CN111467539A - 一种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统及方法，系统包括消毒室、加液与提纯部、注液部、残余处理部和真空部；消毒室可加热其内的气体，加液与提纯部提纯过氧化氢液体输送至注液部，提纯残留物输送至残余处理部，真空部将消毒室内抽真空，抽出的气体送入残余处理部消毒，注液部将过氧化氢液体输送至消毒室底部的储液室中，然后气化进入消毒室内对待消毒物品进行消毒。简言之，本系统提纯过氧化氢液体，控制消毒室内水分含量，并在真空和较低温度下气化不冷凝，并通过控制消毒室中的过氧化氢浓度，对排出的气体进行消毒和无害化处理，实现对医用口罩等难以消毒物品进行快速、有效、环保地消毒，使它们可重复使用，节约资源。
Description
技术领域
本发明属于灭菌器械领域，具体涉及一种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统及方法。
背景技术
过氧化氢灭菌具有灭菌效果好、效率高、不留任何毒性物质的特点，已广泛用于医疗器械的灭菌消毒。过氧化氢灭菌分为干法和湿法两种。其中，过氧化氢低温等离子体灭菌器是常用的灭菌器械，可对金属和非金属医疗器械进行低温灭菌。在该灭菌器中，起灭菌作用的主要是过氧化氢，而等离子体作用有限。同时，水分会降低过氧化氢的灭菌效果。因此，采用干法过氧化氢灭菌效果较好。
干法过氧化氢灭菌是通过气化过氧化氢产生氧游离基，作用于微生物内外部组织，起到灭菌作用。常用的干法过氧化氢灭菌是采用高温闪蒸技术，即将过氧化氢溶液滴加至加热到一定温度(通常是150℃)的光滑金属物体表面，使过氧化氢完全气化，在空间做布朗运动，分布均匀，空气中和物体表面均看不见任何液滴。该技术须控制温度在气化过氧化氢冷凝点以上，浓度小于饱和浓度，确保过氧化氢不冷凝；同时，还须全程监控湿度，不结露。还有一种技术是降低过氧化氢液面的饱和蒸气压，在66℃-75℃下气化，在灭菌室与气化室之间的压力差的作用下，使过氧化氢气体由气化室扩散到灭菌室。上述两类技术中，均未对排到空气中的灭菌室气体进行消毒处理；且第一种技术当灭菌室的温度低于过氧化氢冷凝点时，气态的过氧化氢会凝结成液滴，降低灭菌效果，第二种技术的灭菌时间较长。
医用口罩(如KN95口罩)是医护人员用于保护自我的常用物品，可以较好地阻隔液体和固体物质，而气体可以完全穿透口罩，但对水和温度要求较高。水分会降低医用口罩的防护效果和佩戴舒适度，而高温(高于60℃)则会降低医用口罩的防护效果。同时，使用过的医用口罩可能含有经空气传播的病毒，对灭菌室抽真空有可能将该病毒排到空气中，污染空气，使人染病。常用的灭菌技术或装置不适于医用口罩的灭菌消毒处理，导致医用口罩不能重复使用，通常是使用后作销毁处理，造成极大的浪费，在特殊时期甚至引起医用口罩供应紧张。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能快速有效消毒医用口罩，又能避免污染空气的过氧化氢气体消毒系统及其应用方法。
本发明提供的这种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，包括消毒室、加液与提纯部、注液部、残余处理部和真空部；消毒室为密封腔室，设置有可开合的密封门，室内设置有夹持器、电加热装置和风机；消毒室连接有空气管道，洁净干燥的空气可进入消毒室内；加液与提纯部包括加液罐、吸液装置和提纯器，加液罐中盛有过氧化氢液体，吸液装置将加液罐中的液体输送至提纯器处理后分两路输送，其中一路将提纯后的过氧化氢液体输送至注液部，另一路将提纯后的残留物输送至残余处理部；注液部包括储液罐和其连通的储液室，储液罐内腔的一端连接有加液定量装置，储液室设置于所述消毒室的底板外侧，消毒室的底板上对应储液室处设置有电动闸板阀，通过电动闸板阀实现储液室与消毒室的连通及关闭；残余处理部包括二氧化锰颗粒室和水槽，经提纯器处理后的残留物进入二氧化锰颗粒室内，水槽和二氧化锰颗粒室之间的连通管道上连接有单向阀，水槽与加液罐连通，水槽内设置有电加热装置；真空部包括真空泵，真空泵通过连通管道设置于消毒室和二氧化锰颗粒室之间，真空泵抽出的消毒室内的气体经二氧化锰颗粒室进入水槽中消毒；加液罐与水槽的连通管道上、提纯器与储液罐及二氧化锰颗粒室之间的连通管道上、储液罐与储液室之间的连通管道上、消毒室与真空泵之间的连通管道上、消毒室连接的空气管道上均连接有电磁阀。
