低温等离子消毒机的研制*

任 跃 陈 明 陈伟健 李成毅

前 言

随着科学技术的发展进步和人们对健康要求的逐步提高，医疗行业对安全、环保、简便、快速的消毒灭菌产品要求越来越高。杀菌消毒是传染性疾病控制的首要环节，是切断传播途径的关键手段。从1968年Menashi利用氩等离子体杀灭玻璃瓶表面细菌以来，用离子化气体即等离子体杀菌消毒技术正在逐步取代常规的技术，应用越来越广泛。等离子灭菌技术是新一代可以对医疗设备、器械进行快速、低温消毒灭菌的技术。

目前市场上用于医疗器械灭菌的消毒设备按消毒方法和原理主要分为以下几种：

1 高温高压蒸汽消毒灭菌设备

优点：灭菌方法传统，设备种类比较多，检测检验标准比较多;缺点：高温高压的危险性、耗能大、消毒时间长、体积大安装操作运输不便、只适合供应室灭菌消毒。

2 环氧乙烷消毒灭菌器

优点：对乳胶、塑料等导管不产生损坏，缺点：这类设备制造成本较高，需要使用灭菌剂（环氧乙烷），而环氧乙烷是一种易燃易爆的化学气体，使用过程危险性较大，排放物污染环境，使用成本较高，目前医院主要用于对高档手术器械、导管及腔镜的灭菌消毒。

3 电离辐射消毒

一般常用钴60和电子直线加速器等作为辐照源，这类设备贵重，使用安全性要求高，主要用于食品、药品的保鲜以及一次性卫生材料的消毒灭菌。

4 药物浸泡

目前常用于对一般消毒灭菌要求不高的物品。

当前过氧化氢低温等离子体灭菌是医疗设备和器械快速消毒的一个方向，它能够对广谱手术器械灭菌，包括金属、非金属设备及对湿热敏感的器械[如金属：不锈钢、铝、青铜、钛等大多数金属;非金属：玻璃、塑料（聚乙缩醛、醋酸乙基乙烯酯、苯乙烯多聚体、聚乙烯、聚丙碳酸酯、乙烯树脂、聚甲基丙烯醇甲酯、无纺布、聚氨甲酸乙酯、聚氯乙烯）等]

1992年美国强生公司生产了第一台过氧化氢低温等离子灭菌设备，近年来以该公司为代表的过氧化氢低温等离子设备进入我国市场，短短几年时间，产品消毒时间短、不损害被消毒物品、不污染环境等优势突显，但单台设备销售价格要100多万元，使用成本又特别昂贵，是目前一般医疗单位不能接受的主要原因。故市场急需一台价格合理、费用低、能广泛应用的消毒设备，针对上述问题我们研究设计了一台过氧化氢低温等离子消毒灭菌设备。

5 设备的原理与设计

5.1 低温等离子消毒灭菌的基本原理

过氧化氢低温等离子体灭菌是一项新的灭菌技术，研究表明气体状态下过氧化氢等离子体的杀菌能力很强，过氧化氢等离子体是由带能量的过氧化氢分子、原子、离子以及具有高反应活性的羟自由基组成，它们攻击微生物的膜脂、DNA和其他重要的细胞结构，从而杀死微生物细胞和扰乱微生物的生存功能，在等离子体放电过程中能产生大量的紫外线，也可直接破坏微生物基因，并通过紫外线的光分解作用，打断微生物的化学键，生成挥发性的化合物。作用机理可用下列化学式来表示：

等离子体是物质的不稳定状态，具有能量密度高、化学活性强的特点。现在一般利用射频辉光放电在真空容器内产生过氧化氢等离子体，首先是需要一个真空的灭菌腔内，关键技术是在灭菌腔内产生一个扩散均匀的高密度的过氧化氢等离子体，过氧化氢低温等离子体灭菌器对灭菌舱内的温度差异极为敏感，我们采用了导热性极好的纯铝制造灭菌舱，表面经化学处理，能充分保证灭菌舱内的温度均衡，从而保证灭菌过程中效果的稳定性以及不形成任何残留。

5.2 线路的设计

整个设备由电源、射频电源、等离子体发生器、真空灭菌腔、真空发生器和真空检测系统、过氧化氢液体注入、控制系统、物品支架和尾气处理系统几部分组成。设计真空灭菌腔为100 L，采用射频频率为13.56 MHz，真空度要求≤10 Pa，通过射频电源、等离子体发生器在真空灭菌腔内产生均匀的过氧化氢等离子体。见设备原理图1

图1 低温等离子消毒灭菌设备原理图

5.3 设备性能的检测

目前设备已做出了样机，在实验室检测过程中，参照广东省疾控中心、广东省微生物分析检测中心等有关职能机构检测方法和要求，设备消毒灭菌指标达到卫生部《医院消毒技术规范》的要求。见检测表1。

我们与目前市场上的高温高压灭菌设备、环氧乙烷灭菌设备的使用作比较，灭菌效果和具体的使用成本计算都很有优势，见表2。

表1 检测结果统计

表2 灭菌设备对比

我们准备作进一步研究，完善设备系统功能，在各项实验指标达到设计要求后，报有关机构进行检测，在条件成熟时申报医疗器械生产许可证进行生产。

6 总结

采用国际领先的过氧化氢低温等离子灭菌技术，在低温状态下实现对绝大部分的金属、非金属、湿热敏感医疗器械的快速、高效灭菌。灭菌结束后不形成任何残留，对操作人员安全无害，提高了器械的使用效率，减少了备用器械的储备量。过氧化氢低温等离子体灭菌器最重要的性能参数是对具有微细管腔特征的管道进行灭菌的效果突出，特别是对内窥镜、腹腔镜的消毒，灭菌速度快、效果好，应用广泛。本项目完全抛弃了传统的消毒原理和方法，用现代电子物理技术创新研发的消毒灭菌设备与其它消毒方法对比有以下特点：是同时具有常温、低压、无辐射、安全、无毒、不会损害被消毒物品、不会污染环境、灭菌时间短、灭菌效率高、安装操作方便、制作成本低等特点。利用瞬时形成过氧化氢等离子体攻击微生物的膜脂、DNA和其他重要的细胞结构，从而杀死微生物细胞和扰乱微生物的生存功能，使微生物细胞发生自溶或变异死亡。过氧化氢等离子体作用时间只有50 min左右，最后复合成水和空气，不会生成或残留有害化学物质，不会污染环境，符合安全、环保要求。

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