一种新型口腔综合治疗台水路消毒系统装置的研发与消毒效果评价
引言
口腔综合治疗台是口腔治疗过程中不可缺少的医用设备之一。口腔综合治疗台水路（Dental Unit Waterlines，DUWLs）系统是治疗台的一个重要组成部分，其前端连接市政供水或独立水源，通过复杂且狭长的管路连接至后端的漱口水注水口、高低速手机及三用枪等诊疗设备，主要功能是在治疗过程中为治疗台的三用枪、高低速手机等治疗设备提供水源，以快速冷却及冲洗患者口腔[1]。DUWLs中细小且狭长的管路及气动阀等组件在不使用的状态下，储存在管道及气动阀内的水源极易滋生细菌并形成生物膜。在治疗过程中，DUWLs 内的细菌菌落可通过水流或高低速涡轮手机产生的气溶胶进入患者口腔，从而容易导致感染的发生[2-8]。美国疾病预防控制中心、美国牙医协会都要求非手术程序中使用的口腔综合治疗台用水合格标准应符合对生活饮用水规定的合格标准[9]，菌落总数不得超过500 CFU/mL。我国目前没有国家标准，只有行业标准YY T 0630-2008/ISO7494-2 [10]，2003《牙科学牙科治疗机第2 部分—供水与供气》标准、部分地方标准DB11/T-1703-2019《北京口腔综合治疗台水路消毒技术规范》[11]和国家标准GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的相关指标规定，细菌菌落总数应≤100 CFU/mL [12]。然而，多项研究调查表明国内DUWLs 的细菌污染普遍存在。据相关统计分析，不同级别的医疗机构DUWLs 细菌总数超标率以三级医院口腔科最高；其他级别医院和基层口腔诊所的DUWLs 细菌菌落总数不合格率在49.77%～31.21%[13]。
为了保障患者安全，减少DUWLs 细菌污染，许多研究从不同角度出发提出了通过改善供水质量、使用防回吸手机、安装牙椅水路终端净化系统（即碘离子棒）等方式方法减少医务人员或者患者的交叉感染[14]。但是采取独立水源或安装碘离子棒的方式只解决了水源污染的问题，管路回吸造成的污染无法解决，并且管路内部已经形成的生物膜也无法去除。还有一些研究主要集中在不同化学消毒剂在DUWLs 的清洁及维护的有效性上，例如使用酸性氧化电位水对DUWLs 进行消毒。但是酸性氧化电位水的稳定性极易受外界因素影响，不易保存，而且因其有效氯含量偏高，水质有明显气味，因此在口腔诊疗上的使用受到一定限制[15]。
目前市场上配置有自动DUWLs 消毒功能的口腔综合治疗台多为高端机型，此类设备价格昂贵，对大多数医疗机构，特别是基层医疗机构造成了成本上的压力。大多数医疗机构目前在用的口腔综合治疗台配置是人工水路消毒装置为主，不具备自动DUWLs 消毒功能。在DUWLs 的消毒方式上采用的是侧箱的利用储水瓶加消毒液进行手工消毒，即手工配比消毒液、浸泡冲洗管路等。手工消毒方式操作费时费力，只能对储水瓶到治疗台的管路消毒，却无法对储水瓶前端管路与口腔综合治疗台助手台的冲痰盂水、漱口水及三用枪等管路进行有效消毒。因此，设计一种外置式自动DUWLs 消毒装置去提升原有DUWLs 消毒系统显得非常必要。
1 自动DUWLs消毒装置的设计
1.1 设计思路
为了达到DUWLs 消毒的目的，本设计采用酶清洗液和消毒液双重消毒方式。酶清洗液作用是有效地加速黏附于物体表面的各类有机脏物的微生物膜脱落和溶解；消毒剂能够有效地清除细菌并抑制细菌生长[16-20]。本装置的设计原则是在不改动口腔综合治疗台原有水路及电气结构的基础上，作为一个外置装置工作，适用于各种型号的口腔综合治疗台。工作流程是先将口腔综合治疗台内部所有水路中多余水分排空，同时注入酶液清洗液，浸泡一定时间后，用水冲洗水路；再注入消毒液浸泡所有管路，一定时间后用水冲洗水路。在酶液清洗液或消毒液作用流程结束后，将口腔综合治疗台内部管路自动转换回原水源供应水，将多余的酶液清洗液或消毒液排出，并用原水源彻底冲洗管路。整个流程按设置的程序自动完成。设计流程图如图1 所示。
