本发明属于病毒细菌灭杀技术领域，尤其涉及一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置。
背景技术：
2019年末至2020年新型冠状病毒爆发，新型冠状病毒潜伏期长，传染覆盖面广，传播速度快，无症状潜伏期，致病毒性大，可以感染中枢神经系统。给人类社会经济带来巨大影响。灭杀温度需要56℃且持续30分钟，灭杀时间太长，效率太低，即使进入夏天，环境温度也很难将病毒灭杀。新冠病毒所使用的消杀液体容易造成化学污染和残留，传统灭杀方式带来的化学污染、粉尘污染，一些特殊环境(精密设备仪器、计算机、文献资料)甚至无法使用液体消杀，比如重要文件。
目前对病毒对消杀最近似的方案有：紫外灯消毒、激光消杀，或者紫外连续激光消杀。目前市面使用的紫外灯消杀，时间比较长需要30分钟以上。紫外激光消杀很少有产品，即使有产品也是毫瓦、微瓦的连续输出紫外激光，病毒灭杀效果欠佳。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其具有超高灭杀效率，环保、方便携带，方便与各种设备组合使用。
本发明的技术方案是：一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，包括脉冲激光模块、电源模块和激光腔体，所述电源模块电连接于所述脉冲激光模块，所述激光腔体通过激光传导器件连接于所述脉冲激光模块，所述激光腔体连接有用于控制激光光斑的大小或/和控制激光光斑照射路径的激光光斑控制模组。
可选地，所述激光光斑控制模组包括光斑大小控制部件，所述光斑大小控制部件包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片、第二镜片前后间隔设置，所述光斑大小控制部件还包括用于调节所述第一镜片、第二镜片之间距离的距离调节组件。
可选地，所述距离调节组件包括镜片固定筒和距离调节筒，所述距离调节筒滑动或螺纹套于所述镜片固定筒，所述第一镜片连接于所述镜片固定筒，所述第二镜片连接于所述距离调节筒。
可选地，所述激光光斑控制模组包括光斑照射路径控制部件，所述光斑照射路径控制部件包括至少一组反射镜片，且至少一组所述反射镜片连接有用于控制所述反射镜片翻转的转动控制组件。
可选地，所述反射镜片设置有两组，每组反射镜片均连接有所述转动控制组件，所述控制组件包括电机和控制板，所述反射镜片连接于所述电机，所述控制板连接于所述电机。
可选地，所述激光光斑控制模组包括光斑大小控制部件，所述光斑大小控制部件包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片、第二镜片前后间隔设置，所述光斑大小控制部件还包括用于调节所述第一镜片、第二镜片之间距离的距离调节组件；
所述激光光斑控制模组包括光斑照射路径控制部件，所述光斑照射路径控制部件包括至少一组反射镜片，且至少一组所述反射镜片连接有用于控制所述反射镜片翻转的转动控制组件；
所述光斑大小控制部件的输入端连接于所述激光腔体，所述光斑照射路径控制部件连接于所述光斑大小控制部件的输出端。
可选地，所述激光腔体为手持式腔体，所述激光腔体设置有控制键钮，所述激光传导器件为光纤，所述紫外脉冲式激光装置还包括箱体，所述脉冲激光模块、电源模块设置于所述箱体内，所述箱体设置有拉杆结构或背带结构或行走轮，所述激光光斑控制模组连接于所述手持式腔体的前端处。
可选地，所述紫外脉冲式激光装置包括呈枪状或直筒状的壳体，所述脉冲激光模块、电源模块和激光腔体均内置于所述壳体内，所述激光光斑控制模组连接于所述壳体的前端处。
可选地，所述紫外脉冲式激光装置还包括机器人本体，所述机器人本体的底部设置有履带或轮子，所述脉冲激光模块、电源模块连接于所述机器人本体，所述激光腔体通过云台连接于所述机器人本体。
可选地，所述机器人本体内置有物联网控制卡。
