專利名稱：用于紫外線輻射源的反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主張較早申請的美國臨時申請?zhí)柕?0／143，608(1999年7月13日申請，具有相同名稱)的利益，該案并入此處參考，且該案為美國序號第09／259，758“消毒方法”(1999年3月1日申請)(VTN-388)的后續(xù)部分，該VTN-388案亦并入此處參考。
本發(fā)明是有關(guān)一種供傳遞紫外線輻射的輻射源用的新式反射器。
美國專利第5，786，598號揭示下述的寬廣概念一種閃光燈系統(tǒng)可用以使容器內(nèi)的微生物停止作用，該容器包括具有一箔墊片的聚烯容器，其包含一隱形眼鏡及一保存液。雖然該專利揭示使用閃光燈系統(tǒng)以消毒于容器的保存溶液中的隱形眼鏡的想法，但是沒有界定任何用以完成消毒的條件，也沒有提供實例顯示可以實現(xiàn)消毒。
美國專利第5，034，235及4，871，559號揭示使用非常強且非常短期間脈沖的光以使食品表面上的微生物停止活動，且建議該方法可用于容器、醫(yī)學(xué)裝置及包裝內(nèi)的食品。
已曾努力使用一種閃光燈系統(tǒng)以消毒容器內(nèi)的隱形眼鏡；但是，直至今日，并未發(fā)展出任何系統(tǒng)可一致地實現(xiàn)所需要的消毒以提供系統(tǒng)的高依賴水準。在商業(yè)可利用系統(tǒng)的實驗中，在正常操作條件下，并未能實現(xiàn)對所有微生物的消毒。為了增加對容器的輻射強度，需要增加施加于閃光燈的電壓；但是，此會縮短燈的使用壽命，且也會損壞容器及產(chǎn)品材料。又，無論何時燈被更換(其因燈縮短了使用壽命而需要更經(jīng)常更換)，燈燈之間于輻射強度的變化導(dǎo)致已實現(xiàn)的消毒水準產(chǎn)生變化。為消毒單次使用的隱形眼鏡，USFDA需要10-6(每容器微生物數(shù)目)的最小消毒保證水準(SAL)。10-6的消毒保證水準為來自一百萬個容器有一個非消毒容器的機率。因此，仍需要一種可均勻傳遞高能量UV(紫外線)輻射至產(chǎn)品以使用閃光燈系統(tǒng)消毒的方式，且該閃光燈系統(tǒng)可重復(fù)地、商業(yè)性利用。
本發(fā)明提供一種供高能量輻射系統(tǒng)用的反射器，其中該反射器至少局部包圍一輻射源；該輻射源包括一反射材料，其有一漫反射表面，該表面反射大于50％的沖擊于其上的240-280nm的輻射。本發(fā)明的反射器提供均勻的UV輻射至一目標區(qū)或容積。不僅輻射更均勻，且漫反射器能反射更多來自燈的輻射；與鏡面反射器相較，該燈輻射沖擊反射器。均勻的UV輻射允許燈可以在較低的電壓下使用以在目標容積中的各處傳遞最小量的輻射，而此可延長燈的使用壽命。利用漫反射器，燈到燈的變異性會被降低。
本發(fā)明也提供形狀為橢圓形的反射器。如果使用多數(shù)橢圓形反射器以形成一反射腔，最好實質(zhì)上全部或全部的腔表面為漫反射表面，反射器的基底(此處反射器相交以形成要被目標充填的容積)的尺寸是配合目標，藉此提供最小的死角。死角是輻射能經(jīng)過目標而不會沖擊目標之處。反射器的設(shè)計將燈的輻射反射至目標的反射最大化。
此新式反射器能使用一輻射系統(tǒng)，較好為一脈沖閃光燈系統(tǒng)，其具有這些用以消毒產(chǎn)品(包括藥劑的、醫(yī)學(xué)的及化妝產(chǎn)品)的反射器，且此反射器能被用于制造這些產(chǎn)品的線內(nèi)(in-line)模式中。此處所揭示的提供均勻輻射至目標上的反射器也能用于光聚合作用、表面處理及激光應(yīng)用中。
本發(fā)明將參考下列圖式予以說明

圖1示出一具有本發(fā)明的兩反射器的輻射系統(tǒng)的橫剖面；圖2示出具有本發(fā)明的一反射器的輻射系統(tǒng)的橫剖面；圖3示出使用習(xí)用反射器而于目標區(qū)內(nèi)的輻射能量的輪廓圖；圖4示出使用相同之用以產(chǎn)生圖3輪廓的反射器但除了該反射器表面有一漫射涂層之外，而于目標區(qū)內(nèi)的輻射能量的輪廓圖；圖5示出使用具有圖1所示形狀的反射器及漫射涂層而于目標區(qū)內(nèi)的輻射能量的輪廓圖；圖6示出具有一使用兩個產(chǎn)生圖3輪廓的反射器而形成的腔的輻射系統(tǒng)的Q因數(shù)(Q Factor)的圖表；圖7示出具有一使用兩個產(chǎn)生圖4輪廓的反射器而形成的腔的輻射系統(tǒng)的Q因數(shù)的圖表；和圖8示出具有一使用兩個產(chǎn)生圖5輪廓的反射器而形成的腔的輻射系統(tǒng)的Q因數(shù)的圖表。
“紫外線輻射”或“UV輻射”一詞意即輻射具有200至400nm的波長。如果一范圍是被指定在“紫外線輻射”或“UV輻射”一詞之后，一較窄的輻射范圍意即在200至400nm范圍內(nèi)。又，被指定的范圍(除非另外陳述)，其乃意即輻射是具有該范圍內(nèi)的波長。
“寬輻射光譜”一詞意即輻射具有至少20至1100nm波長的多數(shù)，其中至少輻射的一部分為UV輻射。
“導(dǎo)引輻射朝向目標”一句意即將輻射通過反射、發(fā)射或反射-發(fā)射送至目標。被導(dǎo)引的輻射可直接及／或減去任何故意或非故意衰減的量而間接地到達目標。此“目標”是指輻射可被導(dǎo)引至其上的醫(yī)學(xué)裝置、容器或表面。
