婴儿培养箱终末消毒装置的设计及其效果评价

金春锋　宋成利　夏信群

婴儿培养箱终末消毒装置的设计及其效果评价

金春锋①②宋成利①夏信群②

金春锋,男,(1980- ),硕士研究生。上海理工大学医疗器械与食品学院、杭州泰林生物技术设备有限公司，研究方向：生物医学工程。

目的：设计婴儿培养箱终末消毒装置，为解决现有婴儿培养箱消毒效果不彻底，以及婴儿培养箱塑料外壳老化影响使用寿命的问题。方法：利用汽化过氧化氢能杀灭芽孢的原理，设计一款采用可编程序控制器(PLC)及触摸屏等技术的婴儿培养箱终末消毒装置，由汽化过氧化氢发生器、容纳婴儿培养箱的不锈钢舱柜及气体连通管路等组成。将婴儿培养箱清洁干燥后推入不锈钢舱柜，设置好参数后一键启动，消毒结束后推出培养箱即可，消毒效果通过化学指示剂变色情况和生物指示剂的杀灭情况进行判断。结果：该终末消毒装置气体分布均匀、无消毒死角，低温消毒效果好且易于验证。婴儿培养箱具有材料兼容性好、安全可靠及操作方便等特点，化学指示剂由绿色变为黄色，生物指示剂嗜热脂肪芽孢杆菌培养7 d，无细菌生长。结论：婴儿培养箱终末消毒装置消毒效果好，易于验证，其材料兼容性好，安全可靠，降低了工作人员的劳动强度，在临床新生儿科及危重科室婴儿培养箱终末消毒中具有较高的推广和应用价值。

婴儿培养箱；汽化过氧化氢；消毒装置

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.

婴儿培养箱在危重新生儿疾病救治过程中发挥着重要的作用，但在使用过程中的污染容易导致危重新生儿院内感染。目前，国内尚无统一的婴儿培养箱终末消毒规范[1]。医院在用的婴儿培养箱均无内置的消毒装置，终末消毒主要采用500 mg/L的含氯消毒液擦拭、酸性氧化电位水擦拭消毒、紫外灯照射以及床单位臭氧消毒器等方式[2-4]。采用擦拭的方法其工作量大，且仅限于机箱外部，存在空气过滤器等部件擦拭不到位而造成的消毒不彻底[5-8]。而紫外线照射对箱体的表面穿透性差，不易于照射到箱内所有的孔道和凹陷处[9]。培养箱壳体本身存在老化，易产生银纹甚至开裂，影响产品的使用寿命。使用3%过氧化氢消毒液超声雾化对婴儿培养箱表面进行消毒的方法成本较低，但仅仅是对培养箱内部消毒，不能对整体进行彻底消毒，同时存在雾化后过氧化氢的泄漏扩散后被医护人员吸入的风险，同时消毒不彻底存在交叉感染的风险[10-11]。在国外，有采用10%～20%过氧化氢超声雾化或福尔马林熏蒸的方法[12-13]。汽化过氧化氢在医疗设备和救护车内的消毒也有应用，材料的兼容性较好[14-15]。

本研究通过汽化过氧化氢发生器对不锈钢舱体内的婴儿培养箱整体进行灭菌，测试不锈钢舱体内过氧化氢分布均匀性及其灭菌效果，通风排残后检测灭菌后的婴儿培养箱内部过氧化氢的残留水平，其结果显示，该方法可满足临床对婴儿培养箱终末消毒的需求，汽化过氧化氢消毒技术作为婴儿培养箱终末消毒方案是安全和有效的。

1　婴儿培养箱终末消毒装置结构与工作流程

1.1消毒装置结构

婴儿培养箱终末消毒装置由汽化过氧化氢发生器、不锈钢舱柜及两者相连的进气和回气管路组成。①汽化过氧化氢发生器是整个婴儿培养箱终末消毒装置的核心部件，由触摸屏、可编程序控制器(programmable logic controller，PLC)、回气接口、催化器、风机、除湿部件、高效过滤器、预加热器、过氧化氢加药系统、汽化器以及出气接口等构成；②不锈钢舱柜是提供终末消毒的空间，为保证消毒气体不外泄，该舱柜必须严格密封，采用304不锈钢经氩弧焊满焊而成，舱体正面设有充气密封胶条的门，同时门上设有电子锁，在整个消毒周期内确保不会发生非预期打开，避免过氧化氢气体泄露对人员造成的伤害(如图1所示)。

