[发明专利]使用多色光的微生物灭菌系统和方法

说明书

本申请要求于2016年7月29日提交的美国非临时申请第15/223,909号的优先权，该申请是于2015年7月31日提交的美国非临时专利申请第14/815,519号的部分继续申请，其通过引用整体并入本文。

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背景技术

技术领域

本发明涉及一种用于对微生物进行灭菌的设备。特别地，它涉及一种出于杀死微生物的目的而治疗患者的设备。

相关技术的描述

微生物灭菌在储存时间延长的生物制品的生产中已经是关键的。已经开发了各种技术来实现这种灭菌，其包括紫外线照射、伽马射线照射(或γ照射)、化学灭菌、热灭菌、高压灭菌和超滤。因为这些技术破坏微生物，所以它们固有地损害可能在待灭菌产品中的其他生物成分。鉴于这一事实，对于对给定生物制品进行灭菌，特定技术可能并不总是可以接受的。最近，生物技术产品的数目和种类的增加已经产生了对足够灭菌的需求，而对产品的理想成分没有破坏性的副作用。这些生物技术产品往往非常不稳定，需要特殊处理和储存条件以保持其活性。在先前引用的灭菌技术中，对于这些生物技术应用，几个灭菌技术不可接受。化学灭菌、热灭菌和高压灭菌都会损坏或更改生物分子，从而使其灭活。生物分子的灭活有效地杀死了利用这些分子进行生命过程的微生物。然而，现有技术中发生的生物分子的这种灭活本质上是有问题的，在于它也可能使包含在生物技术产品中的所需分子或多个分子灭活，从而使灭菌目的失效。

超滤(相对于这里提及的其他技术的最新技术)需要使用孔尺寸非常小(至少<0.45微米)的过滤器。这些过滤器是一种固有地缓慢的灭菌手段，可能不适用于高粘度的溶液或含有所需颗粒(诸如细胞)的溶液，这些颗粒比孔径大，因此太大而不能通过过滤器。γ-照射是一种微生物灭菌不常用的技术，尽管它可以被用来确保大多数(如果不是全部)生物技术产品的无菌性。其缺乏广泛用于微生物灭菌的一个主要原因是它利用了非常具有放射性因此非常危险的辐射源，诸如放射性钴。这项技术需要大量屏蔽和控制系统来防止意外暴露于操作人员和其他人员。这些保护要求在经济上昂贵，通常非常昂贵。因此，γ-照射通常不是经济上可接受的技术或用于对生物技术产品进行灭菌的安全技术。附加地，γ-照射通过溶解微生物中包含的生物分子来灭菌产品。这种灭菌的光化学机理还可能降解所需产品，使其灭活，从而使灭菌目的失效。

UV-照射已被广泛用于微生物灭菌。UV光破坏包括细胞或病毒的基因组的DNA聚合物中腺嘌呤-胸腺嘧啶部分之间的氢键，并且催化相邻胸腺嘧啶部分之间形成环丁烷二聚体。基因组的这种破坏阻断了细胞或病毒的复制周期，有效地抑制了生物体的生长。

通常，使用UV光来对产品灭菌的设备由电源(镇流器)、UV光源、聚光和/或导光设备、滤光器和控制系统组成，以确保适当操作。镇流器被设计为以可靠方式为灯提供电力，以确保灯的持续最优功能。现有技术中存在各种UV光源，并且在现有技术中得知，其包括脉冲充气式闪光灯、火花放电装置或低压汞蒸气灯。传统上，低压汞蒸气灯已经被用于微生物灭菌设备，因为这些灯的操作相对便宜，并且比其他来源发射相对更高量的UV照射。还使用其他类型的蒸气灯，其包括汞-氙(HgXe)灯。具体地，根据本发明的优选实施例采用铅笔型Hg(Ar)光谱校准灯。这些灯结构紧凑，并且提供窄而强烈的辐射。他们的平均强度恒定并且可复制。相对于其他高瓦数灯，它们的使用寿命更长。这种类型的汞(Ar)灯通常对温度不敏感，并且只需要两分钟升温汞蒸气以使放电占主导地位，然后需要30分钟完全稳定。