图1 设计工作流程图
1.2 设计原理与结构
外置式自动DUWLs 消毒装置的设计原理是在不改变DUWLs、气路及电气结构进行改动的情况下，通过主控电路控制各种电磁阀实现三用枪、漱口水、高速低速手机的水路通畅。并利用口腔综合治疗台的气源压力，将液体混合罐内的酶液清洗液或消毒液输送至DUWLs 中。消毒装置主要是由电磁阀、液体混合罐、蠕动阀、混合阀、管路及程序控制电路构成，其与口腔综合治疗台的连接如图2 所示。其中消毒装置直接控制冲盂水与漱口水的出水电磁阀打开消毒水路；转换阀6 的主要作用是实现气路控制的转换，替代气动脚踏功能，即开始消毒时转换阀6 动作打开治疗盘内部的水气驱动阀，实现三用枪和高低速手机的水路通畅。
图2 自动DUWLs消毒装置连接示意图
消毒装置内部结构图如图3 所示。受消毒装置系统程序控制的各路电磁阀具体作用如下：混合阀Q1、M1、X1主要实现酶液和消毒液的浓度自动配比；转换阀2 作用是切换外部供水水源与消毒液，即在非消毒时间转换阀2 不动作，治疗台由外部水源直供，消毒时转换阀2 动作，消毒装置与DUWLs 内部水路形成通路；转换阀3 可实现强弱吸管道冲洗与DUWLs 管路消毒冲洗的转换；压力阀4 动作后，外界高压气源通过减压装置减压到0.1～0.2 MPa 注入混合罐，可将混合罐中液体输送至DUWLs 管路内或起到排空混合罐的作用；驱动阀5 动作后气源压力可启动消毒装置三用枪专用放置槽中的顶针以打开三用枪用水按钮，实现水路通畅。
图3 自动DUWLs消毒装置结构图
自动DUWLs 消毒装置实物如图4 所示。装置可通过连接牙椅管道与口腔综合治疗台连接。该装置设置有2 个三用枪放置处和4 个手机放置口。使用时将三用枪及手机放置图4 中所示位置即可。
图4 自动DUWLs消毒装置实物图
程序控制部分，可以按照使用的酶液清洗液和消毒液使用说明，在图4 中的主控屏上设置浸泡DUWLs 时间和冲洗时间的程序控制，自动完成图1 的工作流程。
2 应用结果与分析
2.1 试验对象
常实验随机选取了本院口腔门诊同期使用的同型号的口腔综合治疗台5 台。
2.2 试验设计及水样采集
在试验开始前对5 台口腔综合治疗台的DUWLs 进行两次水样采集。试验第二次水样采集完成后对5 台治疗台使用自动DUWLs 消毒装置进行DUWLs 消毒。在消毒完成后的第二天开始进行水样采集。每台口腔综合治疗台均采集漱口水、高速手枪水样，采集到的样本送至专业检测机构进行细菌培养和鉴定。
2.3 管路消毒
治疗结束后，将所有的手机出水口、三用枪按照指定位置接入自动DUWLs 消毒装置后，设定消毒模式：多酶清洗液配比为1:200，稀释量800 mL，消毒设置时间为10 min；500 mg/L 的含氯消毒液配比为1:20，稀释量为500 mL，消毒设置时间为30 min，冲洗时间为5 min。
2.4 微生物检测
依据GB/T 5750.12-2006《生活饮用水标准检验方法》标准中微生物指标要求，使用平皿计数法则测定生活饮用水及其水源水中的菌落总数。即将水样在营养琼脂上有氧条件下37℃培养48 h 后，所得1 mL 水样所含菌落的总数。
2.5 结果分析
试验前随机抽样的5 台口腔综合治疗台均采用统一水源。采样结果显示5 台口腔综合治疗台的高速手机及漱口水出水口所采集到的样本中细菌菌落总数均超过了100 CFU/mL，未达到生活用水卫生标准。在使用自动DUWLs 消毒装置对水路进行消毒后，DUWLs 内的细菌群落数情况得到明显改善。消毒后第一天的水样样本中细菌菌落总数相对于消毒前显著下降，其中除3 号机样本之外，其他样本的细菌菌落总数在0～23 CFU/mL 之间，均＜100 CFU/mL。但后两天部分口腔综合治疗台的出水水质中细菌菌落数快速升高并超出标准范围，分析其原因为设备DUWLs 管路内已生成生物膜，不是一次酶液清洗和消毒液消毒就能清除生物膜，需要定期清洗消毒来清除和抑制生物膜。消毒后样本的细菌菌落总数与消毒前相比差异均有统计学意义（P＜0.05）。DUWLs 管路内细菌菌落总数情况详情可见表1 和2。
