便携式全自动口腔印模清洗消毒装置设计

赵 雯，朱 朋，张春利，贾 珍，孙宝华，车 蕾，王鹏发(口颌系统重建与再生全国重点实验室，国家口腔疾病临床医学研究中心，陕西省口腔医学重点实验室，空军军医大学口腔医院修复科，陕西 西安 710032)

口腔印模制取是口腔义齿修复及口腔正畸等治疗过程中的重要环节。口腔印模是用可塑性印模材料取得的上、下颌牙列和周围软、硬组织的阴模。制取口腔印模的过程中病原微生物可通过唾液、血液、龈沟液和牙菌斑吸附到印模表面和深部，使得其表面可能沾染大量的致病菌[1-2]。如不经过特殊的清洗消毒处理，口腔印模就可能成为肝炎病毒、单纯疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒、新型冠状病毒等传染性疾病的感染源，易造成患者以及医护、技师人员之间的医源性交叉感染和疾病传播的风险[3-4]。因此，口腔印模清洗消毒质量关系临床安全，做好印模清洗消毒工作十分重要。

临床中大部分印模材料不能耐受高温、高压、高热，且在清洗消毒过程中极易吸水或脱水变形，造成口腔印模三维尺寸改变和表面细节精确度降低[5-7]。印模清洗消毒应达到两方面的要求，首先消毒剂能有效地杀灭各种微生物，其次清洗消毒不影响印模材料的尺寸稳定性和表面结构特征，不会与所翻制的石膏模型产生反应[8-10]。市面上简易式印模清洗消毒机稀缺，荷兰Demato DTC425口腔印模清洗机与国产精工牌JG-33318-YM口腔印模臭氧消毒器均价格昂贵、清洗消毒印模量少且机内自身质控存在二次污染[11-13]。目前口腔印模的制取、消毒仍以传统方法为主[14]。在现有技术中，尚未有一款实用性强、适应强及清洗消毒效果好的便携式口腔印模清洗消毒装置。鉴于此，本文设计一种便携式全自动口腔印模清洗消毒装置[15]，具有适用性广、效率高和经济实用等优点，介绍如下。

1 一种便携式全自动口腔印模清洗消毒装置的设计

装置由消毒仓、放置仓、控制系统和机械设备组成。消毒仓主要包括印模固定组件、喷淋组件、浸泡池组件；放置仓主要包括储液池、供液组件；控制系统主要包括操作面板与控制电路；机械设备主要包括风干机、循环泵。机构如图1所示。

本装置依据总体设计思路，采用纳米银复合抗菌材料为消毒仓、放置仓基础固件，现已完成体积(长、宽、高)为450 mm×450 mm×500 mm验证模型的搭建(图2)。

图2 便携式全自动口腔印模清洗消毒装置效果图

1.1 消毒仓设计

消毒仓主要由印模固定组件、喷淋组件、浸泡池组件组成。其中印模固定组件设计于消毒仓内中心悬挂，喷淋组件设计于印模固定组件的上方，浸泡池组件设计于印模固定组件的下方。

印模固定组件用于印模固定，其组成包括牙托固定座、支撑框架和一对伸缩杆。支撑框架由一对横杆和一对纵杆围成；一对伸缩杆的一端固定安装在柜体顶板的下表面，另一端固定安装在一对纵杆的上表面(图3)。印模固定组件一对纵杆之间连接有一根横向设置的固定板，固定板的上表面安装有多个用于固定带有口腔印模的牙托固定座。牙托固定座为底部封闭的方管状，牙托固定座的闭口端固定安装在固定板上，牙托固定座的开口端的侧壁上设置有锁紧旋钮，牙托固定座的中轴线与固定板的上表面设置有夹角，夹角的角度范围为30°～50°(图4)。

