通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法及装置.pdf

本发明涉及通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法，该方法包括：将待消毒物品放置于灭菌室以进行消毒；利用真空系统对放有待消毒物品的灭菌室进行抽取真空或充气；利用灭菌室中的等离子体产生装置来激发产生等离子体；利用检测控制系统获得的灭菌室内的压力变化信号，来控制过氧化氢注入系统并决定注入的过氧化氢灭菌剂剂量，所述注入的过氧化氢被等离子体所激发。从而，实现过氧化氢介质在等离子体中完全被激发，防止过氧化氢注入过多或者过少的情况发生，实现对过氧化氢的剂量精确控制。

1.  一种通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法，该方法包括：
将待消毒物品放置于灭菌室以进行消毒；
利用真空系统对放有待消毒物品的灭菌室进行抽取真空或充气；
利用灭菌室中的等离子体产生装置来激发产生等离子体；
利用检测控制系统获得的灭菌室内的压力变化信号，来控制过氧化氢注入系统，并决定注入的过氧化氢灭菌剂剂量，所述注入的过氧化氢被等离子体所激发。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法进一步包括，通过记录系统来记录等离子体灭菌器运行的相关数据。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：利用所述检测控制系统采集真空测量元件和压力传感器测得的数据，获得灭菌室内的压力变化信号，该检测控制系统控制和调节过氧化氢注入剂量、温度、电磁阀打开时间、注液总时间、电磁阀打开次数、注入压力。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于：过氧化氢通过脉动的方式注入，以20次/秒的速度均匀注入。

5.  一种通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的装置，包括灭菌室、真空系统、等离子体产生装置以及检测控制系统和氧化氢注入系统，其特征在于：所述等离子体发生装置具有射频电源、筛网状天线，通过将所述射频电源施加在筛网状天线上以激发等离子体，其中，该筛网状天线通过绝缘支架设置在灭菌室内部相对的内壁上。

6.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述真空系统，包括真空泵、过滤充气器、充气管、真空管、第二阀门等，其中真空泵通过真空管对灭菌室进行抽取真空，所述第二阀门对抽取真空进行控制，过滤充气器和充气管对灭菌室的气压进行调节，控制充入灭菌室的气体，对真空室进行平压。

7.  根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述过氧化氢注入系统包括储液室、第一阀门、电磁阀、汽化及计量装置，过氧化氢通过所述过氧化氢注入系统被脉动式注入到灭菌室中，形成过氧化氢等离子体。