本发明所提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其能使气化病毒，病毒分解成碳、水、二氧化碳，病毒灭杀效果佳，且不破坏物体、污染物体，灭杀效率具有大幅度的提升，且具有灭杀效率高，无污染，方便携带，使用寿命长、目标物品低损伤、无耗材等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置的平面示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中光斑大小控制部件的平面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中光斑照射路径控制部件的平面示意图；
图4是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中光斑大小控制部件和光斑照射路径控制部件组合使用的平面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中激光腔体呈手持式腔体且主体为箱体时的平面示意图；
图6是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中激光腔体呈手持式腔体且主体为箱体(设置有可调节背带)时的平面示意图；
图7是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中激光腔体呈手持式腔体且主体为箱体(具有拉杆和轮体)时的平面示意图；
图8是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中的壳体呈枪状时的平面示意图；
图9是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中的壳体呈直筒状时的平面示意图；
图10是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中呈机器人状时的平面示意图；
图11是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中呈固定箱体状时的平面示意图；
图12是本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置中光斑大小控制部件和旋转控制部件的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，包括电源模块1、脉冲激光模块2和激光腔体5，所述电源模块1电连接于所述脉冲激光模块2，所述激光腔体5可以通过激光传导器件3连接于所述脉冲激光模块2，当然，激光腔体5与所述脉冲激光模块2也可以直接连接或相对设置(脉冲激光模块2产生的脉冲紫外光可以直接射至激光腔体5)，所述激光腔体5连接有用于控制激光光斑的大小或/和控制激光光斑照射路径的激光光斑控制模组7。电源模块1可由是蓄电池或者110-220v交流电源供电，其可以独立式，也可以集成于脉冲激光模块2。脉冲激光模块2可以是各种波段的激光泵浦源，激光腔体5内部有激光晶体，更换晶体类型可以改变激光输出波段，激光腔体5可带有开关。激光腔体5的内壁可以是铝，外壁可为塑料，手持部分可为塑料，脉冲激光模块(脉冲激光器)2每间隔一定时间才工作一次，发出的脉冲经过储能，在短时间发出储蓄的能量，所以功率非常高，脉冲激光器相比连续激光器，在脉冲时间内输出的光子数多，脉冲时间越短，激光峰值就越高。尤其是脉宽时间，压缩到飞秒、皮秒、纳米时，激光瞬间输出大量光子(光束8)，能使病毒气化，病毒分解成碳、水、二氧化碳，病毒灭杀效果佳，且不破坏物体、不污染物体。
具体应用中，脉冲激光模块2可以发出波长为0.1-400nm紫外光，优选地，脉冲激光器输出的紫外光波长为155至356nm，例如355nm，，其功率可以设置较大。脉冲激光器输出的单个脉冲持续时间(脉冲宽度)为：t,(实际为fwhm宽度)单个脉冲的能量：e,输出激光的脉冲重复周期为：t,那么,激光脉冲的平均功率pav＝e/t,(即在一个重复周期内的单位时间输出的能量),脉冲激光讲峰值功率(peakpower)ppk＝e/t，e＝hv，其中，h为普朗克常量，v为光的频率。普朗克常数的值约为：h＝6.6260693(11)×10^(-34)j·s，单位为焦(j)·秒(s)。由此可以得出波长越短的光能量越长。使用越短波长，物质吸收率就越高。冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科(coronaviridae)冠状病毒属(coronavirus)。冠状病毒属的病毒是具外套膜(envelope)的正链单股rna病毒，直径约80～120nm，其遗传物质是所有rna病毒中最大的，感染人、鼠、猪、猫、犬、狼、鸡、牛、禽类等脊椎动物。冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体，属于rna病毒。冠状病毒最先是1937年从鸡身上分离出来，病毒颗粒的直径60～200nm，平均直径为100nm，呈球形或椭圆形，具有多形性。病毒有包膜，包膜上存在棘突，整个病毒像日冕，不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体。2019新型冠状病毒(2019-ncov)是目前已知的第7种可以感染人的冠状病毒，其余6种分别是hcov-229e、hcov-oc43、hcov-nl63、hcov-hku1、sars-cov和mers-cov。中国疾病预防控制中心专家董小平研究团已经正实：强度大于90μw/cm2的uvc紫外光照射冠状病毒30分钟即可杀灭冠状病毒。其采用的uvc紫外光的消杀采用200-300nm紫外光，以病毒rna为靶向。如果使用纳秒紫外脉冲激光器，是uvc紫外灯的2123142倍。15kw/78.5cm2/90μw/cm2＝2123142，灭杀时间计算：30分*60秒*1000毫秒/2123142＝0.847毫秒。实验脉冲紫外激光器参数如下：波长(nm)为355±1，平均功率(w)：1w，脉宽(ns)：3ns，峰值功率(kw)：15kw，重复频率(khz)：25khz，光斑面积(cm2)：78.5cm2，光斑直径(mm)：100mm。需上说明的是，上述参数仅为举例说明，并非对本实施例的限制，具体应用中，本领域普通技术人员可以灵活选用。
具体地，所述激光腔体5可以通过控制线4连接于电源模块1或脉冲激光模块2。
具体地，如图2所示，所述激光光斑控制模组7包括光斑大小控制部件，所述光斑大小控制部件包括第一镜片711和第二镜片712，所述第一镜片711、第二镜片712前后间隔设置，所述光斑大小控制部件还包括用于调节所述第一镜片711、第二镜片712之间距离的距离调节组件。第一镜片711可以为双凹透镜，第二镜片712可以为平凸透镜，第一镜片711和第二镜片712可以同轴设置，通过调节第一镜片711和第二镜片712的距离，从而可以控制激光光斑的大小。
具体地，如图2所示，所述距离调节组件包括镜片固定筒721和距离调节筒722，所述距离调节筒722滑动或螺纹套于所述镜片固定筒721，所述第一镜片711连接于所述镜片固定筒721，所述第二镜片712连接于所述距离调节筒722，通过滑动或转动的方式可以很好地调节第一镜片711和第二镜片712的距离。当然，距离调节组件也可以通过直线电机、齿轮齿条等方式调节第一镜片711和第二镜片712的距离。
具体地，如图3、图4所示，所述激光光斑控制模组7包括光斑照射路径控制部件，光斑照射路径控制部件可以集成于一个两端开口的筒体内，所述光斑照射路径控制部件包括至少一组反射镜片731，且至少一组所述反射镜片731连接有用于控制所述反射镜片731转动的转动控制组件，通过转动反射镜片731，可以使激光按预设路径照射物体表面，灭杀范围大。具体应用中，设定循环的光束的扫描路径。可以设置电机控制反射镜片731的角度，提前编程好电机的摆动幅度，接通信号后，两组镜片就可以持续摆动，可以使高能量的光束自动大面积扫描。进一步提高灭杀能量和效率。使用该紫外脉冲式激光装置持续照射蛋白质、头发、霉菌、病毒，如果不移动光斑，实验对象发出烧焦的蛋白质味道，效果非常显著。
本实施例中，所述反射镜片731设置有两组，每组反射镜片731均连接有所述转动控制组件，所述控制组件包括电机732和控制板733，所述反射镜片731连接于所述电机732，所述控制板733连接于所述电机732。两个反射镜片731可以相向设置，本实施例中，其中一个反射镜片731用于将光斑大小控制部件或激光腔体射出的光斑反射至另一个反射镜片731。其中一个反射镜片731相对另一个反射镜片731更靠近光斑大小控制部件或激光腔体，光斑大小控制部件或激光腔体具有中轴，其中一个反射镜片731位于中轴的一侧，另一个反射镜片731位于中轴的另一侧。