1：纵杆；2：伸缩杆；3：横杆；4：固定板；5：锁紧旋钮；6：牙托固定座。图3 印模固定组件的结构示意图

1：横杆；2：固定板；3：锁紧旋钮；4：牙托。图4 牙托固定座

喷淋组件为印模提供喷淋消毒功能，其组成为喷淋架，喷淋架包括设置于牙托固定座上方的横向喷淋管和设置于一对纵杆两侧的竖向喷淋管，横向喷淋管和竖向喷淋管上均安装有360°旋转喷淋头。

浸泡池组件为印模提供浸泡空间，其组成包括浸泡池、液位感应器、超声波振荡板、供液管、排水管等。位于印模固定组件的下方，内侧壁上方设置有液位感应器，底部设置有第二排水管，第二排水管的出口端设置于储液池内，第二排水管上设置有第五阀门。浸泡池下方设置有超声波振荡板，超声波振荡板与浸泡池的底面相接触。

1.2 放置仓设计

放置仓主要由储液池、供液组件组成。储液池设置于放置仓内，主要用于循环消毒液体的临时存储。其组成通过三通阀连接第一循环管、第二循环管和第三循环管，第一循环管与储液池的底部相连接，第二循环管与第一供液管的一端相连接，第三循环管与第一排水管相连接，第二循环管上设置有循环泵，第三循环管上设置有排水泵。供液组件包括设置于放置仓内的纯水箱、清洗酶箱、第一消毒液箱、第二消毒液箱，为各液体提供支持通道，其组成为纯水箱连接第一阀门，清洗酶箱连接第二阀门，第一消毒液箱连接第三阀门，第一阀门、第二阀门和第三阀门与第一供液管的一端相连接，第一供液管的另一端穿过隔板与喷淋架相连接。

1.3 控制系统设计

控制系统主要由操作面板与控制电路组成。操作面板上设置有显示屏和操作按键，作为控制系统的输入输出，完成人机交互。控制电路为该装置的操作按键执行机构，分别与伸缩杆、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、三通阀、循环泵、排水泵、超声波震荡板、风干机和液位感应器相连接。应用工业级最新PLC为主控系统，借鉴了该领域众多资深专家[1-3，6-11]有关印模清洗消毒经验数据，结合不同耗材特性进行逐步验证，最终形成一个包含了预洗、雾化、浸泡、二次漂洗、干燥的普适性清洗消毒的最佳程序算法[16]。

1.4 机械设备设计

机械设备主要由风干机、循环泵、循环管、排水管、阀门组成。在柜体的上方辅助箱体内设置有风干机，柜体的顶部开设有进风口，柜体的侧壁上开设有出风口，风干机出风管的出口端与进风口相连接，进风口和出风口上均安装气体单向阀。在本装置底部设有循环泵，通过循环泵使不同的液体对口腔印模进行循环清洗和喷淋消毒。

2 使用方法

2.1 口腔印模安装

打开消毒仓的柜门，将多个带有口腔印模的牙托依次插入对应的牙托固定座的开口端内，通过锁紧旋钮将其牢固地固定在牙托固定座上，关闭柜门。

2.2 口腔印模预冲洗

通过第一阀门开启纯水箱，在循环泵的作用下，通过喷淋组件循环冲洗牙托固定座上的口腔印模1 min，冲洗完成后，开启排水泵将消毒仓和储液池内的液体排出柜体外，预冲洗过程完成。

2.3 口腔印模主冲洗

通过第二阀门开启清洗酶箱，在循环泵的作用下，用清洗酶溶液通过喷淋组件循环冲洗牙托上的口腔印模3 min，冲洗完成后，开启排水泵将消毒仓和储液池内的液体排出柜体外，主冲洗过程完成。

2.4 口腔印模喷淋消毒

通过第三阀门开启第一消毒液箱，在循环泵的作用下，用消毒液通过喷淋组件循环对牙托上的口腔印模喷淋消毒5 min，喷淋完成后，开启排水泵将消毒仓和储液池内的液体排出柜体外，喷淋消毒过程完成。

