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光漫射光纤的照明、蓝紫光传输系统的照明、蓝紫光传输系统、及用于蓝紫光诱导灭菌的方法技术方案

技术编号:25644704 阅读:20 留言:0更新日期:2020-09-15 21:35
一种使用光漫射光纤进行灭菌的方法,包含:将光源光学耦合至光漫射光纤,光漫射光纤具有:芯;围绕芯的包层;外表面;以及多个散射结构,多个散射结构定位于芯内、包层内、或芯和包层两者内。方法进一步包含将光漫射光纤定位为光学耦合到病原体样品,以及在第一时段内将光源输出的光引导进入光漫射光纤。散射结构将沿着光漫射光纤传播的光散射朝向外表面,且一部分的光漫射穿过外表面,从而在约2小时至约24小时的曝光时间用光照射病原体样品,所述光在约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光漫射光纤的照明、蓝紫光传输系统的照明、蓝紫光传输系统、及用于蓝紫光诱导灭菌的方法相关申请的交叉引用本申请案根据专利法的规定,主张对于申请于2018年1月16日的美国临时申请案第62/617,784号的优先权,以及主张对于申请于2018年1月26日的美国临时申请案第62/622,503号的优先权,在此仰赖且并入这些美国临时申请案之内容以作为参考。
本公开内容大体而言涉及光漫射光纤的照射、蓝紫光传输系统的照射、蓝紫光传输系统、以及使用所述系统进行蓝紫光诱导灭菌的方法。更具体来说,本公开内容涉及光漫射光纤和用于传输蓝紫光以用于蓝紫光诱导灭菌应用的其他传输系统。
技术介绍
单是在美国,每年大约有722,000例医院获得性感染(HAI),所述获得性感染导致约75,000例死亡(根据美国疾病控制中心的统计)。此外,所述病例每年花费美国医疗保健系统15-30亿美元,因为医院没有报销HAI。目前用于HAI的治疗主要是基于抗生素的,由于多药耐药性病原体的增加和市场上以及监管测试阶段中新抗生素药物的减少,这种治疗变得不那么有效。认为HAI的一种来源是医疗装置,例如Foley导管、气管内导管、心血管导管、内窥镜、脓肿引流导管、透析导管、端口等,它们在使用之前、之后和使用期间可能受到感染。高强度蓝紫光可以用于杀死在这种医疗装置上生长的微生物,以防止医疗装置本身成为感染的传播体或感染源。需要在体内、体外、或同时在体内和体外,将这种蓝紫光传输到所述医疗装置和其他HAI源。光纤用在需要将光从光源传输到远程位置的各种应用中。例如,光通信系统依靠光纤网络,以将光从服务提供商传输到系统终端用户。通信光纤被设计成在800nm至1675nm范围内的近红外波长下工作,在这个范围内吸收和散射所造成的衰减的水平为相对低的。这允许注入光纤一端的大部分光从光纤的另一端射出,只有少量的光穿过光纤侧面离开。因为光纤通常被设计成在长距离上有效地将光从光纤的一端传送到光纤的另一端,所以很少有光从典型光纤的侧面逸出,因此光纤不被认为适用于形成扩展照明源。然而,在诸如特殊照明、标牌或生物应用(包括灭菌材料、表面甚至医疗设备)的应用中,需要以有效的方式向指定区域提供选定量的光。对于生物应用,需要开发用于对材料、表面、医疗装置和设备、以及病原体的有机介质进行灭菌的光传送系统和程序。这种光传输系统需要薄、柔韧、并且易于修改成各种不同的形状和照明路径,以用于难以到达的具有复合形状的区域,诸如开放性伤口或心血管导管的长度、气管插管、Foley导管等等。因此,需要引导和散射沿光传输系统(诸如光漫射光纤)传播的光,以用于蓝紫光诱导灭菌应用。
技术实现思路
根据本公开内容的目标,一种使用光漫射光纤进行灭菌的方法,包含:将光源光学耦合至一或更多个光漫射光纤,光漫射光纤具有:芯;围绕芯的包层;外表面;以及多个散射结构,多个散射结构定位于芯内、包层内、或芯和包层两者内。方法进一步包含:将一或更多个光漫射光纤定位为与病原体样品光学接合;以及在第一时段内将光源输出的光引导进入一或更多个光漫射光纤。一或更多个光漫射光纤的散射结构,将沿着一或更多个光漫射光纤传播的光散射朝向外表面,且一部分的光漫射穿过外表面,从而在约30分钟至约48小时的曝光时间用光照射病原体样品,所述光在约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm2至约30mW/cm2。根据本公开内容的另一实施例,一种使用光漫射光纤进行灭菌的方法,包含:将光源光学耦合至光漫射光纤,光漫射光纤具有:芯;围绕芯的包层;外表面;以及多个散射结构,多个散射结构定位于芯内、包层内、或芯和包层两者内。方法进一步包含:将一或更多个光漫射光纤定位为与病原体样品光学接合;以及在第一时段内将光源输出的光引导进入一或更多个光漫射光纤。一或更多个光漫射光纤的散射结构,将沿着一或更多个光漫射光纤传播的光散射朝向外表面,且一部分的光漫射穿过外表面,从而用光照射病原体样品,所述光在约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm2至约30mW/cm2,其中病原体样品的菌落形成单位的量减少约4-Log减少至约9-Log减少。