具体应用中，光斑大小控制部件和光斑照射路径控制部件可以择一设置，也可以同时设置。本实施例中，光斑大小控制部件和光斑照射路径控制部件沿激光射出方向依次设置：所述激光光斑控制模组7包括光斑大小控制部件，所述光斑大小控制部件包括第一镜片711和第二镜片712，所述第一镜片711、第二镜片712前后间隔设置，所述光斑大小控制部件还包括用于调节所述第一镜片711、第二镜片712之间距离的距离调节组件；所述激光光斑控制模组7包括光斑照射路径控制部件，所述光斑照射路径控制部件包括至少一组反射镜片731，且至少一组所述反射镜片731连接有用于控制所述反射镜片731转动的转动控制组件；所述光斑大小控制部件的输入端连接于所述激光腔体5，所述光斑照射路径控制部件连接于所述光斑大小控制部件的输出端。
具体地，如图12所示，所述激光光斑控制模组还可以包括用于将激光光斑沿周向转动投射的旋转控制部件，旋转控制部件直接连接于激光腔体5，也可以连接于光斑大小控制部件。所述旋转控制部件包括相对入射光倾斜设置的反射镜741，所述反射镜741连接有用于驱动所述反射镜741周向转动的控制电机742。光斑大小控制部件和旋转控制部件可以同时设置，也可以择一设置。如图12所示，光斑大小控制部件和旋转控制部件同时设置，使有效消杀面积可达数十平方米、数百平方米甚至上千平方米。光斑大小控制部件和旋转控制部件沿激光射出方向依次设置，光斑大小控制部件的镜片(第一镜片711和第二镜片712)具有中轴线，该中轴线穿过于反射镜741的中心，反射镜741可呈矩形或圆形，即旋转控制部件位于光斑大小控制部件的前方处，反射镜741与中轴线的夹角范围可以在30至60度之间，优选地，反射镜741与中轴线的夹角范围可以在40至50度之间，例如45度。控制电机742的转轴的轴线与光斑大小控制部件的中轴线共线，控制电机742的转轴转动一周时，光斑将沿周向扫描一圈，病毒灭杀范围大。控制电机742可以连接有用于控制转轴旋转方向、旋转速度及旋转角度的控制电路板，控制电路板也可以用于控制转轴在设定角度范围内往复转动。控制电机742可以通过支架(图中未示出)固定连接于激光腔体等合适方位。
具体应用中，紫外脉冲式激光装置还可以设置红外式人体传感器，若周围有人，红外式人体传感器可以发出传感信号，可以控制激光模块暂停工作，或使控制电机带动反射镜避开人员所在区域，安全可靠性佳。
具体应用中，具体应用中，如图5所示，所述紫外脉冲式激光装置还包括箱体9，所述脉冲激光模块2、电源模块1设置于所述箱体9内。所述激光腔体5可为手持式腔体并通过激光传导器件3连接于箱体9内的脉冲激光模块2，所述激光腔体5设置有控制键钮6，所述激光传导器件3为光纤。激光腔体5可以灵活移动，体积相对较大的箱体利于装设更大容量的电池、更大功率的激光器件等。
具体应用中，作为其中一种可能实施的方式，所述箱体9设置有背带结构(如图6所示的可调式背带92)或拉杆结构(如图7所示的拉杆93)或行走轮(如图7所示的行走轮94)，所述激光光斑控制模组7(光斑大小控制部件和光斑照射路径控制部件)连接于所述手持式腔体的前端处。箱体9内可以设置电池等组件。箱体9内还可以设置光纤卷收盘等。箱体9的侧面或顶部可以设置有激光腔体挂收口91。箱体可为拉杆箱。
具体应用中，如图11所示，作为其中一种可能实施的方式，箱体9也可为固定式，并放置于空调风道内或天花吊顶处，箱体9设置于天花吊顶处时，箱体9表面可以设置有人体传感器，人体传感器可以电连接于电源模块1，人体接近时，紫外脉冲式激光装置可以自动关闭。
或者，作为可能的替代方案，所述紫外脉冲式激光装置包括呈枪状(如图8所示)或直筒状(如图9所示)的壳体，所述脉冲激光模块2、电源模块1和激光腔体5均内置于所述壳体内，所述激光光斑控制模组7连接于所述壳体的前端处。
