低溫等離子過氧化氫滅菌器

1、低溫等離子過氧化氫滅菌器1. 等離子體簡(jiǎn)介1.1. 何為等離子體等離子體是自然界中物質(zhì)存在的一種特殊形態(tài) （ 氣體、液體和固體之外的第四 種狀態(tài) ） ，它是在特定的物理?xiàng)l件下 （如幾帕到幾十帕的真空環(huán)境下 ） ，利用電磁波 電場(chǎng)的激發(fā)作用，使某些中性氣體的分子產(chǎn)生連續(xù)不斷的電離，形成帶負(fù)電荷和等 量帶正電荷的離子相互共存的物質(zhì)狀態(tài)，當(dāng)電離率與復(fù)合率達(dá)到平衡時(shí)，這種穩(wěn)定 存在的物質(zhì)形態(tài)被稱為等離子體 （右圖為空氣等離子體輝光放電效果圖 ） 。同一種物質(zhì)的不同狀態(tài)，表示這種物質(zhì)中粒子所具有的能量大小不同，例如 冰（固態(tài)） 經(jīng)加溫后變成水 （液態(tài)） ，再加溫又變成水蒸汽 （氣態(tài)） ，表示水分子從外界

2、 吸取了能量 （ 熱能） ，由較低的能態(tài)達(dá)到較高的能態(tài)，其分子的能量增加了，存在狀態(tài)也隨之發(fā)生了變化。但是不論是上述哪一種物質(zhì)狀態(tài)，組成物質(zhì)的分子和原子都是電中性的，而且其能量也不太高，最高也不到1eV（電子福特，1eV=13600度）。氣態(tài)水在特定的物理?xiàng)l件下經(jīng)電磁波激發(fā)又可形成等離子體，其粒子吸收了電磁波的能量發(fā)生躍升形成輝光放電，此時(shí)其粒子的能量約從幾個(gè)eV到幾千eV,因此說等離子體是一種能量更高的物質(zhì)聚集態(tài)。在整個(gè)宇宙中， 99, 以上的物質(zhì)都是以等離子體的狀態(tài)存在的，如燦爛無比的 太陽、廣闊無垠的星際空間、絢麗多彩的霓虹燈、瑰麗的極光、壯觀的閃電、還有 熱核聚變等所產(chǎn)生的物質(zhì)狀態(tài)等都

3、是等離子體。1.2. 等離子體的種類 :等離子體的種類是多種多樣。從物理學(xué)角度按照組成它的粒子能量的大小及熱 力學(xué)性質(zhì)可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體中帶電粒 子的溫度可達(dá)到絕對(duì)溫度幾千萬度到億度，如太陽上的核聚變及地球上的熱核聚變反應(yīng)等。低溫等離子體又分為熱等離子體 （熱力學(xué)平衡）和冷等離子體 （非熱力學(xué)平衡） ，其中熱等離子體中粒子的能量約幾千度到幾萬度，通常用于需要高溫作業(yè)的 領(lǐng)域，如磁流體發(fā)電、等離子體焊接與切割、等離子體煤裂解制備乙炔、等離子體 處理醫(yī)療垃圾等。冷等離子體是通過氣體放電使氣體分子電離而產(chǎn)生的，使用的激發(fā)源有直流電 磁波、中頻或射頻電磁波、微波和

4、激光等。不同的放電條件產(chǎn)生的氣體放電形式也 不同，如輝光放電、電弧放電等。根據(jù)不同的目的又有不同的放電方式，如電暈放 電、低氣壓輝光放電及大氣壓下的輝光放電等等。由于冷等離子體其粒子的溫度是 不相同的，其中電子的溫度 （能量）從幾千度到幾十萬度，而離子的溫度 （宏觀溫度 ）與室溫相差無幾。因此，冷等離子體有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值 , 這就是它可用于化1。工材料表面處理、醫(yī)療器械低溫滅菌等多種具體應(yīng)用的根本原因所在目前人們常說的低溫等離子體是指上述的冷等離子體一類，對(duì)其應(yīng)用研究可以 追溯到十九世紀(jì)50年代。1857年Sime ns首先利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體技術(shù)來合成臭氧。至今，低溫等離子