本發(fā)明提供供高能量輻射源用的反射器?？膳c本發(fā)明的反射器一起使用的高能量輻射源包括分立或連續(xù)產(chǎn)生性質(zhì)不同的燈，如閃光燈、弧光燈、激光(連續(xù)或非連續(xù))、氘燈、或連續(xù)波光源(例如氙氣體或水銀蒸汽光源)。此UV輻射源為高能量，即，其產(chǎn)生的能量大于每脈沖0．1J／cm2(對閃光燈而言)或20瓦特／cm2(對連續(xù)輻射源而言)，較好輻射的至少百分之一為240至280nm。目前較宜的UV輻射源為一閃光燈系統(tǒng)，其有許多燈(如1至6個燈)產(chǎn)生每閃光至少1J／cm2寬光譜輻射(100-3000nm)，其中至少每閃光的10mJ／cm2為UV輻射。本發(fā)明較佳應(yīng)用是用于閃光燈系統(tǒng)，用以消毒隱形眼鏡(目標)。并于此處參考的美國序號第09／259，758號“消毒方法”，VTN-388揭示消毒隱形眼鏡更詳細的方法。240至280nm的輻射是消毒微生物最有效的范圍，有許多參考指出254nm是該范圍的高峰。
反射器包括一反射材料及一漫反射表面。反射器反射大于50％的沖擊于其上的240至280nm的輻射，較好是大于75％，更好是90％。本發(fā)明的許多反射器使用此處所描述的材料反射大于95％的240至280nm的輻射。對一些實施例而言，反射材料反射大于50％的沖擊于其上的250至270nm的輻射，較好是大于75％，更好是大于90％。240至280nm，及250至270nm會被視為所要的范圍，反射器可以或不會反射該指定范圍外的額外輻射，但是至少會反射在所要范圍內(nèi)的輻射的特定百分比。被反射的輻射量可包括被反射器所吸收且于所要范圍內(nèi)在不同波長下再次被發(fā)射的輻射。較好反射器反射沖擊于其上的所要輻射的所有波長的至少一部分。反射材料可能不會依單一百分比反射在所要范圍內(nèi)的所有波長，所以某種反射材料會較它種材料更適合某些應(yīng)用?？梢岳梅瓷洳牧系幕旌衔飦韺崿F(xiàn)改良于所要范圍內(nèi)在某種或全部波長下的反射。
本發(fā)明的反射器較好提供一大于1．7，較好大于2，且最好大于3的品質(zhì)因數(shù)(“Q”)。品質(zhì)因數(shù)被界定成自所有輻射源及其構(gòu)形于閉合腔中的反射器在目標區(qū)中所測量的所有能量，除以來自各燈及反射器、個別在目標區(qū)或一打開腔容量中所測量的能量總和。對包括兩個反射器及兩個燈的較佳實施例而言，Q是大于3，較好大于4，最好大于5。
為反射器的部分的反射材料反射來自一輻射源的輻射至一目標上。此目標可以為受任何以如消毒、光敏化、表面處理、光聚合作用等為目的輻射所影響的材料。目標可以為如產(chǎn)品，特別是一醫(yī)學(xué)產(chǎn)品，聚合物，單體，激光介質(zhì)及染料。較好的目標為要消毒的醫(yī)學(xué)產(chǎn)品。本發(fā)明的反射器可成形為導(dǎo)引所要的輻射至目標上。較好使用本發(fā)明之一或多個反射器于包含一或多個燈的輻射系統(tǒng)。較好反射器實質(zhì)上包圍或至少局部包圍輻射源。較好反射器包圍自燈中心線起至少180°。此外，反射器較好也包圍目標。較好是反射器較好形成一包圍目標區(qū)或容積的腔、隧道、中空球體或室，其形狀配合目標的大致尺寸及形狀，使得能自一反射器經(jīng)過至另一反射器或自一表面經(jīng)過另一位于目標的相對側(cè)上的反射器的表面而不會穿經(jīng)目標或為目標所吸收的輻射量能為最少。較好少于由各輻射源所產(chǎn)生的總輻射的50％，或更好少于25％，或最少于10％能經(jīng)過目標而不穿經(jīng)目標或為目標所吸收。目標區(qū)或容積是位于反射器的焦點或焦平面。反射器直接或間接(即，所要的輻射在撞擊目標前是沖擊在一裝置，如反射器的另一表面、鏡子、光纖或類似者)反射所要輻射朝向目標。
本發(fā)明的漫反射器傳遞均勻的輻射量，至少傳遞所要的輻射至一目標區(qū)或容積。均勻的輻射量意即在目標區(qū)及／或容積內(nèi)的能量水準的變化是少于8mJ／cm2，較好少于6mJ／cm2，最好少于5mJ／cm2。在目標區(qū)或容積內(nèi)的能量水準的變化是少于15％，較好少于10％，最好少于5％。因此，對于具有相等輻射源(其由反射器包圍以形成具有一目標區(qū)或容積的處理腔)的兩輻射系統(tǒng)而言，僅有的差異為反射器的型式，使用漫反射器的系統(tǒng)通常提供至少一相等的平均輻射量至一目標區(qū)或容積，及一更均勻的輻射量于目標區(qū)或容積中。
漫反射器也提供較廣角度陣列的輻射，其具有的好處是在較佳實施例中，微生物逃脫該輻射的機會較小。當使用鏡面反射器，輻射的入射角度并非如此改變而增加了微生物因其他微生物或包裝中的折射、衍射或反射元件而不受輻射的可能性。對一具有一個或多個鏡面反射器的系統(tǒng)而言，到一目標區(qū)或容積的入射角是自0．5至6度。對一具有本發(fā)明的一個或多個反射器的系統(tǒng)而言，入射角度包括40度至180度。在對目標的輻射中，入射角度較大的變化對微生物為更致命的，且提供一較大對比度系數(shù)系數(shù)(contras ralio)。該對比度系數(shù)系數(shù)是在一不被干擾(空的)目標區(qū)或容積內(nèi)的輻射強度與在一被干擾的目標區(qū)或容積內(nèi)的輻射強度的比率。一被干擾的目標區(qū)或容積，是指存在一或更多元件于目標區(qū)或容積內(nèi)，而由于吸收、反射、折射、衍射、或散射減弱了強度之處。該種元件的范例包含透鏡、包裝、微生物、氣泡、表面幾何形狀等。使用說明于Ebel等人的美國專利申請案＿＿(VTN-443)的“消毒系統(tǒng)”中的監(jiān)視系統(tǒng)，可測量該輻射，此一申請案于此將配合參考。通過放置一感測器在包裝內(nèi)，可進行輻射的被干擾測量。本發(fā)明的反射器在目標區(qū)或容積內(nèi)提供小于1．5的對比度系數(shù)系數(shù)。此可與一可提供大于10的對比度系數(shù)系數(shù)的一鏡面(specular)反射器相比。
