專利名稱：用于表面消毒的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置和方法，用于對(duì)表面進(jìn)行消毒，特別是利用高濃度水性臭氧對(duì)傷口消毒，本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生高濃度臭氧水溶液的方法和裝置。
創(chuàng)傷可被劃分為兩種基本類別，即急性的和慢性的。當(dāng)外部健康皮膚組織遭受損傷時(shí)將產(chǎn)生急性創(chuàng)傷。這包括手術(shù)創(chuàng)傷、咬傷、灼傷、切傷、擦傷、裂傷以及更加嚴(yán)重的壓傷或槍傷。慢性創(chuàng)傷與內(nèi)在機(jī)制相關(guān)，所述內(nèi)在機(jī)制與最終對(duì)皮膚組織造成損傷的先天性條件有關(guān)。當(dāng)組織供氧以及營(yíng)養(yǎng)供給(灌注)受到損害時(shí)，經(jīng)常導(dǎo)致慢性創(chuàng)傷。減少的動(dòng)脈供給、靜脈畸形引流或者新陳代謝疾病能夠引起慢性創(chuàng)傷。腿部潰瘍、足部潰瘍和褥瘡均是慢性創(chuàng)傷的實(shí)例。
Hunt等人(Hunt，T.K.and Hopt，H.W.1997，傷口愈合與感染-外科醫(yī)生和麻醉學(xué)者所能做的。Surg.Clin.North America.Vol 77，p587-606)指出，如果增大血液灌注以便為免疫系統(tǒng)細(xì)胞提供用于阻止感染所需的氧和營(yíng)養(yǎng)，則急性創(chuàng)傷將迅速愈合。Grief等人(Grief R.，Akca，O.，Horn，E.，Kurz，A.，and Sessler，D.J.2000.向牙周炎患處補(bǔ)充氧氣以降低外科創(chuàng)傷感染的機(jī)會(huì)。The New England Journal of Medicine.Vol342，p161-167)指出，氧是細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和傷口愈合的必要條件。它對(duì)于多形核白細(xì)胞(PMN)的呼吸爆發(fā)也是關(guān)鍵的，所述的多形核白細(xì)胞產(chǎn)生有效的抗菌化合物。Bakker(Bakker，D.J.1998.急性創(chuàng)傷及感染。Anaesthesia.Vol 53，p65-67)指出，除了為代謝反應(yīng)并且由此為感染防范機(jī)制提供能量之外，氧也在確定組織的氧化-還原電勢(shì)方面發(fā)揮主要的作用。創(chuàng)傷微生物學(xué)和相關(guān)方法證實(shí)，低的氧化還原電勢(shì)有助于厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)。Bowler等人(Bowler，P.G.Duerden，D.I.，and Armstrong，D.G.2001.創(chuàng)傷微生物學(xué)及創(chuàng)傷處理的相關(guān)方法。Clinical Microbiology Reviews.Vol 14，No 2，p244-269)指出，低的氧化還原電勢(shì)有助于協(xié)同的好氧/厭氧群的發(fā)展。
創(chuàng)傷經(jīng)常具有微生物群落的各種排列。與慢性和急性創(chuàng)傷的感染有關(guān)的主要病原體被認(rèn)為是金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌和β-溶血性鏈球菌。這些病原體是好氧的或者兼性好氧的。但是，在創(chuàng)傷感染研究中，經(jīng)常忽視厭氧病原體，因?yàn)樗鼈兾挥谄つw組織的深處。厭氧微生物分離、確定以及收集是耗時(shí)和費(fèi)力的。Bowler等人(上面已提及的)研究并且總結(jié)出，在厭氧病原體的存在與感染加重之間具有關(guān)聯(lián)。Bascom(Bascom，J.U.1996.Pilonidal care作為可視為害者的厭氧性生物。European Journal of Surgery.Vol 162，p351)指出，厭氧細(xì)菌是真正的引起創(chuàng)傷感染的微生物，并且需要增強(qiáng)創(chuàng)傷氧化以便抑制感染。
創(chuàng)傷的多生物性是公知的，但是，在外傷、外科手術(shù)和灼傷感染中，認(rèn)為金黃色葡萄球菌是最有疑問(wèn)的細(xì)菌。Bowler等人(上面已提及的)、Tengrove等人(Tengrove，N.J.，Stacey，M.C.McGechie，D.F.and Mata，S.1996.定性細(xì)菌學(xué)及腿部潰瘍的愈合。Journal of woundcare.Vol 5，p277-280)指出，當(dāng)在腿部潰瘍中存在四個(gè)或者更多個(gè)細(xì)菌群落時(shí)，愈合的可能性則顯著降低。該發(fā)現(xiàn)佐證了這樣一種假設(shè)，即，在創(chuàng)傷中形成微生物協(xié)作，從而增強(qiáng)了凈致病效果和感染的嚴(yán)重性。好氧細(xì)菌的氧消耗導(dǎo)致組織缺氧并且降低了氧化還原電勢(shì)，這為厭氧生物體提供了更加有力的生存環(huán)境。由一種微生物制造的營(yíng)養(yǎng)可以促進(jìn)具有潛在致病性的共生微生物的生長(zhǎng)。有些厭氧性生物能夠損害宿主免疫細(xì)胞功能并且由此為其自身以及其它共生微生物提供有利條件。Bowler(Bowler，P.G.2002.Microbiology of acute andchronic wounds.21世紀(jì)面對(duì)挑戰(zhàn)的創(chuàng)傷處理。Master MisericordiaeUniversity Hospital)指出，在創(chuàng)傷中微生物能夠相互輔助。微生物(特別在生物膜中)使用一種稱為群體感應(yīng)的通訊機(jī)制。這是一種依賴于細(xì)胞密度的通訊形式，有助于在新的惡劣環(huán)境中生存。它們釋放信號(hào)分子，彼此告知一種“生存提示(survival tips)”(即，產(chǎn)生一種特殊的形態(tài)改變或者特殊的防范性化學(xué)物質(zhì))。
