一种制备消毒剂纳米颗粒的装置的制作方法

本申请涉及制备消毒剂纳米颗粒的装置。

背景技术：

众所周知，汽化是将物质由液态变为气态的一种过程，通常有蒸发和沸腾两种形式。蒸发只是发生在液体表面的一种温和的汽化过程，在任何温度下都可以发生，液体的温度越高、表面积越大以及通风效果越好，汽化(蒸发)的速度就越快。沸腾是在同一温度下同时发生在液体表面和内部的一种剧烈汽化过程，每种液体仅当其温度升高并达到沸点温度时才会沸腾。虽然蒸发与沸腾在相变上并无本质区别，但对于易燃易爆以及不稳定的物质如过氧化氢和过氧乙酸等而言，沸腾时就极易产生爆炸或分解破坏。

利用消毒液对空间进行消毒或灭菌通常采用喷雾或熏蒸(高温汽化)2种方式。由于熏蒸所产生的颗粒比喷雾要小，在空气中容易扩散，因而效果相对较好，使用范围也较宽。例如利用丙二醇、乳酸、过氧乙酸、过氧化氢和甲醛等消毒剂进行熏蒸的方式对空间消毒或灭菌都获得了广泛的应用。

但是，在现有技术中，要么产生的消毒剂颗粒较大不能达到消毒效果，且含有大量的水分或蒸汽会使设备或墙壁表面湿润而产生腐蚀作用；要么使用的消毒剂的浓度过高，进而导致腐蚀性增强，特别是使用高浓度的过氧化氢在高温汽化的过程中因过氧化氢分解会产生大量水分，对彩钢板和环氧地面也具有较强的腐蚀作用。即不管使用了那种方法制备消毒剂颗粒，都会含有大量的水分或水蒸汽，因而也不可避免的对某些物体表面产生腐蚀作用。

因此，需要开发出一种新的制备消毒剂小颗粒的装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本申请提供了一种制备消毒剂纳米颗粒的装置，其包括储液装置，其用于储存所述消毒剂；喷雾系统，其与所述储液装置连接，用于将所述储液装置中的所述消毒剂吸出，并将所述消毒剂雾化为颗粒；汽化分离系统，其与所述喷雾系统连接，用于汽化所述颗粒为纳米雾；旋风分离系统，其与所述汽化分离系统连接，用于接收来自所述汽化分离系统中的所述纳米雾，并对所述纳米雾进行干燥、分离，形成所述消毒剂纳米颗粒。

在一个具体实施方式中，所述汽化分离系统和所述旋风分离系统分别与所述储液装置连接。

在一个具体实施方式中，所述喷雾系统包括

空气过滤器，其第一端与外界接触；

至少一个风机和/或空气压缩机，其第一端与所述空气过滤器的第二端连接；

雾化喷头，其通过通风管道与所述风机和/或空气压缩机第二端连接；并且所述喷雾系统通过所述雾化喷头与所述汽化分离系统连接。

在一个具体实施方式中，所述汽化分离系统包括

汽化分离本体，其与所述雾化喷头连接，所述雾化喷头工作时将所述颗粒喷入所述汽化分离本体围合成的空腔内；

纳米雾输出口，其位于所述汽化分离本体上，并与所述旋风分离系统连接。

优选地，汽化分离本体为至少两个顺次连接的汽化分离本体。

在一个具体实施方式中，所述旋风分离系统包括

旋风分离本体；

纳米雾输入口，其位于所述旋风分离本体上，并与所述纳米雾输出口连接；

溶剂蒸汽排出口，其位于所述旋风分离本体的上部，用于排出干燥过程中产生的溶剂蒸汽；

消毒剂纳米颗粒输出口，其位于所述旋风分离本体上，用于输出所述消毒剂纳米颗粒。

优选地，所述旋风分离本体为至少两个顺次连接的旋风分离本体。

在一个具体实施方式中，所述汽化分离系统还包括第一消毒剂聚集口，所述第一消毒剂聚集口位于所述汽化分离本体的下部，且与所述储液装置连通。

在一个具体实施方式中，所述旋风分离系统还包括第二消毒剂聚集口，所述第二消毒剂聚集口位于所述旋风分离本体的下部，且与所述储液装置连通。

在一个具体实施方式中，所述旋风分离系统还包括气体过滤器，所述气体过滤器位于所述溶剂蒸汽排出口的下方。

在一个具体实施方式中，所述旋风分离系统的形状为柱形、锥形、或柱形和锥形的结合体。

在一个具体实施方式中，所述装置还包括

消毒剂浓度检测装置，其与所述消毒剂纳米颗粒输出口连接，用于检测输出的所述消毒剂纳米颗粒的浓度；

电路控制系统，其分别与所述喷雾系统、所述消毒剂浓度检测装置连接；

外壳，在所述空气过滤器的第一端与所述外壳的连接处设置有第一孔，在所述溶剂蒸汽排出口与所述外壳的连接处设置有第二孔；在所述消毒剂纳米颗粒输出口与所述外壳的连接处设置有第三孔；

