CN114225079A - 一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置 - Google Patents

一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，包括底座、固定架、位移组件、图像采集组件、透明管路和控制系统，固定架的一端与底座连接，位移组件与固定架的另一端连接，图像采集组件安装在位移组件上；透明管路放置在底座的顶面，透明管路的一端为密封设置，透明管路内部用于放置试纸，试纸与灭菌颜色发生变化，透明管路外侧设有刻度；位移组件和图像采集组件均与控制系统电连接，位移组件能够使图像采集组件在X轴和Y轴上移动；图像采集组件用于采集试纸的颜色变化和记录试纸颜色变化时的时间和影像；控制系统能够对图像采集组件传输的数据进行处理，并控制位移组件使图像采集组件移动。

Description

一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置
技术领域
本发明涉及医疗器械灭菌技术领域，具体涉及一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置。
背景技术
在医疗卫生行业，普遍采用过氧化氢低温等离子灭菌装置对医疗器械进行灭菌，现在对于医疗器械的灭菌还没有一个统一的标准，通常是将相同或不同的医疗器械放置在灭菌装置内，通过相同的灭菌流程进行灭菌。由于各种医疗器械的结构复杂程度不同，所以在同等灭菌环境下灭菌的灭菌效果也不相同。对于手术刀、烧杯等医疗器械，由于其结构简单，灭菌效果则较好；对于内镜等带有管腔的医疗器械来说，灭菌气体需要从管腔的一端进入，通过扩散作用逐步进入到管腔深处，彻底灭菌需要一定的时间，并且随着管腔的增长，管径的减小，其灭菌时间还要增长。
为了确保灭菌器中的所有医疗器械均被完全灭菌消毒，通常在灭菌过程中采用过程挑战装置对灭菌过程进行检测。对灭菌物品灭菌时，将上述过程挑战装置同时放进灭菌装置内，灭菌过程中，灭菌气体介质通过扩散作用，经该过程挑战装置一定长度的、内径和特定材料的弯管(或直管)，进入指示剂或指示卡存放腔室内并作用于腔室内的指示剂或指示卡，使其灭菌或变色；通过灭菌气体介质对这种结构形式存装的指示剂或指示卡的影响来反应同物理条件下灭菌气体对灭菌物品的影响程度，但是，过程挑战装置的判定结果只有合格与不合格，并不能提供具体的量值供工作人员参考。而且，过程挑战装置和被灭菌医疗器械之间存在匹配问题，即被灭菌物品的灭菌难度要小于过程挑战装置中指示物被灭菌的难度，否则就会有部分物品未灭菌成功的被视为灭菌成功；若被灭菌物品过多小于过程挑战的难度也是不利的，这样评定可能会让物品承受过多的非必要灭菌时间，减少灭菌物品的使用寿命，增加灭菌成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，放置在灭菌装置内检测灭菌效果，包括底座、固定架、位移组件、图像采集组件、透明管路和控制系统，固定架的一端与底座连接，位移组件与固定架的另一端连接，图像采集组件安装在位移组件上；透明管路放置在底座的顶面，透明管路的一端为密封设置，透明管路内部用于放置试纸，试纸能够与灭菌气体反应，且颜色发生变化，透明管路外侧设有刻度；位移组件和图像采集组件均与控制系统电连接，位移组件能够使图像采集组件在X轴和Y轴上移动；图像采集组件用于采集试纸的颜色变化和记录试纸颜色变化时的时间和影像，并能够将数据实时传输给控制系统；控制系统能够对图像采集组件传输的数据进行处理，并控制位移组件使图像采集组件移动，试纸颜色最后变化处始终位于图像采集组件的采集范围内。将量化装置与需要灭菌的医疗器械一起放入灭菌装置内进行灭菌，灭菌装置内处于真空状态，灭菌装置内的灭菌气体(过氧化氢)从透明管路的一端进入并与试纸发生反应，试纸颜色发生变化，图像采集组件能够采集试纸与灭菌气体接触发生变化的图像并实时传输给控制系统，控制系统通过图像检测到变化后的颜色后并将颜色变化时产生的轨迹处理为坐标数据，通过控制位移组件和图像采集组件实现图像采集组件能够在X轴和Y轴上的移动，从而跟踪试纸颜色变化轨迹，灭菌完成，控制系统能够收集灭菌过程中灭菌速率、时间等参数即灭菌的实时录像，为系统研究、性能评估、故障诊断和制定量化方法提供数据依据。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，放置在灭菌装置内检测灭菌效果，包括底座、固定架、位移组件、图像采集组件、透明管路和控制系统，固定架的一端与底座连接，位移组件与固定架的另一端连接，图像采集组件安装在位移组件上；
