專利名稱：用氧氣/臭氧混合物來消毒醫療保健場所的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于醫療保健場所、公共衛生場所等的消毒系統，用以消除對常規消毒和殺菌系統有抗性的殘留微生物或至少將其減少至可接受的水平。
背景技術：
盡管在過去幾年中，對醫院和其它醫療場所做了大量的預防工作，但是由日益增多的一系列的耐藥菌(有時指“超級病菌”)所造成的威脅生命的感染發生率顯著增加，目前，其對全世界的醫務人員提出了一個嚴竣的問題。根據雜志“Science”(2008年7月) 的評論，2006年在美國可歸咎于醫療場所細菌感染的死亡數量超過了同年因艾滋病(HIV/ AIDS)而死亡的人數，而且在美國每年因此而死亡的人數可能會多達70，000人，盡管醫護人員盡了最大努力適當地清洗他們的場所和其內部的設備。基于醫院的感染(院內感染)的主要病原體(細菌)是艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和抗萬古霉素腸道球菌(VRE)。在美國，所有急癥護理的住院治療中約5%發展為院內感染，其中發病率為每一千個病人中每天有五例感染，且增加的支出超過45億美元(Wentzel R，Edmond M D，‘‘ The Impact of Hospital Acquired Blood Stream Infections, " Emerg. Inf. Dis. , 3 月 _4 月2001 :7(174))。如果該比例應用于美國的7000個急癥護理機構收治的3500萬名患者， 則估計每年會有200多萬個案例發生。估計院內感染會翻倍，至少所有住院患者的死亡率和發病率的危險性會翻倍。醫療場所中耐藥菌的顯著并逐漸增加的發生率已經被一些人稱為“靜默的流行病”。在國際上，世界衛生組織(WHO)調查了代表四個WHO地區(歐洲、東地中海、東南亞和西太平洋)的14個國家的55家醫院，報告指出平均8. 7%的醫院病人患有院內感染。WHO 估計在任何時候全世界都會有超過140萬人遭受院內感染。本文中特別關注的是艱難梭菌和MRSA。近年來，艱難梭菌并不常見，但是在世界的一些地區目前開始流行。實際上，通過無法估量的財政和健康負擔，現在艱難梭菌被越來越多的公共衛生人員公認為世界性流行病(大規模流行病)。MRSA已經被美國骨科醫學會鑒定為外科手術的唯一最大的問題，近期的雜志文章同樣認為其構成“靜默的流行病”。根據當前醫療場所的清洗和消毒程序，艱難梭菌和MRSA以及前述大腸桿菌、綠膿桿菌和VRE都不能被有效地處理并隨后被消除，因此，這些病原體的菌落會積聚在醫療場所中，特別是在多孔表面，如地毯和織布上。對抗并殺死由諸如綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌等的細菌引起的院內感染的嘗試遭受下述阻礙細菌生長在保護它們不受不利環境因素的影響的生物膜中。生物膜是在其中細胞可彼此粘附和/或粘附到表面的微生物的聚集體。它們通常嵌入自身生成的胞外聚合物(EPS)的矩陣中，聚合的集聚物通常由胞外DNA、蛋白質和多聚糖組成。在水蒸汽存在的情況下，生物膜形成于例如醫院環境下的表面上。浮游(單細胞)模式的自由漂浮的微生物附著到表面，如果不及時清除掉，這些微生物就會更長久地將其錨定于該表面。這些第一菌落為其它細胞的到來提供更加多樣化的附著點，從而開始構建將生物膜結合在一起的矩陣，并為以后到達的細胞提供另外的錨定點。生物膜通過細胞分裂和補充的組合而增長。當生物膜建立時，集聚的細胞群體顯然會越來越能對抗抗生素。還有報告指出生物膜細菌應用化學武器來抵抗殺菌劑和抗生素 (#JAL Biofilm Bacteria Protect Themselves With Chemical Weapons“ ，Dr.Carsten Matz et. al., Helmholtz Cetre for Infection Research, Brauschweig, reported on lnforniac. com,2008 年 7 月 23 日)。生物膜中生存的細菌與浮游形式的同種菌的特性顯著不同，因為該膜的密集和受保護環境允許它們以不同方式共同合作并相互作用。傳統的抗生素治療通常不足以根除慢性感染，其頑固性的一個最主要的原因似乎是細菌在保護它們不受不利環境因素影響的生物膜中生長的能力。而且越來越關注的問題是使用潛在的致命細菌的威脅生命的生物恐怖分子和戰爭攻擊。一些最致命的細菌，例如炭疽，對常規的消毒劑和消毒處理具有高度抵抗性。公共場所上具有這類細菌的污染物對人的生命構成重大威脅，用現有的方法幾乎不可能將這類殘留的細菌消滅掉。現有技術的簡要參考目前醫院和其它醫療場所的衛生處理方法已經變的越來越無效，從而導致整個場所積聚了致命的細菌。在大多數國家(即使不是所有國家)，醫療供給的成本日漸高漲，這使得它們僅愿在清洗和消毒方法上花費最低限度的時間和努力。含氨和不含氨的氯消毒解決方案是常用的，但是其僅顯示出有限的成功。更加困難地是，這樣的解決方案不能用于通常安裝在病房、恢復房間、手術室等中的電子設備。