上述技术方案的一种实施方式中，所述电加热装置为电阻加热器，风机为磁力风机。
上述技术方案的一种实施方式中，所述吸液装置为抽吸泵，提纯器为内有分子筛的容器。
上述技术方案的一种实施方式中，所述加液定量装置包括滑块和电动推杆，滑块连接于所述储液罐内腔的一端，电动推杆的伸缩杆末端与滑块的外表面中心位置处连接。
上述技术方案的一种实施方式中，所述储液室为扁平的长方体，且其上侧为开口侧。
上述技术方案的一种实施方式中，所述消毒室还连接有温度控制器、近红外光谱仪和压力传感器。
上述技术方案的一种实施方式中，所述水槽内设置有电阻加热器，水槽顶部连接有冷凝管。
本发明提供的这种利用上述系统消毒医用口罩的方法，包括如下步骤：
S1.消毒室加热
启动消毒室内的电加热装置和风机，当消毒室内温度为50℃-55℃时停止加热保温；
S2.加液与提纯
将储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀及吸液装置与水槽之间的电磁阀打开，吸液装置工作，将过氧化氢液体从加液罐分别输送到水槽和提纯器；
当水槽中的过氧化氢质量浓度达到10％-12％时，关闭吸液装置与水槽之间的电磁阀；
当提纯器将过氧化氢液体提纯至其质量浓度95％-96％时，提纯后的过氧化氢液体被输送到储液罐中，提纯残留物输送二氧化锰颗粒室中；当储液罐内的液面达到指定位置时，吸液装置停止工作，储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭，加液和提纯结束；
S3.消毒室抽真空
当消毒室内温度达到50℃时，真空泵启动，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀开启，对消毒室抽真空，消毒室抽出的气体经二氧化锰颗粒室进入水槽中的过氧化氢溶液中进行消毒；
当消毒室内的压力为100Pa-150Pa时，真空泵停止工作，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭；
S4.注液部工作
注液部的加液定量装置工作，储液罐与储液室之间的电磁阀开启，直至储液室中被输入设定量的过氧化氢液体；
当加液定量装置停止工作时，消毒室底板上的电动闸板阀打开，使储液室与消毒室连通，过氧化氢液体气化；
当储液室的过氧化氢液体完全气化后，消毒室内的过氧化氢气体浓度达到10-15mg/L时，电动闸板阀关闭，消毒室的近红外光谱仪检测过氧化氢浓度；
S5.消毒室充气
当电动闸板阀关闭4分钟后，消毒室进洁净干燥空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室内，当消毒室内的压力达到30000Pa-31000Pa时，该电磁阀关闭；
S6.消毒室抽真空
当空气管道上的电磁阀关闭后，消毒室和真空泵之间的电磁阀开启，真空泵对消毒室抽真空，当消毒室内的压力为100Pa-150Pa时，该电磁阀关闭，真空泵停止工作；
S7.重复步骤S4-S6，对消毒室进行多次抽真空和充气消毒，最后一次注液后，储液罐和储液室之间的电磁阀和消毒室底板上的电动闸板阀保持开启状态，使储液罐中的过氧化氢完全气化；
S8.消毒室充气
当消毒室和真空泵之间的电磁阀关闭时，消毒室的空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室，当消毒室内的压力达到30000Pa-31000Pa时，空气管道上的电磁阀关闭；
S9.重复步骤S6；
S10.重复步骤S8，使消毒室内的压力达到环境大气压力；
S11.消毒室内的电加热装置和风机停止工作；
S12.水槽中的电加热装置开始工作，将水槽中的过氧化氢液体加热至98℃-100℃，保温3分钟，分解水中过氧化氢，冷凝管将气体冷却，避免水槽压力过大，整个消毒程序结束；
S13.打开消毒室的密封门，取出消毒完成的口罩；
S14.待水槽中的温度降到室温时，取出水槽，将水倒掉，安装好水槽，待用。
本发明可以用于对温度和水分要求敏感、可能带有病菌的医用口罩等物品消毒；真空使过氧化氢液体气化温度下降，有效降低过氧化氢的分解，并保证在低温下过氧化氢不会冷凝；过氧化氢气化与消毒为一腔室，减小了过氧化氢消毒行程，缩短了消毒时间；残余处理部可对病毒进行杀灭，防止消毒室抽真空可能导致病毒被排放到环境空气中，污染空气，并可分解残留的过氧化氢，保护环境；真空-充气多次循环消毒和风机搅拌气流的组合方式使过氧化氢气体能更充分地进入如KN95口罩等透气性较差的物品内部，进行有效消毒和干燥，并去除口罩使用后的异味。
