一种等离子体活化双氧水溶液的制备装置和制备方法与流程

本发明涉及医用灭菌领域，特别涉及一种等离子体活化双氧水溶液的制备装置和制备方法。

背景技术：

低温灭菌技术常用于医疗器械的灭菌中，常用的方法有三种分别是：环氧乙烷低温灭菌法、2％戊二醛浸泡灭菌法以及过氧化氢等离子低温灭菌法。而环氧乙烷低温灭菌法与2％戊二醛浸泡灭菌法方法在使用中具有潜在的毒性、对医疗器械的腐蚀性、灭菌时间长等缺点。过氧化氢等离子低温灭菌法成本高，灭菌装置价格昂贵。

70％浓度的酒精常用于皮肤消毒，但用于黏膜以及创口消毒时有刺激性。高效消毒剂碘酊使用时，会对皮肤产生强烈的刺激，亦不能用于黏膜与手术消毒。碘伏消毒剂浸泡器械需要的灭菌时间长，用于皮肤时会有色素残留。氯已定、双氧水与苯扎溴铵溶液的灭菌效率低，用于器械消毒时所需灭菌时间长。

在口腔疾病的治疗与预防领域，我国口腔疾病的患病率高达95％以上，而牙周病是其中最常见的疾病之一。牙周病是发生在牙支持组织的疾病，包括牙龈病和牙周炎两大类。它是导致成年人牙齿丧失的主要原因之一。此外，未经治疗的牙周病也会导致某些全身疾病，例如心脑血管疾病、不良妊娠结局、糖尿病、消化道和呼吸道疾病。大量的研究表明，牙菌斑是导致牙周病的始动因子。机械方法去除牙菌斑的效果最好，但机械方法无法清除牙周组织内的细菌，此外某些部位不便于机械清理。相比之下，药物治疗可以预防、减少和控制牙菌斑的形成。绝大多数患者在经过一次机械治疗后再采用药物治疗的方式用以巩固治疗效果。相比于全身用药，局部药物治疗更方便、更安全、患者依从性更高。在局部药物治疗中，相比于涂抹、超声冲洗与局部放置药物，含漱液的使用最为方便。经常使用含漱液可以有效的预防口腔疾病，这一点已被广泛认同。

目前，临床治疗中常用的含漱液有以下几种：0.02％醋酸氯已定含漱液、0.12％复方氯已定含漱液、0.1％西吡氯铵含漱液、0.5％聚维酮碘含漱液、3％过氧化氢含漱液。有研究表明0.5％聚维酮碘含漱液的口腔杀菌效果在这几种含漱液中最强，其次为两种氯已定含漱液、0.1％西吡氯铵含漱液，3％过氧化氢含漱液杀菌效果最弱。3％过氧化氢含漱液杀菌效果弱，依靠口腔内产生氧气气泡起到机械性的清洁作用，并且伴随有难以接受的泡沫异味。因此，3％过氧化氢作为含漱液并不适合。牙周炎患者禁用这两种氯已定溶液，并且复方氯已定溶液中的甲硝唑具有一定的致癌作用。西吡氯铵含漱液对牙菌斑的形成有一定程度上的抑制作用，可用作日常口腔护理。0.5％聚维酮碘含漱液可用于治疗牙周炎、口腔消毒以及日常的口腔护理。聚维酮碘作为一种广谱抗菌剂，可以释放有效碘，其对革兰阳性/阴性菌都有较强的灭菌效果，并且口腔pH值不影响其杀菌效果。然而当口腔内病灶处有血液、脓血时，其抗菌活性下降。此外，长期使用聚维酮碘含漱液可能会导致体内碘含量超标。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提供一种等离子体活化双氧水溶液制备装置和制备方法，可用于医用消毒、伤口处理、口腔疾病的预防与治疗。

为了实现上述功能：所述装置包括控制模块、储水仓、30％过氧化氢存储仓、等离子体模块、活化仓、中和仓、盛水模块。控制模块通过电路分别连接储水仓、30％过氧化氢存储仓、等离子体模块、活化仓和中和仓，储水仓、30％过氧化氢存储仓、中和仓和等离子体模块分别与活化仓连接，活化仓与盛水模块连接。

优选地，所述控制模块含控制面板以及内部控制电路。控制面板上具有显示屏和按键，所述按键用于选择活化双氧水溶液用途、活化双氧水溶液浓度、活化双氧水溶液体积、以及设定活化双氧水溶液中活性粒子浓度的高低，所述显示屏用于显示与所述按键选项相对应的活化双氧水溶液状态。内部控制电路用于执行用户选择、控制各个阀门以及水泵、调节含漱液pH值。