汽化過氧化氫(VHP)應用于光滑表面時的效力很高，但是應用于多孔材料和織物時的效力很小或沒有效力。此外，VHP對電子設備的破壞性很大。一旦非醫用表面，諸如地毯、織布、床墊、天花板中的多孔材料等中充滿了高度耐藥病原體，特別是產孢子菌如艱難梭菌，則用現有的殺菌劑和方法不能將其有效消滅。已知臭氧是強有力的抗細菌、抗真菌和抗病毒劑。在過去的100多年，臭氧一直被用于水凈化。已知臭氧可有效地對抗其中的軍團桿菌、大腸桿菌和假單胞菌群。然而，用于醫療場所的臭氧是有問題的。含有臭氧的解決方案在加溫時易爆。臭氧對那些暴露于其中的人在醫學上是有害的，如果臭氧超過了低安全暴露水平，則會造成對眼睛和黏膜的刺激、肺氣腫和慢性呼吸道疾病。此外，臭氧被普遍認為有害于環境。申請人:Arts等的加拿大專利申請2，486，831公開了使用臭氧和紫外線輻射的組合來凈化房間(如可移動的隔離房間、醫院病房等)內的空氣。通過包含暴露于臭氧中的過濾器的便攜式裝置使空氣流動。于2008年8月5日授權的專利權人為Cumberland等的美國專利7，404, 624描述了一種使用含有臭氧濃度、過氧化氫濃度、溫度和濕度的特定組合的大氣并持續特定時間來減弱空氣中過敏原、病原體、氣味和揮發性有機化合物的方法。該專利包含處理住宅房間的實驗性描述，有效地處理房間內空氣中的芽枝霉菌孢子和青霉菌/曲霉菌，但是沒有給出精確條件的細節，沒有處理房間內污染的表面的示例或公開內容。該專利一般地性公開了臭氧濃度、過氧化氫、濕度和溫度的所選條件在臭氧濃度為6-9ppm之下時可高效殺死空氣傳播的霉菌和真菌，但是沒有公開所使用的精確條件。該專利一般性地提出了在大氣中使用2-10 111臭氧、為大氣臭氧濃度的75(%-150(% (按重量計)的過氧化氫，溫度為 15-27°C，且時間為0. 5-3小時。很多其它空氣傳播的病原體，包括細菌可通過該方法來處理，但是沒有提供實驗證據。因此，需要一種用于消毒醫療場所的房間(包含其中所有的內容物)的有效而經濟的系統。該系統應將所有污染的空間內的至少五種上述細菌量大幅度減少(99. 999%或更高)到臨床和公共衛生值。此外，需要實現該水平的微生物去污染，以使該空間僅有極短的時間不能用于醫療，同時保持房間內的電子設備或其它設備的安全和無害。因此，去污染過程在該系統運行時無需將處理的空間內的內容物騰空。
發明內容
一方面，本發明提供了一種用于所有醫療場所、移動或固定的以及其它重要的基礎場所(如學校和政府建筑物)內的房間及其內容物的臭氧消毒系統。使用該系統將含臭氧的氣體傳送并應用于房間內所包含的表面和設備以及物體。該應用可通過氣態大氣與表面的簡單接觸來完成，或在難以清洗的表面(如織布、地毯和其它纖維狀表面)的情況下， 可通過物理攪動表面的清除系統(硬毛刷、高壓噴氣機等，有時在本文中指“刷洗”)來完成。以控制的濃度來應用含臭氧氣體，并且在一些情況下，已經發現升高壓力可有效摧毀環境中發現的重要病毒、細菌和真菌病原體(包括但不限于五種特別讓人頭疼的細菌艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、MRSA和VRE)。除了有效消滅給定空間內霧化的病原體，本發明的系統還允許操作員通過物理攪動動作并在適當壓力下以預定濃度的臭氧將含臭氧的氣體直接應用于房間內的問題表面。該系統還包括用于將殘留臭氧從房間大氣中去除的臭氧自毀裝置。整個系統是便攜式的，因此，該系統可根據需要從一個房間移到另一房間，且對于房間內的設備無害。一旦完成了殺菌過程，房間即可在20分鐘內恢復醫療用途，其大氣中的殘留臭氧水平在可接受的 0. 04ppm或更低。
附圖中的圖1為根據本發明實施例的位于待消毒房間內的設備的示意圖；圖2A和圖2B為用于本發明實施例的物理攪動系統的示意圖；圖3為根據本發明的處于便攜的運輸模式的設備的示意圖；圖4為用于產生一些下文所報告的試驗結果的試驗設備的示意圖；圖5為用于產生下文實施例10所報告的結果的試驗設備的示意圖。
具體實施例方式根據本發明某些實施例的系統的一個顯著特征是調節用于消毒目的的臭氧/氧氣混合物的壓力。已經發現，在很多情況下，對房間及其內容物的細菌污染的有效消毒可最好通過將房間內具有含約IOppm至約IOOppm臭氧的臭氧/氧氣混合物的大氣壓力增加到高于正常大氣壓力的壓力，例如約14. 7psi至約IOOpsi來實現。也可使用局部壓縮空氣噴射器，其將會消除對升高房間內總壓力的需要。在去污過程之前，升高房間壓力需要對房間進行初始密封。對于很多進行醫療操作的房間，例如手術室而言，這是一個簡單的過程，原因是這樣的房間被設計為在用于醫療操作的時候基本上是封閉的。對于其它房間，這可能需要進行一些重要的初始準備。此外，本發明優選實施例在消毒氣態大氣中采用過氧化氫以及臭氧。當使用臭氧和過氧化氫的時候，不必增加房間內的壓力。可能在醫院環境中導致院內感染的特別頑固的細菌，即艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、MRSA和VRE沉積在醫院環境的表面，例如，不銹鋼表面、陶瓷表面和大理石表面，并很快形成微生物繁殖的生物膜。