本发明首先涉及一种器具消毒的方法,其中: 所述器具排列在一只盛有一种液体的容器中,并且
所述容器经受超声波振荡。
这样的一种方法可用于内科、外科或其它实验室器具的清洗,这些器具在二次连续使用中间需要消毒。
上述类型的方法早已成为公知,其中,液体是例如包含一种溶剂的水,超声波振荡将有机物,例如污染了需要清洗的器具表面的细菌,松开并驱散到液体中。在超声波作用过后,使器具经受已知类型的消毒,例如将器具浸入一种液体消毒剂,或者使器具承受紫外线辐射,或者通过烘烤。这样一种方法有其缺陷,一方面,就是实行这种方法是费时的,因为它包括几个连续的步骤,另一方面,所获得的消毒效果有时是不充分。
另外一种方法也是公知的,其中,液体在经受超声波振荡的同时经受紫外线辐射。由被清洗的器具释放的细菌,在经过一个暴露在其杀菌性能已公知的紫外线辐射下的区域时会被杀死。然而,这样一种方法地效果也是有限的。实际上,可采用的紫外线辐射的所有成分不是杀菌剂。另外,因为紫外线辐射是沿直线传送的,由于器具的存在,在液体中存在从未受到辐射线作用的阴影区。最后,紫外线辐射由于液体而被部分地削弱。因而,要可靠地杀死一个细菌,实际上必须使它经过液体表面附近的区域。这样一种情况的可能性因而减小了,结果消毒效果也减弱了。
本发明目标在于克服上述缺陷。
为此,本发明提供了一种器具消毒的方法,其中:
所述器具排列在一个盛有液体的容器中,并且
所述容器经受到超声波振荡。
其中:
所述液体是至少一种染料的溶液,该染料的吸收波长大致在350nm和1000nm之间,
至少在超声波振荡期间,所述溶液经受光照,所述光照至少在所述吸收波长上,并足以在所述溶液中产生激活氧分子。
在下文中将看到,本发明的方法中对有机物的破坏,依靠因为溶液经受的光辐射传给染料分子的能量而在染料溶液中产生的激活氧分子。因为这种辐射线是在可见光谱中,所以容易产生,且在液体中的传播是很好的,从而即使在远离液体表面的地方也能产生激活氧分子。超声波的作用是加速细菌的释放并转移到光照区。此外,通过一次或多次反射而产生的非直接辐射达到那些本来处在直接辐射的阴影中的区域。对于植物性细菌,这样可达到的消毒实际上是技术意义上的真正的消毒作用,换句话说,对细菌的杀灭超出6位十进制对数(decimal logarithm)。6位十进制对数的杀灭意味着106个细菌中存活的不到一个。
所述溶液被加热到介于大致37°和大致40°之间的一个温度是有利的。
根据本发明的一个特性,给所述溶液加进一种碱,从而使它的pH值至少等于9。
即使对于比植物性细菌更具有抵抗力的形成孢子的细菌,也能获得真正的消毒作用。
根据本发明的另一个特性,从下列物质中至少选出一种加入所述溶液:过氧化氢,能够产生过氧化氢的物质以及能够产生活性氧的物质。
避免了前述碱化作用的缺陷,即使对于形成孢子的细菌也总是能实现真正的消毒作用。
本发明还涉及一种采用上述方法的装置,它包括:
-一个容器,以容纳需要消毒的器具和淹没所述器具的至少一种染料的溶液,
-连接到所述容器的装置,以产生超声波振荡并将振荡传送给所述容器,以及
-至少在所述超声波振荡期间使所述溶液经受光照的装置,光照至少在所述染料的吸收波长上,并足以在所述溶液中产生激活氧分子。
参考本发明装置的简单剖视示意图,即附图1,阅读下述执行本发明的方法的例子,将能更好地理解本发明。
现在要描述的器具消毒方法由图1所示装置执行。
该装置包括一个容器2,以容纳需要消毒的器具1,并充满足以淹没器具1的液体6。
容器2属于已知超声波类型,例如包括由电子线路31控制的压电换能器3,压电换能器3附着在一个自身附着于容器2的底部的匹配衬垫32上。换能器3以一种已知方法将线路31的控制信号转变成一种超声波振荡,振荡经由匹配衬垫32传送给容器2。
这儿,液体6的表面61被一个光源装置所照射,在此情况下,光源是一个连接到控制电路41的灯泡4。此灯泡4是一种已知类型的白炽灯泡。
加热电阻器5通过附着于容器壁而固定在容器2上,它们是与一个电气控制回路51连接的。液体6是至少一种染料的溶液,染料从下列染料种类中选出:呫吨(荧光素、亚甲蓝、若丹明B、前黄素、孟加拉桃红、曙红)、卟啉、酞花青、花青、吖嗪、恶嗪、苯醌和靛蓝。
