具有控制的低浓度含次氯酸游离氯的医用灭菌等渗溶液的制备方法

摘要

本发明涉及一种医用灭菌生理盐水的制备方法，更具体地，涉及这样一种用于制备具有有效灭菌功效的医用灭菌生理盐水的方法，该方法包括：将至少一个电极组浸入pH 4.0至pH 7.5的生理盐溶液的步骤，该电极组包括一对相互分离开1mm至3mm间距的具有平坦表面的电极，所述电极的平坦表面相互面对；和通过对所述电极施加2.4V至3.3V DC电压而供给电极30mA至200mA直流电流的步骤；其中由电极之间的电解而可靠并稳定地产生浓度范围在0.17ppm和6ppm之间的游离氯。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备方法，更具体地，涉及一种通过电解可靠地制备控制的低浓度含次氯酸(HOCl)游离氯以便对引起疾病的各种病菌进行消毒的方法。

背景技术

众所周知，由于空气和土壤被污染，环境疾病在不断增加，并且对幸福和健康的关注也在增加。因此，用市售生理盐水洗鼻的鼻炎患者不断增加。

公知次氯酸(HOCl)不仅可以杀灭多种病毒，而且是对人体有效而且无害的化学品。但是，Journal of Burns and Wounds，2007年4月11日出版的一本医学杂志，在其题为“hypochlorous acid as aPotential Wound Care Agent”的文章中表明，HOCl从未用作治疗病毒感染的医疗药剂。

另一方面，生理盐水可通过以下四个化学式获得。

化学方程式1

化学方程式2a

化学方程式2b

化学方程式3

即，HOCl可依据化学方程式1通过水解氯气而产生，或依据化学方程式2a和2b通过电解生理盐溶液而产生，或依据化学方程式3通过氧化次氯酸盐而产生。但是，对于化学方程式1，处理氯气——其有时为有毒气体的形式——较为麻烦并有危险。此外，对于化学方程式2a和2b，在上述文章中写到，很难通过电解实现HOCl的指标浓度。因此，上述杂志指明，非常希望通过使用商购的次氯酸盐依据化学方程式3产生用于医学用途的HOCl。

另一方面，上述杂志的第71页所写的足以在常温下杀灭病毒的HOCl最低灭菌浓度(MBC)展示如下。

表-1

  病菌  MBC(ppm)  大肠杆菌(Escherichia coli)  0.7  绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)  0.35  金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)  0.173  表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)  0.338  藤黄微球菌(Micrococcus luteus)  2.77  无枝菌酸棒杆菌(Corynebacterium amycolatum)  0.169  流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)  0.338  奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)  0.340  人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)  1.4  溶血性葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)  0.338  腐生性葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)  0.35  白色念珠菌(Candida albicans)  2.7  肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)  1.7  黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)  0.169  酿脓链球菌(Sterptococcus pyogenes)  0.169  产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)  0.676  白色念珠菌(Candida albicans)  0.17  抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistent  Staphylococcus aureus)  0.682  抗万古霉素屎肠球菌  (Vancomycin-resistent Enterococcus faecium)  2.73

从上表1中，甚至极低浓度的HOCl也可有效杀灭大多数病菌。但是，具有过高浓度HOCl的溶液不能用于医学用途。因此，上述杂志描述，由电解产生的不可靠量的HOCl在医学上无法例如通过将其直接注入人体或喷至人体上而用于治疗任何感染。具体地，当HOCl的浓度超过6ppm时，其对人体的敏感部位例如鼻粘膜和眼粘膜会有不利影响，此外其还造成溶液恶臭，因此，认为超过6ppm的HOCl浓度的溶液不能用于医学治疗。关于这点，美国环境保护署(U.SEnvironmental Protection Agency)于1994年1月发行的文件也曾宣布，建议一个体重70Kgf的成人所需的游离氯(换言之，其被称为‘残余氯’)浓度小于6ppm。

因此，为了将HOCl应用于医学治疗，制备能保持精确的低浓度的含HOCl的游离氯的灭菌生理盐水是非常重要的。此外，需要使游离氯中HOCl的比例最大化以取得更好的灭菌效果。

另一方面，HOCl在人体内具有44小时的相对较长的半衰期。但是，在水中，如图16所示，HOCl的半衰期降至3分钟，因而，半衰期过后，HOCl的有效灭菌作用无法预期。

综上所述，由于HOCl对不同病菌具有灭菌作用，因而HOCl在医学治疗方面的可能用途已得到广泛认为。但是，由于HOCl在人体外具有非常短的半衰期，并且由于事实上尚无法制备浓度控制在预定的较低范围内的HOCl，因此认为不可能将HOCl应用于患者达到医学目的，例如治疗由不同病菌感染的疾病。

因此，急需制备具有预定不变的较低浓度范围的HOCl的方法，所述浓度范围足以杀灭病菌并且不会引起患者厌恶感，从而可将尤其是含HOCl的游离氯实际用于患者达到医学目的。

发明内容

技术问题

现有技术的这些缺点可通过本发明克服。本发明的一个目的为提供一种医用灭菌生理盐水的制备方法，该灭菌生理盐水具有恒定可靠控制的0.17ppm至6ppm的低浓度，从而使该灭菌生理盐水具有有效灭菌作用但不会使患者感觉厌恶。

本发明的另一个目的为提供一种具有规则控制的游离氯浓度的医用灭菌生理盐水的制备方法，该灭菌生理盐水无味从而不会对例如肺粘膜、眼粘膜、鼻粘膜或皮肤粘膜方面的疾病造成麻烦，因此可舒适地用于敏感患者。

本发明的再一个目的为提供一种制备医用灭菌生理盐水的便携式装置，从而使患者可在制备之后立即将该灭菌生理盐水用于其治疗，该灭菌生理盐水含有在人体外具有较短半衰期的HOCl。