透明管路放置在底座的顶面，透明管路的一端为密封设置，透明管路内部用于放置试纸，试纸能够与灭菌气体反应，且颜色发生变化，透明管路外侧设有刻度；
位移组件和图像采集组件均与控制系统电连接，位移组件能够使图像采集组件在X轴和Y轴上移动；
图像采集组件用于采集试纸的颜色变化和记录试纸颜色变化时的时间和影像，并能够将数据实时传输给控制系统；
控制系统能够对图像采集组件传输的数据进行处理，并控制位移组件使图像采集组件移动，试纸颜色最后变化处始终位于图像采集组件的采集范围内。
进一步的，位移组件包括第一驱动装置、第一滑轨和第二滑轨，第一驱动装置与第二滑轨的一端连接，第一滑轨的顶面设有多条滑槽和一条牵引槽，第一驱动装置上设置有与多个滑槽对应的滑块，滑块伸入到滑槽内，滑槽的侧壁对滑块进行限位，滑块能够沿滑槽的长度方向移动，牵引槽内设有轮齿，第一驱动装置的输出端安装有齿轮，齿轮位于牵引槽内与轮齿啮合，第一驱动装置和第二滑轨能够沿第一滑轨的长度方向做往复运动；
图像采集组件安装在第二滑轨上，第二滑轨上设置有第二驱动装置，图像采集组件通过第二驱动装置与第二滑轨连接，图像采集组件能够沿第二滑轨的长度方向做往复运动；
第一驱动装置和第二驱动装置均与控制系统电连接。
进一步的，图像采集组件包括颜色识别机构和图像采集机构，颜色识别机构用于对试纸变化时的颜色进行辨别，图像采集机构用于录制试纸变化时的影像和记录试纸变化时的时间。
进一步的，控制系统包括处理模块、储存模块和收发模块，处理模块能够处理颜色识别机构和图像采集机构传输的数据和向第一驱动装置和第二驱动装置传输指令；
储存模块能够储存图像采集机构采集的图像数据和处理模块处理的数据；
收发模块用于接受和发送信息，且收发模块能够与外接设备通过无线连接。
进一步的，底座上还设置有第一温度检测装置、第一压力检测装置和第一浓度检测装置，第一温度检测装置、第一压力检测装置和第一浓度检测装置均与控制系统电连接。
进一步的，底座顶面上设有钉子板，透明管路通过钉子板固定在底座上。
进一步的，底座内设有安装腔，底座的底面设有底盖，底盖用于打开或关闭安装腔，控制系统位于安装腔内，底座的顶面和安装腔的腔壁均设置有隔热层。
进一步的，透明管路密封的一端设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二浓度检测装置和传输模块，第二温度检测装置、第二压力检测装置和第二浓度检测装置均与传输模块电连接，传输模块与收发模块无线连接。
本发明的有益效果是：本发明所提供的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，控制系统、位移组件和图像采集组件组成跟踪定位系统，图像采集组件中的颜色识别机构能够识别出试纸的颜色和灭菌气体与试纸反应后的颜色，颜色识别机构识别出颜色之后能够实时将数据传输给处理模块，处理模块将传输来的数据处理转换为坐标数据，并控制第一驱动装置第二驱动装置工作，将图像采集组件移动到该坐标处，随着试纸不断变化，图像采集组件会跟随移动，试纸颜色最后变化处始终位于图像采集组件的采集范围内。图像采集机构能够记录试纸的变化实况并传输给处理模块，处理模块将图像采集机构传输来的影像数据、多个传感器检测到的数据参数和图像采集组件移动速度(灭菌气体在透明管路内扩散的速度)进行处理后通过无线信号传输给外接装置，由外接装置进行储存和运算处理。多次灭菌得到的具体参数，可以更精确地反应不同灭菌过程之间效果差异,以此参数作为输出，以影响灭菌要素各物理参量做输入，能够系统深入的研究灭菌过程及其控制算法。此外，就同一设备而言，该参量可以为设备的剩余寿命估计及故障诊断等提供参考依据。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置的结构示意图；
图2是本发明提供的第一驱动装置安装在第一滑轨上的结构示意图；
图3是本发明提供的图像采集组件的原理示意图；
图4是本发明提供的控制系统的原理示意图；
图5是本发明提供的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置的工作原理示意图；
图6是本发明提供的透明管路的结构示意图。
图标：100-底座；101-第一温度检测装置；103-第一压力检测装置；105-第一浓度检测装置；107-钉子板；109-底盖；110-固定架；130-位移组件；131-第一驱动装置；132-滑槽；133-第一滑轨；134-牵引槽；135-第二滑轨；136-滑块；137-第二驱动装置；150-图像采集组件；151-颜色识别机构；153-图像采集机构；170-透明管路；171-试纸；173-刻度；190-控制系统；191-处理模块；193-储存模块；195-收发模块。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