在染料的吸收波长上,光程为10mm时,溶液的光密度处于0.3到3之间。该光密度由一种已知类型的装置测得的,例如由飞利浦斯尤尼卡姆商行制造的双光束分光光度计。
当染料溶液和仪器1装入容器2后,电路31接通,使得容器2经受到压电换能器3的超声振荡,在这同时,电路41也接通,因而溶液6的表面承受灯泡4的光照。
容器经受超声振荡的时间在10至15分钟之间,但这些值不是决定性的。
溶液6的表面经受灯泡4光照的时间至少等于超声振荡的时间,但如将要在后文中看到的,这时间可以更长并且达到40分钟。
既然这样,并正如本技术领域中的熟练者很容易理解的,使超声振荡间歇地发生,但其总持续时间保持与前面的时间大致相同,这可能较为有利。
本文中,灯泡4是一种250W的白炽灯泡,安装在离溶液6表面15厘米处,这大致相当于0.5W/cm2的可见光谱范围内的平均照明度。也可以采用一种脉冲灯泡,它以闪光的形式发出光能。在这种情况下,灯泡经过调节,使得照明度平均值为0.5W/cm2。当然,并且也很容易理解,该照明度值不是决定性的,可以选择一个不同的照明度值,只要它足够大因而在溶液中能产生激活氧分子。
满足了这些条件,照明度越大,最小光照时间就越小。溶液6并不只限于通过其表面61受到灯泡的照射,如果容器2是透明的,可以提供几个光源从所有侧面照射溶液6。
激活氧分子的产生可通过进行一种已知的光致氧化作用试验而揭示出来。在化学试验中,可以提到α-萜品烯试验,该试验在激活氧分子存在情况下,产生驱蛔脑,以及,在物理实验中,对荧光的直接分光探测为1.27μm。
词句“激活氧分子”意味着一种氧分子,其中,分子中的电子分布和/或者分子中电子的数量被改变了。现在,已经知道一种物质的化学特性与该种物质中电子的分布和/或者电子的数量有关。
溶液中产生的激活氧分子是从空气溶解于溶液中的氧分子得到的。
这种激活不直接发生,而是由一种称为激活剂的媒质所引起的。此情况下是由染料所引起。实际上,一种染料的众多分子或者分子的混合体吸收其波长等于或与称作为最大吸收波长的一个特征波长密切相关的光线。这些大致包括在350nm到1000nm之间的吸收波长显然对应于该染料表观的颜色的补色。
染料吸收的光能被转换成电子能量,并且激活剂进入一个所谓的电子激活状态。这个状态是不稳定的,而且激活剂倾向于通过释放超出的能量而回到称作为基态的正规状态。
当考虑到氧分子时,这种作用可以采取两种不同的有效方式:
1)第一种方式是电子能量传递给氧分子。后者按序进入一个受激的电子状态,称为单一线(这个专业术语出自于量子理论考虑了电子的磁性的事实)。
在这个相应于电子的一种不同分布的单一线状态中,氧具有较显著的化学特性。它成为比在基态时强得多的氧化剂。对于一种激活了的物质,它在稀薄的气相中时有一个特殊的平均寿命期,为45分钟,在水溶液中时为4微秒。这增大了它碰上一个冲击分子从而使该分子氧化的可能性。
2)第二种方式是染料的一个电子转移给氧分子。后者具有增加的电子数,从而具有深刻变化的化学特性。所获得的物质,符号定为0.2,名称为过氧化氢。它还具有一种特殊的反应性,但不同于单一线氧。
对于一种给定的激活剂,这两种现象能同时观察到,其百分比依环境而定。单一线氧和过氧化氢可以通过各种激活剂的混合物获得,一些激活剂产生单态氧,而余下的一些则起电子转移者的作用(换句话说产生过氧化氧)。
这两种激活氧物质将特别地破坏包括那些生物起源物质的有机分子不饱和功能。
就诸如细菌、酵母、孢子或病毒等污染了仪器1的有机物来说,上述作用导致了保护膜完整性的腐蚀,从而造成了这些有机物的破坏。
当需要消毒的器具被形成孢子的细菌污染后,通过利用一种强碱使溶液碱化,直到其pH值等于或大于9,消毒的能力显著地提高了。通过控制电阻器5可以同时加热该溶液,因而溶液的温度一般在37℃到40℃之间。
然而,这种操作要求对装置进行漂洗,如果该容器或仪器含有铝、未处理过钢、铜、旧铬或者黄铜成分,这种操作是不可能进行的。实际上,我们被限制于使用不锈钢或者镀铬材料、塑料材料或特氟隆。
为避免上述缺陷,从而能使用所有材料,不是将溶液6碱化,而是在其中加入过氧化氢或者类似物质,以产生过氧化氢或活性氧。在能够产生过氧化氢或活性氧的物质中,采用粉末状并且一旦放入溶液中就能产生过氧化氢的物质较为有利。在这些物质中,可提及的如过硫酸盐、过水合脲、过碳酸钠、过单硫酸盐。