因此，使用者可在他们想要的任何地方制备具有控制的低浓度HOCl的灭菌生理盐水，从而可将制备的生理盐水用于不同部位，例如发炎部位、运动员的脚、特应性皮炎等。

本发明的又一个目的为提供一种制备具有控制的低浓度HOCl的生理盐水的便携式装置，HOCl通过施加低电流和低电压由电解产生，从而可延长电池的寿命。

本发明还有一个目的为提供一种通过电解制备灭菌生理盐水的方法，电解使用pH 4.0至pH 7.5的微酸性水或中性水以提高具有强灭菌作用的HOCl的比例。

技术方案

为实现上述目标，本发明提供一种制备具有有效灭菌作用的医用灭菌生理盐水的方法，该方法包括：将至少一个电极组浸入pH 4.0至pH 7.5的生理盐溶液的步骤，该电极组包括一对相互分离开1mm至3mm间距的具有平坦表面的阳极和阴极，所述电极的平坦表面相互面对；通过对电极施加2.4V至3.3V DC电压而供给电极30mA至200mA直流电流的步骤；其中由电极之间的电解而产生浓度范围在0.17ppm和6ppm之间的游离氯。

对于通过使用pH 4.0至pH 7.5的微酸性或中性生理盐水而制备的本发明医用生理盐水，如图13所示，经过电解的溶液中HOCl的比例可增大至少50％或最多100％，从而甚至用少量的游离氯即可达到高治疗功效，并且还可防止溶液的酸度使患者的鼻粘膜或眼粘膜部感觉不舒适。此外，本发明的医用生理盐水可通过将盐与易于得到的微酸性或中性pH的自来水或地下水混合而制得。

此处，该溶液可具有不同于生理盐水的最大至3％较高盐浓度，从而可将该高浓度的溶液供给不敏感的人体非敏感器官。

当所述电极对的间隙小于1mm时，电极之间的电流过高，并且电解过程中产生的气体无法逸出电极之间的内部空间，因此，游离氯有时产生得太多或者有时产生得太少。即，当电极间隙小于1mm时，其间产生的游离氯的量不一致。当电极对的间隙超过3mm时，需要在电极对之间流过高电流。但是，当向电极对供给高电流时，电流变得过度增加，如图14所示，从而无法使低电流在电极之间流动，以致无法产生控制的少量游离氯，此外，电力消耗变得过大，以致无法适用于便携式装置。即，为通过电解可靠地产生控制的低浓度的游离氯，需要恒定地保持穿过电极的电流和电荷量处于极低。

保持电极之间的间隔，当对其施加2.4V至3.3V的DC电压时，30mA至200mA的DC电流在其间流动。当该DC电流持续在电极之间流动时，得到具有控制的0.17ppm至6.0ppm低浓度的游离氯的溶液。本文中，当对电极施加小于2.4V的DC电压时，由于电压差无法克服生理盐水的电阻，因此电流无法在电极之间流动。当施加至电极的DC电压大于3.3V时，由于电极之间的电流急剧增加，保持DC电流在恒定范围内变得非常困难，从而使游离氯的浓度也急剧增加，因而，产生控制的低浓度的游离氯变得非常困难。

就此而言，经由一个电极流至外部电路的净电流通过氧化电流和脱氧电流之间的差值确定。具体地，如图14所示，根据巴特勒-福尔默(Butler-Volmer)方程，当过电压较小时，净电流成比例地增加，而当过电压大于一个预定值时，净电流成指数地增加。即，浸入0.3％至3％浓度的生理盐溶液中的电极之间流动的电流取决于对其施加的电压和电极之间的电阻。因此，由于分别具有单一平坦表面的电极之间的生理盐溶液起到电阻作用，当对电极施加小于DC 2.4V的小电压时，电流将无法流动。另一方面，当对其施加大于DC 3.3V的大电压时，过大的电流将会在电极之间流动，并在极短的时间内产生过量的游离氯，因此控制游离氯的浓度在较低的范围内变得非常困难。

具有控制的低浓度残余氯的生理盐水可通过施加DC低电流和低DC电压稳定可靠地制备。由上述方法制备的生理盐水不具刺激性并且不具有令人厌恶的气味，因而可在较宽的使用范围内用于医学目的，例如用于肺、眼、鼻和皮肤而不会导致患者感觉厌恶。

本文中，由于通过本发明制备的生理盐水为中性或微酸性的，因此电解过程中产生的大部分游离氯变为具有强灭菌作用的HOCl。希望将游离氯的浓度预设在3ppm和4ppm之间从而使游离氯浓度超过6ppm的可能性最小化。

制备本发明的含氧化剂例如臭氧(O₃)、过氧化氢(H₂O₂)、OH自由基、HOCl、OCl^-的医用生理盐水的机制通过以下(1)至(5)的过程实现。

(1)臭氧产生的过程自H₂O的电解开始，并以O和O₂的结合结束。

^*H₂O--＞H⁺+(OH)_ads+e^-

(OH)_ads--＞(O)_ads+H⁺+e^-

2(OH)_ads--＞O₂+2H⁺+2e^-

2(O)_ads--＞O₂

(O)_ads+O₂--＞O₃

(2)H₂O₂通过O₂电解的直接过程和OH自由基——由O₃产生的中间体——结合的间接过程制得。即，

直接过程

O₂+e^---＞O₂^-

O₂+2H⁺+2e^---＞H₂O₂

间接过程

OH·+OH·--＞H₂O₂

(3)HOCl通过H₂O与水中存在的Cl^-结合成的Cl₂的化学反应而形成。

2Cl^---＞Cl₂+2e^-

2H₂O+2e^---＞H₂+2OH^-

^*Cl₂+H₂O--＞HOCl+H⁺+Cl^-

(4)OH自由基的产生和消失太快以致不能对其直接测量，但是在水中存在臭氧的情况下，通过与HO₂^-(H₂O₂的共轭碱)或OH^-反应，形成自由基链循环，最终形成OH自由基，

O₃+OH--＞自由基链反应--＞OH·

O₃+HO₂^-(H₂O₂的共轭碱)--＞自由基链反应--＞OH·

(5)水中存在的微生物通过氧化剂除去或失活，以下微生物通过电吸附除去，以下微有机物(microorganics)通过与e^-进行直接电解反应而除去。

即，对于微生物，

M(微生物)--＞电吸附--＞失活

以及，

M(微生物)+O₃--＞失活

M+OH·--＞失活

M+HOCl--＞失活。

和，对于微有机物，

M(微有机物)+e^---＞M-

以及，

M(微有机物)+O₃--＞产物

M+OH·--＞产物

M+HOCl--＞产物

即，电解过程中，氧化或灭菌通过(1)至(5)过程中形成的含游离氯例如HOCl、OCl^-在内的多种氧化剂有效地进行。电解过程中和电解之后，由于大部分的游离氯在电解过程中产生，从而使得病菌被医用生理盐水中所含HOCl的灭菌功效杀死。

