纯蒸汽质量对灭菌热穿透效果的影响*

徐含青 金志军 陈如冰

(苏州市计量测试研究所温度检测室，苏州 215128)



纯蒸汽质量对灭菌热穿透效果的影响*

徐含青 金志军 陈如冰

(苏州市计量测试研究所温度检测室，苏州 215128)

验证定义为能实现任何程序、生产过程、设备、物料、活动或系统确实能导致预期结果的有关文件证明的行为，验证可使灭菌设备在受控状态下运行，是无菌保证的重要内容。文章使用国际现行验证标准对蒸汽灭菌设备进行热穿透效果验证，分析纯蒸汽质量对热穿透效果的影响，有利于灭菌质量的保证。

纯蒸汽；灭菌；验证；热穿透

0 引言

随着人类社会的不断进步和发展，微生物的进化和变异对人类的影响日益加剧，从非典爆发到H7N9禽流感的蔓延，无不威胁着人类社会文明的发展。人们不得不对灭菌质量提出更高的要求，WHO(世界卫生组织)与世界各国都致力于制定合理的灭菌规范和标准，用以评价灭菌效果和验证灭菌工艺。常用的灭菌方法可分为物理灭菌和化学灭菌。物理灭菌又分为干热灭菌、湿热灭菌、射线灭菌和滤过灭菌，干热灭菌器包含干热灭菌柜、隧道式灭菌系统，射线灭菌包含辐射灭菌、紫外灭菌等。化学灭菌包含气体灭菌和药液灭菌，气体灭菌主要包括环氧乙烷灭菌和臭氧灭菌等，药液灭菌包括甲醛灭菌等。

蒸汽灭菌是医用物品、器械灭菌的首选方法。物质在灭菌器内利用高压蒸汽或其他热力学灭菌手段杀灭细菌，灭菌能力强，是热力学灭菌中最有效和用途最广的方法。药品、药品的溶液、玻璃器械、培养基、无菌衣、敷料等在高温和湿热条件下不发生变化或损坏的物质，均可使用。

在实际计量与验证过程中，笔者发现，纯蒸汽质量对于灭菌效果有着非常明显的影响。由于我国《药品生产验证指南》(2003版)、《消毒技术规范》、《药典》均没有对物理参数进行验证的实际操作规范可以参考，现依据欧盟标准EN554《Validation and routine control of sterilization by moist heat-English version of DIN EN554》和英国标准HTM2010《Health Technical Memorandum 2010》进行物理参数验证，并根据上述标准的技术指标，对检测结果进行分析。

1 验证过程与结果分析

1.1 选用的测试设备

选用的测试设备如表1所示。

表1 测试设备技术指标

1.2 测试对象

测试对象如表2所示。

表2 测试对象技术指标

1.3 测试方式

分为空载3次测量，满载3次测量，半载3次测量，无线传感器采样频率为5s/次，共采集样本数为180个。其中满载与半载装载方式如图1所示。

图1 装载方式实物图

1.4 布点情况

分布方式为12个温度点，1个压力测试点，测量时传感器测量探头不能接触料架表面，根据HTM2010的建议，排水口处分布1个温度点，其他温度点均匀分布。空载时如图2所示，半载及满载时将传感器放入负载内进行测试。

图2 传感器布放位置实物图

1.5 灭菌目的

使负载SAL≤10-6。

1.6 测试结果

测试结果如表3、表4、表5所示。

表3 空载状态测试结果

压力测量平均值为210.9kPa，对应的饱和温度为122.0℃，符合温度范围要求。高于121℃的持续时间为15min10s，符合时间要求、未湿包(灭菌敷料包在灭菌后手感潮湿，重量比灭菌前高出3%，此种现象称之为湿包现象)。结论:符合要求。

表4 半载状态测试结果

压力测量平均值为205.7kPa，对应的饱和温度为121.2℃，符合温度范围要求、未湿包。结论：温度未全部落入121～124℃范围内，不符合要求。

表5 满载状态测试结果

压力测量平均值为204.4kPa，对应的饱和温度为121.0℃，符合温度范围要求、未湿包。结论：温度未全部落入121～124℃范围内，冷点温度平均值小于标准要求，不符合要求。

