超声波协同臭氧的消毒方法及其装置 本发明涉及一种消毒的方法，具体地讲是一种超声波协同臭氧的消毒方法及其装置。
能够引起人或动物生病的病原微生物，是一种危害人类生命健康，或者给人们造成经济损失的有害微生物。在和病原微生物作斗争中，人们不仅需要杀死侵入机体内的生长繁殖的微生物，而且还应该杀死或清除外环境的病原微生物，以保护人群免受其感染，这个任务是靠消毒来完成的。因此消毒对于预防传染病和其它疾病、防止医院内的感染、消除生物战剂的污染均具有十分重要的意义。由于医院即是微生物集中的地方，又是抵抗力低的人群集中的场所，而且人们之间还存在特殊的接触方式，因此消毒对防止医院内的感染具有特别重要的意义，较为典型的消毒是外科消毒。
目前最常用地消毒方法有两大类，一种为物理消毒方法，另一种为化学消毒方法。现代的消毒学认为，目前较为可靠的消毒方法是利用消毒液，即化学消毒方法，尤其是针对人体皮肤表面病原微生物的杀死，如外科手消毒等等。而化学消毒的方法不可避免地存在有如下缺陷：其一，化学药液对人体的皮肤有损害作用，长期的使用可导致皮肤病的发生，此点在需手术时的皮肤消毒尤为明显；其二，化学药液的有毒性不易分解，使用时造成较为严重的环境污染；其三，不可重复使用，相对的造成消毒成本的提高。而物理消毒的方法虽不存在上述化学消毒的缺陷，但因消毒的效果不稳定、不可靠，因此不能被广泛地使用于各种对消毒要求较高的场合，特别是对消毒要求非常严格的外科手术消毒方面。
在近代消毒学中，臭氧消毒被人们引起重视。由于臭氧为一种已知的最强氧化剂，依靠其强大的氧化作用而杀菌。它能氧化分解细菌的葡萄糖氧化酶、脱氢氧化酶，还可以直接与细菌发生作用，导致细菌的物质代射的氧化还原过程的破坏，从而破坏了细菌的生长和繁殖过程，造成细菌的死亡。臭氧是一种广谱杀菌剂，可以杀死细菌的繁殖体与芽胞、病毒、真菌、原虫包囊等，并可破坏肉毒杆菌毒素，被认为是一种广谱、高效消毒剂。但由于臭氧稳定性极差，在常温下可自行分解，在270℃高温下会立即转化为氧；1％水溶液在常温常压下的半衰期为16分钟，所以当以臭氧溶液作为消毒剂时，只有其达到一定浓度时才能起到杀菌的效果，但由于上述臭氧的自身的特殊性，很难维持于一个有效的或者较高的杀菌浓度，确保消毒的可靠性。所以，目前臭氧仅应用于消毒饮用水，或者对医院的污水进行消毒处理等，而尚没有关于臭氧应用于其它方面消毒的报道，尤其是应于那些对消毒要求极高的情况，例如，外科手术的皮肤消毒等。
本发明人经过大量的实验证明，臭氧之所以不能达到被广泛应用的原因，除上述众所周知的原因之外，另一个原因是臭氧在对微生物的作用时，其穿透能力较差。从微生物学的角度上分析，各种细菌虽然其形态大小不同，但其结构却是类似的。即每一种细菌都有四种基本结构-细胞壁、细胞膜、核糖体、核质体。而臭氧要氧化细菌必须接触细菌并作用于有效部位才可实现。由于臭氧是一种活性氧，其趋向于负电性，而各种微生物在近中性或弱碱性环境中其表面带有负电荷，所以趋负电性的臭氧很难接近细菌。其次，细菌表面是亲脂性巨大面积结构，这一结构使其极易将有机物吸附于自己表面，形成脂性保护膜。而脂性物质通常带有负电荷，从而更增加其对臭氧的排斥作用。第三，臭氧的水溶液是亲水性强氧化剂。一方面根据相似相容定理，亲水性物质很难接近亲脂性物质；另一方面，更重要的是臭氧与有机物发生强氧化反应钝化作用，在细菌表面形成致密的强氧化膜，从而使臭氧很难再透过氧化膜作用于细菌的有效部位。再有，臭氧水溶液浓度较低，不易形成浓度梯度，这也是其穿透能力极差，不能有效杀灭微生物的又一原因。所以在宏观上表现为臭氧水杀灭微生物受PH值和有机物影响较大。
总之，细菌的生理特性和臭氧的理化特性是阻碍臭氧在消毒与灭菌方面广泛应用的重要原因，特别是要求极高的医学消毒方面。
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种利用超声波与臭氧协同的消毒方法，使其能增加臭氧的穿透能力，既降低臭氧水作为消毒剂时所需的臭氧浓度，以确保臭氧消毒的稳定性和可靠性，又缩短了消毒时间，实现臭氧消毒的应用的广泛性，特别是使其能应用于外科人体皮肤消毒的领域，从而达到替代现有的化学消毒剂的目的，从根本上消除由化学消毒剂所引起的对人体的损害，以及对环境造成的污染，降低消毒成本。
发明的目的是这样实现的，一种超声波协同臭氧水的消毒方法，其特征在于首先在盛放于容器的水中充入臭氧气体，形成臭氧浓度至少大于0.2PPM的臭氧水溶液；再置入欲消毒物，启动超声波发生装置，超声波作用于该臭氧水溶液，超声波频率应为20千赫兹～3兆赫兹，超声波强度至少为0.2W/cm2。
本发明的超声波协同臭氧水的消毒装置，至少包括有一呈容器状的消毒筒，该消毒筒内盛装有液体；其特征在于，该消毒筒可导通于一臭氧发生装置，利用该臭氧发生装置向筒的液体内充入其浓度不少于0.2ppm的臭氧气体；消毒筒设有超声波发生器，由该超声波发生器向消毒筒内发射超声波。