根據本發明優選實施例，在適當的濕度下，通過化學攻擊生物膜以將微生物暴露于臭氧和過氧化氫的殺菌動作下，或通過所采用的臭氧/過氧化氫組合干擾生物膜中的細菌細胞的活動，或將其(或可能與其它機制)組合，用過氧化氫和臭氧的組合來處理可摧毀生物膜中的細菌。因此，根據本發明優選實施例，一方面，提供了一種對抗房間內封閉空間內的和房間內表面上的生物膜中所含的細菌的方法，該方法包括在房間內產生消毒大氣，其包含濃度為2_350ppm(按重量計)的臭氧，和量為 0. 2-10% (重量)且相對濕度為至少60%的過氧化氫；將其中具有活細菌的生物膜攜帶表面暴露于消毒大氣中至少30分鐘的時間，足以有效殺死膜中的細菌；以及隨后將臭氧從所述大氣中去除，降到0. 04ppm或更低。優選地，消毒大氣具有至少65%的相對濕度。另一優選實施例提供了一種用于對房間和其中的表面進行消毒來對抗微生物細菌艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、MRSA、VRE、枯草桿菌和/或炭疽中的至少一種，其包括將房間和其中的表面暴露于包含有效量的臭氧和有效量的過氧化氫的氣態大氣中一段時間(可基本減少表面上的細菌水平)，以及隨后去除房間大氣中的殘留臭氧，降到安全低水平。在對醫療場所中富有的且其上的細菌是頑固的且難以摧毀的不銹鋼表面消毒時， 至少部分地由于這些細菌在這樣的表面上的生物膜中生長的原因，所以用或不用物理攪動，該方法都特別有效。該方法還可有效摧毀并抑制炭疽細菌，如其對抗已經建立的炭疽代替物、枯草桿菌的有效性所證明的。根據該實施例的另一方面，提供了一種用于對房間、其內部的表面和設備進行快速消毒的便攜式系統，包括臭氧發生器，用于將含有臭氧的氣態混合物排入房間；臭氧控制器，適于控制排放的臭氧量；過氧化氫源，用于將控制量的過氧化氫排入房間內；裝置，用于將過氧化氫和臭氧排入房間內；濕度調節裝置，適于增加或降低處理期間的房間內的相對濕度；以及臭氧去除器，適于去除臭氧，將其降為房間大氣的安全水平，以隨后供人使用。該系統有時有利于增加所述方法的有效性并縮短其持續時間，以在升高的壓力下操作，甚至當在消毒氣體中使用臭氧和過氧化氫兩者時操作。因此，根據本發明的另一方面，提供了一種對醫療場所的房間消毒的方法，包括將包含有效量的氧氣和過氧化氫的氣體混合物引入房間內；
將房間內的壓力升高到超過大氣壓力，或引入增壓的氣流；在房間內的纖維狀和多孔表面暴露于相對濕度為至少60 %的含有過氧化氫和臭氧的大氣的增壓氣流中的同時，對所述表面進行物理攪動；將房間壓力恢復至大氣壓力；以及將殘留臭氧從房間的大氣中去除，降到安全水平。優選的臭氧量為處理氣體大氣的約百萬分之20-350，更優選為百萬分之20-200， 甚至更優選為氧氣/臭氧氣體混合物的百萬分之20-90，且最優選為35-80ppm臭氧。優選的過氧化氫量為應用于使用含有0. 2-10%、更優選為1-5%的過氧化氫的水溶液的房間處理大氣的量。在以下所描述中，所使用的過氧化氫的百分比有時根據這些溶液的百分比來表達。這些量的選定是為了不會對處理房間內的其它設備產生嚴重的毒害影響。可根據蒸發為消毒大氣的過氧化氫水溶液的體積、待消毒的房間體積以及起始溶液中的過氧化氫濃度來計算消毒大氣中的過氧化氫量。房間和其表面暴露于含臭氧大氣下的時間適合為30 分鐘至約120分鐘，優選為約60分鐘至約105分鐘，且最優選為約90分鐘。這些時間在某種程度上受到在消毒階段后清除房間的臭氧(降到最高0. 04ppm)和在合理的時間段內將房間恢復至醫療用途的需要的限制，其中從開始到結束的時間一共不超過150分鐘。臭氧清除是最快捷且完全有效的方法。在房間恢復至正常使用之前，應將過氧化氫和臭氧(和它們之間相互作用產生的任何產物)清除掉。本發明優選實施例的另一個顯著特征是在排放器的出口端提供清除系統。該清除系統允許滲透房間內的地毯、織布和類似的表面，以接觸隱藏/偏僻的孢子和/或細菌菌落。可人工操作清除系統，其中操作員穿戴防毒服和防毒面具來保護，或遠程操作或完全自動化。該清除系統可采取一個或多個出口噴嘴的形式，具有關聯的人工操作噴嘴壓力控制。 該清除設備可采取帶有適當硬度的毛的旋轉或固定刷(其單獨使用或與出口噴嘴組合使用)的形式。可使用任何形式的清除系統，其可有效地擾動地毯纖維堆、裝飾織物等，以便進入可能會庇護細菌孢子或菌落的偏僻部分。該系統包括非物理應用，如例如能夠引起物理破壞且會導致纖維狀表面的微小物理運動的空氣噴射、超聲波能量、射頻能量或電磁波。可通過任何已知的方式產生用于本發明的臭氧。在電暈或其它由氧氣產生放電的情況下，本發明的設備優選包括醫用級氧氣的容器。氧氣容器可為在醫療場所中常見類型的含有醫用氧氣的標準增壓容器。來自該容器的氧氣被注入臭氧發生器中，其中通常用高壓交流電對氧氣放電，以將少量氧氣轉換為臭氧并產生氧氣和臭氧的氣態混合物。可通過調節放電的電壓來控制混合物中臭氧的量。合適的臭氧發生器是已知的，且可商購獲得。所產生的臭氧的相對量較小，以百萬分率(ppm)來表示，但這是足以使臭氧作為消毒劑的強度，特別是與根據本發明的過氧化氫組合使用，少量即可滿足所有的需要。優選地，臭氧發生的替代形式可以使用。適當波長的紫外線輻射(其入射到氧氣或空氣)是一種可接受的選擇。