一種新型手術(shù)器械干燥柜的設(shè)計研究

魏靜蓉，王義輝，陳 科，李 斌 (第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院消毒供應(yīng)中心，重慶 400038)

隨著醫(yī)院感染控制力度的持續(xù)加強和患者就醫(yī)安全意識的不斷提高，手術(shù)器械在消毒滅菌處理過程中的干燥環(huán)節(jié)越來越受到關(guān)注［1］。目前，很多醫(yī)院相繼使用了一些傳統(tǒng)電加熱型手術(shù)器械干燥設(shè)備，但該類設(shè)備存在能耗大、干燥溫差大、效率低和設(shè)備故障率高等問題;而某些中、小型醫(yī)院因安裝條件和經(jīng)費限制等原因，還較少使用符合“標準”的手術(shù)器械干燥設(shè)備［2］。基于現(xiàn)有手術(shù)器械干燥設(shè)備存在某些技術(shù)缺陷和不能普及使用的問題，我們對手術(shù)器械干燥的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備開展了系列研究，獲得了手術(shù)器械干燥的創(chuàng)新性技術(shù)方案，并成功研制出一種新型手術(shù)器械干燥柜的試驗機。經(jīng)測試，該試驗機的主要技術(shù)參數(shù)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電加熱型手術(shù)器械干燥設(shè)備，為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)報告如下。

1 試驗機的基本功能設(shè)計

手術(shù)器械干燥的目的是有效去除器械上殘留的水分，避免器械過濕造成的后續(xù)滅菌失敗和病原微生物再污染［3］。但是，手術(shù)器械屬精密度和清潔度要求較高的醫(yī)療器械，在干燥過程中應(yīng)控制合適的溫度和干燥時間，避免過高溫度環(huán)境下長時間干燥造成手術(shù)器械的功能性損傷;同時，在干燥過程中應(yīng)控制熱空氣的清潔度，避免空氣攜帶較多微粒污染手術(shù)器械(手術(shù)器械上殘留微粒過多可造成患者傷口肉芽腫或傷口愈合困難)。因此，新型手術(shù)器械干燥柜試驗機應(yīng)具備以下基本功能:①提高手術(shù)器械的干燥速度和干燥均勻度;②精準控制手術(shù)器械的最優(yōu)化干燥溫度;③對干燥所需空氣進行高效的凈化處理;④降低器械干燥的能耗。為了實現(xiàn)試驗機的基本功能，設(shè)計出由靜電除塵、PCT加熱、熱風平衡輸送及回收等技術(shù)聯(lián)合運用的技術(shù)實現(xiàn)路線，見圖1。

2 試驗機的系統(tǒng)設(shè)計與總體布置

基于上述的技術(shù)線路，設(shè)計由PCT陶瓷加熱系統(tǒng)、靜電除塵系統(tǒng)、熱風平衡輸送及回收系統(tǒng)、多功能干燥作業(yè)架、個性化柜體和控制系統(tǒng)等設(shè)施相結(jié)合構(gòu)建新型手術(shù)器械干燥柜試驗機，設(shè)備外觀見圖2。

圖1 試驗機的基本功能實現(xiàn)示意圖

圖2 試驗機外觀圖

2.1 PTC陶瓷加熱系統(tǒng)

PTC陶瓷加熱技術(shù)具有升溫迅速、換熱效率高、電能消耗低、安全性能可靠和故障率低等特性，可較好替代傳統(tǒng)金屬類電加熱技術(shù)。但是，PTC陶瓷加熱技術(shù)存在升溫后功率迅速下降的缺陷，以至于國內(nèi)部分廠家嘗試安裝PTC陶瓷加熱器的干燥柜，其加溫及干燥性能反而比傳統(tǒng)電加熱型設(shè)備差。對此，本設(shè)計通過技術(shù)創(chuàng)新，研制出可避免PTC陶瓷加熱器運行過程中功率迅速下降的PTC陶瓷加熱系統(tǒng)，實現(xiàn)了試驗機中空氣的高效及均衡加熱。PTC陶瓷加熱系統(tǒng)的核心部件PTC陶瓷加熱器安裝在試驗機的箱體頂部，并靠近靜電除塵器的出風口，經(jīng)測試證實其加熱效率同比傳統(tǒng)電加熱器高30%以上。

