专利名称：消毒系统及其使用方法
技术领域：
本发明广义上涉及使用臭氧的医用设备消毒。
背景技术：
分析生物材料时，常通过将材料切成薄片，使之可以在显微镜下观察来进行。多种设备可以用来制作薄的组织样本，例如刀片和切片机设备。为了进行切割，可以将材料包埋在支持基质中，例如以石蜡为基础的基质，冷冻基质和包埋的生物材料。切割冷冻的基质和包埋的材料，如通过切片机切割，产生薄的切片，该切片可以被染色并置于显微镜载玻片上以便进行随后的观察。
低温恒温机是一种提供低温环境的设备，因而广泛用于卫生保健行业，用来冷冻生物样本以便随后进行分析。将切片机和低温恒温机结合起来，成为可以将生物样本保持在冷冻状态同时还可以将其切割成薄片以便检查的设备。
在使用过程中，低温恒温机和切片机可能处理多种不同来源的生物样本。为了防止样本与样本之间的污染，最好定期清理和消毒切片机和/或低温恒温机箱室。同样，为了防止自然存在的病毒、细菌和孢子的污染，必须清理和消毒切片机和低温恒温机箱室。此外，对切片机和低温恒温机箱室进行消毒也降低了生物样本感染操作者的几率。
臭氧是一种已知的消毒剂，可以有效的杀灭对抗生素耐药的细菌。气态的臭氧(O3)可以弥漫于整个封闭的空间中，对空间中所有的表面进行消毒。但是，臭氧的化学性质趋于不稳定，容易转化为氧气(O2)。此外，吸入高浓度的臭氧对人体有毒。这些缺点限制了臭氧作为消毒剂在某些应用场合的使用。
为了克服在使用臭氧消毒医用设备中出现的这些问题，已知可以使用含溶解臭氧的水。用含足够多量溶解臭氧的水浸泡是消毒医用设备的一种方法。使含溶解臭氧的水在医用设备中循环是另一种方法。但是，含溶解臭氧的水不能用来消毒低温恒温机箱室和切片机，因为低温恒温机特有的低温会将水冻结。为了使用含臭氧的水消毒而将低温恒温机箱室和切片机的温度升高是不可行的，因为将温度升高进行消毒、再将低温恒温机重新降温的过程需要的时间过长。
因此，需要一种设备和方法，使臭氧可以用于消毒低温恒温机和与其结合的切片机。
发明概述本发明通过提供封闭空间来用臭氧消毒，可以极大减少已知的消毒医疗设备例如切片机和低温恒温机的设备和方法的缺点。在一个优选的实施方案中，本发明包括一个含可封闭箱室的低温恒温机、泵、生成臭氧的臭氧发生器，和臭氧破坏器。
在一个实施方案中，泵产生低度真空来检验低温恒温机箱室的密封性(integrity)。臭氧发生器利用低温恒温机箱室空气中的氧气产生臭氧。臭氧在低温恒温机箱室中弥散，消毒箱体和切片机。消毒后，泵将低温恒温机箱室中的空气/臭氧泵入臭氧破坏器中。臭氧破坏器消除任何残留的臭氧。
在本发明另一个实施方案中，一个三向阀引导泵的输出。通过调整泵的输出，三向阀控制消毒的过程。在本发明的另一个实施方案中，使用了第二个泵。臭氧在低温恒温机箱室之外产生，第二个泵将臭氧引入低温恒温机箱室或臭氧破坏器中。如果第一个泵失效，第二个泵将空气/臭氧引入臭氧破坏器中。这样，即使第一个泵失效，低温恒温机箱室中的任何臭氧仍可以被清除。
在本发明的另一个实施方案中，提供了备用电源，以便在主要电源出故障时提供替代的能源。此外本发明的另一个实施方案中，一个安全装置锁住了低温恒温机箱室以防在臭氧消毒过程中箱体被打开。
本发明的这些和其它特征及优点将通过随后本发明的详细说明和附图来显示。附图中相同的标记在全文中指相同的部件。
附图简要说明
图1是本发明一个实施方案的侧视图；图2是本发明另一个实施方案的侧视图；图3是图1所示实施方案的示意图；图4是本发明另一个实施方案的示意图；图5是说明操作图1-4所示任一实施方案的一种方法的流程图；图6是说明执行图5所示的方法步骤的一种方法的流程图；和图7是说明执行图5所示的方法步骤的一种方法的流程图。