供本發(fā)明的漫反射器用的較佳反射材料包含(但不局限于此所述)堿金屬化合物(氧化物與鹵化物)、重金屬氧化物(例如鋇)、二價金屬氧化物(例如鎂)、及多價金屬氧化物(例如鐿或鋁)。亦可依據(jù)下列公式MaObXcHd選擇反射材料，其中，M是一單一金屬或金屬混合物，較佳為稀土金屬，O是氧，X是例如為硫、氮、及亞磷等等的一雜原子(heteroacom)，及H是較佳為氟的鹵化物，a是1至20，較佳為1至12，b是0至20，較佳為0至12，c是0至20，較佳為0至12，及d是0至20，較佳為0至12，且具有至少b、c或d是至少為1的條件。這些材料必須具有充分的純度，以便不純度的水平不會劣化反射器功能。較佳的，該材料具有高于99．9％的純度，更佳的，高于99．99％的純度。有用的反射材料的范例均列于表1。包含在表1中的是反射材料的平均百分率反射性。百分率反射性是通過將固體材料的干燥粉末樣本包入一比色器(cuvette)內(nèi)，且比色器被置入具有一整體球面的分光光度計中，并測量來自樣本所反射的輻射而決定。表1．反射材料
反射材料的式子中，當a為1至6且b為2至11，及c與d為0時，則反射材料為金屬氧化物，如氧化鈣(CaO)及氧化鉿(HfO2)，氧化鑭(La2O3)，氧化鋱(Tb4O7)，及鈦酸鋇(BaTiO3)。a為1且d為2及b與c為0的反射材料的范例為氟化鎂(MgF2)。反射材料另外的范例包括氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋇(BaO)、鈦酸鋇(BaTiO3)、氧化鈥(Ho2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鍺(GeO2)、氧化碲(TeO2)、氧化銪(Eu2O3)、氧化鉺(Er2O3)、氧化釹(Nd2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化釔(Y2O3)、氟化鎂(MgF2)、硫酸鋇(BaSO4)及氧化鏑(Dy2O3)。其他范例包括其他稀土族的耐火氧化物，稀土族鹵化物及金屬混合氧化物。較佳的反射材料為氧化鎂、氟化鎂、氧化鋁、硫酸鋇、氧化鑭、氧化釔及氧化鐿，且最佳者為氧化鎂、氟化鎂、氧化鋁及硫酸鋇。
反射器的較佳形狀為橢圓形。就單一橢圓形反射器而言，目標區(qū)或容積及燈的位置較佳位于橢圓的焦點。就具有一個以上的反射器的輻射系統(tǒng)而言，反射器較佳相交以形成腔，目標區(qū)或容積較佳位于或涵蓋橢圓的焦點處，且一或多個燈位于橢圓的相對焦點上。較佳的設(shè)計中，其具有二個橢圓型反射器，燈對面的各反射器的焦點是位于目標容積內(nèi)的不同位置。較佳設(shè)計(如圖1所示)中，下面的反射器的焦點是位于目標容積的頂端，而上面的反射器的焦點是位于目標容積的底部。
圖1顯示本發(fā)明供使用在例如為一閃光燈系統(tǒng)100(可于美國專利4，464，336；5，034，235；及4，871，559中找出閃光燈系統(tǒng)的更多訊息，這些專利亦于此配合參考)的一輻射系統(tǒng)100中的二漫反射器110與120。輻射系統(tǒng)包括反射器110與120，及閃光燈130與140。反射器110實質(zhì)上圍繞閃光燈130。反射器120實質(zhì)上圍繞閃光燈140。個別的閃光燈130、140均位于每一反射器110、120的一焦點處。反射器110與120圍繞放置目標170的目標容積160(以虛線顯示)。反射器110、120的第二焦距(未示于圖)均位于目標容積內(nèi)。如圖所示，反射器均被成形以提供一目標容積，其允許最小輻射自一反射器傳送至另一反射器而不會通過該目標。目標170是含有一隱形眼鏡(未示于圖)及溶液(未示于圖)的一隱形眼鏡容器。目標170是由界定目標容積160的底部的一目標支撐件所固持于定位。目標支撐件150是一透明玻璃、結(jié)晶材料、石英板或類似物。于圖1中，顯示閃光燈系統(tǒng)100具有一直立組態(tài)；但是，系統(tǒng)可以被旋轉(zhuǎn)任何數(shù)量之角度；但是，目標支撐件150也許必須修正或變化為例如一鉤、輸送器、或中空塊，以使適應(yīng)目標170?？蛇x擇的，可以有任何數(shù)量的反射器來引導(dǎo)目標處的輻射。較佳的，反射器均被設(shè)計以形成一密閉腔，其可由一門或類似物開啟，以將目標置入腔內(nèi)，當腔關(guān)閉時可進行以輻射處理，且然后，腔可被開啟或進入，以移除處理后的目標。當腔關(guān)閉時，腔是為不透光的。
所示的反射器具有相同尺寸與形狀；但是，如果需要，其可為不同的。如圖所示，每一反射器110與120包括一反射器支撐件121、123及一反射涂層122、124。反射涂層122、124可由任何反射材料制成，其提供一漫反射層。反射涂層122、124均被顯示為一單層，但如果需要，涂層122、124可包括多種反射材料的多數(shù)層。
反射涂層122、124可以為相同或不同的，且可由涂布、噴霧、浸漬、澆鑄、轉(zhuǎn)化涂層、凝膠涂層、蝕刻、化學(xué)蒸汽淀積、噴鍍、等離子噴霧、激光淀積、或例如由包括衰減材料之一薄膜的膠粘劑的化學(xué)或機械粘合，被施加于反射器支撐件121、123。施加反射涂層的較佳方法是將反射材料涂布或噴霧至反射器支撐件121、123上。為使將之涂布或噴霧至支撐件121、123上，形成較佳的包括反射材料及粘合劑之一水的或非水的懸浮體。有用的粘合劑為聚合性的、無機的或溶膠，較佳為無機的或溶膠，及最佳為無機的。較佳的懸浮液包含0．1至50％重量比的粘合劑、0．1至99．9％重量比的反射材料及0．1至90％重量比的載體。載體為用以形成反射材料與粘合劑的稀釋液以涂敷涂層的液體。有用的載體的范例為說水、醇類、烷類、氟氯烷類等，最佳為水。