2.2 靜電除塵系統(tǒng)

靜電除塵技術(shù)是利用高壓直流電場使空氣中的氣體分子電離，產(chǎn)生大量電子和離子，捕獲空氣中攜帶的無機顆粒和微生物，并瞬間導電擊穿微生物的細胞壁，最終達到吸附除塵和殺滅微生物的目的。本設(shè)計基于靜電除塵技術(shù)的特性，針對試驗機設(shè)計制作了相匹配的靜電除塵系統(tǒng)，基本結(jié)構(gòu)見圖3。該靜電除塵系統(tǒng)安裝于試驗機上部的吸風口后端，經(jīng)測試，對空氣中直徑為0.1～5 μm的微?；蛭⑸锞哂锌煽康娜コ饔茫棺⑷朐囼灆C腔體內(nèi)的空氣大于或者等于10 000級潔凈度，空氣透過靜電除塵器時幾乎無壓力損失，且使用維護方便，無需耗材。而傳統(tǒng)器械干燥柜通常采用濾紙型空氣過濾器來過濾空氣中灰塵，存在容易堵塞濾孔、造成二次污染和空氣壓力損失大等技術(shù)缺陷，還需定期更換成本較高的耗材。

2.3 熱風平衡輸送及回收系統(tǒng)

傳統(tǒng)器械干燥柜通常都采用離心送風方式，將熱空氣從干燥柜腔體的上部注入，然后從下部排出，該技術(shù)簡單易行，但存在能耗高、干燥柜腔體內(nèi)部上下溫差過大和器械干燥效率較低等缺陷。對此，本設(shè)計自創(chuàng)了一種主送風和補償送風相結(jié)合的技術(shù)，可使干燥柜箱體內(nèi)的熱風快速均勻分布，徹底解決器械干燥不均勻的問題;同時，為了降低干燥的能耗，本設(shè)計還自創(chuàng)了一種熱風回收技術(shù)，可將器械干燥后排出的熱空氣部分回收再利用，并且可根據(jù)器械的裝載量靈活調(diào)節(jié)熱空氣的回收量。該熱風平衡輸送及回收裝置分別安裝于試驗機上部和側(cè)壁。

圖3 試驗機靜電除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 多功能干燥作業(yè)架

干燥作業(yè)架的功能是承載各種待干燥的器械和管道，并利于熱空氣的流動，優(yōu)化干燥效果。傳統(tǒng)器械干燥柜的干燥作業(yè)架通常為一側(cè)帶有U形開口和柵格的擱架，在干燥作業(yè)時管道類器材懸掛于擱架的U形開口內(nèi)，金屬器械則擺放在擱架的柵格上。但是，干燥作業(yè)架上具有的U形開口，降低了干燥作業(yè)架的承載能力，在實施器械干燥時容易發(fā)生變形甚至壞損。對此，本設(shè)計制作了一種多功能干燥作業(yè)架，僅通過簡單的搭配，就可形成“O形架+柵格”和整體柵格相組合的干燥作業(yè)架，并在干燥結(jié)束時形成便于取物的“U形架+柵格”型干燥作業(yè)架，其結(jié)果是既兼容器械和管道的干燥，又大幅增加了干燥作業(yè)架的承載能力和美觀性。

2.5 個性化柜體

執(zhí)行手術(shù)器械干燥的干燥柜，其柜體需要由耐熱、耐氧化的材料構(gòu)成，以免在干燥過程中產(chǎn)生微粒污染器械。傳統(tǒng)器械干燥柜的柜體通常都是采用不銹鋼板制成，雖能防止污染器械，但使用過程中的清潔較困難，整體美觀性也會隨著清潔效果差而降低。對此，在試驗機的箱體內(nèi)部設(shè)計采用鏡面不銹鋼材料，且箱體底部開設(shè)引流孔，使箱體內(nèi)部不易被污染又容易清潔;同時，試驗機的外殼首創(chuàng)采用金屬烤漆鋼板，操作門中部采用中空鋼化玻璃，體現(xiàn)美觀、耐用、耐腐蝕和易清潔的特點。

2.6 控制系統(tǒng)