发明的详细描述在随后的段落中，将通过参考附图的实施例详细描述本发明。贯穿本说明书，所示优选的实施方案和实施例应被看作是范例，而不是对本发明的限制。此处所用的“本发明”指所描述的发明实施方案中的任何一个。
通过提供一个使用臭氧自我消毒的低温恒温机，本发明极大减轻了已知的低温恒温机消毒设备和方法的缺点。通常，本发明包括含箱室的低温恒温机、泵、臭氧发生器和臭氧破坏器。臭氧发生器和切片机位于低温恒温机箱室中。臭氧发生器利用低温恒温机箱室中的氧气(O2)制造臭氧。臭氧弥散于低温恒温机箱室中，净化(消毒)箱中所有的表面。消毒后，泵将低温恒温机箱室中的空气/臭氧引入臭氧破坏器中。臭氧破坏器消除所有的臭氧，将其重新转变为氧气。
此外，泵可以用来使臭氧在低温恒温机箱室中循环。臭氧发生器也可以安装在低温恒温机箱室外，用泵将臭氧引入低温恒温机箱室中。
本发明的一个方面是两个泵形式的安全特征。如果第一个泵出现故障，则第二个泵将低温恒温机箱室中所有空气/臭氧引入臭氧破坏器中。这样，低温恒温机箱室中的任何臭氧都会被清除。这个设计帮助避免了因臭氧长时间接触而损害低温恒温机箱室和切片机的风险。此外，第二个泵提供的故障-安全特征降低了人接触臭氧的风险。
本发明还提供了净化(消毒)低温恒温机和切片机的方法，其包括步骤1)向低温恒温机箱室中引入臭氧，或在低温恒温机箱室中产生臭氧；2)净化后除去低温恒温机箱室中的残余的臭氧；和3)消除任何残留的臭氧。在一个替代的实施方案中，该消毒方法还包括在向低温恒温机箱室中引入臭氧之前将其上锁和密封。
参考图1-4，本发明包括低温恒温机10，其含有一个被观察窗17封闭的箱室19，该观察窗被窗锁25锁定。切片机15位于低温恒温机箱室19中。低温恒温机10还包括一个与控制器35连接的操作者界面30。优选的，控制器35是一个通用计算机装置，可以编程以执行与低温恒温机10操作有关的不同功能。控制器35与窗锁25、泵40、臭氧发生器80、臭氧破坏器90和包括低温恒温机10在内的其它装置相连接，以便通过操作者界面30做出的指示操作低温恒温机10。
低温恒温机10在低温恒温机箱室19中形成的温度在约-50℃到约+25℃的范围。切片机15位于低温恒温机箱室19中。切片机产生非常薄的生物材料切片，用于医学分析。低温恒温机箱室19保持低温以保存生物样本，减缓任何可能存在的孢子、病毒或细菌的生长。为了将来自细菌和其它微生物的污染减到最小，应经常净化切片机15和低温恒温机箱室19。
本发明的一个方面是使用臭氧净化低温恒温机箱室19和切片机15。臭氧(O3)是一种不稳定的分子，一般通过暴露氧气(O2)于紫外线中来制造。臭氧是一种非常强的净化剂，可以快速破坏细菌和其它微生物，但臭氧也可能危害人的健康。因此，本发明的另一个方面是几种故障-安全措施和设备，以最大程度地避免操作者和技术人员暴露于任何臭氧。
参考图1和3，低温恒温机包括一个利用氧气(O2)产生臭氧(O3)的臭氧发生器80。在此实施方案中，臭氧发生器80可以位于低温恒温机箱室19中。在其它实施方案中，臭氧发生器80可以位于低温恒温机10内，但在箱室19之外，或臭氧发生器80可以位于低温恒温机之外。
