陳慶瑩 張新國 宋天一 孟保文

全自動(dòng)野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器的研制*

陳慶瑩①張新國②宋天一③孟保文④*

目的：研制一款全自動(dòng)野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器，以滿足野戰(zhàn)條件下醫(yī)療器械快速低溫滅菌的需要。方法：采用微電腦程序自動(dòng)控制，由滅菌艙、真空系統(tǒng)、三氧發(fā)生和注入系統(tǒng)、三氧分解系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成滅菌器，三氧為滅菌劑。滅菌艙體采用316不銹鋼制作，艙內(nèi)安裝有加熱器、三氧濃度傳感器、溫度傳感器及壓力傳感器；預(yù)真空系統(tǒng)采用體積小、重量輕及低噪音的無油真空泵；三氧發(fā)生系統(tǒng)由高壓放電式高頻三氧發(fā)生器、三氧存儲(chǔ)罐、三氧濃度傳感器、壓力傳感器、電磁閥和耐三氧腐蝕管路等構(gòu)成。采用PLC可編程控制器，在微電腦控制下實(shí)現(xiàn)預(yù)真空、注入、滅菌、排氣等程序完成低溫滅菌，經(jīng)微生物模擬現(xiàn)場(chǎng)滅菌實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)滅菌效果。結(jié)果：經(jīng)5次模擬現(xiàn)場(chǎng)滅菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三氧低溫滅菌器運(yùn)行滅菌流程后，三氧低溫滅菌器在標(biāo)準(zhǔn)程序下對(duì)滅菌包內(nèi)不銹鋼導(dǎo)管管腔內(nèi)鋼針上、聚四氟乙烯導(dǎo)管管腔內(nèi)、止血鉗鉗頭上以及電線外皮各50個(gè)載體上污染的枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢均達(dá)到完全殺滅。結(jié)論：三氧低溫滅菌器滅菌效果可靠，滅菌器整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，功耗小，可與消毒滅菌掛車配合使用，滿足野戰(zhàn)條件下的器械滅菌需要。

三氧；低溫滅菌；野戰(zhàn)衛(wèi)生裝備；三氧滅菌劑

在野戰(zhàn)救治和搶險(xiǎn)救災(zāi)等特殊環(huán)境下，為保證急救手術(shù)器械的快速滅菌復(fù)用，多采用便攜式高溫蒸汽滅菌器或消毒滅菌掛車來實(shí)現(xiàn)，雖然在運(yùn)輸攜帶和部署方面較方便，但在使用中也存在明顯不足[1-3]。首先是對(duì)一些不耐高溫和高壓的手術(shù)器械無法進(jìn)行消毒滅菌，使用范圍有局限；其次是蒸汽滅菌設(shè)備功耗大，對(duì)水質(zhì)要求高，需要處理過的軟化水或配備軟水器[4-6]。現(xiàn)有的甲醛、環(huán)氧乙烷及戊二醛等低溫滅菌技術(shù)，所需滅菌時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備體積大，所使用的滅菌劑毒性強(qiáng)，運(yùn)輸、攜帶、儲(chǔ)存要求條件高，不適合于野戰(zhàn)條件下的快速消毒滅菌[7-9]。

三氧是一種公認(rèn)的廣譜高效滅菌劑，具有廣譜、高效、安全、無殘留和易獲取等特點(diǎn)，利用氧氣或壓縮空氣即可隨時(shí)制備，無需儲(chǔ)存，十分適合野戰(zhàn)條件下滅菌使用[10-11]。為此，本研究設(shè)計(jì)一款集預(yù)真空、注入、滅菌及排氣為一體的微電腦控制的全自動(dòng)野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器，以滿足對(duì)低溫滅菌的需要，同時(shí)也可與消毒滅菌掛車組合使用，保障野戰(zhàn)條件下對(duì)各類手術(shù)器械的快速及安全滅菌。

1 野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器滅菌原理

三氧滅菌是一種溶菌級(jí)滅菌方法，具有強(qiáng)氧化性，殺菌徹底，無殘留和殺菌廣譜，可通過氧化分解細(xì)菌內(nèi)部葡萄糖所需要的酶，使細(xì)菌滅活死亡，也可直接與細(xì)菌和病毒作用，使細(xì)菌的新陳代謝受到破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡；或者透過細(xì)胞膜組織侵入細(xì)胞內(nèi)，改變細(xì)胞的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞溶解死亡[12-14]。三氧是氣體，能迅速彌漫到整個(gè)滅菌空間，滅菌無死角，可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽孢、病毒和真菌等，可破壞肉毒桿菌毒素，對(duì)霉菌也有極強(qiáng)的殺滅作用[15-16]。由于三氧是由氧分子攜帶一個(gè)氧原子所組成，性質(zhì)不穩(wěn)定，常溫下很快就會(huì)自行分解成氧氣，不存在有毒殘留物，是一種無污染的滅菌劑。

