一種新型醫(yī)用動(dòng)態(tài)空氣消毒機(jī)對MTB等病原微生物殺菌效果的研究

劉志永　王帥　張?zhí)煊睢⊥辆躺∽T守勇　謝小?！「邅喢簟√七\(yùn)祥　姜火風(fēng)　謝武

空氣消毒是醫(yī)院預(yù)防和控制感染的重要措施，包含光觸媒技術(shù)[1-4]的多重空氣凈化消毒技術(shù)組合的空氣消毒機(jī)具有高效性、徹底性、穩(wěn)定性、無二次污染、無臭氧及噪音危害、除臭等特點(diǎn)，是對目前傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)空氣凈化消毒機(jī)的重要變革。我國作為全球結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國家之一[5]，結(jié)核病發(fā)病例數(shù)仍然較多，并且疫情下降緩慢，離消除結(jié)核病的目標(biāo)仍有相當(dāng)大的差距[5]。《中國結(jié)核病防治規(guī)劃實(shí)施工作指南(2008 年版)》指出：“通常環(huán)境控制的情況下，很難消除各類人群暴露于結(jié)核分枝桿菌的風(fēng)險(xiǎn)，這就需要在高危區(qū)域使用多種環(huán)境控制措施以降低空氣中飛沫濃度。這些措施包括自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、紫外線照射、高效微?？諝膺^濾器”[6]。因此，探索動(dòng)態(tài)環(huán)境狀態(tài)下新型多重凈化消毒技術(shù)組合的醫(yī)用動(dòng)態(tài)空氣消毒機(jī)(日本ANDES電氣株式會(huì)社生產(chǎn)，型號為：BM-S501A，以下簡稱“新型空氣消毒機(jī)”)對病原微生物殺菌的效果，特別是對結(jié)核分枝桿菌(MTB)(因MycobacteriumbovisBCG和人型結(jié)核分枝桿菌對外界空氣環(huán)境有害因子抵抗力具有一致性[7]，出于生物安全考慮，本實(shí)驗(yàn)菌株采用MycobacteriumbovisBCG 菌株)的殺滅效果，尤其具有非常重要的意義。

本研究實(shí)驗(yàn)依據(jù)和方法： 中華人民共和國衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》(2002年版)；GB21551.3-2010附錄A(《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能空氣凈化器的特殊要求》)；中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(HJ 504-2009)。對“新型空氣消毒機(jī)”進(jìn)行較為系統(tǒng)的殺菌實(shí)驗(yàn)和環(huán)境臭氧濃度測定，為研究新型空氣消毒機(jī)抗菌效果提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。

材料和方法

一、材料

1.實(shí)驗(yàn)儀器：新型空氣消毒機(jī)(日本ANDES電氣株式會(huì)社生產(chǎn)，型號BM-S501A)；掃描電子顯微鏡(日本日立公司，型號SU9000)；超音波噴霧裝置(日本OMRON公司，型號NE-U078)；微生物氣溶膠濃縮采樣器(北京綠林創(chuàng)新公司，型號B5107-5761)；紫外可見分光光度計(jì)(美國哈希公司，型號B2226-4914)。

2.實(shí)驗(yàn)材料：營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基(英國OXOID公司)；7H11培養(yǎng)基(美國BD公司)；改良羅氏培養(yǎng)基(青島海博生物技術(shù)有限公司)；白色葡萄球菌8032菌株；MycobacteriumbovisBCG菌株。以上菌株由中國普通微生物菌種保管管理中心提供。

二、方法

(一)空氣模擬現(xiàn)場消毒實(shí)驗(yàn)

1.試驗(yàn)地點(diǎn)：廣東省微生物分析檢測中心氣霧室(30 m3)。

2.試驗(yàn)依據(jù)和方法：衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》(2002年版)。

3.白色葡萄球菌懸液制備：無菌接種白色葡萄球菌到營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基斜面，于37 ℃培養(yǎng)18～24 h，用5.0 ml吸管吸取3.0～5.0 ml營養(yǎng)肉湯加入斜面試管內(nèi)，反復(fù)吹吸，洗下菌苔。隨后，用5.0 ml 吸管將洗液移至另一無菌試管中，用電動(dòng)混合器混合(振蕩)20 s，或在手掌上振敲80次，以使細(xì)菌懸浮均勻。再用營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基稀釋至(1～5)×106菌落形成單位(CFU)/ml備用。