此处，电解过程中产生的H₂O₂可产生自由基，HO·+O·，并且这些自由基将蛋白质分解成低分子量的肽和氨基酸，从而将蛋白质转化成水溶性物质并聚集在双键区域，形成环氧化物。(例如，C＝C-R变为C-C-R)更具体地，H₂O₂中形成的自由基具有较高的反应性，并且为使其自身稳定会进攻其它有机分子例如蛋白质，因而，H₂O₂的氧化作用会使蛋白质分解成水溶性物质——氨基酸，从而除去蛋白质，这是变应性的原因之一。

即，本发明电解过程中产生的包括游离氯在内的氧化剂具有强的杀灭病菌、真菌、细菌和病毒的功效，以及分解碳分子和氮分子之间的双键区域从而除去引起变应性和特应性皮炎的蛋白质的功效。因此，本发明的医用生理盐水可用于治疗变应性或特应性皮炎。此外，本发明的医用生理盐水可通过转化引起变应性的蛋白质来治疗鼻炎和过敏症。此外，游离氯例如HOCl对治疗HPV(人乳头状瘤病毒(human papillomavirus))引起的子宫癌有效，因此可将其供至子宫。

另一方面，本发明的发明者新发现，游离氯的浓度可通过在电解过程中转换电极之间的电流方向进行精确控制。具体地，同转换电流方向的情况相比，在将电流供给电极而在电解过程中不转换其方向的情况下，实验表明，游离氯更快速和突然地产生，并且各个试验的游离氯的浓度有较大改变，变得相互不同。为增加转换DC电流的效果，希望转换DC电流的周期设为1秒至20秒。在将周期设为20秒以上的情况下，其效果变得不显著。此外，考虑到通过向电极供给DC电流而制备小于100ml的少量含游离氯的医用生理盐水的过程在20秒至60秒内完成，所述周期不超过20秒较为有效。

本发明医用生理盐水的制备方法仅用容纳生理盐水的容器、容器中的电极及供给电极DC电流的电源即可实现。因而本发明方法可通过仅具有几个所需组件的轻型装置来实现。因此，本发明方法可实现一种不仅被专业医疗机构使用而且被个体患者即普通消费者使用的便携式装置。

尤其是，医用灭菌生理盐水中的所产生的HOCl在中性或微酸性范围内极不稳定，从而易于在仅3分钟内即还原为一半。因此，游离氯应在制备医用生理盐水起3分钟内供给患者。就该观点而言，通过由一种便携式装置实现本发明方法，许多患者或消费者可将该医用生理盐水用于待治疗区域，例如鼻内、眼、变应性皮肤、牙、牙床、肺、喉咙、支气管、子宫等，直至游离氯不失去其大部分灭菌功效之时，即，在他们自制医用生理盐水之后立即。一旦HOCl被供至哺乳动物的体内，HOCl的半衰期即增至44小时。因此，在制备医用生理盐水后迅速供至体内可获得足够的时间来灭杀或杀死导致疾病的病菌、真菌、细菌。

另一方面，本发明提供一种制备具有灭菌功效的医用灭菌生理盐水的方法，该方法包括：将至少一个电极组浸入pH 4.0至pH 7.5的生理盐溶液的步骤，该电极组包括一对电极，在每个电极的相对表面上具有多个相互分离的域，在一个电极的相对表面上的多个域分别与在另一个电极的相对表面上的多个域以1mm至3mm的间隔相对；通过向电极施加2.2V至3.2V DC电压而供给电极30mA至180mA DC电流的步骤；和至少一次转换电极之间DC电流方向的步骤，其中每一个电极的多个域的总面积占每一个电极的相对表面的总面积的4％至25％，并且电解过程中产生浓度范围在0.17ppm至6ppm之间的游离氯。

即，在相互面对的电极的表面上形成多个域，并在所述多个域之间形成多个电流通道，因此，在所述多个域处产生恒定且微弱的电解。相应地，产生游离氯的恒定化学反应在相对每个电极的整个表面而言较小范围内的多个域处发生，从而更易于将游离氯的浓度精确地控制在精确低的水平。

即，同电解在只具有相互面对的单一平坦表面的电极处发生的情形相比，当电解在相互面对的表面上具有多个小的多点(即域)从而在所述多点之间形成多个电流通道的电极处发生时，发现电解过程中产生均匀分布的更多更小气泡。

尤其是，对于电极上形成多点域的情形，当电荷集中并沿多点域之间的通道流动时，电流可在具有2.2V的较供给电压或具有较低电流的电极之间流动，并且可降低电力的消耗，并从而可延长电池的寿命达更长时间。尤其是，不希望一次供给多点域许多电荷，而是希望将电荷恒定并连续地供给多点域以诱导电解，从而由于产生HOCl的反应物可无任何阻碍地进行，因而可恒定并均匀地实现化学反应。因此，当使用具有相同条件的相互面对的多点域的电极进行电解时，游离氯可更恒定更缓慢地产生，因而更易于控制游离氯的产生速率，从而能够控制和产生在预定的较低浓度范围内的游离氯。

类似地，在向电极供给DC电压的过程中，通过包括转换电极之间电流方向的步骤，可更精确地控制游离氯的浓度降至小于6ppm。

本文中，所述电极组含有一种板型阳极，该板型阳极具有多个被多个处于一个方向的相互平行的阳极槽分开的阳极柱；和一种板型阴极，该板型阴极具有多个被多个处于一个方向的相互平行的阴极槽分开的阴极柱，其中在阳极和阴极平行放置，并且阳极柱不与阴极柱平行放置的情况下，通过在与电极表面垂直的方向上发生重叠的区域形成多个域。

由于这种构造，使小电流在与阳极和阴极表面相垂直的方向上发生重叠的区域形成的多个域之间流动，并使电解在电极整个表面上在均匀分布的区域恒定地发生，从而能够精确地控制游离氯的浓度在较低水平。