通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法及装置
技术领域
本发明涉及等离子体灭菌器的灭菌方法，更具体地、涉及通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法及装置。
背景技术
等离子体是广泛存在于自然界中的一种特殊物质形式(气态、液态、固态之外的第四种形态)，一种高能量的物质聚集态。组成等离子体的不仅有分子和原子，还有许多带电粒子，其粒子的能量约从几eV到几千eV不等，因而，其具有特殊的理化性能，在与物质的相互作用中会产生许多特殊的物理和化学效应。等离子体灭菌技术是消毒学领域近年来出现的一项新的物理灭菌技术，采用过氧化氢等离子体作为灭菌剂的灭菌技术，与现有常规灭菌技术设备相比，具有显著的优点：例如，对于不适宜用高温蒸汽法和红外法消毒处理的塑胶、光纤、人工晶体及光学玻璃材料、不适合用微波法处理的金属物品，以及不易达到消毒效果的缝隙角落等地方，采用等离子体灭菌技术能在低温下很好地达到消菌灭菌处理而不会对被处理物品造成损坏；以临床常用的过氧化氢(H₂O₂)为介质，经射频电磁场激发形成等离子体并完成灭菌，以过氧化氢为介质的等离子体灭菌作用机理是：等离子体中含有的大量活性氧离子、高能自由基团等成分，极易与细菌、霉菌及芽孢、病毒中蛋白质和核酸物质发生氧化反应而变性，使各类微生物死亡；等离子体中高速粒子击穿作用，在灭菌实验后，通过电镜观察经等离子体作用后的细菌菌体与病毒颗粒图像，均呈现千疮百孔状，这是由具有高动能的电子和离子产生的击穿蚀刻效应所致；紫外线的作用，在激发H₂O₂形成等离子体的过程中，伴随有部分紫外线产生，这种高能紫外光子被微生物或病毒中蛋白质所吸收，致使其分子变性失活。并且，等离子体的最终产物是少量水蒸汽和氧气，无毒物残留与排出，对医务人员无损害，对环境无污染。且灭菌温度低，灭菌周期短，适用范围广，操作简便，能耗低。
常见的等离子体灭菌器的过氧化氢注入方式有：胶囊刺破注入方式，2次加热的雾化注入方式、超声雾化注入方式等方式，上述方式可实现对灭菌器的过氧化氢的注入，但是存在过氧化氢的剂量无法控制，当加入的过氧化氢介质剂量过小、可能会造成消毒不彻底，造成器械污染，产生严重危害，而如果加入的过氧化氢介质过量，分解不完全的话倒使得消毒物品表面存在过氧化氢残留，残留的过氧化氢会对使用者造成伤害，影响使用者的健康。因此，通过控制注入等离子体灭菌室中的过氧化氢的剂量，实现过氧化氢介质在等离子体中完全被激发，防止H₂O₂注入过多或者过少的情况发生是需要解决的问题。
发明内容
为实现对过氧化氢的剂量精确控制的目的，本发明提供一种通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法及装置，防止过氧化氢注入过多或者过少的情况发生，实现对过氧化氢的剂量精确控制。
为此目的，本发明的方案，提供一种通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的方法，该方法包括：
将待消毒物品放置于灭菌室以进行消毒；
利用真空系统对放有待消毒物品的灭菌室进行抽取真空或充气；
利用灭菌室中的等离子体产生装置来激发产生等离子体；
利用检测控制系统获得的灭菌室内的压力变化信号，来控制过氧化氢注入系统并决定注入的过氧化氢灭菌剂剂量，所述注入的过氧化氢被等离子体所激发。
其中，该方法进一步包括，通过记录系统来记录等离子体灭菌器运行的相关数据。
其中，利用所述检测控制系统采集真空测量元件和压力传感器测得的数据，获得灭菌室内的压力变化信号，该检测控制系统控制和调节过氧化氢注入剂量、温度、电磁阀打开时间、注液总时间、电磁阀打开次数、注入压力。
其中，过氧化氢通过脉动的方式注入，以20次/秒的速度均匀注入。
本发明还提供一种通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量的装置，包括灭菌室、真空系统、等离子体产生装置以及检测控制系统和氧化氢注入系统，其中，所述等离子体激发装置具有射频电源、筛网状天线，通过将所述射频电源施加在筛网状天线上以激发等离子体，其中，该筛网状天线通过绝缘支架设置在灭菌室内部相对的内壁上。
其中，所述真空系统，包括真空泵、过滤充气器、充气管、真空管、第二阀门等，其中真空泵通过真空管对灭菌室进行抽取真空，所述第二阀门对抽取真空进行控制，过滤充气器和充气管对灭菌室的气压进行调节，控制充入灭菌室的气体，对真空室进行平压。
其中，所述过氧化氢注入系统包括储液室、第一阀门、电磁阀、汽化及计量装置，过氧化氢通过所述过氧化氢注入系统被脉动式注入到灭菌室中，形成过氧化氢等离子体。
从而，实现过氧化氢介质在等离子体中完全被激发，防止过氧化氢注入过多或者过少的情况发生，实现对过氧化氢的剂量精确控制。
本发明的优点将会通过下文结合附图中对实施例的详细描述而更加明显。
附图说明
图1等离子体灭菌器的截面结构示意图；
