全自動紫外線消毒技術(shù)在新型冠狀病毒核酸檢測實驗室中的應(yīng)用

王寧 張勇 黃本林 冷麗 朱星成

作者單位：655000 云南曲靖，曲靖市第二人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗科（王寧、黃本林、冷麗、朱星成），醫(yī)學(xué)裝備管理部（張勇）

新型冠狀病毒肺炎（新冠肺炎）疫情由世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）宣布為“國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”，是以新發(fā)病原體新型冠狀病毒（2019 novel coronavirus，2019-nCoV）引起的以肺炎為主要癥狀的感染性疾病［1-2］。2019-nCoV具有較強的致病力和傳染力，人類普遍易感，患者是最主要的傳染源。2019-nCoV 對紫外線和熱敏感，56 ℃持續(xù)30 min、75%乙醇、含氯消毒劑以及過氧乙酸等脂溶性消毒劑均可有效地滅活病毒［3］。在臨床實驗室檢查2019-nCoV 標(biāo)本時，氣溶膠傳播是最主要的危險因素。2019-nCoV 氣溶膠主要由醫(yī)務(wù)人員防護(hù)服和實驗室地板表面的沉積病毒再懸浮形成［4］，實驗室在進(jìn)行核酸檢測時做好個人防護(hù)，降低感染風(fēng)險，并在實驗結(jié)束后要注意給實驗室徹底消毒。生物安全實驗室的消毒范圍主要包括實驗室環(huán)境、室內(nèi)空氣、工作人員手、廢棄標(biāo)本以及實驗室污物等的消毒，對實驗室進(jìn)行終末消毒可采用汽化（或干霧）過氧化氫消毒機進(jìn)行空氣與物品表面聯(lián)合消毒法［5］?？諝庀臼侵笟⑺榔≡诿荛]空間空氣中的微生物和病毒，使其無害化的處理［6］。各類空氣消毒技術(shù)的應(yīng)用可有效防止當(dāng)感染源以隨機方式出現(xiàn)時，2019-nCoV 通過空氣（尤其是氣溶膠）傳播形成聚集性感染的必要選擇［7］。曲靖市第二人民醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員發(fā)明了一種實驗室全自動紫外線消毒滅菌系統(tǒng)，并已獲得國家實用新型專利（專利號：ZL 2022 2 0568100.4），并在2019-nCoV 核酸檢測實驗室及醫(yī)療場所推廣運用該技術(shù)，保證了實驗室全過程的全面自動消毒滅菌效果，避免紫外線對人體的傷害［8］，現(xiàn)介紹如下。

1 智能化紫外線消毒技術(shù)的產(chǎn)生背景

在2019-nCoV 的核酸樣品處理、核酸提取和檢測過程中，為避免實驗室氣溶膠傳播，應(yīng)定期對實驗室采用紫外線照射消毒［9］。2019-nCoV 核酸檢測實驗室分區(qū)清晰，使用頻繁，在檢測過程中工作人員需要在不同的實驗區(qū)域內(nèi)進(jìn)行操作，如進(jìn)行樣品轉(zhuǎn)運及核酸提取后轉(zhuǎn)移到擴增間等過程中，需要多次打開轉(zhuǎn)運窗口。我院臨床實驗室及樣本品傳遞窗均采用紫外線照射進(jìn)行空氣消毒，在檢測任務(wù)繁重和工作繁忙時，使用后工作人員會發(fā)生忘記開紫外線燈或開紫外線燈后又忘記關(guān)，造成紫外線燈長時間處于開啟狀態(tài)，不僅會減少紫外線燈使用壽命，還會消耗不需要的電能［8］。若忘記關(guān)閉紫外線燈時工作人員進(jìn)入實驗室，紫外線容易對人體皮膚、眼睛等造成傷害；使用紫外線消毒，需要進(jìn)行登記和記錄，增加工作量。實驗室管理不當(dāng)會導(dǎo)致院內(nèi)感染，為了達(dá)到感染控制的要求，減少檢驗人員的工作量，有效地保證全過程全面自動化紫外線照射滅菌，又可以避免對人體的傷害，消毒時間到立即關(guān)閉紫外線燈，不會浪費電力消耗［10］，自動準(zhǔn)確計算紫外線燈管使用時間，保證滅菌燈使用壽命及使用效能，傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)具有很好的意義。

2 智能紫外線消毒技術(shù)的設(shè)計依據(jù)

