全自动紫外线消毒技术在新型冠状病毒核酸检测实验室中的应用

王宁 张勇 黄本林 冷丽 朱星成

作者单位：655000 云南曲靖，曲靖市第二人民医院医学检验科（王宁、黄本林、冷丽、朱星成），医学装备管理部（张勇）

新型冠状病毒肺炎（新冠肺炎）疫情由世界卫生组织（World Health Organization，WHO）宣布为“国际关注的突发公共卫生事件”，是以新发病原体新型冠状病毒（2019 novel coronavirus，2019-nCoV）引起的以肺炎为主要症状的感染性疾病［1-2］。2019-nCoV具有较强的致病力和传染力，人类普遍易感，患者是最主要的传染源。2019-nCoV 对紫外线和热敏感，56 ℃持续30 min、75%乙醇、含氯消毒剂以及过氧乙酸等脂溶性消毒剂均可有效地灭活病毒［3］。在临床实验室检查2019-nCoV 标本时，气溶胶传播是最主要的危险因素。2019-nCoV 气溶胶主要由医务人员防护服和实验室地板表面的沉积病毒再悬浮形成［4］，实验室在进行核酸检测时做好个人防护，降低感染风险，并在实验结束后要注意给实验室彻底消毒。生物安全实验室的消毒范围主要包括实验室环境、室内空气、工作人员手、废弃标本以及实验室污物等的消毒，对实验室进行终末消毒可采用汽化（或干雾）过氧化氢消毒机进行空气与物品表面联合消毒法［5］。空气消毒是指杀死漂浮在密闭空间空气中的微生物和病毒，使其无害化的处理［6］。各类空气消毒技术的应用可有效防止当感染源以随机方式出现时，2019-nCoV 通过空气（尤其是气溶胶）传播形成聚集性感染的必要选择［7］。曲靖市第二人民医院的医护人员发明了一种实验室全自动紫外线消毒灭菌系统，并已获得国家实用新型专利（专利号：ZL 2022 2 0568100.4），并在2019-nCoV 核酸检测实验室及医疗场所推广运用该技术，保证了实验室全过程的全面自动消毒灭菌效果，避免紫外线对人体的伤害［8］，现介绍如下。

1 智能化紫外线消毒技术的产生背景

在2019-nCoV 的核酸样品处理、核酸提取和检测过程中，为避免实验室气溶胶传播，应定期对实验室采用紫外线照射消毒［9］。2019-nCoV 核酸检测实验室分区清晰，使用频繁，在检测过程中工作人员需要在不同的实验区域内进行操作，如进行样品转运及核酸提取后转移到扩增间等过程中，需要多次打开转运窗口。我院临床实验室及样本品传递窗均采用紫外线照射进行空气消毒，在检测任务繁重和工作繁忙时，使用后工作人员会发生忘记开紫外线灯或开紫外线灯后又忘记关，造成紫外线灯长时间处于开启状态，不仅会减少紫外线灯使用寿命，还会消耗不需要的电能［8］。若忘记关闭紫外线灯时工作人员进入实验室，紫外线容易对人体皮肤、眼睛等造成伤害；使用紫外线消毒，需要进行登记和记录，增加工作量。实验室管理不当会导致院内感染，为了达到感染控制的要求，减少检验人员的工作量，有效地保证全过程全面自动化紫外线照射灭菌，又可以避免对人体的伤害，消毒时间到立即关闭紫外线灯，不会浪费电力消耗［10］，自动准确计算紫外线灯管使用时间，保证灭菌灯使用寿命及使用效能，传递窗全自动消毒灭菌系统具有很好的意义。

2 智能紫外线消毒技术的设计依据

紫外线是一种电磁波，分为长波、中波和短波，短波紫外线可杀菌，用254 nm 的紫外线光谱照射细菌或病毒时，其DNA 或RNA 会吸收照射的光子能量，形成胸腺嘧啶二聚体，微生物遗传物质的复制能力被抑制，遗传物质丢失，导致生长性细胞死亡或再生性细胞死亡［11-13］，从而达到消毒灭菌的目的。

紫外线灯的杀菌效果受紫外线照射时间长短的影响。国家标准GB19258《紫外线杀菌灯》指出，采用紫外线灯杀菌的最佳照射时间为30 min［14-15］。本实验室设计了一套无需人工值守的多功能紫外线消毒灭菌控制系统［16］，可保证全过程全自动紫外线消毒灭菌效果，兼具人体与紫外线零接触、省电、自动准确记录紫外线灯使用时间等优点。

3 智能紫外线消毒技术的构建

3.1 传递窗全自动消毒灭菌系统

3.1.1 研究背景 传递窗作为清洁区域传递物品的一种辅助设备，用于清洁区与清洁区、非清洁区与清洁区之间传递较小物品，减少清洁区的开门次数，最大限度地降低清洁区污染［17］。传递窗通常采用紫外线灯进行消毒［15］。

3.1.2 工作原理 每次打开传递窗内门或外门，使用后关闭内外门延迟10 s自动开启紫外线灯，30 min后自动关闭，延迟时间和开启时间均可设置。消毒期间可随时打开内外门取出或放置物品，内门或外门打开后，紫外线灯立即关闭，计时器自动停止计时并清零，内门和外门同时关闭后延迟10 s 紫外线灯再次开启并重新开始计时，延时时间可设置［17］。传递窗全自动消毒灭菌系统的接线原理示意图见图1，传递窗全自动消毒灭菌系统实物图见图2。