附图说明
图1为本发明一个实施例的设备布置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例公开的这种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，包括消毒室1、储液室2、储液罐3、提纯器4、抽吸泵5、加液罐6、水槽7、二氧化锰颗粒室8、真空泵9。
消毒室1为封闭的箱体，其底板的中心位置处安装有电动闸板阀ZBF，箱体内安装有电阻加热器JRQ、磁力风机FJ、夹持器JCQ、温控器WKQ、压力传感器YLCGQ、近红外光谱仪GPY。
夹持器JCQ用于夹住固定待消毒的医用口罩，数量设置有多个。电阻加热器JRQ用于加热消毒室内的温度，磁力风机FJ可使消毒室内的温度和气体均匀，温控器WKQ用于检测消毒室1内的温度，压力传感器YLCGQ用于检测消毒室内的压力，近红外光谱仪GPY用于测量消毒室内过氧化氢气体的浓度。
消毒室1连接有空气管道，用于给消毒室内送入洁净干燥的空气，空气管道上连接有电磁阀DCF。
储液室2为扁平的长方体，且上侧为开口侧。储液室为扁平结构，使过氧化氢液体可平铺为液膜，利于过氧化氢液体的气化。
电动闸板阀ZBF为方形阀，安装于消毒室底板的中心位置处。储液室2的平面尺寸与电动闸板阀阀体的平面尺寸相同，储液室的侧壁上端与电动闸板阀阀体的出口端连接。
加液罐6和抽吸泵5之间有连通管道，抽吸泵的出口分为两路输送，其中一路输送至提纯器4，另一路输送至水槽7。
抽吸泵5与水槽7之间的连通管道上连接有电磁阀DCF。
提纯器4为内有分子筛的容器，它有两个出口，提纯后的过氧化氢液体从一个出口输送至储液罐3，提纯后的残留物从另一个出口输送至二氧化锰颗粒室8，二氧化锰作为催化剂分解残留物中的过氧化氢为水和氧气，分解后的水和氧气单向进入水槽7中。
提纯器4与储液罐3之间的连通管道上、与二氧化锰颗粒室8之间的连通管道上分别连接有电磁阀DCF。
储液罐3为圆形或者方形容器，其内腔一端连接有滑块HK，滑块连接有电动推杆DDTG作为驱动装置，使滑块可沿储液罐的内壁上下滑动。
储液罐3和储液室2之间的连通管道上连接有电磁阀DCF。
水槽7为密封容器，其内设置有电阻加热器JRQ，其顶部连接有冷凝管71。
二氧化锰颗粒室8和水槽7之间的连通管道上连接有出口朝向水槽端的单向阀DXF。
真空泵9通过连通管道设置于消毒室1和二氧化锰颗粒室8之间，且真空泵与消毒室之间的连通管道上连接有电磁阀DCF。
上述系统用于KN95口罩消毒的具体步骤如下：
S1.待消毒KN95口罩放置；
打开消毒室的密封门，将待消毒的KN95口罩通过夹持器固定好后关闭密封门；
S2.消毒室加热
启动消毒室1内的电阻加热器JRQ和电磁风机FJ。当消毒室1内温度为50℃-55℃时，保温；
S3.加液与提纯
将储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀及抽吸泵与水槽之间的电磁阀打开，抽吸泵工作，将过氧化氢液体从加液罐分别输送到水槽和提纯器；
当水槽中的过氧化氢质量浓度达到10％时，关闭抽吸与水槽之间的电磁阀；
当提纯器将过氧化氢液体提纯至其质量浓度95％时，提纯后的过氧化氢液体被输送到储液罐中，提纯残留物输送二氧化锰颗粒室中；
当储液罐内的液面达到指定位置时，抽吸泵停止工作，储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭，加液和提纯结束；
S4.消毒室抽真空
当消毒室内温度达到50℃时，真空泵启动，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀开启，对消毒室抽真空，消毒室抽出的气体经二氧化锰颗粒室进入水槽中的过氧化氢溶液中进行消毒；
当消毒室内的压力为100Pa时，真空泵停止工作，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭。
S5.注液部工作
电动推杆工作，储液罐与储液室之间的电磁阀开启，电动推杆将滑块往储液罐的另一端方向缓慢推动使储液罐中的过氧化氢液体往输液室输送，直至储液室中被输入设定量的过氧化氢液体；
