Il Portable Chemical Sterilizzatore (PCS), D-FENS, e D-Fend TUTTI: Telenovella biossido di cloro Decontaminazione Tecnologie per il militare

Riepilogo

Il P ortable C chimici ed S terilizer (PCS) è un rivoluzionario, indipendente sul piano energetico, tecnologia di sterilizzazione quasi senz'acqua per unità mediche dell'esercito. Il PCS genera biossido di cloro da reagenti secchi mescolati con acqua in loco, a volontà, e al punto di utilizzo (POE) in una valigia di plastica. Il isinfectant D - spruzzatore per oods F e EN vironmentally-friendly anitation S (D-FENS) e il isinfectant D per EN vironmentally-friendly D econtamination, per tutti gli usi (D-FEND ALL) producono acquosa di biossido di cloro in un flacone spray pieghevole e altre forme di realizzazione possibili. Queste tecnologie di decontaminazione versatili uccidono i microbi in una miriade di diverse applicazioni a duplice uso per i consumatori militari e civili.

Abstract

C'è un esercito di detto bisogno di una tecnologia sterilizzatore non-vapore campo-portatile che può essere utilizzato da Attaccante Squadre chirurgici, aziende dentali, veterinario del servizio di Assistenza Distaccamenti, Ospedali di supporto al combattimento, e Area Medical Laboratories per sterilizzare strumenti chirurgici e per sterilizzare patologico i campioni prima dello smaltimento in sale operatorie, aree per trattamenti di emergenza e unità di terapia intensiva. Il seguente insieme di romanzo, tecnologie biossido di cloro 'pulita e verde' sono versatile e flessibile per adattarsi a soddisfare una serie di esigenze militari critici per la decontaminazione ^6,15. In particolare, il P ortable C chimici ed S terilizer (PCS) è stato inventato per soddisfare le esigenze del campo di battaglia urgenti e colmare le lacune di capacità critiche per l'indipendenza energetica, la portabilità leggera, rapida mobilità e durevolezza robusta ad alta intensità distribuzioni avanti ^3. Come una svolta tecnologica rivoluzionaria in STERILIZZA chirurgicatecnologia ione, il PCS è un campo Autoclave moderno che si basa sul loco, punto di utilizzo, a volontà generazione di biossido di cloro al posto del vapore. Due (2) PCS unità sterilizzare 4 vassoi chirurgici in 1 ora, che è la velocità equivalente di un grande autoclave a vapore (soprannominata "Bertha" in distribuzioni causa delle sue dimensioni ingombranti, dimensioni ingombranti e peso). Tuttavia, il PCS opera con il 100% in meno di elettricità (0 vs 9 kW) e il 98% di acqua in meno (10 vs 640 once), riduce significativamente il peso del 95% (20 vs 450 £, a 4-man ascensore) e il cubo del 96% (2.1 vs 60.2 ft ^3), e praticamente elimina le difficili sfide in distribuzioni a termine di riparazioni e manutenzione funzionamento affidabile, sollevamento e il trasporto, e la potenza elettrica necessaria per autoclavi a vapore.

Introduzione

I proventi tecnologia PCS, da cui nessun dispositivo commerciale esisteva in precedenza e genera il biossido di cloro disinfettante (ClO ₂₎ che ha una comprovata capacità di uccidere gli agenti patogeni vegetativi sui prodotti freschi ^3,6,9-13,15 o per decontaminare le spore batteriche. ^{6, 14,15,17} Il PCS è stato convalidato laboratorio appositamente per effettuare la sterilizzazione contro le colture vive di Geobacillus stearothermophilus (GS) spore (vedi correlato riferimento ⁸⁾ e spore bioindicatori di G. stearothermophilus e Bacillus atrophaeus (BA) ^6,15,16. Il PCS è stato adattato per funzionare con condizioni meno severe per garantire la sicurezza alimentare inattivando il vegetativa patogeni Listeria monocytogenes ed Escherichia coli sui prodotti freschi, come pomodori interi, e di estendere la shelf-life del fresco di IV gamma, ad esempio , da INACtivating l'enzima polifenolossidasi doratura in mele a fette ^6,15. Per generare biossido di cloro, il PCS utilizza romanzo chimica effettori che procede attraverso reazioni di ossido-riduzione a pH quasi neutro, eliminando così l'uso di acidi e le difficoltà intrinseche di trasporto, stoccaggio, movimentazione e smaltimento rifiuti acidi nel militare a lungo in avanti distribuzioni ^1,2,4,17. Oltre ai militari, i PC possono essere utilizzati anche da Homeland Security / Difesa; durante i disastri naturali (Superstorm Sandy, tsunami, uragano Katrina), che rendono incapace accesso al potere, acqua potabile, e la rimozione dei rifiuti; sul posto da primo-soccorritori; e in ospedali o scuole durante interruzioni di corrente (black-out e brown-out).

