相关申请案介绍
本申请要求1998年7月29日提交的美国临时申请No.60/094,532的 权益。
发明领域
本发明总的来说涉及到具有连续流或间歇流的封闭流体系统，更准 确的说涉及具有抗微生物污染装置的封闭流体系统。
发明背景
许多工业和城市的流体处理和分配系统，以及小型的流体系统如制 冰机，水冷却器，果汁自动售货机和软饮料机都是具有连续流或间歇流 的封闭流体系统。在此处所使用的术语“封闭流体系统”定义为这样的 一个系统，即至少在整个系统的一部分中，流体是静止的，并且在此系 统中，流体以间歇或连续的流动方式通过。这样的一个系统包括分配管 道系统，储存容器，计量系统，阀门，装配系统和装配附件，附属装置， 过滤器壳体以及处理设备，处理设备提供了这样一个场所，在那里静止 的流体可以驻留并且可以获得微生物生长所需的营养。在此处使用的术 语“流体”是指液体如水，水-乳化油，糖汁，液体成分，果汁，啤酒， 调味番茄酱，糖浆。在极少数情况下，流体系统可能在本质上是非水的， 如饱和的或不饱和的部分氢化的油，酒精和葡萄酒。在任何情况下，封 闭流体系统都包含易形成生物膜的流体。
在流体系统中微生物没有抑制的生长导致了系统内部生物膜的形 成。生物膜是微生物的聚结，如细菌，真菌类和藻类在某种程度上通过 一种叫做异聚糖的粘性物质结合在一起。当细微生物粘附到流体系统内 部的表面时，就产生了异聚糖或者粘液。这种粘液的质量是细菌细胞的 100倍或者更大，它可以帮助微生物固定并避免消毒处理的影响，从而 使其大量繁殖。微生物受生物膜保护可以抵抗消毒，由于流体流动或其 他的机械干扰，当生物膜脱落时，微生物就进入到流体中。因此，在流 体系统中生物膜是主要的微生物污染源。在许多城市水处理和分配系统 中，下游生物膜的形成使上游的任何企图去除异养菌或传染性微生物的 处理过程都失去了作用。
一般地，具有连续流或间歇流的封闭流体系统是由塑料成分构成的。 例如，管道系统可以由聚烯烃，聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，乙烯-醋酸乙烯 酯共聚物和聚氨酯制造。在制药和电子工业高纯水的运输和制造中通常 使用由聚偏氟乙烯和聚氯乙烯制造的管道系统。例如，聚氯乙烯和聚氨 酯制造的管道系统被用于牙科病人所坐的椅子中，牙医利用它在治牙过 程中向病人输送水。单独制造或者和硅树脂聚合物，聚氯乙烯/腈，聚乙 烯，氯丁基，丁苯橡胶，尼龙或乙烯酯共挤压成型的管道系统被用于食 品和软饮料的自动售货机上。
许多的塑料聚合物和共聚物可以用于这样的封闭系统，其中包括： 环氧，聚乙烯，聚氨酯，聚丙烯，聚氯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯， 聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚偏氟乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯， 异戊二烯，丁苯橡胶，丁基橡胶，聚氨酯，硅树脂，聚丁烯，聚对苯二 甲酸丁二酯，聚醚砜，聚亚苯基醚，聚苯醚，聚苯硫醚，聚邻苯胺 (polyphtatamide)，聚苯硫，聚酯，尼龙，含氟聚合物以及聚合物的其 他化合。不同的共聚物以及上述聚合物的物理结合及它们的合金也被用 于封闭系统。上述所有的塑料聚合物，共聚物以及它们的组合均易形成 生物膜。
因为许多封闭流体系统都要求流体具有特殊的特性，如来自于水冷 却器中的冷水，所以对于封闭流体系统常常需要加入一个流体储存槽。 通常这些流体储槽是由上述的塑料制成的。然而，封闭系统也包括金属 的容器，输送系统或设备。一般地，这些金属的容器，输送系统或设备 或者被涂敷一层上述一种或多种聚合物的粉末，如美国专利 No.5,238,749，或者用聚合物质做衬里。例如，加压的或不加压的储水 槽通常与井，热水加热器和反渗透设备一起使用。加压槽通常有一个与 塑料衬里相结合的弹性的丁基橡胶或聚氨酯的隔膜，它们一起封入到一 个钢罐中。为了使水向罐内和罐外流动，钢罐提供了进口和出口的连接。 对隔膜上部的空间加压以至于不论线压如何都可以使水连续流动。当封 闭流体系统所输送和容纳的主要流体是水时，应该理解这样的封闭流体 系统可以使用其他的混合溶剂或乳化油。在极少数的情况下，流体系统 可以是在本质上非水的流体，如饱和的或不饱和的、氢化的油，酒精， 葡萄酒和食品浆液。主要的考虑因素就是包含任意流体的封闭流体系统 容易形成生物膜或遭受微生物的污染。