臭氧发生器80可以利用电晕放电装置或紫外线(UV)灯来产生紫外线。这两个装置都是利用低温恒温机箱室19中的氧气产生臭氧，通过分裂氧气分子(O2)形成两个不稳定的氧原子(O)，随后氧原子与其它氧气分子结合形成臭氧(O3)。本发明的一个实施方案利用UV灯臭氧发生器80，该发生器也含有UV灯防护装置(未显示)以保护灯不被操作者接触。低温恒温机10包含的一个安全特征是当观察窗17打开时，UV灯不会工作，从而防止操作者暴露于UV。在一个实施方案中，臭氧发生器80可以在-50℃到+25℃范围内无需维护使用至少1000小时。本发明中也可以使用其它类型的臭氧发生器，包括电晕放电装置和其它产生紫外线的装置。
参考图2和4，阐明了本发明的一个替代实施方案。该实施方案中臭氧发生器80置于低温恒温机箱室19外。空气通过至少一个泵40和一个阀门70被引入臭氧发生器80。当产生臭氧时，控制器35指示阀门70通过泵40输出低温恒温机箱室19中的空气至臭氧发生器80。当清除臭氧时，控制器35指示阀门70通过泵40输出低温恒温机箱室19中的空气/臭氧至臭氧破坏器90。过滤器120可以选择性的安装在管线60上，在低温恒温机箱室19中的空气接触泵40之前对其进行过滤。优选的，过滤器120是耐臭氧的，可以设计为单级或两级过滤器。两级过滤器120还可以含化合物例如碳，以清除低温恒温机箱室19中空气的污染物。
参考图4，其中阐明了本发明的一个替代实施方案，其中使用了第二个泵100和第二个阀门110。在操作切片机15时，第二个泵100使空气在低温恒温机箱室19中循环。过滤器120可以选择性的安装在管线60上，可以在低温恒温机的空气再循环之前对其进行过滤。但是，一旦第一个泵40出现故障，第二个阀门110可以自动在控制器35的指示下将从低温恒温机箱室19中收集的空气引入臭氧破坏器90中。这样，低温恒温机箱室19中的任何臭氧都可以被清除。这种故障-安全特征避免了因臭氧长时间接触对低温恒温机箱室19和切片机15造成的损害。在一个替代实施方案中，传感器包55中的臭氧传感器可以用来监测低温恒温机箱室19中的臭氧浓度。在观察窗锁25解除之前，控制器35可监测臭氧传感器的输出。这个附加的安全特征将操作者暴露于臭氧的可能性减少到最小。
传感器包55中的一个气流传感器也可以用来测量第一个泵40的气流。如果气流降到低于预定的量，操作者界面30将显示系统故障。如果发生这种情况，第二个泵110将排空低温恒温机箱室19，阀门110将空气/臭氧引入臭氧破坏器90中。优选的，阀门70和110是三向球阀，但也可以使用其它类型的阀门，例如电磁阀和手控或自动球阀和电磁阀。
本发明的一个替代实施方案可以包括备用电源95，见图1-4。一旦主电源在净化周期中出现故障，控制器35将接通备用电源95。优选的，备用电源95能够在操作者界面30显示警报，并能至少运转一个阀门70和110、和一个泵40和100，以清除任何臭氧。例如，当主电源出现故障时，控制器35切换到备用电源95，至少第一和第二个泵40和100中的一个被启动，运行一段预定时间，将空气/臭氧从低温恒温机箱室19中排空。只有当过了该预定的时间，才能通过解除锁25打开观察窗17。如果备用电源95在预定时间之前出现故障，观察窗17仍然被锁住。备用电源95可以由一个电池构成，但也可以使用其它类型的电源，例如燃料电池、光电系统或其它适宜的电源。
参考图1-4，臭氧破坏器90分别位于第一和第二个泵40和100的下游。臭氧破坏器90清除从第一和第二个泵40和100所接收空气中的任何臭氧。臭氧破坏器90可以用将臭氧暴露于高温的热装置、贵金属催化剂、二氧化锰催化剂和活性炭装置构建。优选的，臭氧破坏器90是CARULITE催化剂(CARULITE是伊利诺斯州Carus Corp.of Peru的注册商标)。优选的，臭氧破坏器90输出的气体中臭氧浓度不超过百万分之一。本发明的另一个实施方案可以包括加热器85，该加热器可以在空气/臭氧到达臭氧破坏器90之前将其加热。臭氧破坏器90在升高的温度下可以更有效的运行，臭氧在升高的温度下也能更快的被破坏。
