全自动野战三氧低温灭菌器的研制*

陈庆莹 张新国 宋天一 孟保文

全自动野战三氧低温灭菌器的研制*

陈庆莹①张新国②宋天一③孟保文④*

目的：研制一款全自动野战三氧低温灭菌器，以满足野战条件下医疗器械快速低温灭菌的需要。方法：采用微电脑程序自动控制，由灭菌舱、真空系统、三氧发生和注入系统、三氧分解系统和控制系统等部分构成灭菌器，三氧为灭菌剂。灭菌舱体采用316不锈钢制作，舱内安装有加热器、三氧浓度传感器、温度传感器及压力传感器；预真空系统采用体积小、重量轻及低噪音的无油真空泵；三氧发生系统由高压放电式高频三氧发生器、三氧存储罐、三氧浓度传感器、压力传感器、电磁阀和耐三氧腐蚀管路等构成。采用PLC可编程控制器，在微电脑控制下实现预真空、注入、灭菌、排气等程序完成低温灭菌，经微生物模拟现场灭菌实验评价灭菌效果。结果：经5次模拟现场灭菌实验结果表明，三氧低温灭菌器运行灭菌流程后，三氧低温灭菌器在标准程序下对灭菌包内不锈钢导管管腔内钢针上、聚四氟乙烯导管管腔内、止血钳钳头上以及电线外皮各50个载体上污染的枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢均达到完全杀灭。结论：三氧低温灭菌器灭菌效果可靠，灭菌器整机结构紧凑，功耗小，可与消毒灭菌挂车配合使用，满足野战条件下的器械灭菌需要。

三氧；低温灭菌；野战卫生装备；三氧灭菌剂

在野战救治和抢险救灾等特殊环境下，为保证急救手术器械的快速灭菌复用，多采用便携式高温蒸汽灭菌器或消毒灭菌挂车来实现，虽然在运输携带和部署方面较方便，但在使用中也存在明显不足[1-3]。首先是对一些不耐高温和高压的手术器械无法进行消毒灭菌，使用范围有局限；其次是蒸汽灭菌设备功耗大，对水质要求高，需要处理过的软化水或配备软水器[4-6]。现有的甲醛、环氧乙烷及戊二醛等低温灭菌技术，所需灭菌时间长，设备体积大，所使用的灭菌剂毒性强，运输、携带、储存要求条件高，不适合于野战条件下的快速消毒灭菌[7-9]。

三氧是一种公认的广谱高效灭菌剂，具有广谱、高效、安全、无残留和易获取等特点，利用氧气或压缩空气即可随时制备，无需储存，十分适合野战条件下灭菌使用[10-11]。为此，本研究设计一款集预真空、注入、灭菌及排气为一体的微电脑控制的全自动野战三氧低温灭菌器，以满足对低温灭菌的需要，同时也可与消毒灭菌挂车组合使用，保障野战条件下对各类手术器械的快速及安全灭菌。

1 野战三氧低温灭菌器灭菌原理

三氧灭菌是一种溶菌级灭菌方法，具有强氧化性，杀菌彻底，无残留和杀菌广谱，可通过氧化分解细菌内部葡萄糖所需要的酶，使细菌灭活死亡，也可直接与细菌和病毒作用，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡；或者透过细胞膜组织侵入细胞内，改变细胞的通透性，导致细胞溶解死亡[12-14]。三氧是气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒和真菌等，可破坏肉毒杆菌毒素，对霉菌也有极强的杀灭作用[15-16]。由于三氧是由氧分子携带一个氧原子所组成，性质不稳定，常温下很快就会自行分解成氧气，不存在有毒残留物，是一种无污染的灭菌剂。

2 野战三氧低温灭菌器结构设计

野战三氧低温灭菌器整机采用微电脑程序自动控制，由灭菌舱、真空系统、三氧发生和注入系统、三氧分解系统及控制系统等部分组成，连接管路及元器件均采用耐三氧腐蚀材料制作，微电脑控制系统通过各类传感器、电磁阀等控制灭菌器各系统按照程序自动运行工作。整机重量＜100 kg，可作为野战消毒灭菌模块的一部分，安装固定在消毒灭菌挂车上或方舱内，以满足机动和便携运输需要。系统结构如图1所示。

图1 野战三氧低温灭菌器系统结构框图

2.1 灭菌舱

灭菌舱体采用316不锈钢制作，舱内安装有加热器、三氧浓度传感器、温度传感器及压力传感器，控制系统通过各个传感器来精确控制舱内的三氧浓度、温度及压力在设定范围内。灭菌舱通过耐三氧腐蚀管路、电磁阀与真空系统、三氧发生系统、分解系统及大气相连，舱门设有连锁保护，确保舱门关闭后程序才能运行。

2.2 预真空系统

预真空系统采用体积小、重量轻及低噪音的无油真空泵，与相关管道和电磁阀组合形成一套小型预真空系统，与三氧储存器、灭菌舱和三氧分解器相连，在微电脑控制系统控制下工作，按照程序在不同阶段对三氧储存器和灭菌舱进行稳定和高效的预真空，抽出的气体经过三氧分解系统排出。

2.3 三氧发生和注入系统

三氧发生系统由三氧发生器、三氧存储罐、三氧浓度传感器、压力传感器、电磁阀和耐三氧腐蚀管路等构成。三氧发生器选用高压放电式高频发生器，具有体积小、功耗低及臭氧产量大的优点，以纯氧或洁净压缩空气为原料。

