專利名稱：消毒系統(tǒng)的制作方法
從廣義上說，本發(fā)明涉及通過紫外線幅射對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行消毒，更具體地說，本發(fā)明涉及一種消毒系統(tǒng)，通過該消毒系統(tǒng)可以測(cè)量由該消毒系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射量，以及測(cè)量和控制由該消毒系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射量的方法。
醫(yī)療設(shè)備的消毒處理，尤其是商用接觸透鏡制造過程中的消毒處理，一般涉及基于一定形式的溫度和/或壓力的消毒技術(shù)。例如，一般地首先通過將單體混合物注入模具中形成親水性的接觸透鏡。然后使單體混合物聚合(即，透鏡固化)。在經(jīng)其它可選的處理步驟后(例如質(zhì)量檢查)，將透鏡放在盛有溶液的容器中，并將該容器密封。通過將該容器放在高壓滅菌器中，以增加的濕度、溫度和壓力，對(duì)包裝好的透鏡以延長(zhǎng)的時(shí)間段進(jìn)行消毒，通常至少為15分鐘，更為典型的是30分鐘。雖然這種商用的處理過程生產(chǎn)了徹底消毒的接觸透鏡，但這種分批的高壓滅菌器消毒步驟費(fèi)時(shí)、昂貴且效率低下。
歐洲專利申請(qǐng)No.0 222 309A1公開了一種應(yīng)用臭氧的處理方法，在該方法中在生產(chǎn)安裝過程中對(duì)包裝材料進(jìn)行消毒。該方法包含如下過程將氧氣流輸送到臭氧室、在臭氧室中由氧氣產(chǎn)生臭氧、將包裝容器放入清潔室中、將臭氧輸送到清潔室中和應(yīng)用無菌空氣對(duì)從清潔室中出來的臭氧進(jìn)行凈化。該方法要求在無菌空氣凈化步驟之后臭氧接觸包裝材料一預(yù)定時(shí)間。該方法可作為熱蒸汽消毒、應(yīng)用電磁輻射的消毒或化學(xué)試劑消毒的一種替換。
美國(guó)專利No.5,618,492公開了一種用于在連續(xù)生產(chǎn)過程中在密封容器中生產(chǎn)無菌接觸透鏡的方法，其中在連續(xù)的透鏡包裝過程中將接觸透鏡浸沒在容器中的含有臭氧的溶液中，并且接著對(duì)透鏡和容器進(jìn)行紫外線輻射以裂解臭氧。這種方法對(duì)接觸透鏡和容器進(jìn)行消毒。
美國(guó)專利US4,464,336教導(dǎo)了應(yīng)用發(fā)出紫外線的閃光燈來消毒的方法，該燈產(chǎn)生大量的瞬時(shí)輸出，該輸出能夠使包括黑曲霉在內(nèi)的微生物失去活性。
美國(guó)US5,034,235和US4,871,559公開了應(yīng)用可見光的和可見光頻率附近的強(qiáng)烈且持續(xù)時(shí)間很短的光脈沖的間歇脈沖來使在食品產(chǎn)品的表面上的微生物失去活性，并且提出該方法能夠用于包裝、醫(yī)療設(shè)備和包裝內(nèi)的食品成品。
美國(guó)專利US5,786,598公開了應(yīng)用閃光燈系統(tǒng)對(duì)容器內(nèi)保存溶液中的接觸透鏡進(jìn)行消毒的構(gòu)思，然而，沒有確定條件來實(shí)現(xiàn)消毒，也沒有示例來說明消毒是如何實(shí)現(xiàn)的。
美國(guó)專利US4,629,896公開了監(jiān)測(cè)紫外線光源(例如，一種水消毒器)的強(qiáng)度的裝置，在該裝置中有檢測(cè)紫外線輻射并將該輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光學(xué)檢測(cè)單元，以便能夠監(jiān)測(cè)輻射強(qiáng)度，并且當(dāng)該強(qiáng)度降到某一水平以下時(shí)，關(guān)掉該燈。
WO 97/43915公開了應(yīng)用脈沖光來使在接觸透鏡容器中的微生物失去活性。進(jìn)一步，它還公開了一種方法，該方法包括接收一部分脈沖光、產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該接收的脈沖光的輸出信號(hào)和確定脈沖光是否足夠達(dá)到使在預(yù)定區(qū)域中的微生物失去活性的規(guī)定的水平。WO 97/43915公開了應(yīng)用濾光器對(duì)各種頻譜區(qū)域內(nèi)都能夠測(cè)量閃光的光譜量或每次閃光通量。該設(shè)備的可能部件清單很長(zhǎng)，這些部件都可以并入測(cè)量該裝置中，但沒有描述這種設(shè)備的實(shí)施例或例子。WO97/43915提出應(yīng)用紫外線熱量計(jì)測(cè)量光脈沖中的能量，并稱它是來源于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；然而，紫外線熱量計(jì)僅對(duì)光的特定強(qiáng)度、特定波長(zhǎng)和特定脈沖寬度具有線性響應(yīng)，由此僅能夠使這些特定的參數(shù)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在這些特定參數(shù)之外，紫外線熱量計(jì)一般具有非線性響應(yīng)，其不是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的刻度結(jié)構(gòu)。此外，不適合應(yīng)用紫外線熱量計(jì)來標(biāo)定光學(xué)探測(cè)器使其符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。紫外線熱量計(jì)在紫外線頻率范圍中僅提供總能量的單次測(cè)量值，并且不提供任何光譜信息。它所提供的測(cè)量結(jié)果是一種基于脈沖光能量、乘以探測(cè)器的響應(yīng)度和乘以濾光器的通頻帶和空間濾光系數(shù)而得到的非標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)的輸出，該濾光器僅將輻射值提供給熱量計(jì)。此外，由于熱量計(jì)傳感器是一種熱傳感器，因此在脈沖之間它必須具有最少10秒的靜止時(shí)間。如果紫外線熱量計(jì)用于提供瞬時(shí)和在線監(jiān)測(cè)，則應(yīng)用脈沖光消毒的消毒方法既效率低下又緩慢，它很不理想。
人們?nèi)孕枰环N時(shí)間效率高的、連續(xù)內(nèi)嵌式的并且低成本的包括監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的消毒系統(tǒng)，和一種用于產(chǎn)品尤其是醫(yī)用產(chǎn)品的消毒方法，其能夠用在生產(chǎn)線上，并且能夠測(cè)量和控制輻射以確保每件產(chǎn)品都被消毒。
本發(fā)明提供一種消毒系統(tǒng)，該消毒系統(tǒng)包括輻射源、包括傳感器在內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和一個(gè)定時(shí)裝置，其中在所述定時(shí)裝置基礎(chǔ)上由所說的傳感器對(duì)能量的測(cè)量基本與下述同步來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種測(cè)量在消毒系統(tǒng)中的能量的方法，其中所說的消毒系統(tǒng)包括輻射源、包括傳感器在內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和定時(shí)裝置，該方法包括如下的步驟基于所說的定時(shí)裝置使由所說的傳感器對(duì)能量的測(cè)量基本同步于來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種監(jiān)測(cè)消毒系統(tǒng)的能量的方法，其中所說的系統(tǒng)包括輻射源、包括傳感器在內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和一個(gè)定時(shí)裝置，該方法包括如下的步驟基于所說的定時(shí)裝置使由所說的傳感器對(duì)能量的測(cè)量基本同步于來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