4.染菌氣霧室的制備：先把2間30 m3氣霧室的溫度和相對濕度調(diào)好(溫度23.5 ℃，濕度55%)，在消毒試驗(yàn)氣霧室中將新型空氣消毒機(jī)懸掛于其中一個(gè)氣霧室內(nèi)(稱為“試驗(yàn)組”)，另一個(gè)氣霧室不放置新型空氣消毒機(jī)(稱為“對照組”)。關(guān)閉氣霧室門后，以18.5 L/min的流量進(jìn)行噴菌，用氣溶膠發(fā)生器向2間氣霧室噴霧染菌；噴霧同時(shí)開啟攪拌器，噴霧結(jié)束后繼續(xù)攪拌5 min，使氣霧室內(nèi)空氣中菌落數(shù)達(dá)到1×105～5×105CFU/m3。

5.采樣及細(xì)菌計(jì)數(shù)：染菌結(jié)束后靜置5 min，將采樣器送至氣霧室中心1 m高處分別對2間氣霧室進(jìn)行消毒前采樣(采樣流量28.3 L/min)，采樣時(shí)間為2 min。然后對試驗(yàn)組氣霧室分別強(qiáng)檔運(yùn)行消毒機(jī)0 min(即消毒前采樣)和120 min，再按前法進(jìn)行消毒后采樣。然后，對照組氣霧室同時(shí)進(jìn)行采樣，取下采樣器平板，放置37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)48 h后觀察菌落數(shù)；計(jì)算對照組氣霧室和試驗(yàn)組氣霧室在試驗(yàn)開始前后空氣中的存活菌數(shù)量(菌落數(shù))，并按照下述公式計(jì)算細(xì)菌的自然消亡率(對照組)和殺滅率(試驗(yàn)組)。

(二)空氣現(xiàn)場自然菌消毒實(shí)驗(yàn)及臭氧濃度測定

1.試驗(yàn)測試地點(diǎn)：廣東省微生物分析檢測中心實(shí)驗(yàn)房(47 m3)。

2.試驗(yàn)測試依據(jù)和方法：衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》(2002年版)；中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(HJ 504-2009)。

3.空氣現(xiàn)場消毒試驗(yàn)：在溫度24.2 ℃，濕度53%條件下進(jìn)行。將新型空氣消毒機(jī)置于廣東省微生物分析檢測中心47 m3實(shí)驗(yàn)房內(nèi)后，按照說明書要求開機(jī)運(yùn)行120 min后采樣。使用采樣器以20 L/min 的抽風(fēng)量采樣，采樣時(shí)間為2 min；在距離地面1.0 m的高度，距離墻面1 m呈對角線分布設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)，采樣后平板在(36±1) ℃培養(yǎng)48 h，試驗(yàn)重復(fù)3次；每次試驗(yàn)結(jié)果取3個(gè)采樣點(diǎn)檢測的菌落數(shù)均值，分別計(jì)算細(xì)菌消亡率。

4. 空氣模擬現(xiàn)場消毒試驗(yàn)環(huán)境臭氧濃度測定：在溫度25 ℃，濕度54%條件下進(jìn)行。將新型空氣消毒機(jī)置于室內(nèi)后，按照說明書要求開機(jī)運(yùn)行120 min，并在關(guān)機(jī)60 min后依據(jù)HJ504-2009標(biāo)準(zhǔn)采集該環(huán)境中的空氣樣，測試其臭氧濃度。

(三)MycobacteriumbovisBCG消毒試驗(yàn)

1.試驗(yàn)地點(diǎn)：廣東省微生物分析檢測中心氣霧室(30 m3)。

2.試驗(yàn)依據(jù)和方法：GBGB21551.3-2010附錄A。

3.MycobacteriumbovisBCG菌株菌懸液制備：取MycobacteriumbovisBCG菌株復(fù)蘇后，挑取單菌落到2 ml 7H9培養(yǎng)基中培養(yǎng)2周，至A600值至0.5～0.8。然后取2 ml菌液放于100 ml 7H9培養(yǎng)基(重復(fù)2份)中培養(yǎng)2周，至A600值至0.8～1.0。

