CN1612755A - 配备有等离子体处理模块的消毒设备和消毒方法 - Google Patents

配备有等离子体处理模块的消毒设备和消毒方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种配备有等离子体处理模块的消毒设备，能够在没有辅助剂的帮助下，容易地对细长管进行消毒。该消毒设备包括消毒室(10)，用于在其中容纳消毒对象。设置了与消毒室(10)相连接的消毒剂输送管(20)，包括作为消毒剂的过氧化氢溶液(21)、用于通过加热来蒸发消毒剂(21)的注入加热器(22)和用于控制蒸发了的过氧化氢注入量的质量流控制器(23)。设置了经过排气管(13)与消毒室(10)相连的真空泵(14)，用于排出消毒室(10)内的空气以形成真空状态。将等离子体处理模块(31)设置在排气管(13)上，用于利用等离子体处理从消毒室排出的过氧化氧蒸气。

Description

配备有等离子体处理模块的消毒设备和消毒方法
技术领域
一般地，本发明涉及消毒设备，更具体地，本发明涉及利用过氧化氢蒸气作为消毒剂并且配备有等离子体处理模块的消毒设备。将等离子体处理模块设置在排气管上，通过利用高浓度等离子体来吸附过氧化氢蒸气并把蒸气分解为全部无毒并且合乎环境要求的氢气、氧气和水，以避免将反应室外的蒸气直接排放到空气中。此外，本发明涉及一种使用配备有等离子体处理模块的消毒设备的消毒方法。
背景技术
现在，过氧化氢等离子体被广泛使用于杀灭存在于要消毒的各种类型的物品(以下称为“消毒对象”)上的微生物，所述消毒对象包括一次性或可重复利用的医疗设备。目前建议了关于使用过氧化氢等离子体的消毒过程的许多方法。为了更好地理解本发明的背景，下面将给出关于某些现有技术的说明。
韩国专利No.0132233公开了一种包括以下步骤的消毒方法：使消毒对象和过氧化氢溶液接触，将保留了残余过氧化氢的消毒对象引进反应室，通过在反应室中的消毒对象周围产生等离子体来从消毒对象上的残余过氧化氢中产生活性粒子，以及将消毒对象保持在等离子体中5至50分钟，足以让活性粒子杀灭微生物。
此外，所公开的专利是已消毒对象的残余过氧化氢的去除方法，包括步骤：在反应室中已消毒的对象周围产生等离子体，从而将残余的过氧化氢分解成无毒的化合物。
但是，该等离子体消毒方法具有缺点。在该消毒方法中，在消毒对象和等离子体之间出现了直接接触，这导致基于聚合物的医疗设备经受例如颜色变化或材料硬化的物理和化学性质的变化。另外，当消毒对象的总体积超过反应室体积的70％时，其某些部分极易残留不完全地消毒。
此外，因为等离子体必须在反应室中均匀产生，所以现有技术的反应室在尺寸上非常有限。该方法的另外一个缺点是无法对阴极附近的消毒对象进行消毒，这是因为通常由电容耦合的等离子体引起的自偏在阴极附近形成了大量延伸的阴极套区域。
在韩国专利待审公开No.1995-003116中，公开了一种消毒方法，包括以下步骤：把消毒对象引进反应室，使消毒对象和过氧化氢的有机合成物释放出的实质上非水的过氧化氢蒸气直接接触，从而对对象进行消毒。
另外，在待审公开No.1995-003116中还公开了另一种消毒方法，包括以下步骤：把消毒对象引进反应室，使消毒对象和过氧化氢的有机合成物释放出的实质上非水的过氧化氢蒸气直接接触，从而对对象进行消毒，在离消毒对象一段距离处产生等离子体，向对象提供等离子体，以及将对象保持在等离子体中。
在待审公开NO.1995-003116中前面的消毒方法中，消毒简单地采取了消毒对象和过氧化氢蒸气的接触。除了基于与过氧化氢蒸气简单接触的主要消毒过程之外，待审公开1995-003116中后面的消毒方法的特征在于微生物和过氧化氢等离子体所形成的活性粒子的化学反应所实现的消毒过程。
但是，现有技术的方法表现出了严重问题。在待审公开No.1995-31116中前面的消毒方法中，将过氧化氢蒸气释放到了空气中，这产生了环境污染并导致用户呼吸紊乱。