滚轮，其设置于所述外壳的底部。

在一个具体实施方式中，所述溶剂可以为水和/或乙醇。

本申请能产生的有益效果包括：

(1)利用本申请的装置，所制备的消毒剂纳米颗粒不仅非常小，而且比较干燥，大部分可达到纳米级，能够长时间悬浮在空气中，并与空气中的细菌充分接触而达到杀菌目的，而且对彩钢板和环氧地面没有腐蚀作用。解决了现有技术消毒剂在汽化或雾化的颗粒中存在大量溶剂或溶剂蒸汽以及分解的问题，提高了其消毒灭菌效果，并减少了其腐蚀性。可广泛地应用于各种可密闭空间的消毒灭菌。

具体来讲，其不但能够产生满足于消毒效果的消毒剂颗粒粒径大小。即其产生的消毒剂颗粒粒径低于5μm；其产生的消毒剂颗粒粒径低于3μm可达到95％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于2μm可达到85％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于1μm可达到72％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于0.5μm可达到53％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于0.3μm可达到28％。而且其能够使产生的消毒剂颗粒的相对湿度降低到40％，进而大大降低了消毒剂纳米颗粒对消毒设备和/或被消毒的墙壁的腐蚀。

即使仅进行一级旋风分离，其产生的消毒剂颗粒粒径也低于5μm；其产生的消毒剂颗粒粒径低于3μm可达到93％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于2μm可达到81％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于1μm可达到67％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于0.5μm可达到49％；其产生的消毒剂颗粒粒径低于0.3μm可达到25％。而且其能够使产生的消毒剂颗粒的相对湿度降低到60％。其也在满足消毒效果的同时，能够大大降低消毒剂纳米颗粒对消毒设备和/或被消毒的墙壁的腐蚀。

并且根据以上的结果可知，使用本申请的设备不但可以提高更小粒径的消毒剂纳米颗粒粒径所占的比例，而且可以有效地降低消毒剂纳米颗粒的相对湿度。

(2)本申请只需要使用廉价的风机或空气压缩机提供空气和使用低浓度的过氧化氢消毒液。

(3)不同于现有高温汽化技术(vhp技术)需要使用高浓度的过氧化氢(一般30-50％)以及至少130℃温度的闪蒸技术对每一滴消毒液(注：1滴消毒液的粒径约400μm左右)进行汽化会造成大量过氧化氢分解。本申请由于先采用喷雾技术将消毒液雾化至10μm左右的小颗粒，再利用大小颗粒弹性不同的原理对大小颗粒进行分离得到平均粒径小于1μm的更小颗粒，极大地增加了消毒液的表面积，提高了低温条件下的蒸发汽化效率。因此可以使用低浓度的过氧化氢(一般6％以下)在低温(室温)下利用高速流通空气对过氧化氢消毒液进行蒸发汽化，避免了现有的vhp技术造成大量过氧化氢的分解破坏以及腐蚀作用，同时也能达到高浓度的过氧化氢相同或更好的消毒灭菌效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的制备消毒剂纳米颗粒的装置结构示意图。