优选地，所述储水仓包含存储水的储水仓存储罐、用于抽水注入活化腔的水泵、储水仓注入口、以及储水仓导管。制备用户所需浓度的双氧水溶液时，水泵将储水仓存储罐内水抽出沿储水仓导管注入活化腔内。储水仓注入口用于为存储罐加水。优选的水泵为凸轮泵、活塞泵、叶片泵，或其他种类水泵。

优选地，所述30％过氧化氢存储仓包含30％过氧化氢存储罐、30％过氧化氢导管、30％过氧化氢控制阀门、与30％过氧化氢注入口。30％过氧化氢存储罐用于存放30％过氧化氢溶液。30％过氧化氢控制阀门控制沿30％过氧化氢导管流入活化腔的溶液体积。30％过氧化氢注入口用于为30％过氧化氢存储罐添加过氧化氢溶液。

优选地，等离子体模块包括高压电源和放电电极，用于产生等离子体。等离子体模块工作时，其内部高压电源产生高电压，高电压作用至放电电极上后，在电极表面附近产生等离子体；优选地，所述等离子体放电结构为介质阻挡结构、针-筒结构、沿面放电结构或其它大气压下等离子体放电结构；

优选地，所述等离子体模块中高压电源的电压、频率、极性、电压波形可调节，可以附加脉冲调制器。可以在控制模块调节高压电源功率改变放电电极产生的活性粒子浓度。

可选地，所述等离子体模块中高压电源可以为脉冲电源、高频电源、低频电源等，电源波形可选为正弦波、方波等，电压可为正极性、负极性、双极性等。此外，高压电源可附加脉冲调制器。

优选地，所述活化仓包括活化腔、pH值探头、和出水器。活化腔用于制备特定浓度的溶液以及活化双氧水溶液。pH值探头用于探测溶液pH值。出水器保持活化腔与外界气压平衡，使溶液可以顺利流出。优选的，所述活化仓中制备的活化双氧水溶液依据用户设定值调节活化双氧水溶液pH值。pH值选择范围为：1医用消毒5～7；2伤口处理以及含漱液6.5～7。

更优的，所述活化腔中加入低速搅拌装置，可以与等离子体模块同时工作。用于缓慢搅拌溶液，提高等离子体产生的气相活性粒子溶于双氧水溶液的速率，提高液相活性粒子浓度。

更优的，所述活化腔中加入换气装置，换气装置由控制模块操作。用于将制备活化双氧水溶液完成后活化腔中剩余的活性粒子排出活化腔，并注入新鲜空气，保证下次制备的活化溶液中活性粒子浓度在所选档位内。

优选地，所述中和仓包括中和仓存储罐、中和仓导管、中和仓控制阀门、以及中和仓注入口。中和仓存储罐用于存储pH缓冲溶液。中和仓控制阀门依据活化腔中pH值探头反馈给控制模块的数据，使一定体积的pH缓冲溶液沿导管注入活化腔。中和仓注入口用于添加pH缓冲溶液。所述pH缓冲液为可与口腔接触的磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐缓冲溶液或其他种类pH值呈弱碱性或中性的缓冲溶液。

优选地，所述盛水模块包含底座、废水盘、与盛放杯。底座用于支撑废水盘与盛放杯。废水盘包含废水槽与废水槽格栅，其中废水槽用于储存从盛放杯中不慎流出的活化溶液，废水槽格栅中的漏孔可使活化溶液流入废水槽。盛放杯用于盛接从出水器中流出的等离子体活化双氧水溶液。

优选地，所述储水仓、30％过氧化氢存储仓、中和仓内设置水位探视装置，所述水位探视装置为水位探视窗、水位传感器、或其他种类的水位探视装置。水位传感器可将水位信息显示在控制面板上，而水位探视窗则直接显示水位情况。

同时，本发明还公开了一种等离子体活化双氧水溶液的方法：

等离子体发生模块可以在大气压下空气中放电，产生大量OH、O₃、NO、HNO₂、H₂O₂、HNO₃等活性物质。这些气相活性粒子扩散至双氧水溶液表面后被溶液吸收，溶解后的活性粒子相互反应，产生更多种类的活性粒子，例如O₂^-、O₃^-、ONOOH/ONOO^-与O₂NOOH/O₂NOO^-。这些液相活性粒子对于病原微生物有很强的灭杀效果。而且活化溶液中NO可促进伤口愈合。同时，活性粒子使细菌内的过氧化氢酶失活，使双氧水溶液不会在口腔中产生气泡，同时杀死细菌。

本发明的装置制备的等离子体活化双氧水溶液可用于医用消毒、伤口处理以及含漱液等用途。相应的用途对应的混合后浓度可在控制面板中设置，浓度范围分别为：医用消毒3％～25％、伤口处理0.5％～1％、以及含漱液0.1％～0.5％。

