嬰兒培養箱終末消毒裝置的設計及其效果評價

金春鋒　宋成利　夏信群

嬰兒培養箱終末消毒裝置的設計及其效果評價

金春鋒①②宋成利①夏信群②

金春鋒,男,(1980- ),碩士研究生。上海理工大學醫療器械與食品學院、杭州泰林生物技術設備有限公司，研究方向：生物醫學工程。

目的：設計嬰兒培養箱終末消毒裝置，為解決現有嬰兒培養箱消毒效果不徹底，以及嬰兒培養箱塑料外殼老化影響使用壽命的問題。方法：利用汽化過氧化氫能殺滅芽孢的原理，設計一款采用可編程序控制器(PLC)及觸摸屏等技術的嬰兒培養箱終末消毒裝置，由汽化過氧化氫發生器、容納嬰兒培養箱的不銹鋼艙柜及氣體連通管路等組成。將嬰兒培養箱清潔干燥后推入不銹鋼艙柜，設置好參數后一鍵啟動，消毒結束后推出培養箱即可，消毒效果通過化學指示劑變色情況和生物指示劑的殺滅情況進行判斷。結果：該終末消毒裝置氣體分布均勻、無消毒死角，低溫消毒效果好且易于驗證。嬰兒培養箱具有材料兼容性好、安全可靠及操作方便等特點，化學指示劑由綠色變為黃色，生物指示劑嗜熱脂肪芽孢桿菌培養7 d，無細菌生長。結論：嬰兒培養箱終末消毒裝置消毒效果好，易于驗證，其材料兼容性好，安全可靠，降低了工作人員的勞動強度，在臨床新生兒科及危重科室嬰兒培養箱終末消毒中具有較高的推廣和應用價值。

嬰兒培養箱；汽化過氧化氫；消毒裝置

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.05.010

[First-author’s address] 1.School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China. 2.Hangzhou Tailin Bioengineering Equipments Co.,Ltd., Zhejiang, Hangzhou, 310052, China.

嬰兒培養箱在危重新生兒疾病救治過程中發揮著重要的作用，但在使用過程中的污染容易導致危重新生兒院內感染。目前，國內尚無統一的嬰兒培養箱終末消毒規范[1]。醫院在用的嬰兒培養箱均無內置的消毒裝置，終末消毒主要采用500 mg/L的含氯消毒液擦拭、酸性氧化電位水擦拭消毒、紫外燈照射以及床單位臭氧消毒器等方式[2-4]。采用擦拭的方法其工作量大，且僅限于機箱外部，存在空氣過濾器等部件擦拭不到位而造成的消毒不徹底[5-8]。而紫外線照射對箱體的表面穿透性差，不易于照射到箱內所有的孔道和凹陷處[9]。培養箱殼體本身存在老化，易產生銀紋甚至開裂，影響產品的使用壽命。使用3%過氧化氫消毒液超聲霧化對嬰兒培養箱表面進行消毒的方法成本較低，但僅僅是對培養箱內部消毒，不能對整體進行徹底消毒，同時存在霧化后過氧化氫的泄漏擴散后被醫護人員吸入的風險，同時消毒不徹底存在交叉感染的風險[10-11]。在國外，有采用10%～20%過氧化氫超聲霧化或福爾馬林熏蒸的方法[12-13]。汽化過氧化氫在醫療設備和救護車內的消毒也有應用，材料的兼容性較好[14-15]。

本研究通過汽化過氧化氫發生器對不銹鋼艙體內的嬰兒培養箱整體進行滅菌，測試不銹鋼艙體內過氧化氫分布均勻性及其滅菌效果，通風排殘后檢測滅菌后的嬰兒培養箱內部過氧化氫的殘留水平，其結果顯示，該方法可滿足臨床對嬰兒培養箱終末消毒的需求，汽化過氧化氫消毒技術作為嬰兒培養箱終末消毒方案是安全和有效的。

1　嬰兒培養箱終末消毒裝置結構與工作流程

1.1消毒裝置結構

嬰兒培養箱終末消毒裝置由汽化過氧化氫發生器、不銹鋼艙柜及兩者相連的進氣和回氣管路組成。①汽化過氧化氫發生器是整個嬰兒培養箱終末消毒裝置的核心部件，由觸摸屏、可編程序控制器(programmable logic controller，PLC)、回氣接口、催化器、風機、除濕部件、高效過濾器、預加熱器、過氧化氫加藥系統、汽化器以及出氣接口等構成；②不銹鋼艙柜是提供終末消毒的空間，為保證消毒氣體不外泄，該艙柜必須嚴格密封，采用304不銹鋼經氬弧焊滿焊而成，艙體正面設有充氣密封膠條的門，同時門上設有電子鎖，在整個消毒周期內確保不會發生非預期打開，避免過氧化氫氣體泄露對人員造成的傷害(如圖1所示)。