在該系統中，來自房間本身的空氣可注入臭氧發生裝置來提供用于轉換為臭氧所需的氧氣。可以使用的其它臭氧發生的方法包括光催化反應、冷等離子體等。為了進行有效消毒，處理空間的相對濕度應為至少60%，優選為至少65%。為了確保該相對濕度，優選將加濕器合并到本發明的系統中，使用來自內部系統儲水器的無菌水來調節并控制排放氣體混合物的濕度。通過該方法，在地毯或織布表面的移動可能發生的排放點實現最有效的消毒所需的濕度。可調節加濕器僅需要將空間的濕度增加至所需水平，并可放置在空間內的任何位置。在使用除臭氧外的過氧化氫時，適當地以控制量將過氧化氫蒸汽應用到加濕器中排放的空氣/水蒸汽，并因此添加到含臭氧/氧氣的氣體混合物中。或者，過氧化氫可應用于用于濕潤目標位置的水中。可以標準濃度的過氧化氫水溶液形式商購獲得過氧化氫。為了用于本發明實施例中，用固定體積的蒸餾水適當地稀釋已知的過氧化氫濃度的標準溶液。過氧化氫量的標準基于過氧化氫溶液中需要升高相對濕度至所需程度(例如40-80%)的水的已知體積。據此，可通過引入治療場所的體積以體積％或 ppm(按體積計)來計算過氧化氫的量。根據本發明實施例的某些系統可包括溫度調節器和氣體混合物的控制器。這可以是入射的氧氣或產生的氧氣/臭氧混合物在排入房間大氣之前通過其中的簡單加熱器/冷卻器。雖然使用外部房間加熱系統和恒溫器對房間溫度的簡單調節可很有效，但是優選的是調節排放的氣體混合物的溫度，以對地毯和織布進行最有效的處理。去除病原體的臭氧和臭氧/過氧化氫的理想溫度范圍為15°C至30°C。本發明的系統還包括臭氧去除裝置。該裝置是已知的，且可商購獲得以用于本發明。根據房間大氣的體積和臭氧去除裝置的容量，可將一個以上這樣的裝置合并在本發明的系統中。合適的臭氧去除裝置是那些以活性炭作為去除介質的裝置。這些裝置反應非常迅速，且不會導致危險的反應產物的形成。這些裝置的內含物可使處理的場所中的臭氧被清除掉并快速恢復到正常使用中，這是醫療場所涉及的一個重要的特征。其它類型包括基于諸如氧化錳或其它金屬氧化物等催化劑的系統，其可受熱來去除濕氣，以及與含有鉬或鈀的其它金屬組合使用的熱分解(thermal destruction)。附圖中的圖1示出了病房手術間10，其已經關閉，以通過根據本發明實施例的方法來消毒。該手術間基本上被密封封閉。手術間內部有氧氣增加筒12，其可將氧氣注入加濕器14，并因此注入臭氧發生器16，其包括可變電壓的電動排放板，用于調節所產生的臭氧量。加熱器和壓力控制器(未示出)可設置在臭氧發生器的入口附近。氧氣/臭氧氣體混合物的輸出經由房間出口 18、20進入手術間10的大氣，并經由排放棒22A和/或22B進入清除裝置24A和24B (為安裝在各自排放棒22A、22B的出口端的擦洗刷的形式)。通過外部控制面板沈經由各自電連接觀、30、32和34來控制和調節所有加熱器、壓力控制器、供應至臭氧發生器16的電壓和由加濕器14供應的濕度。擺動風扇34和臭氧自毀過濾器裝置36也設置在手術間。過氧化氫水溶液的容器19和所連接的鼓風機21設置在手術間10內，在手術期間，該鼓風機按照控制量將蒸發的過氧化氫吹入排放棒22A和22B以與其中臭氧/氧氣的輸出混合。通過其與控制面板沈的連接來調節鼓風機21而對所供應的過氧化氫的量進行控制。在替代的設置中，可將過氧化氫從發生器19供應至加濕器14。附圖中的圖2A和2B更詳細地示出了用于本發明的附接至各自排放棒22的出口端和排放端的清除裝置24A和MB。清除裝置24A在其末端具有出口噴嘴38A，和安裝在排放棒22A的靠近排放端處的一般圓形板40。排放棒22A穿過板40的中心孔42。板40具有安裝在其下表面的刷毛46A，其繞出口噴嘴38A設置了兩圈，并向下延伸正好超過出口與噴嘴38A的距離。在使用的時候，氧氣/臭氧氣體混合物或氧氣/臭氧/過氧化氫氣體混合物以較高壓力從噴嘴38A中排出，并在操作員在用刷毛46A擦洗地毯表面區域的同時，所述氣體混合物可由操作員握持排放棒而導向地毯表面。圖2B示出了替代的但基本相似的設置，其中板40被輪式平臺44代替，該輪式平臺44載有兩個轉動刷46B和三個噴射出口 38B (用于在壓力下輸送氧氣/臭氧/過氧化氫， 并位于轉動刷46B的前面。附圖中的圖3示出了根據本發明的系統的便攜性。各部件采用圖1中的編號。提供了一個四輪小車48，系統的所有組成部件都可放置在該小車上，以便于從一個房間運送到另一個房間。可將儀表和控制面板可分開運送，并在如圖1所示，設備放置在另一個房間使用時重新連接并設置在外部。當系統在使用的時候，將小車48挪出去，但在使用后，將組件裝載在其上，以運送至另一個房間或存儲。根據前面對系統的組成部件和其相互連接的描述，系統的操作將會很容易地顯而易見。載有組成部件的小車48被推入帶消毒的房間10，且部件分布在房間周圍并連接在一起，如圖1所示。穿戴防毒服和其它適當的防護服的操作員進入房間并手持排放棒22。封閉房間。在控制面板沈上設置處理條件，且將設備開啟，以使氧氣/臭氧/過氧化氫氣體混合物以控制的臭氧濃度、過氧化氫濃度、相對濕度、溫度和升高的壓力從噴嘴38中排出。 操作員將噴射的氣體混合物噴施于房間內的地毯表面、織布表面和其它吸收表面，同時用刷毛46擦洗這些表面。