可用于制造包含反射材料的涂層的聚合性粘合劑范例為聚乙烯醇、氰基丙烯酸酯、丙烯酸類及硅氧烷。目前聚合性粘合劑的使用受限，因彼等于高能量UV輻射下易于降解?？捎糜谥圃彀瓷洳牧系耐繉拥臒o機粘合劑范例為硅酸鈉、低溫燒結(jié)玻璃、堿金屬氧化物硅酸鹽，例如硅酸鈉、鉀及鋰?？捎糜谥圃彀瓷洳牧系耐繉拥娜苣z凝膠粘合劑前體范例為叔丁氧化鋁、硅酸鈉、四乙基原硅酸酯(TEOS)、金屬異丙氧化物、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鏑、己烷中的2-乙基己酸鏑、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鏑、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鏑、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鉺、己烷中的2-乙基己酸鉺、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鉺、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鈥、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鈥、2-甲氧乙醇中的2-甲氧乙氧化鈥、乙酸鑭、己烷中的2-乙基己酸鑭、異丙氧化鑭、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鑭、乙醇中的乙氧化鎂、甲醇中的甲氧化鎂、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鎂、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釹，己烷中的2-乙基己酸釹、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釹、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釹、甲苯異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釤，己烷中的2-乙基己酸釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釤、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鐿、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鐿、甲苯-異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釔、甲苯-異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釔。較佳的溶膠前體為異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鉺、己烷中的2-乙基己酸鉺、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鉺、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鈥、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鈥、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鈥、乙酸鑭、己烷中的2-乙基己酸鑭、異丙氧化鑭、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鑭、乙醇中的乙氧化鎂、甲醇中的甲氧化鎂、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鎂、甲苯異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釤、己烷中的2-乙基己酸釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鐿、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鐿、甲苯-異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釔、甲苯-異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釔。更佳的溶膠前體為乙酸鑭、己烷中的2-乙基己酸鑭、異丙氧化鑭、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鑭、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鐿、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鐿、甲苯-異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釔、甲苯-異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釔。