因此，所需要的正是一种具有连续流或间歇流的、可以抵抗微生物 污染的封闭流体系统。更准确的说，是需要这样一种封闭流体系统，即 它在整个系统中都可以抵抗微生物的污染，其中包括流体输入构件，流 体循环构件，流体储存构件和流体输出构件。更需要的是用于制药和电 子工业高纯水的生产和输送的抗生物膜形成的封闭流体系统。
发明目的
本发明的主要目的是提供这样一种完全封闭的流体系统，即不论通 过它的是连续流还是间歇流，它都能抵抗生物膜的形成。
本发明的另一个目的是提供这样一个完全封闭的流体系统，即它可 以抵抗由于生物膜的形成而导致的微生物污染。
本发明的另一个目的是提供这样一个完全封闭的流体系统，即它可 以抵抗微生物的污染并可以应用于家庭的和商业的环境中。
发明概述
本发明是这样的一个封闭系统，它可以抵抗系统组件和通过此系统 存储或输送的流体之间的任意接触点的生物膜的形成。在最基本的构型 中，所发明的封闭流体系统包含一个具有流体进口的流体进入构件，如 井水泵，至少一个中间构件和一个具有流体出口的流体引出构件，如水 龙头，它是兼有流体进入构件，中间构件和流体引出构件的系统。在一 个优选实施方案中，每个系统组件都包含由聚合物或聚合物复合材料所 制造的与流体接触的部分。在所发明的封闭流体系统的流体进口和流体 出口之间是各种各样的常用阀门，流体循环构件，如管道，过滤器，流 体处理构件和流体储存构件，如水槽。在本发明的一个优选实施方案中， 在所有系统组件的与流体接触的部分中都混入了一种可以抑制微生物生 长的不浸出的抗微生物剂。这里所使用的与抗微生物剂或添加剂有关的 术语“混入”被定义为驻留在聚合物材料的聚合物基体的空隙空间中。 从流体进入系统的点到流体离开系统的点，流体被容纳在一个封闭空间 内，这个封闭空间是由所发明的流体系统中具有抗微生物剂的流体接触 部分形成的。
附图描述
图1是按照本发明的一个实施方案的一个完全封闭的流体系统的示 意图，包括一个流体过滤器和一个流体存储槽。
图2是按照本发明的一个实施方案的加压存储罐的图，示出了聚合 物衬层和隔膜。
发明详述
本发明是一个具有连续流或间歇流的完全封闭的流体系统。本发明 提供了一种可以抵抗由于生物膜的形成而导致的微生物污染的封闭流体 系统，更详细地说，它消除了在封闭流体系统内的微生物生长，如细菌 和任何与之相联系的生物膜。本发明还提供了一种抵抗微生物污染的完 全封闭的流体系统，它可以用于家庭和商业的环境中。在最基本的构型 中，此封闭流体系统包含一个流体进口点，流体出口点和位于流体进口 点和流体出口点之间的系统组件，包括但并不局限于流体过滤器，流体 循环构件，流体处理构件和流体储存构件。每个系统组件都包含由聚合 物或聚合物复合材料所制造的与流体接触的部分。
通过向组成系统的聚合物组件中混入一种抗微生物剂，所发明的封 闭流体系统防止或减轻了流体系统内部生物膜的形成，所混入的抗微生 物剂如2,4,4’-三氯-2’-羟基联苯酚醚或5-氯-2-酚(2,4-二氯苯氧基)，它 通常由Microban Products Company of Huntersville North Carolina以 MICROBANAdditive B的商标出售。
现在参照图，图1是按照本发明的一个实施方案的一个封闭流体系 统的示意图，通常以10所示，包括一个流体过滤器20和一个流体储存 槽30。封闭流体系统的一个例子是用于住宅的水系统。流体从流体源14， 如井或城市配水出口，被引入到本发明系统10的流体进入构件的流体 进口12处，通过管道18，流向过滤器20。流体源14可以是与流体进 入口12相连的单一源头或均与流体进入点12相连的多源头。管道系统 18至少包含一条管道，它取决于封闭流体系统所要求的特性。例如，如 果封闭流体系统10具有多级存储构件，循环构件或流体处理构件，导 管18就应该具有适当数量的管道以便为从一个系统组件到另一个系统 组件的流体连接提供通路。管道18一般是由聚合物或共聚物制造的， 可以从包含下列物质的集团中选取：聚烯烃，环氧，聚乙烯，聚氨酯， 聚丙烯，聚氯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚 偏氟乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，异戊二烯，丁苯橡胶，丁 基橡胶，聚氨酯，硅树脂，聚丁烯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚醚砜，聚 亚苯基醚，聚苯醚，聚苯硫醚，聚邻苯胺(polyphtatamide)，聚苯硫，聚 酯，尼龙，含氟聚合物以及聚合物的其他化合。为了本讨论目的，术语 聚合物，共聚物和塑料可交换使用。