众所周知，超声波是一种常规的物理消毒方法，其消毒作用早已被证实。按目前的一种普遍的研究结果，利用超声波消毒主要是利用超声波的空化作用。空化作用是指液体在超声波的作用时，液体内的亚显微气泡由于定向扩散而趋向于增大，当气泡增大到超声波的波长差不多时，就发生共振腔，振幅可达到很大，故而产生猛烈的能量，该空化作用在于使细菌破裂、溶解。空化效应是超声波作用下液体介质中的一种特有物理现象，根据超声波的空化阈曲线可以得知，当超声波频率为10～100KHZ、强度大于5W/cm2并作用20分钟后，对细菌繁殖体有一定的杀灭作用，而对细菌芽胞的杀灭效果较差。另外，当超声波以频率10～100KHZ，强度大于5W/cm2作用于物体的表面时，会对物体的表面有腐蚀作用，长期使用会对人体的皮肤有损害；而对于理疗用超声波(频率0.75-1.5MHz，强度小于3W/cm2)已丧失对细菌的杀灭作用，为此理疗用超声波不能被单独应用于对人体皮肤的消毒。大量的试验证明，理疗用超声波虽不具有杀菌的作用，但有较强的穿透性，特别是微生物在超声场中，各质点受到交替变化的压力，引起细胞内物质运动，对细胞膜显示出微细的按摩作用，提高其穿透性，加强弥散过程。其次细胞内产生声流由于声流的作用，细胞结构发生相位转变，呈现新的酶中心，使催化过程趋向性发生改变，从而使细胞对药物的敏感性增强，本发明中称之为超声波的活化作用。而且无空化作用，所以对物体表面无任何的损伤。本发明正是利用超声波的这一特性，通过超声波对细胞的穿透性作用协同臭氧来达到消毒杀菌的目的。
本发明的杀灭细菌的消毒机理是这样的，
一、细胞的生理特性可以得知，
1、细菌的表面积大，是正常生物细胞的一万倍，而细菌的表面积大则有利于与外界进行物质交换，故而细菌的代谢旺盛，繁殖迅速；
2、细菌面积不仅大而且呈网状的亲脂性结构，因此板易将有机物吸附于自己的表面形成脂性保护膜；
3、细菌的带电现象，细菌蛋白由氨基酸组成，氨基酸是兼离子，当该溶液的PH值高于细菌等电点时，羧基电离使细菌带负电，反之带正电。G+PI为2～3，G-PI为4～5，故在近中性或弱碱性环境中，细菌带负电荷更多。
二、臭氧的理化特性：
1、臭氧是有趋负电性；
2、臭氧的水溶液是亲水性阴性强氧化剂；
3、臭氧在水中的溶解度比氧高，但因半衰期较短和分压较低，故在平时使用温度与压力下，只能得到每升数毫克的浓度溶液，所以不易形成浓度梯度。
众所周知，臭氧是目前人们所知最强氧化剂，但它要氧化细菌必须作用于细菌的有效部位(细胞膜及内容物)才可实现。但我们根据细菌的生理特性可知，在近中性或弱碱性环境中，细菌带负电荷，所以趋负电性的臭氧很难接近细菌；具次，细菌表面是网状亲脂性巨大面积结构，这一结构使其极易将有机物吸附于自己表面，形成脂性保护膜。而脂类物质通常是带负电荷，从而更增加其对臭氧的排斥作用。第三、臭氧的水溶液是亲水性强氧化剂，一方面根据相似相溶定理，亲水性物质很难接近亲脂性物质；另一方面，更为重要的是臭氧与有机物发生强氧化反应产生纯化作用，在细菌表面形成致密的氧化膜，从而使臭氧很难再透过氧化膜作用于细菌的有效部位，再有臭氧水溶液浓度较低，不易形成浓度梯度，这也是其穿透能力极差，不能有效地杀灭微生物的又一原因。所以在宏观上表现为臭氧水杀灭微生物受PH值和有机物影响较大。
总之，细菌的生理特性和臭氧的理化特性是阻碍臭氧在消毒与灭菌方面广泛应用的重要原因，特别是要求极高的医学消毒方面。
三、超声波作用下的细菌学效应：
1、低频超声波作用下的空化效应：空化是液体介质中的一种物理现象。在液体介质中由于涡流或者超声波的物理作用，液体中的某一区域会形成局部暂时的负压区，于是在液体介质中可产生空化气泡。在超声场中空化气泡随着声场的变化而继续长大，直到负压达到最大值，在紧接着的压缩过程中，这些空化气泡被压缩，其体积迅速缩小，有的甚至完全消失，当脱出超声场的共振相位，空化气泡就不再稳定了，这时空化气泡内的压强已不再能撑其自身的大小，而开始溃陷。这种空化气泡在液体介质中产生、溃陷或者消失的现象，就叫作空化作用。空化作用对生物学所表现的效应叫空化效应。这种空化效应是一种剧烈的能量转换过程，空化气泡瞬间被压缩、崩溃，其局部产生高温、高压、发光、放电、冲击波及自由基等，这一过程尤如无数颗微型炸弹在细菌周围爆炸，对生物体是不可逆的破坏作用。
2、中频超声波作用下的活化效应
1)细胞膜上静电荷减少(即使细菌表面负电荷减少)，导致细胞电泳能力下降；
2)细胞膜在超声场的作用下引起的振动电位和微细的按摩作用使细胞膜的通透性增强；
3)在交变声压的作用下产生了较强的细胞原浆微流(或称环流)，从而促进细胞内容物的移动，改变其空间的相互位置，呈现新的酶中心，使催化过程的趋向发生改变，细胞对药物的敏感因而发生变化；
4)交变声压可刺激细胞膜及内容物中的多种酶的活性，使细胞的新陈代谢增强，从而加速细菌的二分裂无性繁殖的速度，缩短其传代时间。