等离子体活化双氧水溶液的制备步骤为：(1)用户在控制面板上选择活化双氧水溶液浓度、体积、pH值以及其中活性粒子浓度。双氧水溶液浓度可在控制面板中先选择用途，然后在三种用途中建议的浓度范围内进行设定，即医用消毒3％～25％、伤口处理0.5％～1％、以及含漱液0.1％～0.5％。pH值可根据用途在装置设定范围内依照需求设定，即医用消毒5～7、伤口处理以及含漱液6.5～7。溶液体积由用户在控制面板中自行设定。活性粒子浓度可根据需要设定高、中、低三档。(2)依据用户所选应用类别及体积，储水仓与30％过氧化氢存储仓中的水泵与控制阀门工作，在活化腔中制备特定浓度的双氧水溶液。(3)依据用户所选活性粒子浓度高低及应用类别，控制模块控制等离子体模块产生等离子体，并与制备的特定浓度的双氧水溶液混合。(4)通过pH值探头反馈活化腔中的pH值与用户设定pH值进行对比，控制模块打开中和仓将确定体积的pH缓冲溶液注入活化腔。当活化腔中溶液pH值稳定在用户设定pH值时，控制面板将显示活化双氧水溶液制备完成。(5)用户操纵控制面板，将活化溶液注入出水器正下方的盛放杯中。

作为消毒剂时，用活化溶液浸泡医疗器械5至10分钟左右；用于伤口处理时，用活化溶液清洗伤口；用于含漱液时，用户口含3至5分钟后将其吐出即可。

作为消毒剂使用时，等离子体活化双氧水溶液浸泡和冲洗医疗器械杀菌，其灭菌效率高、无有毒残留物、成本低。并且，等离子体活化双氧水溶液随制随用，不用长期保存。并且等离子体活化双氧水溶液无浓烈的刺鼻气味、残留物无毒害、并且对黏膜无刺激性，满足对皮肤消毒灭菌的条件。与酒精、碘伏、双氧水等传统消毒剂相比，等离子体活化双氧水溶液具有高效的灭菌能力，并且对粘膜无刺激，具有良好的依从性。

等离子体活化双氧水溶液也可用于伤口处理。活化溶液中的活性粒子例如O₃与H₂O₂可以杀灭病原微生物，而且某些活性粒子例如NO还可以促进伤口愈合。目前大量的研究表明，NO在伤口愈合中起重要作用。NO可以促进伤口处血管生长，并且可以促进角化细胞移动，利于伤口的愈合。相比于其他消毒剂如医用双氧水、碘酒等，富含NO的等离子体活化双氧水溶液不仅在杀菌上占有优势，而且其中的活性成分NO也可以促进伤口愈合。

当活化溶液作为含漱液时，本发明提供的等离子体活化双氧水溶液不仅具有局部药物治疗和包含等离子体活性粒子的优势，还具有以下优点：降低过氧化氢含漱液的不良口感、促进口腔伤口愈合、提高杀菌能力、无副作用、抗菌范围广、不具有耐药性。适用于口腔pH呈碱性的人群进行日常口腔护理以及预防和治疗细菌引起地口腔疾病，如牙周炎。溶液中高浓度的活性粒子，如O₃、HO₂、ONOOH/ONOO^-与O₂NOOH/O₂NOO^-，将率先破坏微生物中的过氧化氢酶，使口腔中过氧化氢溶液不再产生氧气气泡，去除了过氧化氢含漱液的泡沫异味，同时提高了杀菌能力。当活化溶液用于伤口处理时，兼具预防伤口感染与促进伤口愈合两种功效。其中的高浓度的活性粒子，如O₃、H₂O₂、ONOOH/ONOO^-与O₂NOOH/O₂NOO^-，将杀灭伤口及其周围的病原微生物防止伤口感染。同时，溶液中的NO活性粒子将促进伤口愈合。当活化溶液用于消毒灭菌时，其中的高浓度活性粒子如O₃、H₂O₂、ONOOH/ONOO^-与O₂NOOH/O₂NOO^-，可以安全、高效地灭杀病原微生物。

此外，其制备装置操作方便、随用随制、活性粒子浓度可调、花费低廉、不仅可用于医院消毒杀菌同时也可作为家居设备使用。

综上，本发明所述的等离子体活化双氧水溶液的制备装置具有以下优点：(1)本发明中活化双氧水溶液的制备装置操作方便、随用随制、活性粒子浓度可调、花费低廉、可作为家居设备使用；(2)本发明制得活化双氧水溶液包含多种高浓度的活性粒子，消毒对象广泛，应用过程中对人体无毒、无浓烈异味、对环境无污染；(3)活化双氧水溶液处理伤口时，兼有消毒和促进伤口愈合两种功效；(4)本发明制得含漱液不会在口腔中产生气泡异味，消除了过氧化氢含漱液的弊端。相比于传统药物含漱液，无毒副作用，高效地消除菌斑微生物，预防和治疗牙周病，可以长期使用。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为实施例的结构示意图；