2 野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器整機(jī)采用微電腦程序自動(dòng)控制，由滅菌艙、真空系統(tǒng)、三氧發(fā)生和注入系統(tǒng)、三氧分解系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等部分組成，連接管路及元器件均采用耐三氧腐蝕材料制作，微電腦控制系統(tǒng)通過各類傳感器、電磁閥等控制滅菌器各系統(tǒng)按照程序自動(dòng)運(yùn)行工作。整機(jī)重量＜100 kg，可作為野戰(zhàn)消毒滅菌模塊的一部分，安裝固定在消毒滅菌掛車上或方艙內(nèi)，以滿足機(jī)動(dòng)和便攜運(yùn)輸需要。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.1 滅菌艙

滅菌艙體采用316不銹鋼制作，艙內(nèi)安裝有加熱器、三氧濃度傳感器、溫度傳感器及壓力傳感器，控制系統(tǒng)通過各個(gè)傳感器來精確控制艙內(nèi)的三氧濃度、溫度及壓力在設(shè)定范圍內(nèi)。滅菌艙通過耐三氧腐蝕管路、電磁閥與真空系統(tǒng)、三氧發(fā)生系統(tǒng)、分解系統(tǒng)及大氣相連，艙門設(shè)有連鎖保護(hù)，確保艙門關(guān)閉后程序才能運(yùn)行。

2.2 預(yù)真空系統(tǒng)

預(yù)真空系統(tǒng)采用體積小、重量輕及低噪音的無油真空泵，與相關(guān)管道和電磁閥組合形成一套小型預(yù)真空系統(tǒng)，與三氧儲(chǔ)存器、滅菌艙和三氧分解器相連，在微電腦控制系統(tǒng)控制下工作，按照程序在不同階段對(duì)三氧儲(chǔ)存器和滅菌艙進(jìn)行穩(wěn)定和高效的預(yù)真空，抽出的氣體經(jīng)過三氧分解系統(tǒng)排出。

2.3 三氧發(fā)生和注入系統(tǒng)

三氧發(fā)生系統(tǒng)由三氧發(fā)生器、三氧存儲(chǔ)罐、三氧濃度傳感器、壓力傳感器、電磁閥和耐三氧腐蝕管路等構(gòu)成。三氧發(fā)生器選用高壓放電式高頻發(fā)生器，具有體積小、功耗低及臭氧產(chǎn)量大的優(yōu)點(diǎn)，以純氧或潔凈壓縮空氣為原料。

三氧發(fā)生和注入系統(tǒng)工作過程為：?jiǎn)?dòng)滅菌程序，三氧發(fā)生器工作產(chǎn)生三氧氣體，前期達(dá)不到要求濃度的三氧氣體不進(jìn)入存儲(chǔ)罐，由分解系統(tǒng)排出，待三氧濃度達(dá)到要求時(shí)，將其注入存儲(chǔ)罐，當(dāng)存儲(chǔ)罐內(nèi)壓力上升達(dá)到設(shè)計(jì)值后，存儲(chǔ)罐內(nèi)三氧氣體注入滅菌艙，重復(fù)上述過程，直到滅菌艙內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值為止。

2.4 三氧分解系統(tǒng)

三氧分解系統(tǒng)的作用是將滅菌器排出的三氧分解成無害氣體并排出，由分解室、加熱器及溫控器組成，分解室內(nèi)裝填三氧分解催化劑，分解室工作溫度設(shè)定在60 ℃(＞60 ℃三氧會(huì)很快分解，同時(shí)，也有利于保持催化劑干燥)。三氧分解室與三氧發(fā)生系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)相連接，可將三氧發(fā)生系統(tǒng)初始工作時(shí)產(chǎn)生的低濃度三氧氣體及滅菌艙中抽真空時(shí)排出的三氧分解后排出。

2.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由可編程邏輯控制器、三氧濃度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電磁閥以及液晶操作屏組成，滅菌運(yùn)行控制程序?yàn)椋孩賹⒋郎缇餍蛋匆蟀b好后放入滅菌艙內(nèi)，艙門關(guān)閉到位后，啟動(dòng)滅菌程序，三氧發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生設(shè)定濃度的三氧氣體到儲(chǔ)氣罐；②真空系統(tǒng)開始對(duì)滅菌艙抽真空，排除艙內(nèi)空氣和水分，當(dāng)滅菌艙真空度達(dá)到設(shè)定值(80 Pa)后，儲(chǔ)氣罐內(nèi)的三氧氣體注入到滅菌艙內(nèi)；③滅菌艙內(nèi)三氧濃度達(dá)到設(shè)定值(80 mg/L)后，在設(shè)定的溫度(35 ℃)和壓力(100 kPa)的條件下滅菌30 min；④重新抽真空并重復(fù)上面的過程，再次滅菌30 min，最后經(jīng)抽真空排氣干燥，完成一個(gè)滅菌過程。系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

