床單位臭氧消毒機質(zhì)量檢測儀器的設(shè)計與實現(xiàn)

李桂明 肖翔 朱建波 王永勝*

（1.廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院設(shè)備科，廣州 511400；2.廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院行政辦公室，廣州 511400；3. 廣東省基層醫(yī)藥學(xué)會醫(yī)療器械管理分會，廣州 510405）

0 引言

醫(yī)院作為收治患者的機構(gòu)，各床單位均存在被患者的體液和血液等污染的可能，易引起院內(nèi)感染，而常規(guī)的清洗和擦拭無法達到有效消毒，因此床單位臭氧消毒機的作用尤為重要［1］，其中原衛(wèi)生部2002年頒布的《消毒技術(shù)規(guī)范》更是明確指明床單位消毒可采用床單位臭氧消毒機進行消毒［2］。

據(jù)了解，目前大部分醫(yī)療機構(gòu)仍單純地依靠使用人員的嗅覺判斷設(shè)備是否產(chǎn)生臭氧、依靠手部觸感判斷是否有抽氣功能，如有臭味且手部感受到吸氣則判定床單位臭氧消毒機可正常使用［3］。該辦法下，設(shè)備產(chǎn)生的臭氧濃度、流量以及抽氣性能是否達標，是否具備消毒效果等均無客觀、準確的判斷，設(shè)備管理部門也難以開展有效的質(zhì)控工作。通過市場調(diào)研及查找相關(guān)文獻資料，發(fā)現(xiàn)目前有針對臭氧泄漏及低濃度進行檢測的設(shè)備［4］；有通過抽氣泵抽取氣體檢測臭氧是否泄漏的設(shè)備；有實時在線檢測臭氧濃度的檢測系統(tǒng)的研究［5］；有采用床單位臭氧消毒機進行消毒后，再對物表采樣和細菌學(xué)檢驗，通過消毒后的細菌數(shù)判定消毒效果的研究［6］，但上述方法均存在實用性不強、可操作性差、對象單一等特點，同時市場上暫無針對床單位臭氧消毒機可以進行全面檢測運行質(zhì)量（臭氧高濃度、臭氧產(chǎn)量、抽氣性能等）的設(shè)備?？傮w而言，目前檢測儀器在保護檢測人員、可檢測有效項目、儀器操作簡易性、儀器準確性、實用性等方面滿足不了使用需求。

綜上，迫切需要研制出可全面檢測床單位臭氧消毒機各方面性能的運行質(zhì)量的儀器，同時能避免檢測人員吸入臭氧，使設(shè)備管理部門能恒常開展床單位臭氧消毒機的質(zhì)控工作，確保床單位臭氧消毒機的正常有效運行，從而防止醫(yī)院病區(qū)內(nèi)交叉感染［7］。

1 檢測儀器的設(shè)計

1.1 設(shè)計思路

國家標準委員會發(fā)布的《臭氧消毒器衛(wèi)生要求》（GB 28232-2020）等有關(guān)標準明確要求進行床單元消毒時，一般密封袋內(nèi)的臭氧濃度必須達到≥200 mg/L［8］，才能得到有效的消毒。基于此原則，結(jié)合對床單位臭氧消毒機的使用需求及具體功能的分析，明確床單位臭氧消毒機的主要性能參數(shù)包括四個方面，分別是①工作臭氧濃度；②抽解能力；③臭氧產(chǎn)量；④臭氧的泄漏量。根據(jù)上述分析結(jié)果，以能夠準確地檢測床單位臭氧消毒機主要性能參數(shù)的為目標進行檢測儀器的設(shè)計，同時使檢測儀器具有操作可行性、實用性的特點，能方便設(shè)備管理部門通過檢測儀器對床單位消毒機的運行質(zhì)量進行監(jiān)測。

1.2 檢測儀器的基本結(jié)構(gòu)