優(yōu)選的傳感器是一種光傳感器或電傳感器或兩者都有。光傳感器測(cè)量由輻射源產(chǎn)生的輻射。電傳感器測(cè)量輻射源的電壓和/或電流。比較優(yōu)選的是每種消毒系統(tǒng)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都具有至少一個(gè)傳感器，優(yōu)選為一個(gè)光學(xué)傳感器，更為優(yōu)選的是每種消毒系統(tǒng)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有至少一個(gè)光學(xué)傳感器和至少一個(gè)電傳感器。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于輻射源的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，優(yōu)選的是用于消毒的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器和定時(shí)裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種包括一個(gè)或多個(gè)光傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該光傳感器包括積算球或余弦接收器(cosine receptor)、光導(dǎo)和分光輻射譜儀，其具有或沒有用于測(cè)量由輻射源產(chǎn)生的輻射的定時(shí)裝置。作為替換的另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)電傳感器，該電傳感器包括用于產(chǎn)生輻射的輻射源的電能的電壓和/或電流監(jiān)測(cè)器。
本發(fā)明的消毒系統(tǒng)和方法包括輻射源以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行消毒，比較優(yōu)選的是對(duì)醫(yī)用設(shè)備進(jìn)行消毒。該消毒系統(tǒng)和方法能夠用于測(cè)量產(chǎn)品所受到的輻射。這里所描述的消毒系統(tǒng)和方法還很適合用于在線生產(chǎn)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)品所受到的輻射，以確保每件產(chǎn)品接收到能夠消毒的輻射劑量。
當(dāng)該傳感器為光學(xué)傳感器時(shí)，該消毒系統(tǒng)和方法能夠進(jìn)一步用于在輻射源的輻射面積中的多個(gè)位置上測(cè)量輻射，并提供一詳細(xì)的二維或三維輻射圖以得到輻射源本身的空間分布特性圖。在這種使用方式中，該消毒系統(tǒng)用作自動(dòng)輻射源映射系統(tǒng)。該圖能夠用于確保一個(gè)輻射源與另一個(gè)輻射源保持一致，以保證在產(chǎn)生過程中消毒劑量一致性。
附

圖1是本發(fā)明的消毒系統(tǒng)的功能塊圖。
附圖2所示為本發(fā)明的消毒系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
附圖3所示為單個(gè)輻射源的輻射分光圖。
附圖4所示為當(dāng)閃光燈是新的時(shí)以及相同的燈在經(jīng)過2600次閃光后的燈的輻射分光的測(cè)量結(jié)果。
在這里應(yīng)用的術(shù)語“無菌”和“消毒”意指使生物體不能繁殖。
如果沒有另外指定，術(shù)語“輻射源”指一個(gè)或多個(gè)輻射源。
術(shù)語“紫外線輻射”意指具有在200nm和400nm之間的一波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)的輻射。
優(yōu)選的是該消毒系統(tǒng)用于醫(yī)用產(chǎn)品，優(yōu)選在密封容器或包裝中的接觸透鏡。消毒系統(tǒng)包括一輻射源，該輻射源可以是任何一種類型的輻射源，包括連續(xù)輻射源和脈沖輻射源。優(yōu)選的輻射源是脈沖輻射源(例如閃光燈)，該脈沖輻射源是一種在短時(shí)間內(nèi)具有很高的強(qiáng)度的輻射源。優(yōu)選的脈沖光系統(tǒng)由PurePulse Technologies制造，進(jìn)一步的描述參見WO97-43915、5,034,235、5,786,598、5,768,853、4,871,559和4,464,336(Hiramoto)，所有這些都被收編于此作為參考。在消毒系統(tǒng)中優(yōu)選的輻射源在Brown Skrobot等人同時(shí)申請(qǐng)的第＿＿號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(其題為“Method of Sterilization”，VTN-388)中，以引用方式將該申請(qǐng)結(jié)合在本發(fā)明中。目前，比較優(yōu)選的是以脈沖發(fā)送(也可以稱為閃爍)波長(zhǎng)在240-280nm之間、每脈沖能量超過18mJ/cm2的紫外線輻射到醫(yī)療設(shè)備的所有表面進(jìn)行消毒，優(yōu)選的是發(fā)送波長(zhǎng)在240-280nm之間、每脈沖能量超過30mJ/cm2的紫外線輻射到醫(yī)療設(shè)備的所有表面進(jìn)行消毒。優(yōu)選的醫(yī)用設(shè)備為接觸透鏡，比較優(yōu)選的是該接觸透鏡在密封容器或包裝中。下文的描述指接觸透鏡包裝；然而，有可能或沒有放在容器或包裝中的醫(yī)用設(shè)備、其它商品或產(chǎn)品也能夠替代在下文描述中的接觸透鏡包裝。
每脈沖的輻射可能來自一個(gè)或多個(gè)輻射源或光源。(這里術(shù)語光和輻射可以交換地使用)。如果輻射來自不止一個(gè)輻射源，優(yōu)選的是輻射源在同時(shí)或基本同時(shí)發(fā)送脈沖，即在25微秒內(nèi)，更為優(yōu)選的是在5微秒內(nèi)，最為優(yōu)選的是在1微秒內(nèi)。
消毒系統(tǒng)進(jìn)一步包括一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選包括傳感器。該傳感器可以是一個(gè)或多個(gè)光學(xué)傳感器或電傳感器或兩者都有。在優(yōu)選的實(shí)施方案中包括至少一個(gè)光傳感器，更為可取的是包括兩個(gè)光傳感器。
優(yōu)選的是該光傳感器包括用于采集輻射的裝置和測(cè)量輻射的裝置。采集裝置可以是光導(dǎo)，比如是液體填充光導(dǎo)或光導(dǎo)纖維、反折射鏡、光導(dǎo)管、輸入狹縫(input slit)、紫外線透鏡、積算球(integrating sphere)、余弦接收器或多倍厚板或前述所列的結(jié)合。更為優(yōu)選的是積算球和余弦接收器。積算球最為可取。一般地積算球能夠提供最大的視場(chǎng)以采集輻射，并且耐用。比較起來，石英光導(dǎo)纖維不是很好，因?yàn)樗菀自馐苋諘褡饔?，即如果它直接暴露在輻射中?jīng)過一段時(shí)間后它會(huì)失去其傳輸能力。包括許多耐磨的反射表面的積算球采集至少一部分輻射，衰減或放大輻射強(qiáng)度，然后經(jīng)光導(dǎo)(優(yōu)選光導(dǎo)纖維)將輻射輸送到測(cè)量輻射裝置。作為可替換的另一種方式是，測(cè)量輻射的裝置可以并入到采集輻射的裝置中或者相反，但為了限制采集輻射的裝置的尺寸，該采集輻射的裝置優(yōu)選靠近輻射源，目前優(yōu)選的是具有一用于測(cè)量輻射的分離裝置，并且測(cè)量輻射的裝置位于遠(yuǎn)離輻射源處。限制采集輻射的裝置的尺寸很重要，因?yàn)槿魏慰拷椛湓吹奈矬w都可能阻擋一些輻射(如果沒有阻擋的話這些輻射都可以達(dá)到產(chǎn)品)，這是不希望的。采集輻射的裝置將所采集的輻射經(jīng)反光鏡、光纖、光導(dǎo)管、紫外線透鏡等轉(zhuǎn)送到測(cè)量輻射的裝置，然而，比較可取的是應(yīng)用光纖，因?yàn)榕c在采集輻射的裝置和測(cè)量輻射的裝置之間要求固定對(duì)準(zhǔn)的方法相比，它在定位方式上比較靈活。