Il D isinfectant - spruzzatore per oods F e EN vironmentally-friendly anitation S (D-FENS) utilizza anche la chimica effettrici (3 componenti chimiche) e un processo di miscelazione 2-step ( I. Pre-concentrazione seguita da ii diluizione. Post-reazione) per generare biossido di cloro acquoso, soprattutto in un flacone spray pieghevole per la decontaminazione di superfici di materiale dell'esercito, attrezzature per la movimentazione di cibo e attrezzature per l'alimentazione di campo nelle cucine da campo dell'esercito e centri di servizi igienico-sanitari e della Marina galere, unità mediche, docce e latrine ovunque un gran numero di personale schierato co-esistere nelle immediate vicinanze ^5,6. Test di validazione hanno dimostrato che D-FENS elimina l'agente patogeno Staphylococcus aureus, un agente patogeno di origine alimentare comune, su superfici porose ^14. "D-FEND ALL" (D isinfectant per EN vironmentally-friendly econtamination D, per tutti gli usi) fornisce un semplice (2 componenti chimici), più conveniente (1-fase di miscelazione), in alternativa con una versatilità senza pari per la produzione acquosa biossido di cloro per la decontaminazione batterica spore sui tessuti, per la disinfezione delle superfici per promuovere sanizione e igiene, e per migliorare la qualità dell'acqua e la sicurezza, con particolari vantaggi per applicazioni che richiedono la produzione rapida di grandi volumi di soluzioni di biossido di cloro diluite con piccoli quantitativi di materiali per applicazioni in nuove tecnologie di riciclaggio acque grigie progettate per generare acqua pulita e potabile per iniziare Expeditionary campi base ^2.

Una varietà di meccanismi esistono in conformità con la legge Trasferimento Tecnologico federale per facilitare il trasferimento di tecnologie federali per entità nonfederal come un modo per incoraggiare lo sviluppo e la commercializzazione di tecnologie per il beneficio materiale della nazione. Di conseguenza, con il loro potenziale fiorente per molti usi militari e civili, il PCS, D-FENS e D-Fend TUTTE le tecnologie sono state brevettate e trasferito al settore per la commercializzazione tramite accordi di licenza di brevetto e licenze valutazione commerciale. Un lento, versione di rilascio controllato di D-FENS (chiamato & #8220, D-FENS Lite ") era tecnologia trasferita al settore commerciale per l'incorporazione nei materiali di imballaggio per estendere la shelf-life di frutti di bosco freschi, e il PCS è stato anche tecnologia trasferita al mondo accademico e di altre agenzie governative per le prove comparative con altre tecnologie, per la ricerca sulla sicurezza alimentare, con materie prime di prodotti freschi, e per migliorare l'educazione scientifica di laurea. Il Trasferimento Tecnologico del PCS e la sua chimica ha portato ad un prodotto commerciale approvato per bio-cappa sterilizzazione con i miglioramenti nel tempo, costi e tutela ambientale rispetto ai trattamenti convenzionali formaldeide.

