De Portable Chemical Sterilisator (PCS), D-FENS, en D-fend ALL: Novel Chloordioxide Ontsmetting Technologieën voor de Militaire
Summary
De P ortable C hemical S terilizer (PCS) is een revolutionaire, energie-onafhankelijk, bijna waterloze sterilisatie technologie voor het leger medische eenheden. De PCS genereert chloordioxide uit droge reagentia gemengd met water op het terrein, op wil, en bij point-of-use (POU) in een kunststof koffer. De D isinfectant – veldspuit F oods en EN vironmentally-vriendelijke S anitation (D-FENS) en de D isinfectant voor NL vironmentally-vriendelijke D econtamination, All-purpose (D-fend ALL) produceren waterige chloordioxide in een opvouwbare spuitfles en andere mogelijke uitvoeringsvormen. Deze veelzijdige decontaminatie technologieën doden microben in talloze diverse dual-use toepassingen voor militaire en civiele consumenten.
Abstract
Er is een verklaard leger nodig heeft voor een veld-draagbare, niet-stoomsterilisator technologie die kan worden gebruikt door Forward Surgical Teams, tandheelkundige bedrijven, Veterinaire Dienst Ondersteuning Detachementen, Combat Support Ziekenhuizen en omgeving Medische Laboratoria om chirurgische instrumenten te steriliseren en te steriliseren pathologische specimens voorafgaand aan verwijdering in operatiekamers, spoedeisende behandeling gebieden, en intensive care units. De volgende ensemble van nieuwe, chloordioxide technologieën 'schoon en groen' zijn veelzijdig en flexibel aan te passen aan een aantal kritische militaire behoeften voor ontsmetting 6,15 te voldoen. Met name de P ortable C hemical S terilizer (PCS) werd uitgevonden om dringende slagveld behoeften te voldoen en sluit kritische vermogen hiaten voor energie-onafhankelijkheid, lichte draagbaarheid, snelle mobiliteit, en ruige duurzaamheid in hoge intensiteit vooruit implementaties 3. Als een revolutionaire technologische doorbraak in chirurgische sterilization-technologie, de PCS is een Modern Field autoclaaf die is gebaseerd op on-site, point-of-use, at will generatie van chloordioxide in plaats van stoom. Twee (2) PCS eenheden steriliseren 4 chirurgische trays in 1 uur, dat is het equivalent doorvoer van een grote stoom autoclaaf (bijgenaamd "Bertha" in implementaties vanwege de omslachtige omvang, omvangrijke afmetingen en gewicht). Echter, de PCS werkt met 100% minder elektriciteit (0 versus 9 kW) en 98% minder water (10 versus 640 gram.), Vermindert het gewicht met 95% (20 versus £ 450, een 4-man lift) en kubus met 96% (2,1 versus 60,2 m 3), en vrijwel elimineert de moeilijke uitdagingen in voorwaartse implementaties van reparaties en onderhoud van betrouwbare werking, heffen en transport, en elektrische energie die nodig is voor stoomautoclaven.
Introduction
De PCS-technologie opbrengst van waar geen commerciële apparaat bestond eerder en genereert het ontsmettingsmiddel chloordioxide (ClO 2) dat een bewezen vermogen om vegetatieve pathogenen te doden op verse producten 3,6,9-13,15 of bacteriesporen decontamineren heeft. 6, 14,15,17 Het PCS is laboratorium specifiek gevalideerd sterilisatie effectueren tegen levende culturen van Geobacillus stearothermophilus (GS) sporen (zie gerelateerde referentie 8) en spore bio-indicatoren van G. stearothermophilus en Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. De PCS is ook aangepast om te werken met minder stringente omstandigheden voedselveiligheid te garanderen door inactivering van de vegetatieve pathogenen Listeria monocytogenes en Escherichia coli op verse producten, zoals hele tomaat, en de houdbaarheid van vers gesneden producten, bijvoorbeeld verlengen , door INACkenbaarheid de polyfenoloxidase bruining enzym in gesneden appels 6,15. Chloordioxide te genereren, de PCS gebruikt roman effector chemie die verloopt via oxidatie-reductie reacties bij bijna neutrale pH, zodat het niet langer het gebruik van zuren en de inherente problemen van de scheepvaart, opslag, behandeling en verwijdering zure afvalstoffen in ver-forward militaire implementaties 1,2,4,17. In aanvulling op het leger, kan de PCS ook worden gebruikt door Homeland Security / defensie; bij natuurrampen (Superstorm Sandy, tsunami, de orkaan Katrina) die de toegang tot energie, drinkwater, en afvalverwijdering te schakelen; ter plaatse door noodmaatregelen eerste responders; en in de gemeenschap ziekenhuizen of scholen tijdens stroomuitval (black-outs en bruin-outs).
