CN110845834A - 一种复合材料及其制成的呼吸机管路及管路的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种呼吸机管路的制备方法和应用，采用复合材料制成呼吸机管路，所述制备方法，包括：使含有氮化碳、高分子材料、有机溶剂的前驱体熔融液经造粒机造粒后，采用挤出成型技术制作出内管径为22mm，外管径为25mm的透明管路，本发明应用于呼吸机内部气路消毒，鲍曼不动杆菌杀菌率为99.9%，金黄色葡萄球菌杀菌率为99.9%，符合终末消毒标准，所述氮化碳复合材料还可应用于消毒柜，消毒箱和医疗器械消毒盒等领域。

Description

一种复合材料及其制成的呼吸机管路及管路的应用
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别涉及一种复合材料制成的呼吸机管路。
背景技术
呼吸机作为危重患者救治的重要医疗器械，其养护和终末消毒是对患者生命安全的重大保障。现阶段呼吸机的清洗消毒方式仅停留在表面的消毒液擦拭，内部气路无法做消毒灭菌处理。呼吸机内部气路能够长久存活患病患者携带的致病菌包括肺炎杆菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌以及大肠杆菌等。这造成了每台呼吸机在投入下一位病人的救治使用时可能会出现停留在机器上的致病菌的侵袭和转移，造成院内感染。2018年有文献提出可利用过氧化氢蒸汽作为呼吸机内部气路系统消毒的可行性，为呼吸机内部气路消毒提供了新方法，但目前未有实际投入应用的介绍和相关用具的生产，市场存在空缺。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料及其制成的呼吸机管路及管路的应用，使得管路能够在可见光激发下产生e-，还原氧气产生过氧化氢气体，在呼吸机高压气流输送下进行呼吸机内部气路的灭菌消毒功能。
本发明的目的是这样实现的：一种用于制备呼吸机管路的复合材料，由占重量份的以下成分组成：氮化碳 0.5-1.5份，高分子材料 35-45份，有机溶剂90-100份。
作为本发明的进一步限定，所述氮化碳为尿素合成的氮化碳。
作为本发明的进一步限定，所述高分子材料选自聚丙烯，聚乙烯，热塑性聚氨酯，聚乳酸，环氧树脂中的一种或几种，为透明材料。
作为本发明的进一步限定，所述有机溶剂为DMF溶液。
一种呼吸机管路制备方法，包括以下步骤：
步骤1）按上述比例配备好原料；
步骤2）利用超声破碎尿素合成的氮化碳，使均匀分布在DMF中；
步骤3）在磁力搅拌的过程中加入熔融的聚乳酸熔融液持续120r/min ~ 180r/min，高速加热搅拌30min，使氮化碳均匀分散在前驱体熔融液内；
步骤4）将上述前驱体熔融液送入双螺旋杆挤出机，挤出造粒；
步骤5）再将上述颗粒放置在真空干燥箱内进行烘干干燥；
步骤6）将所述烘干后的颗粒放入塑料挤出机的高温料斗中，挤出机外，冷却干燥后，即可得所制呼吸机管路。
作为本发明的进一步限定，步骤4）造粒过程双螺旋杆挤出机的设定温度为170℃。
作为本发明的进一步限定，步骤5）颗粒在真空干燥箱内干燥时间：2 h，干燥温度为：80℃。
作为本发明的进一步限定，步骤6）塑料挤出机的温度为：80℃，挤出机外，经空气冷却1h，并通过80°C恒温烤箱干燥1h。
一种呼吸机管路的应用，将呼吸机管路两端与呼吸机进气口、出气口连接，在可见光照射下开启呼吸机，进行循环消毒，消毒时间为120 min；工作时，在可见光激发下，氮化碳价带电子（e-），电子（e-）和空气中的氧气接触，将氧气还原生产超氧自由基（·O2 -），超氧自由基进一步的生成过氧化氢；过氧化氢气体可在高压气流输送的方式下在呼吸机内部完成灭菌消毒。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
