外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置的實現原理及設計

鐘里明，曾廣吾

廣西壯族自治區桂東人民醫院 1 設備科，2 骨科（廣西梧州 543001）

嬰兒培養箱是人為營造的一種類似母體子宮環境的醫療設備，可為早產兒生長發育提供恒溫、恒濕的環境和潔凈無菌的生活空間[1]；但各種臨床護理操作和日常生活護理措施等[2]使嬰兒培養箱被污染的風險較大，加之患兒各系統發育不全或抵抗力低，一旦發生污染，輕則增加患兒的痛苦和其家庭的經濟負擔，重則發生院內交叉感染，甚至危及患兒的生命安全。由此可見，嬰兒培養箱的消毒工作是醫院感控的一項重要工作[3]。目前，由于各院采用的消毒方式及操作方法不同，造成消毒效果有較大的差異。例如，王英等[4]報道，在用嬰兒培養箱的合格率為31.25%，待用放置≥7 d 嬰兒培養箱的合格率為16.67%；而張中翠等[5]發現，嬰兒培養箱經終末消毒后 20 d 內各部位均未檢測出細菌，效果雖好，但工序煩瑣。為了提高嬰兒培養箱的消毒效果及效率，本研究從臭氧的消毒機理展開討論，根據嬰兒培養箱的結構特點和臭氧消毒的優勢，結合臨床應用得到臭氧消毒的實現原理，提出一種外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置的設計方法。

1 臭氧的消毒機理

臭氧與氧氣是同素異形體，由單一化學元素組成，臭氧的化學式為“O3”，其消毒作用 通常是物理學、化學及生物學等方面的綜合結果[6]。臭氧的消毒機理包括：（1）氧化細菌內部的酶；（2）直接破壞細菌的細胞器和DNA、RNA，損壞其新陳代謝系統；（3）直接進入細胞內部，使細菌畸變、溶解[7]。

2 嬰兒培養箱臭氧消毒的實現原理

2.1 嬰兒培養箱的結構特點

嬰兒培養箱由上、中、下三層組成：上層為嬰兒艙，是嬰兒生活的地方；中層為機箱，是控制儀、加熱器、循環對流風道及水槽等部件安裝的地方；下層為機柜或機腳。嬰兒培養箱的工作原理為：通過上層嬰兒艙和中層機箱的組合形成一個相對獨立的密閉空間，利用控制儀單片機對加熱器進行熱調節，并在軸流風機作用下使箱體內的空氣產生微循環，從而營造一個對流循環、干凈舒適的嬰兒生活環境。

2.2 臭氧消毒的特點

臭氧具有滲透力強、擴散性好、濃度均勻、消毒徹底等特點，是一種高效廣譜氣體消毒劑，可以殺滅芽孢、真菌、病毒及細菌的繁殖體[8]。但臭氧的性質很不穩定，主要表現在兩方面：（1）極易分解，分解以后的產物是氧氣，不會形成任何有害的化學物質，不存在二次有害化學殘留污染的問題；（2）不能儲存和運輸，必須通過臭氧發生裝置現場制備現場使用，這也限制了臭氧的應用廣度。

2.3 應用實例

劉正玲等[9]選用床單位臭氧消毒器來產生臭氧消毒氣體，通過消毒前、后對床單位的檢測對比，發現臭氧工作濃度＞200 mg/m3，環境泄漏＜0.2 mg/m3，消毒 30 min 后各床單位用具的細菌殺滅率高達98.56%～99.96%，消毒效果滿意，達到 GB 15982-1995《醫院消毒衛生標準》三類環境表面衛生學標準的要求。韋君[10]采用臭氧消毒器對嬰兒培養箱進行消毒，結果顯示，臭氧未發生泄漏。唐紅裝等[11]對床單位臭氧消毒器進行研究，發現臭氧工作濃度＞600 mg/m3，最低發生量＞2.5 g/h，消毒30 min 后檢測發現臭氧能夠對嬰兒培養箱內部的床墊、用品及各部件、風道和接縫進行全面徹底的消毒，且消毒效果顯著。

