The Portable Chemical Sterilizer (PCS), D-Fens, og D-Fend ALLE: Novel klordioksid dekontaminerings Technologies for Military
Summary
P ortable C hemical S terilizer (PCS) er en revolusjonerende, energi-uavhengig, nesten waterless sterilisering teknologi for Army medisinske avdelinger. PCS genererer klordioksid fra tørre reagenser blandet med vann på stedet, på-vilje, og på point-of-bruk (POU) i en plastkoffert. D isinfectant – sprøyta for F oods og EN miljømessig vennlige S anitation (D-Fens) og D isinfectant for EN miljømessig vennlige D econtamination, All-formål (D-FEND ALL) produsere vandig klordioksid i et sammensprayflaske og andre mulige utførelsesformer. Disse allsidige dekontaminering teknologier drepe mikrober i utallige ulike Dual-bruk programmer for militære og sivile forbrukere.
Abstract
Det er et uttalt Army trenger for et felt-bærbar, ikke-dampsterilisator teknologi som kan brukes av Forward kirurgiske team, Dental Companies, Veterinary Service Support Detachments, Combat Support Sykehus, og området medisinske laboratorier for å sterilisere kirurgiske instrumenter og å sterilisere patologisk eksemplarer før disponering i operasjonssaler, akuttbehandlingsområder, og intensivavdelinger. Følgende ensemble av romanen, "ren og grønn 'klordioksid teknologier er allsidig og fleksibel til å tilpasse seg for å møte en rekke kritiske militære behov for dekontaminering 6,15. Spesielt ble det P ortable C hemical S terilizer (PCS) oppfunnet for å møte presserende slagmarken behov og lukke kritiske evne hull for energi-uavhengighet, lett bærbarhet, rask mobilitet, og robust holdbarhet i høy intensitet termin distribusjoner tre. Som et revolusjonerende teknologisk gjennombrudd i kirurgisk sterilization-teknologi, PCS er en moderne Feltet Autoclave som er avhengig av på stedet, point-of-bruk, på-vilje generasjon av klordioksid i stedet for damp. To (2) PCS enheter sterilisere kirurgiske fire skuffer i 1 time, noe som tilsvarer en gjennomstrømning på store damp autoklav (kalt "Bertha" in distribusjoner på grunn av sin størrelse tungvint, uhåndterlige dimensjoner og vekt). Men PCS opererer med 100% mindre strøm (0 g. 9 kW) og 98% mindre vann (10 vs 640 oz.), Reduserer vekten med 95% (20 vs £ 450, en 4-manns heis) og kube med 96% (2,1 vs 60,2 ft 3), og eliminerer de vanskeligste utfordringene i termin distribusjoner av reparasjoner og vedlikehold pålitelig drift, løfting og transport, og elektrisk kraft som kreves for dampautoklaver.
Introduction
PCS teknologi inntektene fra hvor ingen kommersiell enhet eksisterte tidligere, og genererer desinfiserende klordioksid (ClO 2) som har en bevist evne til å drepe vegetative patogener på ferske råvarer 3,6,9-13,15 eller å rense bakteriesporer. 6, 14,15,17 PCS har blitt laboratorium validert spesielt for å effektuere sterilisering mot levende kulturer av Geobacillus stearothermophilus (GS) sporer (se relatert referansen 8) og spore bio-indikatorer på G. stearothermophilus og Bacillus atrophaeus (BA) 6,15,16. PCS har også blitt tilpasset for å operere med mindre strenge vilkår for å sikre mattrygghet ved å inaktivere vegetative patogener Listeria monocytogenes og Escherichia coli på ferske råvarer, som for eksempel hele tomater, og for å forlenge holdbarheten av fersk-kutt råvarer, for eksempel , ved inaktivaktivering av den polyphenoloxidase bruning enzym i skiver epler 6,15. For å generere klordioksid, bruker PCS roman effektor kjemi som går via oksidasjon-reduksjon reaksjoner på nær-nøytral pH, og dermed eliminere bruk av syrer og de vanskeligheter som følger med frakt, lagring, håndtering, og avhending acid avfall i langt fremover militære distribusjoner 1,2,4,17. I tillegg til det militære, kan PCS også brukes av Homeland Security / Forsvar; under naturkatastrofer (Superstorm Sandy, tsunamier, orkanen Katrina) som uskadeliggjøre tilgang til strøm, drikkevann, og avfallshåndtering; på stedet av utryknings første-respondere; og i samfunnet sykehus eller skoler under strømbrudd (besvimelser og brune-outs).