此处，希望阳极柱和阴极柱相互成直角排列，从而使域之间的距离和域的大小可以恒定。阳极柱的宽度小于阳极槽的宽度，同时阴极柱的宽度小于阴极槽的宽度。因此，阴极域与阴极其它域之间的排列距离大于域的大小。此外，产生游离氯所需的反应物被更好地分散，从而使反应物在电极表面均匀反应。

另一方面，所述电极包括多个从阳极凸出的阳极凸出部；和多个从阴极凸出并与各个阳极凸出部相对的阴极凸出部，其中多个域在相互面对的凸出部的上表面形成。所述凸出部可形成圆锥形或圆柱形或其它形状。对于域由凸出部形成的情况，可得到与上述相同或类似的效果。

此处，改变电极之间电流方向的转换时段希望设在1秒和20秒之间。此外，当生理盐水的量为10ml至100ml时，生理盐水可由普通消费者使用便携式装置制备。在此情况下，0.17ppm至6ppm游离氯浓度的医用生理盐水可通过供给10秒至60秒DC电流而获得。

有益效果

如上所述，本发明提供一种制备具有有效灭菌功效的医用灭菌生理盐水的方法，该方法包括：将至少一个电极组浸入pH 4.0至pH 7.5的生理盐溶液的步骤，该电极组包括一对相互分离开1mm至3mm间距的具有平坦表面的阳极和阴极，所述电极的平坦表面相互面对；通过向电极施加2.4V至3.3V DC电压而供给电极30mA至200mA直流电的步骤；其中由电极之间的电解而产生浓度范围在0.17ppm和6ppm之间的游离氯，由此可稳定并可靠地得到具有较低游离氯浓度的医用生理盐水。

此外，本发明使得能够将该医用生理盐水应用于敏感患者，因为该医用生理盐水是通过严格并精确地控制游离氯浓度在较低范围内而制得，因而对躯体的敏感部位例如肺、眼、鼻、皮肤的粘膜不具有任何刺激并且不会由于大量氯而具有令人不快的气味。

并且，本发明使得患者或消费者能够在任何时间和任何地点通过电解来自制医用生理盐水，该生理盐水含有精确控制的游离氯浓度，因而能使患者或消费者在制备之后直接将该具有更大灭菌功效的新鲜医用生理盐水用于其自身目的，从而使治疗效果最大化。

并且，本发明能够使制备医用生理盐水的便携式装置的电池使用更长时间，因为通过对电极施加低电压和低电流即可使电解发生，从而降低了电力的消耗。

此外，本发明在电解过程中使用pH 4.0至pH 7.5的微酸性或中性的水，从而使具有比OCl^-的灭菌功效大80倍的HOCl的含量最大化，并提供具有高灭菌功效的医用生理盐水。

附图说明

因此，将通过考虑并参照以下附图，结合考虑涉及所述附图的优选实施方案的详细描述对本发明进行最好地理解，其中各个图中相同的附图标记指代相同的结构，并且在附图中：

图1为根据本发明的一个实施方案获得医用灭菌生理盐水的一个装置的透视图。

图2为图1的分解透视图。

图3为图1的部分局部透视图。

图4为图1中电极的透视图。

图5为图4的拆装透视图。

图6为展示供给图4装置的电极的电源的电路图。

图7为展示图1装置的操作原理的流程图。

图8为沿切割线VI-VI的横截面图。

图9为可应用于图4电极的电极的其它构造的前视图。

图10为图9中第二个图形的局部放大图。

图11为图9中第一个图形重叠于第二个图形上时的投影示意图。

图12为可应用于图4电极的电极的另一构造的视图。

图13为在20℃和100m/l时游离氯的形式与pH之间的关系图。

图14为电极的过电压和电流之间的巴特勒-福尔默方程关系图。

图15为不管盐浓度的改变或施加于电极的电压的改变仍保持电极之间电流恒定的电路图。

图16为20秒操作时间的游离氯的量的图。

图17和图18为与图2容器的进口相结合的接触镜片的清洗模块的透视图。

图19为带有塞子的制备医用生理盐水的装置的反转状态的示意图。

图20为图19的详细图。

具体实施方式

当结合附图考虑时，本发明的前述及其它目标、特征、方面及优点将从以下对本发明的详细描述中变得更加明显。

在对本发明进行描述时，为阐明本发明的要点，省略了对已知功能或结构的详细描述。

如图1-6所示，根据本发明的一个实施方案来制备灭菌生理盐水的装置包括：一个容器110，用于容纳制备灭菌生理盐水所用的水；一个喷洒单元120，用于将灭菌生理盐水喷洒至伤口区域或鼻内；一个主体130，用于容纳容器110和控制电路；一个电极组140，其被浸入容器110中的生理盐溶液下，用于通过电解产生包括HOCl在内的氧化剂；一个盖体150，用于遮盖主体130的上部；和一个供电电池160，用于向电极组140供应电力。

容器110形成为用于容纳通过混合饮用水与盐而形成的约0.9％盐浓度的生理盐溶液。为制备约0.9％盐浓度的生理盐溶液，在容器110的表面标明刻度，以便容纳确切量的pH为4.0至7.5的水(例如50ml或100ml)。当所容纳溶液的pH在4.0至7.5之间时，其中产生的大部分游离氯可形成具有强灭菌功效的HOCl。

此外，为制备0.9％盐浓度的医用生理盐水，将生理盐水经由入口110a倒入容器110中直至容器110中生理盐水的量达到所标刻度。此处，不是直接向容器110中倒入生理盐水，而是先向容器110倒入中性或微酸性的自来水，然后可通过将水与从含有适宜的使水成为生理盐水的量的盐包装袋中释出的盐混合来制备生理盐水。

喷洒单元120包括一个与容器110的入口110a相结合的塞子121，用于将所容纳的溶液与外界隔绝，并且该塞子具有一个可往复移动的按钮；一个腔室124，其具有可随所述按钮的往复移动而改变的体积，以便将灭菌溶液从容器110中吸入；一个弹簧125，其表面镀有铂，并按压安装在腔室124中，以便使所述按钮能够返回其原来位置；一个喷洒管，其为一个竖直方向的灭菌水通道，用于将灭菌生理盐水从容器110的内部喷洒至外部；一个喷洒器123，其位于塞子121的外表面上，用于喷洒所形成的灭菌生理盐水。

