产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法及其设备

摘要

本发明属于高浓度臭氧水生产和应用技术领域，产生高浓度臭氧消毒剂的方法，以及实现上述方法的专用设备。本发明的方法，采用电解式臭氧发生器、过高压电晕式臭氧发生器产生臭氧，经多次循环吸收产生高浓度的消毒剂。该专用设备，包括消毒剂箱、循环泵、高压射流负压吸收装置、静态混合器；高压电晕式臭氧发生器、臭氧气体除湿干燥器、电解式臭氧发生器、电解水箱；半导体致冷器；消毒剂喷射阀、喷射泵、医用多功能喷枪。本发明的产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法，具有消毒剂产量高，速度快，臭氧浓度高的优点。本发明的设备具有设备简单，操作方便，臭氧利用率高，产量大的优点。

说明书

一.技术领域

本发明属于高浓度臭氧水生产和应用技术领域，特别是能够达到医疗杀菌消毒应用要求的，产生高浓度臭氧消毒剂的方法。以及实现上述方法的专用设备。

二.背景技术

随着社会的发展，工伤及交通事故剧增，清创术越来越复杂。使用传统的手术器械和方法，清创过程费时费力，对伤口破坏性大；清创过程需要消耗大量的消毒液、生理盐水以及其他医用耗材；清创所用消毒液一般为碘酒、碘伏，双氧水等，对伤口刺激性大，很多病人疼痛难忍，疼痛可加剧病情的恶化。传统的冲洗消毒办法有简易冲洗瓶冲洗、皮球挤压式冲洗、灭菌换药碗倒入冲洗、摄子夹棉球擦洗等。这些方法由于冲洗液流速低，冲洗不彻底，对较复杂的创伤或较深伤口有冲洗不到的地方，清创彻底性往往得不到保证，很容易留有死腔或清创盲区，这也是伤口易继发清创术后感染的主要原因。以上这些都造成使用不便和最终效果不佳。

臭氧和臭氧水的消毒杀菌效果，早已得到公认，并且其具有其它消毒剂无法比拟的优势：消毒后迅速分解为氧气，无二次污染，有利于环保；应用于伤口的消毒清洗时，其分解产物氧气还有助于弥补伤口组织的缺氧，能加快组织自我生长和愈合的速度；臭氧和臭氧水对组织的刺激性较小，能够减少患者的痛苦。

但由于臭氧自身的特点，目前发展的技术还很难稳定地获得臭氧浓度达到4mg/L以上的臭氧水。这是由于：(1)臭氧气体本身的溶解度并不高；(2)臭氧在通常状况下易分解，在水中的半衰期只有15～30分钟，因此必须现用现制，不能贮存；(3)臭氧的溶解遵循亨利定律(即：在一定温度下，气体溶解达到平衡时，气体在液体中的溶解度和气相中该气体的分压成正比)，但以前的高压电晕法、紫外线法等方法虽然产生的臭氧量并不低但是臭氧在气体产物中的浓度太小，非常不利于臭氧的溶解，利用此方法的高浓度臭氧水设备结构复杂、成本高昂；而近几年发展较快的电解法臭氧产生装置生成的臭氧气体浓度虽可达18～20％，但气体产量又比较小，并且目前为止与水的混合工艺解决不好，生成稳定的高浓度臭氧水的工艺仍不成熟。

中国专利ZL02138905提出一种了采用低压电解纯水臭氧发生装置为臭氧气源，结合吸收连续生成的微量微压臭氧气体的调节控制，通过压缩致冷装置控制定量水温，使之在压力下循环流动，流经高负压射流器连续吸收、混合臭氧，在一定时间内制取中、高浓度臭氧化水的方法。但是其存在的主要问题有：

1.单独采用一只电解式臭氧发生器，虽然其产生的臭氧浓度较高，但是其臭氧产量目前只有约600～800mg/小时，要想使大量的臭氧溶解到水中只能延长定量水的循环时间。

2.仅能通过循环时间来估计生成的臭氧水的浓度，一旦系统故障或者外界水、温度等条件改变而造成臭氧水浓度降低，就会给要求高浓度臭氧水应用的场合带来麻烦。

3.其微量微压控制盒直接与外界大气连通，当电解臭氧发生装置产气量不足时要通过气体调节装置限制射流器的吸气量，或者直接从外界空气补充不足。限制射流器的吸气量必然增长循环时间，而补充空气会造成臭氧在混合气体中的浓度下降而影响臭氧的溶解效果，并且从外界空气中吸入的氮气会与臭氧发生化学反应而产生有害的氮氧化物。

