一种激光消毒灭菌方法及设备

文档序号:1852364 发布日期:2021-11-19 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种激光消毒灭菌方法及设备 (Laser disinfection and sterilization method and device ) 是由 许贤吉 王悦涵 杜佳慧 于 2020-05-15 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种激光消毒灭菌方法及设备;其中,设备包括:电控单元、激光器、以及连接所述激光器的激光引导系统;其中,所述电控单元,用于输出控制所述激光器的第一控制信号;所述激光器,用于基于所述第一控制信号,输出波长处于0.2到3.0微米之间的激光;所述激光引导系统,用于供所述激光经所述激光引导系统输出以照射至目标区域或目标物体,使得所述目标区域或目标物体被所述激光照射时实现对所述目标区域的消毒或灭菌。通过本发明,能够实现对目标区域或目标物体高效的消毒或灭菌。(The invention provides a laser disinfection and sterilization method and equipment; wherein, equipment includes: the laser guiding system comprises an electric control unit, a laser and a laser guiding system connected with the laser; the electronic control unit is used for outputting a first control signal for controlling the laser; the laser is used for outputting laser with the wavelength between 0.2 and 3.0 microns based on the first control signal; the laser guide system is used for outputting the laser through the laser guide system to irradiate a target area or a target object, so that the target area or the target object can be disinfected or sterilized when being irradiated by the laser. By the invention, efficient disinfection or sterilization of the target area or the target object can be realized.)

一种激光消毒灭菌方法及设备

技术领域

本发明涉及激光消毒灭菌技术,尤其涉及一种激光消毒灭菌方法及设备。

背景技术

相关技术中,对于特定区域(如手术室)或特定物品(如医疗器械)的消毒及杀菌通常采用高温加热、化学试剂、紫外线等方法;然而,高温加热的方式并不适用于对温湿度有一定要求的物品,亦不适合近距离贴合人体的场合使用;采用化学试剂的杀菌方式很容易引起有害物质残留,杀菌时间长;紫外线杀菌又具有杀菌效力有限、杀菌作用不彻底等缺点。

发明内容

本发明实施例提供一种激光消毒灭菌方法及设备,能够实现对目标区域或目标物体高效的消毒或灭菌。

本发明实施例的技术方案是这样实现的:

本发明实施例提供一种激光消毒灭菌设备,所述设备包括:电控单元、激光器、以及连接所述激光器的激光引导系统;其中,

所述电控单元,用于输出用于控制所述激光器的第一控制信号;

所述激光器,用于基于输入的所述第一控制信号,输出波长处于0.2到3.0微米之间的激光;

所述激光引导系统,用于引导所述激光经所述激光引导系统输出以照射至目标区域,使得所述目标区域经所述激光照射后实现对所述目标区域或目标物体的消毒或灭菌。

上述方案中,所述激光器的数量为一个或一个以上;

当所述激光器的数量为两个或两个以上时,不同的所述激光器输出的激光的波长相同或不同。

上述方案中,当所述激光器的数量为两个或两个以上,且不同的所述激光器输出的激光的波长相同时,所述激光引导系统的数量为一个;

所述一个激光引导系统,具体用于引导所述两个或两个以上的激光器所输出的激光经所述激光引导系统合并输出。

上述方案中,当所述激光器的数量为两个或两个以上,且不同的所述激光器输出的激光的波长不同时,所述激光引导系统的数量为两个或两个以上;

其中,所述激光器与所述激光引导系统呈一一对应关系。

上述方案中,所述电控单元,还用于输出用于控制所述激光器的第二控制信号;

所述激光器,还用于基于输入的所述第二控制信号,调整输出的激光的脉宽至目标脉宽值。

上述方案中,所述目标脉宽值所对应的脉宽范围是1飞秒到1000毫秒。

上述方案中,所述电控单元,还用于输出用于控制所述激光器的第三控制信号;

所述激光器,还用于基于输入的所述第三控制信号,调整所述激光器对应的激光输出模式至目标输出模式,所述目标输出模式为以下之一:

脉冲输出模式、连续输出模式、脉冲输出及连续输出的组合模式。

上述方案中,所述激光引导系统包括以下至少之一:

光纤、导光臂、振镜。

上述方案中,所述激光引导系统为手持式或固定式。

上述方案中,所述电控单元,还用于监控所述激光器输出激光的时长,并

当所述时长达到目标时长时,输出用于控制所述激光器的第四控制信号,以使所述激光器停止输出所述激光。

本发明上述实施例具备以下有益技术效果:

应用本发明上述实施例,通过电控单元输出的第一控制信号,控制激光器输出波长处于0.2到3.0微米之间的激光,然后在激光引导系统的引导下,将激光器输出的激光输出以照射至目标区域或目标物体,进而实现对目标区域或目标物体的高效的消毒或灭菌。

附图说明

图1是本发明实施例提供的激光消毒灭菌系统架构示意图;

图2是本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备的组成结构示意图;

图3是本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备的组成结构示意图;

图4是本发明实施例提供的激光消毒灭菌方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本发明的限制,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。

所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的,不是旨在限制本发明。

对本发明实施例进行进一步详细说明之前,对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明,本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

1)响应于,用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态,当满足所依赖的条件或状态时,所执行的一个或多个操作可以是实时的,也可以具有设定的延迟;在没有特别说明的情况下,所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。

2)脉冲输出模式,每间隔一定时间才工作一次的方式

3)连续输出模式,激光泵浦源持续提供能量,长时间地产生激光输出,从而得到连续激光。

参见图1,图1是本发明实施例提供的激光消毒灭菌系统100的一个可选的架构示意图,激光消毒灭菌系统100包括:服务器200、网络300、终端400-1以及激光消毒灭菌设备400-2;其中,终端400-1以及激光消毒灭菌设备400-2通过网络300连接服务器200,网络300可以是广域网或者局域网,又或者是二者的组合,使用无线或有线链路实现数据传输。

在实际应用中,终端上设置有用于控制激光消毒灭菌设备的消毒灭菌客户端(APP),用户通过操作该客户端可实现控制激光消毒灭菌设备进行如下操作至少之一:输出目标波长(如2140nm)的激光、调整输出波长的大小、切换激光输出模式(如由脉冲输出模式切换至连续输出模式、由连续输出模式切换至脉冲输出及连续输出的组合模式等)、切换激光输出引导方式(如由固定式切换至手持式)。

接下来以控制激光消毒灭菌设备输出激光为例,对本发明实施例提供的激光消毒灭菌系统进行说明。

终端400-1运行消毒灭菌客户端,并在消毒灭菌客户端的控制界面中显示多个功能项,如消毒功能项、灭菌功能项、激光波长功能项、激光输出模式功能项、激光输出引导方式功能项等,用户依据实际需要进行相应功能项的选择后,通过针对激光输出按键的触发操作(如单击、双击、长按等),触发携带相应激光参数的激光输出指令,消毒灭菌客户端通过网络300发送激光输出指令给服务器200(消毒灭菌客户端的后台);

服务器200接收并解析终端发送的激光输出指令,得到激光输出指令携带的激光消毒灭菌设备的设备标识及激光参数,并

根据该设备标识,将激光输出指令通过网络300发送至激光消毒灭菌设备400-2;

激光消毒灭菌设备400-2接收并解析终端发送的激光输出指令,得到激光输出指令携带的激光参数,并根据该激光参数进行相应的激光输出。

在实际实施中,服务器100既可以为单独配置的支持各种业务的一个服务器,亦可以配置为一个服务器集群;终端400-1可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种类型的用户终端,还可以为可穿戴计算设备、个人数字助理(PDA)、台式计算机、导航设备、游戏机、电视机、或者这些数据处理设备中任意两个或多个的组合。

基于上述对激光消毒灭菌系统的说明,接下来对激光消毒灭菌系统中的激光消毒灭菌设备进行说明。

图2为本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备的组成结构示意图,参见图2,本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备包括:电控单元21、激光器22、以及连接所述激光器22的激光引导系统23;其中,

电控单元21,用于输出用于控制激光器的第一控制信号;

激光器22,用于基于输入的第一控制信号,输出波长处于0.2到3.0微米之间的激光;

激光引导系统23,用于引导激光经激光引导系统输出以照射至目标区域或目标物体,使得经激光照射后实现对目标区域或目标物体的消毒或灭菌。

这里,电控单元21可以为一种集成电路芯片,具有信号的处理能力,例如通用处理器、数字信号处理器(DSP,Digital Signal Pro cessor),或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等,其中,通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。

在实际实施时,激光器22可以为固体激光器、半导体激光器或光纤激光器,当该激光器为固体激光器时,由激光工作物质、泵浦源、谐振腔反射镜等部分构成;具体地,在一些实施例中,该固体激光器的激光工作物质为晶体棒,所采用的泵浦源是闪光灯或激光二极管,也即,通过闪光灯或激光二极管发光,晶体棒吸收闪光灯或激光二极管的能量产生激光;该固体激光器具有体积小、使用方便、输出功率大等特点。