圖1　嬰兒培養箱終末消毒裝置硬件組成框圖

1.2工作流程

當嬰兒出暖箱后或連續使用＞7 d者須更換培養箱，將水槽部件拆下，經清潔干燥后將嬰兒培養箱整體推入不銹鋼艙柜[2]。其工作流程如圖2所示。

圖2　嬰兒培養箱消毒裝置工作流程圖

2　嬰兒培養箱自動化控制系統的原理與實現

(1)核心部件汽化過氧化氫發生器系統采用PLC技術實現汽化過氧化氫的供應、自動消毒循環以及消毒結束嬰兒培養箱取出等環節。汽化過氧化氫氣體送入不銹鋼艙柜的全過程可達到全自動控制的要求。整個汽化過氧化氫發生器由催化器、風機、除濕器、高效過濾器、預加熱器、過氧化氫加藥系統、汽化器以及進回氣接口等組成。系統控制采用西門子S7-200系列PLC結合人機界面實現，人機界面采用西門子觸摸屏，具有手動控制和自動控制2種操作方式：①手動控制，人為在觸摸屏上操作設備的啟停，觸摸屏傳送指令到PLC中，最終由PLC給需要動作的終端控制部件發送執行指令，完成全部流程；②自動控制，在觸摸屏上的參數設置選項下設定除濕濕度、消毒調節時間和流量、消毒時間及流量以及通風除殘時間，設置完成后→按一鍵啟動的執行指令→PLC的CPU按照本系統自動運行邏輯編寫的程序→給需要動作的終端設備逐個發送執行指令→完成全部流程。

(2)不銹鋼艙柜由進氣口、出氣口、閥門組、進風風機、出風風機、循環風機、進料門、出料門、高效過濾器、PTC輔助加熱器、不銹鋼艙體、充氣密封條、密封條固定卡槽、充氣嘴、氣動控制系統以及電器控制系統等組成。

(3)汽化過氧化氫發生器和不銹鋼消毒艙體的對接。通過兩條獨立的能耐受過氧化氫氣體的硅膠管，將汽化過氧化氫發生器的出氣口和不銹鋼艙柜的進氣口通過DN32標準快接相連，另一條將發生器的進氣口與艙柜的出氣口相連；電器控制部分通過控制線實現互聯互通。

3　嬰兒培養箱終末消毒裝置消毒方法

3.1嬰兒培養箱的推入

在不銹鋼艙柜的人機操作觸摸屏上按“開門”按鈕，此時控制信號反饋給艙門并控制充氣密封條的排氣閥放氣，數秒后艙門鎖緊機構自動退出，艙門開啟后將嬰兒培養箱推入傳遞艙內。

3.2自動或手動消毒循環

艙門關閉后感應到開關階段后信號，艙門的鎖緊機構自動縮進，數秒后充氣密封條充氣閥打開，對密封條進行充氣，艙門與艙柜柜體之間密封牢固。開啟過氧化氫發生器，點擊進入聯機界面。在艙體的人機操作觸摸屏上，按“自動運行”按鈕，進入自動運行界面，不銹鋼艙柜將自動與過氧化氫發生器聯機運行，系統按設定的時間自動運行除濕、調節消毒、消毒及排殘通風等步驟。當系統進行除濕、消毒循環及排殘時，閥門、循環風機及PTC加熱器自動開啟，過氧化氫發生器運行，進風風機及出風風機自動關閉；當系統進行通風時，閥門、進風風機及出風風機全部開啟，循環風機自動關閉，過氧化氫發生器待機。進入的氣體和從不銹鋼艙柜流出的氣體均經過高效過濾器過濾，整個過程中濕度、溫度及壓力傳感器將實時監測數據，保證嬰兒培養箱的消毒參數處于可控狀態，全程自動消毒時間約需90 min。

3.3嬰兒培養箱取出

自動消毒循環結束后可根據不銹鋼艙體上狀態指示燈，按“開門”按鈕，此時艙門的充氣密封條通過排氣閥開始放氣，數秒鐘后艙門的鎖緊機構自動退出，此時可以開啟艙門，將消毒完成的嬰兒培養箱取出。將終末消毒完成的培養箱存放至清潔、干燥的環境中待用。