某些粘合劑可單獨用作反射材料，特別是可如上述應(yīng)用于懸浮液中或燒結(jié)中以形成涂層或固態(tài)團塊的反射組合物的溶膠。可單獨用作反射材料的粘合劑前體的范例包括異丙氧化鏑、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鏑、己烷中的2-乙基己酸鏑、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鏑、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鏑、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鉺、己烷中的2-乙基己酸鉺、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鉺、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鈥、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鈥、2-甲氧乙醇中的2-甲氧乙氧化鈥、乙酸鑭、己烷中的2-乙基己酸鑭、異丙氧化鑭、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鑭、乙醇中的乙氧化鎂、甲醇中的甲氧化鎂、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鎂、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釹，己烷中的2-乙基己酸釹、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釹、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釹、甲苯異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釤，己烷中的2-乙基己酸釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釤、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鐿、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鐿、甲苯-異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釔、甲苯-異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釔。
抑或上述反射涂層可包含上述任一反射材料及粘合劑，其以膜形狀形成且而后以化學(xué)或機械方式接合至反射器支撐件。或者，反射材料可以組合金屬氧化物或粉末玻璃且被燒結(jié)以形成反射材料薄膜，而可以用化學(xué)或機械方式接合至反射器支撐件。如上述，最佳反射材料為硫酸鋇、氧化鋁、氟化鎂及氧化鎂。
較佳涂敷反射涂層以形成厚度0．1至2500微米的涂層。(大于2500微米的涂層視為材料的團塊)。較佳涂敷涂層為多層相同的衰減材料，較佳使用相同涂料組合物。
反射器支撐件121、123可以為非反射反射器支撐件或反射反射器支撐件，其可包括例如為薄膜或箔的額外涂層，而一或更多的前述反射涂層即被施加于其上。反射支撐件可以為漫射或鏡面。反射支撐件可包括金屬。一反射反射器支撐件的范例是一例如為固體磨光鋁的金屬，其是充分的厚以使固持其的形狀，且由栓接或其他方式裝配進入圍繞該燈的適當位置，或是例如為一蒸汽淀積鏡面金屬片的薄膜，被膠粘至具有所需要反射器形狀的另一部分，以形成一反射反射器支撐件。反射反射器支撐件亦可由包括反射材料的固體塊所制成，且可施加反射涂層至該塊上。于下將說明包括反射材料的固體塊的反射器。
幾乎任何材料均可被使用為一非反射反射器支撐件，包含木材、聚合物、金屬及陶瓷。
在一可選擇實施例中，本發(fā)明的漫反射器可由包括反射材料的成形固體所組成。成形固體可由結(jié)合反射材料與金屬氧化物或粉末玻璃所形成，且將之燒結(jié)以形成反射器。反射材料及金屬氧化物或粉末玻璃均以反射器形狀燒結(jié)。可選擇的，反射器可由結(jié)合反射材料與粘合劑所制成，且以反射器的形狀或非反射器的形狀形成一成形固體，其后，將成形固體機制成為反射器的形狀?？蛇x擇的，通過在使用以制造一石英、結(jié)晶材料、藍寶石、或UV輻射透明玻璃的原料中添加做為一摻雜劑的反射材料，以反射器的形狀形成一玻璃反射器。
圖2顯示本發(fā)明的一可選擇實施例。于圖2中，所示的輻射系統(tǒng)包括單一的燈與單一的反射器220。反射器220圍繞該燈與目標。目標容積260是于焦距、焦點、或反射器(以虛線顯示)的平面處，且是目標270放置之處。目標270是一隱形眼鏡容器。反射器220包括一反射器支撐件221、一材料層210及一透明支撐件201。透明支撐件201對至少一部分沖擊于其上的輻射(較佳為所需求的輻射)而言為透明的。透明支撐件201佳的包括玻璃、石英、藍寶石、結(jié)晶材料等等。反射器支撐件221可包括任何反射或非反射支撐件，或如前述在支撐件上的涂層的組合。材料層210包括一或更多的反射材料，及／或可以為任何包括前述反射材料的組合物；但是，此一實施例是特別適合供沒有透明支撐件201便不會停置于定位的反射材料(例如為一包裝粉末)之用。材料層47較佳的具有自0．1至2500微米的厚度。
如示于圖2，輻射系統(tǒng)200是一可選用的反射阻擋元件202。特別是在來自輻射源的直接輻射是不均勻的情況中，反射阻擋元件202可被使用以提供更均勻的輻射至一目標區(qū)或容積。為防止來自輻射源的輻射直接地入射目標，反射阻擋元件202是被置于輻射源240與目標270之間。反射阻擋元件202較佳的具有一簡單的幾何形式，更佳的為一光學(xué)集中形式，且最佳的為反射光學(xué)鏡片的整體形式。有用的形狀的范例為一三角形(示于圖2)及一半圓形。較佳的，反射阻擋元件是包括于此說明的反射材料之一漫反射器。反射阻擋元件可包括任何于此說明的反射器組合物。較佳的，阻擋元件的尺寸可阻塞任何來自輻射源至目標的直接輻射。