清創(chuàng)術(shù)是治愈創(chuàng)傷的一個(gè)組成部分。去除死亡的和非健康的組織對(duì)于減小可用于微生物群落的生存環(huán)境并且使得新的組織形成而言是基本的。通過(guò)使用銳利的器具對(duì)組織進(jìn)行實(shí)體切除或者應(yīng)用鹽水或消毒水，實(shí)施清創(chuàng)。咬傷處理包括高壓灌注以便減輕微生物載荷。
傳統(tǒng)上，使用臭氧以其氣體形式或者溶解到油中的形式對(duì)創(chuàng)傷消毒。直接臭氧氣體應(yīng)用、靜脈注射、直腸注氣或者自動(dòng)血液-臭氧療法(autohemo-ozonotherapy)都是醫(yī)學(xué)臭氧應(yīng)用的已知方法。關(guān)于這些處理的細(xì)節(jié)，可參考下述專利文獻(xiàn)RU-2178699、FR-2784388、US-6073627。
水性臭氧假設(shè)1.消毒1.1臭氧是高活性的并且通過(guò)形成自由基而分解以形成分子氧。自由基在其外部軌道中具有未配對(duì)的電子，使得它們高度的不穩(wěn)定并且具有高度的活性。這些自由基包括羥基、過(guò)氧化物或者臭氧化物基。臭氧微生物攻擊主要位于細(xì)胞膜上，并且隨后對(duì)其它細(xì)胞部位造成損害。所提出的反應(yīng)機(jī)制認(rèn)為，在很大程度上，涉及位于被臭氧所攻擊以形成臭氧化物或者其它分解產(chǎn)物的微生物細(xì)胞膜內(nèi)的烯鍵。臭氧化物與酶、巰基群和乙醛發(fā)生反應(yīng)，釋放出過(guò)氧化氫化合物。過(guò)氧化氫化合物進(jìn)一步對(duì)蛋白質(zhì)、DNA和其它結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害。細(xì)胞被溶解并且細(xì)胞質(zhì)擴(kuò)散。實(shí)質(zhì)上，水性臭氧可用于減少創(chuàng)傷中的微生物體。
1.2由于它們?nèi)狈寡趸瘎┖推渌趸婪断到y(tǒng)，水性臭氧對(duì)于抑制厭氧細(xì)菌是特別有效的。有氧細(xì)菌產(chǎn)生抗氧化劑例如超氧化物歧化酶以便防止通過(guò)有氧呼吸而造成細(xì)胞損傷。厭氧細(xì)菌并不使用氧進(jìn)行呼吸并且因此未產(chǎn)生出高效的抗氧化劑。Bowler(上面提及)指出，將厭氧細(xì)菌去除將降低發(fā)生感染的可能性。
1.3基于自由基的氧化反應(yīng)是隨機(jī)的，并且因此，微生物很難對(duì)水性臭氧形成抵抗性。基于自由基的消毒并不具體的涉及靶部位。自由基對(duì)于所有的微生物都是有效的，其中殺傷率尤其依賴于位于不同微生物種類中的抗氧化劑的強(qiáng)度。
1.4充分長(zhǎng)的接觸時(shí)間將所有的微生物從病床上除去，由此形成無(wú)菌環(huán)境。
2.清創(chuàng)2.1水性臭氧不是針對(duì)具體細(xì)胞的并且除了微生物還將攻擊創(chuàng)傷組織。與健康組織相比，非健康的或者死亡組織的灌注更不充分，并且因此不含有相當(dāng)數(shù)量的抗氧化劑或者酶劑(過(guò)氧化物、岐化酶、谷胱甘肽、巨噬細(xì)胞等)。與健康組織相比，非健康組織對(duì)于自由基的攻擊具有明顯更弱的抵抗性并且由此比健康組織更加易于遭受損傷/破裂/去除。因此，水性臭氧將提供準(zhǔn)選擇性的化學(xué)清創(chuàng)，形成改進(jìn)的治愈環(huán)境。
3.濕性愈合環(huán)境3.1水性臭氧應(yīng)用將提供一種濕性愈合環(huán)境(結(jié)合1.4)。Winter(Winter，G.D.1962.結(jié)疤的形成以及皮膚表皮創(chuàng)傷的上皮形成速度。Nature.Vol 193，p293-294)指出，濕性愈合環(huán)境對(duì)于創(chuàng)傷愈合是關(guān)鍵的。
4.活性氧(ROS)4.1水性臭氧產(chǎn)生作為分解中間產(chǎn)物的活性氧(ROS)。所產(chǎn)生的ROS將完善肌體自身的自然防御系統(tǒng)，其中多形核白細(xì)胞(PMN)產(chǎn)生ROS以便清除微生物。水性臭氧愈合系統(tǒng)是仿生的，當(dāng)肌體自身的PMN受到感染抑制時(shí)，提供“加強(qiáng)劑(booster)”。
4.2在不良灌注的缺血性組織中，水性臭氧將用作ROS產(chǎn)生劑。由于營(yíng)養(yǎng)/氧/能量不足，缺少灌注將抑制肌體自身產(chǎn)生ROS。水性臭氧人工產(chǎn)生肌體的自然感染清除機(jī)制。
4.3ROS將有助于血管形成(血管生成)并且刺激膠原質(zhì)生產(chǎn)(Sen，C.K.，Khanna，S.，Babiar，B.M.，Hunt，T.K.，Ellison，E.C.，and Roy，S.2002.創(chuàng)傷修復(fù)的氧化還原控制。JCB(paper in press)ManuscriptM203391200)。