活化效应是一种可逆的，较为温和的生物膜及其内容物在交变声压的作用下而引起的激活效应。
3、高频超声波作用下的热效应：
超声波的频率越高能量衰减的越快，衰减掉的能量主要是转化成热能被媒质所吸收，生物吸收的主要机制是有机蛋白分子内或分子间的张弛过程。声能和分子能量的这类转换是不可逆的，其吸收能量的大部份或全部转换为热能，从而导致温度的升高，这种吸收声能引起的温度升高是稳定的，温度升高可使蛋白质活性增强甚至变性坏死。
总之，超声波作用下的细菌学效应，是这三种效应的综合作用，只不过是在不同的频率、强度和作用方式下哪一个效应占主导优势而已。一般地，在强度相同的情况下，低频以空化效应为主，中频以活化效应为主，高频以热效应为主。
四、超声波与臭氧水协同对细菌的效应：
1、低频超声波的空化效应与臭氧水协同对细菌的作用：
空化效应本身是一种剧烈的能量转化过程，超声场能量是在瞬间通过空化气泡的压缩和崩溃转化成热能、光能、电能、化学能、机械能(冲击波和声波)，这种剧烈的能量转化过程，使细菌的生理特性发生了极其复杂的变化直接破坏了细菌的细胞壁、细胞膜及其内容物的结构，使细胞崩解物暴露于臭氧水溶液中；其次，这种剧烈的能量转换过程又加强臭氧强氧化反应能力。总之，低频超声波的空化效应与臭氧水协同对细菌的作用是复杂的热、电、光、化学、机械与臭氧协同的综合效果，其协同杀灭微生物的效果十分显著。
2、中频超声波活化效应与臭氧水协同对细菌的作用：
首先，细菌的表面负电荷减少有利于臭氧接近细菌；
其次，膜的通透性增强有利于低分压的臭氧透过细胞膜进入细菌内；
第三，细胞膜表面及内容物酶活性的增强，加速了细胞的新陈代谢和无性繁殖速度。这时，细菌中各种酶极易受到臭氧的氧化，破坏其结构和功能。同时由于细菌表面积是正常生物细胞的1万倍，所以在此情况下细菌受到损伤死亡而其它生物细胞无变化。
第四，高频机械振荡破坏细菌表面的有机保护膜和臭氧作用后的钝化膜，使臭氧的穿透能力增强，从而缩短了臭氧对细菌的氧化过程；
第五，超声波的弥散作用还可以加速臭氧在细菌体内的扩散。
总之，超生波对细菌的活化作用是温和的、可逆的激活效应，只有当超声波与臭氧水协同时才会有上述杀灭过程，这一过程对正常生物细胞的损害不大，而对于细菌的损害较大，所以，这一过程有利于应用于对皮肤的消毒方面。
3、高频超声波热效应与臭氧水协同时对细菌的作用：
由于高频超声波能量的转化主要是以热能的形式被转化；而由于这种转化主要是在有机蛋白质分子内或分子间进行，所以使酶蛋白在声场中的活性增强，即细菌的活性有所增强，从而使细菌对臭氧的敏感性增强。当温度过高时可使蛋白质变性，直接杀死细菌。
综上所述，超声波与臭氧水协同杀灭细菌的效应是以上三种效应的综合作用。不同频率和强度下其中一种效应占主导优势。一般地，在强度相同的情况下，低频以空化效应与臭氧水协同杀灭细菌为主；中频以活化效应与臭氧水协同杀灭细菌为主；高频以热效应与臭氧水协同杀灭细菌为主。
而本发明中，依上述超声波协同臭氧水的消毒机理，通过对超声波频率和强度的选择，以及与臭氧水浓度的不同的匹配组合，可实现不同的消毒场所及不同的消毒物的消毒效果。下面将以不同的实施例分别说明如下。
由上述说明不难得出的结论是，本发明与现有的消毒技术相比效果是显著的，由于上述超声波三种不同效应，改变了细胞的生理特性，而这种生理特性的改变，更有利于增强臭氧对细菌有效部位的氧化作用，如细胞膜及内容物。因此，在臭氧水中的臭氧浓度较低的情况下仍能达到较好的消毒效果，从而大大地降低了臭氧的杀菌浓度，保证其消毒的可靠性；降低消毒过程中对人体损伤；在增大对细菌的杀灭能力的情况下，降低臭氧消毒成本，使臭氧更为广泛地应用于不同的消毒领域中，以替代目前使用较为广泛的化学消毒方法，从根本上解决由化学消毒所引起的人体损伤及环境污染问题，消毒时间过长、消毒剂无法重复使用，消毒成本高等问题。
附图说明：
图1本发明的第一种消毒装置实施例的结构示意图；
图1本发明的第二种消毒装置实施例的结构示意图；
图3本发明的第三种消毒装置实施例的结构示意图；
图4本发明的第四种消毒装置实施例的结构示意图。
本发明的具体实施方式如下：实施例1
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手消毒。