参考图5，其阐明了本发明的一个操作方法400。在步骤405中，臭氧发生器被起动，在步骤410，臭氧发生器产生的臭氧被引入低温恒温机箱室19中。在另一个实施方案中，臭氧可以在低温恒温机箱室19内产生，将臭氧引入低温恒温机箱室的步骤可以只包括开动臭氧发生器。在另一个实施方案中，臭氧可以在低温恒温机箱室19的外面产生，将臭氧引入低温恒温机箱室19的步骤可以包括将臭氧泵入箱室19中。
步骤415中，低温恒温机箱室19中的臭氧净化低温恒温机箱室，消除任何细菌、病毒或孢子。在步骤420中，泵40排空低温恒温机箱室19中的空气和臭氧，并将其引入臭氧破坏器90中，以清除任何残留的臭氧。当所有臭氧被破坏后，净化周期完成。至少有两个操作周期可以用来净化。在低温恒温机箱室19除霜时，或在低温恒温机10运转的其它时间可以进行长净化周期。低温恒温机箱室19中的所有表面，包括那些被冰覆盖的表面，都将被净化。净化的定义是清除大约99％净化前存在的细菌、病毒和孢子。长周期可以持续约一个小时。替代的，可以在任何时间通过操作者界面30启动短净化周期。所有的细菌、病毒和大多数孢子将在短净化周期中被清除。短净化周期可以持续约15到30分钟，在启动短净化周期开始前低温恒温机10无需除霜。在长净化周期或短净化周期运行中的任何时间，操作者都可以通过操作界面30中断该净化周期。臭氧发生器80将停止运行，臭氧开始被消除。
低温恒温机10在两个净化周期中的操作基本相同，将参考图6进行详细阐述。图6说明了图5中方法步骤405的详细流程图。在净化程序的开始，在操作者界面30按下“O3”开关。步骤505，控制器35通过连接观察窗锁25检查观察窗17是否被锁住。如果观察窗17没有被锁住，步骤510中，操作者界面30上显示“关窗”信息。步骤515，控制器35等待操作者关上观察窗17的时间最多为30秒。然后控制器35检查观察窗17是否被锁住，如果锁住了，进行步骤520。该步骤中控制器35启动泵40，部分排空低温恒温机箱室19。步骤525，控制器大约等待60秒，用含压力传感器的传感器包55对低温恒温机箱室19检测，测定箱室中是否仍为真空。步骤530中，控制器35将步骤525中检测的真空水平与步骤520中存储的真空水平进行比较。如果两个水平不是基本相等在步骤535中，控制器35中断臭氧发生过程，并在操作者界面30上显示错误信息。
如果存储的真空水平与采集的真空水平相等，随后在步骤40中，控制器35采集臭氧发生器80中的环境光水平。步骤545，控制器35打开紫外灯。步骤550，控制器35将紫外灯周围的光水平与环境光水平进行比较。如果光水平没有超过环境光水平，则控制器中断臭氧发生程序，并在操作者界面30上显示错误信息。如果光水平大于采集的环境光水平，则在步骤555中，臭氧发生器80产生臭氧。在一个实施方案中，臭氧发生器80位于低温恒温机箱室19内。在一个替代实施方案中，见图2和4，臭氧发生器80位于低温恒温机箱室19之外。该实施方案中，泵40通过受控制器35指示的阀门70将空气从低温恒温机箱室19中经过管60泵入臭氧发生器80。空气经过臭氧发生器80中的UV灯产生臭氧，然后臭氧通过管60被引入低温恒温机箱室19中。
参考图7，阐述图5中所示的臭氧破坏步骤420。步骤605，控制器35监测低温恒温机箱室19中的臭氧水平。步骤610，控制器35采集低温恒温器19中的臭氧水平，并与预置的临界臭氧水平进行比较。