在一些实施例中,激光器22的数量可以为一个或一个以上;当激光器的数量为两个或两个以上时,不同的所述激光器输出的激光的波长相同或不同;具体地,当激光器的数量为两个或两个以上,且不同的激光器输出的激光的波长相同时,激光引导系统的数量为一个,且这一个激光引导系统,具体用于引导所述两个或两个以上的激光器所输出的激光经激光引导系统合并输出;当激光器的数量为两个或两个以上,且不同的激光器输出的激光的波长不同时,激光引导系统的数量为两个或两个以上,其中,激光器与激光引导系统呈一一对应关系。

举例说明,当目标区域或目标物体较小,如表面积小于0.1平方米时,具体地如针对医用剪刀、医用钳子等进行消毒和灭菌时,激光器22的数量可以选择一个,激光器22输出的激光波长范围可以为0.2微米至3.0微米,经激光引导系统输出激光并照射至目标区域或目标物体后,通过瞬间的高温实现杀死微生物或细菌。

当目标区域或目标物体较大,如表面积大于0.1平方米时,具体地如针对医疗器械柜进行消毒和灭菌时,激光器22的数量可以为两个或两个以上,以数量为两个、分别为第一激光器及第二激光器为例,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长可以相同或不同。

具体地,当待消毒/灭菌的多个物体中存在不耐高温(以高温为134℃为例)的物体,或单个物体中存在不耐高温的部分(如目标物体包括不锈钢部分及塑料部分,塑料部分不耐高温)时,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长不相同,此时,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长范围是0.2微米至3.0微米,如第一激光器的输出的激光波长为0.8微米,第二激光器的输出的激光波长为2.1微米;或者,第一激光器的输出的激光波长为1064nm,第二激光器的输出的激光波长为2140nm,具体地,第一激光器及第二激光器的输出的激光波长可依据实际需要进行设定,本实施例对此不做限定;

相应的,激光引导系统23的数量为两个,分别为对应第一激光器的第一激光引导系统,使得第一激光器输出的激光经第一激光引导系统引导后输出,及对应第二激光器的第二激光引导系统,使得第二激光器输出的激光经第二激光引导系统引导后输出。

当待消毒/灭菌的多个物体中不存在不耐高温的物体,或单个物体中不存在不耐高温的部分时,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长相同,此时,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长范围是0.2微米至3.0微米,如第一激光器与第二激光器的输出的激光波长均为1.8微米;或者,第一激光器与第二激光器的输出的激光波长均为1064nm,具体地,可依据实际需要进行设定,本实施例对此不做限定;

相应的,激光引导系统23的数量为一个,也即,第一激光器与第二激光器输出的激光经激光引导系统合并输出。

在实际应用中,激光器22的激光输出模式可以有多种,如脉冲输出模式、连续输出模式、脉冲输出及连续输出的组合模式,用户在使用激光消毒灭菌设备时,可以根据实际需要对激光输出模式进行调整,在一些实施例中,电控单元21,还用于输出用于控制激光器22的第三控制信号;相应的,激光器,还用于基于输入的第三控制信号,调整激光器22对应的激光输出模式至目标输出模式,目标输出模式为以下之一:脉冲输出模式、连续输出模式、脉冲输出及连续输出的组合模式。

在实际应用中,当激光器22的激光输出模式为脉冲输出模式时,针对不同的待消毒/灭菌物体,存在需要调整激光作用时长的情况,此时,需要对激光器22的脉宽进行调整;在一些实施例中,电控单元21,还用于输出用于控制激光器21的第二控制信号;相应的,激光器22,还用于基于输入的第二控制信号,调整输出的激光的脉宽至目标脉宽值;在实际应用中,目标脉宽值所对应的脉宽范围是1飞秒到1000毫秒。

这里,针对激光器22输出激光的脉宽的调整,可以为连续调整或间隔性调整;对于连续调整,可通过用户旋转脉宽旋钮实现,在用户转动脉宽旋钮时,激光器22输出的脉宽平滑的变大或变小,也即在用户转动脉宽旋钮时,激光器22输出激光的脉宽的变化与脉宽旋钮的转动呈线性关系;对于间隔性调整,可通过用户触发(如单击)脉宽按键实现,对于脉宽按键的单次触发,激光器22输出激光的脉宽变化为固定值(具体大小可依据实际需要进行设定);如,当用户想要增加激光器22输出激光的脉宽值时,单击脉宽增加按键,激光器22输出激光的脉宽值增加10毫秒,而用户想要激光器22输出激光的脉宽值增加30毫秒时,需要单击脉宽增加按键三次。

