医用微波消毒箱的研制

　　目前, 医疗器械的物理灭菌方法主要是热力灭菌和电离辐射灭菌。热力灭菌中的干热和湿热均属于高温灭菌, 存在对物品的高温损坏和作用周期长的缺点; 而电离辐射灭菌则不适合医院使用。

　　近年来, 微波消毒方法有较快的发展。国外早在 20 世纪 60 年代前后就有微波消毒的研究报道, 国内军事医学科学院亦在 70 年代开展了微波应用于医疗器械灭菌的研究。本研究的目的是利用微波的热效应和非热效应原理, 设计出适合医疗器械快速灭菌的微波设备, 现将研究结果报告如下。

　　1 设计原理

　　微波的热效应属于介质型加热升温, 即强制物体体内水分子自身进行摩擦运动, 使物体内外同时加热, 微波能量直接转换成热能, 获得快速升温的效果。微波场中的微生物分子的水分子被微波高频磁场作用极化成极性分子,同时以每秒 24.5 亿次的速率反复振动摩擦, 使其迅速升温, 致使细菌蛋白发生变性, 导致细菌死亡。

　　另外, 微波的非热效应是在微波场中, 微生物在电磁场力的作用下, 生物膜面上发生电位变化, 导致生物膜的电子和离子重新分布, 从而扰乱了生物膜的功能。再则, 微波场还可导致微生物分子中的氢键松动乃致断裂。上述因素均可使细菌死亡。

　　2 电路原理及方框图

　　当微波加热设备在接通电源后, 由微波发射管产生连续的高频电磁波( 频 率 为2450MHz), 然后经过波导管传送到加热器内,再由模式搅拌器将微波场均匀分布, 作用于加热器内的物质上, 产生热效应和非热效应。方框图如下。

　　3 设计技术指标

　　(1)电源电压: 单相~220V±10%, 50Hz

　　(2)输入功率: 1.5kW, 5A

　　(3)微波输出功率: 720W

　　(4)微波工作频率: (2450±50)MHz

　　(5)场强均匀性: ≤20%

　　(6)微波漏能: ≤1.0mV/cm

　　(7)时间控制: 0~120min

　　(8)灭菌时间: 5min

　　(9)腔体尺寸: 330mm×360mm×2280mm

　　(10)外行尺寸: 530mm×420mm×3450mm

　　4 微波消毒箱性能测试

　　4.1 微波场强均匀性测试

　　4.1.1 水杯法测试 取 4 只规格相同、容量一致的 200mL 玻璃烧杯, 各装入 100mL 蒸馏水, 分别放在微波消毒箱内转盘的四角上, 启动微波消毒箱, 照射 60s, 观察并记录各水杯内的温度。

　　4.1.2 生物效应法 采用 1.5cm 直径的不锈钢片作为染菌载体, 每个载体上均匀污染50万个枯草杆菌黑色变种(ATCC9372) 芽胞。然后, 分别布放在微波消毒箱内转盘上, 沿十字交叉方向, 每距离 2cm 布放 1 个菌片, 直到转盘边缘, 覆盖两层平纹吸水棉布。启动微波照射2min, 对每个菌片分别进行活菌记数, 计算每个菌片的细菌下降率, 进行统计学处理。