于此所述的所有漫反射器可包括做為在反射器上的一涂層、或做為反射器組合物的添加劑的可選用衰減材料。衰減材料均被使用以自輻射中衰減不需要的輻射，該輻射是由輻射源所制造且最終會抵達目標。衰減材料及添加衰減材料至一輻射系統(tǒng)的方式，均揭示與說明在同時地申請的Kimbel等人的美國序號＿＿的“具有用以選擇地衰減輻射的材料的UV輻射系統(tǒng)”中(VTN-0462)，于此將配合參考。于該參考案中所揭示的任何衰減材料與將衰減材料結(jié)合進入一輻射系統(tǒng)的方式，均可使用在于此所述的反射器中。事實上，在參考申請案中所揭示的某些衰減材料，為本發(fā)明有用的反射材料。因為某些反射材料可反射某些波長的輻射且吸收其他波長的輻射，小心的選擇反射材料可被用以衰減不需要的輻射。為使較佳地使用本發(fā)明的反射器，即為，在一消毒隱形眼鏡的輻射系統(tǒng)中。較佳的，衰減會損壞隱形眼鏡聚合物的自100至240nm的輻射。較佳的，衰減大于30％的將抵達隱形眼鏡聚合物的輻射，更佳的大于60％，且最佳的大于90％。亦可衰減自100至240nm的輻射的反射材料范例，是為氧化鎂、氧化鑭、氧化鐿、氧化釔。
與具有相同形狀的鏡面反射器比較，使用具有任何形狀之一漫反射器，可大為改良被引導(dǎo)至目標區(qū)或容積的輻射的均勻性。此外，輻射的數(shù)量可因漫反射器或反射器而增加，該反射器至少部分地圍繞該燈或多數(shù)的燈，甚至更佳的至少實質(zhì)上圍繞該燈與目標，形成較佳為一密閉腔的一腔或室，于其中，由腔的反射表面與燈將所有輻射引導(dǎo)朝向目標。該一或更多的反射器可具有一圓筒形、多邊形、拋物線或橢圓形狀；但是，較佳形狀是一橢圓形狀。橢圓形反射器示于圖1與圖2中。已知技術(shù)反射器是為鏡面，且具有導(dǎo)致大量損失輻射的直側(cè)邊，特別是當輻射以小的入射角度撞擊直側(cè)邊時。較佳輻射系統(tǒng)包括二橢圓形狀反射器，其具有在反射器腔與目標之間有最小空隙的一目標容積，以將自一反射器通過至另一反射器且不會撞擊目標的輻射數(shù)量減至最小。但是，任何組態(tài)之一或更多的漫反射器可提供于此說明的益處。
使用一光譜輻射計監(jiān)視系統(tǒng)來測量在目標區(qū)內(nèi)位于240至280nm的所需范圍內(nèi)的輻射，該輻射是由二已知技術(shù)反射器與本發(fā)明的一反射器，個別與成對地，使用脈沖輻射系統(tǒng)在目標區(qū)處被導(dǎo)引。監(jiān)視系統(tǒng)進一步的說明在Ebel等人的美國專利申請案＿＿(VTN-443)的“消毒系統(tǒng)”中，稍早已配合參考。Ebel等人揭示的監(jiān)視系統(tǒng)，可測量每一閃光燈的光譜輻射計輸出。反射器成對地裝配在相同輻射系統(tǒng)內(nèi)，且光譜輻射計測量被執(zhí)行。所有反射器均具有相同拋物線形狀。輻射系統(tǒng)是一PurePulse PBS 1-4系統(tǒng)(由PurePulse Technologies，IncSan Diego，CA所生產(chǎn))，其由串聯(lián)連接的二閃光燈組件所組成，每一閃光燈組件由一燈構(gòu)成，且一反射器部分地圍繞該燈。PBS 1-4系統(tǒng)由一脈沖產(chǎn)生器及控制電路所構(gòu)成，脈沖產(chǎn)生器由于其的大電容(80～160μF)與高電位(大于6kV)而可產(chǎn)生一大能量脈沖。二燈產(chǎn)生一寬輻射光譜，包含了紫外線、紅外線、及可視光。對使用于下說明的反射器的此一范例所進行的三個測量中的二個而言，來自第二燈與反射器的輻射，通過使用一鋁片在燈組件之間，而與來自第一燈與反射器(對其進行測量)的輻射隔離。進行的第一測量，是使用以在自燈組件的保護窗21mm距離的目標區(qū)內(nèi)，產(chǎn)生供一燈與一反射器(一燈組件)用的每一閃光的輻射能的輪廓標繪圖。
在產(chǎn)生輪廓標繪圖之后，于離開該燈21mm的一點處(放置整體球面處)測量在變化燈的電壓時，一燈與下述反射器的其中之一的輻射能。作為電壓的函數(shù)，繪出自240至280nm的總測量輻射能。然后，剛才具說明的步驟被子再重復(fù)，除了二燈組件(每一組件由一燈及于下所述的一反射器所構(gòu)成)是被使用以測量于相同點處的自240至280nm的總輻射能之外(在燈組件之間的鋁片已被移除)。當測量僅來自一燈組件的輻射能時，在相同表上標繪成為電壓的函數(shù)的自240至280nm的總測量輻射能。
一阻擋元件并非輻射系統(tǒng)的一部分。
已知技術(shù)反射器A是一成形鋁反射器，具有一鋁的蒸汽淀積層，并具有一氧化硅的涂層于該淀積層上以供保護之用，該涂層是由PBS1-4系統(tǒng)的制造商所提供。使用已知技術(shù)反射器A的輻射能的輪廓標繪圖示于圖3。圖6顯示測量一使用已知技術(shù)反射器A的燈組件于不同燈電壓下自240至280nm的總能量曲線，及在由二燈組件形成的腔內(nèi)的總能量的第二曲線，其中在使用已知技術(shù)反射器A的燈組件之間具有直側(cè)邊。
反射器B是通過修正已知技術(shù)反射器A所制成，其是將一涂有抗氧化保護層的一鏡面鋁箔的薄片粘結(jié)至已知技術(shù)反射器A上。所使用的鏡面鋁箔材料是稱之為一光片(Light Sheet)。被引導(dǎo)進入使用已知技術(shù)反射器B的燈的目標區(qū)內(nèi)的輻射能的輪廓標繪圖示于圖4中。圖7顯示測量一使用已知技術(shù)反射器B的一燈組件于不同燈電壓下自240至280nm的總能量曲線，及由使用反射器B的二燈組件所形成的一腔內(nèi)的總能量的第二曲線。反射器B比已知技術(shù)反射器A提供一更均勻的能量水平。
反射器C是通過涂覆BaSO4至已知技術(shù)反射器A而修正制成。已知技術(shù)反射器A的表面，首先以小玻璃珠噴砂。通過混合1重量份的硅酸鈉(粘合劑)，10重量份的硫酸鋇(反射材料)及10重量份的水(載體)，制備一硫酸鋇涂層組合物。20層的涂層組合物被噴霧至鋁基質(zhì)上。每一涂層在涂層之間被空氣干燥。被引導(dǎo)進入使用反射器C的燈的目標區(qū)內(nèi)的輻射能的輪廓標繪圖示于圖5中。圖8顯示測量一使用反射器C的燈組件于不同燈電壓下自240至280nm的總能量曲線，及由使用反射器C的二燈組件所形成的一腔內(nèi)的總能量的第二曲線。
