CN102458483A - 用于改善消毒过程的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种方法，其通过使用在消毒过程中增加有效表面积的催化剂来增强消毒过程。还公开了一种接触镜片消毒系统，所述系统被设计成在增加催化剂暴露于过氧化氢溶液的总表面积之前，在更长时间段内保持高浓度的过氧化氢溶液。该装置利用来自系统内产生的膨胀氧的压力，通过使用小催化剂或通过暴露大催化剂的仅一小部分来控制该大催化剂的展开，以便完成过氧化氢的歧化。

Description

用于改善消毒过程的方法和装置

发明人

Rowland Kanner

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2009年6月9日的美国临时申请No.61/185,277、提交于2009年11月30日的美国专利申请No.12/627,736、以及提交于2009年12月15日的美国专利申请No.12/638,355的优先权，通过引用，将其全部内容合并于此。

技术领域

本发明大体上涉及用于使用催化器来控制溶液分解的方法和装置，更具体地，涉及用于控制和增强消毒过程的方法和装置。

本发明涉及一种改进的消毒方法和装置，其使用例如过氧化氢溶液和催化器来有利于过氧化氢在容纳诸如接触镜片的待消毒对象的密封反应室内的受控分解，其中，利用溶液、分解催化剂、所得能量和分解副产物来控制和增强消毒过程。

背景技术

虽然本文所公开的方法可被例如用来对接触镜片(尤其是软接触镜片)进行消毒，但该方法也可适用于在具有适当尺寸的反应室内对例如较大物品的其它类型的物品(例如未灭菌的医疗或牙科器具等)进行消毒。因此，虽然本公开专注于利用该方法(和相关装置)来使用过氧化氢对接触镜片消毒，但应当理解该方法可在其它消毒应用中使用。

过氧化氢是不稳定的，并且随时间推移最终分解(歧化)成水和氧气。如果过氧化氢例如经受极端温度、暴露于紫外光或被加入催化剂，则分解更迅速地进行。分解速率也受其浓度百分比、其pH、以及杂质和稳定剂的存在情况的影响。分解过程本质上是放热的，并且当把催化剂加入过氧化氢时，释放的热能和氧气可通过增加分子与催化剂的接触机会的几种方式来加速分解过程。这些方式包括热致对流的形成、由上升的氧气泡的搅动效应导致的机械混合、以及降低了分解的能量阈值的增加的分子运动。

过氧化氢是比水大的分子，其在20摄氏度下具有1.443的比重和1.245cP的粘度，相比之下，水在20摄氏度下则具有1.003cP的粘度。然而，二者可彼此完全混溶，从而允许定制无限多种浓度水平来适合各种应用。为消毒配制的过氧化氢溶液可包含表面活性剂，并且往往被调节pH值和进行化学稳定处理，以便确保合理的储存寿命和使用时的效力。为消毒例如接触镜片而配制的过氧化氢通常以不小于3.0％，并且可可高达4.0％的范围内的浓度供应，以便确保可用于消毒的3.0％的最低浓度。

虽然更高浓度的溶液对于病原体更有效力和更起作用，但对于接触镜片护理应用来说，通常不推崇对更高浓度溶液的使用。这是由于过氧化氢的强氧化性质，以及在意外地，全强度接触敏感的眼组织时，如此高的浓度可能具有破坏效应。通常，用于消毒接触镜片的过氧化物以3.7％的浓度供应。

有利于分解过氧化氢的催化剂包括大部分过渡金属、二氧化锰、银和过氧化氢酶。与一步式接触镜片消毒系统相关的非常普遍的是，将铂以聚合物载体结构上的表面涂层的形式加入溶液中。催化剂通过改变化学反应的能量途径而起作用。图1提供了将与无催化剂的活化相关的能量(线10)和与有催化剂的活化相关的能量(线12)相比较的曲线图。如图所示，当加入到过氧化氢时，催化剂用来减少在过氧化氢本来稳定的环境条件下引发其分解所需的活化能。

已经发现，溶液温度、放热产生的热量、热致对流、由释放的氧气泡产生的机械搅动、由歧化导致的稀释、溶液中的溶解气体、以及环境压力的变化的组合会影响催化反应进行的速率。在由用于接触镜片的典型的市售过氧化氢消毒杯系统，例如由Ciba Vision提供的AOSEPT系统(例如，如图2中所示，其中整个系统在图中用附图标记13表示)提供的开放环境中，将接触镜片与催化剂基本上同时地加入10毫升过氧化氢溶液中，随后将反应放出的氧气通过盖(在图2中用附图标记15表示)中的疏水性膜或单向阀(在图2中用附图标记14表示)排出。如图3中所示，利用这种系统，由被催化的反应产生的溶液浓度非常迅速地降低至约0.1％，之后需要6至8小时才能使溶液浴的浓度降低至适于将消毒后的镜片放入眼内而不存在使使用者眼部发炎的风险的安全水平。

接触镜片的消毒通常由镜片佩戴者进行，以便消灭已知在污染的镜片上存在的多种环境中无所不在的生物体。所关注的生物体包括(但不限于)葡萄球菌、假单胞菌属、大肠杆菌、棘阿米巴属等各种致病菌株。棘阿米巴属是一种与称为棘阿米巴角膜炎的可能致盲的角膜感染相关的机会性病原体。在一般人群中，接触镜片佩戴者被认为最易感染这种生物体，在已报道的眼部感染病例中占95％以上。当暴露于饥饿、脱水条件下并改变pH值和温度时，一种尤其隐袭的生物体棘阿米巴属可从活性的营养体转变到非活性的更具抵抗力的被囊期。一旦被囊，该生物体对生物杀灭剂的抵抗力很大程度上由其包囊壁的物理屏障产生，而不是由于代谢休眠的结果。包囊壁的主要成分是耐酸蛋白质和纤维素，其中，外壁或胞吐囊主要由蛋白质构成，内囊由30％以上的纤维素构成。虽然对含氯消毒剂甚至盐酸具有明显的抵抗力，但被囊的棘阿米巴属在暴露于过氧化氢时受到破坏。当作为消毒剂的过氧化氢浓度增加时，棘阿米巴属孢囊对该消毒剂表现出较大的敏感性。过氧化氢浓度对棘阿米巴属孢囊的影响在英国莱切斯特的莱切斯特大学的微生物与免疫学系的Reanne Hughes、Peter W.Andrew和Simon Kilvington在2003年5月的《Applied and EnviornmentalMicrobiology》中发表的研究中有所记载。图4中所示摘自该研究的曲线图示出了1％、2％和3％过氧化氢溶液在一段时间内对杀死目标棘阿米巴属孢囊的影响。在图4中，线20与1％的过氧化氢溶液有关，线22与2％的过氧化氢溶液有关，线24与3％的过氧化氢溶液有关。

在标准环境条件下，过氧化氢破坏病原体的方法是通过导致生物体的蛋白质变性的氧化进行。处理高度污染镜片或诸如棘阿米巴属的耐药生物体的一种可选方法是从较高浓度的溶液开始，但存在与该方法有关的不期望的使用者风险。上文已经讨论了这类风险中的一些。

更具吸引力的一种可选方法是减缓分解过程，以便在将浓度最终降低至使眼部舒适的水平之前更长时间地保持更高浓度的过氧化氢。因此，利用这种方法，能够对污染更严重的镜片进行消毒，并且能够使用具有通常接受的浓度的溶液更好地处理耐药生物体。遗憾的是，目前的消毒系统受限于在合理的6至8小时过夜等待期结束时获得无刺激的消毒镜片所需的反应速率。这是由于在过氧化物溶液的体积、安全而可行的过氧化物初始浓度水平、以及为确保使用中的充分分解所需的催化剂(例如铂)的尺寸之间的，已经在历史上达成的平衡。就催化剂尺寸而言，通常为每毫升3.0％至4.0％的过氧化氢溶液分配表面积94平方毫米至141平方毫米的催化剂。虽然尺寸较小的催化剂无疑会减缓分解过程，使得在更长时间内保持更高的浓度，但使用尺寸较小的催化剂可导致镜片溶液在合理的时间内达不到让使用者舒适的水平，因为随着释放的能量和溶液浓度的减小，催化剂表面积的重要性实际上增加。另外，已经证明，通过使用在因失去附着的气泡而下沉时接触面积增加的漂浮性催化剂来减缓分解的方法(例如美国专利5,468,448中所公开的)太困难，以至于不能可靠地商业化。