过滤器20从流体中除掉了溶解性的盐颗粒，根据流体源的质量，它 可以是任何常用的流体过滤器型式。过滤器20最好是一个反渗透型式 的流体过滤器，如美国专利Nos.5,762,797和5,868,933，引入本文作为参 考。在封闭流体系统10中也可以使用多级过滤器。例如，用于除掉一 定的有机物质或重金属的具有炭吸附单元的附加过滤器(未示出)可以 与反渗透过滤器20一起使用。
流体离开过滤器20，通过附加的管道18流向储存容器30。储存容 器30可以是一个密封罐或任何其他的流体储存设备常用的型式。储存 容器30最好是一个加压流体罐。在一个实施方案中，加压流体罐的内 部衬有一聚合物涂层或包含一层与塑料隔膜，如丁基隔膜结合的聚合物 衬里。聚合物衬里和隔膜将存储罐分为两个相邻的室：流体容纳室和偏 流室。通过存储罐的偏流室的容量相对于流体容纳室的体积加压，包含 隔膜的存储罐就产生了加压流。
在系统10中预想所使用的加压流体存储罐在图2中示出。图2是一 般以31表示的加压流体存储容器或存储罐的图，示出了按照本发明的 一个实施方案的聚合物衬里34和弹性隔膜38。加压流体罐31包含一个 外部的钢罐32，钢罐被大约分为两部分。加压流体罐31的下部40有聚 合物衬里34，它被弹性隔膜38从罐31的上部36分离出来。衬里34最 好是由从下列集团中所选取的聚合物或共聚物制造：环氧类，聚乙烯， 聚氨酯，聚丙烯，聚氯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚苯乙烯，聚碳 酸酯，聚偏氟乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，异戊二烯，丁苯 橡胶，丁基橡胶，聚氨酯，硅树脂，聚丁烯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚 醚砜，聚亚苯基醚，聚苯醚，聚苯硫醚，聚邻苯胺(polyphtatamide)， 聚苯硫，聚酯，尼龙，和含氟聚合物。弹性隔膜由弹性的塑料制造，如 丁基橡胶，腈橡胶，丁苯橡胶，异戊二烯橡胶和聚氨酯。在一个最佳实 施例中，衬里34是由聚丙烯制造，衬里38由丁基橡胶制造。
当流体储存容器30(图1)是一个加压流体罐31时，由过滤器20 过滤的流体通过入口连接(未示出)进入到罐31并被储存在罐的下部40 处。在罐31的上部36处有一个压缩空气口(未示出)，通过此口注入 压缩空气，使得罐31的上部36保持在一定的压力下。罐31的加压上 部36对隔膜38施加一定的力，而隔膜又对存储在罐31下部40的流体 施加一定的压力。结果就是流体的加压流离开罐31进入到管道18中， 管道18将流体带到流体流出构件的流体出口处。
通过向所发明的系统10的每个组件的与流体接触的部分混入抗微生 物剂，这里所描述的发明的封闭系统10可以防止微生物的污染和繁殖。 用于封闭，运送，过滤和储存水的由塑料制造的组件的使用为向系统组 件中混入抗微生物剂提供了机制。为了得到最大的保护，位于系统内的 与水接触的所有表面最好由聚合物制造或用聚合物涂层。
使用塑料加工和成型领域的普通技术人员所周知的母炼法(master batching)，向系统组件中的与流体接触的部分混入抗微生物剂，如 MICROBANAdditive(添加剂)B。例如，最初，在料斗中将MICROBANAdditive B与所要求的聚合物或塑料小球混合，制备重量浓度在10-50％ 范围内的MICROBANAdditive B。然后将混合物在一定的温度下通过 一个双螺旋的，互相啮合，反向旋转的挤压头，如以“Leitritz”为名出售 的商品，挤压成型，在此温度下，塑料软化到预定的稠度。当均匀的混 合物冷却后，把混合物制成具有所要求的预定浓度的抗微生物剂的小 球。在接下来的挤压或融熔过程中，按照预定的比例将另外的聚合物加 入到上述的小球形的抗微生物剂中，这样当聚合物在熔融阶段并且在聚 合物挤压之前，在聚合物中就得到了抗微生物剂的特定的最终浓度。