積算球是一種空球，一般地在球的內(nèi)部涂覆有具有已確定的光譜反射系數(shù)的白色漫射材料。積算球至少具有一個(gè)入口。比較優(yōu)選的是積算球具有兩個(gè)或更多的入口。入口的數(shù)目比較好的是與光源的數(shù)目相匹配；因此，對(duì)于當(dāng)前優(yōu)選的消毒系統(tǒng)最好具有兩個(gè)入口。只要積算球至少能夠接收到部分光它就可以位于任何位置；然而，積算球比較可取的位置是在光源之間但不阻擋光直接輻射到包裝上且與被暴露的包裝平行的位置。在這種優(yōu)選的位置，入口比較可取的是位于從被暴露的包裝的中點(diǎn)30°到60°、更為優(yōu)選的是40°到50°、最為可取的是45°的積算球上。在這些優(yōu)選的位置，入射到每個(gè)入口的光錐形的立體角與輻射源交迭。該入口或多個(gè)入口的幾何結(jié)構(gòu)用來確定傳送到包裝的每面積的輻射能量。
可以應(yīng)用在積算球中的光阱、出口或灰色反射體通道來衰減或倍增輻射以滿足測(cè)量輻射的裝置的需要。比較優(yōu)選的是，積算球應(yīng)傳送給測(cè)量輻射裝置足夠的能量，以使能量接近測(cè)量輻射裝置在每一脈沖中的飽和輻射量，從而增加信噪比。積算球材料的反射系數(shù)具有一定特征從而能夠精確計(jì)算球體的放大系數(shù)并維持NIST的跟蹤能力(traceability)。此外，比較優(yōu)選的是，積算球的反射系數(shù)在整個(gè)要測(cè)量的輻射光譜區(qū)域盡可能地一致，以便與測(cè)量輻射的裝置對(duì)整個(gè)區(qū)域的適當(dāng)增益控制的響應(yīng)相匹配。換句話說，積算球比較可取的是傳送由測(cè)量輻射的裝置測(cè)量的所有波長(zhǎng)的基本相等百分比的輻射。在一定的波長(zhǎng)范圍上積算球?qū)⒈扔衫鐬V光器提供的多得多的相等百分比的光提供給測(cè)量輻射的裝置。優(yōu)選的積算球采集由輻射源產(chǎn)生的所有波長(zhǎng)的輻射。
優(yōu)選的測(cè)量輻射的裝置能夠測(cè)量總的輻射量和在特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻射量。測(cè)量輻射的裝置優(yōu)選一種分光計(jì)。比較優(yōu)選的是，分光計(jì)的輸入是傳播光纖的輸入。優(yōu)選的分光計(jì)包括光學(xué)分散元件和光探測(cè)器。只要光學(xué)分散元件將輻射分散為光譜分量，它可以是透射或反射的。能夠應(yīng)用在分光計(jì)中的光學(xué)分散元件的例子包括衍射光柵(閃爍階梯光柵、全息光柵、離子蝕刻光柵)、衍射光學(xué)元件(透鏡、窗口、鏡)、二元光學(xué)元件(透鏡、窗口、鏡)、濾光器和鏡(全息的、二向色的、窄帶的、切割的(cut-on)、截止的(cut-off)、薄膜型的、紫外線的、電介質(zhì)的、發(fā)光的、刻槽金剛石型的)、透鏡和窗口和棱鏡，以及刻線(玻璃的、塑料的、石印的、微石印的、放射狀的、復(fù)制的)、光纖(玻璃的、液體的、漂移擴(kuò)散的、塑料的)，只要它可以將輻射分散為單色輻射或光譜分量就可以，比較可取的是將其分散為光譜分量。優(yōu)選的光學(xué)分散元件是衍射柵狀反射器。優(yōu)選的衍射柵狀反射器是一種全息光柵或刻線光柵。更為優(yōu)選的分光計(jì)包括傳播光纖輸入和衍射柵狀反射器兩者。比較優(yōu)選的是，光學(xué)分散元件聚焦在光探測(cè)器上。
光探測(cè)器可以為任何類型的光探測(cè)器，只要它能夠?qū)Τ霈F(xiàn)在某一確定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的或某些波長(zhǎng)的光子的數(shù)目進(jìn)行記數(shù)，例如，它可以由在電荷耦合器(CCD)陣列中的光倍增管、光電二極管和光電池組成。優(yōu)選的光探測(cè)器是光探測(cè)器陣列，更為優(yōu)選的光探測(cè)器為光電二極管陣列，最為優(yōu)選的是金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)線性傳感器，比如在Zeiss MMS小型分光計(jì)中的HamamatsuS3901-256Q光電二極管陣列。在陣列中可以有任何數(shù)目的光電二極管，例如至少為32個(gè)二極管，比較可取的是有128個(gè)或更多的光電二極管，更可取的是有256個(gè)或更多的光電二極管。在最可取的分光計(jì)中在一單片上一個(gè)陣列中有256個(gè)光電二極管。光柵將輻射分散為照射在光電二極管陣列上的光譜分量，該光電二極管統(tǒng)計(jì)在光探測(cè)器設(shè)置的波長(zhǎng)范圍中的光子數(shù)目。優(yōu)選的傳感器具有的頻譜響應(yīng)下延伸到至少輻射靈敏度為20mA/W的UV-C區(qū)域中(例如200nm)。比較優(yōu)選的光探測(cè)器陣列的間隔為60微米或更小，更可取的是20至60微米之間。對(duì)于傳感器間隔的X軸(波長(zhǎng))優(yōu)選使用二階多項(xiàng)式擬合方程校準(zhǔn)。比較優(yōu)選的是，在分光輻射譜儀中的光探測(cè)器的波長(zhǎng)分辨率小于10nm，可取的是小于3nm，更優(yōu)選的是小于1nm。如所描述的優(yōu)選的分光輻射譜儀能夠產(chǎn)生作為波長(zhǎng)的函數(shù)的光譜輻照度表。
測(cè)量輻射的裝置可以是單個(gè)或是較少數(shù)量的光探測(cè)器，即，小于32或小于10或甚至小于3個(gè)光探測(cè)器，這些光探測(cè)器對(duì)較窄波長(zhǎng)范圍的輻射敏感。光探測(cè)器可以是對(duì)特定波長(zhǎng)的輻射敏感的光探測(cè)器。這特別適合于產(chǎn)生受限范圍的波長(zhǎng)的輻射源，例如激光。
優(yōu)選的分光計(jì)對(duì)在185nm和900nm之間的波長(zhǎng)敏感。然而，可以使用具有較大或較小的光探測(cè)器陣列的分光計(jì)，其對(duì)于在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的較大或較少的總計(jì)范圍和/或較大或較少的遞增范圍敏感。選擇對(duì)需要監(jiān)測(cè)的波長(zhǎng)敏感的分光計(jì)。當(dāng)前，優(yōu)選分光計(jì)最小程度對(duì)200至400nm、更優(yōu)選的是對(duì)200至300nm、最可取的是對(duì)240至280nm的波長(zhǎng)敏感，因?yàn)檫@些波長(zhǎng)的輻射對(duì)微生物的影響最大。
比較優(yōu)選的是應(yīng)用NIST源分別校準(zhǔn)分光計(jì)的波長(zhǎng)和輻射靈敏度；一個(gè)源具有已知的輻照輻射強(qiáng)度輸出，而另一個(gè)源具有已知的光譜信號(hào)輸出。在應(yīng)用NIST源對(duì)分光計(jì)的光譜靈敏度和輻照靈敏度標(biāo)定后，分光計(jì)成為一個(gè)分光輻射譜儀。如果使用的話，在標(biāo)定過程中還應(yīng)該考慮積算球的增益或衰減系數(shù)。標(biāo)定過程是將來自分光計(jì)(其是按每點(diǎn)計(jì))的原始數(shù)據(jù)變?yōu)橐?mJ/cm2)/nm為單位的每波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)輻射讀數(shù)(也稱為輻射分光通量)。優(yōu)選的是，將包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及相關(guān)的軟件驅(qū)動(dòng)器(其允許與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊)的電路加入到分光計(jì)中以存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果或應(yīng)用測(cè)量結(jié)果來控制消毒系統(tǒng)。