发明内容

本发明的实施例的一个目的是提供一种改进的消毒方法。

本发明的实施例的另一个目的是提供一种可用来实施该方法的装置。

简而言之，本发明的具体实施例提供了一种可用来使用过氧化氢和催化剂对例如接触镜片消毒的方法。该方法使得，一旦将催化剂加入到在诸如接触镜片盒的反应室内的过氧化氢中，并且密封反应室，暴露于过氧化氢的催化剂的总表面积就会在该过程中增加，从而允许改进消毒，同时提供在合理的时间内确保过氧化氢溶液满意地分解的途径。

附图说明

通过参照结合附图的下列描述可以最好地理解本发明的结构和操作的组织和方式，以及本发明的其它目的和优点，在附图中：

图1是将与无催化剂的活化相关的能量和与有催化剂的活化相关的能量有效地进行比较的曲线图；

图2是现有技术接触镜片消毒杯系统(具体为Ciba Vision提供的AO SEPT系统)的透视图；

图3是显示在使用图2中所示杯系统对接触镜片消毒时过氧化氢溶液的浓度随时间变化的曲线图；

图4是显示1％、2％和3％过氧化氢溶液在一段时间内对杀死目标棘阿米巴属孢囊的影响的曲线图；

图5是显示当把110平方毫米催化剂浸入具有6cc顶部空间的容器内的10毫升3.7％过氧化氢溶液中时，压力随时间的变化的曲线图；

图6类似于图5，但显示了当把110平方毫米催化剂浸入10毫升3.7％过氧化氢溶液中时过氧化物浓度随时间的变化；

图7是显示当把67平方毫米催化剂浸入具有8cc顶部空间的容器内的10毫升3.7％过氧化氢溶液中时，压力随时间的变化的曲线图；

图8是曲线图，其显示了当首先把67平方毫米催化剂在具有8cc顶部空间的标准杯内经受10毫升的3.7％过氧化氢溶液、然后在从开始起30分钟之后放入1075平方毫米催化剂时，过氧化物浓度随时间的变化；

图9类似于图8，但显示了当在从开始起60分钟而不是30分钟之后放入第二块1075平方毫米的催化剂时，过氧化物浓度随时间的变化；

图10和11是根据本发明的一个实施例的接触镜片消毒系统的剖视图；

图12和13是根据本发明的另一个实施例的接触镜片消毒系统的剖视图；

图14是在图10至13中所示接触镜片消毒系统的弹簧构件部件的透视图；

图15是在图10和11中所示的接触镜片消毒系统的催化剂组件部件的透视图，其显示了催化剂组件初始较小的总表面积(如图10中提供的)；

图16是类似于图15的视图，但显示了展开之后从而提供增加的总表面积的催化剂组件(如图11中提供的)；

图17是显示图10-14的弹簧构件的梁强度根据挠曲量而变化的曲线图；以及

图18是显示当采用图12和13中所示接触镜片消毒系统时压力随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本文所公开的发明易受许多不同形式的实施例的影响。然而，在附图中示出并在下文中详细描述了具体实施例。本公开将被视为本发明的原理的实例，而并非意图将本发明限制为本文所示出和描述的具体实施例。

本文所公开的方法通过充分利用来自分解过程的能量而改善消毒过程。可用能量在催化引发的过氧化氢溶液歧化反应期间以热量和放出的氧分子的膨胀形式获得。将从10毫升溶液中释出的氧封闭在具有类似于上文讨论(和图2中示出)的典型接触镜片杯的体积的4cc顶部空间的反应室内有可能在加入具有948平方毫米表面积的催化剂之后一个半小时内产生大约186p.si.的压力。虽然对于在典型消毒系统内有效消毒而言，用于每毫升溶液的具有94至141平方毫米以上表面积的催化剂将过快地减小过氧化氢溶液的浓度，但已经发现，在延迟基础上加入这种催化剂可以提供原先没有的改进的消毒可能性。

加入稀释的过氧化氢溶液中的金属催化剂必须接触过氧化氢分子，以便引发其向水和氧气的分解。水稀释剂的相邻分子、放出的氧和新形成的水只会用来隔离其它过氧化物分子，使其不能接触催化剂。由此可见，为了移开水和氧气并让更多过氧化物接触催化剂而移动溶液将与静态条件相比加速分解速率。因此，较高表面积：液体体积比的较大催化剂更有效地在更少量的时间内将最终反应浓度降至眼部安全的更低水平，因为过氧化物溶液催化分解所产生的氧气泡上升至表面并与反应释放的热量引起的对流流一起提供对过氧化物溶液的机械搅动。

因此，在加入到相同浓度的过氧化物溶液中之后，较大的催化剂比较小的催化剂提供更高的单位催化剂表面积活化的初始反应速率，因为其在单位体积过氧化物溶液中产生更多热量和放出更多氧气。相比之下，提供非常低的表面积：液体体积比的小催化剂不能由放出的氧气和热量产生所需的混合来增强在过氧化物溶液体内的充分流动以克服溶液分层的趋势。由封闭放出的氧气所导致的升高的流体静压也增加了能在溶液内吸收的溶解氧的数量。与进入溶液的氧有关的高流体静压也可通过提高分解所需活化能水平而减缓反应(参见图1)。严格地从机械角度来看，虽然随时间推移扩散最终会平衡整个流体内的溶液浓度，但已经发现，当由小催化剂结构引发的分解仅产生极少的热量和氧气泡，并且未进入溶液的那些氧气分子在压力之下形成在上升至表面时导致溶液浴的机械搅动降低的尺寸小得多的气泡时，过氧化氢会经历短期的分层。

本文所公开的方法的另一个目的是通过从分解阶段的能量和副产物获得加成效应来增强消毒过程。通过使用来自封闭的、膨胀的、释放的氧气的高压来帮助过氧化氢溶液获得更高的穿透和氧化势，由此形成的高流体静压条件也可以被用来充分利用病原体的自然动态平衡，因为扩散允许在由加压的溶液浴维持的氧饱和条件下在生物体内形成氧升高的条件。此后，由于高压条件引发后续快速分解，引起溶解氧从溶液中沸腾，并由此导致病原体内的过量吸收氧膨胀以进一步使经受因暴露到过氧化氢而导致的氧化变性的生物体的细胞膜承受应力，从而能实现进一步的加成效应。该机制归功于氧化变性对病原体蛋白质的破坏效应。在分解之后，由于高压已被减轻，因而允许催化反应继续在低压下以快得多的速度进行，以便确保分解在理想的6至8小时时间间隔内完成至可接受的水平。