Protocollo

1. Portable Chemical sterilizzatore (PCS)

1. Equipaggiamento. Il PCS è un dispositivo innovativo per portatili, energia indipendente, sterilizzazione medico punto di utilizzo. Per questi scopi, uno spot PELLICANO rigida valigia di plastica era impreziosito da speciali caratteristiche di progettazione per ospitare sterilizzazione (Figura 1).
2. Equipment Design. a) Un recipiente di reazione a bocca larga riceve i reagenti chimici a secco e acqua; b) due valvole installate nella parete caso allevia la pressione a 1 psi; c) una valvola di aspirazione filtrata permette all'aria di essere pompato nella camera di lavaggio; d) un tubo di circolazione distribuisce l'aria attraverso la camera di post-sterilizzazione; Dispositivi) e) scrubber a secco monouso (carbone attivo trapiantate negli valvole di ritegno presa togliere i residui e garantire la salute e la sicurezza degli utilizzatori e dell'ambiente; f) palafitte nella base del case ospitare un vassoio strumento chirurgico o altro vassoio perforato e massimizzare il flusso di gas durantevampate di calore.
3. Operation. Posizionare i PCS su una superficie piana e aprire il coperchio. Posizionare un vassoio chirurgico contenente strumenti puliti, non sterili e avvolto in carta autoclave blu sulle palafitte all'interno del case. Mescolare prodotti chimici secchi e acqua (ad esempio, 93 g di cloruro di sodio, 63 g di solfito di sodio, 25 g di sodio ascorbato di idrogeno, e 300 ml di acqua - altri permutazioni possibili) in bocca larga recipiente di reazione per avviare la reazione chimica, quindi chiudere e bloccare il coperchio. In meno di 2 minuti, la reazione produce copiosa sterilizzante biossido di cloro, calore e umidità. A 25 min, collegare una pompa a batteria o aria alimentato a mano per la valvola di aspirazione e il flusso d'aria nella camera di ca. 5 min (Figura 2).
4. Completamento Ciclo e Ri-uso. Aprire il case e rimuovere il vassoio chirurgico di strumenti sterili. Smaltire il recipiente di reazione (acqua e sali chimici benigni). Il PCS è disponibile per il riutilizzo immediato con un altro vassoio di strumenti chirurgici euna nuova serie di prodotti chimici a secco e acqua.
5. Convalida sterilizzazione con bio-indicatori. Mettere in commercio B / T indicatori biologici Certo contenenti spore impregnate su carta (~ 10 ⁵ spore / unità) di una G. stearothermophilus (usato per il calore umido) o B. atrophaeus (usato per sterilizzazione con gas ossido di etilene) nel caso di un ciclo di sterilizzazione. Al termine del ciclo di sterilizzazione ClO _2, rimuovere e attivare gli indicatori, poi incubare indicatori per 24-48 ore per convalidare la sterilizzazione.
6. Convalida sterilizzazione con Spore Sospensioni. Mettere sospensioni acquose di G. spore stearothermophilus (~ 10 ⁵ ufc / ml) all'interno dei PCS per l'esposizione di un ciclo di sterilizzazione ClO _2. Recupera G. spore stearothermophilus esposti ai trattamenti biossido di cloro su Antibiotico Tenore medio con amido solubile 1% ⁸ (senza recupero indica la sterilità). Esaminare refractility di treatespore D con microscopio a contrasto di fase (spore inattivati ​​da ClO ₂ conservano fase di carattere brillante ^14).
7. Convalida sterilizzazione di superfici dure. Seminare dure superfici non porose in vetro o di metallo con sospensioni acquose (~ 10 ⁵⁾ di G. Stearothermophilus spore. Mettere materiali inoculati nel PCS per il trattamento con un ciclo di sterilizzazione ClO _2. Campionamento le superfici trattate con disponibili in commercio difco HY-Verifica tamponi e di ottenere senza crescita conferma la sterilità.

2. "D-FENS"

