气—固反应制备气体二氧化氯在线监测技术及对细长管腔消毒的研究

发布时间：2017-10-28 06:24

  本文关键词：气—固反应制备气体二氧化氯在线监测技术及对细长管腔消毒的研究

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【摘要】：“9·11事件”后发生在美国议员办公大楼和邮局系统的炭疽孢子污染事件,说明生物恐怖袭击已经成为现实威胁。2003年席卷全球的SARS病毒,2009年暴发的甲型H1N1流感病毒,以及2014年肆虐西非的埃博拉疫情,表明新发、突发性传染病疫情对公共卫生安全体系构成了严峻挑战。在应对生物袭击、传染病疫情时,除了隔离防护措施外,对疑似受生物污染的建筑、舱室、设备、器械等进行彻底消毒是一项必要的手段,可以有效地阻断病原微生物通过空气、物体传播。喷洒、擦拭等传统消毒技术无法对缝隙、设备底部、过滤器等多孔物体或复杂物体表面进行彻底消毒,存在消毒盲区。鉴于气体消毒剂具有良好的穿透和扩散特性,气体熏蒸消毒是对空间及空间内物体表面最有效的消毒方式。甲醛熏蒸消毒曾经在国内外普遍用于空间消毒,但因为甲醛被国际卫生组织定性为致癌物,在美国等国家已被逐渐淘汰,而我国由于新型技术缺失等原因仍然在广泛使用。气体二氧化氯是国际上被广泛认可的高效消毒灭菌剂,具有广谱、高效、安全等特性,除了可用于饮用水消毒、食品消毒保鲜外,还可用于生产设备、实验室设备、室内环境及室内物体表面等对象的消毒或灭菌。然而,我国在气体二氧化氯消毒技术方面尚未获得真正突破,仍然局限于水消毒和水果保鲜等领域,而在空间及空间内物体表面的消毒应用鲜有成果,在医疗器械等领域的应用研究更是空白。主要原因是气体二氧化氯空间消毒方面的若干关键技术未获得突破,即简易、定量、可控的纯净气体二化氯发生技术,气体二氧化氯浓度在线监测技术,气体二氧化氯安全使用技术等。本课题以国家生物安全、卫生防疫的需求为牵引,开展了气体二氧化氯消毒的关键技术研究,以期为我国的气体二氧化氯消毒技术研究提供技术支持,推广气体二氧化氯这一优秀消毒剂的应用,解决国家生物安全和卫生防疫的现实需求。首先,开展了气体二氧化氯浓度在线监测技术研究。根据气体二氧化氯在紫外光至蓝光波段内具有较强吸收的光谱吸收特点,研究了光谱吸收型气体二氧化氯浓度传感器,基于理论分析设计了简化的单波长双光路法的检测光路。根据气体二氧化氯的光解反应特点,选取中心波长为405nm的LED为光源,以ARM为核心,辅以CPLD,设计了可正弦调制的LED驱动电路,及光电转换前置放大、带通滤波、模拟锁相放大的信号处理电路。为避免碘量法的繁琐的试剂和操作步骤,设计了精密注射器采样、DPD法手持式二氧化氯检测仪检测水溶液中二氧化氯浓度的方法,间接标定气体二氧化氯浓度传感器的标准曲线。并检验了浓度传感器的准确度、一致性及相对湿度对检测结果的影响等。然后,针对一些需要对内部细长管腔消毒的重要应用场景,如可能被生物战剂污染的生物侦检装备采样管道,可能携带超级细菌的内窥镜、体外呼吸机等医疗器械,研究了气体二氧化氯对细长管腔的消毒效果。创新性地设计了一种主动灌流方式,使用气体二氧化氯消毒细长管腔。设计了一种聚四氟乙烯(PTFE)材质的细长管腔实验装置,在其中部及两端各设置一个直通接头以放置染菌载体,分别表示细长管腔内部不同部位的消毒效果。以萎缩芽孢杆菌芽孢为指示微生物,以PTFE薄片为染菌载体,在不同的相对湿度、气体二氧化氯浓度、作用时间、流经管腔的流量及有机干扰物等参数条件下,定量地考察了气体二氧化氯杀灭细长管腔内PTFE菌片上的芽孢杀灭效率。设计了一种细长管腔内相对湿度分布的测试装置,在细长管腔内不同流量的条件下,测量细长管腔内对应PTFE菌片的三个位置的相对湿度的差异。从细长管腔内相对湿度变化规律的方面,解释气体二氧化氯对细长管腔内不同部位消毒效果存在差异的可能原因。同时,针对现实的消毒应用中存在的一些诸如不完整密封的机壳、十二指肠镜的抬钳器底面等较窄的缝隙,研究了气体二氧化氯对狭窄缝隙内不锈钢表面的消毒效果。设计了一种狭窄缝隙实验装置,包括两种缝隙高度、四种缝隙深度,及存在盲端的狭窄缝隙。在一定相对湿度、气体二氧化氯浓度及作用时间的条件下,定量考察了缝隙高度、菌片深度、是否盲端、是否预抽取负压等因素对缝隙内不锈钢菌片上萎缩芽孢杆菌芽孢的杀灭效果。最后,开展了气体二氧化氯应用于消化内镜高水平消毒的研究。根据气体二氧化氯可以实现细长管腔及狭窄缝隙内萎缩芽孢杆菌芽孢高水平消毒的结果,可以认为气体二氧化氯可以应用于消化内镜消毒。本文在研究气体二氧化氯消毒消化内镜的过程中,系统性地研究了气—固反应制备气体二氧化氯的氯气和气体二氧化氯安全使用技术,可以应用于负压消毒舱的快速、稳定的蒸汽加湿器,气体二氧化氯吸收器等,最终研制了气体二氧化氯消化内镜消毒样机。设计了应用气体二氧化氯消毒消化内镜时的内镜清洗、消毒流程,并进行了实效验证。综上所述,通过本课题的研究,一方面,气体二氧化氯浓度传感器的研制为我国气体二氧化氯消毒技术提供了关键技术支撑；另一方面,气体二氧化氯对细长管腔及狭窄缝隙的消毒效果规律的研究,为气体二氧化氯应用于空间及空间内物体表面消毒时提供了技术和数据参考；而且气体二氧化氯应用于消化内镜高水平消毒的研究,为消化内镜科室提供了一种成本更低、消毒效果更好的消毒技术,也进一步拓展了气体二氧化氯这一优秀气体消毒剂的应用领域。