重要的是，应在该应用中使用的催化剂的真实总表面积和该催化剂的有效表面积之间加以区分。经验证明，例如当把催化剂的水平和面朝下的表面置于紧邻于相对的表面时，催化剂上的该位置对于暴露于过氧化物溶液的表面积的量表现出非常低的分解活性水平。这种表现出来的效力的缺乏是由于面对催化剂的狭窄水平空间导致的被抑制的溶液自由流动，和由附着到这些相邻表面且仍然滞留在狭窄的水平空间内的分解的过氧化物产生的附着氧气泡的聚集。以这种方式滞留的氧气泡不能离开催化剂上升，因而仍然附着在其表面，这样减少了暴露于过氧化氢的催化剂表面积，从而对于该表面的催化剂的过氧化氢分解速率产生非常显著的降低。此外，相邻表面的靠近、滞留的气泡和由这些条件产生的所得的狭窄通道抑制了分解过程析出的水的自由流出，从而抑制了将要分解的新的过氧化氢的流入。暴露的竖直催化剂表面提供了最高速率的过氧化氢分解，因为放出的氧气泡立即与由反应释放的热量加热的析出的水一起离开催化剂向上漂浮。由这些能源产生的对流引发的流动往往会搅动溶液、帮助带走水和将新的过氧化氢带至催化剂表面。由此可见，只要催化剂的竖直表面自由地暴露于过氧化物溶液，就可通过引发新的过氧化物抵靠催化剂表面的连续流动而有效加速其分解。然而，如果催化剂的竖直表面被紧邻的表面阻碍而不能自由地暴露，则由于放出的氧气泡变得滞留在相邻表面之间，催化剂将很快变得无效。当发生这种情况时，催化剂的活性水平在一连串事件中迅速降低，这非常类似于此前结合紧密配合的相邻水平表面所讨论的情形。因此，已经清楚地表明，由于氧气泡的附着、释放的能量的减少和受抑制的流体交换，空间上紧靠相对结构的相邻竖直表面可以显著降低竖向布置的催化剂表面的活性。因此，该机制可用来控制催化剂提供的有效表面积，而在不需要实际防止过氧化氢和催化剂表面之间的物理接触。利用该方法，在移除紧密配合的相邻结构之前，也可以让较大的催化剂像尺寸小得多的催化剂那样工作。

不考虑活性表面积(不论大还是小)，每个催化剂将在放出氧气时在封闭系统内产生压力。在相同的环境条件下，该压力的产生速率取决于催化剂的有效表面积和在其中加入催化剂的过氧化物的浓度。浸入较小的催化剂(例如，在10毫升3.7％的过氧化氢溶液中具有110平方毫米有效表面积的催化剂)将在30分钟内在具有6cc顶部空间的容器中产生59p.s.i.的压力，并且当顶部空间被限制为4cc的体积时，在60分钟之后产生大约100p.s.i.的压力(参见图5)，在120分钟之后产生150p.s.i.的压力。相比表面积940平方毫米的标准尺寸催化剂浸渍30分钟所得到的非常小的0.1％浓度(参见图3)，利用这种小催化剂，溶液浓度将在浸渍30分钟之后从3.7％的初始浓度降低至3.0％，并在60分钟之后降低至2.6％(参见图6)。将具有67平方毫米有效表面积的甚至更小的催化剂浸入具有8cc的顶部空间的10毫升溶液中，在30分钟之后产生19p.s.i.的压力和3.3％的溶液浓度(参见图7)。

由此可见，利用具有例如65至110平方毫米有效表面积的低活性水平催化剂提供了起作用的压力，并且提供了在较长时间内维持较高过氧化氢浓度的有益效果。还可以看到，这种延迟将杀死更大量的棘阿米巴属生物体孢囊的能力提高了几个数量级。参见图4，3％过氧化物浓度的孢囊杀死对数(由线24表示)在保持30分钟时为-0.75，在保持60分钟时为-1.40，相比之下，对于甚至1％的溶液在保持60分钟时也仅为-0.067(由线20表示)。遗憾的是，65至110平方毫米的催化剂不具有在理想的6至8小时时间间隔内将10毫升过氧化氢分解至眼部安全水平的能力。因此，在由这种小催化剂提供的延迟之后，已经显示需要加入具有大得多的表面积的催化剂，该催化剂能够以明显更高的速率提供过氧化物分解，以便在所需的30或60分钟延迟之后剩余的时间内将过氧化物浓度降低至所需水平。理想地，这种较大的第二催化剂应提供至少960平方毫米的额外表面积，但如果制备成活性表面积高达1777平方毫米，则可以贴合到如今的圆柱形镜片消毒盒内，以便在从加入催化剂组件和镜片开始的6至8小时内完成分解。图8中的过氧化物分解曲线显示了首先经受67平方毫米的催化剂、然后在从开始起30分钟之后经受1075平方毫米的催化剂的10毫升3.7％溶液的浓度下降。图9示出了当使用初始有效面积67平方毫米的催化剂和在从开始起60分钟之后使用1075平方毫米的第二催化剂时可能的所需浓度曲线。然而，图9未示出可能的最大延迟时间。假设提供了具有足够大面积的第二催化剂，例如，在用小活性表面积催化剂进行初始分解之后的活性表面积1777平方毫米的催化剂，则在使用比图8和9中所示曲线中的1075平方毫米催化剂更大的催化剂时，60分钟以上的延迟是可能的。

图10-13示出了根据本发明的实施例的两种接触镜片消毒系统100、200。图10-13中所示系统100、200被设计成在加入比典型的一步式过氧化氢消毒系统中常用的更大的催化剂之前，在更长时间内保持高浓度的过氧化物。两种装置都利用来自系统内产生的膨胀氧产生的压力，通过使用小催化剂或通过暴露大催化剂的仅仅一小部分来控制该大催化剂的展开，以便完成过氧化物的歧化。因此，催化剂组件可由一对催化构件构成，该催化构件开始提供低催化活性的表面积，然后展开其中一个构件以将大得多的催化表面积暴露于过氧化物消毒溶液中。换句话讲，催化剂组件就总表面积而言基本上可展开。经验表明，催化剂的水平表面的有效活性水平小于其竖直表面的有效活性水平，并且面朝下的水平表面提供这三个取向中最低效力的催化活性，尤其是在紧靠存储容器的底部放置时。经验还表明，当非常靠近相邻结构放置时，由于这些表面不能面对新的过氧化氢，并且由于产生的氧气泡粘附在这些靠近的表面之间，甚至催化剂的竖直表面的效力也明显被抑制。图10-13中所示装置还特征性地具有以压敏、单向、低压控制阀形式存在的气压控制机构，该机构既保持低压排气，又随时防止不期望的生物体或颗粒进入消毒系统。

首先将描述图10和11中所示的接触镜片消毒系统100，然后将描述图12和13中所示的接触镜片消毒系统200，并且主要讨论两种系统之间的差异。

图10和11中所示的接触镜片消毒系统100包括用于容纳过氧化氢溶液104(通常为10毫升溶液)的杯102，并且杯102为常规的，因为其通常为圆柱形并提供在其中消毒接触镜片的反应室105。系统100包括具有螺纹108的盖组件106，螺纹108被构造成与杯102上的对应螺纹110接合，从而形成用于对接触镜片消毒的封闭的存储容器。

盖组件106包括盖114，以及附接到盖114的多壁一体式阀体116。弹簧保持构件118附接到阀体116并保持在盖114内。盖组件106也包括杆120，杆120附接到且气密封到阀体116。杆120上面具有密封构件122，用于与杯102的内表面124密封。杆120上面具有保持篮126，保持篮126被构造成枢转地打开和关闭，以便接纳接触镜片并将接触镜片保持在设置在杆120和保持篮126之间的空间128内。杆120和保持篮126可为常规的，例如美国专利No.4,200,187或美国专利No.4,750,610中有所描述的，通过引用，将这两份专利全部合并于此。

弹簧保持构件118内具有用于支撑U形控制弹簧132的开口130。如图14中所示，优选地，控制弹簧132为具有大致U形横截面的梁状构件，并且充当将引发的所施加的压力传递至控制弹簧支承件134的梁。虽然图9-14示出了具体的控制弹簧构造，但控制弹簧可具有其它形式。

系统100的顶部空间136包括大致包含在杯102内的下顶部空间136a和大致包含在盖组件106内的上顶部空间136b，并且存在连通通道138，该通道允许来自分解的过氧化氢104的气体从下顶部空间136a沿着连通通道138行进至上顶部空间136b。

可提供大约4至8cc的总顶部空间136，但总顶部空间可以像催化剂140的表面积那样变化(即，在设计过程中)，以便在系统内实现所需的内部工作压力。也就是说，已经确定8cc的顶部空间136来提供合理的工作压力。

