または治療標的に用いる処置具の構造および動作も、上述のものと異なっていてもよい。

Claims (21)

1. 生成される紫外光の特性を標的の必要性に応じて調節し、該紫外光を光源から可撓性光ファイバ要素(5)を介して前記光の標的に伝送する１または複数の紫外線LED(8)を用いて生成される微生物を破壊する紫外光を光源から光の標的に伝送する方法であって、微生物を破壊する紫外光を伝送することに加えて、光ファイバによって実現される他の機能を前記光ファイバ要素(5)を介して提供することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、微生物を破壊する紫外光は携行型の制御装置(2)で生成され、可撓性光ファイバ要素(5)の第１の端部(5a)は前記制御装置(2)の光源の前方に取り付けられ、該光源の前記紫外線LED(8)のそれぞれが生成する紫外光を受光し、前記可撓性光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)は、それぞれの紫外線LED(8)によって生成され前記可撓性光ファイバ要素(5)を介して伝送される前記紫外光を微生物破壊の治療を行う箇所に伝搬して、治療する箇所中または上の微生物を破壊するように取り付けられることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記紫外線LED(8)のそれぞれによって生成される微生物を破壊する紫外光は、前記制御装置(2)から目的に適した中間部品(4)を介して、前記可撓性光ファイバ要素(5)の第１の端部(5a)に伝送され、該光ファイバ要素(5)を通過して伝送される前記微生物を破壊する紫外光は、目的に適した中間部品(16)を介して、前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)に伝送されることを特徴とする方法。
4. 請求項１、２または３に記載の方法において、前記標的では、前記可撓性光ファイバ要素(5)を通過して伝送される前記微生物を破壊する紫外光は、処置具(12)を介して前記標的に伝送されることを特徴とする方法。
5. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記制御装置(2)を使用して、前記標的に伝送する前記微生物を破壊する紫外光を前記標的に伝送する前および／または該紫外光の伝送中に、該微生物を破壊する紫外光の強度および／または波長および／または周波数および／またはパルス特性および／または作用の持続時間を調節することを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、それぞれの紫外線LED(8)の電圧および／または該紫外線LEDに流れる電流を調節することで、前記標的に伝送される前記微生物を破壊する紫外光の前記強度および／または波長および／または周波数を調節することを特徴とする方法。
7. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記標的に伝送される前記微生物を破壊する紫外光は１または複数の石英ガラス結晶LED(8)を用いて生成され、このようにして生成された紫外光は、前記制御装置(2)から前記光ファイバ要素(5)内に配設された１または複数の石英ガラスファイバ(11)を介して、前記標的に伝送されることを特徴とする方法。
8. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記制御装置(2)にカメラ(18)が接続して、前記微生物破壊の標的を撮影し、および／または、前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)を前記微生物破壊の標的に案内することを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記制御装置(2)に光源(21)を接続して、前記カメラ(18)に適するよう前記微生物破壊の標的を照明することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、カメラ(18)および光源(21)は、それら自身の光ファイバ(19、22)によって、主に微生物を破壊する紫外光を伝送する用に供する前記光ファイバ要素(5)に接続され、該光ファイバ要素(5)を介して前記微生物破壊の標的の実時間映像および／もしくは静止画像を撮影し、ならびに／または、前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)を前記微生物破壊の標的に案内することを特徴とする方法。