1.7 测试结果分析

根据上述实验结果分析测试失败的原因后发现，空载热分布及其他指标测试均远高于标准要求，而半载和满载热穿透效果并不理想，从而怀疑纯蒸汽冷凝时放热效果不佳。而从每次测量过程中发现内部压力均能达到对应的饱和温度要求，继而初步怀疑为饱和蒸汽分压或许偏低，有其余不凝气体在灭菌过程中产生。

2 纯蒸汽质量验证

为排除负载包装内部产生的不凝气体影响，经检查后发现均符合HTM2010要求的材料包装方式及体积大小。为排除脉动真空过程中泄漏导致的影响，运行脉动蒸汽灭菌器保压程序后发现泄漏率为0.1kPa，完全符合泄漏指标要求。至此，直接分析纯蒸汽质量中影响最为明显的3个测试指标：不凝气体含量、干燥度、过热。

1)不凝性气体来自蒸汽所产生的水，气体在水中的溶解度随着温度的升高而降。如果在一个烧锅里加热水可以观察到这种现象，会有气泡产生，并附着在烧锅的底部和侧壁上。如果在锅炉或蒸汽发生器中加热同样的水，这些气泡会夹带在蒸汽中。不凝气体的产生会导致如下问题：

a.空气是一种绝缘体，与铜相比，热传递阻力增加了12000倍。空气层或气阱的存在都可能使加热过程受到不良影响。

b.空气层或气阱的存在都可能成为汽/水到达载荷各个部位的物理屏障。

2)在日常灭菌过程中，不希望采用湿润的蒸汽，因为与干燥蒸汽相比，能量较低，而且更重要的是可能导致负载湿润。湿润的载荷被认为是没有灭菌完全。

3)过热蒸汽是指在某一压力下，其温度值超出该压力下的沸点温度。过热蒸汽是一种透明的无色气体，只有当温度下降到沸点温度时才会发生冷凝。只有这时才会产生灭菌所需的水汽，因此对工艺过程具有一定的危险性。

水蒸气能量数据如表6所示。

表6 水与蒸汽转化能量

使用测试标准为欧盟EN285《Sterilization.Steam sterilizers.Large sterilizers-English version of DIN EN285》，使用测试仪器为英国SVMS公司生产的蒸汽质量分析仪，型号为OPTION D，测试 结果如表7所示。

表7 蒸汽质量测试结果

测试结果证明了上述猜想，不凝气体测量值超过了标准的要求。

3 解决方案

根据以上实验，我们找到了热穿透效果不佳的原因是因为不凝性气体含量没有达到要求，继续与使用单位一同分析产生不凝气体产生的原因如下：

1)每次当给水泵运转时，蒸汽发生器给水泵填料泄漏导致空气被抽入蒸汽发生器内。

2)蒸汽阀填料函泄漏，文丘里效应可能导致空气被抽入蒸汽分配系统。

3)灭菌柜蒸汽系统定期或不定期的关闭，重新启动时分配系统中将存在大量的空气。建议在这种情况下，应进行彻底的通风，并且对不凝性气体的测试可能要适当放宽一些。

使用单位及设备供应商经过一个阶段的整改测试，进行再验证后蒸汽质量达到要求，再次验证热穿透效果良好，符合EN554和HTM2010要求。

4 结束语

通过以上一系列的验证-分析-再验证后初步解决了使用单位灭菌过程中热穿透效果不良的影响，达到了验证的目的，有效规避了灭菌的风险。国内由于GMP实施的时间较晚，技术能力还比较薄弱，很多先进的理念还没有及时采用，导致很多风险点的产生，我们必须不断学习总结，在采用国际先进标准的同时，善于分析，从而解决应用过程中的实际问题，为进一步提高积累经验。

[1] JJF 1308—2011医用热力灭菌设备温度计校准规范[S].北京:中国质检出版社，2011

[2] JJF(苏)96-2010蒸汽灭菌器温度、压力校准规范[S].南京:江苏省质量技术监督局，2010

[3] 国家食品药品监督管理局.药品生产验证指南[S].北京:化学工业出版社，2003

[4] Anon.Sterilization of medical devices-validation and routine control of sterilization by moist heat:EN554 [S].European Committee for Standardization，1994

[5] Anon.Health Technical Memorandum (HTM) 2010-sterilizati on validation and verification [M] .NHS Estates，An Executive Agency of the British Department of Health ，1998

*苏州市科技基础设施建设计划资助项目(ZXJ2013002)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.10.04