5、體技術(shù)已廣泛應(yīng)用，諸如合成臭氧、產(chǎn)生無 聲放電紫外光源、對(duì)多種材料表面進(jìn)行改性處理、等離子體噴涂、集成電路等離子 體清洗、各種顏色的霓虹燈、日光燈的光源、等離子體電視機(jī)、醫(yī)用等離子體低溫 滅菌、工業(yè)廢氣 （煙氣、揮發(fā)性有機(jī)物、汽車尾氣 ） 的處理等等。1.3. 過氧化氫等離子體的產(chǎn)生 :許多氣體都可以形成低溫等離子體，如 O2 N2 CO2甲醛、H2O2等等。激發(fā)產(chǎn)生低溫等離子體的激發(fā)源也有多種方式，如射頻電磁波、激光、微波、高中頻電 磁波等等。 過氧化氫等離子體滅菌器選用 H2O2（乍為滅菌介質(zhì)，最主要的原因是利用H2O2自身具有較強(qiáng)的氧化殺菌的效能，形成等離子體后其滅菌效能更強(qiáng)；同時(shí)H2O

6、2毒性很低，結(jié)束滅菌后H2O2等離子體復(fù)合成分子狀態(tài)更加穩(wěn)定的 H2O和O2從而不產(chǎn)生有毒的殘留物，對(duì)人及環(huán)境無危害及污染。H2O2等離子體的產(chǎn)生為：借助等離子體火菌器中機(jī)械裝置，將 H2O2氣化定量注入滅菌室內(nèi)，經(jīng)特定的真空和射頻電磁場(chǎng)等物理?xiàng)l件激發(fā)產(chǎn)生輝光放電，形成H2O2等離子體。其可能的反應(yīng)方程式為：(1) H2O2 ? HO? + HO? (HO?為氫氧自由基)(2) HO? + H2O2 ? H2O + HO2? (HO2?為過羥自由基)(3) H2O2 ? H2O2 ? (H2O2 ? 為激發(fā)態(tài)的過氧化氫分子 )(4) H2O2 ? ? H2O2 + 可見光 / 紫外線(3.3,

7、3.6eV)(5) HO? + HO? ? H2O + O? (O? 為活化氧原子 )(6) HO? + O? ? H? + O2 ( H? 為活化氫原子 )(7) HO? + HO2? ? H2O + O2從上述H2O2等離子體形成過程中可以看出：H2O2等離子體中含有氫氧自由基HO?過羥自由基HO2?激發(fā)態(tài)H2O2*活性氧原子O?活化氫原子H?等活性成分和紫外線。這些活性離子以及紫外線具有很高的動(dòng)能，從而極大地提高了與微生物 蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)的作用效能，可在極短的時(shí)間內(nèi)使微生物死亡，達(dá)到對(duì)器械火菌 的目的。其最終復(fù)合成少量的水和氧氣分子，在完成對(duì)器械火菌操作后，不會(huì)在被 火菌物品表面形成有

8、害的殘留物質(zhì)，危害人與環(huán)境。2. 醫(yī)用等離子體火菌器的作用機(jī)理2.1. 醫(yī)用等離子體火菌器的結(jié)構(gòu)和工作過程 ：醫(yī)用等離子體火菌器的結(jié)構(gòu)主要是由火菌腔及真空系統(tǒng)、過氧化氫注入與控 制、等離子體激發(fā)源與調(diào)配系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、自動(dòng)程序軟件控制系統(tǒng)等組成。醫(yī)用等離子體火菌器的工作過程 ：(1) 置入滅菌物品 : 將待滅菌的物品放入滅菌器滅菌室內(nèi)，將滅菌室門關(guān)閉密封(2) 抽真空: 啟動(dòng)真空泵抽除空氣，使滅菌室內(nèi)達(dá)到足夠的低壓 (30-80Pa ，大氣壓為10 萬 Pa); 此時(shí)滅菌室內(nèi)物品上若有殘留水份即被完全抽干。(3) 注入H2O2容液：定量注入H2O2并在滅菌室內(nèi)汽化，使其擴(kuò)散滲透至整個(gè)滅菌室，并