部件和附图标记列表：

1喷雾系统，

11风机或者空气压缩机，12空气过滤器，13雾化喷头，14支架，

21储液装置，22溶剂过滤器，23输液管道，24回收管道，

3汽化分离系统，

31汽化分离本体，32空腔，33纳米雾输出口，34第一消毒剂聚集口，

4旋风分离系统，

41纳米雾输入口，42溶剂蒸汽排出口，43消毒剂纳米颗粒输出口，44第二消毒液聚集口，45过滤器，46旋风分离本体，

5消毒剂浓度检测装置，

6电路控制系统，

7外壳，

71第一孔，72第二孔，73第三孔，

8滚轮。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本申请提供了一种在低温条件下对消毒剂进行汽化分离制备消毒剂纳米颗粒的装置，该装置包括用于将消毒剂雾化形成小颗粒的喷雾系统1，存放有消毒剂的储液装置21，用于将雾化后的消毒剂小颗粒进行分离、蒸发汽化形成更小颗粒(纳米雾)的汽化分离系统3和用于将分离汽化后的形成的纳米雾进行干燥、分离的旋风分离系统4。所述储液装置21分别与所述喷雾系统1、所述汽化分离系统3和旋风分离系统4连接。所述喷雾系统1、所述汽化分离系统3和所述旋风分离系统4依次连接。所述储液装置21分别与所述汽化分离系统3和旋风分离系统4连接，用于回收在所述汽化分离系统3和旋风分离系统4中聚集的消毒液。

具体地，储液装置21可采用储液瓶等容器，所述储液装置21与输液管道23和回收管道24连接。所述储液装置21存储有所述消毒剂。所述输液管道23内设置有所述溶剂过滤器22，且所述输液管道23的第一端与所述储液装置21连接，所述输液管道23的第二端与所述喷雾系统1连接。所述储液装置21通过所述回收管道24分别与所述汽化分离系统3和旋风分离4系统连接。

在喷雾系统中，雾化喷头13的第一端通过通风管道与高速风机或者空气压缩机11的出口(即通风管道与高速风机或者空气压缩机11的第二端)相连接。雾化喷头13的第二端与汽化分离系统3的入口相连接。雾化喷头13还同时通过输液管道23与储液装置21相连接，雾化喷头13在负压或者微型电泵的作用下可将储液装置21内的消毒液吸入并进行雾化，将雾化的颗粒释放于所述汽化分离系统中。

具体地，所述喷雾系统1包括至少一个风机或空气压缩机11、至少一个雾化喷头13、支架14和空气过滤器12。所述风机或空气压缩机11的第二端与所述雾化喷头13的第一端通过通风管道连接。所述风机或空气压缩机11的第一端与所述空气过滤器12的第二端连接。所述输液管道23的第二端与所述雾化喷头13连接。所述雾化喷头13的第二端与所述汽化分离系统3连接。优选地，所述喷雾系统1可以包括多个风机或空气压缩机11，和/或多个雾化喷头13，设置多个风机或空气压缩机11，和/或者雾化喷头13的数量，用于产生更高流速的空气和更多的雾化颗粒。风机或空气压缩机11可为雾化喷头13提供高流速空气。雾化喷头13可以为文丘里高速喷头。

具体地，所述汽化分离系统3包括至少一个汽化分离本体31。汽化分离本体31围合形成空腔32。汽化分离本体31的底部可以设有第一消毒剂聚集口34。第一消毒剂聚集口34通过回收管道24与储液装置21连接。汽化分离本体31上设置有纳米雾输出口33，纳米雾输出口33与旋风分离系统4连接。其中，纳米雾输出口33例如可以设置于汽化分离本体31的上部或侧壁上。汽化分离本体31与所述雾化喷头13连接，雾化喷头13工作时将雾化颗粒喷入至汽化分离本体31围合成的空腔32内。

其中，雾化系统1和汽化分离系统3的数量可根据实际需要灵活设置以确保能够产生足够数量的雾化颗粒以及足够小的雾化粒子(纳米雾颗粒)；如前所述，雾化系统1利用风机或者空气压缩机11产生的高速气流，驱动储液装置21中的消毒液进行喷雾形成大小不同的消毒液小颗粒，并输入至汽化分离系统3中，而汽化分离系统3利用不同颗粒的弹性不同的性质，对雾化后形成的不同大小的消毒液颗粒进行分离，将其中没有弹性的较大颗粒通过汽化分离系统3的内壁吸附形成液膜或液滴，形成的液滴延汽化分离本体31的内壁聚集至第一消毒剂聚集口34，并通过回收管道24回收至储液装置21中。而将其中具有弹性的较小颗粒在高速气流的作用下进行分离、蒸发汽化形成更小颗粒即纳米雾颗粒，最后随高速气流从纳米雾输出口33输入至旋风分离系统4中进行进一步蒸发汽化和分离。

具体地，所述旋风分离系统4可以为柱形或锥形以及柱形和锥形的结合体。在如图1所示的旋风分离系统4中，由柱形和锥形组合形成旋风分离本体，纳米雾输入口41设置于旋风分离本体靠近上部的侧壁上(例如位于旋风分离本体46侧壁靠近上部2/3以上的部分)，纳米雾输入口41通过通风管道与所述分离汽化系统3中的纳米雾输出口33连接。溶剂蒸汽排出口42与大气相通，位于旋风分离本体46的上部，气体过滤器45位于溶剂蒸汽排出口42的下方，第二消毒液聚集口44位于旋风分离本体46的下部，第二消毒液聚集口44通过回收管道24与储液装置21连通。

