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目前, 醫(yī)療器械的物理滅菌方法主要是熱力滅菌和電離輻射滅菌。熱力滅菌中的干熱和濕熱均屬于高溫滅菌, 存在對(duì)物品的高溫?fù)p壞和作用周期長(zhǎng)的缺點(diǎn); 而電離輻射滅菌則不適合醫(yī)院使用。 近年來, 微波消毒方法有較快的發(fā)展。國外早在 20 世紀(jì) 60 年代前后就有微波消毒的研究報(bào)道, 國內(nèi)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院亦在 70 年代開展了微波應(yīng)用于醫(yī)療器械滅菌的研究。本研究的目的是利用微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)原理, 設(shè)計(jì)出適合醫(yī)療器械快速滅菌的微波設(shè)備, 現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)告如下。 1 設(shè)計(jì)原理 微波的熱效應(yīng)屬于介質(zhì)型加熱升溫, 即強(qiáng)制物體體內(nèi)水分子自身進(jìn)行摩擦運(yùn)動(dòng), 使物體內(nèi)外同時(shí)加熱, 微波能量直接轉(zhuǎn)換成熱能, 獲得快速升溫的效果。微波場(chǎng)中的微生物分子的水分子被微波高頻磁場(chǎng)作用極化成極性分子,同時(shí)以每秒 24.5 億次的速率反復(fù)振動(dòng)摩擦, 使其迅速升溫, 致使細(xì)菌蛋白發(fā)生變性, 導(dǎo)致細(xì)菌死亡。 另外, 微波的非熱效應(yīng)是在微波場(chǎng)中, 微生物在電磁場(chǎng)力的作用下, 生物膜面上發(fā)生電位變化, 導(dǎo)致生物膜的電子和離子重新分布, 從而擾亂了生物膜的功能。再則, 微波場(chǎng)還可導(dǎo)致微生物分子中的氫鍵松動(dòng)乃致斷裂。上述因素均可使細(xì)菌死亡。 2 電路原理及方框圖 當(dāng)微波加熱設(shè)備在接通電源后, 由微波發(fā)射管產(chǎn)生連續(xù)的高頻電磁波( 頻 率 為2450MHz), 然后經(jīng)過波導(dǎo)管傳送到加熱器內(nèi),再由模式攪拌器將微波場(chǎng)均勻分布, 作用于加熱器內(nèi)的物質(zhì)上, 產(chǎn)生熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。方框圖如下。 
3 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) (1)電源電壓: 單相~220V±10%, 50Hz (2)輸入功率: 1.5kW, 5A (3)微波輸出功率: 720W (4)微波工作頻率: (2450±50)MHz (5)場(chǎng)強(qiáng)均勻性: ≤20% (6)微波漏能: ≤1.0mV/cm (7)時(shí)間控制: 0~120min (8)滅菌時(shí)間: 5min (9)腔體尺寸: 330mm×360mm×2280mm (10)外行尺寸: 530mm×420mm×3450mm 4 微波消毒箱性能測(cè)試 4.1 微波場(chǎng)強(qiáng)均勻性測(cè)試 4.1.1 水杯法測(cè)試 取 4 只規(guī)格相同、容量一致的 200mL 玻璃燒杯, 各裝入 100mL 蒸餾水, 分別放在微波消毒箱內(nèi)轉(zhuǎn)盤的四角上, 啟動(dòng)微波消毒箱, 照射 60s, 觀察并記錄各水杯內(nèi)的溫度。 4.1.2 生物效應(yīng)法 采用 1.5cm 直徑的不銹鋼片作為染菌載體, 每個(gè)載體上均勻污染50萬個(gè)枯草桿菌黑色變種(ATCC9372) 芽胞。然后, 分別布放在微波消毒箱內(nèi)轉(zhuǎn)盤上, 沿十字交叉方向, 每距離 2cm 布放 1 個(gè)菌片, 直到轉(zhuǎn)盤邊緣, 覆蓋兩層平紋吸水棉布。啟動(dòng)微波照射2min, 對(duì)每個(gè)菌片分別進(jìn)行活菌記數(shù), 計(jì)算每個(gè)菌片的細(xì)菌下降率, 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。 