为了维持抗微生物剂间隙浓度的平衡，极小量的抗微生物剂连续不 断地从聚合物基体的间隙无定形空间中向聚合物的表面迁移。驻留在聚 合物表面的抗微生物剂阻止了其上面的微生物生长。更详细地说，已经 发现，根据应用场合，添加大约100-20,000ppm，最好是1000-5000ppm 的MICROBANAdditive B，可以控制导致水中生物膜形成的大部分细 菌和真菌的生长。此外，MICROBANAdditive B不会大量的溶出，安 全，无毒，不致癌，不刺激人类和动物的皮肤，当被摄取时不在人体内 积累。
实施例
实施例1
作为向封闭流体系统混入抗微生物剂的例子，在加压水罐中衬一层 聚合物衬里。聚合物衬里的制作首先是将MICROBANAdditive B的小 球与聚丙烯混合，其中MICROBANAdditive B的重量百分比浓度约为 10％。然后通过进一步稀释将混合物吹塑，形成了一层约含5000ppm浓 度的MICROBANAdditive B、大约20密尔厚的衬里。聚丙烯是Aristech 化学公司生产的聚丙烯Aristech#PPT14224G。
弹性隔膜的生产方法与上面提到的聚合物衬里的生产方法大致相 同。制成大约50％浓度的MICROBANAdditive B与滑石的混合物，将 预处理过的丁基橡胶加入到此混合物中，形成的混合物中，MICROBANAdditive B的最终浓度大约为2500ppm。然后将此混合物吹塑，形成了 厚度约为100密尔的弹性隔膜，其中MICROBANAdditive B的浓度约 为2500ppm。
用格兰氏阳性菌，即金黄色葡萄球菌和格兰氏阴性菌，即肺炎克雷 伯氏菌，使用美国纺织化学和染料(AATCC)协会的测试方法147-1993 来测试本实施例1中处理隔膜和衬里的MICROBANAdditive B的抗微 生物效果。
在表1中，按与本发明一致的方法制作的，混有MICROBANAdditive B的丁基隔膜在营养肉汤中于37℃下培养18至24小时。在表2中，按 与本发明一致的方法制作的、混有MICROBANAdditive B的聚丙烯衬 里在营养液中于37℃下培养18至24小时。在表3中，按与本发明一致 的方法制作的，混有MICROBANAdditive B的聚乙烯衬里在营养液中 于37℃下培养18至24小时。表1,2,3显示出用本发明方法制作的各 个隔膜和衬里都具有有效的抗微生物作用，因为它们使得与所处理的隔 膜和衬里的聚合物表面接触的微生物失去了活性。此外，所处理的聚合 物表面有一个抑制细菌生长的抑菌圈。因此这些表面阻止了其上生物膜 的形成。
表1
结果(区域尺寸) 样本 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷伯氏菌 大肠杆菌 5888-钢制反渗透罐隔膜 12mm 6mm 7mm 5889-钢制反渗透罐隔膜 12mm 7mm 7mm 5890-WX-104隔膜 13mm 7mm 8mm 结果解释： NZ=样本周围无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制(如果可观察的话) mm=用毫米表示的抑菌圈
表2
结果(区域尺寸) 样本 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷伯氏菌 5068-WX-102衬里 35mm 19mm 结果解释： NZ=无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制 mm=用毫米表示的抑菌圈
表3
结果(区域尺寸) 样本 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷伯氏菌 4837-WX-104衬里 19mm 13mm 4839-钢制RO-4罐衬里 22mm 15mm 4840-热水罐 22mm 14mm 结果解释： NZ=无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制 mm=用毫米表示的抑菌圈
实施例2
在表4中，作了一个实验，它给出了按照与本发明的方法制作的、 混有MICROBANAdditive B的聚氨酯管的抗微生物特性。使用采用甘 醇露盐琼脂柱的改性琼脂平板测试方法。纯琼脂在固化时是深红色的。 当接种金黄色葡萄糖球菌有机体后，琼脂就变为黄色。测试在培养管中 进行，在那里琼脂被纯化并可以被部分固化。每个琼脂柱的上部都接种 实验有机体。接种后，将聚氨酯管迅速地放入载有实验有机体的琼脂中。 为了防止试管插入后介质的破坏，用通用的刀子将试管的端部削尖。向 一个柱子中插入含有大约20,000ppm MICROBANAdditive B的聚氨酯 牙科用导管。另一个柱子装有对照的未经处理的聚氨酯牙科用导管。