图2灭菌器工作流程示意图。
附图标记：1.筛网状天线；2.过氧化氢液体；3.储液室；4.汽化及计量装置；5.绝缘支架；6.加热器；7.测温元件；8.灭菌室；9.真空测量元件；10.记录系统；11.检测控制系统；12.真空系统；13.阀门B；14.射频电源；15.直流电源；16.电磁阀；17.阀门A。
具体实施方式
图1是等离子体灭菌器的截面结构示意图，通过对灭菌器的结构的描述，以说明该灭菌器的工作原理和具体使用方法。
该等离子体灭菌器的主体结构为灭菌室8，该灭菌室为圆柱型或矩形结构，在使用该等离子体灭菌室进行灭菌时，将待消毒物品放置与灭菌室8中，在灭菌室8内部的顶部和底部上设置有用于激发等离子体的筛网状天线1，位于顶部处的连接筛网状天线通过绝缘支架5固定在灭菌室8上，其中，该筛网状天线1也可通过绝缘支架设置在灭菌室8内部相对的内壁上。通过在该筛网状天线1上施加电源，进行激发可产生等离子体。灭菌室8与射频电源14、直流电源15、检测控制系统11、记录系统10、真空系统12、过氧化氢注入系统等多个部件相连接。灭菌室8通过等离子体产生装置形成用于激发过氧化氢介质进行消毒的等离子体，其中，该等离子体产生装置包括筛网状天线、射频电源、直流电源、绝缘支架、灭菌室内壁等，通过施加射频电源，位于灭菌室内壁上的筛网状天线1激发位于灭菌室8中的介质，产生等离子体。
在灭菌室8的内壁上设置用于测量该灭菌室内部温度的测温元件7，该测温元件7可以是热探测器、温度计或热电偶等能够实现对温度进行检测的装置，在该灭菌室的外壁上设置有加热器6，该加热器可用于对过氧化氢进行加热。另外、在该灭菌室8的内壁上进一步设置有真空测量元件9，该真空测量元件9用于检测灭菌室内的真空度，该真空测量元件9可以是真空计、真空硅管或其它的真空测量装置。
真空系统12包括真空泵、过滤充气器、充气管、真空管等，其中真空泵通过真空管的管路对灭菌室进行抽取真空，该真空泵可选用抽取到0.1Pa真空度的机械泵，过滤充气器和充气管对灭菌室的气压进行调节，控制充入灭菌室的气体，对真空室进行平压。
过氧化氢注入系统包括存储过氧化氢液体2的储液室3、阀门A17、电磁阀16和过氧化氢汽化及测量装置4，其中，该过氧化氢汽化及计量装置4与灭菌室8相连，从电磁阀16中通过的过氧化氢液体在装置4中汽化，由于灭菌室8中的气压小，装置4中的液体被汽化并均匀扩散到灭菌室8中，过氧化氢被激发，产生的等离子体对待消毒物品进行消毒灭菌。阀门A位于储液室3和过氧化氢汽化及计量装置4之间。
图2所示，是本发明的通过压力负反馈控制过氧化氢脉动注液精确计量示意图，首先，可将待消毒物品放置于灭菌室8以进行消毒，利用真空系统对放有待消毒物品的灭菌室8进行抽取真空或充气，其中，通过检测、控制系统11打开阀门B、关闭阀门A，经真空系统把灭菌室8内的空气抽出，抽到等离子体放电的真空条件，保持压强稳定的同时，等离子体的产生装置使等离子体开始放电，形成等离子体。
其次、通过检测控制系统11关闭阀门B、打开阀门A，程序进入到注液程序，自动将过氧化氢灭菌剂注入到灭菌室8，通过H₂O₂汽化及计量装置4，瞬间将过氧化氢液体汽化成过氧化氢气体，并均匀扩散到整个灭菌室；检测控制系统11根据真空测量元件测的真空度以及压力传感器的传感数据来判定灭菌室8内的状态，计算需要加入的过氧化氢的剂量。
在注液程序中，检测控制系统11控制电磁阀16和过氧化氢汽化及测量装置4，根据计算得到的注入剂量来控制电磁阀16开启的时间或控制通过电磁阀16的液体的剂量。其中，该过氧化氢被加热器加热、经汽化装置被迅速汽化，该过氧化氢汽化及计量装置4与灭菌室8相连，过氧化氢经入灭菌室，整个过程被监控和计量，由于灭菌室8中的压力负反馈使得装置4中的液体被汽化并均匀扩散到灭菌室8中，过氧化氢被激发，产生的等离子体对待消毒物品进行消毒灭菌。
通过检测控制系统11可以实时控制和调节注入剂量、温度、电磁阀打开时间、注液总时间、电磁阀打开次数、注入压力，记录系统10可以实时记录灭菌器运行的相关数据，电磁阀16除用于控制加入的过氧化氢的剂量外，还可以起到防止过氧化氢气体回流作用。
检测控制系统根据压力传感器和真空计等对灭菌室内部的监测来控制过氧化氢的加入，其中，该过氧化氢通过脉动的方式注入，以20次/秒的速度均匀注入。过氧化氢注入的整个过程都在检测控制系统11的控制下进行，并被记录系统10所记录，过氧化氢的剂量精确度控制在±0.001ml。
该等离子体灭菌器可根据具体的灭菌要求，对消毒物品进行多步骤消毒，保证消毒的效果，且在每次消毒步骤中，由于根据灭菌室中的压力负反馈来精确控制了注入的过氧化氢的剂量，保证了消毒的有效性以及安全性。
尽管参照本发明的实施例示出并描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，本说明书中列举的具体实施方案或实施例，只不过是为了理解本发明的技术内容，在不背离本发明的主旨和范围的情况下，本发明在形式上和细节上可以进行多种改变。