野外手术条件下空气消毒装置的设计及研制

何金圣，徐立平

解放军第100医院 设备科，江苏 苏州215007

随着现代医疗技术的发展，对手术时的无菌要求更加严格，空气中细菌和微生物的数量在一定程度上关系到手术的成败。如何进行有效的空气消毒，减少因空气污染造成的手术感染，采用经济的、灵活的、节能的、快速的和可靠的空气消毒技术来控制获得性手术感染，一直是人们关注的课题，势必成为人们面临的挑战性、战略性任务和不懈努力的战略目标[1-3]。目前，市面广泛采用的空气消毒方法多为终末消毒（紫外线、臭氧、化学熏蒸、喷雾等）[4]，这些方法既不适宜有人活动的场所，还可能对环境造成二次污染，对人体造成不可逆性伤害。且市场上销售的产品也未考虑到野外手术条件下的使用要求，无电源补给时，手术区空气即无法持续消毒灭菌，随着人员活动的影响，环境空气中的细菌数则很快回升，甚至超出原有水平，伤口极易引起感染。因此，为控制野外条件下手术获得性感染，研发出一款充分利用回归自然的物理性能原理的空气消毒装置，即将该装置加以尘埃过滤、活性炭滤网吸附双重因子，自带不间断发电系统的空气消毒装备，力求达到安全有效，无污染，可移动、可持续的动态空气消毒的目的。

1 方案设计

1.1 消毒手段及原理

采用的消毒手段：① 初、中效尘埃过滤（网）；② 氧离子电晕技术；③ 活性炭（网）吸附。使中性的空气分子通过进风机吸进箱体内，经过有效过滤网和活性炭吸附，空气中带菌的尘埃被初滤，在风力推动下，通过专用电晕管电离成正电荷和负电荷的氧离子、且形成磁化效应，由此生成外在中性的氧原子簇。其中，正氧离子能穿透细菌细胞壁，深入细胞壁内部，破坏细胞电解质的平衡，损坏细胞膜，导致细菌地迅速死亡。另外，氧离子群具有极强的氧化活性，能使生物大分子如DNA、ANA链断裂，使蛋白分子结构发生变化，从而杀灭微生物，以达到净化灭菌的效果。

1.2 电源部分

采用双重电源供电：① 交流主电源， 220V、50Hz；②直流备用电源。当主电源供给正常时，以主电源工作，同时通过电源逆变器给24V干电池充电。当主电源断开时，干电池通过电源逆变器来保证主机正常工作，当备用电源使用至额定低电压时，通过附加的脚踏发电机给备用电源充电，从而实现不间断电源供给的目的。

1.3 外壳部分

为了方便、快捷地运输，防止电危险，以及节约成本，拟采用玻钢外壳。

1.4 附机功能及综合性能

（1）附机功能。具有风速高、中、低可调；滤网清洗提醒；低电压报警；脚踏发电等功能。

（2）综合性能。采用工频低电压，使氧离子电晕管电离和磁化，辅助过滤网过滤及活性炭吸附作用，真正实现了II、III类消毒环境下，空气无菌的目的。基于野外手术环境的消毒，该装置支持交、直流两用，辅助脚踏发电功能，克服了电源供给的局限性。

2 装置研制

2.1 空气消毒装置的结构（图1）

图1 空气消毒装置的结构图

机壳有进气口、出气口。靠近进气口侧安装有尘埃过滤网，靠近出气口侧安装活性炭过滤网，尘埃过滤网与活性炭过滤网之间设有氧离子电晕管，氧离子电晕管与主电源相导通。为了使得氧离子电晕管电离效果更佳，则氧离子电晕管的外表层镀银，进气口处安装一推动混合空气进入机壳内的进风机，用以将空气吸入机壳内。为便捷运输，防止电危险，以及节约成本，则机壳的材料采用玻钢。

2.2 空气消毒装置连接（图2）

装置的主电源为220V、50Hz的交流电，为了能在无电源的情况下该装置还能运作，则还包括一直流备用电源，直流备用电源为24V的干电池，直流备用电源与氧离子电晕管之间连接有电源逆变器，为了能保证直流备用电源有电，还包括一脚踏发电机，脚踏发电机与直流备用电源相连。

图2 空气消毒装置连接原理图

3 装置的工作原理

如图1中所示，当中性的空气分子通过进风机吸进机壳内，经过尘埃过滤网以及活性炭滤网吸附，就有效地过滤和吸附了空气中带菌的尘埃，在进风机产生的风力推动下，氧离子电晕管将空气中的氧分子电离成正电荷和负电荷，且形成磁化效应，由此生成外在中性的氧原子簇。据有关实验报告，每个磁化的氧原子团簇应由少则十几个、多至60万个单独的氧原子构成，空气中的VOC（对人体有害的挥发性有机化合物的总称）被由此产生的带有极高氧化性的中性化氧原子簇包围，直到丧失活性，以达到净化灭菌的效果[4-6]。

4 实验结果

现场实验选择40m3的手术间，实验在有人条件下进行，分为3组，在不同作用时间，用直径9cm普通营养琼脂平板自然沉降采样5min，再将采样平板置于温度为37℃的手术间培养48h，活菌计数，计算空气中自然菌下降率[7]，共实验3次。结果表明：消毒装置在启用30min后，手术间空气中自然菌数为106cfu/m3；消毒装置持续运行，人数由4人增加到8人，分别活动60min和90min，室内空气自然菌数分别为（41.3±4.3）cfu/m3和（27.5±6.1）cfu/m3；除菌率分别为95.53%～97.60%。

5 小结

实验结果表明，本空气消毒装置开机作用90min后，可以使现用房间内空气中自然菌下降率达到90%以上，符合国家标准的消毒要求。实验中还发现，随着手术的进行，人员的活动使空气中的菌落数不断增加，单纯静态消毒法无法使室内空气很快达到Ⅱ类普通手术室空气中细菌数标准≤200cfu/m3，而本消毒装置可以持续消毒，使室内空气能长时间保持高质量。同时，也克服了目前许多空气消毒方式不能在有人的情况下进行消毒的“弊病”。因此，本消毒装置是一款简便、快速、安全、有效的手术室空气消毒设备，值得临床推广使用。

[1]朱伯光,徐峰倩,卢明娟.动态空气消毒器研制及消毒效果观察[J].中国消毒学杂志,2005,22(2):185-186.

[2]霍恩芳.探讨手术室空气消毒的发展动向[J].哈尔滨医药,2008,28(2):59-60.

[3]魏凤英,童瑞琦.医院不同环境中空气消毒质量监测分析[J].中国医院感染学杂志,2002,12(6):369-370.

[4]陈宝芝.医院空气消毒的研究进展[J].护理研究,2003,17(11):1258.

[5]胡爱清,胡和平,段艳芳.光催化空气消毒器杀菌效果试验研究[J].中国消毒学杂志,2007,24(4):357-359.

[6]孙俊,陈越荣,徐燕,等.两种不同原理空气消毒器消毒效果的试验研究[J].中国消毒学杂志,2006,23(3):197-199.

[7]中华人民共和国卫生部.医院消毒技术规范[M].3版.北京:人民卫生出版社,2000.