一種醫(yī)用穿戴消毒柜的研制

朱曉紅，哈小琴，楊江雄

（1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第940 醫(yī)院檢驗(yàn)科，蘭州730050；2.江蘇派沃能源發(fā)展有限公司，江蘇 無錫 214028）

0 引言

新型冠狀病毒肺炎疫情使得平日里不起眼的醫(yī)用穿戴消毒成了醫(yī)護(hù)人員最為關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。2020年7月10日，國家衛(wèi)生健康委為落實(shí)《國務(wù)院應(yīng)對(duì)新型冠狀病毒感染肺炎疫情聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制關(guān)于做好新冠肺炎疫情常態(tài)化防控工作的指導(dǎo)意見》（國發(fā)明電〔2020〕14 號(hào)）要求，緊急印發(fā)了《醫(yī)療機(jī)構(gòu)新型冠狀病毒核酸檢測(cè)工作手冊(cè)》。按照要求，一線高危工作的醫(yī)護(hù)人員防護(hù)穿戴均為一次性使用。而對(duì)于其他醫(yī)護(hù)人員的工作衣、帽、褲的日常消殺，實(shí)際上還是依賴傳統(tǒng)清洗和高壓鍋消毒。

目前，國內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)針對(duì)醫(yī)護(hù)人員的防護(hù)穿戴消毒制度不夠完善、管理不夠嚴(yán)謹(jǐn)[3]，且現(xiàn)有的消毒設(shè)備存在著消毒不及時(shí)、占地面積大、需專人負(fù)責(zé)、便攜性差的缺點(diǎn)。因此本文研制了一種醫(yī)用穿戴消毒柜，能夠較好地彌補(bǔ)以上不足。

1 設(shè)計(jì)要求及思路

1.1 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)的醫(yī)用穿戴消毒柜應(yīng)滿足以下要求：（1）能夠充分利用醫(yī)院現(xiàn)有的人事管理數(shù)據(jù)庫讀取醫(yī)護(hù)人員相關(guān)的信息[4]，利用員工休息時(shí)間完成穿戴消殺工作。（2）能夠滿足醫(yī)療突發(fā)事件要求，即及時(shí)、便攜、小體積、自動(dòng)化。利用現(xiàn)有儲(chǔ)物柜空間，實(shí)現(xiàn)穿戴隨時(shí)消毒，降低因穿戴導(dǎo)致的感染的概率。（3）能夠利用軟件代替人工，嚴(yán)格執(zhí)行制度和流程，自動(dòng)完成穿戴的消殺工作。

1.2 設(shè)計(jì)思路

醫(yī)用穿戴消毒柜通過交換機(jī)直接與醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，利用網(wǎng)絡(luò)接口獲取醫(yī)護(hù)人員的相關(guān)信息[5]。將這些信息作為醫(yī)用穿戴消毒柜管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，匹配出合理的用戶權(quán)限。一般用戶只能操作自己的柜子，系統(tǒng)管理員能夠操作指定編號(hào)范圍的柜子。通過工業(yè)版的人機(jī)接口（human machine interface，HMI）觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話[6]，利用系統(tǒng)管理程序，督促醫(yī)護(hù)人員執(zhí)行醫(yī)院制訂的穿戴消殺流程，引導(dǎo)醫(yī)護(hù)人員輕松完成穿戴的消殺工作。

消毒柜的最小單元可滿足單人使用（單體柜），也可以將2 個(gè)或多個(gè)單元組合使用（如二連柜、三聯(lián)柜等），方便擴(kuò)展使用空間；柜體質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、不易生銹，移動(dòng)方便，能夠滿足救援便攜性的要求。

2 設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

醫(yī)用穿戴消毒柜由裝有可開合門板的封閉柜體、反射板、LED 紫外線燈珠、臭氧發(fā)生器、系統(tǒng)控制單元組成。本文對(duì)二聯(lián)柜的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。二聯(lián)柜正面視圖、樣機(jī)效果圖如圖1、2 所示。

