專利名稱：利用臭氧處理物體的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及場生物污染物(field bio-contamination)的滅活以及破壞，具體而言，涉及利用臭氧處理物體的方法和裝置。
背景技術(shù)：
臭氧為一種每分子具有三個原子的氧氣的型態(tài)，而不是氧分子中所發(fā)現(xiàn)的兩個原子。由于“額外”的氧原子從臭氧分子中分離，臭氧(O3)快速地分解成為氧分子(O2)。此“額外”的氧原子可用于滅活細菌以及孢子，并且與化學(xué)復(fù)合物反應(yīng)。結(jié)果，能夠消毒以及氧化。臭氧可滅活許多已知的生物污染物、化學(xué)污染物以及傳染媒介，這些傳染媒介包括但不限定于細菌、病毒以及朊病毒(prions)。
朊病毒為為近年來科學(xué)研究的重要主題的傳染媒介。朊病毒可被限定為一種具有傳染性的微小蛋白質(zhì)粒子，其可通過修改核酸的程序來抵抗滅活。朊病毒具有折疊片(pleated sheet)構(gòu)造而非正常朊病毒蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，缺乏可檢測的核酸，而且不能引發(fā)免疫反應(yīng)。朊病毒據(jù)信與一些可傳染的神經(jīng)退化疾病有關(guān)，例如庫賈氏病(Creutzfeldt-Jakob disease；CJD)以及人類的苦魯病、綿羊的癢病(scrapie)以及牛群的瘋牛癥(mad-cow disease；bovine spongiform encephalopathy；BSE)。使用熱、輻射、酶以及裂解化合物滅活朊病毒似乎不是很成功。一般認為臭氧具有通過破壞及/或移除而潛在滅活朊病毒的能力。
本發(fā)明提供利用臭氧處理物體的方法與裝置，包括但是不限于理療工具。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于利用臭氧處理物體的裝置，包括(a)處理箱，具有可密封的內(nèi)室；(b)至少一個反射表面，所述反射表面安置在內(nèi)室之內(nèi)；(c)所述內(nèi)室之內(nèi)的含氧氣體；以及(d)激光器，用于通過內(nèi)室發(fā)射紫外線(UV)輻射激光束，所述激光束通過反射表面反射，其中將含氧氣體暴露到UV輻射產(chǎn)生臭氧。
根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，提供了一種用于利用臭氧處理物體的方法，包括步驟(a)將物體放置于包含含氧氣體的密封室內(nèi)；以及(b)將紫外線輻射引入到室中，其中含氧氣體的氧產(chǎn)生臭氧氣體。
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供一種利用臭氧處理物體的裝置，其中的激光器被用于在處理箱內(nèi)部產(chǎn)生大量的臭氧氣體。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于提供一種利用臭氧處理物體的方法與裝置，其產(chǎn)生足量的臭氧以有效滅活傳染媒介，例如朊病毒。
上述以及其它優(yōu)點可由下列優(yōu)選實施例結(jié)合附圖的說明以及所附權(quán)利要求而變得顯而易見。


本發(fā)明將采用特定部分和部分的布置的物理形式，其優(yōu)選的實施例將參照說明書進行說明，并其形成部分在附圖中進行了說明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的臭氧處理統(tǒng)的透視圖。
圖2為沿著圖1的線2-2所取的臭氧處理統(tǒng)的剖面圖。
圖3為圖1沿線3-3的臭氧處理統(tǒng)的剖面圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的臭氧處理統(tǒng)的剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中所述附圖只是為了說明本發(fā)明的最佳實施例而非用以限制本發(fā)明。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的臭氧處理統(tǒng)2。臭氧處理統(tǒng)2通常包括處理箱10、含氧氣體源70、吹風(fēng)機80以及發(fā)射激光光束B的激光器90。臭氧氣體在處理箱10之內(nèi)通過將激光束通過含臭氧氣體而產(chǎn)生。吹風(fēng)機80在整個處理箱10之內(nèi)循環(huán)含臭氧氣體以及臭氧，臭氧處理統(tǒng)2的操作將在下面進行詳細說明。