4.2 殺菌效果測(cè)試 4.2.1 定量殺菌實(shí)驗(yàn) 采用載體定量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。染菌載體為 1.5cm 直徑的不銹鋼片, 用枯草桿菌黑色變種(ATCC9372)芽胞為指標(biāo)菌。每個(gè)載體上污染 50 萬個(gè)細(xì)菌芽胞, 經(jīng)過干燥后布放在裝有 200mL 微波增效液的塑料加熱盒內(nèi),每次 2 片。然后, 啟動(dòng)微波照射不同時(shí)間, 取出菌片進(jìn)行活菌記數(shù), 代入下式計(jì)算殺菌率:殺菌率=( 照射前菌片上的菌數(shù)- 照射后菌片上的存活菌數(shù))÷照射前菌片上的菌數(shù)×100%。 4.2.2 定性殺菌實(shí)驗(yàn) 染菌方法和照射方法與上述實(shí)驗(yàn)相同。每次照射后, 將菌片直接接種到營養(yǎng)肉湯內(nèi), 于 37℃孵箱內(nèi)培養(yǎng) 24 小時(shí)至1 周。每天記錄結(jié)果, 若 1 周后仍未見細(xì)菌生長(zhǎng), 即可判定滅菌合格。 5 結(jié)果 5.1 場(chǎng)強(qiáng)均勻性 水杯法測(cè)試結(jié)果見表 1, 各點(diǎn)溫度誤差為5.5%, 誤差明顯低于設(shè)計(jì)要求。 
生物效應(yīng)法測(cè)試結(jié)果: 經(jīng)過對(duì)每次 40 個(gè)菌片, 連續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn) 3 次的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,各點(diǎn)之間的細(xì)菌滅菌率無明顯差異。
5.2 殺菌效果 微波消毒箱在 720W功率條件下, 將菌片放入 200mL微波增效液內(nèi), 照射 3min, 對(duì)枯草桿菌黑色變種(ATCC9372)芽胞可殺滅 99.9%以上, 照射 4min, 對(duì)枯草桿菌黑色變種(ATCC9372)芽胞平均殺菌率可達(dá)到 100%。見表 2。 
定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 污染在不銹鋼載體上的枯草桿菌黑色變種(ATCC9372) 芽胞, 須經(jīng)720W 微波照射 5min 以上, 方可達(dá)到滅菌效果合格的要求; 照射時(shí)間少于 5min, 則不能達(dá)到滅菌要求。見表 3。 
6 結(jié)論 利用微波能殺菌已有 10 年歷史, 這在理論與實(shí)踐上已無爭(zhēng)論, 但若將其應(yīng)用于消毒滅菌實(shí)踐, 還會(huì)遇到許多問題。 首先是微波場(chǎng)強(qiáng)均勻性問題。因?yàn)槲⒉▓?chǎng)強(qiáng)均勻性直接關(guān)系到殺菌效果的可重復(fù)性。本研究對(duì)其從微波腔體的設(shè)計(jì)上強(qiáng)微導(dǎo)與腔體的耦合, 力求建立起足夠多的模式, 但由于腔體容積受限, 所建立的模式數(shù)有限。為了改善加熱均勻性, 使得場(chǎng)強(qiáng)分布誤差縮小到 5.5%。 另外, 金屬器械在微波場(chǎng)中尖端放電是阻礙微波消毒實(shí)施的又一嚴(yán)重問題。本研究利用水對(duì)微波有良好的吸收特性, 采用水溶液微波增效介質(zhì), 對(duì)金屬器械實(shí)行包裹, 使其在微波中能獲得良好的滅菌效果。 微波滅菌不僅具有快速、可靠的特點(diǎn), 還具有節(jié)能、無殘留毒性、對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生高溫等優(yōu)點(diǎn)。因此, 微波在殺菌、消毒、滅菌方面具有良好的開發(fā)前景。 摘自：中國計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
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