4.4微生物通過(guò)群體感應(yīng)進(jìn)行通訊，通過(guò)釋放信號(hào)分子而促進(jìn)所述群體感應(yīng)。ROS可以積極的氧化這些信號(hào)分子，從而降低協(xié)作生存效應(yīng)。這種機(jī)制對(duì)于抑制任何生物膜的形成而言是重要的。
5.氧化5.1水性臭氧分解成水和氧。分解反應(yīng)在創(chuàng)傷內(nèi)發(fā)生，為細(xì)胞提供氧的表面應(yīng)用并且產(chǎn)生一種高含氧量的環(huán)境。厭氧細(xì)菌不能在高含氧量的環(huán)境中存活，從而降低了感染。
5.2通過(guò)水性臭氧應(yīng)用而產(chǎn)生的高含氧量的環(huán)境能夠?yàn)椴涣脊嘧⒌慕M織(缺血性的)提供氧源，從而促進(jìn)創(chuàng)傷愈合。
5.3細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子顯示出在高含氧量環(huán)境中具有改進(jìn)的機(jī)械性行為，這可通過(guò)使用水性臭氧應(yīng)用設(shè)備而加以促進(jìn)。
5.4水性臭氧應(yīng)用設(shè)備具有氧氣濃縮器，可用于為創(chuàng)傷提供高壓無(wú)菌氧氣。氧氣對(duì)于創(chuàng)傷愈合過(guò)程是很關(guān)鍵的。所述設(shè)備使得能夠通過(guò)高壓噴口或者通過(guò)使用圍繞創(chuàng)傷區(qū)域設(shè)置的高壓室而向創(chuàng)傷施加氧氣。
6.急性創(chuàng)傷反應(yīng)6.1研究證實(shí)，在慢性創(chuàng)傷內(nèi)造成急性創(chuàng)傷能夠引起創(chuàng)傷愈合反應(yīng)。由水性臭氧應(yīng)用引起的細(xì)胞氧化可以在未愈合的慢性創(chuàng)傷中引起急性創(chuàng)傷類型的反應(yīng)。
臭氧水臭氧水得到廣泛應(yīng)用以殺滅細(xì)菌和其它微生物。但是，當(dāng)產(chǎn)生并且在水中溶解臭氧時(shí)，通常期望保持在低于1ppm的水平。
WO-A-0020343公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生水性臭氧溶液以便對(duì)動(dòng)物舍供水進(jìn)行消毒的裝置。其過(guò)程需要對(duì)接觸器進(jìn)行加壓以便促進(jìn)臭氧化。
US-A-5834031公開(kāi)了一種使用水性臭氧以處理足部真菌的裝置。使用一種單獨(dú)的“在線”臭氧化工藝以產(chǎn)生水性臭氧，而同時(shí)完全浸沒(méi)所需處理的肢體。
US-A-5098415公開(kāi)了一種使用水性臭氧治療足部疾病的裝置，該裝置將肢體浸沒(méi)在水性臭氧溶液中。
WO-A-0172432公開(kāi)了一種用于提供水性臭氧流的移動(dòng)噴射裝置。該水性臭氧產(chǎn)生過(guò)程使用“在線”生產(chǎn)方法以及脫氣單元。
US-A-6455017公開(kāi)了一種使用水性臭氧進(jìn)行徹底沖洗和衛(wèi)生處理的移動(dòng)裝置。該水性臭氧產(chǎn)生過(guò)程使用“在線”生產(chǎn)方法。
US-A-2002139755公開(kāi)了一種增強(qiáng)氣體在液體中的溶解性的方法。該方法使用多個(gè)噴嘴，所述噴嘴的尺寸和位置設(shè)置為用于產(chǎn)生微小氣泡并且引起旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
RU-A-2175539公開(kāi)了一種利用臭氧氣體處理創(chuàng)傷的方法。該處理方法基于朝向創(chuàng)傷部位施加氣體。
US-A-4375812公開(kāi)了一種利用水性臭氧處理灼傷的方法，涉及將患者的整個(gè)身體浸沒(méi)在水性臭氧的浴池中。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠快速消毒的高濃度臭氧溶液，并且提供一種向待消毒表面并且特別是人體或者動(dòng)物創(chuàng)傷施加高濃度臭氧溶液的方法和裝置。
本發(fā)明公開(kāi)一種對(duì)表面并且特別是人體或者動(dòng)物創(chuàng)傷進(jìn)行消毒的裝置，雖然以創(chuàng)傷表面作為背景進(jìn)行描述，本發(fā)明范圍涵蓋各種類型的表面，包括用于積聚臭氧水的儲(chǔ)存器以及從儲(chǔ)存器向噴嘴分配臭氧水的裝置，該噴嘴具有一個(gè)或者多個(gè)用于向待處理表面配給臭氧水流的噴口。該噴嘴具有護(hù)罩并且圍繞該噴嘴設(shè)有抽回在噴嘴處釋放的臭氧化氣體的裝置。在所處理表面/創(chuàng)傷的下面設(shè)置收集槽，以容納從處理區(qū)域流出的臭氧水。該收集槽的底部可以具有多個(gè)孔，通過(guò)所述的孔，利用泵將廢棄溶液從槽中抽出，所述泵使得溶液流經(jīng)催化劑以便分解溶液中含有的任何殘余臭氧。
下面參考附圖描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例，其中

圖1是用于產(chǎn)生并且向創(chuàng)傷施加臭氧水的系統(tǒng)的示意圖；圖2示意出了對(duì)于該系統(tǒng)的第一修改；圖3示意出了對(duì)于該系統(tǒng)的第二修改；圖4到10示意出了用于該裝置的噴頭；以及圖11到15示意出了收集槽以及用于接受治療的患者的肢體支撐部件。