多件式催化剂组件140保持在杆120的末端上，并且致动棒142也接合催化剂组件140。致动棒142向下延伸穿过连通通道138，当致动棒142穿过杆120时，通道138有助于致动棒的对齐。系统100也包括压力可位移构件，例如由弹簧保持构件118保持的隔膜144。隔膜144优选地由合适的弹性体材料形成，并安装和气密地密封到阀体116上，其中，由弹簧保持构件118将其保持到位。致动棒142上的凸缘146附接到隔膜144，并且由致动棒142上的盖148固定到位。盖148挤压抵靠弹簧132，弹簧132由控制弹簧支承件134悬浮到位，控制弹簧支承件134是弹簧保持构件118的一体部分，并且将弹簧132推压至接触设置在盖114的内表面152上的弹簧止动件(stop)150。

盖组件106也包括单向压力控制阀154，该阀门由挡板阀156和延伸穿过挡板阀156中部的柱158组成。如下文将更全面地描述的，压力控制阀154被构造成当内部压力达到某个点时允许对系统100排气。类似于压力控制阀154的排气阀此前已经被用来控制例如接触镜片盒内的压力，并且在美国专利No.4,956,156中有所公开。

致动棒142响应于来自隔膜144和控制弹簧132的力在阀体116内纵向地自由来回移动。催化剂组件140尺寸被加工成用于在适当时间内完成反应，并且附接到致动棒142和杆120的底部。更具体地，催化剂组件140可由第一催化剂构件160和第二催化剂构件162组成，第一催化剂构件160大体上可以相对于第二催化剂构件162进出地可滑动。第一催化剂构件160安装到致动棒142的末端，第二催化剂构件162则安装在杆120的末端。

虽然大体上，第一催化剂构件160初始保持在第二催化剂构件162内(参见图10)，但致动棒142在消毒过程中可移位，导致大体上将第一催化剂构件160远离第二催化剂构件162地拉动(参见图11)，从而提供与过氧化氢接触的增加的催化剂总表面积。图15提供了催化剂组件140的透视图，图中示出了如图10中首先看到的催化剂的小表面积，图16则提供了在控制弹簧132被隔膜144完全挠曲且致动棒142响应于过氧化氢104的反应而产生的压力将催化剂展开(如图11中所示)至其初始的、最小暴露的活性表面积之后的，展开的催化剂的透视图。在图11和13中所示的展开位置，催化剂组件140优选地提供1075平方毫米的有效表面积，该值几乎为由展开之前(如图10和15中所示)的催化剂的小的有效表面积提供的有效面积的10倍。根据控制弹簧132的挠曲，催化剂的展开面积可变得更大或更小，只要证明该面积对于确保在将催化剂组件140与待消毒的接触镜片一起加入之后6至8小时内将过氧化氢期望地减小至可接受的水平是必需的即可。

优选地，当第一催化剂构件160如图10和15中所示被大致保持在第二催化剂构件162内时，催化剂组件140在暴露于过氧化氢溶液104时提供67平方毫米的表面积，但当第一催化剂构件160如图11和16中所示已大致被拔出第二催化剂构件162时，第一和第二催化剂构件一起提供1075平方毫米的表面积。因此，根据致动棒142向上枢转并导致第一催化剂构件160被拔出第二催化剂构件162的时点，图8或9可适用。

从如图10中所示的向下开始位置，在阀体116内来回移动的致动棒142的纵向移动由控制弹簧132限制，控制弹簧132被构造成阻止致动棒的移动，直到在加入催化剂组件140之后的过氧化氢104的歧化过程中由释放到顶部空间136a内的氧气产生的内部压力进入通道138、经致动棒142流至顶部空间136b并冲击隔膜144为止。隔膜144响应于压力将向上的力传递至杆盖148。杆盖148又将来自抵靠隔膜144的压力的荷载传递至受其挤压的控制弹簧132。具有U形横截面的控制弹簧132充当梁，以将压力引起的荷载从邻接的杆盖148传递至(与弹簧保持构件118一体化的)控制弹簧支承件134，从而阻止隔膜144的向上移动。当顶部空间136b内按压抵靠隔膜144的压力升高(即，由于过氧化氢104不断进行的歧化所导致)至启动压力(在本实例中为大约19p.s.i.)时，隔膜144与杆盖148一起获得足够的力以克服控制弹簧132。作为响应，控制弹簧132的U形开始以使U形的横截面高度变得更小的方式变形，导致控制弹簧132的梁强度降低。当由隔膜144传递的力达到控制弹簧132的最大梁强度时，控制弹簧132随着其横截面的变小而变平并弯曲，从而允许隔膜144与杆盖148、致动棒142和附接的第一催化剂构件160如图11中所示纵向向上来回移动，直到控制弹簧132邻接盖114内的弹簧止动件150为止。根据盖组件106的设计要求，控制弹簧132可挠曲最多0.30英寸。在这种变形的状态下，控制弹簧132为隔膜144提供明显更低的阻力。通过比较图10中的控制弹簧132的形状和图11中的形状，可以更清楚地理解响应于诸如控制弹簧132的弹簧的弯曲荷载的典型形状转变，并且通过观察图17可以更清楚地理解在这种形状转变过程中弹簧的阻力。图10和11中所示控制弹簧132在挤压其的力产生的挠曲达到0.090英寸的行程时表现出2.69单位的其的最大梁强度，0.64单位或比最大值小25％的其的最小梁强度出现在行程0.105英寸处，即，之后又移动0.025英寸处。当如上所述地充分挠曲时，控制弹簧132为来自隔膜144的力提供大约1.42磅的阻力(初始挠曲力的44％)，并且在承受顶部空间136内小至12p.s.i.的压力的同时始终稳固地按压抵靠弹簧止动件150。

进入顶部空间136b并由隔膜144容纳的气体只能通过压力控制阀154逸出到环境中。保持在柱158上的挡板阀156通过端口164与顶部空间136连通。当抵靠挡板阀156的压力之下的氧气，一旦达到例如24p.s.i.至36p.s.i.的阈值压力，则被允许在挡板阀156和柱158之间的环形接口处排出，经通道166离开，并且将沿着阀体116和杯102的顶部112之间以及阀体116上的螺纹108和杯102上的螺纹110之间的紧密配合但不密封的接口逸出到环境中，从而发生顶部空间136的排气。在施加到挡板阀156上的压力降低至低于初始阈值压力(对于本实例来说，该压力将比阈值压力低大约3p.si.至8p.si.)的水平之后，挡板阀156重新密封抵靠柱158，从而停止这种排气。在图10和11中所示的系统100中，挤压抵靠隔膜144的低达12p.s.i.的重密封压力抵靠控制弹簧132施加1.42磅以上的力。该力将足以将控制弹簧132牢牢地挤压抵靠到弹簧止动件150，如图11中可见，其中，控制弹簧132只需要0.66磅的力来保持其0.11英寸的挠曲，需要0.81磅的力来保持0.15英寸的挠曲，并且需要1.42磅的力来保持0.30英寸的挠曲。在初始排气之后，顶部空间136内的压力在压力控制阀的排气压力和其重密封压力之间波动，但通常不会降低至其重密封压力以下，因为过氧化氢的分解在催化剂影响下继续到完成，相比在展开之前的初始较低的有效表面积，催化剂此时暴露出的更大的有效表面积急剧地增加了歧化速率(参见图8)。

优选地，提供了用于接合杯102和盖组件106的足够的螺纹108、110，以允许密封件122经过杯102的顶部112处的斜面168，以便在使盖组件106从杯102上最终脱出之前释放由压力控制阀854保持的较低的残余压力。反之，在安装盖组件106的过程中，在密封件122向下经过斜面168之前提供了足够的接合，以便确保足够的结构被接合以容纳消毒期间产生的压力。

与大催化剂的展开同时，响应于催化剂的总表面积变大，过氧化氢溶液104在杯102内的催化引发歧化速率显著增加。溶液温度随着产生热致对流流的歧化的增加而升高，并且混合流也通过催化剂组件的展开运动和由于氧气泡沿催化剂形成并穿过溶液上升而产生。通过扰乱分层，以使更多过氧化物分子与催化剂组件140接触，这些所得的流开始加速催化剂的分解。当溶液的最终分解将过氧化物浓度降低至眼部安全的水平，以便在眼内使用消毒后的接触镜片时，氧气继续放出到顶部空间136内，并且其压力如上所述受到控制阀154的周期性排气的控制。