尽管本文主要参照沿着长度具有均匀照明的光漫射光纤来说明本公开内容的概念,但是可以预期所述概念将适用于任何光漫射光纤。附图说明当结合以下附图阅读时,可以最好地理解下文对于本公开内容的特定实施例的详细说明,其中类似的结构用类似的附图标记表示,并且在附图中:图1示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的包括光输出装置和光漫射光纤的照明系统;图2A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤的截面;图2B示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的图2A的光漫射光纤的截面;图3A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤的另一实施例的截面;图3B示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的图3A的光漫射光纤的截面;图4A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤的另一实施例的截面;图4B示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的图4A的光漫射光纤的截面;图5示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的各种聚合物材料对紫外光的吸收度;图6图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤对紫外光的各种实施例的散射效率;图7是描述根据本文所示和所述的一或更多个实施例的使用光漫射光纤进行灭菌的方法的流程图;图8A图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤在两个时段内的光输出;图8B图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的光漫射光纤在两个时段内的光输出;图9A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的沿着光漫射光纤分散光的圆柱形管;图9B示意性地和用图形描绘了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的,当穿过多个圆柱形管时功率吸收的影响,如横截面所示;图10A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的结构化光漫射光纤配置;图10B图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的沿着结构化光漫射光纤配置的各种截面的功率;图10C图示根据本文所示和所述的一或更多个实施例的结构化光漫射光纤配置的热图;图10D图示根据本文所示和所述的一或更多个实施例的多点源发光二极管配置的热图;图11A示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的使用光漫射光纤来灭菌的配置;以及图11B示意性地图示了根据本文所示和所述的一或更多个实施例的使用光漫射光纤来灭菌的配置。具体实施方式本公开内容的各个方面涉及蓝紫光传输系统,所述蓝紫光传输系统以相对低的功率密度传输蓝紫光,而能够在相对短的时段内减少常见的病原体。不受理论束缚,认为这种光传输系统比电离光(诸如紫外光)危害本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种使用蓝紫光传输系统灭菌的方法,包括以下步骤:/n将光源光学耦合到蓝紫光传输系统;/n将所述蓝紫光传输系统定位为与病原体样品光学接合;以及/n在第一时段内将所述光源输出的光引导进入所述蓝紫光传输系统,从而在约30分钟至约48小时的曝光时间用光照射所述病原体样品,所述光在约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180116 US 62/617,784;20180126 US 62/622,5031.一种使用蓝紫光传输系统灭菌的方法,包括以下步骤:
将光源光学耦合到蓝紫光传输系统;
将所述蓝紫光传输系统定位为与病原体样品光学接合;以及
在第一时段内将所述光源输出的光引导进入所述蓝紫光传输系统,从而在约30分钟至约48小时的曝光时间用光照射所述病原体样品,所述光在约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm2至约30mW/cm2。