首先參考圖1，用于執(zhí)行本發(fā)明的裝置包括三個(gè)主要構(gòu)件用于產(chǎn)生濃縮的臭氧水溶液的裝置，用10表示；用于將臭氧溶液噴向所處理肢體的表面上的裝置，用11表示；以及用于支撐所處理肢體并且用于收集從所處理肢體上流下的溶液以便進(jìn)行處理的裝置，用11a表示。為整個(gè)裝置設(shè)置控制系統(tǒng)(未示出)，其包括可編程邏輯計(jì)算器，所述可編程邏輯計(jì)算器與所述裝置的可控元件相連接以便控制該裝置的操作。
水性臭氧發(fā)生器10包括經(jīng)由泵14和電磁閥15連接至水槽13的接觸器12。圖2示出一種可選配置，其中經(jīng)由壓力限制閥供給主干水流。泵14被啟動(dòng)并且電磁閥15被打開(kāi)以便將水從水槽輸送至接觸器12，直至達(dá)到足夠的水位以便啟動(dòng)水位傳感器16。該傳感器啟動(dòng)中繼器，以向PLC回饋信號(hào)，PLC關(guān)閉泵14并且關(guān)閉電磁閥15。
接觸器具有導(dǎo)管17，其從鄰近接觸器頂部的朝向上的進(jìn)口18，開(kāi)始通過(guò)泵19和差壓注射器20(例如在US-A-5863128中公開(kāi)的Mazzei注射器)并由此延伸到鄰近接觸器底部進(jìn)入接觸器的出口21。啟動(dòng)泵19，通過(guò)進(jìn)口18抽水，通過(guò)差壓注射器20流動(dòng)并且經(jīng)由噴嘴出口21將其輸送回接觸器。該噴嘴具有兩個(gè)功能。首先其提供差壓注射器所需的反壓力，其次其促進(jìn)了在接觸器內(nèi)氣體/液體的混合。
氧供給源22，優(yōu)選使用氧濃縮器，通過(guò)節(jié)流閥23和壓力調(diào)節(jié)器24為臭氧發(fā)生器25提供干燥氧氣。閥和調(diào)節(jié)器能夠設(shè)置在臭氧發(fā)生器之前或之后。臭氧發(fā)生器能夠利用基于紫外線、質(zhì)子交換膜或者電暈放電的生產(chǎn)方法，但是優(yōu)選為空氣冷卻的基于電暈放電的臭氧發(fā)生器。
該臭氧發(fā)生器被啟動(dòng)并且電磁閥26被打開(kāi)。臭氧經(jīng)由差壓注射器20被抽取，在此處，其與水接觸。氣體/液體混合流被迫使通過(guò)出口噴嘴21并且進(jìn)入接觸器12。臭氧氣泡通過(guò)接觸器向上移動(dòng)并且在出口27排出并進(jìn)入管道28中。
管道28朝向出口向下成一定角度傾斜，以便在管道內(nèi)產(chǎn)生的任何冷凝液體向下通過(guò)出口回流并且進(jìn)入接觸器12中。
到達(dá)管道28的任何臭氧氣體均通過(guò)破壞裝置30，在此處被分解成氧氣。加熱元件30a被啟動(dòng)以便加熱臭氧破壞單元30。溫度傳感器30b連接到可編程邏輯計(jì)算器(PLC)中，以控制加熱過(guò)程并且將破壞單元30保持在40和80℃之間的恒定溫度下，但是優(yōu)選為60℃。破壞單元30被加熱，從而防止水汽在其自身內(nèi)部產(chǎn)生。離開(kāi)破壞單元30的氧氣進(jìn)入歧管31。利用風(fēng)扇32從歧管抽取氧氣使之進(jìn)入二級(jí)臭氧破壞裝置32a。氧氣離開(kāi)二級(jí)臭氧破壞裝置，從此處，其被導(dǎo)向上述的臭氧發(fā)生器25，在此處其輔助對(duì)單元進(jìn)行冷卻。
考慮接觸器中的臭氧化過(guò)程，再循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)口18具有向上的端部，并且成形為防止臭氧氣泡被吸入再循環(huán)系統(tǒng)。利用連接到PLC的溶解臭氧傳感器33監(jiān)控水性臭氧的濃度。當(dāng)溶解的臭氧濃度達(dá)到操作人員所設(shè)置的期望水平時(shí)，PLC關(guān)閉氧濃縮器和臭氧發(fā)生器并且關(guān)閉電磁閥26。泵19被關(guān)閉并且泵34被啟動(dòng)以便向噴射系統(tǒng)11配送臭氧水溶液。電磁閥35被打開(kāi)并且溶液沿著管道流動(dòng)，在此處利用壓力和流量調(diào)節(jié)器36將壓力限制在40和100毫巴之間，但是優(yōu)選為70毫巴。
水性臭氧溶液被輸送至一對(duì)同心導(dǎo)管37、38中的內(nèi)部導(dǎo)管37的一個(gè)端部。導(dǎo)管37的另一個(gè)端部具有噴頭39，用于噴射水性臭氧的多股射流。
在圖4到10中示意出所述噴頭，其設(shè)計(jì)并且構(gòu)造為能夠產(chǎn)生一系列的射流，優(yōu)選為互鎖的風(fēng)扇構(gòu)造。噴射系統(tǒng)雖然外表簡(jiǎn)單，但是具有多個(gè)重要特征。當(dāng)迫使高濃度臭氧溶液通過(guò)小孔時(shí)，形成壓力差并且使得溶解在液流中的臭氧氣體從溶液中釋放出來(lái)并且進(jìn)入大氣(由于臭氧的蒸汽壓力)。壓力差越高，則釋放到大氣中的氣體量越大。臭氧的法定大氣限制為0.1ppm，這是很低的。因此噴頭被設(shè)計(jì)為使用“噴孔”41(見(jiàn)圖7和10)，它們是充分小的以便使用低量的溶液(有利于單元的小型尺寸)，但是具有足夠大的直徑以防止形成使得過(guò)多的臭氧氣體從溶液中被釋放到大氣中的過(guò)高的壓力差。臭氧溶液被供給噴頭所處的壓力也是一個(gè)因素并且試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，大約70毫巴的水平是最為合適的。更高的壓力意味著更多的臭氧氣體被釋放到大氣并且還使得射流過(guò)于強(qiáng)烈地“鉆進(jìn)”創(chuàng)傷表面。
