一种射流等离子体消毒装置及消毒方法 【技术领域】
本发明属于气体放电技术领域，涉及一种医疗器械射流等离子体的消毒方法。
背景技术
随着医学和生物高新技术的发展，一些不耐高温的医疗器械如纤维窥镜等都需要低温灭菌技术。等离子体灭菌技术是消毒学领域继甲醛、环氧乙烷、戊二醛等低温灭菌技术之后的又一新的低温灭菌技术。而甲醛、环氧乙烷等虽然能够用于不耐热医疗器械的灭菌，但由于有较多的毒性残留、有刺激性气味、易燃易爆等缺点，因而在医院使用范围有限。相对于其他灭菌方法，等离子体灭菌技术的突出特点是低温、快速灭菌、毒性残留低，而且对于耐湿热和不耐湿热的医疗器械均很适用。近年来，等离子体灭菌技术在空气、食品工业、航天器等领域的消毒灭菌以及清除生物战剂的污染方面的研究中所显示的良好效果，越来越受人们的关注和推崇。另外，有关低温等离子体对医疗器械表面自然菌的灭活研究，国内外尚未见报道。产生低温等离子体的气体放电形式主要有电晕放电、辉光放电和介质阻挡放电(即DBD)等。介质阻挡放电(即DBD)是指有绝缘介质插入放电空间的气体放电现象，介质阻挡放电(即DBD)可以产生可以在较大空间内获得高能量、高密度的低温等离子体，并且电极结构简单，便于实际应用。
【发明内容】
针对现有技术中甲醛、环氧乙烷灭菌，存在毒性残留、有刺激性气味与易燃易爆的缺点，本发明提出以下技术方案。
一种射流等离子体消毒装置，包括一端接地的高压电源7、与高压电源7连接的第一金属电极1和接地的第二金属电极4；所述第一金属电极1内侧面覆盖有第一绝缘介质2，第二金属电极4内侧面覆盖有第二绝缘介质5，第一绝缘介质2与第二绝缘介质5相对设置并存在间隙，间隙对应于器皿3的一端为等离子体射流口；气体6进入间隙并由等离子体射流口射向器皿3内盛放的医疗器械，医疗器械位于等离子体射流口下方0.5-3cm处。
所述第一金属电极1和第二金属电极4的材质是铜、不锈钢、铝及其他金属导电材料。所述第一绝缘介质2和第二绝缘介质5的材质是聚四氟乙烯、环氧树脂、石英玻璃等其他绝缘材料。
所述气体6为氩气、氦气、氮气或氧气。
所述高压电源7是工频正弦高压电源、中高频高压或脉冲电源。
所述间隙的距离是2-15mm。
一种射流等离子体消毒装置的消毒方法：
(1)将待消毒医疗器械置于器皿3内，使待消毒医疗器械位于等离子体射流口下方0.5-3cm处；
(2)启动高压电源，使气体6进入第一绝缘介质2与第二绝缘介质5之间的间隙，使间隙中产生较为均匀的射流低温等离子体，并使射流低温等离子体射向器皿3内盛放的待消毒医疗器械；所述间隙的距离是2-15mm；
(3)将器皿3内盛放的待消毒医疗器械左右或前后移动，使待消毒医疗器械对准等离子体射流口接收射流低温等离子体对待消毒医疗器械的消毒，待消毒医疗器械上每个部位的消毒时间为30-150s；
(4)待消毒医疗器械表面都被射流低温等离子体消毒后，消毒过程结束。
本发明的工作原理如下：
1)取血压计袖带10条，医用弯盘(铁制)10个，外科镊子10把，均为未消毒的污染物品。按照《消毒技术规范》要求，被处理医疗器械面积＜100cm3者，取全部表面；被处理医疗器械面积＞100cm2者，取100cm2。故对每一血压计袖带和医用弯盘处理面积取100cm2(采用5cm×5cm的灭菌规格板任意选取4个面积)，同时在未处理的表面选取相同面积作为对照。而对外科镊子，处理面积为一个脚的全部表面，另一个脚的全部表面作为不处理的对照。
2)选择电源的类型(工频正弦高压电源、中高频正弦高压源或脉冲电源)和电源的特性参数，在2-15mm范围内调整第一绝缘介质2和第二绝缘介质5之间的间隙，在0.5-3cm内调节调整待处理的医疗器械距等离子体射流口下方的距离，由实际具体要求决定。打开电源开关，调节电源的特性参数，对医疗器械进行处理。
3)移动被处理医疗器械以保证所选面积全部得到充分处理。处理时间分别设为30s，60s，90s，120s，和150s五个时间段。
4)采用涂抹法检测医疗器械在处理前后表面细菌的数量。用浸有无菌生理盐水的棉拭子，在医疗器械被处理的表面横、竖往返各涂5次，剪去手接触棉拭部分，将棉拭子放入装有10ml灭菌的磷酸盐缓冲液(PBS)的试管内。采样后将每个采样管振荡约1min，10倍递次稀释，对每个稀释度分别取1ml放入灭菌平皿内，用普通营养琼脂作倾注培养，置37℃温箱培养24h后进行活菌记数。同时对未处理的对照部分也用相同方法采样、培养并进行活菌记数，计算杀灭率。杀灭率的计算公式为：
本发明的方法特点是低温、快速灭菌、毒性残留低，而且对于耐湿热和不耐湿热的医疗器械均很适用，同时，产生的等离子体射流具有可控性，可用于复杂形状医疗器械的消毒处理。
【附图说明】
附图1是本发明地射流等离子体用于医疗器械消毒的示意图
【具体实施方式】
图1是本发明的射流等离子体用于医疗器械消毒的示意图。