过氧化氢H2O2通过分解释放出大量活性物质,加进到光照作用下释放出的激活氧分子,增强了消毒能力,特别是对于形成孢子的细菌。
现在要给出实施该方法的例子及所获得的结果。例3和例5到例10显示出对于用已知方法特别难以杀灭的形成孢子的细菌所获得的真正的消毒效果。例8到例10显示采用几种染料溶液代替一种染料的溶液而达到的光照时间的减少。
例1
采用的染料溶液是一种亚甲蓝溶液,在吸收波长(本条件下为655nm)上测得的溶液的光密度约为2.5。
该溶液被一种悬浮在水中的植物性细菌黄体素八迭球菌以每毫升3.8×107个细菌的比例所污染。
该溶液装在一个前述类型的超声波容器中,并受到安装在离开液体表面15cm处的一个250W的白炽灯泡15分钟的光照,在同一时间,溶液也受到超声波的协同作用。
对溶液作这样的处理后,将溶液的几个试样接种在一种营养基中,并在温度为37°的一个细菌培养器中放48小时。结果未出现可检出的微生物群,这意味着灭菌效果超出6位十进制对数。
例2
采用与例1中相同的染料溶液。
不同于在例1中用悬浮的植物性细菌污染溶液,而将溶液装在超声波容器中,在容器两端都放置开口的玻璃试管。在每支试管的内壁,将附着的6.5×106个需氧类型的ATCC7593脂肪嗜热杆菌加以干燥。这些直径2.5mm、长度45mm的试管因其形状及内壁的污染而很好地模仿了采用本发明的方法清洗的内科及外科器具。
试管所浸入的染料溶液经受40分钟同例1中一样的光照,并受到超声波15分钟的共同作用。
这样处理的结果,通过在营养基中37℃温度下将试样培养48小时而表明对细菌的杀灭近于3位十进制对数。
例3
采用与例1中相同的染料溶液。
该溶液被一种悬浮在水中的需氧型形成孢子的细菌ATCC6633枯草杆菌以每毫升1.9×106个孢子的密度污染了。
溶液中加入一种强碱,从而获得大约为12.7的pH值,溶液盛装在超声波容器中,加热到40℃,并经受35分钟同例1中一样的光照,和15分钟超声波的协同作用。
这种处理的结果显示出对孢子的杀灭超出6位十进制对数。
例4
采用与例1中相同的染料溶液。
该溶液被植物性细菌黄体素八迭球菌所污染,同例1一样。
溶液中加入一种强碱,从而获得约为12.7的pH值,溶液装在超声波容器中,并受到10分钟与例1中一样的光照,同时受到超声波的协同作用。
这样处理的结果显示出对细菌的杀灭超过7位十进制对数。
例5
采用与例1中相同的染料溶液。
这种溶液由形成孢子的细菌枯草杆菌污染,同例3一样。
溶液中加入十倍体积的过氧化氢,并加热到40℃,然后经受40分钟同例1中一样的光照,和10分钟超声波的协同作用。
处理的结果显现出对孢子的杀灭超过6位十进制对数。
例6
采用与例1中一样的染料溶液。
溶液装在超声波容器中,其中,玻璃试管象例2中那样放置。在每个试管的内壁附着了2.7×106个需氧型细菌孢子C.I.P7803孢子生植杆菌。
在溶液中加入十倍体积的过氧化氢,溶液加热到40℃,并经受40分钟同例1中一样的光照,和15分钟超声波的协同作用。
这种处理的结果显示出对孢子的杀灭超过6位十进制对数。
例7
采用与例1中相同的染料溶液。
该溶液被形成孢子的细菌枯草杆菌污染,同例3中一样。
在溶液中加入过硫酸铵,溶液经受40分钟同例1中一样的光照,和15分钟超声波的协同作用。
该种处理的结果表明对孢子的杀灭超出6位十进制对数。
例8
采用二种染料即亚甲蓝和前黄素的溶液,该溶液在分别655nm和450nm的吸收波长上测量到的光密度分别约为2.5和1。
该溶液被形成孢子的细菌枯草杆菌污染,同例3一样。
溶液中加入10倍体积的过氧化氢,溶液加热到40℃,并经受30分钟同例1一样的光照,和15分钟的超声波协同作用。
处理的结果表明对孢子的杀灭接近7位十进制对数。
例9
采用三种染料的溶液,即孟加拉桃红、曙红和若丹明B的溶液,在分别为548nm、520nm和540nm的吸收波长处测量到的该溶液的光密度分别约为1.5、1.5和2。
溶液的污染、处理及处理结果与例8中的相同。
例10
采用5种染料的溶液,即亚甲蓝、孟加拉桃红、曙红、若丹明B和前黄素的溶液,在分别为655nm、548nm、520nm、540nm和450nm的吸收波长处测到的溶液的光密度分别约为2.5、1.5、1.5、2和1。
溶液的污染、处理及处理结果与例8和例9中相同。