隨著溶液離開(kāi)噴頭39，壓降使得臭氧氣體從溶液中釋放出來(lái)。如由圖4和5可觀察到的射流的交疊式布置減小了噴射錐外邊緣的表面與體積比率，由此降低了從溶液中釋放的臭氧氣體量。臭氧將在空氣中迅速分解并且因此減小的表面與體積比率對(duì)于防止臭氧溶液在從噴頭向創(chuàng)傷表面行進(jìn)中的分解是關(guān)鍵的。射流在非常低的壓力下操作以便降低從溶液中釋放的臭氧氣體量并且還用于確保微生物不被向下驅(qū)送到創(chuàng)傷基體中。噴頭設(shè)置在噴頭附件(還被稱為“錐頭”)40中，噴頭附件成形為匹配噴頭所產(chǎn)生的“噴射流擴(kuò)展錐”的尺寸。錐頭的長(zhǎng)度依賴于射流的壓力，但是優(yōu)選為125mm。利用連接到歧管31的風(fēng)扇32，將錐頭的內(nèi)部相對(duì)于大氣壓保持為負(fù)壓力。在噴射過(guò)程中從溶液中釋放的任何臭氧氣體通過(guò)外部導(dǎo)管38被抽回到歧管內(nèi)，并且隨后通過(guò)二級(jí)臭氧破壞單元32a，在此處被分解成氧氣。
使用時(shí)，錐頭40設(shè)置在需要清污/愈合的創(chuàng)傷上。從創(chuàng)傷表面到錐頭邊緣的距離依賴于射流的壓力，但是優(yōu)選為10mm。
需要消毒/治愈創(chuàng)傷的患者可以躺在病床上或者是可活動(dòng)的。將在下面更加詳細(xì)描述的收集槽43設(shè)置在上面具有創(chuàng)傷的患者肢體的下方。該收集槽具有相連接的支撐機(jī)構(gòu)(未示出)，以用于在治療期間承受患者肢體的重量。該支撐機(jī)構(gòu)可以是剛性的或者撓性的，但是優(yōu)選包括可拆除的設(shè)置有軟墊的凹形或者凸形支撐件，該支撐件位于叉形接頭上以便有助于進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)。而這又設(shè)置在利用接頭47固定到收集裝置上的桿上，所述接頭47使得所述桿能夠在垂直平面內(nèi)弧形運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)選為鉸接接頭。該收集槽具有可拆除的插入件48，在插入件中具有孔49以便使得廢棄溶液排放到收集槽的底部。該插入件48優(yōu)選為V形，具有一系列的孔49用于使得溶液通過(guò)其中進(jìn)行排放但是保留在消毒過(guò)程中從創(chuàng)傷沖洗下來(lái)的任何大的生物材料。該收集槽具有在其上安裝噴頭系統(tǒng)的側(cè)凸緣50。
噴頭39固定到安裝和支撐裝置(未示出)上，所述裝置將噴射錐在創(chuàng)傷的上方牢固地固定住。該安裝裝置可包括很多種用于將噴頭保持在其所需位置處的結(jié)構(gòu)，典型的為機(jī)械或者電磁裝置，以便用于為在其上夾緊噴頭的撓性-剛性導(dǎo)管提供連接。
收集槽43的底部具有多個(gè)孔51，廢棄溶液通過(guò)所述的孔從收集槽排出。泵52在連接到收集槽的容器53(見(jiàn)圖1)中產(chǎn)生負(fù)壓力，使得收集槽中的液體被抽入到容器53中。利用泵52從容器53中排出的氣體被導(dǎo)入歧管31，在此處，其通過(guò)二級(jí)催化劑32a。由廢棄溶液釋放的任何殘余臭氧氣體在此處被分解。
在一定時(shí)間內(nèi)向創(chuàng)傷施加溶液，在處理開(kāi)始時(shí)該時(shí)間由操作人員確定并且被編入PLC中。一旦經(jīng)過(guò)所需的時(shí)間，PLC關(guān)閉閥35并且繼續(xù)在確定的時(shí)間內(nèi)操作風(fēng)扇32和泵52以便從收集槽清空溶液。在此期間，閥60被打開(kāi)并且接觸器中的溶液被泵送到容器53中，直至接觸器中的水位開(kāi)關(guān)61被啟動(dòng)。泵34被關(guān)閉并且閥60被關(guān)閉。經(jīng)過(guò)所述時(shí)間之后，泵52和風(fēng)扇32被關(guān)閉。
容器的進(jìn)口和出口包括快速連接接頭以便有利于容易地對(duì)它們進(jìn)行拆除和連接。在處理的最后，切斷容器53的連接并且其中容納的水被直接傾倒排放。
圖3示出該裝置的可選配置，其中容器53被取消并且收集槽容納的污液經(jīng)由泵直接泵送到排水管中。不同于容器53，接觸器中剩余的余量溶液被直接泵送到排水管中。該溶液可以經(jīng)過(guò)位于污水管道線中的活性炭過(guò)濾器65以便破壞任何可能殘留的臭氧。
該系統(tǒng)被描述為利用來(lái)自家用或者商用供給源的自來(lái)水進(jìn)行操作。本發(fā)明并不排除使用過(guò)濾的或者調(diào)整處理的水源。這種水源將具有加速臭氧化過(guò)程的效果，但是并非優(yōu)選的使用水源，因?yàn)檫^(guò)濾系統(tǒng)降低了輕便性能。
收集并且破壞從任何水性臭氧溶液釋放到大氣中的盡可能多的任何水性臭氧氣體對(duì)于操作任何單元而言都是極為重要的。下述裝置用于實(shí)現(xiàn)該目的。
圖7示意出了噴嘴39和用于噴嘴的護(hù)罩40，該噴嘴用于向患者創(chuàng)傷或者其它表面施加臭氧水；并且圖11到15示意出了收集槽，用于支撐患者肢體或者身體所需進(jìn)行治療的區(qū)域并且用于回收從患者身上進(jìn)行處理的區(qū)域流下的臭氧水。
利用將臭氧氣體溶解到液體中產(chǎn)生水性臭氧。在25℃時(shí)，臭氧的飽和蒸汽壓力＞760mmHg，這意味著臭氧將活躍的從液體釋放到大氣中。臭氧具有0.1ppm的法定排放限制，并且因此當(dāng)高濃度水性臭氧溶液暴露于大氣時(shí)將產(chǎn)生問(wèn)題(臭氧易于從溶液中揮發(fā)并且大氣中的濃度超出0.1ppm的限制)。
臭氧氣體從液體中釋放的速率高度地依賴于溫度和壓力。溫度越高，從溶液中揮發(fā)的臭氧越多，并且壓力越低，從溶液中揮發(fā)的臭氧越多。