在待审公开No.1995-31116中后面的消毒方法以及韩国专利No.0132233的消毒方法中，使暴露在过氧化氢蒸气或溶液中的消毒对象在等离子体中保持一定次序，以便由等离子体所形成的活性种实现其杀菌的功能。因此，部分过氧化氢会在对象保持在等离子体期间分解。但是，当在反应室中同时处理多个消毒对象时，过氧化氢没有完全分解为氧气、氢气和水。因此，将保持完好的过氧化氢释放到了空气中，这引起环境污染并导致用户呼吸紊乱。
由于在低压的过氧化氢蒸气等离子体真空状态下执行上述现有技术的所有消毒方法，这在消毒过程中起关键作用，因此，对例如柔软的直径小于等于1mm而长度大于等于50cm的内窥镜之类的细长管的渗透非常微弱，从而无法在其中实现完全消毒。为了对这种管进行消毒，将过氧化氢蒸气通过附在每个管末端的辅助剂注入。
发明内容
因此，本发明考虑到现有技术中出现的以上问题，并且本发明的目的是提供一种配备有等离子体处理模块的消毒设备和方法，吸附过氧化氢蒸气作为消毒剂，以杀灭例如医疗设备和工具之类物品上的微生物，并在等离子体处理模块中将蒸气分解为全部无毒并合乎环境要求的氢气、氧气和水，而不是将反应室排出的蒸气直接释放到空气中。
本发明的另一个目的是提供一种配备有等离子体处理模块的消毒设备和方法，其中消毒室充满了压强高于大气压的过氧化氢蒸气，由此在没有辅助剂的帮助下，能够容易地对细长管进行消毒，例如直径小于等于1mm而长度大于等于50cm的内窥镜。
为了实现以上目的，本发明提供了一种配备有等离子体处理模块的消毒设备，包括：消毒室，用于在其中容纳接收消毒对象；与消毒室相互连接的消毒剂输送管，包括作为消毒剂的过氧化氢溶液、用于通过加热来蒸发消毒剂的注入加热器和用于控制已蒸发过氧化氢注入量的质量流控制器；以及通过排气管与消毒室相连的真空泵，用于从消毒室抽出空气以形成真空状态，其中将等离子体处理模块设置在排气管上，从而通过使用高浓度等离子体来处理来自消毒室的蒸气。
根据实施例，所述等离子体处理模块包括两个彼此相向的电极，作为阴极和阳极，将所述模块与等离子体发生器相连，所述等离子体发生器包括高频功率源、阻抗匹配控制器和阻抗匹配电路。等离子体发生器可以基于电容耦合或电感盘绕类型的射频放电。另外，等离子体发生器可以基于使用高压直流电的电弧放电或使用高压交流电的电晕放电。
此外，本发明提供了一种利用配备有等离子体处理模块的设备的消毒方法，包括以下步骤：把消毒对象引进消毒室并关闭该室；通过使用真空泵在消毒室中形成需要的压强，把过氧化氢蒸气注入消毒室以得到需要的反应压强，并在需要的时间周期中将消毒对象保持在过氧化氢蒸气中以实现消毒；以及利用真空泵从消毒室排出过氧化氢蒸气，并在将蒸气释放到空气前，在等离子体处理模块中将来自反应室的蒸气分解为氧气、氢气和水。
根据另一个实施例，以高于大气压的压强将过氧化氢蒸气注入到消毒室中。
附图说明
从以下结合了附图的详细描述中，本发明以上和其它的目的、特点和优点将更加清楚，其中：
图1是示出了本发明的配备有等离子体处理模块的消毒设备的结构的示意图。
具体实施方式
参考附图，能够最好地理解本发明优选实施例的应用。
图1示意地示出了根据本发明的配备有等离子体处理模块的消毒设备的结构。如图所示，本发明的消毒设备包括例如外科工具之类的医疗设备的反应室10，用于容纳消毒对象11。在引进室10前，最好将消毒对象11用包装材料12包装。经过排气管13连接到消毒室10下部的真空泵14用于排出消毒室10中的空气，从而形成真空状态。
为消毒室10设置了消毒剂输送管20，包括消毒剂，即过氧化氢溶液21；注入加热器22，用于通过加热使消毒剂蒸发并将过氧化氢蒸气注入到消毒室10；以及质量流控制器23，用于控制蒸发的过氧化氢注入量。