3.4培養箱消毒裝置的安全性及便利性

總體設計遵循安全有效、操作方便的設計原則。消毒裝置所有性能要求中，安全是最高要素，即保障安全性就必須保證裝置運行的可靠性。因此，在設計中增加艙門的鎖定功能，避免在消毒過程中人為非預期的打開，對人員和環境起到保護作用。在消毒裝置的可靠性上選用觸摸屏加PLC的控制方式，產品抗干擾性好，確保消毒能順利完成；消毒參數設置好后一鍵啟動，操作方便，后續如消毒參數不改變，消毒裝置能自動保存所需參數，無需再次輸入。

4　嬰兒培養箱終末消毒裝置的試驗與應用

(1)嬰兒培養箱終末消毒裝置的試驗參數設定：①除濕相對濕度(relative humidity，RH)為40%；②調節階段時間為20 min，流量為2.5 g/min；③滅菌階段時間為40 min，流量為2.0 g/min，通風時間為100 min。

(2)在不銹鋼艙柜內進行指示劑布點：①將嗜熱脂肪芽孢桿菌生物指示劑(BI)6片、化學指示劑(CI)22片布置在待消毒的嬰兒培養箱上及不銹鋼艙柜內；②經自動循環消毒后各布點位置化學指示劑變色均勻(由綠色變為黃色)，過氧化氫分布均勻性較好；③生物指示劑培養7 d后所有接種滅菌過的生物指示劑、培養基及陰性對照均無菌生長，陽性對照有菌生長。

(3)嬰兒培養箱過氧化氫殘留測試結果記錄。消毒結束后在嬰兒培養箱的頂部、底部等區域用德爾格低濃度過氧化氫檢測儀測試后，分別為0.3 ppm、0.6 ppm及0.8 ppm，均低于可接受標準(＜1 ppm)。測試結果見表1。

表1　嬰兒培養箱終末消毒后過氧化氫殘留值(ppm)

5　結論

嬰兒培養箱終末消毒裝置是采用汽化過氧化氫消毒的一種低溫、安全及環保的方法，艙柜的設計依據醫院主流的嬰兒培養箱尺寸，并能兼容眾多品牌。基于PLC及觸摸屏控制技術，該裝置的可靠性好，一鍵啟動自動完成消毒，可提高工作效率，降低工作強度；經化學指示劑和含菌量達106嗜熱脂肪芽孢桿菌的挑戰試驗顯示，其消毒效果好且易于驗證。同時，氣態過氧化氫對塑料、電子元件等材料兼容性好，避免嬰兒培養箱的早期老化，延長其使用壽命。該裝置可為臨床新生兒科及危重科室嬰兒培養箱終末消毒的院內感染控制領域提供新裝備，有較高的推廣和應用價值。

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Design and evaluation of a disinfection device for infant incubator terminal

JIN Chun-feng,SONG Cheng-li, XIA Xin-qun

China Medical Equipment,2015,12(5)∶33-36.

Objective∶ To design Disinfection device of Infant incubator to address the existing infant incubator terminally sterilized in the presence of ultraviolet light disinfectant wipe and disinfection effect is not complete. Methods∶ Using vaporized hydrogen peroxide to kill spores of principle, to design a PLC and touch screen technologies such as infant incubator terminal disinfection device, mainly by vaporized hydrogen peroxide generator to accommodate infant incubator stainless steel tanks, gas communication piping, etc., through clean and dry after the infant incubator, pushed into stainless steel tanks, a key parameter set to start after the end of the introduction of the incubator to disinfection, disinfection by chemical and biological indicator discoloration indicator kill situation to judge. Results∶ The disinfection device for gas distribution, no disinfection dead, low-temperature sterilization effect is good and easy to verify, infant incubator for material compatibility, safe, reliable, easy to operate, chemical indicator from green to yellow, biological indicator Bacillus stearothermophilus cultured for 7 days, sterile growth. Conclusion∶ The device is easy to verify the sterilization effect, material compatibility, safety and reliability, reduce labor intensity in clinical neonatology and critical sections infant incubator terminal disinfection areas have higher promotion and application value.

Infant incubator; Vaporized hydrogen peroxide; Disinfection device

1672-8270(2015)05-0033-04

R197.39

A

①上海理工大學醫療器械與食品學院 上海 200093

②杭州泰林生物技術設備有限公司 浙江 杭州 310052

2014-08-27