智能坐便器抗菌性能评价技术的研究

陈彩彦，刘新玲，张展豪，袁芳丽，肖景红，梁宇萍，邓健娣

（佛山海关综合技术中心，佛山528000）

1 前言

智能坐便器，是指由机电系统或程序控制，完成一项以上基本智能功能（包括臀部清洗功能、妇洗功能）的坐便器[1]。随着国民健康卫生观念的不断提升，智能坐便器在个人卫生安全方面的功能越来越得到消费者的关注，相关技术和产品也得到了长足的发展。从最初的抗菌塑料的应用，到抗菌陶瓷的发展，再到除菌程序的创新，智能坐便器的抗菌、除菌功能实现从单一方面往多维度的协同发展，带抗菌、除菌功能的产品深受市场青睐。在智能坐便器产业迅猛发展的同时，也存在着产品的抗菌、除菌功能良莠不齐的现象，因此，需要采用合适的检测方法，科学评价产品的抗菌、除菌能力，指导消费者选择产品，推动产品的质量提升。

2 智能坐便器抗菌、除菌功能的实现

智能坐便器一般包含便座、盖板和座圈、机电系统、水路系统等，其中，座圈是整套坐便器中最直接与人体皮肤接触的部件，其次是便座和盖板，清洗用水通过水路系统和喷嘴与人体皮肤接触。因此，通过在便座、盖板和座圈、喷嘴等部件使用抗菌材料来实现抗菌功能，通过在水路系统、喷嘴的清洁等环节应用除菌程序，能更好的提升智能坐便器的卫生安全等级，满足使用者的健康安全要求。

2.1 抗菌功能的实现

抗菌是指抑制和杀灭细菌、酵母菌、霉菌等微生物生长繁殖作用的总称。智能坐便器所涉及的材料，可以分为塑料材质的盖板和座圈、陶瓷材质的便座。抗菌塑料是指塑料本身具有抗菌性，可以在一定时间内将沾污在塑料上的细菌杀死或抑制。抗菌塑料是通过在塑料中添加抗菌剂的方法实现的[2]。抗菌陶瓷则是指表面具有抗菌功能的陶瓷制品，其抗菌功能的实现从技术角度主要有两种途径，一是在陶瓷釉层表面再施涂一层抗菌材料并通过低温烧成等方法使抗菌层固定，二是抗菌成分直接与陶瓷釉料结合，制成抗菌釉然后施涂于陶瓷坯体上一次烧成得到[3]。

2.2 除菌功能的实现

除菌是指去除或杀死细菌等微生物营养体和繁殖体。智能坐便器可以利用除菌程序实现除菌功能。目前，已被开发利用或报道的应用于智能坐便器的除菌方式[4～6]主要包括：紫外线杀菌，即通过在智能坐便器盖板上内嵌LED 紫外灯、通过除菌程序控制LED 紫外灯对坐便器内壁等位置进行消毒杀菌；微电解水消毒，即通过在智能坐便器盖板上安装电解水产生器，对盖板和坐便器内壁等进行消毒杀菌；高温蒸汽杀菌，通过坐便器内的蒸汽发生器产生100℃高温蒸汽，在巨大压力下冲洗和溶解附着在坐便圈上的顽固污垢，进行杀菌消毒作用。

3 智能坐便器抗菌功能评价方法探讨

3.1 评价方法

塑料、陶瓷等材质抗菌功能的测试采用GB 21551.2-2010[7]《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》，其原理为通过定量接种细菌于试验样品和对照样品上，用覆盖膜的方式使细菌与样品均匀接触，经过一定时间的培养后，洗脱得到试验样品和对照样品上的活菌数，通过计算抗菌率的结果反映试验样品的抗菌性能。

国家标准GB 21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》要求抗细菌材料的抗菌率必须大于或等于90%。