4.試驗(yàn)組染菌氣霧室的制備：把新型空氣消毒機(jī)置于氣霧室內(nèi)，懸掛放置，關(guān)閉氣霧室門，實(shí)驗(yàn)溫度23.5 ℃，濕度55%；啟動(dòng)氣溶膠發(fā)生器電源開關(guān)，以18.5 L/min的流率噴霧染菌5 min，使氣霧室內(nèi)空氣中的菌落數(shù)達(dá)到3×104～8×104CFU/m3。

5.樣品采集及消毒：染菌結(jié)束后，靜置5 min，把真空采樣器送至染菌氣霧室中心1 m高處，對氣霧室進(jìn)行消毒前采樣(采樣流率28.3 L/min，5 min)。開啟新型空氣消毒機(jī)，按照說明書要求開機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí)60 min后，按相同方式采樣。各組不同采樣時(shí)間點(diǎn)的溫度與濕度均一致。

6.對照組：如白色葡萄球菌試驗(yàn)一樣設(shè)置對照組氣霧室，采樣方式與時(shí)間點(diǎn)同試驗(yàn)組。

7.細(xì)菌培養(yǎng)和計(jì)數(shù)：取上述兩組不同時(shí)間點(diǎn)采樣時(shí)吸收瓶中的液體進(jìn)行0、10、100、1000、10 000倍稀釋，取稀釋液500 μl鋪平板(含有多黏菌素B 200 μg/ml，放線菌酮50 μg/ml，羧芐西林 50 μg/ml，甲氧芐啶 20 μg/ml，即711固體平板)，置37 ℃培養(yǎng)4周后，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，觀察對照組與試驗(yàn)組氣霧室不同時(shí)間點(diǎn)采樣樣品空氣中的存活菌數(shù)量(菌落數(shù))，計(jì)算自然消亡率(對照組)和殺滅率(試驗(yàn)組)(自然消亡率和殺滅率計(jì)算公式同上)。

結(jié)　　果

1.空氣模擬現(xiàn)場白色葡萄球菌消毒效果：試驗(yàn)組染菌氣霧室采用新型空氣消毒機(jī)開機(jī)后強(qiáng)檔運(yùn)行120 min，對空氣中白色葡萄球菌殺滅率為99.95%～99.97%，大于99.90%，達(dá)到了《消毒技術(shù)規(guī)范》對空氣模擬現(xiàn)場消毒效果的要求。對照組染菌氣霧室空氣中白色葡萄球菌的自然消亡率在20.45%以下，檢測結(jié)果見表1。

2.空氣現(xiàn)場自然菌消毒效果和空氣現(xiàn)場臭氧濃度測定結(jié)果：采用新型空氣消毒機(jī)開機(jī)后強(qiáng)檔運(yùn)行120 min，對空氣中自然菌消亡率為93.95%～94.32%，大于90.0%，達(dá)到了《消毒技術(shù)規(guī)范》對空氣現(xiàn)場消毒效果的要求，檢測結(jié)果見表2。消毒機(jī)開機(jī)后強(qiáng)檔運(yùn)行120 min，空氣中臭氧濃度為0.010 mg/m3，低于《消毒技術(shù)規(guī)范》中對空氣中臭氧允許濃度(0.2 mg/m3)，檢測結(jié)果見表3。

表1　新型消毒機(jī)對白色葡萄球菌的消毒效果

注表中“-”表示無變化

表2　新型消毒機(jī)對空氣中自然菌的消毒效果

表3　新型消毒機(jī)開機(jī)后對空氣中臭氧濃度的檢測結(jié)果

表4　新型消毒機(jī)對Mycobacterium bovis BCG菌株的消毒效果

注表中“-”表示無變化

3.空氣模擬現(xiàn)場對MycobacteriumbovisBCG的消毒效果：開機(jī)消毒作用60 min，對MycobacteriumbovisBCG菌株的殺滅率為99.61%～99.73%，大于99%，達(dá)到了GB21551.3-2010附錄A對空氣模擬現(xiàn)場的消毒效果要求，檢測結(jié)果見表4。

