嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置的設(shè)計(jì)及其效果評(píng)價(jià)

金春鋒　宋成利　夏信群

嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置的設(shè)計(jì)及其效果評(píng)價(jià)

金春鋒①②宋成利①夏信群②

金春鋒,男,(1980- ),碩士研究生。上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院、杭州泰林生物技術(shù)設(shè)備有限公司，研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程。

目的：設(shè)計(jì)嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置，為解決現(xiàn)有嬰兒培養(yǎng)箱消毒效果不徹底，以及嬰兒培養(yǎng)箱塑料外殼老化影響使用壽命的問題。方法：利用汽化過氧化氫能殺滅芽孢的原理，設(shè)計(jì)一款采用可編程序控制器(PLC)及觸摸屏等技術(shù)的嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置，由汽化過氧化氫發(fā)生器、容納嬰兒培養(yǎng)箱的不銹鋼艙柜及氣體連通管路等組成。將嬰兒培養(yǎng)箱清潔干燥后推入不銹鋼艙柜，設(shè)置好參數(shù)后一鍵啟動(dòng)，消毒結(jié)束后推出培養(yǎng)箱即可，消毒效果通過化學(xué)指示劑變色情況和生物指示劑的殺滅情況進(jìn)行判斷。結(jié)果：該終末消毒裝置氣體分布均勻、無消毒死角，低溫消毒效果好且易于驗(yàn)證。嬰兒培養(yǎng)箱具有材料兼容性好、安全可靠及操作方便等特點(diǎn)，化學(xué)指示劑由綠色變?yōu)辄S色，生物指示劑嗜熱脂肪芽孢桿菌培養(yǎng)7 d，無細(xì)菌生長(zhǎng)。結(jié)論：嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置消毒效果好，易于驗(yàn)證，其材料兼容性好，安全可靠，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在臨床新生兒科及危重科室嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒中具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

嬰兒培養(yǎng)箱；汽化過氧化氫；消毒裝置

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.

嬰兒培養(yǎng)箱在危重新生兒疾病救治過程中發(fā)揮著重要的作用，但在使用過程中的污染容易導(dǎo)致危重新生兒院內(nèi)感染。目前，國(guó)內(nèi)尚無統(tǒng)一的嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒規(guī)范[1]。醫(yī)院在用的嬰兒培養(yǎng)箱均無內(nèi)置的消毒裝置，終末消毒主要采用500 mg/L的含氯消毒液擦拭、酸性氧化電位水擦拭消毒、紫外燈照射以及床單位臭氧消毒器等方式[2-4]。采用擦拭的方法其工作量大，且僅限于機(jī)箱外部，存在空氣過濾器等部件擦拭不到位而造成的消毒不徹底[5-8]。而紫外線照射對(duì)箱體的表面穿透性差，不易于照射到箱內(nèi)所有的孔道和凹陷處[9]。培養(yǎng)箱殼體本身存在老化，易產(chǎn)生銀紋甚至開裂，影響產(chǎn)品的使用壽命。使用3%過氧化氫消毒液超聲霧化對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱表面進(jìn)行消毒的方法成本較低，但僅僅是對(duì)培養(yǎng)箱內(nèi)部消毒，不能對(duì)整體進(jìn)行徹底消毒，同時(shí)存在霧化后過氧化氫的泄漏擴(kuò)散后被醫(yī)護(hù)人員吸入的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)消毒不徹底存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)[10-11]。在國(guó)外，有采用10%～20%過氧化氫超聲霧化或福爾馬林熏蒸的方法[12-13]。汽化過氧化氫在醫(yī)療設(shè)備和救護(hù)車內(nèi)的消毒也有應(yīng)用，材料的兼容性較好[14-15]。

本研究通過汽化過氧化氫發(fā)生器對(duì)不銹鋼艙體內(nèi)的嬰兒培養(yǎng)箱整體進(jìn)行滅菌，測(cè)試不銹鋼艙體內(nèi)過氧化氫分布均勻性及其滅菌效果，通風(fēng)排殘后檢測(cè)滅菌后的嬰兒培養(yǎng)箱內(nèi)部過氧化氫的殘留水平，其結(jié)果顯示，該方法可滿足臨床對(duì)嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒的需求，汽化過氧化氫消毒技術(shù)作為嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒方案是安全和有效的。

1　嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置結(jié)構(gòu)與工作流程

1.1消毒裝置結(jié)構(gòu)

嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置由汽化過氧化氫發(fā)生器、不銹鋼艙柜及兩者相連的進(jìn)氣和回氣管路組成。①汽化過氧化氫發(fā)生器是整個(gè)嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置的核心部件，由觸摸屏、可編程序控制器(programmable logic controller，PLC)、回氣接口、催化器、風(fēng)機(jī)、除濕部件、高效過濾器、預(yù)加熱器、過氧化氫加藥系統(tǒng)、汽化器以及出氣接口等構(gòu)成；②不銹鋼艙柜是提供終末消毒的空間，為保證消毒氣體不外泄，該艙柜必須嚴(yán)格密封，采用304不銹鋼經(jīng)氬弧焊滿焊而成，艙體正面設(shè)有充氣密封膠條的門，同時(shí)門上設(shè)有電子鎖，在整個(gè)消毒周期內(nèi)確保不會(huì)發(fā)生非預(yù)期打開，避免過氧化氫氣體泄露對(duì)人員造成的傷害(如圖1所示)。

圖1　嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置硬件組成框圖

1.2工作流程

當(dāng)嬰兒出暖箱后或連續(xù)使用＞7 d者須更換培養(yǎng)箱，將水槽部件拆下，經(jīng)清潔干燥后將嬰兒培養(yǎng)箱整體推入不銹鋼艙柜[2]。其工作流程如圖2所示。

圖2　嬰兒培養(yǎng)箱消毒裝置工作流程圖

2　嬰兒培養(yǎng)箱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理與實(shí)現(xiàn)

(1)核心部件汽化過氧化氫發(fā)生器系統(tǒng)采用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽化過氧化氫的供應(yīng)、自動(dòng)消毒循環(huán)以及消毒結(jié)束嬰兒培養(yǎng)箱取出等環(huán)節(jié)。汽化過氧化氫氣體送入不銹鋼艙柜的全過程可達(dá)到全自動(dòng)控制的要求。整個(gè)汽化過氧化氫發(fā)生器由催化器、風(fēng)機(jī)、除濕器、高效過濾器、預(yù)加熱器、過氧化氫加藥系統(tǒng)、汽化器以及進(jìn)回氣接口等組成。系統(tǒng)控制采用西門子S7-200系列PLC結(jié)合人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)，人機(jī)界面采用西門子觸摸屏，具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制2種操作方式：①手動(dòng)控制，人為在觸摸屏上操作設(shè)備的啟停，觸摸屏傳送指令到PLC中，最終由PLC給需要?jiǎng)幼鞯慕K端控制部件發(fā)送執(zhí)行指令，完成全部流程；②自動(dòng)控制，在觸摸屏上的參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)下設(shè)定除濕濕度、消毒調(diào)節(jié)時(shí)間和流量、消毒時(shí)間及流量以及通風(fēng)除殘時(shí)間，設(shè)置完成后→按一鍵啟動(dòng)的執(zhí)行指令→PLC的CPU按照本系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行邏輯編寫的程序→給需要?jiǎng)幼鞯慕K端設(shè)備逐個(gè)發(fā)送執(zhí)行指令→完成全部流程。

(2)不銹鋼艙柜由進(jìn)氣口、出氣口、閥門組、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、進(jìn)料門、出料門、高效過濾器、PTC輔助加熱器、不銹鋼艙體、充氣密封條、密封條固定卡槽、充氣嘴、氣動(dòng)控制系統(tǒng)以及電器控制系統(tǒng)等組成。

(3)汽化過氧化氫發(fā)生器和不銹鋼消毒艙體的對(duì)接。通過兩條獨(dú)立的能耐受過氧化氫氣體的硅膠管，將汽化過氧化氫發(fā)生器的出氣口和不銹鋼艙柜的進(jìn)氣口通過DN32標(biāo)準(zhǔn)快接相連，另一條將發(fā)生器的進(jìn)氣口與艙柜的出氣口相連；電器控制部分通過控制線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

3　嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置消毒方法

3.1嬰兒培養(yǎng)箱的推入

在不銹鋼艙柜的人機(jī)操作觸摸屏上按“開門”按鈕，此時(shí)控制信號(hào)反饋給艙門并控制充氣密封條的排氣閥放氣，數(shù)秒后艙門鎖緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)退出，艙門開啟后將嬰兒培養(yǎng)箱推入傳遞艙內(nèi)。

3.2自動(dòng)或手動(dòng)消毒循環(huán)

艙門關(guān)閉后感應(yīng)到開關(guān)階段后信號(hào)，艙門的鎖緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)縮進(jìn)，數(shù)秒后充氣密封條充氣閥打開，對(duì)密封條進(jìn)行充氣，艙門與艙柜柜體之間密封牢固。開啟過氧化氫發(fā)生器，點(diǎn)擊進(jìn)入聯(lián)機(jī)界面。在艙體的人機(jī)操作觸摸屏上，按“自動(dòng)運(yùn)行”按鈕，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行界面，不銹鋼艙柜將自動(dòng)與過氧化氫發(fā)生器聯(lián)機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)按設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行除濕、調(diào)節(jié)消毒、消毒及排殘通風(fēng)等步驟。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行除濕、消毒循環(huán)及排殘時(shí)，閥門、循環(huán)風(fēng)機(jī)及PTC加熱器自動(dòng)開啟，過氧化氫發(fā)生器運(yùn)行，進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)及出風(fēng)風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)時(shí)，閥門、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)及出風(fēng)風(fēng)機(jī)全部開啟，循環(huán)風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，過氧化氫發(fā)生器待機(jī)。進(jìn)入的氣體和從不銹鋼艙柜流出的氣體均經(jīng)過高效過濾器過濾，整個(gè)過程中濕度、溫度及壓力傳感器將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保證嬰兒培養(yǎng)箱的消毒參數(shù)處于可控狀態(tài)，全程自動(dòng)消毒時(shí)間約需90 min。