3.2 试验过程

试验采用的菌种为大肠埃希氏菌（AS 1.90）、金黄色葡萄球菌（AS 1.89）。将试验样品和对照样品放置于已灭菌的平皿中，分别取0.2mL 试验用菌液滴加在表面，用灭菌镊子夹起灭菌覆盖膜分别覆盖在试验样品和对照样品上，铺平，使菌液均匀接触样品，盖好平皿上盖，在（37±1）℃、95%RH 条件下培养（24±1）h 后，取出，分别加入20mL 洗脱液，反复洗试验样品、对照样品及覆盖膜，充分摇匀后，将洗脱液梯度稀释后接种于营养琼脂培养基上，在（37±1）℃下培养24h 后进行活菌计数，按GB 4789.2-2016[8]《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》测定洗脱液中的活菌数。每组样品做3 个平行试验。按下式计算抗菌率：

3.3 结果及讨论

20 台（套）一体式智能坐便器的试验结果如表1 所示。

表1 智能坐便器材料抗菌率测试结果

3.3.1 菌种的影响

金黄色葡萄球菌属于致病葡萄球菌，一类触酶试验阳性的革兰氏阳性球菌，而大肠埃希氏菌属于革兰氏阴性杆菌，是肠道正常菌群。目前，国内外的抗菌性能检测方法标准大多规定这两种菌种作为指定测试菌。从表1可以看出，无论是陶瓷部件还是塑料部件，对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌这两种菌的抗菌作用是不一致的，对某种菌有抗性，并不意味着对另一种菌也有抗性，相比而言，抗金黄色葡萄球菌作用合格率略高。

3.3.2 材质的影响

无论是金黄色葡萄球菌还是大肠埃希氏菌，塑料部件的抗菌性能合格率均大于80%。陶瓷部件的抗菌性能合格率均不大于15%，不同材质的抗菌性能差异巨大，智能坐便器座圈部件使用的材质主要是塑料。明示具有抗菌功能的智能坐便器产品并不意味着各个部件都具备抗菌效果，消费者在购买这类产品时，可以向店家或厂家索取由国家认可的第三方检测机构出具的检测报告，确认陶瓷部件和（或）盖板、座圈等塑料部件的抗菌性能是否满足要求。

对于智能坐便器，如厕时直接与人体皮肤直接接触的盖板、座圈等塑料部件的抗菌性能，相比于很少与人体皮肤直接接触的陶瓷便座，对于提升产品的总体卫生性能更为重要，与人体皮肤直接接触部件是否具有抗菌性能，是消费者更加关心的问题。从试验结果来看，塑料部件的抗菌性能合格率非常高，说明塑料抗菌技术在智能坐便器中的应用比较成熟, 有利于保证产品的总体抗菌性能。

3.3.3 测试方法的影响

GB 21551.2-2010 附录A 规定的贴膜法要求，“用于测试的试验样品为硬质表面，且表面相对平整光滑”。受智能坐便器部件形状的限制，本次试验中的大部分试样为生产厂家单独提供的、与部件相同的原材料和加工方法制成的试验样品，而不是直接从成品上直接制取试样，因此，试验结果是否能够客观、准确的代表成品的性能，是需要考虑的问题。浸渍振荡法是一种新的抗菌性能的检测方法，于维森等[9]的研究表明，浸渍振荡法与贴膜法试验所得的抗菌率并无显著性差异，适用于各种形状的部件，而且可以避免贴膜法中冲洗不彻底以及湿度不易保持等影响测试结果的问题，值得开展进一步研究，完善智能坐便器部件抗菌性能的评价方法。

4 智能坐便器除菌功能评价方法探讨

4.1 测试方法

GB/T 23131-2019 附录B《除菌性能试验方法》中规定了智能坐便器水路中的水、喷嘴、便器内壁等位置除菌功能的测试方法，其他位置或部件的除菌性能测试可参照该方法。测试采用的菌种为大肠埃希氏菌（AS 1.90）、金黄色葡萄球菌（AS 1.89）。