主要由流量計、臭氧濃度檢測模塊，臭氧分解儀和控制模塊4 部分組成。其原理框圖如圖1 所示。

流量計，采用耐臭氧腐蝕的玻璃浮子流量計，量程為20L，接頭采用寶塔8*6 mm 接頭，通過流量計直觀顯示臭氧氣體的流量。

臭氧濃度檢測模塊，采用化學(xué)檢測技術(shù)的臭氧氣體傳感器［9］。電化學(xué)臭氧傳感器是根據(jù)電化學(xué)原理，利用被測氣體在傳感器工作電極和對電極上發(fā)生相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)并釋放電荷，通過外電路形成電流，電流大小與氣體濃度成正比，從而實現(xiàn)對目標氣體的定量測量［10］。電化學(xué)臭氧傳感器具有響應(yīng)速度快、無零點漂移、一致性好等特點，極大地保證了檢測值的精確度和穩(wěn)定性。模塊采用24VDC 供電，氣體濃度值在顯示屏顯示，選取的量程為0～800PPm。

臭氧分解儀，采用F800型臭氧分解催化劑，其由鈦、納米稀土、硅、錳、銅、鎂、鐵、鋁等金屬氧化物熔結(jié)而成的多孔性、表面高活性的圓柱狀固體顆粒［11］，實現(xiàn)對檢測的臭氧進行分解，然后排出。

控制模塊，采用24VDC 供電，由低電平信號分別控制8 路不同的繼電器?？刂戚斎胄盘栒龢O連接24V 正極，而負極通過s1、s2 按鈕開關(guān)（自鎖型）連接到輸入24V 負極。繼電器連接220VAC 電磁閥，從而控制電磁閥閉合與開啟，結(jié)合負壓吸引泵、單向閥等實現(xiàn)臭氧氣體的檢測、臭氧氣體的抽出分解等功能。電磁閥選用AC220V 陶瓷底座，可有效防臭氧腐蝕［12］；負壓吸引泵采用24VDC，結(jié)合臭氧分解儀的有效進氣量和抽氣效率，選用15 L/min 通氣量的氣泵。

圖1 檢測儀器的原理框圖

2 實物與功能介紹

按照設(shè)計思路、結(jié)構(gòu)原理及電路圖等，已研制出床單位臭氧消毒機質(zhì)量檢測儀器如圖2 所示。儀器正面設(shè)有兩個臭氧輸入連接管、流量計、負壓壓力表、臭氧濃度值顯示、傳感器開關(guān)、濃度測量開關(guān)、抽氣分解開關(guān)，背后設(shè)有分解氣體排出口。

2.1 檢測工作臭氧濃度

檢測儀器設(shè)計有臭氧濃度顯示模塊，同時，也可以外接濃度檢測儀同時進行監(jiān)測。此設(shè)計能方便有效的對濃度值進行檢測對比。

2.2 檢測抽解能力

通過觀察負壓表的數(shù)值判斷設(shè)備的抽真空能力，參考值為25kpa。

2.3 檢測臭氧產(chǎn)量

臭氧濃度檢測的同時，可通過臭氧流量計［13］，觀察臭氧的流量。

2.4 具有內(nèi)部管路沖洗功能

因臭氧具有氧化性，每次檢測完應(yīng)該對內(nèi)部管路進行沖冼［14］。利用儀器內(nèi)部的氣泵將內(nèi)部管路氣體抽出經(jīng)臭氧分解儀后再排出，當內(nèi)部管路形成負壓時，吸氣單向閥打開以吸入外部空氣，實現(xiàn)避免臭氧余量影響臭氧濃度檢測儀的模塊，同時發(fā)揮沖洗內(nèi)部管路作用的功能。