皮肤消毒，特别是外科手消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对外科手术部位消毒要求的灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中的消毒过程是，首先将消毒部位清洗干净，去除皮肤油脂，再将该部位浸入臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，皮肤与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，作用至额定时间，拿出已消毒的皮肤部位置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为1.0±20％MHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶12，脉冲频率0.4Hz，作用时间5分钟；臭氧输入浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率是一种常规的安全超声波理疗频率和强度，实践证明不会对人体的皮肤产生任何的副作用。另外该超声波的频率属于中频范围，其主要利用温和的活化作用协同臭氧杀灭皮肤上的细菌，因此，不会产生如低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，而破坏正常的生物细胞的副作用，同时又能利用超声波的活化作用增强臭氧的穿透能力和氧化能力，而达到极佳的消毒效果。
本实施例的手消毒操作是通过专用手消毒装置来实现的，该手消毒装置的结构原理如图1所示，其包括有两个对称的消毒筒1，该消毒筒1由外筒11和可转动的内筒12组成，消毒筒1上方开口处设有两层密封13、14，手臂以下部分由该开口处伸入筒内，并密封装置夹紧浸入内筒12的臭氧水21中。臭氧水21由一臭氧水混合仓2提供，该臭氧水混合仓2由臭氧发生器3和一个供水系统组成，首先向臭氧混合仓2内注入清水，再向水中充入臭氧浓度为2.0ppm，由于臭氧的半衰期较短，该臭氧输入浓度使得臭氧水在循环的过程中，能维持臭氧水的混合浓度不低于0.2ppm，由泵22将臭氧水输入消毒筒的内筒12内。为维持内筒12内的臭氧水的有效浓度，本实施例采用臭氧水的循环方式，由下方向内筒12输入臭氧水，再由内筒12的上方的回流管将臭氧水返回至臭氧混合仓2内，以解决臭氧的半衰期较短的问题。
在本实施例中，超声波是由一常规的压电式超声波发生器而产生的，该超声波发生器的晶体片4排列设于内筒1周壁上，该晶体片4应保持低于筒内液面的高度，以避免超声波发生时该晶体片4被烧坏。
为使超声波能全面地作用于手臂，而不存在消毒的死区，本装置中，消毒筒内筒12设计成可转动的结构，当进行消毒的操作时，随着内筒12的转动，使得超声场能照射到需消毒皮肤的全部，声场主要分布于皮肤与换能器之间的臭氧水中。超声波的脉冲频率可能通过内筒的旋转速度来调整，而超声波的通断比则可由晶体片4的宽度与内筒12的筒壁周长来确定。本实施例是一种移动照射方式，即能有效地避免超声波对皮肤的集中照射，又能实现对消毒皮肤的均匀照射。
本发明人经大量的对比实验证明，仅采用超声波作用于皮肤表面及水中，对细菌无任何的杀灭作用，但可使皮肤表面的部份细菌进入到水中；仅用臭氧水对皮肤表面消毒，对细菌有一定的杀灭，其对细菌的杀灭率小于50％；而对臭氧水中的细菌杀灭率为98％；采用本方法超声波协同臭氧水的作用是可使臭氧水中的以及皮肤表面的细菌杀灭率达到100％。另外，由于超声波的作用，臭氧水可作用达皮肤的深处，所以在消毒后3小时后减菌率保持99.2％。
本实施例适用于医院皮肤消毒，特别是外科手消毒，而且由于本方法及装置简单可靠，所以又适合于外科手术部位皮肤及普通的手消毒，使得医生在接触每一病人后都能方便地进行手消毒。实施例2
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手消毒。
皮肤消毒，特别是外科手消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对外科手术部位消毒要求的灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中的消毒过程是，首先将消毒部位清洗干净，去除皮肤油脂，再将该部位浸入臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，皮肤与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，作用至额定时间，拿出已消毒的皮肤部位置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为0.7±20％MHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶12，脉冲频率0.4Hz，作用时间5分钟；臭氧输入浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率是一种常规的安全超声波理疗频率和强度，实践证明不会对人体的皮肤产生任何的副作用。另外该超声波的频率属于中频范围，其主要利用温和的活化作用协同臭氧杀灭皮肤上的细菌，因此，不会产生如低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，而破坏正常的生物细胞的副作用，同时又能利用超声波的活化作用增强臭氧的穿透能力和氧化能力，而达到极佳的消毒效果。