（1）本发明弥补了现阶段呼吸机终末消毒不能够消毒呼吸机内部气路的缺点；
（2）本发明制备的呼吸机管路的对于呼吸机相关致病菌的杀菌率高；
（3）本发明制备的呼吸机管路，透明，无毒，可重复使用于呼吸机终末消毒；
（4）本发明的高分子材料为聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯等，来源广泛，可应用于生产；
（5）本发明制备的复合材料产生的过氧化氢气体，无毒；
（7）本发明应用的挤出成型技术可帮助实现粉状颗粒的打印，采用的微流控技术和针阀式结构能够精准控制熔体的流出流量和挤出时间。
附图说明
图1 为本发明制成的氮化碳复合材料呼吸机管路三维图。
图2为实施例1制成的呼吸机管路的电镜图。
图3为实施例2制成的呼吸机管路的电镜图。
图4为实施例3制成的呼吸机管路的电镜图。
图5为实施例2制成的呼吸机管路可应用的呼吸机终末消毒图。
图6为实施例2对鲍曼不动杆菌、金黄色葡萄球菌细菌培养的消毒结果图。
图7 为实施例2对鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种呼吸机管路制备方法，包括以下步骤：
步骤1）按氮化碳 0.5份，高分子材料 35份，有机溶剂90份比例配备好原料；
步骤2）利用超声破碎尿素合成的氮化碳，使均匀分布在DMF中；
步骤3）在磁力搅拌的过程中加入熔融的聚乳酸熔融液持续120r/min，高速加热搅拌30min，使氮化碳均匀分散在前驱体熔融液内；
步骤4）将上述前驱体熔融液送入双螺旋杆挤出机，挤出机温度为170 ℃，挤出造粒；
步骤5）再将上述颗粒放置在真空干燥箱内进行烘干干燥，干燥时间：2 h，干燥温度为：80℃；
步骤6）将所述烘干后的颗粒放入塑料挤出机的高温料斗中，温度为：80℃，挤出机外，经空气冷却1h，并通过80°C恒温烤箱干燥1h后，即可得内管径为22mm，外管径为25mm的呼吸机管路。
实施例2
一种呼吸机管路制备方法，包括以下步骤：
步骤1）按氮化碳 1份，高分子材料 40份，有机溶剂95份比例配备好原料；
步骤2）利用超声破碎尿素合成的氮化碳，使均匀分布在DMF中；
步骤3）在磁力搅拌的过程中加入熔融的聚乳酸熔融液持续150r/min，高速加热搅拌30min，使氮化碳均匀分散在前驱体熔融液内；
步骤4）将上述前驱体熔融液送入双螺旋杆挤出机，挤出机温度为170 ℃，挤出造粒；
步骤5）再将上述颗粒放置在真空干燥箱内进行烘干干燥，干燥时间：2 h，干燥温度为：80℃；
步骤6）将所述烘干后的颗粒放入塑料挤出机的高温料斗中，温度为：80℃，挤出机外，经空气冷却1h，并通过80°C恒温烤箱干燥1h后，即可得内管径为22mm，外管径为25mm的呼吸机管路。
实施例3
一种呼吸机管路制备方法，包括以下步骤：
步骤1）按氮化碳 1.5份，高分子材料 45份，有机溶剂100份比例配备好原料；
步骤2）利用超声破碎尿素合成的氮化碳，使均匀分布在DMF中；
步骤3）在磁力搅拌的过程中加入熔融的聚乳酸熔融液持续180r/min，高速加热搅拌30min，使氮化碳均匀分散在前驱体熔融液内；
步骤4）将上述前驱体熔融液送入双螺旋杆挤出机，挤出机温度为170 ℃，挤出造粒；
步骤5）再将上述颗粒放置在真空干燥箱内进行烘干干燥，干燥时间：2 h，干燥温度为：80℃；
步骤6）将所述烘干后的颗粒放入塑料挤出机的高温料斗中，温度为：80℃，挤出机外，经空气冷却1h，并通过80°C恒温烤箱干燥1h后，即可得内管径为22mm，外管径为25mm的呼吸机管路。