紫外線是一種電磁波，分為長波、中波和短波，短波紫外線可殺菌，用254 nm 的紫外線光譜照射細(xì)菌或病毒時，其DNA 或RNA 會吸收照射的光子能量，形成胸腺嘧啶二聚體，微生物遺傳物質(zhì)的復(fù)制能力被抑制，遺傳物質(zhì)丟失，導(dǎo)致生長性細(xì)胞死亡或再生性細(xì)胞死亡［11-13］，從而達(dá)到消毒滅菌的目的。

紫外線燈的殺菌效果受紫外線照射時間長短的影響。國家標(biāo)準(zhǔn)GB19258《紫外線殺菌燈》指出，采用紫外線燈殺菌的最佳照射時間為30 min［14-15］。本實驗室設(shè)計了一套無需人工值守的多功能紫外線消毒滅菌控制系統(tǒng)［16］，可保證全過程全自動紫外線消毒滅菌效果，兼具人體與紫外線零接觸、省電、自動準(zhǔn)確記錄紫外線燈使用時間等優(yōu)點。

3 智能紫外線消毒技術(shù)的構(gòu)建

3.1 傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)

3.1.1 研究背景 傳遞窗作為清潔區(qū)域傳遞物品的一種輔助設(shè)備，用于清潔區(qū)與清潔區(qū)、非清潔區(qū)與清潔區(qū)之間傳遞較小物品，減少清潔區(qū)的開門次數(shù)，最大限度地降低清潔區(qū)污染［17］。傳遞窗通常采用紫外線燈進(jìn)行消毒［15］。

3.1.2 工作原理 每次打開傳遞窗內(nèi)門或外門，使用后關(guān)閉內(nèi)外門延遲10 s自動開啟紫外線燈，30 min后自動關(guān)閉，延遲時間和開啟時間均可設(shè)置。消毒期間可隨時打開內(nèi)外門取出或放置物品，內(nèi)門或外門打開后，紫外線燈立即關(guān)閉，計時器自動停止計時并清零，內(nèi)門和外門同時關(guān)閉后延遲10 s 紫外線燈再次開啟并重新開始計時，延時時間可設(shè)置［17］。傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)的接線原理示意圖見圖1，傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)實物圖見圖2。

圖1 一種傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)接線原理示意圖

圖2 樣本傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)實物圖

3.1.3 技術(shù)創(chuàng)新點 ① 使用兩個雙控連鎖開關(guān)連接手動模式和自動模式。手動開關(guān)的作用是，在自動消毒滅菌系統(tǒng)發(fā)生故障且不能立即維修的情況下，可以手動直接打開紫外線燈進(jìn)行消毒，在系統(tǒng)正常工作的情況下手動開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)自動消毒系統(tǒng)修復(fù)后開啟自動消毒，手動開關(guān)立即斷開，兩部分獨立工作，互不干擾。② 自動計算傳遞窗紫外線滅菌燈累計使用時間，使紫外線燈管在規(guī)定的使用壽命內(nèi)正常工作，保證紫外線燈管的照射強度及消毒滅菌效果，減少醫(yī)院交叉感染的發(fā)生，能有效保證消毒徹底。③ 更換紫外線燈管后，通過開關(guān)復(fù)位，可以記錄新燈管的使用時間。④ 每次使用傳遞窗都進(jìn)行消毒滅菌，以確保防止醫(yī)院感染［14-15］。

3.2 核酸實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)

3.2.1 研究背景 在新冠肺炎疫情形勢下，核酸檢測實驗室承擔(dān)了大量檢測任務(wù)，樣本處理、核酸提取均在樣本間進(jìn)行，樣本處理后需對實驗室進(jìn)行消毒。紫外線滅菌具有價格便宜、使用方便、操作簡單、殺菌作用強、無沒有化學(xué)殘留等優(yōu)點，但若接觸人體，會對皮膚、眼睛等造成傷害。目前，將紫外線照射方法一般用于診療環(huán)境的終末消毒［18］。紫外線殺菌不能解決消毒時人應(yīng)離場的問題，如果暴露的皮膚被紫外線燈照射，會發(fā)生紅腫、疼癢、脫屑等情況；重者還可以引起癌癥、皮膚腫瘤等。此外，紫外線對眼睛也有損害，會對視網(wǎng)膜、角膜產(chǎn)生炎癥，長期照射可引起白內(nèi)障。在消毒過程中，人工控制紫外線消毒開關(guān)和手工記錄消毒時間，不能做到準(zhǔn)確無誤，可能會導(dǎo)致燈管檢查和更換提前或延遲，提前更換增加支出和工作量，延遲更換存在消殺不徹底的潛在危險［16］。研究制備的全自動消毒滅菌系統(tǒng)不僅可以保證全程自動消毒效果，避免紫外線對人體的傷害，還可以在不浪費電能消耗的前提下，自動、準(zhǔn)確計算紫外線燈管的使用時間，保證紫外線滅菌燈的使用壽命，具有較高的使用價值［11］。