由于引入氧氣/臭氧氣體混合物，所以房間的壓力升高為超過大氣壓力。通過控制面板沈不斷監測房間內的壓力以及溫度、濕度和臭氧濃度，以確保操作員的安全工作條件。房間內光滑表面可無需清除裝置的動作，但是可通過與房間內大氣的接觸而被令人滿意地消毒(特別是在過氧化氫和臭氧組合使用時)。擺動風扇34在整個過程都運行，以使氧氣/臭氧混合物在整個房間內循環。在整個過程的預設定時間之后，且在已經將所有合適的吸收表面擦洗之后，通常時間不超過90分鐘，關掉過氧化氫源(如果使用)、氧氣源和臭氧發生器。然后運行臭氧自毀過濾器，從而吸收含臭氧氣體，消滅臭氧并從其中排出純氧氣。現在可以將房間打開，與小車48分離的且其上裝載的設備和房間恢復到其正常用途。示例性實施例使用如附圖中的圖4中一般性地示出的實驗室設備來確定本發明中使用的有效條件和最佳條件。將每種需氧測試細菌的單一純菌落，即大腸桿菌、綠膿桿菌、MRSA和VRE用5% 羊血在哥倫比亞瓊脂板中接種。將它們在35°C房間空氣下培育18-24小時。從所述板中選出4-5種分離的菌落，并在胰蛋白大豆培養基中懸浮，以實現使用分光計所測量的 0. 5McFarland濁度標準(1. 5X 108cfu/ml)。通過實施一系列0. 9ml 0. 85NaCL培養基與 0. Iml 原 0. 5McFarland 培養液(6X 10 倍)的稀釋以得到 10—1、10_2、10_3、10_4、10_5、10_6 和 l(TCfu/mL 的溶液。析出三份生物體，每份0. Iml溶液被散播于哥倫比亞羊血瓊脂板的表面。兩套板 (每種生物體12個板)在所示的設備中預選的臭氧濃度(ppm)、濕度和溫度條件下經受臭氧/氧氣暴露。將其它兩套作為對照物，其中沒有臭氧暴露，但保持在室溫下。對于臭氧暴露，使用圖4中一般性示出了該設備。試驗板安裝在消毒室60內，其上游端62具有臭氧進口 64、過氧化氫蒸汽進口 65 (下述實施例1-9中被阻塞)和水蒸汽進口 66。提供了增壓醫用氧氣罐68，用于將氧氣注入臭氧發生器70，配備有交流電板，其中能夠經由輸入控制72將可變電壓供應至所述交流電板。將來自臭氧發生器70的氧氣/臭氧混合氣體的輸出注入消毒室60的臭氧進口 64。 水蒸汽加濕器74將水蒸汽供應至進口 66。消毒室60也包含加熱器/冷卻器(未示出)、 溫度傳感器76、壓力傳感器78、濕度傳感器80和臭氧傳感器82，它們經由各自的線84、86、 88和90電連接至控制面板和監測器92，連接回到氧氣罐68以為了壓力調節目的而控制氣流，連接至臭氧發生器70以控制并調節臭氧量，連接至水蒸汽加濕器74以控制并調節消毒室60內的相對濕度，連接至加熱器/冷卻器以控制并調節室內溫度。在控制面板上預先將這些參數設定至所需值，且在實驗進行的時候自動重新調節這些值。臭氧自毀過濾器94連接至出口 98處的消毒室60的下游端96，以去除在實驗結束時從室60內排出的臭氧。使用安裝在室內的風扇100使氣體在室60內循環，并在實驗終止的時候將其驅除。在將試驗板放置在室60內之后，將其封閉直到每次實驗結束。同時將控制面板和臭氧處理板放置在培養器中。通過顯微鏡讀取板計數，并計算每個板上菌落形成單位的數量。孢子是耐氧的。實施例1在MRSA ATCC 33592上實施一系列上述試驗。將載有微生物的器皿暴露于室內在 20°C和85%相對濕度下的含SOppm臭氧的氧氣/臭氧混合大氣中90分鐘。使用雙份試驗板。連續用培養液將從板上洗掉的10 μ L體積的等分試樣稀釋至最終稀釋因數10_2、10_3、 10_4、10_5、10_6和10_7。準備沒有經過臭氧暴露的控制板，和如上所述的培育了 M小時的板。 洗脫瓊脂板的表面以去除細菌菌落，和析出的洗脫液，以在顯微鏡下檢查。在顯微鏡下計算洗脫液合成物中活性可再生細菌菌落揭示了來自在稀釋度10_2 下的控制板的洗脫液具有19和Ilcfu (雙份試驗板)，且更高稀釋度下的控制板的洗脫液無 cfu，而實驗的臭氧暴露板產生的合成物展示任何所試驗的稀釋度下無cfu。實現了 3. 35對數(log)降低(從8. 3對數降為4. 9對數)。實施例2使用相同的菌株重復實施例1的實驗，但是不同之處在于將試驗板暴露于室內在 20°C和80%相對濕度下的50ppm臭氧(在氧氣中)中。在顯微鏡下計算洗脫液合成物中活性可再生細菌菌落揭示了來自在稀釋度10_2 下的控制板的洗脫液具有374、415、414和423cfu (四份板)，來自稀釋度10_3下的控制板的洗脫液具有33、35、38和37cfu，來自稀釋度10_4下的控制板的洗脫液具有4、1、2和2cfu， 且更高稀釋度下的控制板的洗脫液無cfu。來自處理板的洗脫液的那些揭示了稀釋度10_2 下為27、11、42和58cfu活性菌落，在稀釋度10_3(四份板)下為3、1、3和5cfu，且更高稀釋度下的板的洗脫液無cfu。實施例3重復實施例1的實驗，但使用假單胞菌ATCC 27853作為試驗生物體。使用臭氧暴露、稀釋、培育和試驗的相同條件。在試驗板上，在10_2稀釋度下發現活性菌落數為11和 18，且在10_3稀釋度下發現活性菌落數為5和27。在更高稀釋度下，無可檢測的菌落。相反，控制的非氧氣暴露板顯示了在所有達到并包括以10_6的稀釋度下有無法計數的菌落。 實現了 2. 8對數降低(從7. 9對數降為5. 1對數)。實施例4