圖1 二聯(lián)柜正面視圖（單位：mm）

圖2 樣機(jī)效果圖

二聯(lián)柜可以同時(shí)放置工作大褂和工作外褲，二者分別使用各自的衣?lián)魏脱潛?。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是能夠讓穿戴獲得比較寬松的間隙，有助于臭氧穿透，提升消殺效果。二聯(lián)柜的承力框架使用厚度為1.2 mm的優(yōu)質(zhì)不銹鋼冷軋板折彎焊接成型，其底部四角安裝有帶剎車的塑膠萬向輪，能夠較好地降低滾動(dòng)的噪聲。萬向輪輪轂的直徑為52 mm（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格），能夠跨過電梯縫隙，滿足日常搬運(yùn)要求。其余扣板采用厚度為0.8 mm 的優(yōu)質(zhì)不銹鋼冷軋板折彎成為結(jié)構(gòu)件，在滿足質(zhì)量輕的前提下，保證了足夠的剛性和強(qiáng)度。

二聯(lián)柜的底板靠近地面的立面留有百葉窗，新鮮空氣由此進(jìn)入柜內(nèi)，再流經(jīng)柜內(nèi)設(shè)置的網(wǎng)板、臭氧發(fā)生器，完成對(duì)臭氧氣體的引導(dǎo)和均勻化。頂板留有出氣口，并設(shè)置有小風(fēng)扇，形成由下至上的氣流通道。門板通過門軸和中柱連接。二聯(lián)柜是通過門板上的電磁銜鐵對(duì)可開合門板通斷電，來實(shí)現(xiàn)門禁的功能。二聯(lián)柜可開合門板上設(shè)有旋轉(zhuǎn)拉手，只有獲得開門許可時(shí)旋轉(zhuǎn)拉手自動(dòng)旋出，以方便用戶使用；平時(shí)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入，隱藏拉手，避免錯(cuò)誤操作。

2.2 電器元件布局

在二聯(lián)柜的底板艙內(nèi)設(shè)置2 組臭氧發(fā)生器[7]，產(chǎn)生的臭氧在小風(fēng)扇的作用下隨氣流緩緩上升，再經(jīng)過上頂板孔，由風(fēng)扇排出柜外，進(jìn)入醫(yī)院廢氣處理系統(tǒng)，從而完成對(duì)穿戴物品的臭氧消毒。

在柜內(nèi)除去頂板、底板之外的4 個(gè)方向的柜板上（包括柜門）貼裝鏡面不銹鋼板，其上布置有LED 紫外燈珠模塊。利用波長(zhǎng)為263 nm 左右的紫外線，配合鏡面不銹鋼板反射，實(shí)現(xiàn)穿戴的紫外線消毒。

在可開合門板上部距離地面約1.5 m 處安裝HMI觸摸屏。在背板的上部和下部分別預(yù)留AC 220 V電源接口和網(wǎng)絡(luò)接口，可以滿足用戶現(xiàn)場(chǎng)不同的布線方式。

2.3 控制軟件設(shè)計(jì)

軟件的前端通過觸摸屏顯示設(shè)備名稱、用戶名稱、消殺設(shè)定時(shí)長(zhǎng)、消殺剩余時(shí)間、用戶單位名稱等信息，如圖3 所示，也可顯示報(bào)警信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息等。軟件的后端設(shè)計(jì)有門禁、臭氧發(fā)生器、紫外線燈珠、門旋轉(zhuǎn)拉手的控制運(yùn)行程序[8]。二聯(lián)柜控制器件的等級(jí)均為工業(yè)級(jí)[9]。消毒柜管理系統(tǒng)的接口能夠從現(xiàn)有服務(wù)器中讀取人力資源信息、相關(guān)制度和流程，從而引導(dǎo)用戶注冊(cè)以及使用。

圖3 觸摸屏首頁設(shè)計(jì)示例及實(shí)物圖片（單位：mm）

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）消殺不占用正常的工作時(shí)間，可以完全利用醫(yī)務(wù)人員下班或者休息的空閑時(shí)間完成穿戴的消殺工作。

（2）醫(yī)護(hù)人員可以獨(dú)自完成，無需專人負(fù)責(zé)操作。且消殺全自動(dòng)完成，不像高壓、高溫等消毒過程需要專人值守。

（3）口袋里的物件無需拿出來，能夠同時(shí)直接消殺，避免物件攜帶病菌。而傳統(tǒng)的高溫、水洗等消殺會(huì)損壞一些隨身物品，如紙幣、手機(jī)等，需要在消毒前清空。