图12和13中示出了图10和11中所示接触镜片消毒系统100的替代实施例。如下文所讨论那样工作的该系统200能够实现足以充分利用消毒过程中的加成效应的升高的压力。由于可用变型几乎是无限的，因此应当理解，虽然已经为了举例说明操作而提供了本文所讨论的设计，但其并非意图限制总体概念内可能的设计迭代的种类。

类似于此前描述的接触镜片消毒系统100，图12和13中所示接触镜片消毒系统200包括杯102和盖组件206。盖组件206上面具有密封构件122，该密封构件与杯102的内表面124接合并密封。杯102被构造成将过氧化氢溶液104保持在其内，并且在过氧化氢溶液104上方设置有顶部空间136。例如，系统200可被构造成当杯102内容纳10毫升过氧化氢104，并且盖组件206与杯102的顶部112接合时，在过氧化氢溶液104上方存在4cc的顶部空间136。然而，顶部空间136的体积当然可以变化，就像用于消毒过程的过氧化氢溶液104的体积可以变化一样。

盖组件206包括盖214、附接到盖214的阀体216、以及附接并气密地密封到阀体216的杆120。杆120上面具有可枢转的保持篮126，用于将接触镜片保持在杆120和篮126之间的空间128内。

盖组件206还包括由阀体216保持的U形控制弹簧232。具体地讲，控制弹簧232由作为阀体216的一体部分的控制弹簧支承件234悬浮到位。系统200的控制弹簧232优选地与系统100中使用的控制弹簧132相同。

系统200也包括柱塞270。柱塞270包括上面具有柱塞密封件274的圆柱形部分272，以及提供活塞密封件278的活塞276。优选地，密封件274、278都由合适的弹性体材料形成。在活塞密封件278与阀体216的活塞缸区域282的内壁280接合的同时，柱塞密封件274与阀体216的柱塞缸区域286的内壁284接合。柱塞270的上顶端288被提供为穹顶形表面，柱塞顶端288与控制弹簧232接合。柱塞270被构造成上下来回移动，使得柱塞密封件274沿柱塞缸区域286的内壁284滑动，并使得活塞密封件278沿着活塞缸区域282的内壁280滑动以接合和脱离接合。当柱塞270向上穿过时，柱塞顶端288将控制弹簧232推入至与设置在盖214的内表面252上的弹簧止动件250接触。

盖组件206也包括单向压力控制阀290，该阀门由被保持器294保持的挡板阀292和延伸穿过挡板阀292中部的柱295组成。在挡板阀292一侧上存在排气口296，在挡板阀292另一侧上存在排气通道297。如下文中将变得更显而易见的，活塞密封件278充当系统内的第一阀门，而单向压力控制阀290则充当在排气过程中更下游的系统200内的第二阀门。具体地，当系统内的压力达到足够高的水平时，柱塞270被向上推动，使得活塞密封件278滑动并与活塞缸区域282的内壁280分开。从而打开第一阀门。之后，系统200通过第二阀门即单向压力控制阀290来排气。

柱塞270的底部298提供了致动棒299，该致动棒延伸穿过杆120并与催化剂组件300接合。杆120的底部也与催化剂组件300接合。更具体地，催化剂组件300由第一催化剂构件302和第二催化剂构件304组成，大体上，第一催化剂构件302相对于第二催化剂构件304进出地可滑动。第一催化剂构件302安装到致动棒299的末端，第二催化剂构件304则安装在杆120的末端。

虽然第一催化剂构件302初始地大致保持在第二催化剂构件304内(参见图12)，但柱塞270(和一体的致动棒299)可移位，导致第一催化剂构件302被大致远离第二催化剂构件304地拉动(参见图13)，从而提供与过氧化氢接触的增加的催化剂总表面积。在如图13中所示的展开位置，催化剂组件优选地提供1075平方毫米的有效表面积。根据系统200的控制弹簧232的挠曲，催化剂的展开面积可变得更大或更小，只要证明该面积对于确保在将催化剂组件与待消毒的接触镜片一起加入之后6至8小时内将过氧化氢期望地减小至可接受的水平是必需的即可。

优选地，当第一催化剂构件302如图12中所示被大致保持在第二催化剂构件304内时，催化剂组件300在暴露于过氧化氢溶液时提供65至110平方毫米的表面积，但当第一催化剂构件302如图13中所示已大致被拔出第二催化剂构件304时，第一和第二催化剂构件一起提供1075平方毫米的表面积。

尺寸被加工成用于在适当时间内完成反应的催化剂组件300附接到致动棒299和杆120的底部，以确保只有在将催化剂组件300加入过氧化氢消毒溶液104内的同时浸渍容纳在杆120和篮126之间的空间128内的接触镜片时，催化剂引发的歧化反应才开始。如上文讨论的，优选地，提供大约4cc的顶部空间136来容纳放出的氧气；然而，该体积可以变化，并且溶液104的体积、这两个项目之间的比率以及催化剂的总表面积也可以变化，以便改变消毒时间和压力，如上文所讨论的。消毒溶液和压力由密封件122、278容纳在杯102和盖组件206之间，如图12中所示。柱塞270的整个子组件可以在柱塞缸区域286内自由来回移动，并且其附接的活塞276和致动棒299在阀体216的活塞缸区域282内来回移动。

从如图12中所示的开始位置，催化剂组件300优选地仅提供65平方毫米至110平方毫米的活性催化剂表面积，以引发过氧化氢的歧化，从而在顶部空间136内由放出的膨胀的氧气形成压力。在用杆120的末端将催化剂组件300与容纳在空间128内的待消毒接触镜片一起浸渍到过氧化氢溶液104内之后，在顶部空间136内产生的压力冲击活塞密封件278并趋于向上推动柱塞270。这使得柱塞顶端288挤压控制弹簧232。控制弹簧232充当梁，以将压力引起的荷载传递至控制弹簧支承件234，从而阻止柱塞270向上移动。当顶部空间136内的压力由于不断进行的歧化而继续增加，并且柱塞270作为响应向上穿过时，控制弹簧232的U形以使U形的横截面高度变得更小的方式变形，并且控制弹簧232的梁强度降低。当由柱塞顶端288传递的力的组合达到控制弹簧232的最大梁强度时，弹簧232变平并弯曲，从而允许柱塞270向上移动，直到控制弹簧232接触盖214的内表面252上的弹簧止动件250为止，如图13中所示。在这种变形的状态下，控制弹簧232为柱塞270提供明显更低的阻力。由诸如控制弹簧232的弹簧提供的对弯曲力的典型阻力已在上文中讨论，并可通过观察图17更清楚地理解。当活塞276响应于顶部空间136内的压力继续向上穿过时，柱塞顶端288开始使控制弹簧232变形，并且活塞密封件278离开活塞缸区域282并进入用来连接活塞缸区域282和柱塞缸区域286的过渡段287。一旦活塞密封件278离开活塞缸区域282，顶部空间136内的压力就可自由流过过渡段287并进入柱塞缸区域286并挤压柱塞270的圆柱形部分272，从而以增加的力将柱塞270和柱塞顶端288一起向上抵靠控制弹簧232驱动，进而与弹簧止动件250接触以限制弹簧的变形。

如图5中所示，当杯102中有10毫升的3.7％过氧化物时，如果催化剂组件具有110平方毫米的初始活性表面积，则4cc的顶部空间内的压力将在大约60分钟内例如达到100p.s.i.，并且溶液的浓度将保持在2.7％以上(参见图6)。相比典型的分解速率(参见图3)，该方法显著延迟了过氧化物浓度在该时间内的任何明显的催化剂降低，从而增加了系统杀死不期望的病原生物体的总效力，如图4中所示。如果例如活塞密封件278为直径0.185英寸，则一旦系统200的顶部空间136内达到100p.s.i.的压力，柱塞顶端288就会抵靠控制弹簧232施加2.7磅的弯曲力。相比之下，如果直径为0.50英寸，柱塞270在暴露于100p.s.i.的压力时，将有可能抵靠控制弹簧232施加19.6磅的力。