本文中，为将灭菌生理盐水通过喷洒单元120喷洒至外部，使用者向下按压装置的按钮，然后灭菌生理盐水借助真空腔室124的瞬时体积变化，通过喷洒管122被抽吸到喷洒单元120中，并可将灭菌生理盐水通过喷洒单元120以微小水滴的形式进行喷洒。容器110中的生理盐水可以其它方式供至患者或消费者的某一部位。

主体130包括一个壳体131，其环绕容器110从而形成装置100的外壳；一个电池盖132，用于打开或关闭用来容纳供应DC电流的两节1.5V电池的电池容纳部分(未示出)；一个开关133，用于控制向电极组140供应DC电流直至产生的游离氯的浓度为0.17ppm至6ppm；第一个指示器133a，用于通过颜色例如红、黄或绿来指示运行的状态；一个电路容纳区域135，用于安装例如向电极组140供应DC电流的控制电路；和一个底部区域139，形成容器110的底部表面。

当使用者按压操作开关133时，DC电压供向电极单元140达一段预定时间，从而产生预定量的游离氯。具体地，在20℃时，当按压操作开关133时，DC电流供向电极组140约20秒，从而使产生的游离氯为3ppm至4ppm的生理盐水浓度。就该点而言，在操作开关133被连续按压两次的情况下，可产生多于预期量的游离氯，当通过在2分钟内按压操作开关133多于2次而输入任何信号时，相关信息由指示器134、134a通过颜色信号或声音信号显示出。

如图4至8所示，电极组140包括一个阴极板141，和一个与该阴极板分开2mm的阳极板142，一个固定电极对141、142的支承143，当电极被固定于支承143上时引导电极对141、142并维持电极141、142之间间距的侧支承144，一个固定支承143的底板145，将支承143固定至底板145上的固定螺栓，和一个在底板145下面用于防止溶液渗入电子组件中的橡胶垫板147。

如图5所示，支承143包括用于固定阴极板141的凹连接槽1431和用于固定阳极板142的凹连接槽1432。如图5所示，阴极线161连至阴极板141的连接槽1431，并且阳极线162连至支承143内的阳极板142的连接槽上，从而只要将电极板141、142插入支承143的槽1431、1432中即可提供向电极板131、132供应电力的环境。因此，当电极141、142的铂用尽时，可通过从支承143中拔出旧电极141、142并将新电极141、142插入支承143的槽1431、1432中而更换新电极。因此，装置100可半永久性地使用。

此外，橡胶垫板147连于底板145的下面并被置于底板149和底部区域139之间，从而防止生理盐水渗漏至容器110的外面。此处，橡胶垫板147可形成环形而非板型，并从而连至底板139环境中。电源线161、162，如图6所示，通过底板145连接于壳体131的内部，从而从电池160中传输DC电流。

同时，如图9至11所示，电极组可由一个具有多个被垂直槽241b分开的阴极柱241a的阴极241，和一个具有多个被水平槽242b分开的阳极柱242a的阳极242构成。此处，如图11所示，阴极柱241a与阳极柱242a成直角排列，并且在电极241、242的重叠区域2412中形成多个相互面对的域，从而在阴极241的域和阳极242的域之间形成多个电流通道。因此，虽然将少量的电压供至多个分布均匀的域，但有电流在其间流动，从而延长了电池160的寿命。此外，通过向电极241、242的域供应小电压而使电解发生时，由反应物产生HOCl的化学反应均匀分布地发生。因此，同使用扁平形状电极的情形相比，由于游离氯例如HOCl的量恒定且均匀分布地产生，因此可精确控制游离氯的浓度。

此处，为防止电解在沿电极241、242的周围区域241c、242c处比在多个域2412处更剧烈地发生，除由图9中的x、y所围区域外，在周围区域241c、242c上形成涂层。此外，阴极柱241a和阳极柱242a的宽度小于阴极槽241b和阳极槽242b的宽度d2。因此，域2412的尺寸小于域2412之间的间距。从而产生HOCl的反应物可均匀并有效地分布于域2412之间的电流通道周围，从而HOCl可通过充足并连续地供应反应物而恒定地产生。因此，更易实现对HOCl的精确控制。

另一方面，可形成如图12所示的具有多个相互面对的域的电极组。即，图12的电极组包括一个具有多个从其上凸出的阴极凸出部341a的阴极板341，一个具有多个从其上凸出的阳极凸出部342a的阳极板342，每一个阳极凸出部与每一个阴极凸出部341a相对，其中所述多个阴极凸出部341a和所述多个阳极凸出部342a的顶部区域A形成多个相互面对的域。类似地，阴极板341和阳极板342以恒定间隔d4被固定于支承143上，从而使相对表面B上的阴极凸出部341a和阳极凸出部342a通过间隔d3相互分开，由此使电荷集中于凸出部341a、342a的顶部区域A。因此，虽然供给电极341、342小电压，但是电极341、342的相互面对的域A之间仍可有电流流动。

将铂镀于电极141、142、241、242、341、342的表面从而诱导剧烈电解。

安装在电路容纳区域135中的控制电路根据开关133的输入情况控制供给电极141、142、241、242、341、342的DC电流达预定时间，和控制指示器133a、134、134a来指示操作状态，及控制供向电极141、142、241、242、341、342的DC电流每3秒至7秒转换方向，从而帮助精确控制游离氯的浓度。此外，控制电路包括一个向电极141、142、241、242、341、342恒定地供给DC电流的部分。因此，虽然新电池160的电压开始时为3.3V，但只有2.2V至2.5V通过控制电路施加于电极141、142、241、242、341、342，从而使电极141、142、241、242、341、342之间的DC电流尽可能低。此处，由于平坦电极141、142需要较高的电压来使DC电流在其间流动，因此向电极141、142供给2.4V。另一方面，由于电极241、242、341、342需要较低的电压来使DC电流在其间流动，因此向电极241、242、341、342供给2.2V。