在優(yōu)選實施例中，處理箱10通常包括箱體30、后壁50以及門60。后壁50安置于箱體30的后端，門60安置于箱體30的前端。內(nèi)室12通過箱體30、后壁50以及門60限定。門60密封進入內(nèi)室12的開口，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，箱體30、后壁50以及門60形成一個可加壓的容器。相應(yīng)地，這些部件優(yōu)選地由可加壓材料所形成，例如金屬(例如不銹鋼)。
箱體30通常為具有圓形截面的圓柱形壁，箱體30的截面具有可選的幾何形狀，包括橢圓形。箱體30限定內(nèi)表面32，基部14則將箱體30支撐于通常平坦的表面18上(請參考圖2以及圖3)。
至少一個反射部件34被安置在內(nèi)室12之內(nèi)，此反射部件34包括反射表面34a，所述反射表面34a反射由激光器90發(fā)射的激光束B，這將在下面進行詳細說明。反射部件34可為許多適當(dāng)?shù)男问剑趦?yōu)選實施例中，反射部件34采用這樣的形式將反射涂覆材料施加到內(nèi)表面32的至少一部分上(圖1以及圖3)。例如但是非限定地，上述反射涂覆材料可以是施加到內(nèi)表面32的至少一部分上的薄金薄膜。實際上，可以使用任何可被沉積的金屬以產(chǎn)生反射表面且不會不利地與臭氧交互。例如，可使用諸如鉬、鎢、鈀、鋯、釔以及鉭作為反射涂覆材料。
在可選的實施例中，反射部件34通過拋光至少內(nèi)表面32的一部分而形成，以提供類似鏡子的反射表面。在另一可選實施例中，如圖4所示，反射部件34也可以采用安裝到至少內(nèi)表面32的一部分上的一個或者多個反射部件110。每一反射部件110均具有曲線或平面鏡面的反射表面112，必須理解上述的兩種或更多不同類型的反射部件34可組合使用，并可以安置在內(nèi)室12的一個或更多的區(qū)域中。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，反射部件34提供鏡面反射。也必須理解的是使用提供對激光束B漫反射的反射部件34也是有利的。這將使得激光束B擴散至整個內(nèi)室12，由此產(chǎn)生大量的臭氧。
必須理解激光束B的路徑優(yōu)選地被保持以避免與被處理的物體直接相接觸。為達到此目的，反射部件34可以位于內(nèi)室12的所選擇區(qū)域內(nèi)，以便僅在所選擇的區(qū)域內(nèi)反射激光束B。在圖1所示的實施例中，所選擇的區(qū)域位于內(nèi)室12的后部。所選擇的區(qū)域中所產(chǎn)生的臭氧通過吹風(fēng)機80循環(huán)進入內(nèi)室的區(qū)域中，物體在所述區(qū)域中被處理。
后壁50以及門60被安置在箱體30的相對端上。門60在開口端連接至箱體30。門60密封箱體30的開口端，如上所指示。在優(yōu)選實施例中，鉸鏈62將門60連接至箱體30。門60上的鉤64與箱體30上的門扣44配合以保持門60與箱體30之間的密封。門60允許便利地獲取內(nèi)室12，用于在內(nèi)室12中加載和卸載物體。
含氧氣體源70對內(nèi)室12提供含氧氣體供給。對于此，形成于后壁50內(nèi)的第一入口52提供開口用于將含氧氣體接收至內(nèi)室12中。氣體閥V控制含氧氣體流入內(nèi)室12。在優(yōu)選的實施例中，含氧氣體源70可采用包含但是不限于空氣或者純氧(只是通過示例)的加壓氣體箱。
吹風(fēng)機80可循環(huán)內(nèi)室12內(nèi)部的氣體，吹風(fēng)機80通過電機M提供動力。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，吹風(fēng)機80為循環(huán)風(fēng)扇。管82以及84提供用于吹風(fēng)機80的導(dǎo)管。第一出口54形成于后壁50中以提供可容納管82的開口。第二入口36形成于箱體30中以提供可容納管84的開口。在優(yōu)選實施例中，氣體G由內(nèi)室12中通過管82被抽入吹風(fēng)機80中。然后，氣體G通過管84從吹風(fēng)機80中排出。相應(yīng)地，吹風(fēng)機80通過內(nèi)室12循環(huán)氣體G。
激光器90安裝到箱體30，第三入口38則形成于箱體30中以提供允許激光器90的激光束B通過其進入內(nèi)室12的開口。激光束B通過激光器90的激光窗(未示出)向外射出，并且通過入口38進入內(nèi)室12。在內(nèi)室12之內(nèi)，激光束B通過反射部件34反射，激光器90的詳細操作方式將在下面說明。
必須理解激光器90可包括光束掃描系統(tǒng)(未示出)用于在垂直于或者平行于箱體30的縱向軸方向上掃描激光束B。掃描激光束B可以方便將激光束B通過內(nèi)室12之內(nèi)的含氧氣體。