De D isinfectant – veldspuit F oods en EN vironmentally-vriendelijke S anitation (D-FENS) gebruikt ook effector chemie (3 chemische componenten) en een 2-staps mengproces ( <em> I. Pre-concentratie gevolgd door ii. Nareactie verdunning) tot waterige chloordioxide, voornamelijk in een opvouwbare spuitfles voor het reinigen van oppervlakken van het Leger materieel, voedsel behandeling apparatuur en veld voederapparatuur in Army veld keukens en sanitaire centra en Navy genereren galeien, medische eenheden, douches en latrines overal grote aantallen ingezet personeel naast elkaar bestaan in de nabijheid van 5,6. Validatie testen toonden aan dat D-FENS elimineert de ziekteverwekker Staphylococcus aureus, een gemeenschappelijk voedsel overgedragen pathogeen, op poreuze oppervlakken 14. "D-fend ALL" (D isinfectant voor NL vironmentally-vriendelijke D econtamination, All-purpose) zorgt voor een eenvoudigere (2 chemische componenten), handiger (1-stap mengen) alternatief met ongeëvenaarde veelzijdigheid voor de productie van waterige chloordioxide bacteriële ontsmetten sporen op textiel, voor oppervlakte desinfectie sani bevorderentatie en hygiëne, en kwaliteit en veiligheid water, met bijzondere voordelen voor toepassingen waarbij de snelle productie van grote hoeveelheden verdunde chloordioxide oplossingen met behulp van kleine hoeveelheden grondstoffen voor toepassingen in nieuwe recyclagetechnologieën graywater ontworpen om schoon drinkwater te genereren te verbeteren expeditionaire Base Camps 2.
Een verscheidenheid aan mechanismen bestaat, in overeenstemming met de Federal Technology Transfer Act om de overdracht van federale technologieën om nonfederal entiteiten als een manier om de ontwikkeling en commercialisering van technologieën voor het materieel voordeel van de natie, te vergemakkelijken. Dienovereenkomstig, met hun ontluikende mogelijkheden voor vele militaire en civiele toepassingen, de PCS, D-FENS, en D-fend ALL technologieën zijn gepatenteerd en doorgegeven aan de industrie voor de commercialisering via OCTROOILICENTIEOVEREENKOMSTEN en Commercial evaluatielicenties. Een langzame, gecontroleerde afgifte versie van D-FENS (zogenaamde & #8220, D-FENS Lite ") was Technology Overgedragen aan de commerciële industrie voor verwerking in verpakkingsmaterialen voor de houdbaarheid van verse bessen te breiden, en de PCS is ook technologie die wordt overgedragen naar de academische wereld en andere overheidsinstellingen voor vergelijkende testen met andere technologieën, voor onderzoek over voedselveiligheid met verse producten grondstoffen, en voor het verbeteren van undergraduate wetenschappelijk onderwijs. De Technology Transfer van de PCS en de chemie tot een commercieel product goedgekeurd voor bio-kap sterilisatie met verbeteringen in tijd, kosten en milieu in vergelijking met conventionele behandelingen formaldehyde.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze fundamentele R & D heeft een set nieuwe onderzoeks-en technische richtingen door samenwerkingen met de academische wereld, andere overheidsinstanties en de industrie die hebben geleid tot de commercialisering van nieuwe, milieuvriendelijke ("groene") technologieën. Chloordioxide is de eerste methode door de National Sanitation Foundation in 20 jaar voor veiliger, sneller en milieuvriendelijker sterilisatie dan conventionele behandelingen goedgekeurd. De PCS, D-FENS, en D-fend ALL prototypes zijn geva…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag hun dankbaarheid erkennen de Environmental Quality 6.1 Basis Onderzoeksprogramma Amerikaanse leger, de US Army Institute of Surgical Research en NSRDEC's continue product verbetering programma en Expeditionary Base Camp TECD voor de financiering van dit werk. We zijn dankbaar voor Adam Driks (Loyola University Medical Center) voor de in figuur 6B microtekening.