消毒系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括定時(shí)裝置。定時(shí)裝置使光傳感器在每個(gè)輻射脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)或?qū)τ谶B續(xù)輻射源僅在包裝暴露在輻射源的輻射中的時(shí)間內(nèi)基本僅測(cè)量來自輻射源的輻射。對(duì)于這些實(shí)施方案中每一個(gè)實(shí)施方案，優(yōu)選采集和測(cè)量輻射是在包裝暴露在輻射中的基本100％的時(shí)間內(nèi)。對(duì)于脈沖輻射源，單獨(dú)地測(cè)量和采集每單個(gè)輻射脈沖。優(yōu)選使輻射的采集和/或測(cè)量與輻射發(fā)送到包裝上同步，尤其是對(duì)于非連續(xù)的輻射系統(tǒng)，否則使光傳感器在脈沖之間停止工作以防止暗電流使傳感器飽和，并且引起錯(cuò)誤的輻射測(cè)量。如果包裝接收多個(gè)脈沖以實(shí)現(xiàn)消毒，則僅在輻射源發(fā)送輻射到包裝上時(shí)采集和/或測(cè)量輻射，而不是在脈沖之間的期間內(nèi)，傳送到包裝上的輻射總量是這樣測(cè)量的在一持定波長(zhǎng)或所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)每一暴露在輻射中的包裝測(cè)量輻射，然后將測(cè)得的輻射量加起來。例如，在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，輻射脈沖持續(xù)大約500微秒，因此分光計(jì)大約被啟動(dòng)600微秒(脈沖之前大約20-50微秒時(shí)開始，在脈沖之后大約50-80微秒結(jié)束)。20-80微秒的緩沖確保了采集和測(cè)量在脈沖過程中的輻射總量。每個(gè)脈沖的總的緩沖可取的是超過50微秒但小于100毫秒。任選的但可取的是，在測(cè)量來自源的輻射之前在100毫秒內(nèi)從光傳感器中切斷暗電流輻射。此外，也是比較優(yōu)選的是，在輸送和測(cè)量來自源的任何輻射之前的短時(shí)間內(nèi)測(cè)量和采集背景輻射，并且從所測(cè)量的來自源的總量輻射中減去背景輻射。比較優(yōu)選的是，通過在同一脈沖持續(xù)時(shí)間上或在連續(xù)輻射發(fā)送到包裝上但輻射源沒有產(chǎn)生輻射的同時(shí)啟動(dòng)光傳感器來測(cè)定背景輻射。在測(cè)量了來自輻射源的總量輻射后，從總量輻射中減去背景輻射，凈輻射就能夠與標(biāo)準(zhǔn)輻射量或消毒所需要的輻射劑量相比較。
當(dāng)光傳感器采集和測(cè)量輻射時(shí)定時(shí)裝置進(jìn)行控制。定時(shí)裝置可以是機(jī)械的或電的或兩者結(jié)合。定時(shí)裝置可以是能夠由如下某些事件的發(fā)生來啟動(dòng)光傳感器的定時(shí)器或時(shí)鐘，比如激發(fā)輻射源的指令、來自將要激發(fā)的輻射源的響應(yīng)或?qū)b移入接收輻射的消毒劑量的室中的移動(dòng)，只要這些事件提供足夠的時(shí)間使光傳感器響應(yīng)該事件以準(zhǔn)備測(cè)量輻射到產(chǎn)品的整個(gè)輻射劑量，并允許任何緩沖時(shí)間，即在由輻射源發(fā)送輻射之前的一種事件。定時(shí)裝置并不是來自用于消毒包裝的輻射源的輻射檢測(cè)(裝置)，因?yàn)楣鈧鞲衅鞯乃璧捻憫?yīng)時(shí)間將產(chǎn)生小于所有直接輻射在包裝上的消毒輻射的測(cè)量值。定時(shí)裝置可以是機(jī)械的、電的或光學(xué)的開關(guān)轉(zhuǎn)換器或控制桿(lever)，其能夠在將包裝移進(jìn)接收消毒劑量的輻射的室中之前、在該過程中或可取的是在其后被啟動(dòng)，并且其能夠可有選擇性地在將包裝移進(jìn)接收消毒劑量的輻射的室中之前、在該過程中或在其后使其停止。包裝的移動(dòng)可以啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器或控制桿，該轉(zhuǎn)換器或控制桿能夠同時(shí)使輻射源輻射進(jìn)行輻射和使光傳感器進(jìn)行測(cè)量，并且當(dāng)移去包裝時(shí)轉(zhuǎn)換器停止，并使輻射源和光傳感器都停止工作?？商鎿Q地，如果輻射源是連續(xù)的，當(dāng)將包裝放入或從目標(biāo)區(qū)域移去時(shí)所描述的開關(guān)轉(zhuǎn)換器將僅僅使光傳感器啟動(dòng)或停止工作，在該目標(biāo)區(qū)域包裝暴露在來自輻射源的輻射中?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)換器或控制桿，優(yōu)選電子門，可以為輻射源和/或光傳感器啟動(dòng)單個(gè)定時(shí)器，以便啟動(dòng)光傳感器測(cè)量輻射源輻射一已知時(shí)間的、任何緩沖的脈沖的輻射。優(yōu)選的定時(shí)器為固態(tài)電子式計(jì)時(shí)器。
優(yōu)選的消毒系統(tǒng)還包括一計(jì)算機(jī)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將定時(shí)裝置并入與計(jì)算機(jī)連接的同步接口中。定時(shí)裝置和計(jì)算機(jī)優(yōu)選既控制光傳感器又控制輻射源，以便接通光傳感器并在輻射源持續(xù)過程中測(cè)量輻射量，然后使光傳感器停止。輻射脈沖持續(xù)時(shí)間是已知的，并且定時(shí)器使光傳感器啟動(dòng)和停止工作是基于已知的脈沖持續(xù)時(shí)間。在優(yōu)選的消毒系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)輻射源激活序列，而同時(shí)同步地操作光傳感器。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送輻射源激活指令時(shí)，比如LAMPFIRE指令，產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)以激活輻射源，并且計(jì)算機(jī)等待LAMP-FIRING的響應(yīng)。當(dāng)輻射源接收到指令信號(hào)時(shí)，激活一個(gè)內(nèi)部激活序列，開始激活，以及激活經(jīng)LAMP-FIRING電子信號(hào)激活輻射源的信號(hào)。當(dāng)在同步接口計(jì)算機(jī)中的同步電路識(shí)別到LAMP-FIRING信號(hào)時(shí)，它啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器。輻射源要求一已知的時(shí)間量或者一個(gè)延遲以準(zhǔn)備一個(gè)脈沖。定時(shí)器指示同步電路何時(shí)產(chǎn)生一信號(hào)給分光計(jì)，這一信號(hào)在輻射源開始時(shí)啟動(dòng)分光計(jì)，定時(shí)器在脈沖結(jié)束時(shí)也發(fā)送一信號(hào)以使分光計(jì)停止。由于要求快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)，優(yōu)選的是應(yīng)用硬件替代軟件來實(shí)現(xiàn)這些功能。優(yōu)選的是同步電路與輻射源的電路光隔離，較好地屏蔽來自輻射源的電磁干擾或噪聲。將信號(hào)從輻射源傳到同步接口的這些裝置最好不直接連接，而是經(jīng)一光隔離板傳遞信息，其一般將電信號(hào)終止在固態(tài)光信號(hào)發(fā)生發(fā)送器/接收器對(duì)的兩側(cè)，沒有電尖峰信號(hào)能夠傳過這種光隔離板，這樣就避免了對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或兩個(gè)系統(tǒng)的永久且昂貴的損壞。