4.预循环水箱是只有上、下各两个接口的单独结构，与水混合后剩余不能溶解的臭氧和氧气完全通过臭氧分解装置排空，造成臭氧和氧气的浪费。

5.采用投入冰块的方法给循环水降温在实际应用的情况下不方便；而采用压缩机致冷一是噪音大，二是温度控制不便、控制精度低，三是只能降温不能升温。

另外也有通过给水和臭氧气体施加压力以提高臭氧溶解度的方法，但其设备造价大大增加，剩余的大量残余臭氧气体的处理也增加了成本。其它并不能生成4mg/L以上高浓度臭氧水的方法在此不一一介绍。

因此，克服目前发展的臭氧技术瓶颈，稳定、方便、低成本地获得高浓度的臭氧水成为一个重要的课题。这个课题解决后将有力地促进在医疗、电子等对臭氧水的浓度要求较高的行业的应用。

三.发明内容

本发明为了克服以下技术的不足，提供一种可以在较短的时间内方便、稳定、可靠地获得高浓度的臭氧消毒剂的方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法的专用设备。

本发明是通过以下措施来实现的：

一种产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法，包括以下步骤，

a.电解式臭氧发生器开启，产生臭氧气体，再使所述的臭氧气体通过高压电晕式臭氧发生器后进一步提高臭氧的产量和浓度；

b.首先打开总进水阀，消毒剂原液由循环泵吸引，经过高压射流负压吸收装置时吸入臭氧气体，再经过静态混合器，进入消毒剂箱，成为臭氧消毒剂半成品；

c.臭氧消毒剂半成品充满消毒剂箱后，关闭总进水阀的同时打开消毒剂循环阀，则循环泵的入口切换至消毒剂箱的主舱，吸引半成品消毒剂，再次经过高压射流负压吸收装置吸入臭氧气体，再次经过静态混合器，进入消毒剂箱的副舱，再从主舱、副舱上部的溢流孔溢出到主舱；

d.半成品消毒剂按照步骤(c)所述路径不断循环，直至臭氧浓度传感器检测到吸收的臭氧浓度达到设定值；

e.当消毒剂箱中的消毒剂吸空后，再重复(a～d)步骤。

上述产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法所用的专用设备，包括，

消毒剂箱，消毒剂箱具有双层隔舱结构的消毒剂箱主舱和消毒剂箱副舱，消毒剂箱主舱、副舱的顶部以溢流口联通；

连接在消毒剂箱主舱和副舱之间的臭氧浓度传感器、消毒剂循环阀、循环泵、高压射流负压吸收装置、静态混合器；

连接在高压射流负压吸收装置进气口的高压电晕式臭氧发生器、臭氧气体除湿干燥器、电解式臭氧发生器、电解水箱；

安装在消毒剂箱上用于消毒剂恒温的半导体致冷器；

安装在消毒剂箱顶端的臭氧催化分解器；

连接在消毒剂箱主舱下端的消毒剂喷射阀、喷射泵、医用多功能喷枪。

上述本发明的设备，为了充分利用从从消毒剂中溢出的臭氧，消毒剂箱的副舱的顶端排气口经阻水透气膜后，与臭氧气体除湿干燥器、高压电晕式臭氧发生器(24)连接。

上述本发明的设备，为了快速提高臭氧的产量和浓度，所述的电解式臭氧发生器为多组并联。

上述本发明的设备，在循环泵前与消毒剂循环阀并联有自来水进水阀、自来水净化装置和消毒剂原液罐。

上述本发明的设备，为了防止电解水箱内的水进入高压电晕式臭氧发生器内，同时阻止外界不符合电解要求的水进入电解水箱，在电解水箱的臭氧混合气体出口设置耐臭氧腐蚀的阻水透气膜。

上述本发明的设备，消毒剂箱上最好安装有消毒剂箱液位传感器、消毒剂箱温度传感器。

上述本发明的设备，电解水箱上最好安装有电解水加水塞、电解水箱液位传感器、电解水箱温度传感器。

本发明的产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法，采用多个电解式臭氧发生器并联后再与一个高压电晕式臭氧发生器串联，可以快速提高臭氧气体的产量和浓度。