與已知技術(shù)反射器A與反射器B(圖3與圖4)比較，反射器C(圖5)的輪廓標繪圖顯示漫反射器于目標區(qū)域處引導(dǎo)的能量均勻性增加。較大的均勻性降低了微生物可避開消毒所需的最小劑量的機會。在輪廓標繪圖上的圓是代表目標，即為，可移除地互相附接的12個隱形眼鏡容器。這些可移除附接容器，共同使用以組成隱形眼鏡容器的多數(shù)包裝。
與圖6比較，圖8顯示當本發(fā)明的較佳漫反射器被使用以至少部分地圍繞燈與目標區(qū)或容積時(雖然更佳為使用以形成一腔(更佳為一密閉腔)，其中來自該燈的輻射可被反射及再反射且被引導(dǎo)于目標處)，比使用鏡面反射器的相同室具有一較高的Q與較高能量。
本發(fā)明已參照特別實施例加以說明；但是，對熟悉本技術(shù)者可清楚了解權(quán)利要求的范疇內(nèi)的變化。
權(quán)利要求
1．一種用于輻射系統(tǒng)的反射器，其包含漫反射表面，其反射大于50％的240至280nm的輻射。
2．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器反射大于75％的240至280nm的輻射。
3．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器反射大于90％的240至280nm的輻射。
4．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器反射大于90％的250至270nm的輻射。
5．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器為橢圓形。
6．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器對目標區(qū)提供輻射能，其中該能量的變異小于8毫焦耳／平方厘米。
7．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器對目標區(qū)提供輻射能，其中該能量的變異小于15％。
8．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器對目標區(qū)提供輻射能，其中該能量的變異小于10％。
9．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器對目標區(qū)提供輻射能，其中輻射包含40至180度的入射角。
10．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器提供小于1．5的對比度系數(shù)系數(shù)。
11．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個選自式MaObXcHd的反射材料，其中M為單一金屬或金屬的混合物，O為氧，X為雜原子，及H為鹵化物，a為1至20，b為0至20，c為0至20，及d為0至20，條件是至少b、c或d為至少1。
12．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個純度大于99．9％的反射材料。
13．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個選自氧化鈣、氧化鉿、氧化鑭、氧化鋱、鈦酸鋇、氟化鎂、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋇、鈦酸鋇、氧化鈥、氧化鈣、氧化鑭、氧化鍺、氧化碲、氧化銪、氧化鉺、氧化釹、氧化釤、氧化鐿、氧化釔、氟化鎂、硫酸鋇及氧化鏑的反射材料。
14．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個選自稀土族、稀土族鹵化物及金屬組合氧化物的反射材料。
15．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個選自氧化鎂、氟化鎂、氧化鋁、硫酸鋇、氧化鑭、氧化鐿及氧化釔的反射材料。
16．如權(quán)利要求1的反射器，其包含一或多個選自氧化鎂、氟化鎂、氧化鋁及硫酸鋇的反射材料。
17．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含反射涂層或附于支撐件的膜。
18．如權(quán)利要求17的反射器，其中該反射器包含反射涂層，其通過選自包含涂刷、噴射、浸漬、澆鑄、轉(zhuǎn)化涂刷、凝膠涂刷、蝕刻、化學(xué)蒸汽淀積、濺射、等離子噴射及激光淀積的方法施加。
19．如權(quán)利要求17的反射器，其中該反射涂層或膜為0．1至2500微米。
20．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含反射材料的填裝的粉末或塊。
21．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含選自聚乙烯醇、氰基丙烯酸酯、丙烯酸類及硅氧烷的材料。
22．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含選自硅酸鈉、低溫燒結(jié)玻璃、堿金屬氧化物硅酸鹽的材料。