图1　婴儿培养箱终末消毒装置硬件组成框图

1.2工作流程

当婴儿出暖箱后或连续使用＞7 d者须更换培养箱，将水槽部件拆下，经清洁干燥后将婴儿培养箱整体推入不锈钢舱柜[2]。其工作流程如图2所示。

图2　婴儿培养箱消毒装置工作流程图

2　婴儿培养箱自动化控制系统的原理与实现

(1)核心部件汽化过氧化氢发生器系统采用PLC技术实现汽化过氧化氢的供应、自动消毒循环以及消毒结束婴儿培养箱取出等环节。汽化过氧化氢气体送入不锈钢舱柜的全过程可达到全自动控制的要求。整个汽化过氧化氢发生器由催化器、风机、除湿器、高效过滤器、预加热器、过氧化氢加药系统、汽化器以及进回气接口等组成。系统控制采用西门子S7-200系列PLC结合人机界面实现，人机界面采用西门子触摸屏，具有手动控制和自动控制2种操作方式：①手动控制，人为在触摸屏上操作设备的启停，触摸屏传送指令到PLC中，最终由PLC给需要动作的终端控制部件发送执行指令，完成全部流程；②自动控制，在触摸屏上的参数设置选项下设定除湿湿度、消毒调节时间和流量、消毒时间及流量以及通风除残时间，设置完成后→按一键启动的执行指令→PLC的CPU按照本系统自动运行逻辑编写的程序→给需要动作的终端设备逐个发送执行指令→完成全部流程。

(2)不锈钢舱柜由进气口、出气口、阀门组、进风风机、出风风机、循环风机、进料门、出料门、高效过滤器、PTC辅助加热器、不锈钢舱体、充气密封条、密封条固定卡槽、充气嘴、气动控制系统以及电器控制系统等组成。

(3)汽化过氧化氢发生器和不锈钢消毒舱体的对接。通过两条独立的能耐受过氧化氢气体的硅胶管，将汽化过氧化氢发生器的出气口和不锈钢舱柜的进气口通过DN32标准快接相连，另一条将发生器的进气口与舱柜的出气口相连；电器控制部分通过控制线实现互联互通。

3　婴儿培养箱终末消毒装置消毒方法

3.1婴儿培养箱的推入

在不锈钢舱柜的人机操作触摸屏上按“开门”按钮，此时控制信号反馈给舱门并控制充气密封条的排气阀放气，数秒后舱门锁紧机构自动退出，舱门开启后将婴儿培养箱推入传递舱内。

3.2自动或手动消毒循环

舱门关闭后感应到开关阶段后信号，舱门的锁紧机构自动缩进，数秒后充气密封条充气阀打开，对密封条进行充气，舱门与舱柜柜体之间密封牢固。开启过氧化氢发生器，点击进入联机界面。在舱体的人机操作触摸屏上，按“自动运行”按钮，进入自动运行界面，不锈钢舱柜将自动与过氧化氢发生器联机运行，系统按设定的时间自动运行除湿、调节消毒、消毒及排残通风等步骤。当系统进行除湿、消毒循环及排残时，阀门、循环风机及PTC加热器自动开启，过氧化氢发生器运行，进风风机及出风风机自动关闭；当系统进行通风时，阀门、进风风机及出风风机全部开启，循环风机自动关闭，过氧化氢发生器待机。进入的气体和从不锈钢舱柜流出的气体均经过高效过滤器过滤，整个过程中湿度、温度及压力传感器将实时监测数据，保证婴儿培养箱的消毒参数处于可控状态，全程自动消毒时间约需90 min。

3.3婴儿培养箱取出

自动消毒循环结束后可根据不锈钢舱体上状态指示灯，按“开门”按钮，此时舱门的充气密封条通过排气阀开始放气，数秒钟后舱门的锁紧机构自动退出，此时可以开启舱门，将消毒完成的婴儿培养箱取出。将终末消毒完成的培养箱存放至清洁、干燥的环境中待用。

3.4培养箱消毒装置的安全性及便利性

总体设计遵循安全有效、操作方便的设计原则。消毒装置所有性能要求中，安全是最高要素，即保障安全性就必须保证装置运行的可靠性。因此，在设计中增加舱门的锁定功能，避免在消毒过程中人为非预期的打开，对人员和环境起到保护作用。在消毒装置的可靠性上选用触摸屏加PLC的控制方式，产品抗干扰性好，确保消毒能顺利完成；消毒参数设置好后一键启动，操作方便，后续如消毒参数不改变，消毒装置能自动保存所需参数，无需再次输入。