如图1所示，为上述三个实施例制得的呼吸机管路结构示意图，图2为实施例1制得的呼吸机管路的电镜图，图3为实施例2制得的呼吸机管路的电镜图，图4为实施例3制得的呼吸机管路的电镜图；图2中氮化碳浓度相对较低导致氮化碳分散度相对不足，图4中浓度相对过高导致氮化碳的出现 一定的团聚，都会使得消毒效率出现少量下降，而由图3可见氮化碳的分布更为均匀，可呈现更好的消毒效果。
将上述实施例2中制得含有氮化碳的呼吸机管路和普通呼吸机管路分别取样置于含有相同数量级的鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌细菌水溶液中，在可见光照射下进行对比实验，时间为120 min；含有氮化碳的呼吸机管路在可见光激发下，氮化碳价带电子（e-），电子（e-）和空气中的氧气接触，将氧气还原生产超氧自由基（·O2-），超氧自由基进一步的生成过氧化氢完成灭菌消毒。过氧化氢气体在高压气流输送的方式下可在呼吸机内部完成灭菌消毒，如图5所示，为上述呼吸机管路可应用的呼吸机终末消毒图；之后取出部分溶液，将含细菌水溶液进行梯度稀释，在培养基上进行点板涂片，培养得到细菌存活结果。图6为鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌在使用实施例2中制得的呼吸机管路和普通呼吸机管路后细菌培养涂片结果，图7为实施例2中制得的呼吸机管路对鲍曼不动杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率图。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于制备呼吸机管路的复合材料，其特征在于，由占重量份的以下成分组成：氮化碳 0.5-1.5份，高分子材料 35-45份，有机溶剂90-100份。
2.根据权利要求1所述的用于制备呼吸机管路的复合材料，其特征在于，所述氮化碳为尿素合成的氮化碳。
3.根据权利要求1所述的用于制备呼吸机管路的复合材料，其特征在于，所述高分子材料选自聚丙烯，聚乙烯，热塑性聚氨酯，聚乳酸，环氧树脂中的一种或几种，为透明材料。
4.根据权利要求1所述的用于制备呼吸机管路的复合材料，其特征在于，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液。
5.一种呼吸机管路制备方法，采用如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）按上述比例配备好原料；
步骤2）利用超声破碎尿素合成的氮化碳，使均匀分布在DMF中；
步骤3）在磁力搅拌的过程中加入熔融的聚乳酸熔融液持续120r/min ~ 180r/min，高速加热搅拌15 ±1min，使氮化碳均匀分散在前驱体熔融液内；
步骤4）将上述前驱体熔融液送入双螺旋杆挤出机，挤出造粒；
步骤5）再将上述颗粒放置在真空干燥箱内进行烘干干燥；
步骤6）将所述烘干后的颗粒放入塑料挤出机的高温料斗中，挤出机外，冷却干燥后，即可得所制呼吸机管路。
6.根据权利要求5所述的一种呼吸机管路制备方法，其特征在于，步骤4）造粒过程双螺旋杆挤出机的设定温度为170 ℃。
7.根据权利要求5所述的一种呼吸机管路制备方法，其特征在于，步骤5）颗粒在真空干燥箱内干燥时间：2 h，干燥温度为：80℃。
8.根据权利要求5所述的一种呼吸机管路制备方法，其特征在于，步骤6）塑料挤出机的温度为：80℃，挤出机外，经空气冷却1h，并通过80°C恒温烤箱干燥1h。
9.一种呼吸机管路的应用，其特征在于，将呼吸机管路两端与呼吸机进气口、出气口连接，在可见光照射下开启呼吸机，进行循环消毒，消毒时间为120 min。
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