其中，所述旋风分离系统4的数量也可根据实际需要灵活设置以确保对汽化分离系统3产生的纳米雾进行进一步地蒸发、汽化和分离。因为由汽化分离系统3产生的纳米雾中通常含有大量溶剂或溶剂蒸汽，旋风分离系统4可以利用旋风的作用对纳米雾进行进一步地蒸发汽化和干燥，再利用溶剂和消毒剂纳米颗粒的比重和粒径不同，通过旋风和过滤器将溶剂和消毒剂纳米颗粒进行分离：即将溶剂蒸汽排入大气中，将最终得到干燥的消毒剂纳米颗粒对待消毒灭菌空间进行消毒灭菌。

优选地，所述制备消毒剂纳米颗粒的装置还包括消毒剂浓度检测装置5。消毒剂浓度检测装置5与所述旋风分离系统4的消毒剂纳米颗粒输出口43连接，用于检测输出的所述消毒剂纳米颗粒的浓度。

优选地，所述制备消毒剂纳米颗粒的装置，还包括电路控制系统6。电路控制系统6分别与所述喷雾系统1和消毒剂浓度检测装置6连接。

优选地，所述制备消毒剂纳米颗粒的装置还包括外壳7和滚轮8。所述外7壳底部设置有多个所述滚轮8。在空气过滤器12的第一端与外壳7的连接处设置有第一孔71，在溶剂蒸汽排出口42与外壳7的连接处设置有第二孔72；在消毒剂纳米颗粒输出口5与外壳7的连接处设置有第三孔73。

本申请先采用喷雾技术将消毒液雾化至10μm左右的小颗粒，再利用大小颗粒弹性不同的性质对大小颗粒进行分离得到平均粒径小于1μm的更小颗粒，极大的增加了消毒液的表面积，提高了低温条件下的消毒液的蒸发汽化效率。因此可以使用低浓度的过氧化氢(一般6％以下)在低温(室温)条件下利用高速流通空气对过氧化氢消毒液进行蒸发汽化，避免了现有的vhp技术因高温蒸发造成大量过氧化氢的分解破坏，也达到了高浓度的过氧化氢相同或更好的消毒灭菌效果。

本申请的制备消毒剂纳米颗粒的装置，实现了在低温(室温，即25±5℃)条件下对消毒液进行蒸发汽化并分离获得干燥消毒剂纳米颗粒的目的，解决了现有技术制备的消毒剂颗粒中含有大量溶剂和溶剂蒸汽的难题，所制备的消毒剂纳米颗粒能够长时间悬浮在空气中，并与空气中的细菌充分接触而达到杀菌目的，而且对彩钢板和环氧地面没有腐蚀作用。配合活性过氧化氢消毒液使用，具有灭菌后无残留、无污染等优点，是一种可取代甲醛和臭氧的理想消毒灭菌技术和系统。

实施例2

采用实验操作方式进行实际分析

一、颗粒大小分布及干燥效果测定

以6％过氧化氢消毒剂为例，对本发明产生的消毒剂纳米雾以及采用旋风分离干燥后产生的消毒剂颗粒的大小分布进行了测定。同时对其湿度也进行了测定，结果如下。

1.主要实验材料和设备

clj-bii(d)型尘埃粒子计数器(测量微粒大小范围为0.3-5μm)，6％活性过氧化氢消毒液(杀孢子剂，执行标准q/hhp001-2015)，内含6％的过氧化氢和微量活性银离子作为稳定剂(湖北荷普药业股份有限公司生产)；

2.试验场地

某制药企业gmp厂房内一间净化车间，车间高2.8m，宽4.4m，长6.5m，空间总体积约80m³。

3.实验方法

参照clj-bii(d)型尘埃粒子计数器使用说明书，开启尘埃粒子检测仪器电源开关，设置好相关参数(测试周期：60s，采样量：28.3l/min)，将尘埃粒子检测仪器采样管口分别放置在本发明的不同出口处检测过氧化氢消毒液的粒子大小分布以及相对湿度。