4　婴儿培养箱终末消毒装置的试验与应用

(1)婴儿培养箱终末消毒装置的试验参数设定：①除湿相对湿度(relative humidity，RH)为40%；②调节阶段时间为20 min，流量为2.5 g/min；③灭菌阶段时间为40 min，流量为2.0 g/min，通风时间为100 min。

(2)在不锈钢舱柜内进行指示剂布点：①将嗜热脂肪芽孢杆菌生物指示剂(BI)6片、化学指示剂(CI)22片布置在待消毒的婴儿培养箱上及不锈钢舱柜内；②经自动循环消毒后各布点位置化学指示剂变色均匀(由绿色变为黄色)，过氧化氢分布均匀性较好；③生物指示剂培养7 d后所有接种灭菌过的生物指示剂、培养基及阴性对照均无菌生长，阳性对照有菌生长。

(3)婴儿培养箱过氧化氢残留测试结果记录。消毒结束后在婴儿培养箱的顶部、底部等区域用德尔格低浓度过氧化氢检测仪测试后，分别为0.3 ppm、0.6 ppm及0.8 ppm，均低于可接受标准(＜1 ppm)。测试结果见表1。

表1　婴儿培养箱终末消毒后过氧化氢残留值(ppm)

5　结论

婴儿培养箱终末消毒装置是采用汽化过氧化氢消毒的一种低温、安全及环保的方法，舱柜的设计依据医院主流的婴儿培养箱尺寸，并能兼容众多品牌。基于PLC及触摸屏控制技术，该装置的可靠性好，一键启动自动完成消毒，可提高工作效率，降低工作强度；经化学指示剂和含菌量达106嗜热脂肪芽孢杆菌的挑战试验显示，其消毒效果好且易于验证。同时，气态过氧化氢对塑料、电子元件等材料兼容性好，避免婴儿培养箱的早期老化，延长其使用寿命。该装置可为临床新生儿科及危重科室婴儿培养箱终末消毒的院内感染控制领域提供新装备，有较高的推广和应用价值。

[1] 苏丽东.我国婴儿培养箱清洁消毒现状与研究进展[J].中华现代护理杂志，2011，17(34)：4093-4095.

[2] 幸华，周熙惠，关仙花.婴儿培养箱消毒措施的优化方案研究[J].中国妇幼健康研究，2010，21(5)：647-649. [3] 姜俊，袁林.婴儿培养箱内置消毒装置的设计改进探讨[J].中国医学装备，2013，10(11)：98-99.

[4] 沈玉会，张鸿.婴儿培养箱的清洁消毒[J].医学信息，2013，26(2)：264-265.

[5] 王晶.酸性氧化电位水对婴儿暖箱的消毒效果[J].当代护士，2013(11)：157-158.

[6] 唐红装，梁丽清，梁海苑，等.床单位臭氧消毒器在婴儿培养箱终末消毒中的效果研究[J].护理实践与研究，2011，8(11)：17-18.

[7] 张淑芬.婴儿恒温箱消毒机在新生儿科的应用[J].中国中医药咨讯，2012，4(4)：500-501.

[8] 冯延芳.婴儿培养箱消毒存在隐患分析与改进措施[J].齐鲁护理杂志，2010，16(8)：114.

[9] 刘彩香.婴儿培养箱消毒方法改进及院内感染控制对策研究[J].中国社区医师医学专业半月刊，2010，12(235)：142-143.

[10] 关瑞锋，王纯波，郝秋华，等.3%过氧化氢超声雾化在婴儿暖箱表面消毒的应用[J].牡丹江医学院学报，2011，32(5)：55-56.

[11] 刘淑艳，王敏，刘春梅，等.早产儿暖箱细菌学监测及消毒方法初探[J].中国消毒学杂志，2012，29(5)：444-445.

[12] 张文福.过氧化氢消毒研究进展[J].中国消毒学杂志，1992，9(3)：179-182.

[13] Rickham PP，Hall EG.Formalin disinfectant unitfor incubators[J].Arch Dis Child，1971，46(248)：568-570.

[14] Andersen BM，Rasch M，Hochlin K，et al. Decontamination of rooms，medical equipment and ambulances using an aerosol of hydrogen peroxide disinfectant[J].J Hosp Infect，2006，62(2)：149-155.

[15] 丁晓玥，梁毅.国外汽化过氧化氢(VHP)低温灭菌系统的最新动态观察与探讨[J].国外装备介绍与研究，2010，26(272)：45-47.

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上海理工大学医疗器械与食品学院 上海 200093

②杭州泰林生物技术设备有限公司 浙江 杭州 310052

2014-08-27