9、環(huán)繞著所有需要滅菌的物品周圍及管腔內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)初步的殺滅微生物的目 的。 (4) 等離子體化 ： 再次抽真空 ( 達(dá)到 50,150Pa), 通過輸入電磁波能量來產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)，借助滅菌室內(nèi)的金屬電極激發(fā)滅菌腔內(nèi)H2O2氣體分子的碰撞和解離，產(chǎn)生輝光放電形成低溫等離子體，開始了對(duì)微生物的滅活作用。滅菌過程完成并切斷外接電磁場(chǎng)后，H2O2等離子體重新結(jié)合生成更穩(wěn)定的氧和水蒸汽分子。至此，設(shè)備完成第一個(gè)滅菌循環(huán)，一般需要再重復(fù)上述3、 4 步驟采 用二循環(huán)或三循環(huán)直至完成整個(gè)滅菌過程，以增強(qiáng)滅菌的徹底性。(5) 恢復(fù)滅菌室內(nèi)氣壓 ： 關(guān)閉等離子激發(fā)源，引入經(jīng)除菌過濾的空氣使滅菌室恢 復(fù)至大氣壓。

10、打開滅菌室門，取出滅菌物品。2.2 H2O2 等離子體滅菌機(jī)理從醫(yī)用H2O2等離子體滅菌器的運(yùn)行過程可以看出，其滅菌作用主要有二個(gè)階 段：第一階段:在真空狀態(tài)下，將少量H2O2液體汽化擴(kuò)散到滅菌室內(nèi)器械周圍及管 腔內(nèi)壁，并保持一定的擴(kuò)散作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)初步的殺滅微生物的目的 ；第二階段是將H2O2氣體分子激發(fā)成等離子體，借助其中包含的大量高活性基團(tuán)、高速粒子和 紫外線等，共同作用于物品表面上的微生物，在短時(shí)內(nèi)使其滅活，達(dá)到對(duì)器械滅菌的目的。由于H2O2本身具有殺滅微生物的功能，將器械浸泡在過氧化氫液體中2小時(shí)，就可以達(dá)到高水平消毒；當(dāng)H2O2分子激發(fā)成等離子體后，粒子吸收外來能量 具有較高動(dòng)能，

11、使H2O2原有的滅菌效能放大數(shù)十倍，從而能夠用極少量的 H2O2乍用于器械表面，并在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到滅菌的水平；H2O2激發(fā)成等離子體的另外一個(gè)作用就是將滅菌后剩余的H2O2分解成水和氧氣，從而使滅菌后不會(huì)殘留有害物 質(zhì)。因此可以認(rèn)為，H2O2等離子體低溫滅菌過程是H2O2氣體化學(xué)殺滅和等離子體 物理殺滅的綜合作用的結(jié)果。3. 醫(yī)用等離子體滅菌器的應(yīng)用與優(yōu)缺點(diǎn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展常常依賴于一些新型的診療儀器設(shè)備。這些診療儀器設(shè)備常常 具有價(jià)格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量使用了對(duì)溫度、濕度比較敏感的光、電設(shè)備和高分子 材料等特點(diǎn)。對(duì)這些診療設(shè)備的滅菌處理是醫(yī)院消毒滅菌的難點(diǎn)，傳統(tǒng)的壓力蒸汽 滅菌由于其滅菌因子為高

12、溫的飽和蒸汽而不適用于這些儀器設(shè)備的滅菌，環(huán)氧乙烷 滅菌雖然可用于這類物品的滅菌，但由于其滅菌周期長(zhǎng)且有化學(xué)殘留，需要 12小時(shí)或更長(zhǎng)的時(shí)間才能使殘留的環(huán)氧乙烷揮發(fā)達(dá)到安全水平，影響了診療儀器設(shè)備的 周轉(zhuǎn)。近年，在美國(guó)多用醫(yī)用等離子體滅菌器替代環(huán)氧乙烷對(duì)上述物品進(jìn)行消毒滅 菌，而歐洲則多用低溫甲醛蒸汽滅菌器對(duì)這類物品進(jìn)行滅菌處理。總結(jié)歐美對(duì)醫(yī)用等離子體滅菌器的觀點(diǎn)，醫(yī)用等離子體滅菌器具有下列優(yōu)缺點(diǎn) : 1 、 優(yōu)點(diǎn)1)對(duì)環(huán)境和工作人員安全2)滅菌過程快速 (47min-73min)3)可用于不耐熱耐濕物品 (50?)4)安裝、操作、監(jiān)測(cè)較簡(jiǎn)單5)許多醫(yī)療器械可用2、缺點(diǎn):1) 紙、線、液體類物