4.实验结果

不同大小的粒子所对应的数量进行统计分析，结果见表1所示。由表1可知，本发明的低温汽化技术制备消毒剂纳米颗粒的装置对6％过氧化氢消毒液雾化并经过汽化分离系统后分离、汽化后所产生的平均颗粒大小约0.5μm，小于1μm的颗粒占50％以上，但其相对湿度高达95％，经过第一级旋风干燥系统蒸发干燥并分离后，小于1μm的颗粒所占比重由54％提高到66.5％，相对湿度也由原来的95％下降到60％，经过第二级旋风干燥系统蒸发干燥并分离后，小于1μm的颗粒所占比重又由66.5％提高到72.1％，相对湿度也由原来的95％下降到40％。这说明本发明的低温汽化技术制备消毒剂纳米颗粒的方法和系统真正实现了在低温(室温)条件下对消毒液进行蒸发汽化并分离获得干燥消毒剂纳米颗粒的目的，解决了现有技术制备的消毒剂颗粒中含有大量溶剂和溶剂蒸汽的难题，所制备的消毒剂纳米能够长时间悬浮在空气中，并与空气中的细菌充分接触而达到杀菌目的，对彩钢板和环氧地面没有腐蚀作用。

表1.不同出口的颗粒大小所占比例及相对湿度测定结果

二、用于gmp车间消毒灭菌试验

以某gmp药品车间为例，测定本低温汽化技术制备消毒剂纳米颗粒对gmp车间的消毒灭菌效果，具体方法如下：

1.主要实验材料

生物指示剂(嗜热脂肪芽孢杆菌孢子，孢子量10⁶cfu/片，含同一批号生物指示剂专用培养液)和tsa，6％活性过氧化氢消毒液(专用杀孢子剂)。

2.试验场地

gmp净化车间一间，车间高2.8m，宽4.4m，长6.5m，空间大小约80m³。

3.实验方法

根据车间空间大小，按照5ml/m³的使用体积进行消毒灭菌。使用时将设备置于车间正中间，5片生物指示剂和5片过氧化氢化学指示剂分别放置在车间中间(编号3)和四个不同角落(设备前方两个角落点编号分别为1和2，后方角落两个点编号分别为4和5)，所有生物指示剂垂直放置并离地面的高度均为1m，并充分暴露于空气中，当消毒液消耗完毕后，将房间密闭90min，再排风30min除去残留的消毒剂，使其达到安全水平(空气中过氧化氢浓度小于1ppm)，按无菌方法取出生物指示剂(芽孢条)，放入对应编号的嗜热脂肪芽孢培养液中，按照所购生物指示剂的使用说明书，置于恒温培养箱中，在55-60℃培养24小时后观察。同时取同批生物指示剂1片作阳性对照。经过24小时的培养，若培养液变浑浊，颜色由紫色变为黄色则判定为阳性；若培养液澄清，颜色不变色则为阴性；继续培养至第7天，如果培养液变为黄色，则判定为灭菌不合格；如果培养液仍为紫色，则判定为灭菌合格。

(1)空间消毒效果：实验结果表明，当6％活性过氧化氢消毒液的消耗体积为5ml/m³，密闭时间为90min，即可对80m³的房间进行消毒灭菌，并达到灭菌要求(即可杀死10⁶的孢子)。

(2)表面消毒效果：采用6％活性过氧化氢消毒液进行空间雾化消毒，消耗体积为5ml/m³，密闭时间为90min。消毒完毕后，采用tsa接触碟对灭菌后洁净区内各表面(4个墙面各2个点、地面随机选8个点)取样。取样时，打开碟盖，将无菌培养基表面与取样面直接接触，均匀按压接触碟底板，确保全部琼脂表面与取样点表面均匀充分接触，接触不低于10秒钟，盖上碟盖。取样后，立即用适当的消毒剂擦拭被取样表面，以除去残留琼脂。将(tsa)接触碟倒置于30℃～35℃恒温培养箱中培养3天，计数检测。结果表明：当雾化体积为5ml/m³，密闭时间为60min时，该设备不仅可用于空间消毒，还可对物体表面进行消毒，消毒后的墙壁和地面微生物指标均符合gmp的要求。

(3)化学指示剂检查结果：灭菌结束后对化学指示剂的变色情况进行检查，结果化学指示剂全部变色。

(4)过氧化氢残留量的测定：灭菌结束后通风30min，在房间的不同部位(与生物指示剂放置位置相同)用过氧化氢检测仪对过氧化氢的残留量进行检查，结果均小于＜1ppm。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。