预置的临界臭氧水平可以随低温恒温机箱室19的温度而变化。控制器35通过传感器包55中的温度传感器获得低温恒温机箱室19的温度。净化低温恒温机箱室19所需的臭氧的量随低温恒温机箱室19的温度而变化。当箱室19的温度约为+23到+25摄氏度时，约百万分之250的臭氧浓度是优选的。当箱室19为约-30摄氏度时，约百万分之750的臭氧浓度是优选的。但是，优选的臭氧浓度可以根据分配的净化时间长短而不同。因此，临界臭氧水平也可以变化，但在一个实施方案中，控制器35将装有决定适宜临界臭氧水平的算法。
步骤615，如果低温恒温机箱室19中的臭氧水平等于或高于临界臭氧水平，控制器35就关闭UV灯，启动清除周期，同时在操作者界面30显示错误信息。步骤620，如果臭氧水平低于临界水平，控制器35检查低温恒温机箱室的温度。步骤625，如果低温恒温机箱室的温度低于0℃，步骤630中控制器35打开臭氧破坏器的加热器。步骤635，如果低温恒温机箱室19的温度高于0℃，则启动清除周期，泵40将低温恒温机箱室19中的空气和臭氧通过阀门70泵入臭氧破坏器加热器和臭氧破坏器90中。在本发明的一个实施方案中，从臭氧破坏器90排出的空气将返回低温恒温机箱室19。在另一个实施方案中，从臭氧破坏器90出来的空气将被排入大气。
步骤640，控制器35对低温恒温机箱室19的空气采样检测。步骤645，如果在采样的空气中检测到臭氧，控制器返回步骤635，并重新启动清除循环。步骤650，如果低温恒温机箱室19中采样的空气中没有臭氧，控制器35给锁25以信号，为观察窗17开锁，臭氧净化过程结束。
这样就提供了一种消毒切片机和低温恒温机的设备和方法。本领域技术人员将意识到除了优选的实施方案外，本发明可以有其它实施方案。此说明书所提到的优选实施方案，目的是阐述而不是限定本发明。本发明仅通过权利要求加以限定。需要注意的是，与说明书中具体实施方案等同的方案也可以实施本发明。
权利要求
1.一种低温恒温机系统，包括可封闭的箱室；与箱室相连的泵；与箱室相连的臭氧发生器；和与箱室相连的臭氧破坏器。
2.权利要求1的低温恒温机，其还包括一个位于箱室内的切片机。
3.权利要求1的低温恒温机，其中臭氧破坏器与泵相连。
4.权利要求1的低温恒温机，其中臭氧破坏器选自以下催化剂、热力臭氧破坏器、碳、活性炭、贵金属催化剂、二氧化锰催化剂和CARULITE催化剂。
5.权利要求1的低温恒温机，其中泵将气体从箱室中排出并选择性的引入臭氧发生器和臭氧破坏器。
6.权利要求1的低温恒温机，其还包括与泵连接的阀门。
7.权利要求6的低温恒温机，其中阀门是设计为可以选择性地手控和自动操作的三向阀门。
8.权利要求1的低温恒温机，其还包括一个与箱室连接的第二个泵。
9.权利要求8的低温恒温机，其中第二个泵将气体从箱室中排出并选择性地引导气体返回箱室和引入臭氧破坏器。
10.权利要求1的低温恒温机，其还包括过滤器。
11.权利要求1的低温恒温机，其还包括加热器。
12.权利要求1的低温恒温机，其还包括臭氧传感器。
13.权利要求1的低温恒温机，其还包括温度传感器。
14.权利要求1的低温恒温机，其还包括压力传感器。
15.权利要求1的低温恒温机，其还包括向低温恒温机供电的电源。
16.权利要求1的低温恒温机，其还包括一个用于锁定箱室门的上锁元件。
17.权利要求1的低温恒温机，其中臭氧发生器选自产生紫外线的灯和电晕放电装置。
18.权利要求1的低温恒温机，其还包括一个操作者界面，以在操作者和控制器之间提供一个界面。