（4）兼顧櫥柜功能，一柜兩用，節(jié)省辦公空間。而且不需要單獨(dú)空間，利用現(xiàn)有的衣櫥位置配置電源和排氣管道即可。

（5）采用紫外線和臭氧協(xié)同作業(yè)。

紫外線可以殺滅各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、分枝桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物污染的表面均可采用紫外線消毒。采用紫外線照射消毒的目標(biāo)微生物不詳時(shí)，照射劑量不應(yīng)低于100000 μW/cm2。根據(jù)醫(yī)用穿戴消毒柜外形相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出紫外線消毒時(shí)長(zhǎng)不少于40 min，為了保證消毒效果，出廠設(shè)定值為60 min。

臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌等，并可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧是一種強(qiáng)氧化性的氣體，流動(dòng)性、穿透性強(qiáng)，能夠很好地彌補(bǔ)紫外線消毒照射不到的盲區(qū)、死角。一般情況下用于空氣消毒的臭氧質(zhì)量濃度為5～10 mg/m3，作用時(shí)長(zhǎng)30 min?？紤]到醫(yī)療穿戴的編織結(jié)構(gòu)，臭氧質(zhì)量濃度范圍設(shè)置為15～25 mg/m3。本消毒柜能夠提供的臭氧的最大值為400 mg/min。二聯(lián)柜的總空間約4 m3，臭氧質(zhì)量濃度達(dá)到25 mg/m3需要15 s。安裝在柜頂?shù)男★L(fēng)扇總風(fēng)量是2 m3/min，消毒柜換氣周期約為120 s。

由于空氣中的氧氣分子在吸收了185 nm 波長(zhǎng)的紫外線后會(huì)產(chǎn)生臭氧和原子氧，而臭氧在吸收了254 nm 波長(zhǎng)的紫外線后又會(huì)分解為原子氧和氧氣，所以本消毒柜利用波長(zhǎng)263 nm 的紫外線，避免臭氧分解。

4 使用方法

將柜體固定，頂部的排氣口與醫(yī)院的廢氣系統(tǒng)連接，接通AC 220V 電源，400 mm×300 mm 的HMI觸摸屏被點(diǎn)亮。首先以管理員身份登錄醫(yī)用穿戴消毒柜管理系統(tǒng)，按照提示輸入用戶身份、單位名稱等信息，再按照提示完成初始化設(shè)置，保存后退出系統(tǒng)。然后以用戶身份登錄系統(tǒng)，設(shè)置消毒選項(xiàng)?？梢赃x紫外線或者臭氧，單獨(dú)消殺，也可以選擇兩者同時(shí)工作（不推薦）。通過問答向?qū)瓿蓞?shù)設(shè)置，最后點(diǎn)擊“保存”退出。

給穿戴消毒時(shí)，輕觸屏幕退出待機(jī)畫面，點(diǎn)擊“開始消毒”按鈕，然后拉開任意一個(gè)門，按照?qǐng)D4 所示掛入穿戴物品，如工作褲和工作大褂。關(guān)上柜門就可聽見門禁[10]磁鐵吸合的聲音，同時(shí)門把手旋轉(zhuǎn)縮進(jìn)柜體里面，消毒柜開始按照用戶設(shè)置進(jìn)行消毒。屏幕的四周紅色跑馬燈[11]閃爍，屏幕顯示5 min 的倒計(jì)時(shí)，并語音提示用戶盡快撤離至5 m 之外。觸摸屏顯示倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，顯示消毒設(shè)置時(shí)長(zhǎng)和剩余時(shí)間。此時(shí)杜絕任何操作，直到消毒完成。

圖4 穿戴物品懸掛示意圖（單位：mm）

當(dāng)作櫥柜使用時(shí)，輕觸屏幕退出待機(jī)畫面，選擇“開柜”按鈕，在彈出窗口中輸入正確密碼，就會(huì)聽到門禁磁鐵釋放的聲音，旋轉(zhuǎn)把手自動(dòng)旋出后，拉開柜門即可使用。需要鎖定柜門時(shí)，同樣輕觸屏幕退出待機(jī)畫面，選擇“鎖門”按鈕，聽到門禁磁鐵吸合的聲音，看見旋轉(zhuǎn)把手自動(dòng)旋進(jìn)柜門后即可離開。