1. Equipaggiamento. "D-FENS" è una bottiglia portatile pieghevole munito di un dispositivo spray-innesco manuale. La bottiglia di plastica flessibile ha un fondo a soffietto in stand-up quando è pieno, e la plastica chimicamente resistente offre molteplici riutilizzi per spruzzatore (Figura 3).
2. Generare acquosa ClO _{2 S} olution. D-FENS utilizzi 1-10 g quantitativo totale di re seccaagenti di generare fino a 800 ml di 50 - soluzione 500 ppm di biossido di cloro (per esempio, cloruro di 4,7 g di sodio, solfito di sodio 1,6 g, e 1,3 g di ascorbato di sodio, con permutazioni possibili). Usare il "controllo cinetica", un romanzo 2-fase di miscelazione comprendente processo:.. I pre-concentrazione - dissolvere tutti i reagenti in un piccolo volume, e ii diluizione post-reazione - diluendo la soluzione al suo volume di lavoro finale, per generare cloro acquosa soluzioni di biossido nello spray-bottiglia in 2-9 min. La soluzione disinfettante viene spruzzato come una nebbiolina sottile o aerosol per disinfettare o decontaminare le superfici destinate. La soluzione di biossido di cloro in D-FENS rimane stabile per almeno 8 ore spostamento e la soluzione residua può essere svuotato giù lavello o piano scarichi alla fine di un turno per eliminare biofilm.
3. Microbiologica di convalida - inoculando superfici porose. Preparare piastre di Petri di Baird-Parker Agar (BPA) contenenti tuorlo d'uovotellurite (AET) e estratto di lievito (YE) e inoculare superficie agar con 0,1 ml di una sospensione di un cocktail di 3 ceppo di Staphylococcus aureus (S. aureus A-100 che produce enterotossina A, S. aureus ~ 10 ⁶ cfu / ml ATCC 14458 che produce enterotossina B, e S. aureus 993 che produce enterotossina D) ^7. S. aureus è stato selezionato come l'organismo bersaglio perché produce tipicamente evidenti colonie nere, se non inattivato.
4. Microbiologica di convalida - Testing superfici porose. Utilizzando i D-FENS spruzzare soluzione di biossido di cloro bottiglia contenente, spruzzare la soluzione disinfettante sulla superficie agar porosa. Utilizzare coerente, forza costante di dispensare approssimativamente uguali volumi di soluzione per impulso spray-trigger. Ruotare le piastre di 90 º tra impulsi successivi ad applicare una copertura uniforme della superficie agar. Anche utilizzare questa tecnica con un bastone da hockey di vetro e applicando una leggera pressione per diffondere clorurisoluzione di biossido ne sulla superficie agar per abrasione meccanica (equivalente a cancellare o scrubbing - vedere Figura 4).
5. Microbiologica di convalida - superfici dure. Inoculare sterilizzato acciaio inossidabile personalizzata (tipo 304) coupon (4 "x 4", con superficie totale 10,16 centimetri ²⁾ con 0,2 ml di volume di sospensioni acquose di cellule batteriche (per esempio, S. aureus, Escherichia coli, o Listeria monocytogenes) e diffondere inoculi uniformemente sulla superficie della cedola. Buoni all'aria per 30 minuti a temperatura ambiente in cappa a flusso laminare. Pick up coupon inoculato con una pinza sterile e immergerlo in soluzione di prova di 20 ml contenente biossido di cloro in una sacca da 100 ml pettorina. Dopo tempi di contatto da 0,5 a 5 minuti, spegnere la soluzione disinfettante aggiungendo una piccola quantità di solfito di sodio solido, poi masticate soluzione per 2 minuti in una pettorina. Rimuovere il sacchetto e in una cappa a flusso laminare ritirare surnatante serialmente diluire solution su piastre di agar pre-made, poi incubare per 24 ore per enumerare i sopravvissuti.

3. Gli PCS per frutta e verdura fresca

La capacità di ridotte trattamenti PCS per uccidere gli agenti patogeni di origine alimentare nocivi (E. coli e L. monocytogenes) sui prodotti freschi è stata testata utilizzando un metodo spot-inoculazione in cui alti livelli di agenti patogeni sono stati avvistati sulle superfici esterne delle fette di pomodoro.

1. Inoculazione. Inoculare le superfici esterne dei 25 campioni grammi di fette di pomodoro con 10 ⁵ CFU / g di L. monocytogenes OSY-8578 o con 10 ⁶ CFU / g E. coli ATCC 11229, poi asciugare in una sterile bio-visiera per 15 min.
2. Trattamento PCS. Dopo le asciuga inoculo, posizionare le fette di pomodoro (indossare guanti sterili) in PCS e prova in diverse condizioni di concentrazione di biossido di cloro e tempo di esposizione. In alcuni casi, posizionare spore bioindicatori di G. stearothermophilus unnd B. atrophaeus all'interno dei PCS per accompagnare le fette di pomodoro e convalidare il trattamento di sterilizzazione (Figura 5).
3. Microbica Recovery. Dopo il trattamento PCS, posizionare le fette di pomodoro in un sacchetto Stomacher con 50 ml di tampone fosfato acquoso (pH 7), poi masticate per 2 minuti con un miscelatore pettorina.
4. Enumerazione. Erogare la soluzione masticato come serie 10-diluizioni su piastre di agar Tryptic Soy Agar-Yeast Extract (TSAYE) e agar nutriente (NA) per L. monocyotgenes ed E. coli, rispettivamente, e la diffusione con un bastone da hockey di vetro, coperchio e incubare le piastre a T = 35 ° C per 24-48 ore. Enumerare sopravvissuti utilizzando un contatore di colonie per confermare l'inattivazione microbica.
5. Inattivazione polifenolossidasi ("doratura") Enzimi. Mettere le fette di mela non inoculate in piatti separati di Petri all'interno del PCS e di esporre a biossido di cloro (Figura 5). Dopo il trattamento, togliere le capsule di Petri ed esporre thfette di mela e l'ambiente circostante. Osservazione visiva non ha mostrato alcuna doratura fino a 1 settimana di post-trattamento.