然而，由于提供了与流入由柱塞缸区域286封闭的空间内的加压气体连通的单向，压敏，低压压力控制阀290，该力将最多只是暂时的。进入柱塞缸区域286的气体被柱塞密封件274容纳，并且只能通过压力控制阀290逸出到环境中。由保持器294保持在柱295上的挡板阀292通过端口296与柱塞缸区域286的内部连通，并且通过通道297与环境连通。在已经达到例如24p.s.i.至36p.s.i.的阈值压力之后，因为在压力作用下抵靠挡板阀292的氧气被允许在挡板阀292和柱295之间的环形接口处排出并通过通道逸出到环境，所以系统200内的顶部空间136继续减压。在内部压力降低至低于初始阈值压力(对于本实例来说，该压力将比阈值压力低大约3p.si.至8p.si.)的水平之后，挡板阀292抵靠柱295重新密封，从而停止这种排气。在当前的实例中，对于12p.s.i.的重密封压力，柱塞270将抵靠控制弹簧232上施加2.36磅的力，将其牢牢地抵靠弹簧止动件250来保持，如通过观察图17中所示弹簧力曲线可见，其中，控制弹簧232只需要0.66磅的力来保持其0.11英寸行程的挠曲，需要0.81磅的力来保持0.15英寸的挠曲，并且需要1.42磅的力来保持0.30英寸的挠曲。在12p.s.i下，由柱塞270施加的力将足以使控制弹簧232保持充分挠曲，从而在顶部空间136和挡板阀292之间保持连通。

控制弹簧232的挠曲允许柱塞270升高至其最大延伸量，以将第一催化剂构件302从第二催化剂构件304中撤出，从而将可用的总活性催化剂表面积从初始的最小值65至110平方毫米增加至1075平方毫米。催化剂的移动产生混合流，来自从溶液中沸腾的氧的膨胀和上升的气泡以及由催化剂引发的歧化所产生的热量导致的热流也将产生混合流，这些所得的流通过扰乱分层以使更多过氧化物分子与催化剂接触来开始加速催化剂的分解。利用该方法，过氧化物将在延长的时间内保持高浓度，以便相比如今的竞争系统提高了在杀死病原生物体方面的效力。此外，虽然由于加入而延迟，但展开的催化剂的明显更大的活性表面积确保在6至8小时的时间结束时将过氧化物浓度更快速地降低至理想的安全水平。

如上文所公开的，系统200的顶部空间136内的压力开始升高至由抵抗来自柱塞270的力的控制弹簧232建立的高压力水平，然后在排气期间当活塞276进入过渡区287时突然下降，之后压力响应于由压力控制阀290提供的低压控制略微上升和下降，如图18中所示。在初始排气之后，系统200的顶部空间136内的压力在压力控制阀290的重密封压力和排气压力之间波动，但通常不会低于其重密封压力。在排气之后，这种低水平的上升和下降压力图形继续几个小时，因为过氧化氢的分解将过氧化物浓度继续降低至眼部安全的水平。

就像系统100一样，优选地，系统200允许存在用于接合杯102和盖组件206的足够的螺纹108、110，以允许密封件122经过杯102的顶部112处的斜面168，以便在使盖组件206从杯102上最终脱开之前释放由压力控制阀290保持的较低的残余压力。反之，在安装盖组件206的过程中，在密封件122向下经过斜面168之前提供了足够的接合，以便确保足够的结构被接合以容纳消毒期间产生的压力。

除了在延长的时间内保持高浓度的过氧化氢之外，在占据顶部空间136的氧气通过活塞276的受控移动被排出时，由于顶部空间136内的压力比病原生物体可以调整以保持其动态平衡的速度快得多地下降至受控的低水平，从而允许过氧化氢消毒溶液104内的饱和氧气蒸发掉，因此由本文所述系统200内的高压释放所导致的减压为消毒过程提供了加成效应。

应当指出的是，术语“催化剂”和“催化剂组件”在与描述本发明的实施例相关的上文中一定程度地被互换使用。优选的是，使用由多个催化剂构件组成的多部件催化剂组件，这些催化剂构件相对于彼此可移动，以提供暴露于溶液的变化的表面积。催化剂构件中的一个或多个(或其一个或多个部分)可被涂以例如铂，以提供对于溶液增强的催化效果。虽然以上描述涉及相对于第二催化构件移动的第一催化剂构件，但应当理解，本文所公开的接触镜片盒可被构造成使第二催化剂构件相对于第一催化剂构件可移动。替代地，接触镜片盒可被构造成与具有两个以上的件的多件式催化剂组件一起使用。

虽然已经示出和描述了本发明的具体实施例，但可以设想，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域的技术人员可想出本发明的多种修改。

Claims (54)

1.一种用于使用溶液对对象消毒的消毒系统，所述消毒系统的特征在于：杯，所述杯被构造成其中保持所述溶液；多件式催化剂组件，其中所述系统被构造成响应于所述系统内的压力使所述多件式催化剂中的至少一件相对于所述多件式催化剂中的至少另一件移动，从而使得所述催化剂组件暴露于所述溶液的有效表面积在所述对象在所述杯内消毒期间增加。

2.根据权利要求1所述的消毒系统，其特征在于，所述多件式催化剂组件包括第一催化剂构件和第二催化剂构件，还包括：致动棒，所述致动棒接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个；杆，所述杆接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个，并且其中所述致动棒能够相对于所述杆移动，从而使得所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的一个能够相对于所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的另一个移动。

3.根据权利要求1所述的消毒系统，还通过盖组件来表征，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件。

4.根据权利要求3所述的消毒系统，还通过杆来表征，其中所述杆与所述阀体接合并在上面具有用于与所述杯的内表面密封的密封构件，并且其中所述盖组件包括单向压力控制阀，所述单向压力控制阀被构造成在防止异物进入所述系统的同时允许所述系统排气。

5.根据权利要求3所述的消毒系统，其特征在于，所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述连通通道被构造成允许来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间。

6.根据权利要求1所述的消毒系统，其特征在于，所述多件式催化剂组件包括第一催化剂构件和第二催化剂构件，还包括致动棒，所述致动棒接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个，还包括盖组件，还包括杆，所述杆接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个，并且其中所述致动棒能够相对于所述杆移动，从而使得所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的一个能够相对于所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的另一个移动，其中所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述连通通道被构造成允许来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间，其中所述致动棒向下延伸穿过所述连通通道。

7.根据权利要求6所述的消毒系统，其特征在于，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件、以及由所述弹簧保持构件保持的压力可位移构件。

8.根据权利要求7所述的消毒系统，其特征在于，所述致动棒与所述压力可位移构件接合，并且所述压力可位移构件由所述致动棒上的盖固定就位，其中所述致动棒上的所述盖挤压抵靠所述控制弹簧。

9.根据权利要求8所述的消毒系统，其特征在于，盖组件还包括单向压力控制阀，所述单向压力控制阀被构造成在防止异物进入所述系统的同时允许所述系统的排气。

10.根据权利要求8所述的消毒系统，其特征在于，所述致动棒被构造成响应于来自所述压力可位移构件和控制弹簧的力在所述阀体内纵向来回移动。

11.根据权利要求10所述的消毒系统，其特征在于，在所述阀体内来回移动的所述致动棒的纵向移动受所述控制弹簧的限制，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述致动棒的移动，直到由释放到所述下顶部空间内的气体产生的内部压力进入连通通道、流至上顶部空间并冲击所述压力可位移构件为止，其中所述压力可位移构件响应于压力被构造成将力传递至所述致动棒的所述盖，其中所述致动棒的所述盖将力传递至所述控制弹簧，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述压力可位移构件的向上移动，其中当所述上顶部空间内施加到所述压力可位移构件的压力升高时，所述压力可位移构件获得足够的力来克服所述控制弹簧，随后所述致动棒相对于所述杆纵向来回移动，导致暴露于所述溶液的所述催化剂的所述有效表面积增加。