在本實(shí)施方案，脈沖不會(huì)即刻產(chǎn)生，因此在LAMP-FIRING信號(hào)和輻射源開始輻射之間有一段時(shí)間。在這種不能作用的時(shí)段內(nèi)，最好產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)步驟以確保分光計(jì)的測(cè)量盡可能地準(zhǔn)確。在打開分光計(jì)的光閘之前第一步清除(斷電)在分光計(jì)上的所有的電荷。通過使清除在光電二極管上的暗電流的時(shí)間在盡可能的實(shí)際閃光的幾毫秒內(nèi)，優(yōu)選的是小于200毫秒，更為可取的小于10毫秒，使來自暗電流積累的輻射測(cè)量誤差最小。第二步以與采集和測(cè)量背景輻射的閃光持續(xù)時(shí)間相同的時(shí)間間隔測(cè)量背景輻射。然后將這種所測(cè)得的量值從所測(cè)的輻射量值中減去以修正在輻射源期間采集的背景輻射。對(duì)于發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)包裝(優(yōu)選對(duì)每一個(gè)包裝)的每一序列脈沖這一步驟可以執(zhí)行一次，并且背景輻射的量值優(yōu)選從每次所測(cè)脈沖中減去。
在該優(yōu)選實(shí)施方案中，系統(tǒng)可有選擇性地具有一個(gè)或更多個(gè)(較好是兩個(gè))診斷光電二極管以監(jiān)測(cè)頂部和底部的燈的輸出。這些二極管(其與在分光計(jì)中的光電二極管相分開)經(jīng)過連接到外殼的光纖能夠監(jiān)測(cè)脈沖定時(shí)，如果輻射源被激活和/或沒有被激活(光傳感器所希望的)它將告知計(jì)算機(jī)。這些二極管最好還能夠從輻射源讀取剩余的輻射(如果有)。這些特征能夠監(jiān)測(cè)一有缺陷的輻射源或錯(cuò)誤的脈沖。優(yōu)選的是這種特征將在分光計(jì)不能測(cè)量的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)任何錯(cuò)誤的脈沖或在分光計(jì)所預(yù)期的和消毒系統(tǒng)所提供的脈沖之間的脈沖輻射的定時(shí)差異。
在優(yōu)選的消毒系統(tǒng)中，分光計(jì)與每個(gè)脈沖同步，并且對(duì)于高達(dá)每秒1000脈沖、更優(yōu)選的是每秒1至100脈沖、最優(yōu)選的是3至10脈沖每秒的脈沖頻率能夠根據(jù)脈沖寬度和消毒的每包裝要求劑量測(cè)量輻射分光通量。目前，要求多脈沖來消毒接觸透鏡包裝。優(yōu)選的光傳感器要求很短的時(shí)間從一次輻射測(cè)量恢復(fù)到準(zhǔn)備測(cè)量下一個(gè)輻射脈沖。光傳感器能夠測(cè)量單個(gè)輻射脈沖的輻射分光通量，其在脈沖之間在小于5秒、更可取的是小于1秒、最為可取的是小于300毫秒內(nèi)被發(fā)送。這里所描述的消毒系統(tǒng)能夠測(cè)來自每單個(gè)脈沖的輻射的總量和/或光譜分量以及對(duì)每單個(gè)脈沖的測(cè)量然后求和所得的多脈沖的累計(jì)輻射。
在光傳感器采集和測(cè)量特定的波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)或波譜的能量后，將這種量值或這些量值與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)(其為應(yīng)用時(shí)所需的)中的特定量值進(jìn)行比較，對(duì)于優(yōu)選實(shí)施方案這些特定的量值是提供一個(gè)消毒產(chǎn)品所需的量值。如果由輻射源產(chǎn)生的輻射量(單次閃光或多次閃光的積累)對(duì)于該應(yīng)用來說太小，那么該系統(tǒng)將給操作者或在線生產(chǎn)控制者提供一些指示，或者自動(dòng)重復(fù)輻射處理、或者拒絕該沒有被適當(dāng)消毒的產(chǎn)品。每次輻射處理的記錄可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，這樣，如果輻射量一直落在標(biāo)準(zhǔn)以下，則設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)關(guān)掉消毒系統(tǒng)直到它被修復(fù)。此外，將輻射量與最大輻射量相比較(超過此最大量產(chǎn)品或包裝的聚合物會(huì)被降解)，如果超過該最大輻射量則導(dǎo)致拒絕該產(chǎn)品。被監(jiān)測(cè)的輻射的范圍優(yōu)選是產(chǎn)品受到的輻射總量，以及對(duì)微生物最具有破壞性的一定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻射總量。此外，系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成優(yōu)選能夠檢測(cè)任何雜散的或意外的閃光，并且能夠自動(dòng)地關(guān)斷消毒系統(tǒng)直到輻射源被修復(fù)。這種消毒系統(tǒng)的優(yōu)選的應(yīng)用是用于生產(chǎn)線，因此這種系統(tǒng)可被連入生產(chǎn)線的一較大的處理控制系統(tǒng)，如果需要的話，該控制系統(tǒng)要么將產(chǎn)品從不正常工作的輻射源轉(zhuǎn)移要么關(guān)掉生產(chǎn)線。
優(yōu)選的是，使光傳感器所測(cè)得的輻射與輻射的空間分布相關(guān)，該空間為包裝所在的、在應(yīng)用輻射源進(jìn)行消毒之前為輻射源所準(zhǔn)備的室中。通過映射測(cè)定這種相關(guān)性(一種外部相關(guān)性)，即，通過在室中光傳感器和包裝所在的空間中的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量輻射，以便在正常偏差范圍內(nèi)得知整個(gè)輸出場(chǎng)(也可以從映射圖得知)。在輻射源的輻射場(chǎng)中通過將光傳感器移到在室內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)(可取的是許多個(gè))位置并在每個(gè)位置測(cè)量輻射來測(cè)定該分布，或者在輻射場(chǎng)內(nèi)通過在不同的位置應(yīng)用多個(gè)光傳感器測(cè)定該分布。將在一維、兩維或三維中的不同的位置所測(cè)得的輻射存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)從所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中導(dǎo)出空間分布。一旦建立了輻射源的這種空間分布，如果在某一位置(即，采集輻射的裝置所在的位置)的能量已知，然后通過應(yīng)用空間分布能夠測(cè)定輻射在產(chǎn)品上能量。
當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明對(duì)在包裝內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行消毒時(shí)第二相關(guān)性(一種內(nèi)部相關(guān)性)尤其有用?；诎b材料的光透射系數(shù)和/或其容量，通過測(cè)量或計(jì)算繪制內(nèi)部相關(guān)，以確定包裝內(nèi)的能量。在要消毒的包裝里面插入采集輻射的裝置應(yīng)用消毒系統(tǒng)測(cè)定光透射系數(shù)。內(nèi)部相關(guān)性或外部相關(guān)性或這兩種相關(guān)性都能夠用來測(cè)定消毒產(chǎn)品所需的輻射量。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方案是使用一個(gè)以上的光傳感器。每個(gè)傳感器給定一數(shù)值N，以使在受輻射的空間內(nèi)的不同點(diǎn)上得到N組數(shù)據(jù)。應(yīng)用數(shù)據(jù)融和技術(shù)，使傳感器陣列數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)以得到在醫(yī)用設(shè)備的表面上的3D圖。這種數(shù)據(jù)圖包含空間位置、光譜和輻射信息，以及可選的瞬時(shí)映射。比較在不同時(shí)間內(nèi)得到的圖可得知輻射源和/或反射器正出現(xiàn)何種類型的損壞或老化。