【关键词】：气体二氧化氯 在线监测 管腔 缝隙 内窥镜
【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R187
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 第1章 前言15-28
• 1.1 课题背景15-17
• 1.2 国内外研究进展17-26
• 1.2.1 气体二氧化氯特性17-18
• 1.2.2 气体二氧化氯的制备技术18-21
• 1.2.3 气体二氧化氯的消毒应用研究进展21-26
• 1.3 课题研究的目的与意义26-27
• 1.4 主要研究内容和方法27-28
• 第2章 气体二氧化氯浓度在线监测技术研究28-51
• 2.1 气体二氧化氯浓度检测技术28-29
• 2.2 光谱吸收型气体二氧化氯浓度检测原理29-34
• 2.2.1 气体分子光谱吸收理论29-30
• 2.2.2 朗伯—比尔定律30-31
• 2.2.3 光电式气体浓度传感器31-34
• 2.3 光谱吸收型气体二氧化氯浓度传感器的研制34-46
• 2.3.1 气体二氧化氯吸收光谱34-35
• 2.3.2 气体二氧化氯浓度传感器总体设计35-44
• 2.3.3 传感器的标定44-46
• 2.4 气体二氧化氯浓度传感器的性能实验46-49
• 2.4.1 相对误差46-47
• 2.4.2 相对湿度对传感器的影响47-48
• 2.4.3 一致性48-49
• 2.4.4 干扰性49
• 2.5 本章小节49-51
• 第3章 气体二氧化氯对细长管腔的消毒研究51-71
• 3.1 实验材料与方法51-59
• 3.1.1 生物指示菌种51-52
• 3.1.2 试剂与仪器设备52-53
• 3.1.3 萎缩芽孢杆菌芽孢悬液的制备53-54
• 3.1.4 细长管腔实验装置54
• 3.1.5 染菌载体制备54-55
• 3.1.6 实验平台55-57
• 3.1.7 消毒流程57-58
• 3.1.8 芽孢的洗脱和培养计数58-59
• 3.2 气体二氧化氯消毒细长管腔的影响因素研究59-65
• 3.2.1 相对湿度对气体二氧化氯消毒PTFE管腔的影响59-60
• 3.2.2 管腔内流量对气体二氧化氯消毒PTFE管腔的影响60-62
• 3.2.3 气体二氧化氯剂量对消毒PTFE管腔的影响62-63
• 3.2.4 有机干扰物对气体二氧化氯消毒PTFE管腔的影响63-65
• 3.3 细长管腔中的相对湿度分布65-69
• 3.3.1 实验装置65-68
• 3.3.2 实验方法与结果68-69
• 3.4 本章小节69-71
• 第4章 气体二氧化氯对狭窄缝隙的消毒研究71-79
• 4.1 狭窄缝隙实验装置71-72
• 4.2 实验材料和方法72-73
• 4.3 气体二氧化氯消毒狭窄缝隙的结果与分析73-77
• 4.3.1 气体二氧化氯对不锈钢表面芽孢的杀灭效率73-74
• 4.3.2 缝隙深度和高度对消毒效果的影响74-75
• 4.3.3 预负压对消毒效果的影响75-76
• 4.3.4 气体二氧化氯对单端盲端缝隙的消毒效果76-77
• 4.4 本章小节77-79
• 第5章 气体二氧化氯应用于消化内镜消毒的研究79-104
• 5.1 消化内镜的消毒方法80-82
• 5.2 气体二氧化氯消化内镜消毒系统研究82-97
• 5.2.1 气体二氧化氯消毒消化内镜流程82-84
• 5.2.2 总体设计与系统构成84-85
• 5.2.3 气体二氧化氯发生器85-87
• 5.2.4 消化内镜消毒舱87-89
• 5.2.5 系统内消化内镜干燥89-90
• 5.2.6 加湿器90-92
• 5.2.7 消毒后气体二氧化氯排除92-95
• 5.2.8 气体二氧化氯消化内镜消毒系统样机95-97
• 5.3 气体二氧化氯消毒消化内镜的实效验证97-101
• 5.3.1 消化内镜的管道连接97-98
• 5.3.2 实验材料98
• 5.3.3 实验方法98-99
• 5.3.4 实验结果99-100
• 5.3.5 与全自动清洗消毒机的比较100-101
• 5.4 气体二氧化氯消化内镜消毒机的优缺点101-102
• 5.5 本章小节102-104
• 第6章 结论与展望104-107
• 6.1 结论104-105
• 6.2 主要创新105
• 6.3 展望105-107
• 参考文献107-116
• 在学期间取得的成果及发表的代表性论著116-117
• 1. 发表论文116
• 2. 授权专利116
• 3. 代表性论著全文116-117
• 附文117-130
• 作者简历130-131
• 致谢131

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