激光器90優(yōu)選從發(fā)射具有電磁頻譜的紫外線(UV)區(qū)域中的波長的輻射的激光器(即波長約略從40至400nm)，包括但不限定于準(zhǔn)分子激光、氮激光以及第三諧頻釹釔鋁深紅(Nd:YAG)激光器。在優(yōu)選實施例中，激光器90為準(zhǔn)分子激光的形式，例如由從USHIO America公司所提供的激光器。準(zhǔn)分子激光器使用氣體(例如氙、氪、氬以及氖氣)以形成“激發(fā)態(tài)的二聚物”，因而圍繞單個波長(例如126nm、146nm、172nm、222nm、282nm以及308nm)產(chǎn)生窄帶光(即激光)。在優(yōu)選實施例中，使用氙氣以產(chǎn)生具有172nm波長紫外線輻射的激光束B。
物體支撐組件20設(shè)置在內(nèi)室12之內(nèi)。物體支撐組件20基本上包括一對基本平行的軌道22A與22B、可滑動支撐平臺24以及引導(dǎo)件26A與26B。在優(yōu)選實施例中，支撐平臺24提供通常平面表面用于在臭氧處理期間提供用于支持內(nèi)室12內(nèi)部的物體。引導(dǎo)件26A與26B分別與軌道22A與22B配合，在此方面，支撐平臺24可沿著軌道22A與22B而往復(fù)移動。物體支撐組件20方便物體在內(nèi)室12之內(nèi)的加載和卸載。就此方面，支撐平臺24在內(nèi)室12之內(nèi)的第一位置和內(nèi)室12之外的第二位置之間可移動，以便于加載與卸載物體。在優(yōu)選實施例中，支撐平臺24在從激光束B的路徑軸向偏移的區(qū)域內(nèi)安置在內(nèi)室12之內(nèi)。
必須理解對普通技術(shù)人員公知的傳統(tǒng)的臭氧傳感器(未示出)可安置在內(nèi)室12之內(nèi)以檢測其中的臭氧量。優(yōu)選地，臭氧傳感器被安置在從激光束B的路徑最遠的內(nèi)室12的端部上。相應(yīng)地，臭氧傳感器可用以檢測從臭氧產(chǎn)生源最遠的內(nèi)室12的端部上檢測臭氧水平。例如，臭氧傳感器可適當(dāng)?shù)匚挥陂T60的內(nèi)表面上。
控制單元(未示出)被用于控制與含臭氧氣體源70關(guān)聯(lián)的閥V、與吹風(fēng)機80相關(guān)聯(lián)的電機M以及激光器的操作。此外，控制單元可接收來自臭氧傳感器的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指示內(nèi)室12之內(nèi)的臭氧水平。控制單元可被編程以監(jiān)測通過臭氧傳感器所指示的臭氧水平，并且調(diào)整閥V、電機M以及激光器90的操作參數(shù)。在優(yōu)選實施例中，控制單元采用可可編程微控制器或個人計算機(PC)的形式。
臭氧處理統(tǒng)2的操作將在下面進行詳細說明。首先門60被移動到打開位置以允許獲取內(nèi)室12。接著，支撐平臺24從其第一位置滑動至第二位置，這樣至少一部分支撐平臺24延伸到內(nèi)室12的外部(如圖1中的幻影部分所示)。將被處理的一個或者多個物體被安置在支撐平臺24之上。上述物體可以包括但不限于醫(yī)療儀器、由生物污染物所污染的信件等。支撐平臺24接著回到其第一位置，其中支撐平臺24可完全容納于內(nèi)室12之內(nèi)。門60接著移動至關(guān)閉位置以密封內(nèi)室12。
閥V被打開，并且將含氧氣體通過入口54釋放到內(nèi)室12中，結(jié)果，內(nèi)室12中充滿含氧氣體。
在可選實施例中，位于內(nèi)室12之內(nèi)的空氣被用作含氧氣體的單一源。相應(yīng)地，在此實施例中，閥V保持關(guān)閉。
激光器90被提供動力以產(chǎn)生通過入口38的激光束B(圖3)，當(dāng)激光束B觸及反射部件34時，激光束B便根據(jù)反射定律(即入射角等于反射角)反射，如圖3與圖4所示。若反射部件34具有光滑表面，則會發(fā)生“鏡面”反射。若反射部件具有粗糙表面，則會造成“漫反射”。在優(yōu)選實施例中，激光束B的路徑受限于具有反射部件34的內(nèi)室12的區(qū)域中。一個或者多個反射部件34被安置以采用避免與物體直接相接觸的方式來保持被反射的激光束B的路徑。
位于激光束B的路徑上的含氧氣體(由含氧氣體源70所供給)被暴露給激光束B的紫外線輻射。此紫外線輻射將含氧氣體中的氧分子(O2)分開以產(chǎn)生臭氧分子。
吹風(fēng)機80由電機M所驅(qū)動。吹風(fēng)機80促進臭氧氣體循環(huán)于整個內(nèi)室12中。吹風(fēng)機80也方便將含氧氣體循環(huán)到激光束B的路徑中。將含氧氣體暴露給激光束B產(chǎn)生臭氧。必須理解吹風(fēng)機80可以在激光器90的啟動之前被啟動。臭氧可將物體上的生物污染物氧化，包括但不限于朊病毒?？梢哉J為通過在非?？拷鼘⒈惶幚淼奈矬w的表面的附近區(qū)域(在原位置)產(chǎn)生臭氧而方便氧化過程。通過反射部件34對激光束B的反射使得激光束B的路徑變大，這樣允許臭氧在整個內(nèi)室12的較大體積中產(chǎn)生。
在物體暴露于足量的臭氧之后，將關(guān)閉閥V，并且停止激光器90與電機M。然后打開門60，使物體可以從支撐平臺24卸載。如上述，臭氧傳感器可用于傳感內(nèi)室12中的臭氧水平，并且確定所述物體是否已暴露至足量的臭氧，以有效地滅活任何生物污染物。