在消毒系統(tǒng)或用于本發(fā)明的消毒系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感器可以是電傳感器，以替代光傳感器。在優(yōu)選實(shí)施方案中，在本發(fā)明的消毒系統(tǒng)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有一個(gè)光傳感器和一個(gè)電傳感器。電傳感器較好在來自輻射源的一個(gè)輻射脈沖或從產(chǎn)品暴露在來自輻射源的輻射的開始到結(jié)束的過程中測(cè)量輻射源電能的電壓或電流。電傳感器較好測(cè)量電壓和電流兩者，或者應(yīng)用兩個(gè)電傳感器，一個(gè)測(cè)量電壓而另一個(gè)測(cè)量電流。電傳感器較好是一時(shí)變采集裝置，即它能夠測(cè)量隨著時(shí)間脈沖的電壓變化或電流變化或?qū)a(chǎn)品暴露在輻射過程中的電壓變化或電流變化。優(yōu)選的是電傳感器具有一電路，其能夠?qū)⑺鶞y(cè)得的電壓值和/或電流值進(jìn)行數(shù)字化以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，該計(jì)算機(jī)將該電壓值和/或電流值與消毒產(chǎn)品要求輻射源所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)范圍相比較。如果在單個(gè)閃光或在多個(gè)閃光中輻射源的電壓和/或電流不足或太大，系統(tǒng)將給操作者或在線生產(chǎn)控制器一些指示，或自動(dòng)重復(fù)輻射處理或拒絕該沒有適當(dāng)消毒的產(chǎn)品。每次輻射處理的電壓和/或電流記錄可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，這樣，如果電壓和/或電流值一直落在標(biāo)準(zhǔn)以下，則計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)程序自動(dòng)關(guān)掉消毒系統(tǒng)直到它被修復(fù)。此外，如果要檢測(cè)的話，將電傳感器設(shè)計(jì)得能夠檢測(cè)任何寄生電壓或電流，以便能夠自動(dòng)地關(guān)掉消毒系統(tǒng)直到輻射源被修復(fù)。優(yōu)選的是，定時(shí)裝置、同步接口、輻射源和計(jì)算機(jī)與電傳感器如上文所描述的光傳感器一樣相互作用。優(yōu)選的是，在消毒系統(tǒng)中具有電傳感器和光傳感器，因?yàn)槿绻椛湓创嬖趩栴}，應(yīng)用從電傳感器和光傳感器的測(cè)量值能夠進(jìn)行診斷。光傳感器和電傳感器的測(cè)量值還能夠用于排除故障和預(yù)防性的維護(hù)。
附圖1所示為本發(fā)明的優(yōu)選方塊圖。優(yōu)選的消毒系統(tǒng)5包括一任選的交互式用戶接口10、一計(jì)算機(jī)11、輻射源12、一個(gè)或多個(gè)光傳感器14、一個(gè)電傳感器19和同步接口16。同步接口16包括定時(shí)裝置，該定時(shí)裝置包括應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列技術(shù)的硬件同步算法(器)。同步接口16與輻射源12、電傳感器19、光傳感器14和計(jì)算機(jī)11連接。計(jì)算機(jī)11包括控制、數(shù)據(jù)融和、測(cè)量和邏輯算法以及大容量存儲(chǔ)器?？扇〉氖怯?jì)算機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)算法以分別控制或組合控制輻射脈沖的持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、頻率和數(shù)目。操作者通過在交互式用戶接口10中的控制器啟動(dòng)消毒系統(tǒng)5。可以應(yīng)用交互式用戶接口使消毒系統(tǒng)5啟動(dòng)或關(guān)閉、調(diào)整每產(chǎn)品的閃光數(shù)目以及設(shè)置在閃光之間的時(shí)間。如果輻射源12具有能夠被控制的附加變量，比如能量級(jí)、波長(zhǎng)段、在輻射源和包裝之間的距離等，可以將交互式用戶接口10設(shè)計(jì)成允許操作者輸入這些對(duì)輻射源12控制的信息?？扇〉氖菍⑦@些信息從交互式用戶接口10輸送到計(jì)算機(jī)11，該計(jì)算機(jī)依據(jù)它的程序設(shè)計(jì)應(yīng)用操作者的輸入指令來指示同步接口16、光傳感器14和輻射源12以使它們的運(yùn)行同步，以便通過光傳感器14測(cè)量由箭頭R所示的輻射和僅當(dāng)輻射源12產(chǎn)生輻射R時(shí)通過電傳感器19測(cè)量輻射源的電脈沖。在輻射源12產(chǎn)生輻射并且光傳感器14測(cè)量輻射之后，如果需要的話，再將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，光傳感器14將這一信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)11，該計(jì)算機(jī)將所測(cè)得的輻射量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，則計(jì)算機(jī)11被設(shè)計(jì)為將不滿意的輻射量值經(jīng)同步接口16通知輻射源以停止輻射源12產(chǎn)生輻射、告知交互式用戶接口10輻射水平不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)和/或發(fā)出報(bào)警。此外，在輻射源12產(chǎn)生輻射，電傳感器19測(cè)量在輻射源12中的電壓和/或電流之后，如果需要再將模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，電傳感器19將這一信息輸送到計(jì)算機(jī)11，該計(jì)算機(jī)11將所測(cè)得的電壓和/或電流值與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，則計(jì)算機(jī)11設(shè)計(jì)為將不滿意的電壓和/或電流值經(jīng)同步接口16輸送給輻射源以停止輻射源12產(chǎn)生輻射、告知交互式用戶接口10輻射水平不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)和/或發(fā)出報(bào)警。對(duì)于上述任一種發(fā)生的情況，計(jì)算機(jī)都將測(cè)量值存儲(chǔ)在設(shè)備的歷史文件中，可取的是還標(biāo)以不符合標(biāo)準(zhǔn)的爆光序列。如果所測(cè)的輻射和電壓和/或電流都符合標(biāo)準(zhǔn)，然后系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為繼續(xù)它的運(yùn)行或等待操作者輸送附加指令?？扇〉氖牵?jì)算機(jī)11被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)對(duì)每個(gè)包裝的每次閃光的所有的測(cè)得的輻射值和電壓和/或電流值，測(cè)得的輻射值和電壓和/或電流是從電傳感器19和光傳感器14中得出的。