在大氣壓力下生產(chǎn)水性臭氧溶液。然后隨著其被泵送到噴頭，將其置于提高的壓力下。當(dāng)其處于壓力下時(shí)(即，在管道中從泵到噴頭)，溶液中沒(méi)有臭氧釋放出來(lái)，因?yàn)槠湟驯恢糜谔岣叩膲毫ο?。?dāng)其到達(dá)噴頭時(shí)，溶液突然暴露于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(即產(chǎn)生壓降)，并且由此溶液流中含有的一部分臭氧被釋放到大氣中。在噴頭中的小孔上會(huì)產(chǎn)生壓力差。這種壓力差的大小決定了其離開(kāi)噴頭時(shí)從液體中釋放的臭氧氣體量。釋放臭氧氣體具有兩個(gè)結(jié)果，第一個(gè)已經(jīng)被解釋過(guò)，臭氧氣體是毒性的并且因此將大氣濃度提高到超出法定排放限制的水平。第二個(gè)結(jié)果在于，水性臭氧液體的濃度降低。該系統(tǒng)的目的在于朝向創(chuàng)傷施加高濃度的溶液，因此需要降低由于臭氧氣體釋放所造成的濃度損失的程度。
已經(jīng)使用具有不同尺寸的小孔的噴頭并且結(jié)合泵的交替壓力進(jìn)行試驗(yàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，0.5mm直徑的小孔是最為有效的尺寸，同時(shí)結(jié)合70毫巴的液體壓力。0.2mm直徑的小孔所產(chǎn)生的壓力差過(guò)大并且釋放大量的臭氧氣體，由此將溶液濃度從20ppm降低至12ppm。0.75mm直徑的小孔使得過(guò)多的液體通過(guò)噴頭。過(guò)多的液體將導(dǎo)致創(chuàng)傷被浸軟并且由此實(shí)際上將抑制而非促進(jìn)愈合過(guò)程。
由于壓力改變，0.5mm直徑的小孔仍然使得一部分臭氧氣體從液體中釋放。濃度從20ppm將至17ppm。釋放到大氣的臭氧氣體需要加以處理；否則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，積累效果會(huì)將臭氧濃度提高到超出0.1ppm的水平。為此，噴頭被一種抽取系統(tǒng)38、40所圍繞，以便隨著臭氧氣體在離開(kāi)噴頭被釋放時(shí)，其立即在抽取空氣流中被抽回到機(jī)器中。
抽取系統(tǒng)的使用決定了離開(kāi)噴頭時(shí)的噴射模式的設(shè)計(jì)和形狀。執(zhí)行抽取系統(tǒng)意味著，從噴頭到創(chuàng)傷，臭氧氣體從載氣水性液體的表面不斷的被抽取。
通過(guò)減小噴錐的表面與體積比率可以限制被除去的臭氧氣體量。最佳的噴錐構(gòu)形是這樣一種構(gòu)形，即其具有非常小的表面面積暴露于抽取空氣流中，而同時(shí)提供大的表面沖擊區(qū)域。噴頭具有一系列的互鎖的噴口(見(jiàn)圖4和5)，它們產(chǎn)生一種雙重的扇風(fēng)效應(yīng)。這可能是或者可能不是噴射模式的最佳構(gòu)形。
抽取“護(hù)罩”40用于作為一種耗材(即其能夠在患者之間快速更換)。
如前所述，臭氧氣體活躍的從水性溶液中揮發(fā)出來(lái)。當(dāng)水性臭氧朝向創(chuàng)傷或者其它有機(jī)表面噴射時(shí)，大部分的臭氧在表面上分解。但是，廢棄的流出液體仍然含有臭氧，如前所述，這些臭氧將活躍的進(jìn)入大氣中。收集槽具有兩個(gè)主要的“方面”使其發(fā)揮作用。
其中首先涉及基本作為一種槽的收集槽43，其具有實(shí)心塑料插件48，該插件以倒V形成以定角度。一系列的孔49(例如，沿著V的頂點(diǎn)每隔4cm進(jìn)行鉆孔)。該插件使得水性臭氧溶液通過(guò)所述的孔，但是能夠收集在插件下方的間隙中釋放的任何氣體以阻止其釋放到大氣中。
收集槽的第二個(gè)方面是一種催化劑分解裝置。一對(duì)六英寸的風(fēng)扇70水平安裝在廢棄液體收集區(qū)域71的上方。在每個(gè)風(fēng)扇下面是釕顆?；蛘咂渌呋瘎┎牧系拇?2，風(fēng)扇通過(guò)它們抽吸空氣。
如圖11所示，風(fēng)扇通過(guò)V形插件的孔抽吸空氣(并且由此抽吸任何大氣臭氧，因?yàn)槌粞醣瓤諝庵??？諝饬鹘?jīng)水性臭氧液體上方，抽吸可能從溶液中揮發(fā)出來(lái)的任何臭氧氣體。然后通過(guò)催化劑抽吸這種臭氧空氣混合物，所述催化劑將其轉(zhuǎn)化成氧氣。然后氧氣被排放到大氣中。
因此該系統(tǒng)集成了多個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)(臭氧發(fā)生器、氧濃縮器、差壓注射器)并且以如此方式結(jié)合所述現(xiàn)有系統(tǒng)，即形成一種輕便的并且高度機(jī)動(dòng)性的單元，其能夠產(chǎn)生非常高的水性臭氧濃度(＞20ppm)。
現(xiàn)有的基于水性臭氧的消毒系統(tǒng)是基于大型的、并非如此輕便的系統(tǒng)或者基于僅能產(chǎn)生低濃度水性臭氧溶液(5ppm)的可移動(dòng)系統(tǒng)。向創(chuàng)傷施加臭氧的觀點(diǎn)不是新穎的，但是基于發(fā)明人的研究以及對(duì)生物系統(tǒng)和它們與水性臭氧相互作用的模式的認(rèn)識(shí)所形成的理論是新穎的。研制一種向人體(或者動(dòng)物)施加高濃度水性臭氧而不會(huì)由于暴露于臭氧氣體對(duì)患者產(chǎn)生損傷的有效系統(tǒng)是新穎的和有創(chuàng)造性的。本發(fā)明結(jié)合了水性臭氧配送系統(tǒng)，該系統(tǒng)向創(chuàng)傷表面輸送高濃度溶液而同時(shí)降低了從該溶液中釋放出來(lái)的臭氧氣體量。關(guān)于降低臭氧氣體釋放量，噴射構(gòu)造的設(shè)計(jì)、壓力要求以及噴頭封裝設(shè)計(jì)都是新穎的。如同設(shè)計(jì)一樣，使用抽取系統(tǒng)從創(chuàng)傷部位除去臭氧氣體也是新穎的，該系統(tǒng)將水性臭氧配送導(dǎo)管和臭氧氣體抽取裝置集成為一個(gè)單獨(dú)的管道系統(tǒng)。