本实施例的手消毒操作是通过专用手消毒装置来实现的，该手消毒装置的结构原理以及操作过程与实施例1相同，本实施例的效果也与实施1相同在此不再赘述。实施例3
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手消毒。
皮肤消毒，特别是外科手消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对外科手术部位消毒要求的灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中的消毒过程是，首先将消毒部位清洗干净，去除皮肤油脂，再将该部位浸入臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，皮肤与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，作用至额定时间，拿出已消毒的皮肤部位置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为1.5±20％MHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶12，脉冲频率0.4Hz，作用时间5分钟；臭氧输入浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率是一种常规的安全超声波理疗频率和强度，实践证明不会对人体的皮肤产生任何的副作用。另外该超声波的频率属于中频范围，其主要利用温和的活化作用协同臭氧杀灭皮肤上的细菌，因此，不会产生如低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，而破坏正常的生物细胞的副作用，同时又能利用超声波的活化作用增强臭氧的穿透能力和氧化能力，而达到极佳的消毒效果。
本实施例的手消毒操作是通过专用手消毒装置来实现的，该手消毒装置的结构原理以及操作过程与实施例1相同，本实施例的效果也与实施1相同在此不再赘述。实施例4
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手消毒。
皮肤消毒，特别是外科手消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对外科手术部位消毒要求的灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中的消毒过程是，首先将消毒部位清洗干净，去除皮肤油脂，再将该部位浸入臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，皮肤与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，作用至额定时间，拿出已消毒的皮肤部位置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为1.0±20％MHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶10，脉冲频率0.4Hz，作用时间5分钟；臭氧输入浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率是一种常规的安全超声波理疗频率和强度，实践证明不会对人体的皮肤产生任何的副作用。另外该超声波的频率属于中频范围，其主要利用温和的活化作用协同臭氧杀灭皮肤上的细菌，因此，不会产生如低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，而破坏正常的生物细胞的副作用，同时又能利用超声波的活化作用增强臭氧的穿透能力和氧化能力，而达到极佳的消毒效果。
本实施例的手消毒操作是通过专用手消毒装置来实现的，该手消毒装置的结构原理以及操作过程与实施例1相同，本实施例的效果也与实施1相同在此不再赘述。实施例5
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手消毒。