如果使該系統(tǒng)與生產(chǎn)線成為一整體，計(jì)算機(jī)的程序能夠進(jìn)一步被設(shè)計(jì)為自動(dòng)調(diào)整上文所列的變量，比如到輻射源的能量或到產(chǎn)品的距離，如果到達(dá)包裝的輻射不夠或太大。例如，作為總輻射的一部分的紫外線輻射量太小，則計(jì)算機(jī)可以指示輻射源接口增加輻射源電壓，在本實(shí)施方案中，增加輻射輻射源電壓不僅能夠產(chǎn)生更多的總量輻射，還可以增加在所產(chǎn)生的總量輻射中的紫外線輻射比份。此外，如果使這種系統(tǒng)與生產(chǎn)線成為一整體，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)使其能夠與其它各種自動(dòng)控制器進(jìn)行通信，自動(dòng)控制器例如，但不限定為這些，可編程邏輯控制器(PLC)、分度器、伺服控制器、步進(jìn)電機(jī)控制器，以及其它的能夠用于調(diào)整輻射源以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖贤饩€輻射量的設(shè)備。
在附圖2中所示為消毒系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方案，在該系統(tǒng)中具有一個(gè)接觸透鏡包裝。優(yōu)選的是兩個(gè)輻射源21和22彼此相對(duì)著，并且在輻射源之間放置有至少一個(gè)要消毒的接觸透鏡包裝23，優(yōu)選放在石英盤32上。進(jìn)一步優(yōu)選的是，輻射源具有將光朝包裝23反射的反射體24和25，并且在輻射源發(fā)射脈沖的同時(shí)反射體、輻射源和包裝都完全密封在不透光的室(殼體)26中，以便當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，基本沒有光從室外進(jìn)入室內(nèi)，也基本沒有光從室內(nèi)泄露出來。
積算球27位于室26中。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，積算球位于兩輻射源21和22之間。積算球比較可取的位置是基本在兩輻射源21和22之間且靠近暴露的包裝的位置，更為可取的是基本在兩輻射源21和22之間且與暴露的包裝成一線的位置。積算球具有兩個(gè)入口通道28和29。比較可取的是，如附圖2所示，入口通道28和29位于在積算球上的從包裝的中點(diǎn)大約45°的位置。積算球27將它采集的輻射經(jīng)光纖30輸送到分光計(jì)31。附圖2僅說明一個(gè)光傳感器的位置，然而，在優(yōu)選實(shí)施方案中還至少有一個(gè)附加的光傳感器圍繞包裝的周邊放置。
優(yōu)選的是光纖30將來自積算球27的輻射通過室26傳輸?shù)椒止庥?jì)31。在所示的優(yōu)選實(shí)施方案中積算球27位于室26里面，并且分光計(jì)31位于室26的外面，雖然積算球27和分光計(jì)31都能夠位于室的里面。
分光計(jì)位于室的外面有助于減少由用于連接室內(nèi)的輻射源的連接器和電纜附近的電磁干擾(EMI)引起的噪聲。作為一種可替換的方式是，如果具有EMI屏蔽，分光計(jì)能夠位于室的里面，然而，如先前所討論，可取的是分光計(jì)位于這樣一種位置其不阻擋能夠到達(dá)產(chǎn)品的任何輻射。將分光計(jì)放置在遠(yuǎn)離消毒室一定距離對(duì)于降低在測(cè)量中的熱漂移十分有好處，因?yàn)閮H僅只有消毒能量的一部分到達(dá)分光計(jì)的傳感器。通過使分光計(jì)的殼體位于遠(yuǎn)離消毒室的內(nèi)部，分光計(jì)的周圍溫度維持在一更為恒定的溫度上，不需應(yīng)用附加的熱冷卻或絕熱。
參考下列實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1這里所描述的控制系統(tǒng)是用于產(chǎn)生PurePu1se PB1-4系統(tǒng)的單個(gè)輻射源的輻射分光圖。從距兩燈中的一個(gè)燈21mm處在功率級(jí)為52％時(shí)測(cè)量在240nm至280nm之間的輻射。在垂直于燈的軸線從燈的中心以5mm為增量從-25mm到25mm測(cè)量輻射。由該系統(tǒng)所得的圖如附圖3所示。
實(shí)施例2當(dāng)燈是新的時(shí)和在燈經(jīng)過2600次閃光后測(cè)量燈的輻射分光。雖然燈的總能量?jī)H僅減少3.4％(如應(yīng)用熱電堆熱量計(jì))，附圖4說明在240nm至280nm之間(這一輻射范圍是消毒的極限)的燈的能量已減少8.6％。在240至280nm之間的燈的能量的變化足夠?qū)е赂嗟挠械挚沽Φ奈⑸锎婊?。然而，系統(tǒng)不能檢測(cè)這種變化，該系統(tǒng)僅能夠測(cè)量總的能量的變化。在附圖4中，實(shí)線是新燈的輻射分光的測(cè)量結(jié)果，虛線表示經(jīng)過閃光2600次后的輻射分光的測(cè)量結(jié)果。
參照特定的實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說落入在權(quán)利要求的范圍中的其它實(shí)施例都將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種消毒系統(tǒng)，其包括輻射源、傳感器和定時(shí)裝置，其中基于所說的定時(shí)裝置，經(jīng)所說的傳感器對(duì)能量的測(cè)量基本與下述同步來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的傳感器是光傳感器，其測(cè)量來自所說的輻射源的輻射。
3.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器是光子計(jì)數(shù)傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種消毒系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所說的輻射源、所說的傳感器和所說的定時(shí)裝置連接的計(jì)算機(jī)。
5.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中進(jìn)一步在經(jīng)所說的光傳感器進(jìn)行的所說的輻射測(cè)量之前小于200毫秒內(nèi)，從所說的光傳感器清除暗電流。
6.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中進(jìn)一步僅在所說的輻射測(cè)量之前，所說的光傳感器測(cè)量背景輻射。
7.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一種積算球。
8.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一種余弦接受器。
9.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一種分光計(jì)。
10.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一種分光輻射譜儀。
11.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一種積算球和一種分光輻射譜儀。
12.如權(quán)利要求11所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器進(jìn)一步包括一種紫外線發(fā)送光導(dǎo)管。
13.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括一余弦接受器、紫外線發(fā)送光導(dǎo)管和分光輻射譜儀。
14.如權(quán)利要求1所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的消毒系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于輻射源的外殼，當(dāng)所說的輻射源產(chǎn)生輻射時(shí)所說的外殼是光密閉的。
15.如權(quán)利要求1所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的消毒系統(tǒng)包括至少兩個(gè)輻射源。