柜頂?shù)呐艢庑★L(fēng)扇僅在消毒時(shí)工作，以排出殘留的臭氧，迫使消毒柜內(nèi)形成微負(fù)壓，避免臭氧外溢污染工作環(huán)境。另外，排氣通道設(shè)置電磁閥，不用與醫(yī)院廢氣管網(wǎng)隔離，避免了氣體倒流。

5 應(yīng)用效果

利用現(xiàn)有的個(gè)人衣柜位置，柜頂排氣口用加筋軟管與醫(yī)院廢氣管網(wǎng)連接，并且配置好AC 220 V 電源，對(duì)消毒柜的消毒效果及臭氧對(duì)環(huán)境的污染進(jìn)行測(cè)試。

（1）消毒效果測(cè)試：采用自然菌采樣檢測(cè)法。直接采取消毒對(duì)象（白大褂）消毒前自然菌與消毒后存活菌進(jìn)行培養(yǎng)后計(jì)算，具體步驟如下：

選擇具有代表性的部位（袖口部位），用鉛筆畫出10 cm×10 cm 的樣方。消毒前后分別在相同部位用蘸取了0.03 mol/L 磷酸鹽緩沖液的消毒拭子于采樣方格中來回均勻涂抹，并將采樣后的拭子放入裝有5 mL 含中和劑的試管中，2 份取樣均送至微生物實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)48 h 后，分別對(duì)菌落數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算滅活率。滅活率計(jì)算公式為

對(duì)本消毒柜消毒效果每月抽查1 次，連續(xù)3 個(gè)月取樣送檢，3 次滅活率均為100%。

（2）臭氧對(duì)環(huán)境的污染測(cè)評(píng)：空氣中臭氧質(zhì)量濃度達(dá)0.01～0.02 mg/L 時(shí)人即可嗅知；達(dá)到1 mg/L 時(shí)，可引起人呼吸加速、胸悶等癥狀；達(dá)到2.5～5 mg/L 時(shí)，可引起人脈搏加速，疲倦、頭痛，停留1 h 可發(fā)生肺氣腫，甚至死亡。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣中容許的臭氧質(zhì)量濃度閾限值為0.2 mg/m3。

本消毒柜采用密封條和微負(fù)壓的協(xié)同作用。消毒工作期間，在柜體輪廓以外1 m 區(qū)域內(nèi)設(shè)置4個(gè)空氣取樣點(diǎn)，分別在30、60 min 取樣，每月抽查1次，連續(xù)3 個(gè)月取樣。24 個(gè)取樣中濃度最小值小于0.001 mg/m3，最大值為0.004 mg/m3，遠(yuǎn)小于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣中容許的閾限值0.2 mg/m3。但是為了保證人員安全，消毒工作期間，不建議人員停留在消毒柜周圍5 m 之內(nèi)。

6 結(jié)語

穿戴消毒不徹底，不僅影響醫(yī)護(hù)人員自身的健康，還會(huì)引起交叉感染[12]。但是如果全部采用一次性防護(hù)，不僅會(huì)造成物資浪費(fèi)，還不利于環(huán)境保護(hù)。顯然，傳統(tǒng)的高壓鍋消毒已經(jīng)不能很好地滿足疫情期間消殺的安全性和及時(shí)性的要求。本文研制的消毒柜采用紫外線、臭氧協(xié)同作業(yè)，消殺工作及時(shí)快捷，能夠很好地解決這個(gè)問題，具備諸多優(yōu)點(diǎn)，因此具有一定的推廣價(jià)值。

本消毒柜也存在一些不足：不同材質(zhì)的穿戴消殺的時(shí)長(zhǎng)不同，需要用戶自行驗(yàn)證；要求穿戴懸掛時(shí)留足間隙，以方便臭氧消殺，降低了箱體空間的利用率；不能清潔穿戴上的污物。因此，將本文研制的消毒柜與傳統(tǒng)消毒方法科學(xué)合理地結(jié)合起來使用，才能夠同時(shí)滿足消殺清潔的要求，更好地為醫(yī)護(hù)人員服務(wù)。