皮肤消毒，特别是外科手消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对外科手术部位消毒要求的灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中的消毒过程是，首先将消毒部位清洗干净，去除皮肤油脂，再将该部位浸入臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，皮肤与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，作用至额定时间，拿出已消毒的皮肤部位置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为1.5±20％MHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶10，脉冲频率0.4Hz，作用时间5分钟；臭氧输入浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率是一种常规的安全超声波理疗频率和强度，实践证明不会对人体的皮肤产生任何的副作用。另外该超声波的频率属于中频范围，其主要利用温和的活化作用协同臭氧杀灭皮肤上的细菌，因此，不会产生如低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，而破坏正常的生物细胞的副作用，同时又能利用超声波的活化作用增强臭氧的穿透能力和氧化能力，而达到极佳的消毒效果。
本实施例的手消毒操作是通过专用手消毒装置来实现的，该手消毒装置的结构原理以及操作过程与实施例1相同，本实施例的效果也与实施1相同在此不再赘述。实施例6
本实施例主要是应用于医疗器械的消毒，包括需进入人体内部的器械，并不直接进入人体但与粘膜有接触，以及不进入人体组织而仅与人体体表接触的各种医疗器械的消毒等。
目前最常用医疗器械的消毒，特别是对于上述进入人体内部的器械同样是一个要求十分严格的消毒领域，其直接关系到手术的效果。因此，一般情况下，对医疗器械特别是手术器械要求灭菌。
本实施例中的消毒过程是，首先将要消毒的器械清洗干净，放置于臭氧水中，器械必须全部浸入到臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，器械与超生波换能器间必须有臭氧水间隔，使超声波能照射到要消毒器械的全部，声场主要分布于器械与换能器间的臭氧水中，作用至额定时间，将已消毒的器械烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为40±20％KHz，强度为5W/cm2，脉冲通断比1∶2，脉冲频率100Hz，作用时间5分钟；臭氧水浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波不是作用于人体皮肤，所以超生波的频率可设定为低频区域，其主要利用超声波的空化作用协同臭氧杀灭细菌。由于低频超生波作用下的较为剧烈的能量转换过程，其本身即可产生将细胞膜破裂的杀菌效果，同时又能增强臭氧的氧化能力，因此其杀菌效果极佳。
本实施例的器械消毒操作是通过专用器械消毒装置来实现的，该器械消毒装置的结构原理如图2所示，其包括有一消毒容器5，通过一臭氧发生装置51向容器内溶入臭氧，充入的臭氧浓度达到2.0ppm或者更高。在本实施例中，超声波是由一常规的压电式超生波发生器而产生的，该超生波发生器的晶体片52排列设于容器底和周壁上，该晶体片52应保持低于容器内液面的高度，以避免超生波发生时该晶体片52被烧坏。也可以采用其它的超声波发生器，如超声波发生器可为磁致伸缩式超声波发生器，该超声波发生装置可为固设于该消毒容器的器壁上的条形磁性金属棒。
消毒容器5上设有水循环装置，当消毒结束后，可排开容器内的水，启动烘干机将器械烘干。
本发明人经大量的对比实验证明，单独采用超声波作用于器械表面及水中，对细菌有60～70％杀灭作用，使器械表面大部份的细菌进入到水中；单独采用臭氧水对器械表面的细菌有小于80％的杀灭作用；而对臭氧水中的细菌杀灭率为98％；采用本方法超生波协同臭氧水的作用可将臭氧水中的以及器械表面的细菌杀灭率达到100％。
本实施例适用于玻璃类、金属类、搪瓷类器械的消毒，另外由于本实施例中在空化作用下一般温度不高，也可用于塑料类等不耐高温的器械的消毒。另外由于本方法简单，快捷，而且消毒效果可靠，因此可将消毒装置置于手术室或者器械的使用场合，实现对器械的现场消毒。实施例7
本实施例是一种利用超声波协同臭氧对饮用水的消毒处理。
利用臭氧对饮水进行消毒已是一种常规的消毒方法，其主要是向饮用水内溶入臭氧，利用臭氧的氧化能力对饮用水进行消毒处理。但由于臭氧的半衰期较短，水中的臭氧浓度衰减地极快。
本实施例中的消毒过程是，首先将要消毒的水进行沉淀处理，去除杂质，将水通入消毒容器内，通过一臭氧发生器向容器内溶入臭氧，制成浓度为1.0ppm的臭氧水，该臭氧水通过一载有超声波发生器的管状容器；发射超声波，使得超声波作用至额定时间，从管状容器的另一端流出，即可得到消毒后的饮用水。超声波的作用时间可以通过管状容器的流量控制。
另外，本装置也可装配入饮水机内，对饮水机腔体内的水进行消毒处理。