下面结合图1至图5对本发明作详细说明。
请参考图1至图5所示，一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，放置在灭菌装置内检测灭菌效果。其包括底座100、固定架110、位移组件130、图像采集组件150、透明管路170和控制系统190。透明管路170放置在底座100的顶面，透明管路170的一端为密封设置，透明管路170内部用于放置试纸171，透明管路170外侧设有刻度173，通过刻度173能够更加准确的读取原始色与变化后颜色的临界点的位置。灭菌装置内的灭菌气体能够从透明管路170开放的一端通过扩散作用逐渐进入透明管路170深处，随着灭菌气体的深入，试纸与灭菌气体基础发生反应，试纸171的颜色发生变化。
固定架110的一端与底座100连接，位移组件130与固定架110的另一端连接，位移组件130通过固定架110固定在底座100上。图像采集组件150安装在位移组件130上；位移组件130和图像采集组件150均与控制系统190电连接。位移组件130能够使图像采集组件150在X轴和Y轴上移动。图像采集组件150用于采集试纸171的颜色变化和记录试纸171颜色变化时的时间和影像，并能够将数据实时传输给控制系统190；控制系统190能够对图像采集组件150传输的数据进行处理，并控制位移组件130使图像采集组件150移动，试纸171颜色最后变化处始终位于图像采集组件150的采集范围内。
图像采集组件150、位移组件130和控制系统190共同组成跟踪定位系统，由于灭菌气体是在透明管路170内不断深入的，所以试纸171会与灭菌气体不断的反应.例如试纸171未与灭菌气体接触时的颜色为蓝色，与灭菌气体接触后颜色变为粉红色，随着时间的变化，粉红色与蓝色临界点的位置会越来越接近透明管路170密封设置的一端。图像采集组件150能够识别蓝色和粉红色，并将图像数据转换为数字数据传输给控制系统，控制系统根据数据数据确定蓝色和粉红色临界点的坐标值，控制位移组件130和图像采集组件150移动，使蓝色和粉红色临界点位于图像采集组件150的采集范围内。由于蓝色和粉红色临界点的坐标是变化的，所以图像采集组件150需要随蓝色和粉红色临界点在X轴和Y轴上移动。在本实时方式中，底盘的左下角的坐标为(0，0)。通过采集蓝色和粉红色临界点的坐标即可得到灭菌气体在透明管路170内扩散的速率参数和对透明管路170实现完全灭菌的时间参数，通过采集的影响可分析出灭菌气体在灭菌过程中扩散的速度与透明管路170的内径和长度之间的关系。
进一步的，底座100顶面上设有钉子板107，透明管路170通过钉子板107固定在底座上。工作人员可根据实际需要将透明管路170固定在钉子板107上，将透明管路170固定成不同的几何形状。
底座100内设有安装腔，底座100的底面设有底盖109，底盖109用于打开或关闭安装腔，控制系统190位于安装腔内，底座100的顶面和安装腔的腔壁均设置有隔热层。灭菌装置内的温度较高，通过隔热层能够隔绝高温，避免安装腔内的温度升高，造成控制系统运行不稳定甚至损坏。
请参考图2所示，位移组件130包括第一驱动装置131、第一滑轨133和第二滑轨135。第一驱动装置131与第二滑轨135的一端连接，第一滑轨133的顶面设有多条滑槽132和一条牵引槽134，第一驱动装置131上设置有与多个滑槽132对应的滑块136，滑块136伸入到滑槽132内，滑槽132的侧壁对滑块136进行限位，滑块136能够沿滑槽132的长度方向移动，从而将第一驱动装置131固定在第一滑轨133上。牵引槽134内均匀设有两排轮齿，第一驱动装置131的输出端安装有齿轮，齿轮位于牵引槽134内与轮齿啮合。第一驱动装置131启动后输出端转动，齿轮与其同步转动，第一驱动装置131带动第二滑轨135沿第一滑轨的长度方向做往复运动。
图像采集组件150安装在第二滑轨135上，第二滑轨135上设置有第二驱动装置137，图像采集组件150通过第二驱动装置137与第二滑轨135连接，第二驱动装置137和第二滑轨135之间的连接方式与第一驱动装置131和第一滑轨133之间的连接方式相同，第二驱动装置137的输出端转动带动图像采集组件150沿第二滑轨135的长度方向做往复运动，从而实现图像采集组件150在X轴和Y轴上的移动。
第一驱动装置131和第二驱动装置137均与控制系统190电连接。第一驱动装置131和第二驱动装置137均为步进电机，控制系统190能够控制第一驱动装置131和第二驱动装置137转动的步数，从而实现对图像采集组件150的精准调动。