本發(fā)明的其它修飾或更動可藉由閱讀并且理解本說明書而得到。例如，激光與含氧氣體源能夠以臭氧產(chǎn)生器與泵取代，以將將臭氧直接送入處理箱的內(nèi)室中。此外，可選擇具有夠大窗口的激光器，這樣其沒有必要圓形或者橢圓形的處理箱。在此方面，更大的窗口將導(dǎo)致更寬的激光束。這樣的更寬的激光束將沿著箱的長度被指引，由此在其橫過箱時產(chǎn)生臭氧。凡熟悉此領(lǐng)域的技藝者，在不脫離本專利精神或范圍內(nèi)，所作的更動或潤飾，均屬于本創(chuàng)作所揭示精神下所完成的等效改變或設(shè)計，且應(yīng)包含在下述的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用臭氧處理物體的裝置，包括處理箱，所述處理箱具有可密封的內(nèi)室；安置在內(nèi)室中的至少一個反射表面；所述內(nèi)室之內(nèi)的含氧氣體；以及激光器，用于通過內(nèi)室發(fā)射紫外線(UV)輻射的激光束，所述激光束通過反射表面反射，其中將含氧氣體暴露給UV輻射產(chǎn)生臭氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括含氧氣體源，用于將含氧氣體提供至內(nèi)室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括吹風(fēng)機裝置，用于在內(nèi)室之內(nèi)循環(huán)含氧氣體和臭氧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括可移動支撐平臺，用于在所述內(nèi)室之內(nèi)支撐所述物體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射表面是所述處理箱的拋光內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射表面通過將反射涂覆材料施加到所述處理箱的內(nèi)表面上而提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括多個反射部件，所述反射部件安裝到所述處理箱的內(nèi)表面上，每個反射部件提供所述反射表面之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于傳感所述內(nèi)室之內(nèi)的臭氧水平的傳感裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括控制單元，用于根據(jù)由傳感裝置所傳感的所述臭氧水平而控制所述裝置的操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器為準(zhǔn)分子激光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述準(zhǔn)分子激光器發(fā)射波長約為172nm的紫外線輻射激光束。
12.一種利用臭氧處理物體的方法，包括將物體放置在包含含氧氣體的密封室之內(nèi)；將紫外線輻射引入到室中，其中含氧氣體中的氧氣產(chǎn)生臭氧氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在室之內(nèi)循環(huán)臭氧。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述將紫外線輻射引入的步驟包括使用激光器來產(chǎn)生激光束，所述激光束具有在電磁頻譜的紫外線區(qū)域內(nèi)的波長。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述室之內(nèi)反射激光束以沿著室之內(nèi)的一個或者多個路徑傳輸激光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述激光是準(zhǔn)分子激光器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述紫外線輻射的所述波長大約為172nm。
全文摘要
一種利用臭氧氣體處理物體(諸如醫(yī)療儀器)的處理系統(tǒng)。所述臭氧處理系統(tǒng)包括處理箱，其中物體被暴露給臭氧。在優(yōu)選的實施例中，臭氧通過將含氧氣體暴露給通過激光器所產(chǎn)生的紫外線輻射而在處理箱內(nèi)產(chǎn)生。
文檔編號B01J19/08GK1729021SQ200380106925
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者赫伯特J·凱瑟 申請人:美商史戴瑞思股份有限公司