4.1.1 水路系统除菌

将样机进水口与装有加标菌液的容器连接，样机在使用说明规定的条件下开启除菌程序，在出水口处取样，检测出水中残留的活菌数。样机进水口端直接取样，培养计数，作为阳性对照。

4.1.2 喷嘴除菌

用75%酒精对喷嘴表面擦拭2 次，用无菌水擦拭2次，自然晾干。菌液涂覆区域以喷嘴出水口上下限确定的距离为宽度，在保证涂覆面积为100mm2的条件下，在出水口周围外表面确定长度，在确定的区域内涂覆20μL 加标菌液（菌悬液与2%的黄原胶等体积混合）。待表面微干后，开启除菌程序，程序结束后，用10mL 浓度为0.85%的生理盐水回收，测定残留的活菌数。将菌液涂覆微干后直接回收，测定活菌数，作为阳性对照。

4.1.3 便器内壁除菌

用75%酒精对便器内壁擦拭2 次，用无菌水擦拭2次，自然晾干。在便器内喷杆伸出方向正对的位置，以及左右两侧中心位置各画出50mm×50mm 的区域，将500μL 加标菌液（菌悬液与2%的黄原胶等体积混合）。待表面微干后，开启除菌程序，程序结束后，用10mL 浓度为0.85%生理盐水回收，测定残留的活菌数。三个位置分别回收。将菌液涂覆微干后直接回收，测定活菌数，作为阳性对照。

4.1.4 试验结果计算

按下式计算除菌率：

4.1.5 测试结果的影响因素分析

在喷嘴除菌和便器内壁除菌两个方面，试验过程中都使用了菌悬液与2%的黄原胶等体积混合后的加标菌液，并说明“待表面微干后”开始后续操作。黄原胶混合物的干燥过程影响着最终的除菌率的计算，由于操作者对“表面微干”的理解，以及试验环境的温湿度均会影响对黄原胶混合物的干燥过程，因此宜在标准中规定干燥时间和环境的温湿度要求，代替“表面微干”的表述，减少干燥过程对测试结果的影响。

在整个试验过程中，多处需要对残留活菌数进行测定，即对残留的黄原胶混合物进行回收。在附录B 中没有回收的具体做法做出规定，操作者可采用不同的方法进行回收，如用无菌勺子对残留物进行刮取的、或用无菌棉签对残留物进行擦取。不同的回收方法可能会影响到活菌数的测定，继而影响到最终除菌率的计算，因此，在标准中宜增加回收方法的规定，以提高结果的一致性。

4.2 评价要求

GB/T 23131-2019《家用和类似用途电坐便器便座》中规定了除菌性能的测试方法，但是未给出技术要求，使得产品的除菌性能的评价缺少技术依据，不利于消费者选购产品和市场监管。GB 28235-2020[10]《紫外线消毒器卫生要求》中要求紫外线空气消毒器在实验室模拟现场试验条件下，对空气中污染的白色葡萄球菌的灭菌率应≥99.9%；GB 17988-2008[11]《食具消毒柜安全和卫生要求》中将消毒柜消毒效果划分为一星级和二星级两个等级，不同的消毒效果等级的消毒效果要求不同。在未来的标准修订中，建议参考相关标准，制定合格评价要求或分级要求，推动产品的质量提升和应用推广。

5 结语

我国已经建立了智能坐便器抗菌、除菌功能的评价方法，推动了产品的应用和质量提升，但在测试方法方面还存在着贴膜法不能采用部件直接进行测试影响测试结果可信度、除菌功能测试中干燥和回收要求不明确影响测试结果一致性等不足，除菌性能的技术要求还有待建立。在未来的标准制修订工作中，有必要进一步完善试验方法和评价要求，提升标准的实用性和科学性，促进行业的健康发展，更好的满足消费者的需求。