本实施例中，超声波的频率选择为40±20％KHz，强度为2W/cm2，脉冲通断比1∶5，脉冲频率2Hz，作用时间1分钟；臭氧水浓度1.0ppm.。由于本实施例中，超声波不是作用于人体皮肤，所以超声波的频率可设定为低频区域，其主要利用超声波的空化作用协同臭氧杀灭细菌。由于低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，其本身即可产生将细胞破裂的杀菌效果，同时又能增强臭氧的氧化能力，因此其杀菌效果极佳。
本实施例的消毒装置可根据消毒环境设置于现有的饮用水的装置中，如将常用有饮水机的内胆载有超声波发生装置，并通过一臭氧发生装置定时向饮水机内胆的水中溶入臭氧，再发射超声波至额定时间即可方便地完成对饮水机内部饮用水的消毒。
另一种方式是对饮用水的输送系统中的饮用水的消毒，可选择在该饮用水的输送管道中适当管段串接设一消毒容器，由一臭氧发生装置定时向该消毒容器溶入臭氧，该消毒容器内载有超声波发生器，并定时进行超声波照射，经消毒后的饮用水由消毒容器的输出端流出。
在本实施例中，超声波可以是由一常规的压电式超生波发生器而产生的，如应用于饮水机的结构中，该超声波发生器的晶体片排列设于饮水机的内筒的周壁上，该晶片应保持低于筒内液面的高度，以避免超生波发生时该晶体片被烧坏。这是一种固定照射方式，其可以简化结构。
当本实施例应用于供水循环装置中，如高层建筑的供水水箱中时，也可以采用其它的超声波发生器，如流体动力式发生器或磁致伸缩式超声波发生器等。例如将该流体动力发生器(俗称哨子)安装于进水口处，通过水的流动带动该流体动力发生器发射超生波，再同时由臭氧发生器向该段的管道中充入臭氧，在超声波的协同作用下，在水的流动过程中完成消毒的过程。
本发明人经大量的对比实验证明，单独采用超生波作用于饮水中，对细菌杀灭率为25％；单独采用臭氧水对水中细菌的杀灭率为92％；而采用本方法超声波协同臭氧水的作用使饮用水中细菌杀灭率达到100％。
经过超声波协同臭氧处理的饮用水，灭菌率极高，适用于医用无菌水、饮用水、以及疫区的饮用水消毒。实施例8
本实施例主要是一种针对餐具的消毒方法。特别是一种医院、公用餐具的消毒。
本实施例中的消毒过程是，首先将要消毒的餐具放置到载有超声波换能器的消毒容器内，该容器械内可设有搅拌器与烘干机；注入清水在搅拌器作用下将餐具表面冲洗干净；排出污水，再注满清水，使餐具完全浸入水中。然后通过一个臭氧发生器将臭氧通入水中，在搅拌器的作用下将臭氧与水充分混合；发射超声波，餐具与超声波换能器之间必须有臭氧水间隔，使超声场能照射到要消毒的餐具的全部，声场主要分布于餐具与换能器之间的臭氧水中，作用到额定时间后将水排出，启动烘干机烘干即可。
本实施例中，超声波的频率选择为30±10％KHz，强度为5W/cm2，连续照射15分钟；臭氧水浓度1.0ppm.。由于本实施例中，超声波不是作用于人体皮肤，所以超声波的频率可设定为低频区域，其主要利用超声波的空化作用协同臭氧杀灭细菌。由于低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，其本身即可产生将细胞破裂的杀菌效果，同时又能增强臭氧的氧化能力，因此其杀菌效果极佳。
本实施例与器械消毒操作是通过如图2所示的消毒装置来实现的，该消毒容器导通一臭氧发生装置。容器内还可设一搅拌器，该搅拌器为一常规的设计，在此不再详述。在本实施例中，超声波是由一常规的压电式超声波发生器而产生的，该超声波发生器的晶体片排列设于筒内周壁上，该晶片应保持低于容器内液面的高度，以避免超声波发生时该晶体片被烧坏。也可以采用其它的超声波发生器，如超声波发生器可为磁致伸缩式超声波发生器或流体动力式超声波发生器。
本发明人经大量的对比实验证明，单独采用超声波清洗作用较为明显，清洗效果较好，对细菌有杀灭率可达50％以上；单独采用臭氧水杀菌效果极差，基本上不起杀菌作用；采用本方法超声波协同臭氧水的作用既可将餐具的清洗干净，又可将餐具表面的细菌完全杀灭，是一种较为理想的餐具消毒方法。
本实施例适用于医院、酒店、公共食堂、等公共餐具的清洗，也可以制成小型的家用餐具消毒装置，以适用于家庭的餐具消毒用。实施例9
本实施例主要是应用于皮肤消毒，特别是用于外科手术部位的皮肤消毒。
皮肤消毒，特别是外科手术消毒是一种要求十分严格的消毒领域，其直接关系到创面的愈合及手术的效果。因此，一般情况下，对皮肤消毒特别是外科手术消毒的要求是灭菌率达到99.7％，并能在消毒后3小时内保持于该灭菌率。
本实施例中，超声波的频率选择为2.2±20％MHz，强度为1.25W/cm2，连续发射移动照射时间3分钟；臭氧水浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波的频率属于中高频范围，但由于移动照射所以局部热效应不明显，而主要以活化效应和有机蛋白质分子内或分子间进行的热效应为主。