12.根据权利要求3所述的消毒系统，还通过柱塞来表征，所述柱塞上面具有接触并密封抵靠所述阀体的内壁的第一密封件，其中所述柱塞包括从圆柱形部分延伸的部分，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面具有第二密封件，所述第二密封件也接触和密封抵靠所述阀体的内壁，其中所述第二密封件包括所述系统的第一阀，并且其中所述系统还包括单向压力控制阀，所述单向压力控制阀包括所述系统的第二阀，其中所述系统被构造成当所述系统内产生足够的压力时，所述柱塞移动，从而使所述第二密封件移动并与所述阀体的所述内壁脱离接触，从而打开所述第一阀，然后所述系统经由通过所述单向压力控制阀排放所述系统内的气体来通过所述第二阀排气。

13.根据权利要求1所述的消毒系统，还通过盖组件来表征，所述盖组件包括盖、阀体、控制弹簧、保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件、杆、其上具有接触并密封抵靠所述阀体的密封件的柱塞、接合所述多件式催化剂组件且能够相对于所述杆移动的致动棒，其中所述柱塞包括从圆柱形部分延伸的部分且提供所述致动棒，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面也具有接触和密封抵靠所述阀体的密封件，其中所述柱塞被构造成上下来回移动，使得在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件沿所述阀体的表面滑动，并且使得从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件沿所述阀体的表面滑动以实现和脱离与其的接合。

14.根据权利要求13所述的消毒系统，其特征在于，在所述阀体内在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件和从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件之间设置有排气口。

15.根据权利要求14所述的消毒系统，还通过排气通道和在所述排气口与所述排气通道之间的阀来表征。

16.一种用于使用溶液对对象消毒的消毒系统，所述消毒系统的特征在于：多件式催化剂组件；致动棒，所述致动棒接合所述多件式催化剂组件中的至少一件；杆，所述杆被构造成保持所述对象以及所述多件式催化剂组件中的至少另一件；单向压力控制阀；以及机构，所述机构被构造成响应于所述系统内的压力并对所述致动棒进行移动，从而导致所述多件式催化剂组件中的至少一件相对于所述多件式催化剂组件中的至少另一件移动，并且从而导致所述多件式催化剂组件暴露于所述溶液的有效表面积增加，其中所述系统被构造成在所述机构响应于所述系统内的压力并对所述致动棒进行移动时所述系统的排气通过所述单向压力控制阀发生。

17.根据权利要求16所述的消毒系统，还通过盖组件来表征，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件。

18.根据权利要求17所述的消毒系统，还通过杆来表征，其特征在于，所述杆与所述阀体接合并在其上具有用于与杯的内表面密封的密封构件。

19.根据权利要求18所述的消毒系统，其特征在于，所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述连通通道被构造成允许来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间。

20.根据权利要求16所述的消毒系统，还通过盖组件来表征，其中所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述连通通道被构造成允许来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间，其中所述致动棒向下延伸穿过所述连通通道。

21.根据权利要求20所述的消毒系统，其特征在于，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件、以及由所述弹簧保持构件保持的压力可位移构件。

22.根据权利要求21所述的消毒系统，其特征在于，所述致动棒与所述压力可位移构件接合，并且所述压力可位移构件由所述致动棒上的盖固定就位，其中所述致动棒上的所述盖挤压抵靠所述控制弹簧。

23.根据权利要求22所述的消毒系统，其特征在于，所述致动棒被构造成响应于来自所述压力可位移构件和控制弹簧的力在所述阀体内纵向来回移动。

24.根据权利要求23所述的消毒系统，其特征在于，在所述阀体内来回移动的所述致动棒的纵向移动受所述控制弹簧的限制，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述致动棒的移动，直到由释放到所述下顶部空间内的气体产生的内部压力进入连通通道、流至上顶部空间并冲击所述压力可位移构件为止，其中所述压力可位移构件响应于压力被构造成将力传递至所述致动棒的所述盖，其中所述致动棒的所述盖将力传递至所述控制弹簧，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述压力可位移构件的向上移动，其中当所述上顶部空间内施加到所述压力可位移构件的压力升高时，所述压力可位移构件获得足够的力来克服所述控制弹簧，随后所述致动棒相对于所述杆纵向来回移动，导致暴露于所述溶液的所述催化剂的有效表面积增加。

25.根据权利要求17所述的消毒系统，还通过柱塞来表征，所述柱塞上面具有接触并密封抵靠所述阀体的内壁的第一密封件，其中所述柱塞包括从所述圆柱形部分延伸的部分，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面具有第二密封件，所述第二密封件也接触和密封抵靠所述阀体的内壁，其中所述第二密封件包括所述系统的第一阀，其中所述单向压力控制阀包括所述系统的第二阀，其中所述系统被构造成当所述系统内产生足够的压力时，所述柱塞移动，从而使所述第二密封件移动并与所述阀体的所述内壁脱离接触，从而打开所述第一阀，然后所述系统经由通过所述单向压力控制阀排出所述系统内的气体来通过所述第二阀排气。

26.根据权利要求25所述的消毒系统，其特征在于，在所述阀体内在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件和从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件之间设置有排气口。

27.根据权利要求26所述的消毒系统，还通过排气通道和在所述排气口与所述排气通道之间的阀来表征。

28.一种通过在对对象消毒期间增加催化剂组件的有效表面积来加强对所述对象的消毒的方法，所述方法的特征在于：

提供包括其中具有溶液的杯、所述对象和多件式催化剂组件的消毒系统；

响应于所述系统内的压力使所述多件式催化剂组件中的至少一件相对于所述多件式催化剂组件中的至少另一件移动，从而使得所述催化剂组件暴露于所述溶液的有效表面积在所述对象在所述杯内消毒期间增加。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征还在于，使得所述多件式催化剂组件包括第一催化剂构件和第二催化剂构件，还包括使得所述系统还包括：致动棒，所述致动棒接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个；杆，所述杆接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个，并且使所述致动棒相对于所述杆移动，从而使得所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的一个相对于所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的另一个移动。

30.根据权利要求28所述的方法，其特征还在于，使得所述系统还包括盖组件，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及弹簧保持构件，还包括使所述弹簧保持构件保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征还在于，使得所述系统还包括杆，其中所述杆与所述阀体接合并且其上具有用于与所述杯的内表面密封的密封构件，还包括使得所述盖组件包括单向压力控制阀，所述方法还包括使用所述单向压力控制阀以在防止异物进入所述系统的同时对所述系统排气。

32.根据权利要求30所述的方法，其特征还在于，使得所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述方法还包括使得来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间。

33.根据权利要求28所述的方法，其特征还在于，使得所述多件式催化剂组件包括第一催化剂构件和第二催化剂构件，还包括使得所述系统还包括：致动棒，所述致动棒接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个；杆，所述杆接合所述第一催化剂构件和所述第二催化剂构件中的至少一个，并且使所述致动棒相对于所述杆移动，从而使得所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的一个相对于所述第一催化剂构件和第二催化剂构件中的另一个移动，还包括使得所述系统还包括盖组件，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及弹簧保持构件，还包括使所述弹簧保持构件保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内，还包括使得所述系统还包括杆，其中所述杆与所述阀体接合并且其上具有用于与所述杯的内表面密封的密封构件，还包括使得所述盖组件包括单向压力控制阀，所述方法还包括使用所述单向压力控制阀以在防止异物进入所述系统的同时对所述系统排气，还包括使得所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述方法还包括使得来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间，并且还包括使得所述致动棒向下延伸穿过所述连通通道。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征还在于，使得所述盖组件包括由所述弹簧保持构件保持的压力可位移构件。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征还在于，使得所述致动棒与所述压力可位移构件接合，并且所述压力可位移构件由所述致动棒上的盖固定就位，其中所述致动棒上的所述盖挤压抵靠所述控制弹簧。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征还在于，使得所述致动棒被构造成响应于来自所述压力可位移构件和控制弹簧的力在所述阀体内纵向来回移动。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征还在于，使所述控制弹簧限制在所述阀体内来回移动的所述致动棒的纵向移动，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述致动棒的移动，直到由释放到所述下顶部空间内的气体产生的内部压力进入连通通道、流至上顶部空间并冲击所述压力可位移构件为止，其中所述压力可位移构件响应于压力被构造成将力传递至所述致动棒的所述盖，其中所述致动棒的所述盖将力传递至所述控制弹簧，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述压力可位移构件的向上移动，其中当所述上顶部空间内施加到所述压力可位移构件的压力升高时，所述压力可位移构件获得足够的力来克服所述控制弹簧，随后所述致动棒相对于所述杆纵向来回移动，导致暴露于所述溶液的所述催化剂的有效表面积增加。