具体地，图15所示的电路可恒定地保持电极141、142、241、242、341、342之间的DC电流，而不论电池160的消耗情况和盐浓度的不同。此外，控制电路周期性地转换电极141、142、241、242、341、342之间DC电流的方向，每一个初始阴极141，241，341可发挥阳极的作用，并且类似地，每一个初始阳极142、242、342也可发挥阴极的作用，从而防止化学反应产物粘附于各电极141、142、241、242、341、342上。为实现该操作，将作为开关元件的两对晶体管TR1、TR2、TR3、TR4a并联连接，并将电极141、142、241、242、341、342置于位于每一对晶体管之间的结点181、182之间。因此，当TR1和TR4处于开并且TR2和TR3处于关时，DC电流从第一个结点181流向第二个结点182，而当TR1和TR4处于关并且TR2和TR3处于开时，DC电流从第二个结点182流向第一个结点181。

此处，电极141、142、241、242、341、342之间的生理盐溶液在图15所示电路中起到了电阻111a的作用。因此，虽然在容器110上标示了刻度以便容纳恒定量的生理盐溶液，但是由于使用者的粗心，生理盐溶液的盐浓度可能会不同。因此，电阻111a可能不同，并且DC电流也可能不同于预定值。为补偿DC电流的差异，实际的DC电流通过一个与电池160串联的电阻R1来自动检测。

例如，当TR1和TR4处于开并且TR2和TR3处于关从而使DC电流从第一个结点181流向第二个结点182时，电阻R1上的DC电流自动检测为脉冲形式66。此处，当DC电流高于预定值时，如果基电流I_B略微增大，由于电力在TR1和TR4处消耗得更多，脉冲66的宽度变小，从而降低施加到生理盐溶液的电压，因此，电极141、142、241、242、341、342之间的DC电流变小，从而可对电极141、142、241、242、341、342施加DC电流的目标设定值。类似地，当DC电流低于设定值时，如果基电流I_B略微减小，由于电力在TR1和TR4处消耗较少，脉冲66的宽度变大，从而提高了施加到生理盐溶液的电压，并且因此，电极141、142、241、242、341、342之间的DC电流变大，从而可对电极141、142、241、242、341、342施加DC电流的目标设定值。即，由于盐浓度的不同所导致的DC电流的差异可通过IC 173控制流向晶体管TR1、TR2、TR3、TR4的基电流I_B并进而控制在电极之间流动的DC电流的脉冲宽度而进行恒定补偿。

类似的操作原理也适用于根据由于电池160的使用所造成的压降来补偿DC电流的差异。虽然电池160的初始电压为3.3V，但由于电池160的使用，电压降至2.3V。因此，当向电极141、142、241、242、341、342施加DC电流达初始预设时间时，由于电压降低，因此当初始向其供给3.3V时，生理盐水可能过度地灭菌，而当后来向其供给2.3V时，生理盐水可能灭菌作用较弱。为解决该问题，实时检测电阻R1处的DC电流(此处，R1处的DC电流与电极141、142、241、242、341、342处相同，因为电阻R1与电极141、142、241、242、341、342串联连接)。其后，当R1处的DC电流高于待供至电极141、142、241、242、341、342的预设值时，将略微增加的基电流I_B施加至状态为开的晶体管，从而诱导在晶体管处发生压降，由此可使DC电流保持恒定，而不论电池160的电压改变。

通过这些构造，尽管盐浓度和电池电压可能不稳定，但施加至电极的DC电流可保持恒定，由此可以稳定可靠地获得具有恒定低浓度游离氯例如HOCl的灭菌生理盐水。

盖体150用于覆盖主体130的顶部并用于容纳盐包装袋，所述盐包装袋的量称重为使得容器110中生理盐水的盐浓度约0.9％。因此，使用者可方便地携带位于容纳部分150a中的所需盐连同装置100。盖子152通过与结合部分151联合而打开或关闭容纳部分150a。

作为电源的电池160由一对1.5V额定电压的电池构成。电池160通过控制电路将30mA至200mA DC电流经由电源线161、162供至电极141、142、241、242、341、342达预设时间。无须使用者干预，控制电路控制DC电流方向每3秒至7秒周期性地转换。

当将来自电池160的DC电压施加于电极时，根据以上过程(1)至(5)，装置100可制备0.17ppm至6ppm低残余浓度的灭菌生理盐水，其中大部分游离氯由HOCl构成。

下文中，将描述制备本发明灭菌生理盐水的装置的原理。

当使用者使用装置100制备灭菌生理盐水时，该使用者将微酸性或中性自来水和包装袋中的盐放入容器110中，并将其混合制得约0.9％生理盐溶液。之后，将电力经由槽1431、1432供至电极341、342。此处，测量与电池160串联连接的电阻R1处的电流，并在将所测电流与预设电流比较之后，根据所测电流与预设电流之间的差值通过控制流向晶体管的基电流I_B来对流向电极341、342的DC电流进行补偿。

此处，供至电极341、342的电荷集中于相互面对的凸出部341a、342a。因此，在相互面对的凸出部341a、342a之间的多个电流通道处发生电解，由此可使电解的反应物有效地反应。生理盐水中的氧化剂例如由电解产生的臭氧、H₂O₂、HOCl、OCl^-、OH自由基能在短时间内消毒并杀死病菌、蛋白质、真菌、细菌等。尤其是，当生理盐水为中性或弱酸性时，大部分的低浓度游离氯由具有强灭菌功效的HOCl构成，从而能应用于医疗目的并实现高度改进的灭菌效果。

装置100必需要求仅有的电极组241、242、341、342具有多个相互面对的域A，2412，从而可构成一个小型便携式装置足以让使用者方便携带。

下文将描述本发明第一个实施方案的灭菌生理盐水的实施例。

第1个实施方案

电极141、142由表面积为1225mm²的板型电极构成，所述电极镀有铂并以相互分开2mm的间隔d排列，并将其浸入pH6.45±0.2的100ml生理盐水中。此外，在每5秒周期性地转换DC电流方向的情况下，向电极141、142供给DC电流20秒。针对电压的改变，对游离氯的浓度测量5次，如下表2中所示。

表2

  序号  电压供给  (VDC)  DC电流  (mA)  游离氯的平均浓  度  游离氯浓度的标  准偏差  1-1  2.2  不流动  -  -  1-2  2.4  80  1.20  0.45  1-3  2.7  160  2.10  0.71  1-4  3.3  200  3.04  0.81  1-5  3.5  350  5.81  1.24  1-6  4.5  520  7.14  1.72