3.3嬰兒培養(yǎng)箱取出

自動(dòng)消毒循環(huán)結(jié)束后可根據(jù)不銹鋼艙體上狀態(tài)指示燈，按“開門”按鈕，此時(shí)艙門的充氣密封條通過排氣閥開始放氣，數(shù)秒鐘后艙門的鎖緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)退出，此時(shí)可以開啟艙門，將消毒完成的嬰兒培養(yǎng)箱取出。將終末消毒完成的培養(yǎng)箱存放至清潔、干燥的環(huán)境中待用。

3.4培養(yǎng)箱消毒裝置的安全性及便利性

總體設(shè)計(jì)遵循安全有效、操作方便的設(shè)計(jì)原則。消毒裝置所有性能要求中，安全是最高要素，即保障安全性就必須保證裝置運(yùn)行的可靠性。因此，在設(shè)計(jì)中增加艙門的鎖定功能，避免在消毒過程中人為非預(yù)期的打開，對(duì)人員和環(huán)境起到保護(hù)作用。在消毒裝置的可靠性上選用觸摸屏加PLC的控制方式，產(chǎn)品抗干擾性好，確保消毒能順利完成；消毒參數(shù)設(shè)置好后一鍵啟動(dòng)，操作方便，后續(xù)如消毒參數(shù)不改變，消毒裝置能自動(dòng)保存所需參數(shù)，無需再次輸入。

4　嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置的試驗(yàn)與應(yīng)用

(1)嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定：①除濕相對(duì)濕度(relative humidity，RH)為40%；②調(diào)節(jié)階段時(shí)間為20 min，流量為2.5 g/min；③滅菌階段時(shí)間為40 min，流量為2.0 g/min，通風(fēng)時(shí)間為100 min。

(2)在不銹鋼艙柜內(nèi)進(jìn)行指示劑布點(diǎn)：①將嗜熱脂肪芽孢桿菌生物指示劑(BI)6片、化學(xué)指示劑(CI)22片布置在待消毒的嬰兒培養(yǎng)箱上及不銹鋼艙柜內(nèi)；②經(jīng)自動(dòng)循環(huán)消毒后各布點(diǎn)位置化學(xué)指示劑變色均勻(由綠色變?yōu)辄S色)，過氧化氫分布均勻性較好；③生物指示劑培養(yǎng)7 d后所有接種滅菌過的生物指示劑、培養(yǎng)基及陰性對(duì)照均無菌生長(zhǎng)，陽(yáng)性對(duì)照有菌生長(zhǎng)。

(3)嬰兒培養(yǎng)箱過氧化氫殘留測(cè)試結(jié)果記錄。消毒結(jié)束后在嬰兒培養(yǎng)箱的頂部、底部等區(qū)域用德爾格低濃度過氧化氫檢測(cè)儀測(cè)試后，分別為0.3 ppm、0.6 ppm及0.8 ppm，均低于可接受標(biāo)準(zhǔn)(＜1 ppm)。測(cè)試結(jié)果見表1。

表1　嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒后過氧化氫殘留值(ppm)

5　結(jié)論

嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒裝置是采用汽化過氧化氫消毒的一種低溫、安全及環(huán)保的方法，艙柜的設(shè)計(jì)依據(jù)醫(yī)院主流的嬰兒培養(yǎng)箱尺寸，并能兼容眾多品牌?；赑LC及觸摸屏控制技術(shù)，該裝置的可靠性好，一鍵啟動(dòng)自動(dòng)完成消毒，可提高工作效率，降低工作強(qiáng)度；經(jīng)化學(xué)指示劑和含菌量達(dá)106嗜熱脂肪芽孢桿菌的挑戰(zhàn)試驗(yàn)顯示，其消毒效果好且易于驗(yàn)證。同時(shí)，氣態(tài)過氧化氫對(duì)塑料、電子元件等材料兼容性好，避免嬰兒培養(yǎng)箱的早期老化，延長(zhǎng)其使用壽命。該裝置可為臨床新生兒科及危重科室嬰兒培養(yǎng)箱終末消毒的院內(nèi)感染控制領(lǐng)域提供新裝備，有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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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上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院 上海 200093

②杭州泰林生物技術(shù)設(shè)備有限公司 浙江 杭州 310052

2014-08-27