4. "D-FEND ALL"

1. Generare acquosa ClO _{2 S} olution. D-FEND ALL utilizza piccole quantità di sostanze chimiche secche (clorito e Samia) in acqua per generare soluzione di biossido di cloro in 0,5-3,0 min. Ad esempio, mescolare 0,8-3,3 g di reagenti in 15-1,200 ml di soluzione acquosa per produrre una soluzione di biossido di cloro.
2. Microbiologica di convalida - Tessuti. Seminare strisce sterili di campioni tessili con sospensioni acquose di Bacillus anthracis Sterne o Bacillus amyloliquefaciens spore, e lasciare che le strisce tessili asciugare in una cappa a flusso laminare. Pick up strisce con pinze sterili e immergersi in 20 ml di soluzione di biossido di cloro in 100 ml Stomacher borsa. A 10 min, procedimento quench senza influenzare spore aggiungendo una piccola quantità di solfito di sodio solido, poi masticate striscia tessile e soluzioneper 2 minuti in una pettorina. Rimuovere borsa e in una cappa a flusso laminare serie diluita su piastre di agar pre-made, poi incubare per 24 ore ed enumerare per convalidare la decontaminazione.

Risultati

Da usare facile Il PCS è stato progettato per ottenere la sterilità inattivando sospensioni di spore batteriche o batteriche spore bioindicatori in trattamenti di 30 minuti che coinvolge la produzione controllata di biossido di cloro dalla chimica attuatore unico. In particolare, studi di convalida microbiologici verificato che gli PCS raggiunti sterilità inattivando bioindicatori contenenti spore (10 ⁵ spore / ml) di entrambi G. stearothermophilus o B. atrophaeus, che hanno lo scopo di i...

Discussione

Questo fondamentale di R & S ha stabilito nuove direzioni di ricerca e tecniche attraverso collaborazioni con il mondo accademico, le altre agenzie governative, e l'industria che hanno portato alla commercializzazione del romanzo, ecologico ("green") tecnologie. Il biossido di cloro è il primo metodo approvato dalla National Sanitation Foundation in 20 anni per la più sicura, più veloce, e la sterilizzazione più rispettoso dell'ambiente rispetto ai trattamenti convenzionali. Il PCS, D-FENS e D-...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sodium chlorite	Sigma-Aldrich	244155
Sodium sulfite	Sigma-Aldrich	239312
Sodium ascorbate	Sigma-Aldrich	A7631
Potassium phosphate	Sigma-Aldrich	P0662
Dextrose	Fisher Scientific	D-16
BT Sure biological indicator (steam)	Thermo Fisher Sci	AY759X3
EZ Test (EtO)	SGM Biotech Inc	EZG/6
Difco Hy-check	Becton-Dickinson/ Difco	290002
Tryptic Soy Agar	Difco	236950
Nutrient Agar	Difco	213000
Baird-Parker Agar	Difco	276840
Egg Yolk-Tellurite	Difco	277910
0.5% Yeast extract	Difco	212750
Bacto-Peptone	Difco	211677
Bacto-Tryptone	Difco	211705
Agar	Difco	214010
Soluble starch	Difco	0178-17
Lab Lemco Beef Extract	Oxoid	L29
Masticator - Classic	IUL Instruments	Cat. No. 400
Stomacher bags	Seward	Stomacher ‘400’ bags