在排气管13的中间位置设置了等离子体处理模块31，蒸气(过氧化氢)和等离子体在其中进行反应。等离子体处理模块31包括等离子体发生器30，可以基于电容耦合或电感盘绕类型的射频放电。另外，等离子体发生器30可以基于使用高压直流电的电弧放电或使用高压交流电的电晕放电。
根据本发明的实施例，等离子体发生器30是射频放电。在排气管13上的等离子体处理模块31中，设置了彼此相向的阴极33和阳极34。将在最优状态下提供适合频率以产生等离子体的射频源(RF发电机)35通过阻抗匹配控制器36和阻抗匹配电路37与阴极33电连接。
在等离子体处理模块31中，将两个电极以0.5-40cm的距离彼此紧密靠近，以便即使小功率功率源也能够容易地产生高浓度等离子体。
可以将高频功率源35的频率分为多个频带。随着频率更高，产生高浓度的等离子体。但是，更高的频率发生器需要更昂贵的设备和能够屏蔽电磁波辐射的附加设备。因此，最好选择适合实际使用设备的频带。
为了控制消毒室10和等离子体处理模块31的内部压强，将压强自动控制阀40设置在排气管13上的消毒室10和等离子体处理模块31之间。
下面将在本发明一个方面给出使用本发明的配备有等离子体处理模块的消毒设备的消毒方法的说明。
例如，将医疗设备或外科工具之类的消毒对象11包装在包装材料12中，放入消毒室10，并关闭消毒室10的门。打开压强自动控制阀40后，操作真空泵14来排出消毒室10和等离子体处理模块31中的空气，直到形成需要的真空量级。
当真空泵14在消毒室10和等离子体处理模块31中产生了需要的真空量级时，位于排气管13的压强自动控制阀40关闭。之后，将利用注入加热器22将由过氧化氢溶液21所形成的过氧化氢蒸气经过质量流控制器23注入到消毒室10中。在这种情况下，将消毒室10的压强在(1.36～13.6)×103kgf/cm2的范围内。
在消毒室内形成过氧化氢蒸气的所需要压强后，保持一段预定时间保持来实现完全消毒。尽管依赖于过氧化氢蒸气的浓度，但是消毒时间最好足够长以杀灭存在于消毒对象的全部微生物。至于包装材料，具有类似纤维的结构能够使通过其的等离子体流通的任何材料都可以接受，因为其只是简单用于在进入消毒室10之前包装消毒对象。
在消毒过程期间，将消毒室10内的反应压强保持在比大气压低的量级。在此压强处，在消毒过程中起关键作用的过氧化氢蒸气不能容易地渗透到例如直径小于等于1mm而长度大于等于50cm的内窥镜的细长管中。因此，可以把辅助剂附着在该管的每个末端来注入通过其的过氧化氢蒸气，引起更快和更可靠的消毒。
在阻抗匹配电路37和阻抗匹配控制器36的控制下，将来自功率源35的高频功率施加于消毒室10的阴极33上。由于施加于消毒室10的阴极33的高频功率，在消毒室10中的阴极33和阳极34之间产生了高浓度的等离子体。通过采用其中间歇施加功率的脉冲高频功率应用方式，属于电容耦合类型的高频功率源35产生具有100°或更低的低温高浓度等离子体。
由于操作在间歇应用方式的高频功率源35，防止了消毒室10中的气体和消毒对象11的过热。
利用保持在等离子体处理模块31中的高浓度等离子体，如果真空泵14正在操作并且排气管10上的压强自动控制阀40是打开的，则将消毒室10内的过氧化氢蒸气沿排气管13定向地传到等离子体处理模块31，然后经过真空泵14释放到大气中。
当经过等离子体处理模块31产生的等离子体时，消毒室10内的过氧化氢蒸气分解为水、氢气和氧气，由于它们是合乎环境要求并且无毒的，因此可以直接释放到空气中。即，等离子体用于依靠其能量，把对人体有毒的过氧化氢蒸气分解为无毒的水、氧气和氢气。
当从消毒室10中完全排放出过氧化氢蒸气时，切断高频功率源35。然后，对消毒室10进行通风以达到正常的大气压，并因此从消毒室10中移走已消毒的已包装对象11。
根据本发明的另一个方面，提供了一种消毒方法，除了消毒室10保持在需要的真空状态后，将通过加热过氧化氢起溶液21所形成的过氧化氢蒸气以高于大气压的压强(1.033-1.36kgf/cm2)注入之外，按照与上述相同的方式来执行该方法。必须当心要关闭入口并保持密封，因为消毒室10的内部压强高于大气压。