Materials
| 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 |
References
- Curtin, M. A., Taub, I. A., Kustin, K., Sao, N., Duvall, J. R., Davies, K., Doona, C. J., Ross, E. W. Ascorbate-induced oxidation of formate by peroxodisulfate: product yields, kinetics and mechanism. Research on Chemical Intermediates. 30 (6), 647-661 (2004).
- Curtin, M. A., Dwyer, S., Bukvic, D., Doona, C. J., Kustin, K. Kinetics and mechanism of the reduction of sodium chlorite by sodium hydrogen ascorbate in aqueous solution at near-neutral pH. International Journal of Chemical Kinetics. 46 (4), 216-219 (2014).
- Doona, C. J., Curtin, M. A., Feeherry, F. E., Kandlikar, S., Baer, D., Kustin, K., Taub, I., McManus, A. . Portable Chemical Sterilizer., U.S. Patent Number 7,625,533. , (2009).
- Doona, C. J., Curtin, M. A., Taub, I. A., Kustin, K. . Chemical Combination for the Generation of Disinfectant and Heat., U.S. Patent Number 7,883,640. , (2011).
- Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Curtin, M. A. . Process for producing aqueous chlorine dioxide for surface disinfection and decontamination., U.S. Patent Application Number 8,337,717. , (2012).
- Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Feng, H., Grove, S., Krishnamurthy, K., Lee, A. . Combining sanitizers and nonthermal processing technologies to improve fresh-cut produce safety. In: Electron beam pasteurization and complementary food processing technologies. , (2014).
- Feeherry, F. E., Doona, C. J., Taub, I. A. Effect of water activity on the growth kinetics of Staphylococcus aureus in ground bread crumb. Journal of Food Science. 68 (3), 982 (2003).
- Feeherry, F. E., Munsey, D. T., Rowley, D. B. Thermal inactivation and injury of Bacillus stearothermophilus spores. Applied and Environmental Microbiology. 53 (2), 365 (1987).
- Gómez-López, V. M., Devlieghere, F., Ragaert, P., Debevere, J. Shelf-life extension of minimally processed carrots by gaseous chlorine dioxide. International Journal of Food Microbiology. 116, 221 (2007).
- Mahmoud, B. S. M., Bhagat, A. R., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, and Salmonella enterica on strawberries by chlorine dioxide gas. Food Microbiology. 24 (7-8), 736 (2007).
- Mahmoud, B. S. M., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O175:H7 and Salmonella enterica on lettuce by chlorine dioxide gas. Food Microbiology. 25 (2), 244 (2008).
- Kim, Y. -. J., Lee, S. -. H., Park, J. i., Park, J. o., Chung, M., Kwon, K., Chung, K., Won, M., Song, K. B. Inactivation of Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium, and Listeria monocytogenes on stored iceberg lettuce by aqueous chlorine dioxide treatment. Journal of Food Science. 73 (9), (2008).
- Park, E. -. J., Gray, P. M., Oh, S. -. W., Kronenberg, J., Kang, D. -. H. Efficacy of FIT produce wash and chlorine dioxide on pathogen control in fresh potatoes. Journal of Food Science. 73 (6), (2008).
- Setlow, P. Bacterial Spores. Industrial Pharmaceutical Microbiology. Supplement 10, (2011).
- Setlow, P., Doona, C. J., Feeherry, F. E., Kustin, K., Sisson, D., Chandra, S. Enhanced Safety and Extended Shelf Life of Fresh Produce for the Military. Microbial Safety of Fresh Produce. , 263-288 (2009).
- Taub, I. A., Roberts, W., LaGambina, S., Kustin, K. Mechanism of Dihydrogen Formation in the Magnesium−Water Reaction. Journal of Physical Chemistry. 106 (35), 8070 (2002).
- Young, S. B., Setlow, P. Mechanisms of killing of Bacillus subtilis spores by hypochlorite and chlorine dioxide. Journal of Applied Microbiology. 95 (1), 54 (2003).