圖2 野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器系統(tǒng)控制流程圖

3 野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器滅菌效果檢測(cè)

為檢驗(yàn)滅菌效果，對(duì)野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器進(jìn)行了微生物模擬現(xiàn)場(chǎng)滅菌實(shí)驗(yàn)，分別選取內(nèi)置沾染枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢鋼針的不銹鋼導(dǎo)管、管腔內(nèi)沾染枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢的聚四氟乙烯導(dǎo)管、沾染枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢的止血鉗、外皮沾染枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢的電線等4種材料為實(shí)驗(yàn)材料，每種實(shí)驗(yàn)材料各準(zhǔn)備10份，分別按要求包裝，采用標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)γ糠N實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行滅菌，完成滅菌后對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行滅菌效果檢測(cè)。經(jīng)5次模擬現(xiàn)場(chǎng)滅菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三氧低溫滅菌器運(yùn)行一個(gè)滅菌流程后，不銹鋼導(dǎo)管管腔內(nèi)鋼針上、聚四氟乙烯導(dǎo)管管腔內(nèi)、止血鉗鉗頭上、電線外皮上沾染的枯草桿菌黑色變種芽孢和嗜熱脂肪桿菌芽孢能完全殺滅，達(dá)到滅菌要求。

4 結(jié)語

全自動(dòng)野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器采用高效、廣譜、安全以及無殘留的三氧為滅菌劑，以純氧或空氣為原料，獲取簡(jiǎn)單，開機(jī)即可制備，無需攜帶和儲(chǔ)備；滅菌器整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，且功耗小，操作簡(jiǎn)便；滅菌器可安裝固定于車廂或方艙內(nèi)，運(yùn)輸方便，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)。三氧低溫滅菌器滅菌效果可靠，適用范圍廣，可作為野戰(zhàn)消毒滅菌模塊的一部分，與蒸汽滅菌設(shè)備組合搭配使用，使野外條件下的滅菌手段更加完善合理，滿足野戰(zhàn)及搶險(xiǎn)救災(zāi)的需要。

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Development of full-automatic low temperature ozone sterilizer of using in field/

從
CHEN Qing-ying, ZHANG Xin-guo, SONG Tian-yi, et al//
China Medical Equipment,工2017,14(10):1-3.

Objective: To develop an full-automatic low temperature ozone sterilizer of using in field so as to satisfy the requirement of rapidly low temperature sterilization for instrument and apparatus under field condition.Methods: Ozone was adopted as sterilizing agent, and the low temperature sterilization was achieve through forevacuum, injection, sterilization and exhaustion under the control of microcomputer. And then the sterilization effects were evaluated through simulated field experiment of sterilization for microorganism. Results: The results of 5 times simulated field experiment of sterilization for microorganism indicated that all of the contaminated black varietas endospore of Bacillus subtilis and Bacillus stearothermophilus endospore, which respectively existed in 50 carriers of draw point in stainless steel conduit, 50 carriers of the cavity of polytetrafluoroethylene conduit,50 carriers of tip of haemostatic forceps and 50 carriers of scarfskin of electric wire in sterilization package, were completely exterminated under the standard procedure of ozone low temperature sterilizer after one sterilization flow of the sterilizer. Conclusion: The ozone low temperature sterilizer has series of advantages, such as reliable effect, compact construction and low power dissipation, and it can match with trailer of sterilizer for satisfying the requirement of sterilization under field condition.

Ozone; Low temperature sterilization; Field medical device; Ozone disinfectant

Jinan Military General Hospital of PLA, Jinan 250031, China.

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.10.001

陳慶瑩,男,(1965- ),碩士，副主任醫(yī)師。濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院副院長(zhǎng)，

2017-07-24

1672-8270(2017)10-0001-03

R197.39

A

原濟(jì)南軍區(qū)醫(yī)藥衛(wèi)生面上項(xiàng)目(CJN14C069)“野戰(zhàn)三氧低溫滅菌器的研制”

①濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院 山東 濟(jì)南 250031

②濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)務(wù)部 山東 濟(jì)南 250031

③濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 山東 濟(jì)南 250031

④濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院消毒供應(yīng)中心 山東 濟(jì)南 250031

*通訊作者：mbw163sd@163.com