当消毒室的压强超过1.36kgf/cm2时，传统的等离子体发生器在产生等离子体时会出现问题。
在本消毒方法中，将过氧化氢蒸气大量注入消毒室10，以达到高于大气压的程度，从而过氧化氢蒸气能够强有力地渗透到消毒对象。因此，该消毒方法甚至可以对例如直径小于等于1mm而长度大于等于50cm的内窥镜的细长管进行消毒，而不必像低压(低于大气压)时那样需要辅助剂的辅助。
通过下面用于演示的示例可以获得本发明的更好理解，而不能认为是本发明的局限。
示例1
通过使用本发明的等离子体消毒设备来进行消毒实验且由表1给出结果。
Bacillus stearothermophilus(孢子No.2.0×106，ATCC7953)用作测试微生物，它是一种由美国公司生产的商业上可获得的名为“Cyclesure”的生物指示剂(BI)，并在许多医院被用作临床仪器的消毒指示剂。
将BI引入本发明的等离子体消毒设备，其中等离子体的产生和消毒在不同的室内独立完成，还有一种单体型等离子体消毒设备，其中等离子体的产生和消毒在一个室内完成。在每个消毒设备(只有过氧化氢蒸气，只有过氧化氢等离子体)的最优状态执行消毒。此后，将所采集的BI样本在培养器中以55℃培养至7天，并对BI样本的颜色进行分析。结果如表1所示。
表1
消毒过程     测试结果(总共50次)
只有过氧化氢     通过50*/失败0**
只有过氧化氢等离子体     通过0*/失败50**
*：BI样本表现出阴性反应(没有颜色变化)
**：BI样本表现出阳性反应(颜色变化)
如表1所示，在所有只用过氧化氢蒸气而执行的实验中，本发明的等离子体消毒设备消毒成功，但是只用氧化氢等离子体执行的实验全部没有消毒成功。该结果表明过氧化氢蒸气在消毒中起着实质作用。
示例2
当使用本发明的配备有等离子体处理模块的消毒设备时，对从消毒室排放到空气中的过氧化氢的残留量级进行测量，结果如表2所示。
在这种情况下，利用能够测量过氧化氢残余量级(精确到百万分之一)的残留等离子体测试器(Merck，110011)定量地分析在消毒期间从本发明的消毒设备排出的过氧化氢。
残留等离子体测试器每10分钟操作一次，用于测量过氧化氢的残留量级。将测试器安装在从此处释放废气的真空泵的后端。在最优状态下，测量在该过程的每个步骤中排出的过氧化氢的残留量级。此后，对从该过程各个步骤得到的样本颜色进行比较。
表2
过程     测试结果(ppm/10rounds) 特点   注释
抽气(真空)     0 在所有过程中始终产生等离子体   H2O2注入中止
注入&扩散     小于等于10   H2O2注入开始
等离子体处理     小于等于10   H2O2注入保持
通风     0   H2O2注入中止
如表2所示，最多释放小于等于10ppm的过氧化氢蒸气，这表明从本发明的消毒设备排出的大部分气体不是过氧化氢。
示例3
对本发明所述的配备有等离子体处理模块的消毒设备的消毒压强变化所引起的消毒效果的变化进行了测试，其结果如表3所示。
在本实验中，使用了与示例1相同的微生物样本。
首先，准备一对每个直径小于等于1mm且长度是200cm的细长管。把BI注入到每个管中。然后，不用辅助剂，将该管引入消毒室。消毒实验在最优状态下执行，随后在培养器中将从每个管中采集到的BI样本以55℃培养7天。
表3
反应气体     反应压强 测试结果(BI，50次)
过氧化氢蒸气     0.0163kgf/cm2 通过0/失败50
过氧化氢蒸气     1.0600kgf/cm2 通过50/失败0
当反应压强低到0.0163kgf/cm2时，根本不能对直径小于等于1mm且长度是200cm的细长管消毒。相反，当压强高到1.0600kgf/cm2时，可完全完成消毒。