如表2中的实验结果所示，当将DC 2.2V供至电极141、142时，DC电流在电极141、142之间不流动，而当将DC 2.4V供至电极时，80mA的平均DC电流在电极141、142之间流动，从而产生极低浓度(即，平均1.2ppm)的游离氯。当供给DC 3.3V时，平均DC 200mA在电极141、142之间流动，因而产生仍为低浓度(即，平均3.04ppm)的游离氯。但是，当向电极141、142供给DC 3.5V时，突然升高的平均350mA的DC电流在电极141、142之间流动，从而产生5.81ppm浓度的游离氯。也就是说，在将稍高于DC 3.3V的DC 3.5V供至电极141、142的情况下，电极141、142之间的DC电流较剧烈。虽然5.81ppm的浓度稍小于6ppm，但鉴于标准偏差为1.24的相对较高的值，因此可推断，供给DC 3.5V不能保证游离氯小于6ppm。

第2个实施方案

电极241、242的柱241a、242a的宽度d1形成为0.7mm，电极241、242的槽241b、242b的宽度d2形成为1.3mm。将电极241、242排列为使得阴极柱241a与阳极柱242a成直角放置。每一个由图9中的x、y围成的包含域的中心区域(即所述柱和槽的整个表面区域)分别为841mm²并镀有铂，并且电极241、242的其它表面区域(即，除中心区域外的周围区域241b、242b)涂有绝缘层，以防止电解在周围区域241b、242b处发生。电极241、242相互分开2mm进行排列并浸入pH 6.37±0.2的50ml生理盐水中。此外，在每5秒周期性地转换DC电流方向的情况下，向电极241、242供给DC电流20秒。针对电压的改变，对游离氯的浓度测量5次，如下表3中所示。

表3

  序号  电压供给  (VDC)  DC电流  (mA)  游离氯的平均浓  度(ppm)  游离氯浓度的  标准偏差  2-1  2.1  不流动  -  -  2-2  2.2  40  1.01  0.21  2-3  2.4  50  1.62  0.31  2-4  2.6  65  2.83  0.25  2-5  2.7  75  3.04  0.33

  2-6  2.9  85  3.20  0.30  2-7  3.0  100  3.57  0.66  2-8  3.2  120  4.30  0.78  2-9  3.4  160  5.57  1.51

如表3中的实验结果所示，当将DC 2.1V供至电极241、242时，DC电流在电极241、242之间不流动，而当将DC 2.3V供至电极时，40mA的平均DC电流在电极241、242之间流动，从而产生极低浓度(即，平均1.01ppm)的游离氯。当供给DC 3.2V时，平均DC 120mA在电极241、242之间流动，因而产生仍为低浓度(即，平均4.3ppm)的游离氯。但是，当DC 3.3V供至电极241、242时，突然升高的160mA的平均DC电流在电极241、242之间流动，从而产生5.57ppm浓度的游离氯。也就是说，在将稍高于DC 3.2V的DC 3.4V供至电极241、242的情况下，电极241、242之间的DC电流根据巴特勒-福尔默方程急剧增大。虽然5.57ppm的浓度稍小于6ppm，但由于标准偏差为1.51的相对较高的值，因此可推断，供给DC 3.5V不能保证游离氯小于6ppm。

虽然上表3未示出，但是对于小于150ml的较小量生理盐水，通过实验证实，由电解产生的游离氯的量以相同方式增加至上述结果，不同之处在于需要更长的操作时间。

第3个实施方案

电极241、242的柱241a、242a的宽度d1形成为0.3mm，并且电极241、242的槽241b、242b的宽度d2形成为0.8mm。电极241、242排列为使得阴极柱241a与阳极柱242a成直角放置。每一个由图9中的x、y围成的包含域的中心区域(即所述柱和槽的整个表面区域)分别为841mm²并镀有铂，并且电极241、242的其它表面区域(即，除中心区域外的周围区域241b、242b)涂有绝缘层，以防止电解在周围区域241b、242b处发生。电极241、242相互分开2mm进行排列并浸入pH 6.45±0.2的50ml生理盐水中。此外，在改变DC电流方向的转换周期的情况下，向电极241、242供给DC2.7V达20秒。针对转换周期的改变，对游离氯的浓度测量5次，如下表4中所示。

表4

  序号  电流方向转换  周期(秒)  DC电流  (mA)  游离氯的平均  浓度  游离氯浓度的  标准偏差  3-1  1  无法测量  1.61  0.47  3-2  2  无法测量  2.16  0.51  3-3  5  70  2.97  0.40  3-4  7  70  3.40  0.89  3-5  12  70  3.73  0.51  3-6  15  70  4.11  0.61  3-7  18  70  4.63  0.66  3-8  19  70  4.80  0.78  3-9  不改变  70  5.53  0.95

表4的实验结果表明，随着转换周期变短，游离氯的平均浓度变小。另一方面，在DC电流方向20秒不改变的情况下，实验结果表明游离氯浓度超过6ppm的可能性增加。但是，如果转换周期变得太短，DC电流将无法测量，但是其浓度偏差显示略高。因此，可以断定5秒的周期对于保持低于6ppm的浓度和降低浓度的偏差是最合适的。即，比较周期5秒的情形与无转换周期的情形，前一种具有转换周期的情形中游离氯浓度及其偏差变为后一种无转换周期的情形中游离氯浓度及其偏差的一半。

同时，虽然上表4中未显示单一平坦电极141、142的数据，但已证实，平坦电极141、142的趋势与上述情形类似。即，同未应用转换周期的情形相比，应用5秒周期来转换DC电流方向的情形产生约一半浓度量的游离氯，并显示一半的浓度分布偏差。

