脉动式真空高压蒸汽灭菌器原理_结构与验证的探讨

时间：2015-12-22 09:05:56

中外医疗

２００８　　ＮＯ．３４
【摘要】作者通过对医药和生物制品生产中使用的脉动真空高压蒸汽灭菌器的工作原理、结构特点和灭菌性能进行检验、检测和验证，总结了灭菌设备先进的设计理念、安全保障，为医药和生物制品生产的安全有效性提供科学依据。验证结果表明：脉动式真空高压蒸汽灭菌器灭菌运行周期短、安全性能强、灭菌质量稳定可靠。【关键词】脉动式真空高压蒸汽灭菌器　　原理　　结构与验证　　探讨【中图分类号】Ｒ１１【文献标识码】Ａ【文章编号】１６７４－０７４２（２００８）１２（ａ）－００１２－０３【Ａｂｓｔｒａｃｔ】　Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｈａｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｒｅｇａｒｄ　ｔｏ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｐｔｓ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ，　ｂｙｔｅｓｔｉｎｇ，　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｐｕｌｓａｔｉｎｇ　ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｅａｍ　ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｒ　ｏｆ　ｖａｃｕｕｍ　ｔｈａｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ　ａｎｄ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　ｉｔｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，　ａｎｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｏｆｆｅｒｉｎｇａ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｄｉｃｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．　Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ：Ｔｈｅ　ｐｕｌｓａｔｉｏｎｔｙｐｅ　ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｅａｍ　ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｒ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｃｕｕｍ　ｏｐｅｒａｔｅｓ　ｉｎ　ｓｈｏｒｔ　ｃｙｃｌｅ，　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｉｎ　ｓａｆｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，　ｓｔｅａｄｙ　ｉｎ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ．

【Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ】Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ　ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｅａｍ　ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｒ　ｏｆ　ｖａｃｕｕｍ；Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｎｇ；Ｔｈｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ根据《中华人民共和国药品管理法》制定的《药品生 脉动式真空高压蒸汽灭菌器原理_结构与验证的探讨_马延明_文库下载http://www.wenkuxiazai.com/doc/e15ca75de87101f69e319576.html 产质量管理规范》（１９９８年修订）［１］。灭菌设备的选择﹑安装﹑使用应与药品生产的要求相适应。灭菌设备内部工作情况须用仪表监测，定期验证。中国药典２００５版附录中收录了灭菌法，为灭菌质量的有效控制提供了依据［２］。在众多的灭菌方法中，高压蒸汽灭菌被公认是灭菌能力强、有效可靠、应用广泛的灭菌方法。本文简单介绍瑞典ＧＥＴＩＮＧＥ公司制造的ＧＥ型多孔物质及ＧＥＶ型流体物质脉动式真空高压蒸汽灭菌器的原理、结构和性能，并对灭菌循环进行验证。通过验证，建立一套与生产相适应的科学验证方法。现将作者在长期工作实践中所做的一些研究和认识报道如下。１　　脉动式真空高压蒸汽灭菌器工作原理、特点和结构
１．１　　工作原理
脉动式真空高压蒸汽灭菌器采用蒸汽热式杀菌的原理，真空度达到设计要求－０．１５Ｂａｒ时，进入脉冲阶段。腔体内反复通入无热原蒸汽，达到腔内及灭菌物品冷空气的有效置换，使腔内无冷点。当腔内压力稳定在２．８０Ｂａｒ时，灭菌蒸汽均匀分布腔内灭菌物品有效部位进行彻底灭菌，保证了灭菌效果。
１．２　　设备特点
１．２．１　　设计特点　　①依照生产工艺及被灭菌物品设计的灭菌程序是有效和经济的程序；②腔室两端不锈钢直角滑槽门由气缸控制驱动，门封采用硅化物密封圈用压缩空气压在门上，程序结束开门时吸回；③主要机件和配置设备采用不锈钢制造，内腔采用３１６Ｌ不锈钢，符合国务院发布《特种设备安全监察条例》及国家质量监督检验检