采用循环吸收的方法，用循环泵使原液经过高压射流负压吸收装置，从而将臭氧气体吸入原液中，再经过静态混合器，进入特殊设计的具有隔舱结构的消毒剂箱，消毒剂箱内的半成品再经如此反复循环和臭氧气体的多次吸收，即可生成高浓度的臭氧消毒剂，最后再由喷射泵将臭氧消毒剂通过多功能喷枪喷射出来，对人体组织或者其它对象进行高效能的清洗和消毒、杀菌等处理。本发明的特殊设计的隔舱结构，一方面避免了下部通道在同时进出液体时发生“短路”现象；另一方面在溢流过程中进行了气水分离，避免喷射出去的消毒剂中含有臭氧气体，从而减少冲洗消毒环境中令人不舒服的臭氧气味；最后，使得气水分离后的气体(包含没有溶解的臭氧和电解式臭氧发生器的副产物氧气)能够通过高压电晕式臭氧发生器再次产生臭氧后被重复吸收利用。

消毒剂箱内的消毒剂，通过半导体致冷器对循环水箱的温度进行精确控制，温度高则制冷，温度低则制热。该控制方式具有设备简单，操作方便，控温效果好的优点。

本发明的产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的方法，具有消毒剂产量高，速度快，臭氧浓度高的优点。本发明的设备具有设备简单，操作方便，臭氧利用率高，产量大的优点。

四.附图说明

图1是本发明的设备连接的方框图

图2是消毒剂箱的立体结构示意图

图3是消毒剂箱的剖面结构示意图。

图中：1消毒剂原液罐、2进水单向阀、3自来水净化装置、4自来水进水阀、5总进水阀、6循环泵、7高压射流负压吸收装置、8静态混合器、9消毒剂箱、10臭氧催化分解器、11消毒剂箱液位传感器、12消毒剂箱温度传感器、13半导体致冷器、14臭氧浓度传感器、15消毒剂循环阀、16消毒剂喷射阀、17喷射泵、18医用多功能喷枪、19电解式臭氧发生器、20电解水箱、21阳极阻水透气膜、22阻水透气膜、23臭氧气体除湿干燥器、24高压电晕式臭氧发生器、25射流单向阀、26电解水加水塞、27电解水箱液位传感器、28电解水箱温度传感器、29和30液位传感器安装孔、31阻水透气膜连接孔、32主舱、33副舱、34和35溢流孔。

五.具体实施方式

以下对本发明的工艺方法及伤口消毒杀菌清洗设备的实施例进行详细附图说明，本专业的技术人员可以对本发明的特点和优点更加清楚。

本发明的工艺方法的详细工作流程如图1所示：

a.多个并联的电解式臭氧发生器(19)开启，产生臭氧气体，再使该气体干燥除湿后进入高压电晕式臭氧发生器(24)，进一步提高臭氧的产量和浓度；

b.首先打开总进水阀(5)，消毒剂原液由循环泵(6)吸引，经过高压射流负压吸收装置(7)时吸入臭氧气体，再经过静态混合器(8)，进入消毒剂箱(9)，成为臭氧消毒剂半成品；

c.臭氧消毒剂半成品充满消毒剂箱(9)后，液位传感器(11)发出电信号，控制系统在关闭总进水阀(5)的同时打开消毒剂循环阀(15)，则循环泵(6)的入口切换至消毒剂箱(9)的主舱(32)，从该舱内吸引半成品消毒剂，再次经过高压射流负压吸收装置(7)吸入臭氧气体，再次经过静态混合器(8)，进入消毒剂箱的副舱(33)，再从主、副舱上部的溢流孔(34)和(35)溢出到主舱(32)；

d.半成品消毒剂按照步骤c所述路径不断循环，直至臭氧浓度传感器(14)检测到吸收的臭氧浓度达到设定值(4～20mg/L)；

e.当消毒剂箱(9)中的液位传感器(11)检测到消毒剂吸空后，再重复a～d步骤。

在整个循环过程中，消毒剂箱(9)上的温度传感器(12)检测消毒剂温度，通过紧贴在消毒剂箱(9)外壁上的半导体致冷器(13)进行制冷或者制热，实现对消毒剂进行温度双向调节。如果消毒剂温度过高则半导体致冷器(13)制冷降温以提高臭氧溶解度和减少循环时间；如果消毒剂温度太低则半导体致冷器(13)制热，避免过冷的水喷到人体上引起不适。