16.如權(quán)利要求1 5所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的消毒系統(tǒng)包括至少兩個(gè)閃光燈。
17.如權(quán)利要求16所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的閃光燈脈沖基上同步發(fā)送。
18.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器能夠測(cè)量在脈沖之間小于5秒內(nèi)發(fā)送的單個(gè)輻射脈沖的輻射分光通量。
19.如權(quán)利要求18所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器能夠測(cè)量在脈沖之間小于300毫秒內(nèi)發(fā)送的單個(gè)輻射脈沖的輻射分光通量。
20.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光傳感器包括分光輻射譜儀，該分光輻射譜儀包括一光學(xué)分散元件和一光導(dǎo)二極管陣。
21.如權(quán)利要求20所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的光學(xué)分散元件包括一全息光柵。
22.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)算法，該算法將所測(cè)量的輻射與消毒所要求的可接收范圍的輻射聯(lián)系起來。
23.如權(quán)利要求22所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的計(jì)算機(jī)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)算法以控制輻射脈沖的持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、頻率和數(shù)目。
24.如權(quán)利要求2所述的一種消毒系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)室；其中所說的光傳感器包括采集來自輻射源的一部分的輻射的裝置和分光輻射譜儀，所說的采集的裝置位于所說的室的里面，所說的分光輻射譜儀位于所說的室的外面，并且當(dāng)所說的輻射源產(chǎn)生輻射時(shí)所說的室是光密閉的。
25.如權(quán)利要求24所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的分光輻射譜儀經(jīng)過光纖接收從所說的裝置輸入的輻射。
26.如權(quán)利要求25所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的系統(tǒng)用于消毒包含接觸透鏡的包裝。
27.如權(quán)利要求26所述的一種消毒系統(tǒng)，進(jìn)一步包括檢測(cè)任何雜散的或特別的閃光的附加傳感器。
28.如權(quán)利要求1所述的一種消毒系統(tǒng)，其中所說的傳感器是一種電傳感器，該電傳感器測(cè)量所說的輻射源的電壓或電流。
29.如權(quán)利要求28所述的一種消毒系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包括至少一個(gè)算法，該算法將所測(cè)量的電壓或電流與消毒所要求的可接收范圍的電壓或電流聯(lián)系起來。
30.一種測(cè)量由消毒系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射源的能量的方法，其中所說的消毒系統(tǒng)包括輻射源、傳感器和定時(shí)裝置，該方法包括如下的步驟基于所說的定時(shí)裝置使經(jīng)所說的傳感器對(duì)能量的測(cè)量基本同步于來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所說的傳感器選自光傳感器和電傳感器。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中在所說的同步步驟之前所述的方法進(jìn)一步包括如下步驟指令所說的輻射源發(fā)出輻射；并由所說的定時(shí)裝置測(cè)量時(shí)間。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在所說的測(cè)量步驟之后，為完成所說的基本同步的步驟，所說的方法進(jìn)一步包括如下步驟在所說的定時(shí)裝置測(cè)量設(shè)定的時(shí)間量后由所說的定時(shí)裝置使所說的傳感器啟動(dòng)和停止。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所說的傳感器是一種光傳感器，并且在所說的同步步驟之前所說的方法進(jìn)一步包括如下步驟從所說的光傳感器上清除暗電流。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中在所說的同步步驟之前并且在所說的清除步驟之后，所說的方法進(jìn)一步包括如下步驟以與所說的光傳感器測(cè)量來自所說的輻射源的輻射相同的時(shí)間間隔分光輻射地測(cè)量背景噪聲，并且在所說的同步步驟之后，在該同步過程中分光輻射地測(cè)量所說輻射源的所說的輻射，所說的方法進(jìn)一步包括如下步驟從所測(cè)得的光譜輻射中減去所說的背景輻射的光譜量。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中在所說的清除步驟之前并且在所說的同步步驟之前，所說的方法進(jìn)一步包括指示所說的輻射源發(fā)出輻射；由所說的輻射源響應(yīng)所說的輻射源將發(fā)出輻射，這就使所說定時(shí)裝置開始測(cè)量時(shí)間，并且進(jìn)一步所說的方法是用于對(duì)在包裝中的接觸透鏡進(jìn)行消毒。
37.權(quán)利要求35所述的方法，其中在所說的減去步驟之后，如果所測(cè)得的輻射是在消毒所需的且為可接收的輻射范圍內(nèi)則所說的方法進(jìn)一步包括測(cè)定步驟
38.權(quán)利要求30所述的方法，其中在實(shí)現(xiàn)基本同步的步驟之前，所說的方法進(jìn)一步包括如下步驟通過該方法測(cè)量在容納要消毒的產(chǎn)品的空間中的不同位置的輻射以建立來自所說的輻射源的輻射的空間分布。
39.權(quán)利要求38所述的方法，其中所說的產(chǎn)品包括包裝，其中所說的方法進(jìn)一步包括測(cè)定所說的包裝相對(duì)所說的輻射的透射率。
40.權(quán)利要求38所述的方法，其中在所說的同步步驟之后，在該同步步驟過程中分光輻射地測(cè)量所說輻射源的所說輻射，所說的方法進(jìn)一步包括如下的步驟應(yīng)用所說的空間分布確定所說的包裝是否接收了達(dá)到消毒劑量的所說輻射。
41.權(quán)利要求30所述的方法，在所說的基本同步步驟之后，在該同步過程中測(cè)量所說輻射源的電壓或電流，進(jìn)一步包括如下步驟確定從所述基本上同步的步驟中所測(cè)得的電壓或電流是否足以消毒。
全文摘要
一種消毒系統(tǒng)包括:輻射源、光學(xué)的和/或電的傳感器和定時(shí)裝置,其中基于所說的定時(shí)裝置經(jīng)所說的光傳感器對(duì)輻射的測(cè)量基本與下述同步:來自所說的輻射源的輻射脈沖的開始和結(jié)束或者將產(chǎn)品暴露于所說的輻射源中的開始和結(jié)束。
文檔編號(hào)A61L2/10GK1269246SQ0010862
公開日2000年10月11日 申請(qǐng)日期2000年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月1日
發(fā)明者J·A·埃貝爾, J·B·恩斯, P·德科爾迪, D·因格拉姆 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司