请参考图3所示，图像采集组件150包括颜色识别机构151和图像采集机构153。颜色识别机构151用于对试纸171变化时的颜色进行辨别，本实施方式中颜色识别机构151为颜色传感器或光纤传感器，其能够辨别试纸原始的颜色和试纸与灭菌气体接触后变化的颜色，优选的，需要捕捉试纸171的原始色，所以在灭菌过程开始之前，试纸位于透明管路170开口的一端需位于颜色识别机构151的采集范围内且位于采集范围内的部分应为极少的一部分。当灭菌气体与试纸接触后，采集范围内的原始色的面积会逐渐变小，颜色识别机构151将其变化过程采集后传输给控制系统190，控制系统190对传输的数据进行处理。图像采集机构153用于录制试纸171变化时的影像和记录试纸171变化时的时间，并将录制影像和记录的时间实时传输给控制系统。在本实施方式中，颜色识别机构151采集范围的宽度等于透明管路170的外径长度，图像采集机构153的采集范围的边缘与底座顶面的边缘且契合。
请参考图4所示，控制系统190包括处理模块191、储存模块193和收发模块195。收发模块195用于接受和发送信息，且收发模块195能够与外接设备通过无线连接。处理模块191能够处理颜色识别机构151和图像采集机构153传输的数据和向第一驱动装置131和第二驱动装置137传输指令。处理模块191将颜色识别机构151和图像采集机构153传输的数据进行比较和处理，计算出试纸原始色与变化后颜色之间的临界点的坐标和颜色识别机构151采集范围内原始色距离临界点最远处的坐标。纸原始色与变化后颜色之间的临界点的坐标会不断的变化，当临界点的位置与颜色识别机构151采集范围内原始色距离临界点最远处的位置接近或重合时，处理模块191通过收发模块195向第一驱动装置131和/或第二驱动装置137发送转动指令，第一驱动装置131和/或第二驱动装置137逆时针或顺时针转动，调整图像采集组件150的位置，使颜色识别机构151采集范围内的试纸原始色面积增大且临界点位于颜色识别机构151采集范围内。第一驱动装置131和第二驱动装置137的转动方向由处理模块191根据预设的程序和透明管路170的实际走向进行判断确定。处理模块191全程接收的数据和处理得出的数据均会通过收发模块195实时发送至外接设备，由外接设备进行储存和运用。
储存模块193能够储存图像采集机构153采集的图像数据和处理模块191处理的数据。通过储存模块193和外接设备双重储存，避免数据丢失。
进一步的，底座100上还设置有第一温度检测装置101、第一压力检测装置103和第一浓度检测装置105，第一温度检测装置101、第一压力检测装置103和第一浓度检测装置105均与控制系统190电连接。第一温度检测装置101、第一压力检测装置103和第一浓度检测装置105用于检测透明管路170外侧的温度、压力和灭菌气体浓度的参数，各种参数数据通过均储存在储存模块193和外接设备内。
进一步的，透明管路170密封的一端设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二浓度检测装置和传输模块，第二温度检测装置、第二压力检测装置和第二浓度检测装置均与传输模块电连接，传输模块与收发模块无线连接。第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二浓度检测装置用于检测透明管路170内的温度、压力和灭菌气体浓度的参数并传输到外接设备进行储存。
通过上述装置反复试验后得到大量的参考数据，外接设备将参考数据带入设定算法中，通过大量的计算制定出量化方法。量化方法可以更精确反应灭菌效果。其次，量化方法得到的具体参数可以更精确地反应不同灭菌过程之间效果差异,以此参数作为输出，以影响灭菌要素各物理参量做输入，就可以系统而深入研究灭菌过程；再次，量化方法可以做为不同产品、不同设备之间灭菌能力评比的衡量指标，而就同一设备而言，该参量可以为设备的剩余寿命估计及故障诊断等提供参考依据；最后可以产生更丰富深刻的科学数据，进而对评定方法标准化的研究提供数据支持。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，放置在灭菌装置内检测灭菌效果，其特征在于：包括底座(100)、固定架(110)、位移组件(130)、图像采集组件(150)、透明管路(170)和控制系统(190)，固定架(110)的一端与底座(100)连接，位移组件(130)与固定架(110)的另一端连接，图像采集组件(150)安装在位移组件(130)上；
