低溫等離子體滅菌器產品設計及優化

提要： 低溫等離子體滅菌器是一種新型的低溫滅菌設備，本文對低溫等離子體滅菌器進行結構及主要參數的說明，提出優化結構和參數的方法，為提升產品的使用性提出合理化設計方案。

關鍵詞： 等離子體滅菌器； 設計； 優化

中圖分類號：R18 文獻標識碼：A

低溫等離子體滅菌器是一種新型的低溫滅菌設備，上世紀九十年代由美國強生公司研制成功，與傳統的甲醛、環氧乙烷等化學薰蒸方式的滅菌設備相比，具有無毒、快速、無污染等特點，通常一個小時左右即可完成一個滅菌周期，滅菌完成后器械上無滅菌劑殘留，可以立即使用，特別適用內窺鏡接臺手術，能夠最大可能地提高手術器械的利用率，減少手術等待時間。

本文將對滅菌器主要結構和參數提出設計方案，優化現在市場上已有產品的結構和滅菌參數，更好地實現產品的性能。

1 結構組成

主要結構包含：滅菌室、密封門、抽真空系統、等離子電源、放電極板、過氧化氫注入系統、無菌進氣系統等。

滅菌室通過管路與抽真空系統和無菌進氣系統相接，滅菌室內設計放電極板，放電極板通過高壓屏蔽線與滅菌室外的等離子電源相接，滅菌室的進出料口裝有密封門。

在滅菌室內設計有過氧化氫注入口，過氧化氫注入口與過氧化氫注入系統相接。

2 主要結構及參數的設計

2.1 密封門

門與門框的密封性直接影響滅菌室保壓的水平，采用通過斜面滑塊結構的機械鎖緊方式能夠保證門與滅菌室門框緊密配合。通常門的移動采用皮帶傳動方式，傳動平穩、可靠，無機械響聲。

門的強度設計，應能承受滅菌室內高負壓給門體造成的變形和鎖緊機構施加在門體上的壓力變形，同時要求門重量輕，以減少上下移動時給傳動皮帶帶來的壓力，材料應耐過氧化氫腐蝕，所以門一般采用較厚的鋁質材料，門與門框之間的密封膠條選擇硅膠條材料。

2.2 過氧化氫注入系統

過氧化氫注入系統由儲液瓶，電磁閥和汽化室等組成。

汽化室的加熱溫度應保證過氧化氫汽化，同時避免溫度過高，使過氧化氫過早分解，影響滅菌效果；電磁閥控制過氧化氫每次的注入用量；儲液瓶內裝有液位開關，過氧化氫劑量不足時，將信號反饋到控制系統，顯示添加過氧化氫的提示。

2.3 過氧化氫用量控制

在滅菌參數設計時，控制過氧化氫注入量是滅菌是否成功的主要因素，以什么形式控制用量是設計時著重考慮的方面。

3 設計方案及優化

3.1 密封門的結構設計及優化

3.1.1 現有產品門的缺點：門體板上無視窗，在運行中無法觀察產生等離子體的狀態，無法保證滅菌效果與殘留過氧化氫的分解。

3.1 2 優化設計

設計門體玻璃視窗，在運行中能夠觀察產生等離子體的狀態，確定等離子體產生。

設計方案：

（1）門體上開的視窗孔一般為圓形，避免采用方孔方式時尖角應力造成門的開裂，孔不宜過大，防止貼近視窗觀看時，同時給兩只眼睛造成光刺激。

（2）視窗應選擇較厚的透明石英玻璃，石英玻璃強度高，同時能夠很好地阻礙等離子光束的穿透。

（3）視窗玻璃與門體的固定選用螺絲緊固形式，中間應加有密封圈，保證密封性。

3.2 過氧化氫注入系統的設計

3.2.1 現有產品的缺點：采用從滅菌室頂部注入過氧化氫，容易使部分未汽化的過氧化氫進入滅菌室，造成滅菌不合格和液態過氧化氫不易分解，液體從上面的噴散容易使被滅菌物品受到腐蝕。

3.2.2 優化設計

采用從滅菌室底部注入過氧化氫的系統，保證了進入滅菌室的過氧化氫為汽化狀態，既使部分液態過氧化氫進入滅菌室，也只是聚集在滅菌室底部，不會給滅菌物造成腐蝕。

設計方案：

（1）設計的汽化室加熱行程足夠長，保證經過的液體過氧化氫完全汽化，為了加長加熱通道的長度，管道采用迂回式形式。

（2）汽化室應保持使過氧化氫汽化的溫度，汽化室溫度不能過高，避免過氧化氫過早分解，降低滅菌能力。

汽化室應進行保溫處理，保溫材料應選用耐熱材料。

（3）保證未汽化的過氧化氫不進入滅菌室，采用U形結構，使液體過氧化氫集聚在注入口的下方。

3.3 過氧化氫用量控制

3.3.1 固定用量的缺點

滅菌室內負載物的多少直接影響滅菌效果，當滅菌負載多時，滅菌效果好，負載少時，滅菌效果不好，這是因為過氧化氫沒有滲透性，只能對物品表面進行滅菌，對于相同容積滅菌室，負載少時相對于負載多時，內室相對空間大，作用在同樣面積負載表面上的過氧化氫分子少，造成滅菌效果不理想。

3.3.2 優化設計

在參數優化時，過氧化氫的注入量以壓力值的形式反映，過氧化氫的用量隨被滅菌負載量的變化而變化，無論負載多少，其注入的汽態過氧化氫壓力值保持不變，從而保證了物品表面單位面積上滅菌劑量相同，與使用固定用量的方式相比，提高了滅菌成功率，在同樣使用條件下，滅菌合格率達到100%。

結語

通過對低溫等離子體滅菌器主要部分的設計說明，為產品的優化改進提供了創新性思維和設計思想，使產品的使用性和安全性得到提高。

參考文獻

[1] GB 27955-2011，過氧化氫氣體等離子體低溫滅菌裝置的通用要求[S].

[2] 李維秀.醫療裝備. 試論低溫等離子體滅菌器結構原理、維護和保養.