《PLOS One》：Lighthouse-shaped rapid identification device for acidic electrolyzed oxidizing water: A low-cost detection method based on conductivity differences
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目的：针对中央无菌供应室（CSSD）手工清洗过程中将自来水或纯化水误认为酸性氧化电位水（AEOW）的安全风险，本研究旨在开发一种基于电导率差异的低成本快速识别装置，以确保消毒过程的准确性与安全性。方法：研究人员制备了以Arduino Nano微控制器为核心，集
目的：针对中央无菌供应室（CSSD）手工清洗过程中将自来水或纯化水误认为酸性氧化电位水（AEOW）的安全风险，本研究旨在开发一种基于电导率差异的低成本快速识别装置，以确保消毒过程的准确性与安全性。方法：研究人员制备了以Arduino Nano微控制器为核心，集成电导率传感器、无线充电模块与LED指示系统的灯塔形快速识别装置（LRID）。装置通过检测液体电导率实现自动判别：AEOW点亮绿色LED，自来水或纯化水点亮红色LED。研究人员评估了识别准确率、电池续航与防水性能，并比较了28名CSSD技术人员对常规pH试纸法与LRID的满意度。结果：LRID对10家医院CSSD采集的AEOW、自来水与纯化水识别准确率达100%（90/90）；平均电池续航83.75±1.27 h，支持每周充电；连续浸入AEOW 30天功能正常；技术人员评分显示LRID在识别准确率、操作便捷性与可推广性上显著优于pH试纸法（P<0.001）。结论：研究成功研发并验证了一种低成本（约20美元）、高可靠、易操作的AEOW快速识别装置，可有效预防CSSD液体误用导致的消毒失败，具备显著应用与推广潜力。
研究背景与问题提出
酸性电解水（AEW）经氯化钠或盐酸电解生成，以次氯酸（HOCl）为主要消毒成分；在中国标准中强酸性电解水称为酸性氧化电位水（AEOW，pH 2–3，氧化还原电位ORP≥1100 mV，有效氯浓度ACC 50–70 mg/L）。AEOW凭借低pH、高ORP与含氯组分协同作用，在医疗机构中央无菌供应室（CSSD）用于医疗器械浸泡消毒。CSSD手工清洗槽常将AEOW与自来水、纯化水相邻布置，三者均无色透明、氯味极淡，操作人员易误开龙头或误装容器，导致消毒槽初始液错误、数小时内所有器械消毒失效。现行规范要求在每次使用前以pH试纸或电子仪表测pH与ACC，但试纸法主观、繁琐且产生医疗垃圾，电子法增加采购与校准成本，且无法覆盖数小时连续使用中的中途误换。AEOW因富含Na+、Cl?、H+、ClO?等离子，电导率（EC）显著高于纯化水（≤15 μS/cm）与多数城市自来水（约200–400 μS/cm），文献报道AEOW的EC>1000 μS/cm，该差异为快速判别提供物理基础。
研究方案与核心结论概要
研究人员基于Arduino Nano微控制器开发了灯塔形快速识别装置（LRID），以双探针EC监测模块、3000 mAh 18650锂电与无线充电、PLA 3D打印灯塔外壳（底径70 mm、高155 mm）、顶部红/蓝/绿LED与防水按键构成；EC探针距底约2 cm，液体由底部开孔流入，适配板将探头信号转为0–2.3 V模拟电压，MCU转为ADC值，设定阈值150：ADC>150判为AEOW亮绿灯，否则亮红灯，蓝灯充电指示。该装置单价约20美元，发表于《PLOS One》。结论表明LRID以EC单参数在CSSD现场实现AEOW/非AEOW二分类，准确率100%，续航与防水满足长期浸槽使用，技术人员满意度显著优于pH试纸法。
主要关键技术方法（≤250字）
研究人员采用Arduino Nano（Atmega328P）为主控，集成双探针EC传感器（输出0–2.3 V）、18650锂电与100–200 kHz无线充电模块、定制PCB（含升压与充放电管理）、PLA材质灯塔形外壳及三色LED。软件端设ADC阈值150，无温度补偿但依CSSD室温16–24 ℃留安全余量；阈值可按科室现场EC自定义。验证阶段样本来源于10家医院CSSD现场采集的AEOW、自来水、纯化水；另取3家医院28名技师做满意度问卷（5点Likert）。性能验证含识别准确率（3台样机×3类液×10院）、连续运行电池续航（每液5次×3台）、AEOW浸没30天防水测试（每3天换液）、6种CSSD常用清洗剂/过氧乙酸稀释液干扰测试。统计用Wilcoxon符号秩检验（R 4.5.1）。
研究结果
识别准确率验证：3台LRID对10家医院CSSD采集的AEOW、自来水、纯化水各30份共90份样品全部正确判别（绿/红LED对应），准确率100%（90/90）。
电池续航验证：3台装置在AEOW与自来水中连续工作各5次，平均续航83.75±1.27 h，支持每周一充。
防水性能验证：3台LRID避光密封浸入AEOW，每3天换液连续30天，18–24 ℃、湿度44–56%环境下功能无异常。
干扰液识别验证：6种干扰液按厂家推荐稀释浓度测试，其中2种清洗剂与1种过氧乙酸消毒液EC偏高、ADC超阈值致假阳性（亮绿灯）；其余3种清洗剂正确亮红灯。研究人员指出假阳性液具颜色或强酸味且不与AEOW同槽使用，临床风险可忽略。
技术人员满意度：28名CSSD技师对LRID在识别准确率、操作便捷性、可推广性三维度的评分中位数均高于pH试纸法（P<0.001）。
讨论部分总结
灯塔造型契合顶部指示灯观察、窄顶宽底抗倾覆、表面光洁易清洁、象征“判别与指引”。选EC而非pH/ORP/ACC因EC探头廉价（约2美元）、小巧、免维护、无膜无电解液，且AEOW存储使用中pH/ORP/ACC波动大而EC稳定；pH探头>15 cm、ORP探头17 cm且贵，ACC无直测电信号传感器。LRID续航与防水验证满足CSSD长期浸槽需求；假阳性限于高电解质清洗剂/过氧乙酸，凭感官与分槽流程可规避。局限性为地下水高EC地区（如华北、南亚、美国西部）自来水EC近/超1000 μS/cm致LRID失效，未来拟引入pH传感器或模块化可换探头结构。结论翻译：本研究基于AEOW、自来水、纯化水间EC差异开发了LRID；系统实验证实其高识别准确率、稳健电池续航与防水性满足CSSD现场长期使用；装置易操作、实时反馈、免培训、低维护，获技术人员高度认可，是低成本快速AEOW识别方法，应用前景良好。