透明管路(170)放置在底座(100)的顶面，透明管路(170)的一端为密封设置，透明管路(170)内部用于放置试纸(171)，试纸(171)能够与灭菌气体反应，且颜色发生变化，透明管路(170)外侧设有刻度(173)；
位移组件(130)和图像采集组件(150)均与控制系统(190)电连接，位移组件(130)能够使图像采集组件(150)在X轴和Y轴上移动；
图像采集组件(150)用于采集试纸(171)的颜色变化和记录试纸(171)颜色变化时的时间和影像，并能够将数据实时传输给控制系统(190)；
控制系统(190)能够对图像采集组件(150)传输的数据进行处理，并控制位移组件(130)使图像采集组件(150)移动，试纸(171)颜色最后变化处始终位于图像采集组件(150)的采集范围内。
2.根据权利要求1所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：位移组件(130)包括第一驱动装置(131)、第一滑轨(133)和第二滑轨(135)，第一驱动装置(131)与第二滑轨(135)的一端连接，第一滑轨(133)的顶面设有多条滑槽(132)和一条牵引槽(134)，第一驱动装置(131)上设置有与多个滑槽(132)对应的滑块(136)，滑块(136)伸入到滑槽(132)内，滑槽(132)的侧壁对滑块(136)进行限位，滑块(136)能够沿滑槽(132)的长度方向移动，牵引槽(134)内设有轮齿，第一驱动装置(131)的输出端安装有齿轮，齿轮位于牵引槽(134)内与轮齿啮合，第一驱动装置(131)和第二滑轨(135)能够沿第一滑轨(133)的长度方向做往复运动；
图像采集组件(150)安装在第二滑轨(135)上，第二滑轨(135)上设置有第二驱动装置(137)，图像采集组件(150)通过第二驱动装置(137)与第二滑轨(135)连接，图像采集组件(150)能够沿第二滑轨(135)的长度方向做往复运动；
第一驱动装置(131)和第二驱动装置(137)均与控制系统(190)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：图像采集组件(150)包括颜色识别机构(151)和图像采集机构(153)，颜色识别机构(151)用于对试纸(171)变化时的颜色进行辨别，图像采集机构(153)用于录制试纸(171)变化时的影像和记录试纸(171)变化时的时间。
4.根据权利要求3所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：控制系统(190)包括处理模块(191)、储存模块(193)和收发模块(195)，处理模块(191)能够处理颜色识别机构(151)和图像采集机构(153)传输的数据和向第一驱动装置(131)和第二驱动装置(137)传输指令；
储存模块(193)能够储存图像采集机构(153)采集的图像数据和处理模块(191)处理的数据；
收发模块(195)用于接受和发送信息，且收发模块(195)能够与外接设备通过无线连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：底座(100)上还设置有第一温度检测装置(101)、第一压力检测装置(103)和第一浓度检测装置(105)，第一温度检测装置(101)、第一压力检测装置(103)和第一浓度检测装置(105)均与控制系统(190)电连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：底座(100)顶面上设有钉子板(107)，透明管路(170)通过钉子板(107)固定在底座(100)上。
7.根据权利要求1所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：底座(100)内设有安装腔，底座(100)的底面设有底盖(109)，底盖(109)用于打开或关闭安装腔，控制系统(190)位于安装腔内，底座(100)的顶面和安装腔的腔壁均设置有隔热层。
8.根据权利要求1所述的一种用于量化过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌效果的装置，其特征在于：透明管路(170)密封的一端设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二浓度检测装置和传输模块，第二温度检测装置、第二压力检测装置和第二浓度检测装置均与传输模块电连接，传输模块与收发模块(195)无线连接。
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