图1 一种传递窗全自动消毒灭菌系统接线原理示意图

图2 样本传递窗全自动消毒灭菌系统实物图

3.1.3 技术创新点 ① 使用两个双控连锁开关连接手动模式和自动模式。手动开关的作用是，在自动消毒灭菌系统发生故障且不能立即维修的情况下，可以手动直接打开紫外线灯进行消毒，在系统正常工作的情况下手动开关处于关闭状态，当自动消毒系统修复后开启自动消毒，手动开关立即断开，两部分独立工作，互不干扰。② 自动计算传递窗紫外线灭菌灯累计使用时间，使紫外线灯管在规定的使用寿命内正常工作，保证紫外线灯管的照射强度及消毒灭菌效果，减少医院交叉感染的发生，能有效保证消毒彻底。③ 更换紫外线灯管后，通过开关复位，可以记录新灯管的使用时间。④ 每次使用传递窗都进行消毒灭菌，以确保防止医院感染［14-15］。

3.2 核酸实验室全自动消毒灭菌控制系统

3.2.1 研究背景 在新冠肺炎疫情形势下，核酸检测实验室承担了大量检测任务，样本处理、核酸提取均在样本间进行，样本处理后需对实验室进行消毒。紫外线灭菌具有价格便宜、使用方便、操作简单、杀菌作用强、无没有化学残留等优点，但若接触人体，会对皮肤、眼睛等造成伤害。目前，将紫外线照射方法一般用于诊疗环境的终末消毒［18］。紫外线杀菌不能解决消毒时人应离场的问题，如果暴露的皮肤被紫外线灯照射，会发生红肿、疼痒、脱屑等情况；重者还可以引起癌症、皮肤肿瘤等。此外，紫外线对眼睛也有损害，会对视网膜、角膜产生炎症，长期照射可引起白内障。在消毒过程中，人工控制紫外线消毒开关和手工记录消毒时间，不能做到准确无误，可能会导致灯管检查和更换提前或延迟，提前更换增加支出和工作量，延迟更换存在消杀不彻底的潜在危险［16］。研究制备的全自动消毒灭菌系统不仅可以保证全程自动消毒效果，避免紫外线对人体的伤害，还可以在不浪费电能消耗的前提下，自动、准确计算紫外线灯管的使用时间，保证紫外线灭菌灯的使用寿命，具有较高的使用价值［11］。

3.2.2 工作原理 实验室全自动消毒灭菌控制系统包括双控开关、空气开关、万能转换开关及机械定时开关，构成开关控制系统，分为自动和应急两种模式，自动模式通过门控自动开关控制系统控制紫外线灯的接通和断开；应急模式通过机械定时开关控制紫外线灯开启和关闭；电源火线连接双控开关，一路输出到照明灯，另一路输出到紫外线灯控制系统，通过双控开关切换照明和消毒。实验室全自动消毒灭菌控制系统的接线原理示意图见图3，实验室全自动消毒灭菌控制系统实物图见图4。

图3 一种实验室全自动消毒灭菌控制系统接线原理示意图

图4 实验室全自动消毒灭菌控制系统实物图

3.2.3 技术创新点 ① 自动控制紫外线灯开关、灯管打开后自动记录工作时间、及时监测灯管的运行状态；② 有自动和手动两种运行模式；③ 自动模式全过程不用手动干预，安全可靠，全程无死角，可对传播媒介进行消毒灭菌，保证符合感染控制要求；④ 完全避免人体与紫外线的接触，为紫外线灯管的检查和更换提供准确依据，自动记录消毒时间，彻底解决手工记录漏记或记录不准确带来的潜在危险，减少医护人员的工作量［19］。

4 讨论

2019-nCoV 核酸检测实验室分区显示，实验过程中工作人员需进入不同区域进行实验操作，传递窗需反复打开接收、传递标本和物品，若如果实验室及和传递窗没有完全未能彻底杀菌，则存在实验室污染和操作人员感染风险。智能化紫外线消毒技术既能可以有效保证实验室全过程的全面自动灭菌，避免紫外线对人体的伤害，自动、准确地记录对紫外线灯管的使用时间，保证紫外线灭菌灯的使用寿命及消毒效果，解决工作人员忘记开启紫外线灯和手工记录不准确造成的安全隐患［3］，减少工作人员工作量。本研究设计了传递窗全自动消毒灭菌系统，解决了手动操作中因忘记使用紫外线灯消毒而导致实验室污染工作人员被感染的风险问题，又有效保证了全过程全面灭菌；同时，也可以避免因忘记熄灭紫外线灭菌灯而导致的灯管消耗使用时间缩短的问题［17］。期间通过累计计时器自动准确记录灯管的累计使用时间，为灯管的检测和更换灯管提供依据，避免浪费。传递窗全自动消毒灭菌系统适用于2019-nCoV 核酸检测实验室试剂准备区、样本制备区、核酸扩增区、产物分析区及病原微生物实验室、洁净手术室、隔离病区、工业等所用区域的传递窗，值得大力推广。

实验室全自动消毒灭菌控制系统不仅适用于2019-nCoV 核酸检测实验室，还适用于发热门诊、隔离病房、普通病区治疗室等所有需要用紫外线灯消毒的场所。我院在2019-nCoV 核酸检测实验室、发热门诊及医疗废物暂存所安装和使用，经过5 个月的运行，取得了很好的效果。传递窗全自动消毒灭菌系统、实验室全自动消毒灭菌控制系统均具有自动消毒、自动记录消毒时间、使用方便、价廉、杀菌作用强、无化学残留、工艺简单、易于全面推广等优点，全自动消毒灭菌系统的推广运用，对于实施“安全有效、科学精准”的消毒策略，防止2019-nCoV 传播流行，避免过度使用消毒剂造成的污染和危害具有重要意义，值得大力推广。

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