高壓滅菌鍋溫度校準(zhǔn)方法探討及不確定度評定

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫(yī)療衛(wèi)生、檢驗檢疫、科研、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的重要滅菌設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)中的溫度參數(shù)涉及滅菌效果。作者根據(jù)多年高壓滅菌鍋校準(zhǔn)經(jīng)驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評定。

關(guān)鍵詞：高壓；滅菌；校準(zhǔn)

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進(jìn)行迅速而可靠的消毒的設(shè)備，應(yīng)用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內(nèi)，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內(nèi)溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達(dá)到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據(jù)，判斷是否到達(dá)滅菌溫度，但作者在實際校準(zhǔn)過程中發(fā)現(xiàn)，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導(dǎo)致溫度偏差，偏差過大即會導(dǎo)致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監(jiān)測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監(jiān)測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場進(jìn)行校準(zhǔn)。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達(dá)拉斯生產(chǎn)的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統(tǒng)，能夠測量溫度并將測量結(jié)果記錄在受保護(hù)的存儲器內(nèi)。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進(jìn)行有效的量值溯源。DS1922E中數(shù)據(jù)通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數(shù)據(jù)讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數(shù)據(jù)以圖形的方式繪出。相對于其他進(jìn)口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準(zhǔn)需要5～9個傳感器才能實現(xiàn)的溫度均勻性，降低校準(zhǔn)成本。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應(yīng)該放在高壓滅菌鍋內(nèi)的三個校準(zhǔn)面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間幾何中心的平行于底面的校準(zhǔn)工作面，測試點與工作空間內(nèi)壁的距離不小于高壓鍋內(nèi)工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數(shù)量

測試點用A，B，C…字母表示。當(dāng)高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當(dāng)高壓鍋內(nèi)部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準(zhǔn)方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設(shè)置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經(jīng)過在121℃進(jìn)行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進(jìn)行升溫。當(dāng)高壓滅菌鍋溫度升至設(shè)定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達(dá)設(shè)定溫度時，根據(jù)無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數(shù)據(jù)處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數(shù)，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數(shù)據(jù)讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數(shù)據(jù)至第十五個數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，在15min內(nèi)每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術(shù)平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數(shù)；timax-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內(nèi)實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數(shù)學(xué)模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設(shè)備讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（td）

被檢設(shè)備儀表分辨力為1℃，不確定度區(qū)間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數(shù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數(shù)得重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準(zhǔn)證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結(jié)束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現(xiàn)了高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場的校準(zhǔn)，成本低，準(zhǔn)確度高，易于普及利用。并且對該方法進(jìn)行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]JJF1101-2003.環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫(yī)療衛(wèi)生、檢驗檢疫、科研、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的重要滅菌設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)中的溫度參數(shù)涉及滅菌效果。作者根據(jù)多年高壓滅菌鍋校準(zhǔn)經(jīng)驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評定。

關(guān)鍵詞：高壓；滅菌；校準(zhǔn)

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進(jìn)行迅速而可靠的消毒的設(shè)備，應(yīng)用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內(nèi)，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內(nèi)溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達(dá)到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據(jù)，判斷是否到達(dá)滅菌溫度，但作者在實際校準(zhǔn)過程中發(fā)現(xiàn)，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導(dǎo)致溫度偏差，偏差過大即會導(dǎo)致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監(jiān)測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監(jiān)測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場進(jìn)行校準(zhǔn)。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達(dá)拉斯生產(chǎn)的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統(tǒng)，能夠測量溫度并將測量結(jié)果記錄在受保護(hù)的存儲器內(nèi)。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進(jìn)行有效的量值溯源。DS1922E中數(shù)據(jù)通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數(shù)據(jù)讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數(shù)據(jù)以圖形的方式繪出。相對于其他進(jìn)口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準(zhǔn)需要5～9個傳感器才能實現(xiàn)的溫度均勻性，降低校準(zhǔn)成本。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應(yīng)該放在高壓滅菌鍋內(nèi)的三個校準(zhǔn)面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間幾何中心的平行于底面的校準(zhǔn)工作面，測試點與工作空間內(nèi)壁的距離不小于高壓鍋內(nèi)工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數(shù)量