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3 讨论
本次研究设计的自动DUWLs 消毒装置利用酶液清洁辅助消毒及消毒剂的杀菌作用，利用治疗台的气源将消毒液注入DUWLs 内，并且在指定时间内对DUWLs 进行冲洗、浸泡消毒，可以达到杀灭DUWLs 狭小管腔内细菌活性的目的。在对DUWLs 进行消毒之前，通过水样采样可发现管路内细菌菌落数（＞1000 CFU/mL）已超出医疗卫生用水要求（＜100 CFU/mL）。在使用外置式自动DUWLs 消毒装置消毒后，管路内细菌菌落数得到明显且有效的下降，由此可见使用自动DUWLs 消毒装置对减少DUWLs 细菌污染有一定的效果。
传统利用储水瓶进行手工消毒，需要医护人员值守在口腔综合治疗台进行配比消毒液、排空、灌注消毒液、浸泡、冲洗等操作，人工操作需要花费约20 min，只能对DUWLs部分管路进行消毒。而使用自动DUWLs 消毒装置进行管路消毒时，只需在当日诊疗结束后将三用枪、高低速手机等诊疗设备按指定位置接入自动DUWLs 消毒装置后，设定消毒模式即可，2 min 完成操作，无需医护人员值守，自动完成DUWLs 全管路消毒流程，相对于传统的手工消毒而言大大节约了时间成本和人力成本，减轻医护人员工作量。
消毒剂的选择和使用浓度对消毒效果及对设备与管路其接触的塑料和金属部件的损耗有很多关系，本次试验设计时采用的消毒剂为含氯消毒剂。根据北京市2020 年4 月1 日开始实施的《口腔综合治疗台水路消毒技术规范》中的相关规定：DUWLs 的消毒需选用对人体安全且与水路材质、诊疗器械兼容的消毒剂。可选择次氯酸、二氧化氯和含碘类消毒剂，但不限于以上提及的类型[10]。该自动DUWLS 消毒装置具有不同消毒剂自动配比消毒液浓度的功能，因此可根据实际情况选用合适的消毒剂，并按消毒剂产品说明要求来设置浓度进行消毒。至于不同浓度的消毒剂对消毒效果及口腔综合治疗台内部元器件的影响将是今后研究的目标及方向之一。
本文在五台样机的测试结果发现其中3 号机在消毒效果没有达到细菌菌落总数应≤100 CFU/mL 要求。分析发现该设备的使用频率相对于其他设备较低，而且之前未按照标准要求定期进行水路消毒清洗，非常有可能内部水路管路有严重的微生物膜形成，很难一次或几次消毒清洗去除。此外，本次试验所使用的医用多酶清洗液的浓度是否达到清除微生物膜的效果还有待进一步的试验论证。关于水路中的微生物膜的问题，在YY/T 0630-2008/ISO7494-2，2003《牙科学牙科治疗机 第2 部分—供水与供气》标准的引言部分提出（原文）：“…在标准制定中没有提出有关微生物方面的问题。为了避免和减少水路和气路表面的微生物膜，标准的准确表述相当困难。由于目前工艺技术水平无法提供一个全面的解决方案，所以没有达成共识。因此，国际标准化委员会同意先将《水路，气路的通用技术要求》作为国际标准发布。下一步将着手寻找解决微生物方面问题的方法。包括控制和去除牙科治疗机中水路生物膜的技术评价”。可见有效清除DUWLs 中的微生物膜的问题有待进一步研究。
此外，北京市颁布的规范中指出，在使用不含消毒因子的水作为口腔综合治疗台的水源时，DUWLs 宜每日进行清洁消毒，以保证临床口腔用水安全[10]。
外置式自动DUWLs 消毒装置是一种有效的、安全的、智能化的消毒系统，可减少DUWLs 细菌滋长及污染，达到口腔医用用水标准要求，同时节约大量工作时间。
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