本实施例的皮肤消毒操作是通过特制消毒装置来实现的，该装置的结构原理如图3所示，其包括有一可容有臭氧水的手持小容器6，该容器6上载有超声波发生器61，该容器6至少有一面上设有一微渗膜62(微渗膜是一弹性体，可透过超声波)，使得容器6内的臭氧水63液体可渗出，并能涂于要消毒部位的皮肤表面，超声波透过渗出的臭氧水膜作用于皮肤，作用至额定时间后，再用烘干机吹干。容器6内的臭氧水可由一臭氧混合筒提供。超声波是由一常规的压电式超声波发生器而产生的，该超声波发生器的晶体片镶于手持小容器上。
本实施例的消毒过程，首先将要消毒部位皮肤清洗干净，去除皮肤油脂。将载有超声波换能器的容器的微渗面与消毒部位皮肤接触，释放出微量臭氧水，发射超声波，缓慢转绕消毒部位移动容器，同时打开烘干机，边消毒边烘干，作用至额定时间后，移开容器即可。
本实施例中采用的是高频率的趋声波，使得能量有利于集中于皮肤浅表层，可缩短作用时间，不致使高频超声波对皮肤产生任何副作用，确保使用的安全性。
本发明人经大量的对比实验证明，仅采用超声波作用于皮肤表面对细菌无任何的杀灭作用；仅用臭氧水对皮肤表面消毒，对细菌有一定的杀灭，其对细菌的杀灭率小于50％；采用本方法超声波协同臭氧水有作用可将皮肤表面的细菌完全杀灭，3小时后减菌率达99.8％。
本实施例适用于不同情况下的皮肤、粘膜消毒，医院手术部位皮肤消毒，以及口腔粘膜部位消毒等等。实施例10
本实施例主要是应用于战地医疗器械的消毒，包括需进入人体内部的器械，并不直接进入人体但与粘膜有接触，以及不进入人体组织而仅与人体体表接触的各种医疗器械的消毒。
战时的生活环境与医疗条件同平时有着较大的区别，容易发生疾病，甚至造成传染病，但由于战时消毒条件较差，使得一些常用消毒方法无法使用，如对医疗器械的高温消毒条件等等，因此急需一种适于战时使用的、方便快捷、确保消毒效果的消毒方法。
本实施例中的消毒过程是，首先将要消毒的器械清洗干净，置于臭氧水中，保持臭氧水的浓度稳定；发射超声波，器械与超声波换能器间必须有臭氧水间隔，使超声波能照射到要消毒器械的全部，声场主要分布于器械与换能器间的臭氧水中，作用至额定时间，取出器械置于烘干机烘干，即完成全部的消毒操作。
本实施例中，超声波的频率选择为40±20％KHz，强度为5W/cm2，连续作用时间3分钟；臭氧水浓度2.0ppm.。由于本发明中，是利用空气或氧气作为臭氧发生的原料，因此产生十分方便，其不受环境的限制。另外，本实施例中，超声波不是作用于人体皮肤，所以超声波的频率可设定为低频区域，其主要利用超声波的空化作用协同臭氧杀灭细菌。由于低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，其本身即可产生将细胞破裂的杀菌效果，同时又能增强臭氧的氧化能力，因此其杀菌效果极佳。
本实施例的器械消毒操作是通过专用器械消毒装置来实现的，该器械消毒装置的结构原理如图2所示，在此不再赘述。
本发明人经大量的对比实验证明，单独采用超声波作用于器械表面及水中，对细菌有60～70％杀灭作用，使器械表面大部份的细菌进入到水中；单独采用臭氧水对器械表面的细菌有小于80％的杀灭作用；而对臭氧水中的细菌杀灭率为98％；采用本方法超声波协同臭氧水的作用可将臭氧水中的以及器械表面的细菌杀灭率达到100％。本实施例中采用连续照射的方式，可大大地缩短消毒时间，以满足战时需求。
本实施例适用于玻璃类、金属类、搪瓷类器械的消毒，另外由于本实施例中在空化作用下一般温度不高，所以还可用于塑料类等不耐高温的器械的消毒。另外由于本方法简单、快捷，而且消毒效果可靠，因此可将消毒装置置于手术室或者器械的使用场合，实现对器械的现场消毒。实施例11
本实施例是一种污水消毒处理的方法。利用臭氧进行污水处理已被应用于对医院的污水处理，并取得极佳的效果，但该种单独利用臭氧的消毒需要的臭氧浓度较高，用量较大，因此增大了消毒成本。本发明则在此基础上，利用超声波协同臭氧，可进一步增强臭氧的氧化作用，从而可降低臭氧的浓度，以降低消毒的成本。
本实施例中，超声波的频率选择为40±20％KHz，强度为10W/cm2，连续作用时间5分钟；臭氧水浓度2.0ppm.。由于本实施例中，超声波不是作用于人体皮肤，所以超声波的可设定为低频、大功率区域，其主要利用超声波的空化作用协同臭氧杀灭细菌。由于低频超声波作用下的较为剧烈的能量转换过程，其本身即可产生将细胞破裂的杀菌效果，同时又能增强臭氧的氧化能力，因此其杀菌效果极佳。
本实施例的消毒过程，首先将要消毒的污水进行沉淀处理，去除杂质然后将污水通入载有超声波换能器的容器内，通过一臭氧发生器向污水中溶入臭氧，发射超声波，作用至额定时间即可。利用本发明的方法处理污水，其污水净化率大大高于现有的方法，而且消毒成本也可大大地降低。
本实施例的消毒装置可采用如图4所示的结构，其包括有一容器7，该容器7的两端连接有进水口71和出水口72，在进水口71处安装有一流体动力发生器73，由一臭氧发生器74向容器内充入臭氧。消毒的作用时间可由容器的轴向长度、水的流速来确定。