重復實施例3的實驗，使用相同的試驗生物體，但是不同之處在于將試驗生物體在室內在80%相對濕度下的含有50ppm臭氧的臭氧/氧氣混合物中處理90分鐘。通過相同的恢復和試驗過程，確定了控制板具有無法計數的菌落。以雙份運行的試驗板在10_2稀釋度下具有212和183cfu菌落數；在10_3稀釋度下具有13和50cfu菌落數，且在更高稀釋度下，無cfu。實施例5重復實施例3的實驗，但不同之處在于使用糞腸球菌(高水平萬古霉素抗性)臨床菌株80269作為試驗生物體，暴露于21°C和80%相對濕度下的35ppm臭氧的臭氧/氧氣混合物下90分鐘。來自控制板(雙份)的洗脫液在稀釋度10_2、10_3和10_4下具有無法計數的菌落；在稀釋度10_5下為402和346cfu菌落數；在稀釋度10_6下為35和25cfu菌落數；且在稀釋度10_7下為Hcfu菌落數。相反，來自試驗板(雙份)的洗脫液在10_2稀釋度下給出78和29cfu菌落數；在10_3稀釋度下為47和6cfu菌落數；在10_4稀釋度下為112 和50 ；在10_5稀釋度下為0和1 ；在10_6稀釋度下為1和0 ；且在10_7稀釋度下為0和1。 實現了 2. 95對數降低(從7. 7對數降為4. 7對數)。實施例6重復實施例5的實驗，使用相同的VRE菌株作為試驗生物體，但是不同之處在于暴露于20°C和80%相對濕度下的50ppm臭氧/氧氣混合物下90分鐘。來自控制板(雙份)的洗脫液在稀釋度10_2、10_3和10_4下具有無法計數的cfu ；在稀釋度10_5下為369和 359cfu菌落數；在稀釋度10_6下為46和46cfu菌落數；且在稀釋度10_7下為9和2cfu菌落數。相反，來自試驗板(雙份)的洗脫液在10_2稀釋度下給出50cfu菌落數；在10_3稀釋度下為小于30cfu菌落數；且在更高稀釋度10_5下為Ocfu菌落數。實施例7重復實施例3的實驗，但是不同之處在于使用大腸桿菌菌株ATCC 25922作為試驗生物體，暴露于21°C和80%相對濕度下的35ppm臭氧的臭氧/氧氣混合物下90分鐘。來自控制板(雙份)的洗脫液在稀釋度10_2、10_3和10_4下具有無法計數的菌落；在稀釋度10_5 下為大于300cfu菌落數；在稀釋度10_6下為95和66cfu菌落數；且在稀釋度10_7下為3 和IOcfu菌落數。相反，來自試驗板(雙份)的洗脫液在10_2稀釋度下給出43和38cfu菌落數；在10_3稀釋度下為25和Icfu菌落數；在10_4稀釋度下為6和15cfu菌落數；在10_5 稀釋度下為3和IOcfu菌落數；且在更高稀釋度下為Ocfu菌落數。實現了 3. 22對數降低(從7. 8對數降為4. 6對數)。實施例8重復實施例7的實驗，使用相同的大腸桿菌菌株ATCC 25922作為試驗生物體，但是不同之處在于暴露于20°C和80%相對濕度下的50ppm臭氧的臭氧/氧氣混合物下90分鐘。來自控制板(雙份)的洗脫液在稀釋度10_2、10_3和10_4下具有無法計數的菌落；在稀釋度10_5下為563和350cfu菌落數；在稀釋度10_6下為74和87cfu菌落數；且在稀釋度 10_7下為7和7cfu菌落數。相反，來自試驗板(雙份)的洗脫液在10_2稀釋度下給出13和 28cfu菌落數；在10_3稀釋度下為8和7cfu菌落數；在10_4稀釋度下為7和5cfu菌落數； 且在所有其它更高稀釋度下為Ocfu菌落數。實施例9
艱難梭菌的菌株(臨床菌株無毒基因(n0nt0Xgenic)#135，加拿大，安大略，金斯敦，皇后大學，醫學院)也用作試驗生物體，但是由于眾所周知生長艱難梭菌菌株很困難 (例如，需要厭氧條件)，所以采用了一些不同的制備方法。將艱難梭菌菌株在12-20預還原的布魯氏菌血瓊脂板上劃線并在35°C下絕氧培育48小時。將每個板浸入5ml的無菌蒸餾水中，且用塑料無菌細菌環將細菌菌落輕微地從瓊脂表面刮掉。將所得的細菌懸浮液混合并使其在室溫下于密封管中靜置20分鐘，以使繁殖體的細菌發生滲透性溶解。將細菌懸浮液在3，000X重力下離心20分鐘，以團聚孢子并保留細菌細胞。將懸浮液丟棄，并將團聚體在5-7毫升的無菌蒸餾水中重懸，并用力將其混合以重懸孢子，保留細菌細胞。重復上述步驟三次來產生包含艱難梭菌孢子的團聚體。為了殺死任何保留的繁殖細菌，將最終懸浮液放置在加熱器中70°C下20分鐘。將孢子存放于 4°C下的100%乙醇中。該制劑產生約1.5X 105Cfu/ml的孢子。孢子制劑的革蘭氏染劑證實懸浮液包含具有非常少的繁殖細胞的孢子。如前所述，將孢子懸浮液在無菌0. 85% NaCL中進行10倍稀釋，然后通過在BAK瓊脂板的表面涂撒每份0. Iml稀釋液。產生的艱難梭菌孢子為約6X 104-2X 106CfU/ml。一些板暴露于如前所示的裝置中的臭氧中，其它板保持為對照物。將試驗板暴露于21°C和80%相對濕度下的35ppm臭氧的臭氧/氧氣混合物下90 分鐘。懸浮液培育是在絕氧條件下進行48小時。