低溫等離子消毒機的研制*

任 躍 陳 明 陳偉健 李成毅

前 言

隨著科學技術的發展進步和人們對健康要求的逐步提高，醫療行業對安全、環保、簡便、快速的消毒滅菌產品要求越來越高。殺菌消毒是傳染性疾病控制的首要環節，是切斷傳播途徑的關鍵手段。從1968年Menashi利用氬等離子體殺滅玻璃瓶表面細菌以來，用離子化氣體即等離子體殺菌消毒技術正在逐步取代常規的技術，應用越來越廣泛。等離子滅菌技術是新一代可以對醫療設備、器械進行快速、低溫消毒滅菌的技術。

目前市場上用于醫療器械滅菌的消毒設備按消毒方法和原理主要分為以下幾種：

1 高溫高壓蒸汽消毒滅菌設備

優點：滅菌方法傳統，設備種類比較多，檢測檢驗標準比較多;缺點：高溫高壓的危險性、耗能大、消毒時間長、體積大安裝操作運輸不便、只適合供應室滅菌消毒。

2 環氧乙烷消毒滅菌器

優點：對乳膠、塑料等導管不產生損壞，缺點：這類設備制造成本較高，需要使用滅菌劑（環氧乙烷），而環氧乙烷是一種易燃易爆的化學氣體，使用過程危險性較大，排放物污染環境，使用成本較高，目前醫院主要用于對高檔手術器械、導管及腔鏡的滅菌消毒。

3 電離輻射消毒

一般常用鈷60和電子直線加速器等作為輻照源，這類設備貴重，使用安全性要求高，主要用于食品、藥品的保鮮以及一次性衛生材料的消毒滅菌。

4 藥物浸泡

目前常用于對一般消毒滅菌要求不高的物品。

當前過氧化氫低溫等離子體滅菌是醫療設備和器械快速消毒的一個方向，它能夠對廣譜手術器械滅菌，包括金屬、非金屬設備及對濕熱敏感的器械[如金屬：不銹鋼、鋁、青銅、鈦等大多數金屬;非金屬：玻璃、塑料（聚乙縮醛、醋酸乙基乙烯酯、苯乙烯多聚體、聚乙烯、聚丙碳酸酯、乙烯樹脂、聚甲基丙烯醇甲酯、無紡布、聚氨甲酸乙酯、聚氯乙烯）等]

1992年美國強生公司生產了第一臺過氧化氫低溫等離子滅菌設備，近年來以該公司為代表的過氧化氫低溫等離子設備進入我國市場，短短幾年時間，產品消毒時間短、不損害被消毒物品、不污染環境等優勢突顯，但單臺設備銷售價格要100多萬元，使用成本又特別昂貴，是目前一般醫療單位不能接受的主要原因。故市場急需一臺價格合理、費用低、能廣泛應用的消毒設備，針對上述問題我們研究設計了一臺過氧化氫低溫等離子消毒滅菌設備。

5 設備的原理與設計

5.1 低溫等離子消毒滅菌的基本原理

過氧化氫低溫等離子體滅菌是一項新的滅菌技術，研究表明氣體狀態下過氧化氫等離子體的殺菌能力很強，過氧化氫等離子體是由帶能量的過氧化氫分子、原子、離子以及具有高反應活性的羥自由基組成，它們攻擊微生物的膜脂、DNA和其他重要的細胞結構，從而殺死微生物細胞和擾亂微生物的生存功能，在等離子體放電過程中能產生大量的紫外線，也可直接破壞微生物基因，并通過紫外線的光分解作用，打斷微生物的化學鍵，生成揮發性的化合物。作用機理可用下列化學式來表示：

等離子體是物質的不穩定狀態，具有能量密度高、化學活性強的特點。現在一般利用射頻輝光放電在真空容器內產生過氧化氫等離子體，首先是需要一個真空的滅菌腔內，關鍵技術是在滅菌腔內產生一個擴散均勻的高密度的過氧化氫等離子體，過氧化氫低溫等離子體滅菌器對滅菌艙內的溫度差異極為敏感，我們采用了導熱性極好的純鋁制造滅菌艙，表面經化學處理，能充分保證滅菌艙內的溫度均衡，從而保證滅菌過程中效果的穩定性以及不形成任何殘留。

5.2 線路的設計

整個設備由電源、射頻電源、等離子體發生器、真空滅菌腔、真空發生器和真空檢測系統、過氧化氫液體注入、控制系統、物品支架和尾氣處理系統幾部分組成。設計真空滅菌腔為100 L，采用射頻頻率為13.56 MHz，真空度要求≤10 Pa，通過射頻電源、等離子體發生器在真空滅菌腔內產生均勻的過氧化氫等離子體。見設備原理圖1

圖1 低溫等離子消毒滅菌設備原理圖

5.3 設備性能的檢測

目前設備已做出了樣機，在實驗室檢測過程中，參照廣東省疾控中心、廣東省微生物分析檢測中心等有關職能機構檢測方法和要求，設備消毒滅菌指標達到衛生部《醫院消毒技術規范》的要求。見檢測表1。

我們與目前市場上的高溫高壓滅菌設備、環氧乙烷滅菌設備的使用作比較，滅菌效果和具體的使用成本計算都很有優勢，見表2。

表1 檢測結果統計

表2 滅菌設備對比

我們準備作進一步研究，完善設備系統功能，在各項實驗指標達到設計要求后，報有關機構進行檢測，在條件成熟時申報醫療器械生產許可證進行生產。

6 總結

采用國際領先的過氧化氫低溫等離子滅菌技術，在低溫狀態下實現對絕大部分的金屬、非金屬、濕熱敏感醫療器械的快速、高效滅菌。滅菌結束后不形成任何殘留，對操作人員安全無害，提高了器械的使用效率，減少了備用器械的儲備量。過氧化氫低溫等離子體滅菌器最重要的性能參數是對具有微細管腔特征的管道進行滅菌的效果突出，特別是對內窺鏡、腹腔鏡的消毒，滅菌速度快、效果好，應用廣泛。本項目完全拋棄了傳統的消毒原理和方法，用現代電子物理技術創新研發的消毒滅菌設備與其它消毒方法對比有以下特點：是同時具有常溫、低壓、無輻射、安全、無毒、不會損害被消毒物品、不會污染環境、滅菌時間短、滅菌效率高、安裝操作方便、制作成本低等特點。利用瞬時形成過氧化氫等離子體攻擊微生物的膜脂、DNA和其他重要的細胞結構，從而殺死微生物細胞和擾亂微生物的生存功能，使微生物細胞發生自溶或變異死亡。過氧化氫等離子體作用時間只有50 min左右，最后復合成水和空氣，不會生成或殘留有害化學物質，不會污染環境，符合安全、環保要求。

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