收集槽還具有其它重要的設(shè)計(jì)特征。打孔的插入槽設(shè)計(jì)為使得水性臭氧溶液通過(guò)并到達(dá)槽的底部。臭氧氣體比空氣重并且因此將保留在槽的底部。插件48用于將臭氧氣體從患者收集在槽的底部中。利用蠕動(dòng)泵和風(fēng)扇系統(tǒng)清除槽內(nèi)的廢棄溶液，由此除去臭氧氣體以及廢棄溶液。裝置設(shè)計(jì)為使得所有的臭氧氣體源在入口處被抽回到單獨(dú)的歧管中并且到達(dá)系統(tǒng)主風(fēng)扇，該風(fēng)扇迫使氣體通過(guò)催化破壞單元。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是新穎的和有創(chuàng)造性的，其中使用單獨(dú)的催化劑用于最終破壞來(lái)自三個(gè)單獨(dú)氣體源的氣體。而且，催化反應(yīng)的氣體被導(dǎo)向并且在臭氧發(fā)生器的表面上排出，所述臭氧發(fā)生器優(yōu)選為空氣冷卻型(相對(duì)于水冷卻型)發(fā)生器。
主要的催化破壞單元是新穎的和有創(chuàng)造性的。催化破壞單元設(shè)計(jì)為利用干燥氣體供給進(jìn)行操作，因?yàn)樗軌蚱茐拇蠖鄶?shù)的催化劑。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得催化劑能夠破壞濕性臭氧氣體，而不會(huì)損害催化劑。
該裝置使得使用者能夠確定供給到表面的溶液的濃度(優(yōu)選在1-21ppm的范圍內(nèi))。在循環(huán)開(kāi)始時(shí)，使用者能夠選擇所需的水性臭氧濃度。使用者還能夠選擇溶液施加到表面的持續(xù)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生臭氧水射流以便對(duì)表面進(jìn)行消毒的裝置，其包括用于積聚臭氧水的儲(chǔ)存器；用于從儲(chǔ)存器向噴嘴配送臭氧水的裝置，該噴嘴具有一個(gè)或者多個(gè)用于向所處理表面配給臭氧水射流的噴口以及環(huán)繞護(hù)罩，所述護(hù)罩用作從噴嘴周?chē)槿≡趪娮焯庒尫诺某粞鯕怏w的裝置；用于使得水流從儲(chǔ)存器通過(guò)臭氧化站并且到達(dá)儲(chǔ)存器進(jìn)行循環(huán)的裝置；向臭氧化站供給臭氧的裝置，以便使得臭氧溶解在返回到儲(chǔ)存器的循環(huán)液流中，從而使得在向噴嘴配送臭氧水以便應(yīng)用于所處理表面之前，水中的臭氧濃度升高到必需的水平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述循環(huán)裝置在儲(chǔ)存器中具有入口，該入口向上開(kāi)口以便減少進(jìn)入該入口中的臭氧氣泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述臭氧化站包括環(huán)路中的水通過(guò)的文氏管，并且臭氧氣體被供給到其收縮部以便夾帶到水流中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴設(shè)置為利用所述噴嘴上的較低壓降配送臭氧水射流以便降低從水溶液中釋放的臭氧量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴具有環(huán)繞護(hù)罩，并且設(shè)置有用于從噴嘴周?chē)槿≡趪娮焯庒尫诺某粞鯕怏w以便進(jìn)行破壞的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用于通過(guò)臭氧化站循環(huán)水流的所述裝置包括在其一端具有至少一個(gè)連接到反應(yīng)容器的出口并且在其另一端具有連接到反應(yīng)容器的進(jìn)口以便用于運(yùn)送氣體/液體混合物的再循環(huán)環(huán)路、用于在所述環(huán)路內(nèi)將氣體溶解到流體中的裝置，以及用于圍繞所述環(huán)路移動(dòng)流體的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在環(huán)路內(nèi)將氣體施加到流體中的裝置是差壓注射器。
8.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)存器具有用于測(cè)量所溶解的臭氧濃度和/或流體的氧化還原電勢(shì)的裝置；用于應(yīng)用所述流體的裝置。
9.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述流體通過(guò)相同的孔進(jìn)、出所述反應(yīng)容器。