來自控制板(雙份)的洗脫液在稀釋度 10_2下具有113和50cfu菌落數，且在稀釋度10_3下為10和IOcfu菌落數；而來自試驗板的洗脫液在任何試驗的稀釋度下都顯示無cfu菌落數。實現了 4對數降低(從4對數降為0對數)。實施例10所進行模擬的在大部分現代醫院所普遍面臨的問題(與諸如地毯和織布等的紡織物的消毒有關)的實驗已經清楚地表明了對更加靜態的氣體環境直接增加氣流壓力具有卓越功效。使用如附圖5中圖解示意的設備。在實驗進行的同時，將室100關閉，在室100 的一端附近處限制固定纖維布材料(無菌紗布)層(圓片)104的支架102，并充滿MRSA并將其干燥，以便形成生物膜。將臭氧豐富的大氣注入室內。將帶有旋轉葉片108的電動風扇106放置于距離紗布3cm處，以便高速將室內氣體吹過紗布，以引起對紗布的物理攪動。 含有暴露的類似浸漬紗布112的碟110置于室100的另一端附近，以便其暴露于室內的基本靜態大氣中。也對控制紗布(其被類似地浸漬但是沒有接受處理)進行了評估。以下表1中報告了結果。在表1中，列A、B、C和D是在10倍稀釋度(通過標準程序所獲得)下的結果。將對經過物理攪動的紗布測量的結果記錄為“直接”。將那些對在基本靜態大氣中的紗布記錄為“間接”。在所有例子中，證明了在80%的相對濕度下在80ppm臭氧和1 % H2A的組合中暴露30分鐘的時間優于所有其它組合(包括H2O2、無臭氧和SOppm臭氧、無H2O2)。在這些實驗中，所采用的關于微生物過程的方法論與上述所描述的其它實驗的方法論相同。因此，已經得出結論是，為了實現在醫院環境(其中一般發現地毯和其它織物)中6-7對數殺菌，臭氧/ 壓力施加器或物理攪動器是必要的。根據所提供的實驗和其它研究，壓力施加器的可接受殺菌的改善增量為約2-3對數(100-1000 X更高)。
權利要求
1.一種用于對抗房間內的封閉空間內和房間內表面上的生物膜中所含的細菌的方法， 其中，包括在房間內產生消毒大氣，所述消毒大氣包含濃度為2-350ppm(按重量計)的臭氧，和量為0. 2-10% (重量)且相對濕度為至少60%的過氧化氫；使其中具有活細菌的生物膜攜帶表面暴露于所述消毒大氣中至少30分鐘的時間，足以有效殺死所述膜中的細菌；以及隨后將臭氧從所述大氣中去除，降到0，04ppm或更低。
2.根據權利要求11所述的方法，其中，所述暴露時間為約30分鐘至約120分鐘。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述消毒大氣中的所述臭氧濃度為 20-200ppm。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述消毒大氣中的所述臭氧濃度為35-100ppm。
5.根據前述任一權利要求所述的方法，其中，所述過氧化氫的量為0.5% -10%。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述消毒大氣中的所述過氧化氫的量為 1% -5%。
7.根據前述任一權利要求所述的方法，其中，所對抗的所述細菌為艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、抗萬古霉素腸道球菌(VRE)或其兩種或多種的組合。
8.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的方法，其中，所處理的所述細菌為枯草桿菌、炭疽或其組合。
9.根據前述任一權利要求所述的方法，其中，還包括使所述房間內的多孔和纖維狀表面暴露于所述消毒大氣中的同時經受物理攪動。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，通過應用刷毛來進行所述物理攪動。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，通過應用氣壓噴射機來進行所述物理攪動。
12.根據權利要求9所述的方法，其中，通過應用能夠引起物理破壞的超聲波能量、射頻能量或電磁波來進行所述物理攪動。
13.根據前述任一權利要求所述的方法，其中，所述生物膜攜帶表面暴露于所述消毒大氣的局部氣流中。
14.根據前述任一權利要求所述的方法，其中，當所述生物膜攜帶表面暴露于所述消毒大氣中時，所述消毒大氣的壓力超過大氣壓力。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述消毒大氣的壓力為14.7psi-100psi。
16.一種用于消毒房間及其內部表面的方法，其中，包括將氧氣/臭氧的氣體混合物引入所述房間內；將所述房間內的壓力升高至超過大氣壓力；在所述房間內的纖維狀和多孔表面暴露于含有相對濕度為至少70%的大氣的臭氧中的同時，對所述表面進行物理攪動；將所述房間的所述壓力恢復至大氣壓力；以及將殘留臭氧從所述房間的大氣中去除，降至最大0. 04ppm的水平。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，在所述臭氧以約IO-IOOppm的量存在的情況下，將所述臭氧傳送至所述房間內的大氣作為混合的氧氣/臭氧氣體。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，在所述臭氧以約30-90ppm的量存在的情況下， 將所述臭氧傳送至所述房間內的大氣作為混合的氧氣/臭氧氣體。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，在所述臭氧以約35-80ppm的量存在的情況下， 將所述臭氧傳送至所述房間內的大氣作為混合的氧氣/臭氧氣體。