圖2 檢測儀器實物圖

2.5 臭氧分解排出

根據(jù)國家標準，臭氧的安全濃度為0.16 mg/m3，高濃度臭氧尾氣會危害人體健康、破壞周圍的構(gòu)筑物［15］。故檢測儀器的管路末端加裝臭氧分解儀，用于分解臭氧，確保最終排出的氣體不會對周圍人體或環(huán)境造成影響。使用臭氧檢測儀在管路連接處、臭氧最終分解排放處進行測量［16］，測得臭氧濃度0 ppm 即說明檢測儀器沒有臭氧泄漏，臭氧能有效地進行分解。

3 臨床應(yīng)用效果及分析

3.1 應(yīng)用效果

先進行定性檢測（包含管路、接頭、電源線、顯示等目視檢查），再利用檢測儀器進行定量檢測（包含抽氣壓力、濃度、流量）。為保證濃度檢測的準確性，分別在1分鐘、3分鐘、5分鐘各記錄一次數(shù)值。使用此檢測儀器對全院共計36 臺床單位臭氧消毒機進行檢測，并抽取部分檢測項目及結(jié)果見表1，對比原始人工目測檢查與使用此檢測儀器的效果見表2。

經(jīng)整理，目測檢查僅能發(fā)現(xiàn)有一臺設(shè)備的管路破損，而檢測儀器則可以發(fā)現(xiàn)3 臺設(shè)備的負壓顯示值小于20kpa，屬于不正?，F(xiàn)象，再經(jīng)排查故障明確分別為軟管接管座微漏、高壓電極接管處微漏和氣泵膜片損壞所致，通過加固和更換管路、膜片后修復(fù)。上述3個故障如果只通過目測及手感判斷，不僅較難，并且要花費較長時間才能檢查出來。

檢測發(fā)現(xiàn)濃度失效（均小于100 ppm）有3 臺，更換臭氧發(fā)生器（包含高壓電源模塊和高壓電極）后檢測正常［17］。檢測過程中，排除管路脫落或破損的情況，檢測人員未聞到臭氧味道，說明檢測儀器內(nèi)部未有泄漏，即對臭氧能有效地分解。綜上，目測查到故障4例，通過檢測儀器查到故障10例，占比分別為28.57 和71.43%，由此可見通過檢測儀器能更好地發(fā)現(xiàn)問題，并及時解決，保證設(shè)備的完好率，做好設(shè)備生命周期的管理，防止出現(xiàn)感控問題。

由表2 可知，該檢測儀器的情況比較精確、穩(wěn)定，各方面準確率達到了100%，這些結(jié)果驗證了儀器的有效性和可行性。

表1 部分科室消毒機質(zhì)量檢測記錄表

表2 人工檢測與新儀器檢測情況

3.2 相關(guān)項目檢測的比較

以往臭氧的濃度檢測主要采用以下幾種方式①嗅覺；②采用便攜式臭氧濃度檢測儀對著床單位臭氧輸出管進行讀取數(shù)值；③將便攜式臭氧濃度檢測儀放進臭氧袋（把原有臭氧袋縮小，開一個口放進便攜式臭氧濃度檢測儀后再封閉），接著抽取袋內(nèi)空氣，最后再輸臭氧進行采樣。通過采用研制的檢測儀器與上述幾種檢測方式進行對比，數(shù)據(jù)情況見表3。

通過表3 可知，嗅覺、直吹采樣口，臭氧袋采樣沒有直接泄漏臭氧的風(fēng)險而具備較高的安全性，但檢測過程涉及較多工具，且準備所需時間太長，不利于實際工作的開展，此外便攜式臭氧濃度檢測儀無法對抽氣能力、氣體流量方面進行檢測；新檢測儀器效率快捷，檢測前只需要連接電源、床單位臭氧消毒機，進行30秒的傳感器預(yù)熱即可，同時可直觀讀取抽氣、流量數(shù)值，最重要的是檢測氣體經(jīng)邊檢測邊分解再排出，無臭氧泄漏的危害。