針對手術(shù)器械在干燥過程中對溫度和時間的要求特性，在試驗機的控制系統(tǒng)設(shè)計由溫度傳感器、微型信息處理模塊和液晶顯示器等幾部分構(gòu)成，充分體現(xiàn)簡潔、美觀和可操作性強的特點，避免了傳統(tǒng)器械干燥柜復(fù)雜化的控制系統(tǒng)和繁瑣的操作程序，可大幅降低了系統(tǒng)故障率和操控難度。

3 試驗機的主要功能參數(shù)設(shè)計

體積指標:柜體外形:(長×寬×高)800 mm×520 mm×1 790 mm。柜室容積:470 L，(深×寬 ×高)700 mm×480 mm×1 400 mm。干燥層架:7層可調(diào)。額定功率:5 000 W/h(50 Hz、220～380 V)。干燥溫度:70℃和90℃兩種可選。最大干燥處理量:14個標準器械盤(450 mm×340 mm×70 mm)，或醫(yī)用管道60條。

4 試驗機的運行效果測試

對研制的手術(shù)器械干燥柜試驗機，分別采用“加溫效果測試”和“器械干燥效果測試”兩個階段各進行效果監(jiān)測試驗10次，并與國產(chǎn)和進口的傳統(tǒng)器械干燥柜各一款進行同向比較(國產(chǎn)設(shè)備定為A器械干燥柜，進口設(shè)備定位B器械干燥柜)。

4.1 加溫效果

在試驗機、A器械干燥柜和B器械干燥柜都滿載常溫潮濕的金屬器械，并在每個層架上都放置一支留點溫度計，然后關(guān)閉柜門啟動干燥程序;當設(shè)備顯示器顯示達到70℃和90℃時，立即終止設(shè)備運行，記錄加溫消耗時間和留點溫度計的監(jiān)測溫度。結(jié)果:試驗機加溫到70℃和90℃時，平均耗時分別為5.1 min和7.8 min，留點溫度計監(jiān)測的最大溫差分別為3.2℃和2.2℃，加溫效果明顯優(yōu)于A、B器械干燥柜，見表1。

表1 3款器械干燥柜的加溫效果對比

4.2 器械干燥效果

在試驗機、A器械干燥柜和B器械干燥柜都滿載常溫潮濕的金屬器械，然后關(guān)閉柜門，分別采用“70℃”和“90℃”的程序進行干燥處理，最后記錄器械完全干燥所消耗時間。結(jié)果:試驗機采用“70℃”和“90℃”的程序完全干燥器械消耗的平均最短時間分別為15.6 min和14.2 min，明顯少于 A、B 器械干燥柜消耗的平均最短時間，見表2。

表2 3款器械干燥柜的干燥器械的效果對比

近年來，手術(shù)器械干燥柜已逐漸成為醫(yī)院消毒供應(yīng)中心和手術(shù)室等部門的基礎(chǔ)設(shè)備，具有較大的市場需求［4］。本研究研制的手術(shù)器械干燥柜試驗機，通過技術(shù)分析和運行效果測試，證實在技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備構(gòu)造和實用性等方面都達到較高的水平，且經(jīng)測算試驗機的生產(chǎn)成本，同比市場上國產(chǎn)和進口器械干燥柜的平均價格，分別僅為24.5%和11.5%。因此，如能對試驗機從技術(shù)和生產(chǎn)工藝等方面進行進一步優(yōu)化，形成以試驗機為基礎(chǔ)的新型手術(shù)器械干燥柜，將具有較高的推廣應(yīng)用價值和較好的產(chǎn)業(yè)化前景。

［1］WS310.2-2009，醫(yī)院消毒供應(yīng)中心·清洗消毒及滅菌技術(shù)操作規(guī)范［S］.

［2］袁琴美.基層醫(yī)院消毒供應(yīng)室的管理現(xiàn)狀與對策［J］.護理與康復(fù)，2010，9(11):994 －995.

［3］周婭穎，魏靜蓉，張琦霞，等.達芬奇機器人手術(shù)器械的清洗與滅菌［J］.局解手術(shù)學雜志，2011，20(6):601 －602.

［4］環(huán)曉峰，陳月琴，毛月琴，等.23家消毒供應(yīng)中心(室)設(shè)備配置及滅菌效果監(jiān)測方法的調(diào)查及思索［J］.中國醫(yī)藥指南，2010，8(26):26－28.