三氧发生和注入系统工作过程为：启动灭菌程序，三氧发生器工作产生三氧气体，前期达不到要求浓度的三氧气体不进入存储罐，由分解系统排出，待三氧浓度达到要求时，将其注入存储罐，当存储罐内压力上升达到设计值后，存储罐内三氧气体注入灭菌舱，重复上述过程，直到灭菌舱内压力达到设定值为止。

2.4 三氧分解系统

三氧分解系统的作用是将灭菌器排出的三氧分解成无害气体并排出，由分解室、加热器及温控器组成，分解室内装填三氧分解催化剂，分解室工作温度设定在60 ℃(＞60 ℃三氧会很快分解，同时，也有利于保持催化剂干燥)。三氧分解室与三氧发生系统和抽真空系统相连接，可将三氧发生系统初始工作时产生的低浓度三氧气体及灭菌舱中抽真空时排出的三氧分解后排出。

2.5 控制系统

控制系统由可编程逻辑控制器、三氧浓度传感器、温度传感器、压力传感器、电磁阀以及液晶操作屏组成，灭菌运行控制程序为：①将待灭菌器械按要求包装好后放入灭菌舱内，舱门关闭到位后，启动灭菌程序，三氧发生系统产生设定浓度的三氧气体到储气罐；②真空系统开始对灭菌舱抽真空，排除舱内空气和水分，当灭菌舱真空度达到设定值(80 Pa)后，储气罐内的三氧气体注入到灭菌舱内；③灭菌舱内三氧浓度达到设定值(80 mg/L)后，在设定的温度(35 ℃)和压力(100 kPa)的条件下灭菌30 min；④重新抽真空并重复上面的过程，再次灭菌30 min，最后经抽真空排气干燥，完成一个灭菌过程。系统控制流程如图2所示。

图2 野战三氧低温灭菌器系统控制流程图

3 野战三氧低温灭菌器灭菌效果检测

为检验灭菌效果，对野战三氧低温灭菌器进行了微生物模拟现场灭菌实验，分别选取内置沾染枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢钢针的不锈钢导管、管腔内沾染枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢的聚四氟乙烯导管、沾染枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢的止血钳、外皮沾染枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢的电线等4种材料为实验材料，每种实验材料各准备10份，分别按要求包装，采用标准程序对每种实验材料进行灭菌，完成灭菌后对实验材料进行灭菌效果检测。经5次模拟现场灭菌实验结果表明，三氧低温灭菌器运行一个灭菌流程后，不锈钢导管管腔内钢针上、聚四氟乙烯导管管腔内、止血钳钳头上、电线外皮上沾染的枯草杆菌黑色变种芽孢和嗜热脂肪杆菌芽孢能完全杀灭，达到灭菌要求。

4 结语

全自动野战三氧低温灭菌器采用高效、广谱、安全以及无残留的三氧为灭菌剂，以纯氧或空气为原料，获取简单，开机即可制备，无需携带和储备；灭菌器整机结构简单、紧凑，且功耗小，操作简便；灭菌器可安装固定于车厢或方舱内，运输方便，机动能力强。三氧低温灭菌器灭菌效果可靠，适用范围广，可作为野战消毒灭菌模块的一部分，与蒸汽灭菌设备组合搭配使用，使野外条件下的灭菌手段更加完善合理，满足野战及抢险救灾的需要。

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Development of full-automatic low temperature ozone sterilizer of using in field/

从
CHEN Qing-ying, ZHANG Xin-guo, SONG Tian-yi, et al//
China Medical Equipment,工2017,14(10):1-3.

Objective: To develop an full-automatic low temperature ozone sterilizer of using in field so as to satisfy the requirement of rapidly low temperature sterilization for instrument and apparatus under field condition.Methods: Ozone was adopted as sterilizing agent, and the low temperature sterilization was achieve through forevacuum, injection, sterilization and exhaustion under the control of microcomputer. And then the sterilization effects were evaluated through simulated field experiment of sterilization for microorganism. Results: The results of 5 times simulated field experiment of sterilization for microorganism indicated that all of the contaminated black varietas endospore of Bacillus subtilis and Bacillus stearothermophilus endospore, which respectively existed in 50 carriers of draw point in stainless steel conduit, 50 carriers of the cavity of polytetrafluoroethylene conduit,50 carriers of tip of haemostatic forceps and 50 carriers of scarfskin of electric wire in sterilization package, were completely exterminated under the standard procedure of ozone low temperature sterilizer after one sterilization flow of the sterilizer. Conclusion: The ozone low temperature sterilizer has series of advantages, such as reliable effect, compact construction and low power dissipation, and it can match with trailer of sterilizer for satisfying the requirement of sterilization under field condition.

Ozone; Low temperature sterilization; Field medical device; Ozone disinfectant

Jinan Military General Hospital of PLA, Jinan 250031, China.

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.10.001

陈庆莹,男,(1965- ),硕士，副主任医师。济南军区总医院副院长，

2017-07-24

1672-8270(2017)10-0001-03

R197.39

A

原济南军区医药卫生面上项目(CJN14C069)“野战三氧低温灭菌器的研制”

①济南军区总医院 山东 济南 250031

②济南军区总医院医务部 山东 济南 250031

③济南军区总医院医学工程科 山东 济南 250031

④济南军区总医院消毒供应中心 山东 济南 250031

*通讯作者：mbw163sd@163.com