综合考虑表3所示结果得到以下结论：在消毒中起着必不可少作用的过氧化氢蒸气在低反应压强时，不能渗透到直径小于等于1mm且长度是200cm的细长管的深度，但是高反应压强下的过氧化氢蒸气能够有效地渗透该管从而完成完全的消毒。
示例4
在反应压强高于或大大低于大气压的情况下，使用本发明的消毒设备进行消毒。表2给出了其结果。
为了评价本发明的消毒设备在各种反应压强下的消毒能力，把消毒对象(抽气导管、Nelaton Catheters、手术剪、不锈钢管和球状导管)连同与示例1和示例3相同的BI样本一起放入消毒袋。然后把准备好的消毒对象随机地引入消毒室，直到将消毒室装满(大约装填容量的100％：在当对象占据体积与当消毒室全空时为80升的全部内部体积相同的情况下，认为250个BI是装填容量的100％)。然后，在设备的最优状态下进行消毒。在消毒完成之后，将从每袋所采集的BI样本在培养器中以55℃培养至7天。培养器内样本的颜色与测试结果进行了比较(参考表4)。
表4
  反应气体     反应压强     容量(％) 测试结果(250BI，50次)
  H2O2     0.0163kgf/cm2     100 平均通过10/250BI
  H2O2     1.0600kgf/cm2     100 平均通过250/250BI
如表4的结果清楚所示，当处于低反应压强且消毒室装满(装填容量的100％)时，本发明的消毒设备只能对从袋中引进的250个BI中的10个进行完全消毒，但是即使消毒对象占据了消毒室的全部体积，当反应气压高于大气压时所有测试样本也能够完全消毒。这些结果得到以下结论：本发明的消毒设备并不局限于反应室的大小，而且即使当占满100％的体积时仍能完成完全消毒。
工业应用性
如上所述，本发明提出了配备有等离子体处理模块的消毒设备和消毒方法，其中只使用过氧化氢蒸气作为消毒剂来杀灭存在于例如医疗设备和工具之类对象上的微生物，并且当与等离子体处理模块产生的等离子体进行反应时，分解为例如氧气、氢气和水之类的无毒物质。
另外，本发明提供了以下优点：当将过氧化氢蒸气以高于大气压的压强注入到消毒室内时，不用辅助剂的帮助，就能够容易地消毒例如直径小于等于1mm且长度大于等于50cm的内窥镜的细长管。
尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员可以理解的是，在不脱离由所附权利要求中所公开的本发明的范围和实质的前提下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (4)

1.一种配备有等离子体处理模块的消毒设备，包括：消毒室，用于在其中容纳消毒对象；与消毒室相互连接的消毒剂输送管，包括作为消毒剂的过氧化氢溶液、用于通过加热来蒸发消毒剂的注入加热器和用于控制已蒸发过氧化氢溶液的注入量的质量流控制器；以及通过排气管与消毒室相连的真空泵，用于排出消毒室内空气，以形成真空状态，其特征在于将等离子体处理模块设置在排气管上，以利用等离子体来处理来自消毒室的蒸气。
2.根据权利要求1所述的配备有等离子体处理模块的消毒设备，其中等离子体处理模块包括两个彼此相向的电极，作为阴极和阳极，并且所述等离子体处理模块与等离子体发生器相连，所述等离子体发生器包括高频功率源、阻抗匹配控制器和阻抗匹配电路。
3.使用根据权利要求1所述设备的消毒方法，包括以下步骤：将消毒对象引如消毒室并关闭该室；通过使用真空泵在消毒室中形成所需的压强，将过氧化氢蒸气注入消毒室以得到希望的反应压强，并在预期的时间内将消毒对象保持在过氧化氢蒸气中以完成消毒；以及利用真空泵从消毒室排出过氧化氢蒸气，在蒸气释放到空气前，在等离子体处理模块中把来自反应室的蒸气分解为氧气、氢气和水。
4.根据权利要求3所述的消毒方法，其特征在于将过氧化氢蒸气以高于大气压的压强注入消毒室。
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