20.根據權利要求16-19中任一權利要求所述的方法，其中，所述房間內的所述壓力升至 14. 7psi 和 IOOpsi 之間。
21.根據權利要求16-20中任一權利要求所述的方法，其中，所述房間和所述表面暴露于氧氣/臭氧混合物中約45分鐘至120分鐘的時間。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述房間和所述表面暴露于氧氣/臭氧混合物中約60分鐘至105分鐘的時間。
23.根據權利要求16-22中任一權利要求所述的方法，其中，所述方法應用于消滅艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和抗萬古霉素腸道球菌 (VRE)中的至少一種。
24.根據權利要求16-23中任一權利要求所述的方法，其中，還包括將有效量的過氧化氫引入所述房間內。
25.一種使用臭氧消毒房間及其內部表面的便攜式系統，其中，包括臭氧發生器，排放氧氣和臭氧的混合物；臭氧控制器，用于控制臭氧在氧氣和臭氧的混合物中的比例；排放管，用于接收來自所述臭氧發生器的臭氧和氧氣的混合物，所述排放管具有出口端；物理攪動系統，位于所述排放管的所述出口端，用于物理攪動氧氣/臭氧混合物在其上排出的表面；壓力調節裝置，連接至所述臭氧發生器，并設置為調節由所述物理攪動系統排放的氧氣/臭氧混合物的壓力和處理中的房間內的氧氣/臭氧氣體壓力；溫度調節裝置，連接至所述臭氧發生器，并設置為調節由擦洗系統排放的氧氣/臭氧混合物的溫度；濕度調節裝置，適于將處理位置的濕度調節為至少65%的相對濕度；以及臭氧去除器，適于接收來自所述排放管的使用環境的氧氣/臭氧混合物并去除所述混合物中的臭氧。
26.根據權利要求25所述的系統，其中，所述濕度調節裝置為插入所述臭氧發生器和所述氧氣容器之間的加濕器，所述加濕器從所述氧氣容器輸入并輸出至所述臭氧發生器。
27.根據權利要求25或沈所述的系統，其中，在所述臭氧發生器中注入醫用級氧氣，所述臭氧控制器為設置在所述臭氧發生器中的電動排放板，適于為所供應的氧氣提供可變的受控電壓。
28.根據權利要求25-27中任一權利要求所述的系統，其中，所述物理攪動系統包括至少一個噴嘴出口。
29.根據權利要求28所述的系統，其中，所述物理攪動系統還包括設置在鄰近所述噴嘴出口的位置處并稍微地從其排放端的下面突出的刷毛。
30.根據權利要求25-29中任一權利要求所述的系統，其中，除所述排放管外，所述臭氧發生器還包括通往所述房間的至少一個氧氣/臭氧出口。
31.根據權利要求25-30中任一權利要求所述的系統，還包括用于承載并運輸所述系統的輪式小車。
32.一種用于消毒房間及其內部表面和設備的便攜式系統，其中，包括 臭氧發生器，用于將含有臭氧的氣體混合物排入所述房間；臭氧控制器，用于控制排放的所述臭氧的量；過氧化氫源，用于將可控量的過氧化氫排入所述房間內；用于將所述過氧化氫和所述臭氧排入所述房間內的裝置；濕度調節裝置，用于在處理期間增加或降低所述房間內的相對濕度；以及臭氧去除器，用于消滅臭氧，將其降為房間內氣壓的安全水平，以隨后供人使用。
33.根據權利要求32所述的系統，其中，所述用于將所述過氧化氫和所述臭氧排入所述房間內的裝置包括具有出口端的排放棒。
34.根據權利要求33所述的系統，其中，所述排放棒的所述出口端包括用于攪動和攪動其所應用的表面的清除系統。
35.根據權利要求34所述的系統，其中，所述清除系統為噴嘴出口。
36.根據權利要求34或35所述的系統，其中，所述清除系統包括用于進行擦洗動作的刷毛。
37.根據權利要求32-36中任一權利要求所述的系統，其中，所述用于排放過氧化氫氣體和臭氧的所述裝置還包括繞過所述排放棒的出口。
38.根據權利要求32-37中任一權利要求所述的系統，其中，還包括用于承載并運輸所述系統的輪式小車。
全文摘要
本發明描述了一種用氧氣/臭氧混合物來消毒諸如醫療保健場所房間等的房間的系統和方法，該系統和方法可有效對抗諸如艱難梭菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和抗萬古霉素腸道球菌(VRE)等的“超級病菌”。在優選實施例中，還另外使用了過氧化氫。該系統和方法可有效消滅沉積在作為生物膜的表面上的細菌，并伴隨著諸如噴嘴出口的物理攪動，且可有效地對地毯、織布和類似的吸收表面和多孔表面進行消毒。
文檔編號A61L2/20GK102481383SQ201080030657
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月5日 優先權日2009年7月6日
發明者邁克·愛德華·香農, 迪克·埃里克·揍特曼 申請人:麥迪仲國際公司