討　　論

使用粘接劑的光觸媒材料(電子顯微鏡 ×5000)　　　無粘接劑的角柱狀光觸媒材料(電子顯微鏡 ×5000)圖1　光觸媒材料結(jié)構(gòu)圖

空氣消毒是醫(yī)院感染控制的一項(xiàng)重要措施，空氣污染是造成呼吸系統(tǒng)感染及感染性疾病傳播的重要媒介。傳統(tǒng)的紫外線消毒除了對人體產(chǎn)生危害，其消毒效果受室內(nèi)溫度、濕度、照射距離、照射強(qiáng)度、燈管質(zhì)量、灰塵及消毒對象等諸多因素影響[8]。本實(shí)驗(yàn)所使用的新型空氣消毒機(jī)工作原理為：采用不含粘接劑的角柱狀光觸媒及電網(wǎng)擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的高壓靜電除塵、除菌消毒技術(shù)，以及高效濾網(wǎng)吸附技術(shù)和inti-fion負(fù)離子發(fā)生技術(shù)組合對空氣中的微塵、病原微生物進(jìn)行捕捉、滅活和分解。受紫外線輻射納米二氧化鈦(TiO2)表面發(fā)生水的光電催化分解作用，其產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化的蛋白質(zhì)，殺滅細(xì)菌。因光觸媒有凈化氣相和水中有機(jī)污染物、消毒滅菌方面的卓越能力，使其成為一種對人與環(huán)境無害，又可持續(xù)對環(huán)境空氣和表面生物因子和化學(xué)污染物具有凈化作用的方法之一，且與單一的物理和化學(xué)滅菌方法相比較更為高效[7-8]。

新型消毒機(jī)所采用的角柱狀光觸媒材料是一種不使用粘接劑的納米二氧化鈦(TiO2)的結(jié)晶體材料，較使用粘接劑的光觸媒材料的表面積更大，且角柱狀光觸媒不會(huì)被粘接劑所掩埋，從而使光觸媒的性能更高效，使用壽命得以延長(圖1)。此外特殊的無臭氧紫外燈不但能夠殺菌，更能促進(jìn)角柱狀光觸媒的催化作用，促使更加高效地殺滅空氣中的細(xì)菌和病毒。

因空氣中細(xì)菌、病毒通常是與微塵等顆粒物相結(jié)合的形式存在，因此能否高效捕捉空氣中的微塵顯得尤為重要。 新型空氣消毒機(jī)采用電網(wǎng)擾動(dòng)的高壓靜電技術(shù)，通過產(chǎn)生“格子亂流”的集電極結(jié)構(gòu)(圖2)可以實(shí)現(xiàn)更高效的微塵捕捉，通過集電極捕捉的微塵上附著的細(xì)菌、病毒等微生物在電場電荷的持續(xù)作用下，會(huì)迅速發(fā)生電解過程，由于快速的能量釋放，細(xì)菌的細(xì)胞壁會(huì)受到嚴(yán)重破壞而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[9]。

圖2　電網(wǎng)擾動(dòng)集電極結(jié)構(gòu)

此外本研究發(fā)現(xiàn)，新型空氣消毒機(jī)消毒結(jié)束后，其集電極集塵網(wǎng)和高效濾網(wǎng)及出風(fēng)口上也無存活的細(xì)菌。和市場普遍使用的紫外線照射方法、高壓靜電吸附方法、高效過濾器方法等空氣凈化消毒產(chǎn)品相比較，該設(shè)備可在人機(jī)共存環(huán)境狀態(tài)下運(yùn)行，其持續(xù)高效殺滅空氣中包括MTB(本實(shí)驗(yàn)采用MycobacteriumbovisBCG)在內(nèi)的各種病原微生物的能力、無臭氧及噪聲危害、清除空氣異味能力、除菌效果穩(wěn)定可靠、智能運(yùn)行、無二次污染等特點(diǎn)明顯，使其具有無可比擬的優(yōu)勢。因此，該款包含新型光觸媒技術(shù)的多重空氣凈化消毒機(jī)在室內(nèi)空氣環(huán)境中，尤其在呼吸系統(tǒng)傳染病感染風(fēng)險(xiǎn)高的醫(yī)療場所具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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