疫总局对压力容器钢材要求的性能指标［３］；④控制柜有显示系统，实时提供运作情况，并接有打印机即时打印运行状态；⑤除夹套和腔体内的监测及控制探头外，另有３个软探头，可方便监测被灭菌物品的温度；⑥采用水冷进行冷却，降温速度快，效率高；⑦无热原蒸汽灭菌，二次污染的几率低；⑧脉动真空设计，有效排除冷空气，腔内无冷点，各点温差＜±０．５℃。
１．２．２　　安全特点　　①门装有密封压力平衡装置，即使出现电路故障，双扉门仍保持密封压力；②门控制系统设有安全互锁，以防止程序没有结束时门被打开；③只有灭菌物品温度低于设定温度（例如：８０℃，７０℃，６０℃），卸载门一扇才可以开启，防止交叉污染；④灭菌器腔室、双扉门、热循环管道均按压力容器标准设计制造，灭菌腔室由安全阀进行过压保护；⑤无热原蒸汽、冷却水、压缩空气的管路进口均装有过滤器，确保执行元件安全无损。
１．２．３　　控制特点　　①采用精密控制，专业程序式设计，应用户不同要求，提供不同的灭菌程序，灭菌过程中不断地监控和记录温度、压力，并实时显示、打印；②温度分配和控制精度＜±０．５℃；③加热和冷却所需时间短，整个灭菌周期短；④加热和降温过程中跟踪控制，控制饱和蒸汽压力的预置和固定压差，冷却时通过压缩空气来保持压力，防止玻璃瓶破碎和软包装变形。１．３　　设备结构
１．３．１　　脉动式真空高压蒸汽灭菌器外部组成及环境空间　　①外部组成：分为装载区和卸载区。装载区由装载架、前密封门、程序控制显示器、程序监视显示器、打印机、灭菌器腔内压力表、工业蒸汽不同，但在保温阶段，在有效灭菌时间内各点的温度（包括冷点）均连续３０ｍｉｎ达到１２１℃灭菌温度以上，各点温度与平均温度之间的温差≤±２．５℃。微生物挑战试验的结果显示合格。

参考文献

［１］　国家卫生部．药品质量管理规范（１９９８年修定）［Ｓ］．１９９８：４７～５０．［２］　国家药典委员会编．中华人民共和国药典三部．（２００５年版）［Ｓ］．北

京：化学工业出版社，附录９７～１００．

［３］　张兆杰．压力容器安全技术（２００５年版）［Ｓ］．郑州：黄河水利出版社，

２００５：５７～５９．

［４］　李国晏，徐斌，崔萱林，等．高压蒸汽灭菌柜性能验证方法的研究［Ｊ］．

微生物学免疫学进展，２００２，（２）：４４～４７．
 

压力表、电源开关组成（见图１）。卸载区由卸载架（与装载架相同）、后密封门、程序控制面板、灭菌器腔内压力表组成。②环境空间：１０万级洁净间。

１．３．２　　灭菌器内部组成与重要部件　　①内部组成：灭菌器腔内体积：９００ｍｍ×１４５０ｍｍ×１５４０ｍｍ。　温度探头：探头１指示腔内灭菌物料最高灭菌温度；探头２：指示腔内排水口温度；探头３：指示腔内灭菌物料最低灭菌温度。无热原蒸汽进汽口。压力探头：指示腔内真空度与无热原蒸汽压力。水冷式风扇。轴承式滑轮。排水口。门封，门封安装在灭菌器边卡槽内，由压缩空气和真空泵控制，当灭菌时压缩空气自动将门封紧紧顶在门壁上，门封的韧性阻隔了外部空气的进入。灭菌结束时，真空泵自动开起抽起门封，为开门作好准备。②重要部件：电源与程序信息控制柜。程序控制与监视显示器。水循环式真空泵。③重要介质：无热原蒸汽：由无热原蒸汽系统提供，压力≥３ｂａｒ。工业蒸汽：主要用于夹套内达到灭菌温度时起加热和保持温度作用。工艺冷却水：盐软化自来水经冷却塔冷却循环至灭菌器冷却风扇和真空泵。压缩空气：压缩空气机提供≥３．０ｂａｒ经过滤器除菌过滤的压缩空气，并控制灭菌器所有电磁阀门，也是灭菌器安全运行的重要保证。