19.权利要求18的低温恒温机，其中控制器是一个可编程的通用计算机装置，可以操作泵、臭氧发生器和臭氧破坏器。
20.权利要求1的低温恒温机，其中臭氧发生器位于低温恒温机箱室内。
21.权利要求1的低温恒温机，其中臭氧发生器位于低温恒温机内。
22.一种净化低温恒温机的方法，该方法包括如下步骤提供一个低温恒温机箱室；向低温恒温机箱室中引入含臭氧的气体；和将含臭氧的气体从低温恒温机箱室中排出。
23.权利要求22的方法，其中向低温恒温机箱室中引入含臭氧气体的步骤包括至少以下步骤中的一个在低温恒温机箱室内产生含臭氧的气体；和在低温恒温机箱室外产生含臭氧的气体，然后将含臭氧的气体引入低温恒温机箱室中。
24.权利要求22中的方法，其还包括从低温恒温机箱室中排出含臭氧的气体后清除其中臭氧的步骤。
25.权利要求24的方法，其中从含臭氧的气体中清除臭氧的步骤包括引导含臭氧的气体通过一个臭氧破坏元件。
26.权利要求25的方法，其中臭氧破坏元件选自催化剂、热力臭氧破坏器、碳、活性炭、贵金属催化剂、二氧化锰催化剂和CARULITE催化剂。
27.权利要求22的方法，其还包括在向低温恒温机箱室中引入含臭氧的气体之前，锁定低温恒温机箱室的步骤。
28.权利要求22的方法，其还包括测定低温恒温机箱室密封性的步骤。
29.权利要求28的方法，其中，测定低温恒温机箱室密封性的步骤包括以下步骤在低温恒温机箱室内产生部分真空压力；存储该部分真空压力；等待预定的时间；对低温恒温机箱室中的压力进行检测；和比较所述部分真空压力和检测的压力。
30.权利要求22的方法，其还包括确定臭氧发生器操作的步骤。
31.权利要求30的方法，其中确定臭氧发生器操作的步骤包括以下步骤测定环境光水平；存储该环境光水平；打开臭氧发生器；测定臭氧发生器周围的光水平；和比较所述环境光水平和臭氧发生器周围的光水平。
32.一种消毒低温恒温机的设备，包括位于低温恒温机内的低温恒温机箱室；向低温恒温机箱室内引入含臭氧的气体的装置；和将含臭氧的气体从低温恒温机箱室中排出的装置。
33.权利要求32的设备，其中向低温恒温机箱室内引入含臭氧的气体的装置至少包括以下的一种在低温恒温机箱室内产生含臭氧的气体的装置；和在低温恒温机箱室外产生含臭氧的气体的装置，以及将含臭氧气体引入低温恒温机箱室内的装置。
34.权利要求32的设备，其还包括含臭氧的气体从低温恒温机箱室中排除后清除该气体中臭氧的装置。
35.权利要求34的设备，其中从含臭氧的气体中清除臭氧的装置包括一个臭氧破坏元件。
36.权利要求32的设备，其还包括向低温恒温机箱室内引入含臭氧的气体之前将低温恒温机箱室锁紧的装置。
37.权利要求32的设备，其还包括测定低温恒温机箱室密封性的装置。
38.权利要求32的设备，其还包括决定臭氧发生器操作的装置。
全文摘要
本申请公开了一种消毒切片机和低温恒温机的设备和方法。低温恒温机(10)包括箱室(19)、与箱室相连的泵(40)、臭氧发生器(80)和臭氧破坏器(90)。切片机位于箱室之内。周围空气中的氧分子被转变成臭氧，后者被注入低温恒温机中，来消毒箱室和切片机。消毒后，将箱室中存在的空气和臭氧引入臭氧破坏单元，消除任何残余的臭氧。这样就消除了近距离操作者暴露于臭氧的危险和最大程度地减小由于长时间接触臭氧对低温恒温机和切片机的损害。
文档编号A61L2/24GK1592832SQ02805037
公开日2005年3月9日 申请日期2002年3月29日 优先权日2001年3月30日
发明者亨利·W·巴勒莫 申请人:美国樱花检验仪器株式会社