D isinfectant – sprøyta for F oods og EN miljømessig vennlige S anitation (D-Fens) bruker også effektor kjemi (3 kjemiske komponenter) og en to-stegs miksing prosessen ( <em> Jeg. Pre-konsentrasjon fulgt av ii. Post-reaksjon fortynning) til å generere vandig klordioksid, først og fremst i en sammenleggbar sprayflaske for dekontaminering av overflater av Hæren materiell, mat håndteringsutstyr og feltfôringsutstyr i Army feltkjøkken og sanitærsentre og Navy bysser, medisinske enheter, dusjer og latriner hvor som helst stort antall utplasserte personell sameksistere i umiddelbar nærhet 5,6. Validering testing viste at D-Fens eliminerer patogen Staphylococcus aureus, en vanlig matbåren patogen, på porøse flater 14. "D-FEND ALL" (D isinfectant for EN miljømessig vennlige D econtamination, All-purpose) gir en enklere (to kjemiske komponenter), mer praktisk (1-trinns miksing) alternativ med enestående allsidighet for å produsere vandig klordioksid å rense bakteriell spores på tekstiler, for overflatedesinfeksjon å fremme sanimentering og hygiene, og for å forbedre vannkvalitet og sikkerhet, med spesielle fordeler for applikasjoner som krever rask produksjon av store volum med fortynnede klordioksidløsningene ved hjelp av små mengder starter materialer for anvendelser i romanen graywater resirkulering teknologier utviklet for å generere rent drikkevann for ekspedisjons Base Camps to.
En rekke mekanismer eksisterer i samsvar med Federal Technology Transfer Act for å lette overføringen av føderale teknologier for å nonfederal enheter som en måte å oppmuntre til utvikling og kommersialisering av teknologier for materialet fordel for nasjonen. Følgelig, med sin voksende potensial for mange militære og sivile bruksområder, PCS, D-Fens, og D-Fend ALLE teknologier har blitt patentert og overført til industrien for kommersialisering via Patent lisensavtaler og kommersiell vurdering lisenser. En langsom, kontrollert versjonen av D-Fens (kalt & #8220; D-Fens Lite ") var Technology Overført til kommersielle industrien for innlemmelse i emballasje for å forlenge holdbarheten av friske bær, og PCS har også blitt Technology Overført til akademia og andre offentlige etater for sammenlignende tester med andre teknologier, for forskning på mattrygghet med ferske råvarer råvarer, og for å styrke undervisning vitenskapelig utdanning. The Technology Transfer av PCS og dens kjemi førte til et kommersielt produkt godkjent for bio-hette sterilisering med forbedringer i tid, kostnader og miljøvern sammenlignet med konvensjonelle formaldehyd behandlinger.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne grunnlegg R & D har satt nye forsknings-og tekniske retninger gjennom samarbeid med akademia, andre offentlige etater, og industrien som har ført til kommersialisering av romanen, miljøvennlige ("grønn") teknologier. Klordioksid er den første metoden er godkjent av National Sanitation Foundation i 20 år for sikrere, raskere og mer miljøvennlig sterilisering enn konvensjonelle behandlinger. PCS, D-Fens, og D-Fend ALLE prototyper har blitt validert som benk-skala prototyper i et laboratoriemiljø…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker å takke sin takknemlighet til US Army Environmental Quality 6,1 grunnforskningsprogram, US Army Institute of Kirurgisk Forskning, og NSRDEC kontinuerlige produktforbedringsprogram og Expeditionary Base Camp TecD for finansiering av dette arbeidet. Vi er takknemlige for Adam driks (Loyola University Medical Center) for den micrograph vist i Figur 6B.
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).