２　　脉动式真空高压蒸汽灭菌器验证方法

脉动式真空高压蒸汽灭菌器原配备ＫＡＹＥ多通道热电偶进行验证，随着科学技术的发展及检测技术的提高，相应的检测、验证手段也在逐渐提高和不断完善。现采用德国Ｅｂｒｏ公司的无线自动温度／压力记录仪进行温度及压力的验证。

通过验证，不但可以确认灭菌设备本身的可靠性，通过对不同灭菌程序的验证，还能够保证灭菌效果的有效性。设备验证主要采用空载热分布试验、满载热穿透试验和满载微生物挑战试验［４］。
２．１　　空载热分布试验

在空载条件下，将经过校验的１１个Ｅｂｒｏ自动温度记录仪放置于脉动式真空高压蒸汽灭菌器的灭菌腔内（见图２），设定Ｅｂｒｏ自动温度记录仪的数据采集频率为１次／ｓ。其中，１１号Ｅｂｒｏ自动温度记录仪放置于冷凝水排放口，其余１０个Ｅｂｒｏ自动温度记录仪７分上下两层分别放置腔内的左前、右前、左后、右后、中间。在经过一个正常的灭菌程序后，通过热分布试验的数据分析可以得知在灭菌过程中灭菌设备腔室中各个不同位置的温差情况（见图３），确定可能的“冷点”的位置及“冷点”温度滞后的时间，这样可以为热穿透试验提供依据。从图３可以看出，灭菌腔内不存在冷点，且在保温阶段各点温度与平均温度之间的温差≤±２．５℃。
满载热穿透试验和微生物挑战试验,两项试验同时进行。在满载条件下,将经过校验的11个Ebro自动温度记录仪放置于脉动式真空高压蒸汽灭菌器灭菌腔的被灭菌物品的包装内,设定Ebro自动温度记录仪的数据采集频率为1次/s。同时与每个自动温度记录仪旁放置一个微生物指示剂 （ ATCC7953）,选择适宜的灭菌程序进行试验 （见图4,5,6）。通过试验数据分析可以得知在被灭菌物品是否有效灭菌,同时试验后生物指示剂（嗜热脂肪芽胞杆菌孢子 ATCC7953） 标签上的“ 滅菌濟 · Sterile” 字体由蓝色变黑色,培养 24h 后,阳性对照的指示剂变为黄色,其余指示剂不变色,继续培养7d,指示剂不变色则判为合格。

 从图４，图５，图６可以看出，不同灭菌程序，其升温及降温过程都不同，但在保温阶段，在有效灭菌时间内各点的温度（包括冷点）均连续30min达到121℃灭菌温度以上，各点温度与平均温度之间的温差≤±2.5℃，微生物挑战实验的结果显示合格。

3. 讨论
根据作者长期操作实践,脉动式真空高压蒸汽灭菌器具有以下特点:(1)全不锈钢结构,易于清洁消毒,符合洁净室GMP要求;(2)简单方便的控制面版-即时打印,易操作、好监控;(3)比例合适的灭菌空间
能满足多项生产任务的完成;(4)人性化的装载架和导轨设计减轻了操作者劳动强度;(5)脉动式真空的程序运行增强了灭菌的有效性;(6)无热原蒸汽的应用改变了高压灭菌的方式,提高了灭菌物品的洁净度;(7)双向开门科学的适应了 GMP 要求,自然区分了灭菌物品和非灭菌物品;(8)全新的密封设计和压缩空气在密封门中的应用是灭菌柜安全运行和保障灭菌效果的重要环节。根据《药品生产质量管理规范》 之规定;用于生产和检验的设备应定期进行维修、保养和验证;并规定验证周期,说明验证的重要性。 随着 GMP 质量认证的不断深入,科学的验证方法是灭菌设备安全运行的重要保障。老式高压蒸汽灭菌器因灭菌运行冷却周期长,工作效率低,灭菌质量、安全存在差异等缺陷逐渐被淘汰,一个工作效率高、 安全性能强、 灭菌质量稳定的脉动式真空高压蒸汽灭菌器是医药、生物制品生产质量不断提高的重要保证,是灭菌生产设备不断发展的方向。