38.根据权利要求30所述的方法，其特征还在于提供柱塞，所述柱塞上面具有接触并密封抵靠所述阀体的内壁的第一密封件，其中所述柱塞包括从所述圆柱形部分延伸的部分，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面具有第二密封件，所述第二密封件也接触和密封抵靠所述阀体的内壁，其中所述第二密封件包括所述系统的第一阀，并且其中所述系统还包括单向压力控制阀，所述单向压力控制阀包括所述系统的第二阀，其中所述系统被构造成当所述系统内产生足够的压力时，所述柱塞移动，从而使所述第二密封件移动并与所述阀体的所述内壁脱离接触，从而打开所述第一阀，然后所述系统经由通过所述单向压力控制阀排出所述系统内的气体来通过所述第二阀排气。

39.根据权利要求28所述的方法，其特征还在于，使得所述系统还包括盖组件，所述盖组件包括盖、阀体、控制弹簧、保持所述控制弹簧并与所述阀体接合且设置在所述盖内的弹簧保持构件、杆、其上具有接触并密封抵靠所述阀体的密封件的柱塞、接合所述多件式催化剂组件且能够相对于所述杆移动的致动棒，其中所述柱塞包括从所述圆柱形部分延伸的部分且提供所述致动棒，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面也具有接触和密封抵靠所述阀体的密封件，其中所述柱塞被构造成上下来回移动，使得在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件沿所述阀体的表面滑动，并且使得从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件沿所述阀体的表面滑动并实现和脱离与其的接合。

40.根据权利要求39所述的方法，其特征还在于在所述阀体内提供排气口，所述排气口在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件和从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件之间。

41.根据权利要求40所述的方法，其特征还在于提供排气通道和在所述排气口与所述排气通道之间的阀。

42.一种用于使用溶液对对象消毒的方法，所述方法的特征在于提供一种消毒系统，所述消毒系统包括：多件式催化剂组件；致动棒，所述致动棒接合所述多件式催化剂组件中的至少一件；杆，所述杆被构造成保持所述对象以及所述多件式催化剂组件中的至少另一件；单向压力控制阀；以及机构，所述机构被构造成响应于所述系统内的压力并对所述致动棒进行移动，从而导致所述多件式催化剂组件中的至少一件相对于所述多件式催化剂组件中的至少另一件移动，并且从而导致所述多件式催化剂组件暴露于所述溶液的有效表面积增加，还包括使所述系统在所述机构响应于所述系统内的压力并对所述致动棒进行移动时通过所述单向压力控制阀排气。

43.根据权利要求42所述的方法，其特征还在于，使得所述系统包括盖组件，所述盖组件包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及设置在所述盖内的弹簧保持构件，所述方法还包括使所述弹簧保持构件保持所述控制弹簧并与所述阀体接合。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征还在于，使得所述系统还包括杆，其中所述杆与所述阀体接合并在其上具有用于与所述杯的内表面密封的密封构件。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征还在于，使得所述系统包括包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述方法还包括使来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间。

46.根据权利要求42所述的方法，其特征还在于，使得所述系统包括盖组件、包含在所述杯内的下顶部空间、包含在所述盖组件内的上顶部空间、以及连通通道，所述方法还包括使来自分解溶液的气体从所述下顶部空间沿着所述连通通道行进至所述上顶部空间，并且还包括使得所述致动棒向下延伸穿过所述连通通道。

47.根据权利要求46所述的方法，其特征还在于，使得所述系统包括盖、与所述盖接触的阀体、控制弹簧、以及设置在所述盖内的弹簧保持构件，所述方法还包括使所述弹簧保持构件保持所述控制弹簧并与所述阀体接合，所述方法还包括使所述弹簧保持构件保持所述压力可位移构件。

48.根据权利要求47所述的方法，其特征还在于，使得所述致动棒与所述压力可位移构件接合，并且所述压力可位移构件由所述致动棒上的盖固定就位，其中所述致动棒上的所述盖挤压抵靠所述控制弹簧。

49.根据权利要求48所述的方法，其特征还在于，使得所述致动棒响应于来自所述压力可位移构件和控制弹簧的力在所述阀体内纵向来回移动。

50.根据权利要求49所述的方法，其特征还在于，使所述控制弹簧限制在所述阀体内来回移动的所述致动棒的纵向移动，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述致动棒的移动，直到由释放到所述下顶部空间内的气体产生的内部压力进入连通通道、流至上顶部空间并冲击所述压力可位移构件为止，还包括使所述压力可位移构件响应于压力将力传递至所述致动棒的所述盖，其中所述致动棒的所述盖将力传递至所述控制弹簧，其中所述控制弹簧被构造成阻止所述压力可位移构件的向上移动，其中当所述上顶部空间内施加到所述压力可位移构件的压力升高时，所述压力可位移构件获得足够的力来克服所述控制弹簧，随后所述致动棒相对于所述杆纵向来回移动，导致暴露于所述溶液的所述催化剂的有效表面积增加。

51.根据权利要求43所述的方法，其特征还在于提供柱塞，所述柱塞上面具有接触并密封抵靠所述阀体的内壁的第一密封件，其中所述柱塞包括从所述圆柱形部分延伸的部分，其中从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上面具有第二密封件，所述第二密封件也接触和密封抵靠所述阀体的内壁，其中所述第二密封件包括所述系统的第一阀，其中所述单向压力控制阀包括所述系统的第二阀，其中所述系统被构造成当所述系统内产生足够的压力时，所述柱塞移动，从而使所述第二密封件移动并与所述阀体的所述内壁脱离接触，从而打开所述第一阀，然后所述系统经由通过所述单向压力控制阀排出所述系统内的气体来通过所述第二阀排气。

52.根据权利要求51所述的方法，其特征还在于在所述阀体内提供排气口，所述排气口在所述柱塞的所述圆柱形部分上的所述密封件和从所述柱塞的所述圆柱形部分延伸的所述部分上的所述密封件之间。

53.根据权利要求52所述的方法，其特征还在于提供排气通道和在所述排气口与所述排气通道之间的阀。

54.一种通过获得来自消毒过程中产生的能量的加成效应来加强对对象的所述消毒的方法，所述方法的特征在于：

提供一种消毒系统，所述消毒系统包括：杯，所述杯被构造成其中保持过氧化氢消毒溶液；以及盖组件，所述盖组件能够与所述杯接合并且被构造成保持所述对象以及保持一个或多个催化元件，所述盖组件包括构件，所述构件能够在允许所述催化表面积的一小部分与所述溶液自由地相互作用的第一位置和允许所述催化表面积的更大一部分与所述溶液自由地相互作用的第二位置之间移位；

使所述盖组件与所述杯接合，从而提供容纳所述溶液、所述催化剂、待消毒的所述对象、以及来自与所述催化剂反应的所述溶液的压力的密封的反应室；

限制所述催化剂的有效表面积的量，以便导致当所述溶液与所述催化剂反应时所述反应室内的压力以非常慢的速率增加，在反应期间，所述可移位的构件在所述第一位置；

允许所述反应室内的压力在排气之前在延长的时间内增加，从而导致所述盖组件的所述可移位的构件从所述第一位置移动至所述第二位置，从而增加所述催化剂能够用于与所述溶液反应的所述有效表面积。

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