3.2.2 工作原理 實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)包括雙控開關(guān)、空氣開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)及機械定時開關(guān)，構(gòu)成開關(guān)控制系統(tǒng)，分為自動和應(yīng)急兩種模式，自動模式通過門控自動開關(guān)控制系統(tǒng)控制紫外線燈的接通和斷開；應(yīng)急模式通過機械定時開關(guān)控制紫外線燈開啟和關(guān)閉；電源火線連接雙控開關(guān)，一路輸出到照明燈，另一路輸出到紫外線燈控制系統(tǒng)，通過雙控開關(guān)切換照明和消毒。實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)的接線原理示意圖見圖3，實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)實物圖見圖4。

圖3 一種實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)接線原理示意圖

圖4 實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)實物圖

3.2.3 技術(shù)創(chuàng)新點 ① 自動控制紫外線燈開關(guān)、燈管打開后自動記錄工作時間、及時監(jiān)測燈管的運行狀態(tài)；② 有自動和手動兩種運行模式；③ 自動模式全過程不用手動干預(yù)，安全可靠，全程無死角，可對傳播媒介進(jìn)行消毒滅菌，保證符合感染控制要求；④ 完全避免人體與紫外線的接觸，為紫外線燈管的檢查和更換提供準(zhǔn)確依據(jù)，自動記錄消毒時間，徹底解決手工記錄漏記或記錄不準(zhǔn)確帶來的潛在危險，減少醫(yī)護(hù)人員的工作量［19］。

4 討論

2019-nCoV 核酸檢測實驗室分區(qū)顯示，實驗過程中工作人員需進(jìn)入不同區(qū)域進(jìn)行實驗操作，傳遞窗需反復(fù)打開接收、傳遞標(biāo)本和物品，若如果實驗室及和傳遞窗沒有完全未能徹底殺菌，則存在實驗室污染和操作人員感染風(fēng)險。智能化紫外線消毒技術(shù)既能可以有效保證實驗室全過程的全面自動滅菌，避免紫外線對人體的傷害，自動、準(zhǔn)確地記錄對紫外線燈管的使用時間，保證紫外線滅菌燈的使用壽命及消毒效果，解決工作人員忘記開啟紫外線燈和手工記錄不準(zhǔn)確造成的安全隱患［3］，減少工作人員工作量。本研究設(shè)計了傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)，解決了手動操作中因忘記使用紫外線燈消毒而導(dǎo)致實驗室污染工作人員被感染的風(fēng)險問題，又有效保證了全過程全面滅菌；同時，也可以避免因忘記熄滅紫外線滅菌燈而導(dǎo)致的燈管消耗使用時間縮短的問題［17］。期間通過累計計時器自動準(zhǔn)確記錄燈管的累計使用時間，為燈管的檢測和更換燈管提供依據(jù)，避免浪費。傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)適用于2019-nCoV 核酸檢測實驗室試劑準(zhǔn)備區(qū)、樣本制備區(qū)、核酸擴增區(qū)、產(chǎn)物分析區(qū)及病原微生物實驗室、潔凈手術(shù)室、隔離病區(qū)、工業(yè)等所用區(qū)域的傳遞窗，值得大力推廣。

實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)不僅適用于2019-nCoV 核酸檢測實驗室，還適用于發(fā)熱門診、隔離病房、普通病區(qū)治療室等所有需要用紫外線燈消毒的場所。我院在2019-nCoV 核酸檢測實驗室、發(fā)熱門診及醫(yī)療廢物暫存所安裝和使用，經(jīng)過5 個月的運行，取得了很好的效果。傳遞窗全自動消毒滅菌系統(tǒng)、實驗室全自動消毒滅菌控制系統(tǒng)均具有自動消毒、自動記錄消毒時間、使用方便、價廉、殺菌作用強、無化學(xué)殘留、工藝簡單、易于全面推廣等優(yōu)點，全自動消毒滅菌系統(tǒng)的推廣運用，對于實施“安全有效、科學(xué)精準(zhǔn)”的消毒策略，防止2019-nCoV 傳播流行，避免過度使用消毒劑造成的污染和危害具有重要意義，值得大力推廣。

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