11. 微生物を破壊する紫外光を生成し該生成された紫外光の特性を標的の必要性に応じて調節する制御装置(2)を有し、該制御装置(2)には、微生物を破壊する光を伝送する１または複数の光ファイバ(11)を含む可撓性光ファイバ要素(5)が接続され、前記紫外光を装置で生成して光源から前記微生物を破壊する紫外光の標的まで伝送する１または複数の紫外線LED(8)を用いて生成される微生物を破壊する紫外光を光源から紫外光の標的に伝送する装置であって、前記光ファイバ要素(5)は、前記微生物を破壊する紫外光を伝送する前記光ファイバ(11)に加えて、他の機能の用途に供する光ファイバ(26、27)を含むことを特徴とする装置。
12. 請求項11に記載の装置において、前記微生物を破壊する紫外光を携行型の制御装置(2)で生成するように構成され、前記可撓性光ファイバ要素(5)の第１の端部(5a)は、前記制御装置(2)の光源の前方に取り付けられ、該光源の紫外線LED(8)のそれぞれによって生成される微生物を破壊する紫外光を受光し、前記可撓性光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)は、それぞれの紫外線LED(8)により生成され前記可撓性光ファイバ要素(5)を通過して伝送される前記微生物を破壊する紫外光を、微生物破壊の治療を行う箇所に伝搬するように構成されていることを特徴とする装置。
13. 請求項11または12に記載の装置において、該装置は、前記紫外線LED(8)のそれぞれによって生成される微生物を破壊する紫外光を前記制御装置(2)から前記可撓性光ファイバ要素(5)の第１の端部(5a)に伝送する第１の中間部品(4)と、前記光ファイバ要素(5)を通過して伝送される前記微生物を破壊する紫外光を前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)に設けられた処置具(12)に伝送する第２の中間部品(16)とを含むことを特徴とする装置。
14. 請求項11、12または13に記載の装置において、前記標的では、前記可撓性光ファイバ要素(5)を通過して伝送される前記微生物を破壊する紫外光が前記処置具(12)を介して前記標的に伝送されるように構成されていることを特徴とする装置。
15. 前記請求項11ないし14のいずれかに記載の装置において、前記制御装置(2)は、前記標的に伝送される前記微生物を破壊する紫外光を前記標的に伝送する前および／または前記紫外光の伝送中に、該紫外光の強度および／または波長および／または周波数および／またはパルス特性および／または作用の持続時間を調節する調節手段であることを特徴とする装置。
16. 前記請求項11ないし15のいずれかに記載の装置において、該装置は、標的に伝送される微生物を破壊する紫外光を生成する１または複数の石英ガラスファイバ結晶LED(8)と、前記可撓性光ファイバ要素(5)内に配設され該装置で生成された前記紫外光を前記制御装置(2)から前記標的に伝送する１または複数の石英ガラスファイバ(11)とを含むことを特徴とする装置。
17. 前記請求項11ないし16のいずれかに記載の装置において、前記制御装置(2)には、前記微生物破壊の標的を撮影し、および／または前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)を前記微生物破壊の標的に案内するカメラ(18)が接続されていることを特徴とする装置。
18. 請求項17に記載の装置において、前記制御装置(2)には、前記カメラ(18)に適するよう前記微生物破壊の標的を照明する光源(21)が接続されることを特徴とする装置。
19. 請求項18に記載の装置において、カメラ(18)および光源(21)は、これら自身の光ファイバ(19、22)によって、主に微生物を破壊する紫外光の伝送の用に供する前記光ファイバ要素(5)に接続され、該光ファイバ要素(5)を介して前記微生物破壊の標的の実時間映像および／もしくは静止画像を撮影し、ならびに／または、前記光ファイバ要素(5)の第２の端部(5b)を前記微生物破壊の標的に案内することを特徴とする装置。
20. 請求項19に記載の装置において、前記光ファイバ要素(5)には、微生物の破壊に使用する前記紫外光を伝送する用に供する１または複数の光ファイバ(11)に加えて、前記カメラ(18)に対する少なくとも１本の光ファイバ(27)および前記光源(21)に対する少なくとも１本の光ファイバ(26)が設けられることを特徴とする装置。
21. 請求項20に記載の装置において、前記光源(21)に対する前記光ファイバ(26)および前記カメラ(18)に対する前記光ファイバ(27)は、微生物を破壊する紫外光を伝送する前記光ファイバ(11)と同一の前記光ファイバ要素(5)の被覆式保護カバー(5d)内に配設されることを特徴とする装置。
    

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