图2和图3所示是消毒剂箱(9)的一种实施例的详细结构及其剖视图。图中可以看出，消毒剂原液及半成品总是从副舱(33)的下部接口进入，注满副舱(33)后再溢入主舱(32)，再从主舱(32)由循环泵(6)或者喷射泵(17)吸引出去。这种主、副舱的分隔结构优点是：一方面避免了二者的下部通道在同时进出液体时发生“短路”现象；一方面在溢流过程中进行了气水分离，避免喷射出去的消毒剂中含有臭氧气体从而减少冲洗消毒环境中令人不舒服的臭氧气味；最后，使得气水分离后的气体(包含没有溶解的臭氧和电解式臭氧发生器的副产物氧气)能够通过高压电晕式臭氧发生器(24)再次产生臭氧后被重复吸收利用。

消毒剂箱(9)的主舱(32)的顶部出口联接有臭氧分解催化器(10)，将气水分离后不能溶解的臭氧气体分解后排入外界，以免除臭氧对外界环境造成的气味。消毒剂箱(9)的主舱(32)后安装的臭氧浓度传感器(14)可以向设备的控制系统发出电平，在达到系统预设的臭氧浓度时即可停止循环、开始喷射消毒。消毒剂箱(9)的副舱(33)的顶部出口联接着阻水透气膜(22)，它与电解水箱(20)的阳极臭氧出气口并联后再经过除湿干燥器(23)，然后进入高压电晕式臭氧发生器(24)提高臭氧浓度，再接到高压射流负压吸收装置(7)的吸入口上，这样当高压射流负压吸收装置(7)的吸气量大于电解式臭氧发生器(19)的产气量时可以从消毒剂箱副舱(33)中弥补不足。

已经发展的电解式臭氧发生器与水的混合工艺中，由于射流器与阳极气体出口中间的单向阀的止逆效果不理想，并且在射流吸引过程中阳极电解水箱经常出现负压的情况，往往造成外界不符合电解要求的水进入电解水箱的情况(电解式臭氧发生器要求其电解原料水的电导率必须在5μs/cm以下)，这就造成电解式臭氧发生器产生的臭氧量和臭氧浓度降底、水中溶解臭氧浓度下降，严重时会缩短电解式臭氧发生器使用寿命甚至损坏发生器。在本发明的工艺中，在电解水箱(20)的阳极出口增加了阻水透气膜(21)。该膜可使臭氧气体顺利流出，但会阻止外界不符合电解要求的水进入电解水箱(20)，还可以防止电解水箱(20)的电解原料水随臭氧气体一起被吸走从而造成的电解水不必要的消耗和损坏高压电晕式臭氧发生器(24)。该阻水透气膜(20)与(21)均必须选用能耐受臭氧的腐蚀且对人体无毒无害的医用级材质，包括但不仅限于PTFE疏水性微孔过滤膜。

经过以上的方法和设备可以简便稳定地得到浓度可达4～20mg/L的臭氧消毒剂，再经过可调节喷雾、液柱流、喷淋等多种喷射方式并且流量和压力也可以调节的多功能喷枪的喷射，可直接作用在人体组织或者其它被消毒对象的表面进行冲洗和杀菌消毒。

通过上述的说明，完全可以了解本发明的产生医疗用高浓度臭氧消毒剂的工艺方法及伤口消毒杀菌清洗设备的工作方式和优点。当然，这里公开的结构只是为了描述本发明而举的实施例。对一些零部件的形式、结构或布置、联接方式可作一些变动，但仍不背离本发明的精神，也应在本发明的保护范围之内。本发明的范围由所附的权利要求书限定。

在实际使用过程中由该工艺方法制造的设备具有操作简单、使用方便、安全卫生、杀菌效果高效可靠、贮存保管便利，消耗的原料获取方便和价格低廉的优点。高压大流量时对伤口进行压力冲洗和按摩，清除沾附在伤口疮面的血块及其它污物，不会像脱脂棉等物手工擦拭伤口那样引起患者伤口疼痛；低压低流量时能快速地进行消毒杀菌，节省操作时间及减少伤口清洗液的消耗，方便快速；中流量用于伤口表面比较干净情况下普通伤口的冲洗和消毒，速度更快、节省时间。这样就大大减少了患者伤口处理时因消毒、冲洗引起的痛苦，缩短了伤口处理的时间，减轻了医护人员的劳动强度，降低了医疗卫生部门伤口处理的成本。

本发明针对不同创伤部位和不同程度创口都能干净彻底快速冲洗，减少出血、疼痛和感染，能控制消毒剂的流量和压力，省时省力，方便操作，减轻患者痛苦和减少医护人员的工作量，使用方便且利于环保，是新一代的医用消毒清洗方法和设备。