在实际应用中,激光消毒灭菌设备可以有不同的激光输出引导方式,如可以有固定式或手持式,而用户可以根据实际需要对激光输出引导方式进行切换。

在一些实施例中,激光引导系统23包括以下至少之一:光纤、导光臂、振镜;针对不同的激光输出引导方式或激光引导系统23的数量不同的情况,可适应性的在光纤、导光臂及振镜中进行选择,例如,针对激光引导系统23的数量为一个、激光输出引导方式为手持式的情况,可选择光纤或导光臂作为激光消毒灭菌设备的激光引导系统23;针对激光引导系统23的数量为两个、激光输出引导方式为手持式的情况,可选择光纤及导光臂协同作为激光消毒灭菌设备的激光引导系统23,或选择两个光纤协同作为激光消毒灭菌设备的激光引导系统23,、或选择两个导光臂协同作为激光消毒灭菌设备的激光引导系统23;针对激光输出引导方式为固定式的情况,可选择至少一个振镜作为激光消毒灭菌设备的激光引导系统23。

在实际应用中,为了保证被消毒/灭菌物体的安全性,可对激光的输出时长进行控制;在一些实施例中,电控单元21,还用于监控激光器22输出激光的时长,并当时长达到目标时长时,输出用于控制激光器22的第四控制信号,以使激光器22停止输出激光。

在一些实施例中,激光消毒灭菌设备还包括电源,用于为激光消毒灭菌设备进行供电。

在一些实施例中,激光消毒灭菌设备还可包括用户接口,用户接口包括使得能够呈现激光参数的一个或多个输出装置,包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示屏;用户接口还包括一个或多个输入装置,包括有助于用户输入的用户接口部件,比如麦克风、触屏显示屏、摄像头、其他输入按钮和控件。

在一些实施例中,激光消毒灭菌设备还可包括存储器,包括易失性存储器或非易失性存储器,也可包括易失性和非易失性存储器两者。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM,Read Only Memory),易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器旨在包括任意适合类型的存储器;在一些实施例中,存储器能够存储数据以支持各种操作,这些数据的示例包括程序、模块和数据结构或者其子集或超集。

接下来以激光消毒灭菌设备包括的激光器的数量为两个为例,对本发明实施例提供的激光消毒灭菌方法进行说明。图3为本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备的组成结构示意图,图4为本发明实施例提供的激光消毒灭菌方法的流程示意图,将结合图3及图4进行说明。

参见图3,本发明实施例提供的激光消毒灭菌设备包括:显示单元31、电控单元32、第一激光器331、第二激光器332、第一激光引导系统341、第二激光引导系统342、以及电源单元35。

结合图3,在实际应用中,应用激光消毒灭菌设备进行激光输出之前,可对相关的激光参数进行配置,激光消毒灭菌设备所包括的显示单元31可以为触控显示屏、液晶显示屏等,通过显示单元呈现消毒灭菌设备的激光参数配置界面,并在该激光参数配置界面中显示以下至少之一:

用于进行激光器选择的激光器选择功能项、用于对第一激光器331及第二激光器332进行输出波长配置的激光波长功能项、用于对第一激光器331及第二激光器332进行激光输出模式配置的激光输出模式功能项、用于对激光输出引导方式进行配置的激光输出引导方式功能项。

在第一示例中,用户依据实际需要,通过激光器选择功能项选择第一激光器331及第二激光器332进行激光输出;并,通过激光波长功能项选择第一激光器331及第二激光器332的激光波长相同,均为1064nm;并,通过激光输出模式功能项选择第一激光器331及第二激光器332的激光输出模式相同,均为脉冲输出模式;并,通过激光输出引导方式功能项选择激光输出引导方式为手持式。

这里,对激光输出引导方式的选择进行说明。在实际实施时,根据第一激光引导系统341及第二激光引导系统342实际选材的不同,显示单元31所呈现的激光输出引导方式可选择项不同,如当第一激光引导系统341为光纤或导光臂、第二激光引导系统342为振镜时,显示单元31所呈现的激光输出引导方式的可选择项包括手持式及固定式;当第一激光引导系统341为光纤或导光臂、第二激光引导系统342为光纤或导光臂时,显示单元31所呈现的激光输出引导方式的可选择项仅包括手持式;当第一激光引导系统341及第二激光引导系统342均为振镜时、显示单元31所呈现的激光输出引导方式的可选择项仅包括固定式。