2.根据权利要求1所述之方法,其中所述蓝紫光传输系统包括一或更多个光漫射光纤,所述一或更多个光漫射光纤包括:
芯;
围绕所述芯的包层;
外表面;以及
多个散射结构,所述多个散射结构定位于所述芯内、所述包层内、或所述芯和所述包层两者内。


3.根据权利要求1所述之方法,其中当所述光输出被所述光源引导进入所述蓝紫光传输系统中时,所述一或更多个光漫射光纤的所述多个散射结构将沿着所述一或更多个光漫射光纤传播的光散射朝向所述外表面,且一部分的光漫射穿过所述外部系统。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述平均功率密度为约7.2mW/cm2至约11.25mW/cm2。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述曝光时间为约2小时至约8小时。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述曝光时间为约4小时至约24小时。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中由所述光源输出到所述蓝紫光传输系统中的所述光是脉冲化的。


8.根据权利要求7所述的方法,其中:
所述光源经配置为在第一脉冲周期和第二脉冲周期中输出脉冲光;
在所述第一脉冲周期中由所述光源输出的一或更多个脉冲包括第一脉冲持续时间;以及
在所述第二脉冲周期中由所述光源输出的一或更多个脉冲包括一第二脉冲持续时间。


9.根据权利要求8所述的方法,其中所述第一脉冲持续时间大于所述第二脉冲持续时间。


10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括将由所述光源输出的所述光引导进入所述蓝紫光传输系统中持续第二时段,其中所述第二时段内的能量密度小于所述第一时段内的能量密度。


11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述病原体样品是革兰氏阳性病原体。


12.根据权利要求11所述的方法,其中所述革兰氏阳性病原体为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、白色念珠菌、化脓性链球菌和粪肠球菌的至少一者。


13.根据权利要求2至12中任一项所述的方法,其中所述芯包含掺杂有300ppm或更多羟基材料的玻璃,且所述包层包含掺杂有300ppm或更多羟基材料的玻璃。


14.根据权利要求2至13中任一项所述的方法,其中热塑性聚合物涂层围绕并接触所述包层。


15.根据权利要求2至14中任一项所述的方法,其中主涂层围绕所述包层,并且热塑性聚合物涂层围绕所述主涂层,使得所述主涂层设置在所述包层和所述热塑性聚合物涂层之间,所述主涂层包含脂环族环氧树脂,其在约250nm或更长的波长下每100μm层厚度具有约0.04或更小的吸收度。


16.根据权利要求2至15中任一项所述的方法,其中涂层围绕所述包层并且所述涂层掺杂有多个散射结构。


17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光源是线性偏振的。


18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述光源是激光二极管。


19.一种使用蓝紫光传输系统灭菌的方法,包括以下步骤:
将光源光学耦合到所述蓝紫光传输系统;
将所述蓝紫光传输系统定位为与病原体样品光学接合;
在第一时段内将所述光源输出的光引导进入所述蓝紫光传输系统,从而用光照射包含一定量的菌落形成单位的所述病原体样品,其中光在从约380nm至约495nm的波长下的平均功率密度为约5mW/cm2至约30mW/cm2,其中所述病原体样品的菌落形成单位的量减少约4-Log减少至约9-Log减少。


20.根据权利要求19所述的方法,其中所述蓝紫光传输系统包括一或更多个光漫射光纤,一或更多个光漫射光纤包括:
芯;
围绕所述芯的包层;
外表面;以及
多个散射结构,所述多个散射结构定位于所述芯内、所述包层内、或所述芯和所述包层两者内。


21.根据权利要求20所述的方法,其中当所述光输出被所述光源引导进入所述蓝紫光传输系统中时,所述一或更多个光漫射光纤的所述多个散射结构将沿着一或更多个光漫射光纤传播的光散射朝向所述外表面,且一部分的光漫射穿过所述外部系统。


22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法,其中所述平均功率密度为约7.2mW/cm2至约11.25mW/cm2。


23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法,其中所述光在所述病原体样品上的曝光时间为约2小时至约24小时。


24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法,其中所述光在所述病原体样品上的曝光时间为约2小时至约8小时。


25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法,其中由所述光源输出到所述蓝紫光传输系统中的所述光是脉冲化的。


26.根据权利要求25所述的方法,其中:
所述光源经配置以在第一脉冲周期与第二脉冲周期中输出脉冲光;
在所述第一脉冲周期中由所述光源输出的一或更多个脉冲包含第一脉冲持续时间;以及
在所述第二脉冲周期中由所述光源输出的一或更多个脉冲包含第二脉冲持续时间。


27.根据权利要求26所述的方法,其中所述第一脉冲持续时间大于所述第二脉冲持续时间。


28.根据权利要求19至27中任一项所述的方法,进一步包括将由所述光源输出的光引导进入所述蓝紫光传输系统中持续第二时段,其中所述第二时段内的能量密度小于所述第一时段内的能量密度。


29.根据权利要求19至28中任一项所述的方法,其中所述病原体样品是革兰氏阳性病原体。


30.根据权利要求29所述的方法,其中所述革兰氏阳性病原体为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、白色念珠菌、化脓性链球菌和粪肠球菌的至少一者。


31.根据权利要求19至28中任一项所述的方法,其中所述病原体样品是革兰氏阴性病原体。


32.根据权利要求31所述的方法,其中所述革兰氏阴性病原体是铜绿假单胞菌、大肠杆菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌和产气肠杆菌中的至少一种。


33.根据权利要求20至32中任一项所述的方法,其中所述芯包含掺杂有300ppm或更多羟基材料的玻璃,且所述包层包含掺杂有300ppm或更多羟基材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员:威廉·斯宾塞·克鲁本三世凯特琳·马蒂亚斯·里斯
申请(专利权)人:康宁公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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