表3 各檢測方式的綜合檢測項目比較

4 結(jié)果

4.1 第三方檢測結(jié)果

為檢驗床單位臭氧消毒機質(zhì)量檢測儀器的功能準確性和穩(wěn)定性，將檢測儀器送至具備檢測資質(zhì)的第三方檢測單位進行校準檢測，由檢測單位根據(jù)《JJG1077-2012 臭氧分析儀檢定規(guī)程》［18］有關(guān)要求，對檢測儀器進行校準［19］，結(jié)果全部合格，見表4。

4.2 完成時間分析

選取30例檢測合格的設(shè)備為樣本，分別記錄檢測儀器從準備工作到完成全部檢測所需的時間（散點圖如圖3）。在完成時間上具有統(tǒng)計學(xué)意義（t=32.469，P=0），平均完成時間為104.667秒，104秒內(nèi)完成的例數(shù)為19例，占63.35%。在104秒內(nèi)完成床單位臭氧消毒機流量、抽解能力和臭氧濃度檢測，檢測儀器為檢測工作提高了效率。

表4 檢測儀器校準結(jié)果

圖3 完成時間散點圖

4 討論

本設(shè)計能對床單位臭氧消毒機的臭氧濃度、管路泄漏、臭氧產(chǎn)氣量等運行質(zhì)量參數(shù)進行檢測，且操作簡單、不會對人員和環(huán)境造成影響，同時不僅經(jīng)應(yīng)用測試能切實發(fā)現(xiàn)床單位臭氧消毒機運行質(zhì)量不達標的情況，而且第三方檢測機構(gòu)的校準檢測報告也能充分證明檢測儀器的結(jié)果準確性、性能可靠性。目前市場上的臭氧濃度檢測儀單方面檢測環(huán)境中臭氧濃度［19］，采樣過程一般采用泵吸取式，最大的缺點是檢測過程中沒有對采樣的氣體進行分解而排出，對周圍的人造成損害，這點直接影響到消毒機檢測的可操作性。牛勃［20］等提到泵吸式臭氧濃度檢測方法，此檢測方法是市面上便攜式臭氧濃度檢測儀常用方法；徐彩軍［4］等、相龍龍［9］等研究主要都是針對臭氧低濃度環(huán)境中的檢測，不存在高濃度臭氧泄漏產(chǎn)生的危害，不會對儀器使用者產(chǎn)生危害。但床單位消毒機產(chǎn)生的臭氧都是高濃度的，如用上述儀器檢測，極易吸入高濃度臭氧，危害健康。而楊震［5］等研究一種能實時在線檢測臭氧濃度的檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)整個臭氧生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制，此研究主要是增加消毒機的在線監(jiān)測功能，并不是對消毒機進行檢測，并且此產(chǎn)品至今未到市場上廣泛使用，大部分醫(yī)院普遍采用的仍是無實時監(jiān)測臭氧濃度的消毒機，但此部分的消毒機正是缺乏專用工具監(jiān)測。另外，經(jīng)查閱相關(guān)文獻，尚未有對床單位消毒機氣體流量及抽氣能力的檢測的研究。相比之下，此檢測儀器針對性更強，能對臭氧消毒機各方面性能進行直觀的檢測，更容易及更可靠發(fā)現(xiàn)消毒機臭氧濃度、氣量、漏氣等問題，此檢測儀器在實際應(yīng)用過中操作性、實用性更強。

5 結(jié)論

本設(shè)計下研制的床單位臭氧消毒機檢測儀器結(jié)構(gòu)簡單、準確度高、操作方便、實用性強，能有效滿足床單位臭氧消毒機運行質(zhì)量監(jiān)測的需求，方便工程師對床單位臭氧消毒機的各運行參數(shù)進行準確檢測，從而保證床單位消毒的效果，防止醫(yī)院病區(qū)內(nèi)交叉感染的發(fā)生，因此具有很好的實用性，值得推廣。