2.5 口腔印模漂洗

控制一对伸缩杆将支撑框架从浸泡池内上升带动固定有带有口腔印模的牙托固定座悬空至喷淋架下方，通过第一阀门开启纯水箱，在循环泵的作用下，用纯水通过喷淋组件循环漂洗牙托上的口腔印模1 min，漂洗完成后，开启排水泵将消毒仓和储液池内的液体排出柜体外，漂洗过程完成。

2.6 口腔印模风干

开启风干机，干燥气体通过出风管由进风口进入到消毒仓内，再从出风口排出到柜体外，持续循环吹风5～10 min，将消毒完成后的口腔印模完全风干，再打开消毒仓的柜门将带有口腔印模的牙托从牙托固定座上取下，整个清洗消毒完成。

3 便携式全自动口腔印模清洗消毒装置主要创新点

3.1 形成了口腔印模清洗消毒保障新模式

口腔印模清洗消毒应达到两方面的要求：首先消毒剂能有效地杀灭各种微生物；其次不影响印模材料的尺寸稳定性和表面结构特征，不会与所翻制石膏模型产生反应。由于口腔印模材料其特殊性，不能耐受高温高压，目前我国各层级口腔诊疗部门印模清洗消毒方式方法不尽相同，尚未形成一套完善的公认的消毒方法。

应用工业级最新PLC为主控系统，以各领域多专家多年印模清洗消毒数据总结经验形成的清洗消毒程序算法，采用纳米银复合抗菌材料为装置基础固件，完成构建清洗消毒装置。本装置整体结构合理，操作简便，旨在提高口腔印模上细菌病毒杀灭效果，避免交叉感染，避免影响口腔印模的尺寸和稳定性，提高修复体的精密度，实现对口腔印模的快速、精准、便携式全自动化清洗消毒，有效提升了口腔印模清洗消毒保障能力和装备水平，形成了我国口腔印模清洗消毒保障新模式。

3.2 有效解决基层口腔医院口腔印模清洗消毒迫切需求

该项目的顺利实施与开展，对提升基层医院的口腔印模消毒效果有重要作用，具有显著的社会效益。①医院效益：降低了长期成本，全自动设备的使用有利于提高医院整体运营管理水平和医院整体运营效益。改善了工作环境，提升了医院整体形象。②医护工作者效益：设备的作用，保护医护人员，降低交叉感染概率，安全高效，避免医患感染风险。全自动化的清洗消毒设备减少印模清洗消毒的工作时间，节约了人力成本，提高了临床工作效率。③社会效益：一种便携式全自动口腔印模清洗消毒系统装置的应用，减少了口腔印模在清洗消毒过程中的损耗，提高了印模精度，保证了修复体等质量[17]，减少患者就诊次数，为患者提供了更好的服务，从而提高了患者满意度。④经济效益：本清洗消毒装置实用性强，制造成本低，使其必然具有很好的市场推广价值，能得到有效普及，有潜在的经济效益。

4 结束语

口腔印模清洗消毒质量关系临床安全与品质[13]。预防与控制感染是目前医院工作中的重中之重，在三甲医院评审以及国际医疗卫生机构认证联合委员会评审当中，如发生重大医院感染事件，均为一票否决。本课题组研制的便携式全自动口腔印模清洗消毒装置，整体结构合理，操作简便，有效提高口腔印模清洗消毒效果，预防交叉感染，减少对口腔印模的尺寸和稳定性影响，从而实现对口腔印模的快速、精准、便携式全自动化清洗消毒。此外，本口腔印模清洗消毒装置采用纳米银复合抗菌材料为装置基础固件，与现有相关的产品相比，纳米银复合抗菌材料成本较高，在一定程度上限制了其广泛应用，尚待进一步推广使用和反馈分析。该便携式全自动口腔印模清洗消毒装置体积小、实用性强，可实现复杂现场的印模清洗消毒，在我国各层级口腔医疗部门均有潜在应用前景。