測試點用A，B，C…字母表示。當(dāng)高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當(dāng)高壓鍋內(nèi)部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準(zhǔn)方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設(shè)置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經(jīng)過在121℃進(jìn)行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進(jìn)行升溫。當(dāng)高壓滅菌鍋溫度升至設(shè)定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達(dá)設(shè)定溫度時，根據(jù)無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數(shù)據(jù)處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數(shù)，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數(shù)據(jù)讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數(shù)據(jù)至第十五個數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，在15min內(nèi)每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術(shù)平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數(shù)；timax-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內(nèi)實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數(shù)學(xué)模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設(shè)備讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（td）

被檢設(shè)備儀表分辨力為1℃，不確定度區(qū)間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數(shù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數(shù)得重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準(zhǔn)證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結(jié)束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現(xiàn)了高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場的校準(zhǔn)，成本低，準(zhǔn)確度高，易于普及利用。并且對該方法進(jìn)行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]JJF1101-2003.環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫(yī)療衛(wèi)生、檢驗檢疫、科研、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的重要滅菌設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)中的溫度參數(shù)涉及滅菌效果。作者根據(jù)多年高壓滅菌鍋校準(zhǔn)經(jīng)驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評定。

關(guān)鍵詞：高壓；滅菌；校準(zhǔn)

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進(jìn)行迅速而可靠的消毒的設(shè)備，應(yīng)用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內(nèi)，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內(nèi)溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達(dá)到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據(jù)，判斷是否到達(dá)滅菌溫度，但作者在實際校準(zhǔn)過程中發(fā)現(xiàn)，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導(dǎo)致溫度偏差，偏差過大即會導(dǎo)致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監(jiān)測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監(jiān)測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場進(jìn)行校準(zhǔn)。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達(dá)拉斯生產(chǎn)的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統(tǒng)，能夠測量溫度并將測量結(jié)果記錄在受保護(hù)的存儲器內(nèi)。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進(jìn)行有效的量值溯源。DS1922E中數(shù)據(jù)通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數(shù)據(jù)讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數(shù)據(jù)以圖形的方式繪出。相對于其他進(jìn)口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準(zhǔn)需要5～9個傳感器才能實現(xiàn)的溫度均勻性，降低校準(zhǔn)成本。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應(yīng)該放在高壓滅菌鍋內(nèi)的三個校準(zhǔn)面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間幾何中心的平行于底面的校準(zhǔn)工作面，測試點與工作空間內(nèi)壁的距離不小于高壓鍋內(nèi)工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數(shù)量

測試點用A，B，C…字母表示。當(dāng)高壓滅菌鍋內(nèi)部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當(dāng)高壓鍋內(nèi)部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準(zhǔn)方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設(shè)置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經(jīng)過在121℃進(jìn)行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進(jìn)行升溫。當(dāng)高壓滅菌鍋溫度升至設(shè)定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達(dá)設(shè)定溫度時，根據(jù)無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數(shù)據(jù)處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數(shù)，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數(shù)據(jù)讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數(shù)據(jù)至第十五個數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，在15min內(nèi)每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術(shù)平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數(shù)；timax-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準(zhǔn)點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態(tài)下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內(nèi)實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數(shù)學(xué)模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設(shè)備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設(shè)備讀數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（td）

被檢設(shè)備儀表分辨力為1℃，不確定度區(qū)間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數(shù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數(shù)得重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準(zhǔn)證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結(jié)束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現(xiàn)了高壓滅菌鍋內(nèi)部溫場的校準(zhǔn)，成本低，準(zhǔn)確度高，易于普及利用。并且對該方法進(jìn)行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]JJF1101-2003.環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。