第4个实施方案

进行实验来确定改变柱241a、242a的宽度和槽241b、242b的宽度对游离氯浓度有何影响。同第2个实施方案类似，将电极241、242排列为使得阴极柱241a与阳极柱242a成直角放置。每一个由图9中的x、y围成的包含域的中心区域(即所述柱和槽的整个表面区域)分别为841mm²并镀有铂，并且电极241、242的其它表面区域(即，除中心区域外的周围区域241b、242b)涂有绝缘层，以防止电解在周围区域241b、242b处发生。电极241、242相互分开2mm进行排列并浸入pH 6.45±0.2的50ml生理盐水中。此外，在改变DC电流方向的转换周期的情况下，向电极241、242供给DC 3.0V达20秒。针对转换周期的改变，对游离氯的浓度测量5次，如下表5中所示。

表5

  序号  柱宽度  (mm)  槽宽度  (mm)  DC电流  (mA)  游离氯的平均  浓度  游离氯浓度的  标准偏差  4-1  0.7  1.3  100  3.57  0.66  4-2  0.3  0.8  80  3.01  0.49  4-3  0.5  1.0  85  3.24  0.61  4-4  1.0  1.0  110  4.07  1.11

表5的实验结果表明，随着相互面对的域2412的面积变小，相对于单位面积的DC电流变小，并且相对于单位面积的分布更广。因此，可以推断出，均匀地分布多个形成为尽可能小的域2412对于精确控制游离氯的浓度更为有效。

本发明生理盐水的灭菌效果

通过电解20秒制备35ml具有0.85％盐浓度的灭菌生理盐水，然后将其施用至金黄色葡萄球菌MRSA(Staphylococcus aureusMRSA)病菌仅30秒来进行时效灭菌试验(Time Kill Test)，试验由美国Polymer Solution Incorporated进行。试验结果如下。

表6

  初始CFU/ml  含量  第1个实验  第2个实验  2.8x10⁶  存活的CFL  小于5  小于5  2.8x10⁶  灭杀百分率  99.9998％  99.9998％  2.8x10⁶  Log10(减少的速率)  5.75  5.75

此处，CFL意指存活病菌的数目，并且CFU/mL意指存活病菌种群的数目。上述试验结果表明，与灭菌生理盐水仅接触30秒即可使99.9998％的名为金黄色葡萄球菌MRSA的病菌被杀死。

此外，50ml具有0.80％盐浓度的灭菌生理盐水通过电解20秒制备，因而具有3ppm至4ppm浓度的游离氯，将其施用于以下病菌进行时效灭菌试验。试验结果如下。

所列病菌A、B、C项表示真菌类病菌，其C、D、E、F、H项表示细菌类病菌。上述实验结果表明，病菌与本发明灭菌生理盐水接触30秒即可实现95.5％至99.9％的杀死效果。

工业实用性

本发明的医用灭菌生理盐水可用于通过转化引起变应性的蛋白来治疗变应性鼻炎，并可在制备之后直接喷至喉部来对口腔和喉咙内部进行灭菌。此外，灭菌生理盐水可通过在制备之后立即喷洒来治疗运动员的足、炎症和受伤区域。此外，该灭菌生理溶液可用于灭杀头部的皮屑病菌，并可用于杀死鞋内的病菌或微生物。而且，该灭菌生理盐水可用于子宫或阴道来治疗HPV(人乳头状瘤病毒)感染、用于牙齿和病菌，以及用于口腔来漱口。

更具体地，图17和18中所示的接触镜片清洗模块420可用来固定于容器110的入口110a来清洗接触镜片。即，接触镜片模块420包括一个用来将其固定于入口110a的塞子421，一个从塞子421中延伸出的延伸元件422，一个位于延伸元件422处的镜片容纳腔室423从而使容纳于腔室423中的镜片可被置于灭菌生理盐水中。此处，镜片容纳腔室423的壁由丝网构成，以便灭菌生理盐水可进入腔室423并对腔室423中的每一个镜片进行灭菌。因此，由电解产生的包括游离氯在内的氧化剂能灭杀或杀死接触镜片上的病菌、细菌，而过氧化氢能除去接触镜片表面上的蛋白质。

另一方面，图19和20中所示的供给模块500可用于通过固定于容器110的入口110a来将灭菌生理盐水供至较深位置处。此处，供给模块500含有一个可固定于入口110a以阻断空气流的塞子；一个当容器110倒置时可从塞子延伸至生理盐水表面之上的空气管510；一个从盖子延伸至外界以使灭菌生理盐水流出的流体管520。当将该供给模块固定于入口110a并将装置110倒置时，虽然未包括任何排出或喷洒生理盐水的驱动装置，但是当使用者的头部位于底部以下时，空气通过空气管510引入容器110中，由此，灭菌生理盐水能够由容器通过流体管520进入鼻或肺的内部。为防止流体管520损害人体气管，将具有圆化形状的保护承座(protect socket)521连于流体管520的末端。此外，为使灭菌生理盐水从容器中迅速排出，将空气球连于空气管510的末端。

通过该具有长管520的构造，可将医用灭菌生理盐水从容易地供至子宫深处、喉咙深处或肺深处。此外，在管520的末端可连接一面镜子或镜片，使得操作者易于检查生理盐水的供应是否适当。

此外，可将一个倒置杯状的贮存器连于供给模块500的流体管520的末端，从而可将灭菌生理溶液中的氧化剂连续地供至皮肤上达例如30秒至甚至2分钟的时间。此处，为使新产生的氧化剂与使用者的皮肤接触，可通过向电极组140连续供给低电流而恒定地引发电解，也可通过使灭菌生理盐水经由一个小孔渗出而将新鲜氧化剂连续地从容器110供至贮存器中。此外，可在贮存器的周围形成密封用橡胶填充以防止灭菌生理盐水在使用者的皮肤和贮存器内部之间渗漏。

另一方面，当使用者希望将该灭菌生理盐水供至子宫或阴道时，需要在供给管的末端使用子宫供给模块包括供给承座，其中所述供给承座具有辐射状方向的孔，该孔可使灭菌生理盐水均匀地供至子宫中。虽然未在图中示出，但是在供给承座处可连接至少一个球面镜，使得使用者可自行插入供给模块，与内窥镜检查原理相似。

由于本发明在不偏离其主旨或基本特征的情况下可以多种形式实施，因此还应理解的是，除非另有指明，否则上述实施方案不受限于任何前述细节，而应宽泛地解释为在所附权利要求书所限定的主旨和范围内，因此落入权利要求书界限内的所有改变和改进，或者所述界限内的等同方式均应包括在所附权利要求书中。