2.4 實現原理

由以上分析可見，嬰兒培養箱是一個相對獨立的密閉空間結構，可保證臭氧不泄漏；另外，臭氧具有滲透力強、擴散性好、濃度均勻及消毒無死角、無二次殘留等顯著優點，也使臭氧消毒在安全性和有效性上具有顯著優勢[12]。因此，嬰兒培養箱采用臭氧消毒在原理上是可以實現的。

3 一種外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置的設計

3.1 指導標準

嬰兒培養箱是安全級別要求較高的醫療設備之一。為了確保箱體內所有的電氣元件在各種極端條件下不會發生致命的電擊和電火花事件，外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置的各項技術指標和安全系數必須同時符合國家標準GB 9706.1-2007《醫用電氣設備 第1部分：安全通用要求》[13]和GB 11243-2008《醫用電氣設備 第2部分：嬰兒培養箱安全專用要求》[14]。

3.2 技術背景

在目前缺少既安全又可靠的嬰兒培養箱專用臭氧消毒裝置的情況下，個別醫院采用床單位臭氧消毒器對嬰兒培養箱進行消毒，此方法解決了制備臭氧的難題，但使用麻煩，操作復雜，消毒效果難以控制。

一種內置式臭氧消毒裝置[15]通過將消毒裝置置于嬰兒培養箱內部進行消毒，雖然解決了上述操作復雜等不足，但是其破壞了嬰兒培養箱的原有內部安全結構，降低了嬰兒培養箱的安全系數，不符合“電氣元件與可能積聚氧氣的艙室隔開”[14]和“可能產生火花或引起表面溫度升高從而成為引燃源的電路應設計成不會發生點燃”[14]的要求，存在潛在的安全隱患和風險。

3.3 外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置的設計

針對以上分析，我們設計了一種外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置[16]，在不改變嬰兒培養箱原箱體內部任何結構且不影響其安全系數的前提下，在箱體外底部的安全位置安裝一個電子臭氧發生器，由該電子發生器產生臭氧消毒氣體，通過輸氣管將臭氧消毒氣體源源不斷地注入嬰兒培養箱箱體內，在一定濃度和時間的作用下達到消毒的目的。圖1為該裝置的結構組成，圖2為該裝置的工作原理，圖3為實物圖。

圖1 結構組成

圖2 工作原理

圖3 實物圖

如圖所示，首先將電子臭氧發生器6安裝在嬰兒培養箱箱體1外底部安全位置，當嬰兒培養箱需要消毒時，將快速轉接接口3卡接在嬰兒培養箱箱體進風口2上，快速連接并形成通路，然后將電子臭氧發生器6電源插頭插到嬰兒培養箱電源插座5上，在定時器7上設定好消毒時間，讓電子臭氧發生器6開始工作，利用高壓放電制取臭氧消毒氣體，在電子臭氧發生器內部氣泵作用下源源不斷地將臭氧消毒氣體送至輸氣管4，經快速轉接接口3和嬰兒培養箱箱體進風口2注入嬰兒培養箱箱體內，在一定濃度和時間的作用下快速殺滅細菌、病毒，從而完成嬰兒培養箱箱體內的全面消毒工作；當到達設定時間時，定時器7切斷電子臭氧發生器6的工作電源，電子臭氧發生器6停止工作，將快速轉接接口3從嬰兒培養箱箱體進風口2上分離并取下，消毒工作結束，嬰兒培養箱復原待用。

綜上所述，臭氧可被用于嬰兒培養箱的消毒中，利用電子臭氧發生器現場制取臭氧可解決臭氧不能儲存和運輸的難題，外置注入式嬰兒培養箱消毒裝置可在確保嬰兒培養箱箱體內部結構和安全系數不變的前提下，實現臭氧的現場制取和現場使用，為嬰兒培養箱消毒提供了一套安全有效、簡單實用的臭氧消毒方法，具有設計合理、創意新穎、制作簡單、操作方便，以及消毒無死角、無二次殘留污染等優點。該裝置經廣西壯族自治區科學技術情報研究所科技查新未見廣西區內有開展上述外置注入式嬰兒培養箱消毒效果研究的公開文獻報道[17]，同時獲得全國醫療器械創新賽三等獎和國家知識產權局實用專利。