当电动推杆停止工作时，消毒室底板上的电动闸板阀打开，使储液室与消毒室连通，过氧化氢液体气化；
当储液室的过氧化氢液体完全气化后，消毒室内的过氧化氢气体浓度达到10mg/L时，电动闸板阀关闭，消毒室的近红外光谱仪检测过氧化氢浓度；
S6.消毒室充气
当电动闸板阀关闭4分钟后，消毒室进洁净干燥空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室内，当消毒室内的压力达到30000Pa时，该电磁阀关闭；
S7.消毒室抽真空
当空气管道上的电磁阀关闭后，消毒室和真空泵之间的电磁阀开启，真空泵对消毒室抽真空，当消毒室内的压力为100Pa时，该电磁阀关闭，真空泵停止工作；
S8.重复步骤S5-S7，对消毒室进行8次抽真空和充气消毒，最后一次注液后，储液罐和储液室之间的电磁阀和消毒室底板上的电动闸板阀保持开启状态，使储液罐中的过氧化氢完全气化；
S9.消毒室充气
当消毒室和真空泵之间的电磁阀关闭时，消毒室的空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室，当消毒室内的压力达到30000Pa时，空气管道上的电磁阀关闭。
S10.重复步骤S7；
S11.重复步骤S9，使消毒室内的压力达到环境大气压力；
S12.消毒室内的电加热装置和风机停止工作；
S13.水槽中的电加热装置开始工作，将水槽中的过氧化氢液体加热至100℃，保温3分钟，分解水中过氧化氢，冷凝管将气体冷却，避免水槽压力过大，整个消毒程序结束。
S14.打开消毒室的密封门，取出消毒完成的KN95口罩；
S15.待水槽中的温度降到室温时，取出水槽，将水倒掉，安装好水槽，待用。
当采用上述系统对一次性医用口罩消毒处理时，与N95口罩的消毒步骤基本相同，差别如下：
S8中，重复步骤S5-S7进行一次即可；
S9中，电动闸板阀打开20分钟后，给消毒室内通入洁净干燥的空气，直至消毒室内的压力达到30000Pa。
当采用上述系统对护目镜消毒的步骤与对一次性口罩消毒的步骤相同。
本发明可以用于对温度和水分要求敏感、可能带有病菌的医用口罩等物品消毒；真空使过氧化氢液体气化温度下降，有效降低过氧化氢的分解，并保证在低温下过氧化氢不会冷凝；过氧化氢气化与消毒为一腔室，减小了过氧化氢消毒行程，缩短了消毒时间；残余处理部可对病毒进行杀灭，防止消毒室抽真空可能导致病毒被排放到环境空气中，污染空气，并可分解残留的过氧化氢，保护环境；真空-充气多次循环消毒和风机搅拌气流的组合方式使过氧化氢气体能更充分地进入如KN95口罩等透气性较差的物品内部，进行有效消毒和干燥，并去除口罩使用后的异味。
简言之，本发明提纯过氧化氢液体，控制消毒室内水分含量，并在真空和较低温度下气化不冷凝，并通过控制消毒室中的过氧化氢浓度，对排出的气体进行消毒和无害化处理，从而实现对医用口罩等难以消毒物品进行快速、有效、环保地消毒，使医用口罩、护目镜等可重复使用，节约资源。
Claims (8)
1.一种适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：本系统包括消毒室、加液与提纯部、注液部、残余处理部和真空部；
消毒室为密封腔室，设置有可开合的密封门，室内设置有夹持器、电加热装置和风机；
消毒室连接有空气管道，洁净干燥的空气可进入消毒室内；
加液与提纯部包括加液罐、吸液装置和提纯器，加液罐中盛有过氧化氢液体，吸液装置将加液罐中的液体输送至提纯器处理后分两路输送，其中一路将提纯后的过氧化氢液体输送至注液部，另一路将提纯后的残留物输送至残余处理部；
注液部包括储液罐和其连通的储液室，储液罐内腔的一端连接有加液定量装置，储液室设置于所述消毒室的底板外侧，消毒室的底板上对应储液室处设置有电动闸板阀，通过电动闸板阀实现储液室与消毒室的连通及关闭；
残余处理部包括二氧化锰颗粒室和水槽，经提纯器处理后的残留物进入二氧化锰颗粒室内，水槽和二氧化锰颗粒室之间的连通管道上连接有单向阀，水槽与加液罐连通，水槽内设置有电加热装置；
真空部包括真空泵，真空泵通过连通管道设置于消毒室和二氧化锰颗粒室之间，真空泵抽出的消毒室内的气体经二氧化锰颗粒室进入水槽中消毒；
加液罐与水槽的连通管道上、提纯器与储液罐及二氧化锰颗粒室之间的连通管道上、储液罐与储液室之间的连通管道上、消毒室与真空泵之间的连通管道上、消毒室连接的空气管道上均连接有电磁阀。