牙科用导管在37℃下培养，大约18小时后，在装有对照，或者说未 处理的管子的柱子内可观察到琼脂极度变黄(大于培养管的一半)。在 包含已处理试管的柱子中，只在琼脂柱的最上部显示出淡橘黄或淡黄 色，琼脂柱的最上部有机体的浓度最高。柱子的剩余部分是深红色。这 证明了已处理的试管的外部具有较好的抗微生物效果。
将试管放入到琼脂柱后，观察到琼脂已经进入到试管的内腔。在未 处理的对照试管的内腔中，琼脂象柱子中其余的琼脂一样显示出黄色。 在处理过的试管的内腔中，琼脂显示出纯琼脂的原始深红色，这意味着 处理过的试管的内部具有较好的抗微生物效果。表4显示出对照试管在 抑制细菌的生长中没有效果，而处理过的试管具有明显的效果。通过使 与处理过的试管表面接触的微生物有机体失去活性，处理过的试管对抗 微生物处理很有效。
表4
结果(区域尺寸) 样本 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷伯氏菌 4450-TPU牙科用管对照 1 NZ/NI 4451-TPU牙科用管20,000 13 8ppm 结果解释： NZ=无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制 mm=用毫米表示的抑菌圈
实施例3
做了一个实验以确定抗微生物剂是否可以成功地混入到聚偏氟乙烯 (PVDF)管中。使用由Elf Atochem制造的Kynar720和与本发明一 致的双螺旋挤出头生产浓度为10％的MICROBANAdditive B，接下来 浓缩液用附加的Kynar720稀释，混匀并挤压成型，生产出与本发明一 致的含有5000ppm和10,000ppm MICROBANAdditive B的两根PVDF 管。表5给出了用Kirby Bauer测试方法测试的PVDF管抗微生物效果 的测试结果。混有MICROBAN添加B的PVDF管在37℃下培养大约 18-24小时。
表5
结果(区域尺寸) 样本 金黄色葡萄球菌 肺炎克雷伯氏菌 6741-样本A 16mm 11mm 6742-样本B 13mm 9mm 结果解释： NZ=样品周围无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制 mm=用毫米表示的抑菌圈
在表5中，样品A约含10,000ppm的MICROBAN添加B，样品B 约含5000ppm的MICROBAN添加B。表5的结果显示出PVDF管子具 有显著的抗微生物性能。
实施例4
用线性低密度聚乙烯(LLDPE)并混入大约5000ppm的MICROBAN添加B，采用与本发明一致的母炼法生产三种尺寸的管子。用Kirby Bauer 测试方法测试管子的抗微生物效果，其中管子在37℃下培养大约18-24 小时。这些管子的测试结果在表6中给出，它表明处理过的LLDPE管 子对格兰氏阳性菌，金黄色葡萄球菌和格兰氏阴性菌，大肠杆菌具有很 好的抵抗效果。而且处理过的LLDPE管子具有明显的抑菌圈。
表6
结果(区域尺寸) 样本(尺寸) 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 8198-#80224(1/4’×0.171’) 20mm 14mm 8199-#80225(0.312’×0.156’) 17mm 14mm 8200-#80226(0.465×0.265’) 20mm 13mm 结果解释： NZ=样品周围无抑菌圈 NI=样本下无生长抑制 I=样本下的生长抑制(如果可观察的话) mm=用毫米表示的抑菌圈
实施例5
在下文中将进一步详述的封闭系统上进行两种类型的测试。第一个 测试试图显示具有隔膜和衬里的储水罐，经过与本发明一致的 MICROBAN添加B的处理后，可以防止罐内存储空间的生物膜的生长。 未处理的罐就成为异养菌的源头，它可以在罐内生成生物膜。第二种测 试，正如在例6中更为详细地描述的，确定水中MICROBAN添加B的 浓度，这可能是MICROBANAdditive B从隔膜和衬里的固体表面浸出 的结果。