以第一激光引导系统341为导光臂、第二激光引导系统342为振镜为例,并接续上述第一示例,由于第一示例中用户选择的第一激光器331及第二激光器332的激光波长相同,则激光消毒灭菌设备默认第一激光器331及第二激光器332输出的激光会经一个激光引导系统合并输出,此时,当用户选择的激光输出引导方式为手持式时,激光消毒灭菌设备默认第一激光器331及第二激光器332输出的激光会经第一激光引导系统341合并输出。

在第二示例中,用户依据实际需要,通过激光器选择功能项选择第一激光器331及第二激光器332进行激光输出;并,通过激光波长功能项选择第一激光器331的激光波长为1064nm、第二激光器332的激光波长为2140nm;并通过激光输出模式功能项选择第一激光器331的激光输出模式为脉冲输出模式、选择第二激光器332的激光输出模式为连续输出模式,也即激光消毒灭菌设备的激光输出模式为脉冲输出及连续输出的组合模式;并,通过激光输出引导方式选择第一激光器331的激光输出引导方式为固定式、第二激光器332的激光输出引导方式为手持式。

这里,对激光输出引导方式的选择进行说明。由于第二示例中用户选择的第一激光器331及第二激光器332的激光波长不相同,则激光消毒灭菌设备默认第一激光器331及第二激光器332输出的激光会经两个激光引导系统分别输出,此时,需要用户分别选择第一激光器331及第二激光器332的激光输出引导方式。

在第三示例中,用户依据实际需要,通过激光器选择功能项仅选择第一激光器331进行激光输出;并,通过激光波长功能项选择第一激光器331的激光波长为2140nm;并通过激光输出模式功能项选择第一激光器331的激光输出模式为连续输出模式;并,通过激光输出引导方式选择第一激光器331的激光输出引导方式为固定式。

在实际实施时,当用户通过激光参数配置界面完成激光参数配置时,可通过触发显示单元31所显示的激光输出按键触发激光输出指令,进而使得电控单元基于该激光输出指令生成用于控制所述激光器的第一控制信号。

基于上述激光参数配置的说明,接下来对本发明实施例提供的激光消毒灭菌方法进行说明。

步骤301:响应于接收到的激光输出指令,通过电控单元生成用于控制激光器的第一控制信号。

在实际应用中,当用户完成激光参数配置时,触发激光输出指令,电控单元接收到激光输出指令后,进行指令解析,得到激光输出指令携带的用户配置的激光参数,根据得到的激光参数生成相应的第一控制信号。

这里,以用户完成的激光参数配置对应前述第一示例为例,则电控单元生成的第一控制信号用于控制第一激光器331及第二激光器332均采用脉冲输出模式,输出波长为1064nm的激光,同时,控制第一激光器331及第二激光器332输出的激光经第一激光引导系统341合并输出。

步骤302:传输第一控制信号至激光器。

这里,当电控单元生成的第一控制信号传输至激光器(第一激光器331及第二激光器332)后,第一激光器331及第二激光器332基于第一控制信号采用脉冲输出模式,输出波长为1064nm的激光,且输出的激光经第一激光引导系统341合并输出,以使用户手持第一激光引导系统341照射目标区域或目标物体的消毒或灭菌,实现对所述目标区域或目标物体的消毒或灭菌。

本发明实施例提供一种存储有可执行指令的存储介质,其中存储有可执行指令,当可执行指令被处理器执行时,将引起处理器执行本发明实施例提供的激光消毒灭菌方法,例如,如图4示出的方法。

在一些实施例中,存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EP ROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器;也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。

在一些实施例中,可执行指令可以采用程序、软件、软件模块、脚本或代码的形式,按任意形式的编程语言(包括编译或解释语言,或者声明性或过程性语言)来编写,并且其可按任意形式部署,包括被部署为独立的程序或者被部署为模块、组件、子例程或者适合在计算环境中使用的其它单元。

作为示例,可执行指令可以但不一定对应于文件系统中的文件,可以可被存储在保存其它程序或数据的文件的一部分,例如,存储在超文本标记语言(HTML,Hyper TextMarkup Language)文档中的一个或多个脚本中,存储在专用于所讨论的程序的单个文件中,或者,存储在多个协同文件(例如,存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。

作为示例,可执行指令可被部署为在一个计算设备上执行,或者在位于一个地点的多个计算设备上执行,又或者,在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。

以上所述,仅为本发明的实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本发明的保护范围之内。

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