2.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述电加热装置为电阻加热器，风机为磁力风机。
3.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述吸液装置为抽吸泵，提纯器为内有分子筛的容器。
4.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述加液定量装置包括滑块和电动推杆，滑块连接于所述储液罐内腔的一端，电动推杆的伸缩杆末端与滑块的外表面中心位置处连接。
5.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述储液室为扁平的长方体，且其上侧为开口侧。
6.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述消毒室还连接有温度控制器、近红外光谱仪和压力传感器。
7.如权利要求1所述的适用于医用口罩消毒的过氧化氢气体消毒系统，其特征在于：所述水槽内设置有电阻加热器，水槽顶部连接有冷凝管。
8.一种利用上述系统消毒医用口罩的方法，包括如下步骤：
S1.消毒室加热
启动消毒室内的电加热装置和风机，当消毒室内温度为50℃-55℃时停止加热保温；
S2.加液与提纯
将储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀及吸液装置与水槽之间的电磁阀打开，吸液装置工作，将过氧化氢液体从加液罐分别输送到水槽和提纯器；
当水槽中的过氧化氢质量浓度达到10％-12％时，关闭吸液装置与水槽之间的电磁阀；
当提纯器将过氧化氢液体提纯至其质量浓度95％-96％时，提纯后的过氧化氢液体被输送到储液罐中，提纯残留物输送二氧化锰颗粒室中；当储液罐内的液面达到指定位置时，吸液装置停止工作，储液罐和提纯器之间的电磁阀、提纯器与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭，加液和提纯结束；
S3.消毒室抽真空
当消毒室内温度达到50℃时，真空泵启动，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀开启，对消毒室抽真空，消毒室抽出的气体经二氧化锰颗粒室进入水槽中的过氧化氢溶液中进行消毒；
当消毒室内的压力为100Pa-150Pa时，真空泵停止工作，真空泵与二氧化锰颗粒室之间的电磁阀关闭；
S4.注液部工作
注液部的加液定量装置工作，储液罐与储液室之间的电磁阀开启，直至储液室中被输入设定量的过氧化氢液体；
当加液定量装置停止工作时，消毒室底板上的电动闸板阀打开，使储液室与消毒室连通，过氧化氢液体气化；
当储液室的过氧化氢液体完全气化后，消毒室内的过氧化氢气体浓度达到10-15mg/L时，电动闸板阀关闭，消毒室的近红外光谱仪检测过氧化氢浓度；
S5.消毒室充气
当电动闸板阀关闭4分钟后，消毒室进洁净干燥空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室内，当消毒室内的压力达到30000Pa-31000Pa时，该电磁阀关闭；
S6.消毒室抽真空
当空气管道上的电磁阀关闭后，消毒室和真空泵之间的电磁阀开启，真空泵对消毒室抽真空，当消毒室内的压力为100Pa-150Pa时，该电磁阀关闭，真空泵停止工作；
S7.重复步骤S4-S6，对消毒室进行多次抽真空和充气消毒，最后一次注液后，储液罐和储液室之间的电磁阀和消毒室底板上的电动闸板阀保持开启状态，使储液罐中的过氧化氢完全气化；
S8.消毒室充气
当消毒室和真空泵之间的电磁阀关闭时，消毒室的空气管道上的电磁阀开启，洁净干燥的空气进入消毒室，当消毒室内的压力达到30000Pa-31000Pa时，空气管道上的电磁阀关闭；
S9.重复步骤S6；
S10.重复步骤S8，使消毒室内的压力达到环境大气压力；
S11.消毒室内的电加热装置和风机停止工作；
S12.水槽中的电加热装置开始工作，将水槽中的过氧化氢液体加热至98℃-100℃，保温3分钟，分解水中过氧化氢，冷凝管将气体冷却，避免水槽压力过大，整个消毒程序结束；
S13.打开消毒室的密封门，取出消毒完成的口罩；
S14.待水槽中的温度降到室温时，取出水槽，将水倒掉，安装好水槽，待用。
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