如前面提到的，与反渗透膜组件，井和热水应用一起使用的加压储 水罐容易遭到明显的生物膜生长的影响。除了增加，有时甚至达到一个 极高的异养菌的浓度外，生物膜还给水体增加了异味。测试本发明以确 定用抗微生物的MICROBANAdditive B处理加压储水罐的内部(衬里 和隔膜)是否可以阻止储水罐表面生物膜的形成。而本发明的测试还确 定了当异养菌和与其有关的其他异味存在时，存储在加压储水罐中的水 质是否会有所改善。另一个与本测试相关的部分涉及到确定可能浸出到 存储于这样的罐中的抗微生物剂量。如果这些浓度足够高，构成了毒物 的和长期的身体危害性，则与本发明相一致的加压储水罐的抗微生物剂 处理的优点就被否定了。
使用两种均由Amtrol制造的罐型。第一种构型是钢罐-RO-4，它是与 反渗透系统一起使用的储水装置。另一种构型是Well-X-trol-WX-104， 与水井一起使用。这两种罐都有聚丙烯衬里和丁基橡胶隔膜。在与本发 明一致的制造过程中，MICROBANAdditive B被混入到衬里和隔膜中。 处理过的衬里和隔膜中MICROBANAdditive B的浓度约为5000ppm。 通过AATCC测试方法147-1993对格兰氏阳性菌，即金黄色葡萄球菌 (ATCC6538)，格兰氏阴性菌，即肺炎克雷伯氏菌(ATCC4352)和大肠杆菌 (ATCC25922)进行测试，证实了这种处理的效果。这种评价的结果在前 面提到的表1,2,3中示出。这些结果证明了处理过的衬里和隔膜抑制 了表面上细菌的生长。
在制造钢罐-RO-4和Well-X-Trol-WX-104罐中所使用的衬里和隔膜 又转而用于生物膜的测试和在通常使用条件下MICROBANAdditive B 的浸出。在本例中，每个钢罐-RO-4都与包含一个液压阀门的Watersoft- Clack TFC-25-D反渗透膜组件相连，供水系统与反渗透膜组件连接。 TFC-25组件作为异养菌源使用。第一个取样点位于反渗透膜组件和RO- 4罐之间，用来分析入流，第二个取样点位于RO-4罐后，用来分析出 流。
生物膜形成的测试用Amtrol RO-4型储水罐来实现。虽然理论上很简 单，但在基体上定量地测量生物膜的形成很难。静态确定要求牺牲样本 以获得可视的或显微测试。用这样的原理来设计动态方法，即生物膜一 旦形成，就作为细菌源，增加了出流中细菌的总量，超过了入流中细菌 的量。
虽然制造商不肯承认，但反渗透膜组件通常制造了具有一定异养菌 浓度的水。在此例中，水通过反渗透膜组件过滤，然后这水就存储在储 水罐中。每个RO-4罐中的气体负荷产生了大约20psi的压力，总储水量 大约为3加仑。当压力低于30psi时，液压阀门打开，让淡水通过反渗 透膜组件。淡水一直被处理着，直到储水罐的压力达到约50psi，水完全 注满了罐的空间，此时压力阀门切断了水流。在30psi到50psi的每个循 环之间，可获得的总的水的体积约为3加仑。
具有用MICROBANAdditive B处理过的衬里和隔膜的存储罐和未 经处理的对照储罐的复制模型均分别与具有液压阀门的反渗透膜组件连 接。此单元每周一，周二，周四和周五进行操作，抽取并抛弃掉大约2 加仑的水，每周三完全抽空存储罐中的水。这种水的抽取打开了液压阀 门，允许额外的水通过反渗透膜组件流入，直到储水罐中的水被取代。 当进行适当的稀释后，和从第一个取样点所获得的入流样本一起，分析 周三的水样，以确定其中的异养菌。在35℃下，于有盖培养皿中培养水 样约24小时后，用R2A介质确定细菌数量。细菌的数量用每毫升水中 含有多少菌群形成单位(CFU)来表示。直到24天后，CFU的数量有 了明显增长，才开始细菌的分析。实验将持续73天，以确定具有间歇 水流的处理过的储水罐在实际操作中是否可以防止生物膜的形成，结果 在表7中给出。
表7
在Amtrol RO-4存储罐之前和之后的水中异养菌的数量(CFU/ml) 时间 进水 出水 天 MB罐1 MB罐2 对照罐 MB罐1 MB罐2 对照罐 24 6700 1500 1900 1100 410 9000 31 29000 5700 220 1500 710 13000 38 35000 5000 4400 2800 370 18000 45 8300 4900 2000 1200 470 11000 52 3600 4200 6100 1500 300 7900 59 49000 7000 6000 2000 300 13000 66 29000 5500 6200 7000 350 9000 73 14000 3000 6000 4000 250 19000