13、品不適用2) 滅菌鍋容積較小3) 對(duì)內(nèi)鏡及導(dǎo)管類有管腔直徑和長(zhǎng)度等限制4) 需要特別的包裝和容器綜上所述，過氧化氫等離子體低溫滅菌技術(shù)，作為新型醫(yī)療滅菌產(chǎn)品，具有低 溫快速、節(jié)能環(huán)保的顯著特點(diǎn)。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外多家科研單位和公司的不斷開發(fā)和研 制，性能更加完善的產(chǎn)品將不斷涌現(xiàn)，為醫(yī)療單位手術(shù)室、供應(yīng)室的低溫滅菌提供多方面的選擇。隨著 該產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)品產(chǎn)量、提高質(zhì)量，不斷降低設(shè)備采購成本和使用成本，在 不遠(yuǎn)的將來，等離子體滅菌器可以普及到眾多基層醫(yī)院手術(shù)室，與小型脈動(dòng)蒸汽滅 菌器配套互補(bǔ)，解決臨床換臺(tái)手術(shù)中貴重器械的快速低溫滅菌問題，提高醫(yī)療服務(wù) 水平。國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品區(qū)別及日常使用耗材的說明國(guó)產(chǎn)

14、等離子滅菌器與國(guó)外產(chǎn)品對(duì)比 :國(guó)產(chǎn)等離子體滅菌器采用過氧化氫等離子低溫滅菌技術(shù)，是臨床新一代低溫物 理滅菌設(shè)備。與國(guó)外產(chǎn)品比較，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品有 2個(gè)相同點(diǎn)和 3個(gè)不同點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹如下: 2 個(gè)相同點(diǎn) :(1) 產(chǎn)品核心技術(shù)相同。采用過氧化氫等離子體低溫滅菌技術(shù)，滅菌室有效容 積分別為 :100 升 /50 升。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，在真空條件下，將滅菌介質(zhì)過氧化氫霧化后 定量注入滅菌室內(nèi)，快速均勻擴(kuò)散，利用位于滅菌室內(nèi)壁的金屬電極在室內(nèi)激發(fā)過 氧化氫氣體分子放電，產(chǎn)生過氧化氫等離子體，從而對(duì)滅菌室內(nèi)物品進(jìn)行低溫快速 滅菌。(2) 滅菌效果及驗(yàn)證方法相同。作為臨床器械消毒滅菌設(shè)備，采用國(guó)際通用的 低溫滅菌驗(yàn)證

15、菌種 ,枯草桿菌黑色變種芽孢菌片來驗(yàn)證，可達(dá)到 106 的滅菌保證水 平(在這點(diǎn)上國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品沒有區(qū)別)。一般可使用美國(guó)3M公司的帶培養(yǎng)基的枯黑芽孢菌片(20 元/個(gè)，使用較方便 )或國(guó)產(chǎn)北京四環(huán)公司生產(chǎn)的枯黑芽孢菌片(4 元/個(gè)，但需要醫(yī)院另外配培養(yǎng)基并在無菌條件下接種，使用較繁瑣)來進(jìn)行滅菌效果驗(yàn)證，具體驗(yàn)證操作方法與常規(guī)環(huán)氧乙烷低溫滅菌設(shè)備驗(yàn)證方法相同。3 個(gè)不同點(diǎn) :(1) 使用耗材不同。我公司產(chǎn)品立足于國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，為了讓用戶買的起更用 的起，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用儲(chǔ)罐式過氧化氫加液方式，過氧化氫液可由操作人員方便 地倒入儲(chǔ)液罐內(nèi)，并有密封蓋?？墒褂脧S家提供的 55, 過氧化氫液，也可由用戶