图3为金黄葡萄球菌在各种消毒剂中的存活曲线。

具体实施方式

本发明提供一种等离子体活化双氧水溶液制备装置。该装置包括控制模块、储水仓、30％过氧化氢存储仓、等离子体模块、活化仓、中和仓、盛水模块。工作时，等离子体模块产生多种高浓度活性粒子，如OH、O₃、NO、HNO₂、H₂O₂、HNO₃。这些粒子进入下部活化腔中，将其中特定浓度的双氧水溶液活化，使溶液中包含多种高浓度活性粒子。依靠活化溶液中的活性粒子灭菌消毒、促进伤口愈合、预防和治疗口腔疾病。

下面结合附图1-3，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明的等离子体活化双氧水溶液制备装置包括控制模块100、储水仓200、30％过氧化氢存储仓300、等离子体模块400、活化仓500、中和仓600、盛水模块700。

控制模块100含控制面板101以及内部控制电路。控制面板101用于用户显示活化溶液制备状态、用户选择活化溶液用途、选择活化溶液体积、以及选择活化溶液中活性粒子浓度的高低。内部控制电路用于执行用户选择、控制各个阀门以及水泵、调节溶液pH值。

如图2所示，储水仓200包含储水仓存储罐201、水泵202、储水仓导管、以及储水仓注入口203。储水仓存储罐201用于存放水。水泵202将储水仓存储罐201中水抽出经储水仓导管注入活化腔501。储水仓注入口203用于为储水仓存储罐201添加水。

30％过氧化氢存储仓300包含存储罐301、导管、控制阀门302、与注入口303。30％过氧化氢存储罐301用于存放水30％过氧化氢溶液。控制阀门302控制经导管流入活化腔501的溶液体积。注入口303用于为30％过氧化氢存储罐301添加过氧化氢溶液。

等离子体模块400包含高压电源和放电电极。高压电源产生的高电压作用至放电电极上产生等离子体。

活化仓500包含活化腔501、pH值探头502、和出水器503。活化腔501用于制备特定浓度的溶液以及活化双氧水溶液。pH值探头502用于探测溶液pH值。出水器503保持活化腔501与外界气压平衡，使溶液可以顺利流出。

中和仓600包含中和仓存储罐601、中和仓导管、中和仓控制阀门602、以及中和仓注入口603。中和仓存储罐601用于存储pH缓冲溶液。中和仓控制阀门602依据活化腔501中pH值探头502反馈给控制模块100的数据，使一定体积的pH缓冲溶液沿中和仓导管注入活化腔501。中和仓注入口603用于添加pH缓冲溶液。

盛水模块700包含底座、废水盘、与盛放杯703。底座用于支撑废水盘与盛放杯703。废水盘包含废水槽702与废水槽格栅701，其中废水槽用于储存从盛放杯703中不慎流出的溶液，废水槽格栅701中的漏孔可使溶液流入废水槽702。盛放杯703用于盛接从出水器503中流出的活化双氧水溶液。

下面对制备活化双氧水溶液过程进行详细说明。

(1)首先，用户在控制面板101上选择活化双氧水溶液用途、活化双氧水浓度、体积、pH值、以及其中活性粒子浓度。依据用户所选用途及体积，储水仓200中的水泵202与30％过氧化氢存储仓300中的控制阀门302工作，使溶液从存储罐201与301中流出，注入至活化腔501内，制备特定浓度的双氧水溶液。(2)随后，依据用户所选活性粒子浓度及用途，控制模块100控制等离子体模块400产生等离子体，与活化腔501内双氧水溶液混合一定的时间。(3)最后，pH值探头502反馈溶液pH值至控制模块100，控制模块100打开控制阀门602，将确定体积的pH缓冲溶液从存储罐601中注入活化腔501。当活化腔501中溶液pH值稳定在用户设定值时，控制面板101将显示活化溶液制备完成。用户操纵控制面板101，将活化溶液注入出水器503正下方的盛放杯703中，即可使用。(4)注入口203、303、603分别用于用户给装置添加水、30％过氧化氢溶液与pH缓冲溶液。(5)盛水模块700中废水盘包含废水槽格栅701与废水槽702，用户不慎将活化溶液洒出时，溶液会穿过废水槽格栅701中的格栅流入废水槽702。清理时，将废水槽702取出，清理干净即可。

发明人对现有的常用医用消毒剂与本发明制备的等离子体活化双氧水溶液的灭菌效果进行了比较，选用金黄葡萄球菌为实验对象，相同条件下测试了其在医用双氧水、0.2％洗必泰、等离子体活化去离子水、等离子活化110mM H₂O₂中的存活时间，结果显示本发明的等离子活化双氧水的灭菌效果远远优于其他技术消毒剂，具体结果如图3所示。

以上对本发明所提供的活化溶液制备装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。