表7的结果表明，连续地离开未处理的对照罐的出水与进入其中的 进水相比具有较多的异养菌，因此意味着生物膜的存在。相反，当离开 处理过的罐的储水与进入其中的进水相比时，细菌的数量有所下降。与 衬里和隔膜的经过处理的表面相接触的一些细菌失去了活性。因此，表 7的结果证明了处理过的衬里和隔膜可以防止生物膜的形成，生物膜是 细菌源并且增加了进水中的细菌数量。
当对进水和出水水样中的异养菌进行动态测试时，结果表明用 MICROBANAdditive B处理储水罐可以防止生物膜的形成。处理过的 罐不但不再象在生物膜存在时所期望的那样作为异养菌的细微生物源， 而且实际上还导致水中异养菌总量的减少。随着水在这些储水罐中的停 留时间，有时是几个小时，细菌与罐的抗微生物表面(衬里，隔膜)接 触并失去活性。这也表明这些表面将会抑制生物膜的形成。 实施例6
判断MICROBANAdditive B是否从处理过的衬里和隔膜中浸出并 流失到水中是本测试的一个非常重要和关键的问题。当用与本发明一致 的方法进行挤压时，MICROBANAdditive B被混入到熔融态的塑料聚 合物中。其结果是有大于99.9％的MICROBANAdditive B驻留在塑料 颗粒内，而只有很少量的添加剂驻留在塑料颗粒的表面。混入到聚合物 基体和驻留在聚合物基体表面的MICROBANAdditive B是平衡的，但 是只有表面上的添加剂容易很快的浸出。MICROBANAdditive B在水 中只是微溶。
储水罐的制造商建议，当这些储罐闲置不用大于一到两天时，应该 将其彻底清空并充满从反渗透膜组件制造出的淡水。在最坏的情况和通 常的操作条件下评估MICROBANAdditive B的浸出。使用前面提到的 例5中的钢罐RO-4构型连同Well-X-Trol WX-104进行浸出测试。 Well-X-Trol WX-104与泵连接，而泵又与水井连接。取样点位于WX-104 罐的后面，以分析出水水样。
在最坏的情况下，水在Amtrol RO-4罐中停留一个月，每周只从罐中 放出一升水。没有其他的水从罐中放出，且在这一个月的测试中罐保持 充满状态(在50psi)。目的是在静态条件下确定一个月内储存水中产生 了多少MICROBANAdditive B。
如前面所提到的，这是非常不可能的情况，因为制造商要求在大约 24-48小时的停滞后彻底清空存储罐。
在第二种情况下，测试从连接于一个井水泵的Well-X-Trol罐中流出 的水。这里，水循环快速。一般的四口之家每天大约使用400加仑的井 水。按每次吃水3-4加仑的速率(取决于罐的大小)算，每天从井水的 储存罐中排出和进入的循环通常约为50次。在此连续使用的条件下， 接取50天的水样并分析MICROBANAdditive B。
使用气相色谱分析水中的MICROBANAdditive B，气相色谱包含有 一个与RTX-5或相当的柱子连接的电子捕获检测器。用三个25毫升的 标准辛烷等分试样萃取250毫升的水来制备样品。在注射到气相色谱之 前，将三个萃取物混合并浓缩到25毫升。此浓缩步骤控制了分析的灵 敏度。过去，灵敏度可测到50/1,000,000,000。现在，通过前面提到的浓 缩步骤，已经可以获得25/1,000,000,000的灵敏度。
表8中给出了来自于Amtrol-RO-4的水中MICROBANAdditive B 浓度的结果，其中水样是从停滞一个月的水中获得的。表9中给出了来 自于Well-X-Trol WX-104的水中MICROBANAdditive B浓度的结果， 其中水样是从安装在井上的定期循环的储水罐中获得的。
在静止条件下(表8)，MICROBANAdditive B的浓度以每周 25/1,000,000,000f份的速率增长。在总水量为3加仑时，每周排出的水 样仅为1升。排出的体积立即被来自于反渗透膜组件的淡水取代。这些 结果表明，在极端停滞的条件下，MICROBANAdditive B的浓度没有 明显的增加，因此，加入到罐中的添加剂没有造成毒理性的或身体的危 害。这些测试条件在正常的操作情况下非常不可能出现。
表8 日期(每十亿中的份数) 样本 7月22日 7月29日 8月5日 8月12日 Amtrol-RO-4 23.6 56.8 75.0 98.2
在正常循环的条件下，如表9所示，MICROBANAdditive B的浓度 从来没超过25/1,000,000,000份。上述的所有结果都非常清楚地显示出 用MICROBANAdditive B处理储水罐是安全的。