10.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在儲(chǔ)存器中任何未溶解的氣體被收集并且使其流經(jīng)破壞裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述破壞裝置包括a)用于分解臭氧氣體的氣體分解單元；b)加熱元件；c)以及溫度傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，該破壞單元包括用于分解臭氧氣體的二氧化錳催化劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，所述氣體分解單元通過(guò)導(dǎo)管連接到儲(chǔ)存器，所述導(dǎo)管相對(duì)于水平方向成一定角度以便使得由于臭氧冷凝而形成的水流回到儲(chǔ)存器中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述加熱元件和溫度傳感器將氣體分解單元保持在40和80℃之間的溫度，但是優(yōu)選為60℃。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，被分解的氣體導(dǎo)入通過(guò)二級(jí)破壞單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述二級(jí)破壞單元是活性炭催化劑。
17.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，圍繞反應(yīng)流體所被噴射到的表面區(qū)域設(shè)有用于施加負(fù)壓力的裝置。
18.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，設(shè)有用于支撐患者所接受治療的肢體并且收集噴射到位于肢體創(chuàng)傷上的流體的裝置，反應(yīng)流體被噴射到創(chuàng)傷之上隨后收集在裝置中，患者肢體放置在所述裝置之上或者之中。
19.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，該設(shè)備是便攜式的。
20.一種向表面并且更優(yōu)選為創(chuàng)傷施加在儲(chǔ)存器中產(chǎn)生的水性臭氧化流體的裝置，包括a)用于從儲(chǔ)存器向表面?zhèn)魉土黧w的導(dǎo)管；b)用于將流體噴射到表面上的噴頭；c)護(hù)罩；d)以及用于圍繞噴頭產(chǎn)生負(fù)壓的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，泵沿著導(dǎo)管移動(dòng)所述流體。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的裝置，其特征在于，所述噴頭包括多個(gè)孔以便產(chǎn)生流體射流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述噴頭包括多個(gè)孔，所述的孔設(shè)置為能夠產(chǎn)生交疊式模式。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的裝置，其特征在于，所述噴頭包括多個(gè)直徑在0.2mm到1.5mm之間但是優(yōu)選為0.5mm的孔。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-24中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述泵裝置設(shè)置為在50到100毫巴之間、但是優(yōu)選為70毫巴的壓力下將流體泵送到噴頭。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述噴頭安裝在設(shè)置于導(dǎo)管一端的開(kāi)口中的框架上，并且導(dǎo)管的另一端連接到抽吸裝置上。
27.根據(jù)權(quán)利要求20-26中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述噴頭具有金字塔形的護(hù)罩并且具有圍繞創(chuàng)傷的開(kāi)口端，射流通過(guò)該開(kāi)口端進(jìn)行配送。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述護(hù)罩的尺寸使得其能夠緊密地容納、但是并不干擾流體噴射模式。
29.根據(jù)權(quán)利要求20-28中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，利用支撐結(jié)構(gòu)將所述噴頭固定到位。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括可有開(kāi)關(guān)控制的電磁基部和可變位置夾緊裝置。
31.一種一旦在流體已被施加到創(chuàng)傷上用于收集該流體的裝置，包括a)收集裝置；b)將流體從收集裝置輸送到主單元上的裝置；c)用于將臭氧氣體從收集裝置輸送到主單元的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)表面并且特別是人體或者動(dòng)物創(chuàng)傷進(jìn)行消毒的裝置，包括用于積聚濃縮臭氧水的接觸器(12)以及從儲(chǔ)存器向噴嘴(3a)配送臭氧水的裝置(34、37)，該噴嘴具有一個(gè)或者多個(gè)用于向所處理表面配給臭氧水流的噴口。該噴嘴具有環(huán)繞護(hù)罩(40)并且設(shè)有用于圍繞該噴嘴抽回在噴嘴處釋放的臭氧化氣體的裝置(32)。在所處理表面/創(chuàng)傷的下面設(shè)有收集槽(43)，以容納從處理區(qū)域流出的臭氧水并且在此處分解任何殘余的臭氧。
文檔編號(hào)A61H33/14GK1822875SQ200480020594
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
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