23．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含選自叔丁氧化鋁、硅酸鈉、四乙基原硅酸酯(TEOS)、金屬異丙氧化物、異丙氧化鏑、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鏑、己烷中的2-乙基己酸鏑、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鏑、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鏑、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鉺、己烷中的2-乙基己酸鉺、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鉺、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鉺、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化鈥、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鈥、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鈥、乙酸鑭、己烷中的2-乙基己酸鑭、異丙氧化鑭、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鑭、乙醇中的乙氧化鎂、甲醇中的甲氧化鎂、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鎂、異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釹、己烷中的2-乙基己酸釹、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釹、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釹、甲苯異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釤、己烷中的2-乙基己酸釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化釤、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化釤、甲苯-異丙醇中的異丙氧化鐿、2-甲氧基乙醇中的2-甲氧基乙氧化鐿、甲苯-異丙醇中的乙基己酰二異丙氧化釔、甲苯-異丙醇中的乙基己酰單異丙氧化釔的材料。
24．如權(quán)利要求1的反射器，其中該反射器包含選自硫酸鋇、氧化鋁、氟化鎂及氧化鎂的反射材料。
25．一種輻射系統(tǒng)，其包括至少一個輻射源、及至少部分地圍繞該至少一個輻射源的至少一個反射器，其中，該至少一個反射器為漫射的。
26．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個輻射源為閃光燈。
27．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其進一步包括多個輻射源，每一該輻射源均至少部分地被多個反射器所圍繞，且其中，該多個反射器為漫射的。
28．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器具有漫反射表面，反射大于50％的自240至280nm的輻射。
29．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器完全地圍繞該至少一個輻射源以形成密閉腔。
30．如權(quán)利要求29的輻射系統(tǒng)，其中，該腔的所有內(nèi)側(cè)表面是漫射地反射，且其反射大于50％的自240至280nm的輻射。
31．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器是橢圓形狀。
32．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其進一步包括目標容積，其中，該目標容積包括在一隱形眼鏡包裝內(nèi)的隱形眼鏡。
33．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，每一燈具有至少一個反射器，且該至少一個反射器提供大于1．7的品質(zhì)因數(shù)。
34．如權(quán)利要求33的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器提供大于2的品質(zhì)因數(shù)。
35．如權(quán)利要求33的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器提供大于3的品質(zhì)因數(shù)。
36．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，可自一反射器通過至另一反射器而不經(jīng)過該目標的輻射的量小于50％。
37．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其進一步包括衰減材料。
38．如權(quán)利要求25的輻射系統(tǒng)，其中，該至少一個反射器包括選自硫酸鋇、氧化鋁、氟化鎂及氧化鎂的反射材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種供輻射系統(tǒng)用的反射器,包括漫反射表面,可反射大于50%的自240至280nm的輻射。本發(fā)明進一步提供一種輻射系統(tǒng),包括至少一輻射源,及至少部分地圍繞該至少一輻射源的至少一個反射器,其中,該至少一個反射器是為漫射的。
文檔編號G02B5/10GK1291696SQ0012026
公開日2001年4月18日 申請日期2000年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月13日
發(fā)明者J·A·埃貝爾, A·W·金布勒, J·B·恩斯 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司