一种射流等离子体消毒装置，包括一端接地的高压电源7、与高压电源7连接的第一金属电极1和接地的第二金属电极4；所述第一金属电极1内侧面覆盖有第一绝缘介质2，第二金属电极4内侧面覆盖有第二绝缘介质5，第一绝缘介质2与第二绝缘介质5相对设置并存在间隙，间隙对应于器皿3的一端为等离子体射流口；气体6进入间隙并由等离子体射流口射向器皿3内盛放的医疗器械，医疗器械位于等离子体射流口下方0.5-3cm处。
所述第一金属电极1和第二金属电极4的材质是铜、不锈钢、铝及其他金属导电材料。所述第一绝缘介质2和第二绝缘介质5的材质是聚四氟乙烯、环氧树脂、石英玻璃等其他绝缘材料。
所述气体6为氩气、氦气、氮气或氧气。
所述高压电源7是工频正弦高压电源、中高频高压或脉冲电源。
所述间隙的距离是2-15mm。
一种射流等离子体消毒装置的消毒方法：
(1)将待消毒医疗器械置于器皿3内，使待消毒医疗器械位于等离子体射流口下方0.5-3cm处；
(2)启动高压电源，使气体6进入第一绝缘介质2与第二绝缘介质5之间的间隙，使间隙中产生较为均匀的射流低温等离子体，并使射流低温等离子体射向器皿3内盛放的待消毒医疗器械；所述间隙的距离是2-15mm；
(3)将器皿3内盛放的待消毒医疗器械左右或前后移动，使待消毒医疗器械对准等离子体射流口接收射流低温等离子体对待消毒医疗器械的消毒，待消毒医疗器械上每个部位的消毒时间为30-150s；
(4)待消毒医疗器械表面都被射流低温等离子体消毒后，消毒过程结束。
图1中高压电源可以是工频正弦高压电源、中高频正弦高压源或脉冲电源。为了可以产生较为均匀的低温等离子体，本发明中调节工频正弦高压电源，使其输出电压在15-30kV范围内变化；调节中高频电压源，使其频率在20-60kHz、输出电压在2-35kV范围内变化；调节脉冲电源，使其频率在50-5000Hz、输出电压在5-30kV、脉冲宽度在20ns-1μs范围内变化。高压电源一端与金属电极1相联，另一端与地电极相联，第一金属电极1和第二金属电极4可以由铜、不锈钢、铝及其他金属导电材料制成。第一金属电极1和第二金属电极4上覆盖有第一绝缘介质2和第二绝缘介质5，两者紧密贴合，第一绝缘介质2和第二绝缘介质5可以是聚四氟乙烯、环氧树脂、石英玻璃等其他绝缘材料，第一绝缘介质2和第二绝缘介质5之间的间隙可以在2-15mm范围内调整，气体6通入方向如图1中箭头所示，方向与第一金属电极1和第二金属电极4平行，且垂直于盛放医疗器械的器皿3的表面，气体6可以是氩气、氦气、氮气以及氧气等气体，需要消毒的医疗器械放置在器皿3中。当通入气体6，电源工作时，在第一绝缘介质2和第二绝缘介质5之间的间隙中产生较为均匀的射流低温等离子体，等离子体射流口下方距器皿3的距离可以在0.5-3cm内调节。
本发明中，所用做实验的医疗器械为血压计袖带、医用弯盘(铁制)、外科镊子。
1)取血压计袖带10条，医用弯盘(铁制)10个，外科镊子10把，均为未消毒的污染物品。按照《消毒技术规范》要求，被处理医疗器械面积＜100cm2者，取全部表面；被处理医疗器械面积＞100cm2者，取100cm2。故对每一血压计袖带和医用弯盘处理面积取100cm2(采用5cm×5cm的灭菌规格板任意选取4个面积)，同时在未处理的表面选取相同面积作为对照。而对外科镊子，处理面积为一个脚的全部表面，另一个脚的全部表面作为不处理的对照。
2)选择电源的类型(工频正弦高压电源、中高频正弦高压源或脉冲电源)和电源的特性参数，在2-15mm范围内调整第一绝缘介质2和第二绝缘介质5之间的间隙，在0.5-3cm内调节调整待处理的医疗器械距等离子体射流口下方的距离，由实际具体要求决定。打开电源开关，调节电源的特性参数，对医疗器械进行处理。
3)移动被处理医疗器械以保证所选面积全部得到充分处理。每个所选面积处理时间分别设为30s，60s，90s，120s，和150s五个时间段。
4)采用涂抹法检测医疗器械在处理前后表面细菌的数量。用浸有无菌生理盐水的棉拭子，在医疗器械被处理的表面横、竖往返各涂5次，剪去手接触棉拭部分，将棉拭子放入装有10ml灭菌的磷酸盐缓冲液(PBS)的试管内。采样后将每个采样管振荡约1min，10倍递次稀释，对每个稀释度分别取1ml放入灭菌平皿内，用普通营养琼脂作倾注培养，置37℃温箱培养24h后进行活菌记数。同时对未处理的对照部分也用相同方法采样、培养并进行活菌记数，计算杀灭率。当通入Ar气，使用电源为中高频正弦高压源，电压为2kV，频率为34kHz，待处理的医疗器械距等离子体射流口下方的1cm出时，细菌的杀灭率列于下表。
可以看出，等离子体射流对血压计袖带、医用弯盘以及外科镊子表面自然菌杀灭率达到90％以上(国家规定的对自然菌的消毒合格标准)的时间分别为90s，60s和90s。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。