或者，作为可能的替代方案，如图10所示，所述紫外脉冲式激光装置还包括机器人本体，所述机器人本体的底部设置有履带96或轮子，所述脉冲激光模块2、电源模块1连接于所述机器人本体，所述激光腔体5通过云台65连接于所述机器人本体。云台65可以周向转动及俯仰角度调节。所述机器人本体内置有物联网控制卡97和运动控制卡98，可以通过远程控制等方式控制紫外脉冲式激光装置的行走、激光腔体5的转动等，可以适用于人员不便进入的场合等高风险环境，有效地保护工作人员。
本发明实施例所提供的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，操作时，驱动电源接通，激光通过传导光纤输出，调整激光光斑控制模组7，对准病毒消杀区域即可，其能使气化病毒，病毒分解成碳、水、二氧化碳，病毒灭杀效果佳，且不破坏物体、污染物体，灭杀效率具有大幅度的提升。原先的灭杀时间是用分钟算，现在的灭杀时间用毫秒算，且灭杀效率高，无污染，方便携带，使用寿命长，目标物品低损伤，无耗材。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，包括电源模块、激光腔体和用于产生脉冲激光的脉冲激光模块，所述电源模块电连接于所述脉冲激光模块，所述激光腔体连接有用于控制激光光斑的大小或/和控制激光光斑照射路径的激光光斑控制模组。
2.如权利要求1所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述激光光斑控制模组包括光斑大小控制部件，所述光斑大小控制部件包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片、第二镜片前后间隔设置，所述光斑大小控制部件还包括用于调节所述第一镜片、第二镜片之间距离的距离调节组件。
3.如权利要求2所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述距离调节组件包括镜片固定筒和距离调节筒，所述距离调节筒滑动或螺纹套于所述镜片固定筒，所述第一镜片连接于所述镜片固定筒，所述第二镜片连接于所述距离调节筒。
4.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述激光光斑控制模组包括光斑照射路径控制部件，所述光斑照射路径控制部件包括至少一组反射镜片，且至少一组所述反射镜片连接有用于控制所述反射镜片翻转的转动控制组件。
5.如权利要求4所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述反射镜片设置有两组，每组反射镜片均连接有所述转动控制组件，所述控制组件包括电机和控制板，所述反射镜片连接于所述电机，所述控制板连接于所述电机。
6.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述激光光斑控制模组包括用于将激光光斑沿周向转动投射的旋转控制部件，所述旋转控制部件包括相对入射光倾斜设置的反射镜，所述反射镜连接有用于驱动所述反射镜周向转动的控制电机。
7.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述激光腔体为手持式腔体，所述激光腔体设置有控制键钮，所述激光传导器件为光纤，所述紫外脉冲式激光装置还包括箱体，所述脉冲激光模块、电源模块设置于所述箱体内，所述箱体设置有拉杆结构或背带结构或行走轮，所述激光光斑控制模组连接于所述手持式腔体的前端处。
8.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述紫外脉冲式激光装置包括呈枪状或直筒状的壳体，所述脉冲激光模块、电源模块和激光腔体均内置于所述壳体内，所述激光光斑控制模组连接于所述壳体的前端处。
9.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述紫外脉冲式激光装置还包括机器人本体，所述机器人本体的底部设置有履带或轮子，所述脉冲激光模块、电源模块连接于所述机器人本体，所述激光腔体通过云台连接于所述机器人本体。
10.如权利要求9所述的一种用于病毒细菌灭杀的紫外脉冲式激光装置，其特征在于，所述机器人本体内置有物联网控制卡。
技术总结