溶解在水中的MICROBANAdditive B的量是可以忽略不计的。在 发明系统的正常操作条件下，水中的这种抗微生物剂小于 25/1,000,000,000份。在延时停滞条件下，停滞一个月后，此浓度可以达 到100/1,000,000,000份。后一种情况是非常不可能出现的，因为储水罐 的制造商强烈建议，当这些罐没有排出水而闲置24-48小时后应彻底清 空。用MICROBANAdditive B处理这些存储罐可以防止生物膜的形成 并提高水质而不造成任何的毒性或对身体的伤害。
表9 样本(排水时间) 结果 样本：水1-10/22/98 ＜25ppb 样本：水2-10/28/98 ＜25ppb 样本：水3-11/4/98 ＜25ppb 样本：水4-11/18/98 ＜25ppb 样本：水5-12/10/98 ＜25ppb 实施例7
定量地分析牙科用管样本中MICROBANAdditive B的含量。通过 在9毫升的二甲基甲酰胺中溶解已知量的试管样本并将热塑性聚氨酯 (TPU)用甲醇沉淀的方法来进行分析。然后用使用电子捕获检测器的 气相色谱来分析甲醇/MICROBANAdditive B的萃取物。向样本中注入 一升并在250℃的同温下进行分析。表10中给出了分析数据和结果。表 10中的定量结果表明MICROBANAdditive B被加入到了管道中。
表10 萃取物 样本 MICROBANAdditive B 样本 质量(克) 含量(ppm) 牙科用管 .1737 14963.7ppm 可替代的实施方案
本发明的一个实施方案由用于牙科椅子的完全封闭的水系统来表 示。牙科所使用的椅子通常是自支撑的单元，通过塑料管道过滤，存储 并向病人输送纯水。适宜在牙科椅子中使用的塑料导管用同上面所描述 的塑料隔膜和衬里相同的方法制造。在这个应用中，含有大约 20,000ppmMICROBANAdditive B的聚氨酯管由陶氏塑料生产的 Pellethane 2103-90AEN制作。上面提到的表4证实了这种聚氨酯牙科导 管抑制格兰氏阳性菌和格兰氏阴性菌生长的能力。本发明提供了一种减 轻和防止封闭水系统的具有抗微生物剂涂层的金属表面的生物膜生长的 方法，它抑制了生物膜的生长并提高了水质，而且不具有明显的毒性和 对身体的损害性。本方法包括如下步骤：提供进入完全封闭的流体系统 的进口点，提供出口点，在进口和出口之间连接流体循环和流体储存构 件，流体循环和流体储存构件具有内表面。用聚合物涂敷内表面的步骤 包括将不浸出的抗微生物剂混入到流体循环和流体储存构件的内表面上 和内表面内，使得抗微生物剂抑制了从流体进口到流体出口的整个封闭 流体系统内所有点的微生物生长。另外，混入步骤包括提供一种不浸出 的抗微生物剂，它们从包含下列基团的集合中选取：2,4,4’-三氯-2’-羟基 双酚醚或5-氯-2-酚(2,4-二氯苯氧基)。在涂敷步骤中使用的聚合物从含 有下列基团的集合中选取：环氧，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚氯乙 烯/腈，氯丁基，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚偏氟 乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，异戊二烯，丁苯橡胶，丁基橡 胶，聚氨酯，硅树脂，聚丁烯，聚酯，尼龙，聚丁烯，聚对苯二甲酸丁 二酯，聚砜，聚亚苯基醚，聚苯醚，聚苯硫醚，聚邻苯胺(polyphtatamide)， 聚苯硫，含氟聚合物和聚合物共混物。 本发明所实现的目的概述
从上面的描述中，可以明显地看出我发明了一种可以防止包含一个 进口和一个出口的封闭流体系统中细菌生长的装置。在流体进入点和流 体排出点之间的是流体循环构件，阀门，流体处理构件和流体储存构件。 在本发明的一个实施利中，一种抑制微生物生长的、不浸出的抗微生物 剂被混入到所有与流体接触的系统组件中。因此，从流体进入系统一直 到流体离开系统，流体一直被包含在由混有抗微生物剂的材料所形成的 封闭空间内。封闭的抗微生物流体系统被用来减少流经系统的流体中的 生物污染和繁殖的增长。
应该理解的是，前面的描述和特定的实施方案只不过是本发明的最 好方式和它的原理的举例性说明，本技术领域中的普通技术人员可以对 装置作出不同的改变和添加，而没有偏离所附的权利要求书的精神和范 围。