16、自 購 550, 以上濃度的過氧化氫液，平均每鍋次滅菌消耗的雙氧水成本不到 5 元，雙 氧水的日常使用費(fèi)用低到可以忽略不計(jì)。國(guó)外產(chǎn)品是將 58,的過氧化氫液制成專用膠囊，每粒含量 1.8ml ，平均售價(jià) 64元/粒，每一滅菌鍋次短循環(huán)用 2粒，長(zhǎng)循環(huán)用 3 粒，僅此一項(xiàng)的使用成本為128,192 元。而對(duì)于細(xì)長(zhǎng)管器械，則使用塑盒裝專用增強(qiáng)劑，每個(gè)內(nèi)含 58, 雙氧水0.16ml ，每只管子用一個(gè)，成本為 30 元/ 套。(2) 使用電源不同，安裝使用更方便。采用 220V 普通單相電源插座，無需專門接入380V電源、排風(fēng)管道等；中文觸摸屏一鍵式操作簡(jiǎn)便，使用更方便。具有抽濕功能，對(duì)所滅菌物品的

17、干燥無特殊要求。國(guó)產(chǎn)設(shè)備在抽真空過程中，對(duì)有( 國(guó)外產(chǎn)品1996年其定水份潮濕的器械可直接進(jìn)行干燥處理，而無需再配備其它干燥設(shè)備 處理潮濕的器械會(huì)故障報(bào)警，需預(yù)先充分干燥 ) 。國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的對(duì)比表 :美國(guó)強(qiáng)生公司在國(guó)際上第一家研制成功低溫等離子體滅菌器產(chǎn)品，Sterrad 100S產(chǎn)品獲得美國(guó)FDA準(zhǔn)上市，此后又研制出 Sterrad 200和NX 40型等系列產(chǎn)品。 2004年開始在我國(guó)推廣銷售，到目前已有 1 00多臺(tái)設(shè)備在我國(guó)各地大型醫(yī)院使用。 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外設(shè)備介紹資料的了解，它們都是采用射頻激發(fā)形 成過氧化氫低溫等離子體技術(shù)，但在產(chǎn)品細(xì)節(jié)方面還是有著一些不同，具體比較如 下:國(guó)外產(chǎn)

18、品 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品sterrad 100s 、200 CDMJ-100A、80A滅菌介質(zhì) 56, 過氧化氫 50,56, 過氧化氫滅菌室形狀 圓柱形100升（100S型）圓柱形100升（100A型）電源/功率 380V/3000W 220V/1800W控制及顯示單行LCD顯示窗、長(zhǎng)條按鍵5英寸觸摸液晶顯示屏顯示與方式 操作 操控機(jī)柜規(guī)格 160X 102X 76cm（100S 型）173 X 82X 82cm（100A型）二循環(huán) 50,60min 、三循環(huán)滅菌時(shí)間短循環(huán)55min、長(zhǎng)循環(huán)75min75min滅菌溫度 45,55? 45,55?過氧化氫膠囊10粒（1.8ml）瓶裝過氧化氫液，200ml/瓶/板一次加液200ml，雙循環(huán)滅菌耗材 一板短循環(huán)滅菌可使用 5 次 30 次專用生物指示菌片 通用生物指示菌片專用化學(xué)指示條 通用化學(xué)指示條專用滅菌增強(qiáng)劑及適配器 不用增強(qiáng)劑約 ,150 元/ 鍋（ 雙氧水 2 粒膠囊/鍋X 60元;再加上專用指示約,10元/鍋（雙氧水6ml/鍋,日常滅菌條等） 約 4 元,其他指示條及耗材等 ）使用成本管腔器械加裝增強(qiáng)劑， 40 元管腔可直接滅菌，不用增強(qiáng)劑對(duì)器械干燥要求一般要求器械必須充分干燥( 器械上帶有少量水份只會(huì)延長(zhǎng)滅對(duì)器械器械 ( 由于運(yùn)行程序設(shè)定，滅菌器械菌的時(shí)間，而不會(huì)影響設(shè)備正常滅菌程序