汽化過(guò)氧化氫滅菌器及其在生物安全實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

摘要：汽化過(guò)氧化氫生物消毒技術(shù)在很多科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)中得到認(rèn)可。本文詳細(xì)介紹了汽化過(guò)氧化氫滅菌器的工作原理，綜述了兩種滅菌器的差異，根據(jù)生物安全實(shí)驗(yàn)室的消毒需要，分析了滅菌器在生物安全實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：汽化過(guò)氧化氫；滅菌器；生物安全實(shí)驗(yàn)室；消毒效果

Vapor Hydrogen Peroxide Sterilizer and Applications in Biosafety Laboratory

SUN Bei，ZHAO Si-qing

（Department of Science and Technology，Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China）

Abstract：Vapor hydrogen peroxide disinfection technology was accredited in many science design agencies and fields.Operational principle of vapor hydrogen peroxide sterilizer was introduced.Differences between two kinds of sterilizers were summarized.According to the disinfection demands of biosafety laboratory，applications of the vapor hydrogen peroxide sterilizer in biosafety laboratory were analyzed.

Key words：Vapor hydrogen peroxide；Sterilizer；Biosafety laboratory；Disinfection efficacy

1 汽化過(guò)氧化氫滅菌器的介紹

汽化過(guò)氧化氫（VAPOR HYDROGEN PEROXIDE，以下簡(jiǎn)稱VHP）生物消毒技術(shù)在很多科學(xué)研究和行業(yè)中得到認(rèn)可。過(guò)氧化氫氣體是一種廣譜殺菌劑，具有安全、無(wú)毒、無(wú)殘留及快速殺孢子活性等優(yōu)越性[1]。VHP滅菌器是通過(guò)將過(guò)氧化氫溶液轉(zhuǎn)換成的蒸汽來(lái)達(dá)到消毒作用的機(jī)器，尤其是在生物技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品加工等行業(yè)起到了關(guān)鍵的作用。生物安全實(shí)驗(yàn)室引入VHP消毒技術(shù)，解決消毒工作中存在的問(wèn)題，達(dá)到消毒效果，提高消毒效率[2]。

2 過(guò)氧化氫的殺菌機(jī)理

VHP滅菌器的消毒原理是通過(guò)過(guò)氧化氫蒸汽對(duì)房間及物體表面進(jìn)行消毒。過(guò)氧化氫是一種重要的無(wú)機(jī)化工原料和精細(xì)的化工產(chǎn)品[3]。幾乎無(wú)污染，被稱為\"最清潔\"的化工產(chǎn)品[4]。過(guò)氧化氫為無(wú)色透明液體，分解產(chǎn)生的活性氧具有極強(qiáng)的氧化能力，可破壞微生物體內(nèi)的原生質(zhì)，殺滅微生物，也能破壞微生物的芽孢及病毒，具有廣譜殺菌作用，從而達(dá)到消毒滅菌的目的[5]。

3 VHP滅菌器的工作原理

VHP滅菌器本身是一個(gè)消毒滅菌自動(dòng)化系統(tǒng)，VHP滅菌器具有自己的PLC或電腦控制器，可以管理多個(gè)循環(huán)設(shè)置點(diǎn)和階段參數(shù)，也可以連接任何需要消毒的房間或者容器[6]。以STERIS VHP 1000ED滅菌系統(tǒng)為例，滅菌器運(yùn)行時(shí)一般有四個(gè)不同的階段。這四個(gè)階段是除濕、環(huán)境、滅菌、通風(fēng)。對(duì)于具有用戶交互界面的滅菌器，使用者可以根據(jù)對(duì)不同空間消毒的需求來(lái)設(shè)置這四個(gè)階段的時(shí)間和風(fēng)量參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)計(jì)算出整個(gè)滅菌過(guò)程所需要的過(guò)氧化氫溶液量，形成一個(gè)完整的消毒過(guò)程的程序。使用者只需要點(diǎn)擊程序運(yùn)行，系統(tǒng)就可以自動(dòng)進(jìn)行滅菌工作。滅菌程序運(yùn)行后，系統(tǒng)首先按照計(jì)算的量將過(guò)氧化氫溶液泵入機(jī)器內(nèi)的溶液桶。然后打開(kāi)連接滅菌空間的管道閥門，接著就開(kāi)始了四個(gè)階段的運(yùn)行過(guò)程。

3.1環(huán)境階段 是第一個(gè)階段，采用VHP消毒技術(shù)必須要求消毒空間的濕度降到一定范圍，否則濕度過(guò)大，VHP會(huì)冷凝成液體附著在物體表面，不利于VHP的擴(kuò)散，也容易腐蝕物體表面。在除濕階段，系統(tǒng)通過(guò)排風(fēng)和送風(fēng)管道，將空間內(nèi)的空氣置換出來(lái)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的高效過(guò)濾器和干燥器，使空間內(nèi)濕度達(dá)到設(shè)定要求。

3.2加量階段 是第二個(gè)階段，系統(tǒng)通過(guò)提高過(guò)氧化氫注射率來(lái)迅速提高空間內(nèi)的過(guò)氧化氫濃度到達(dá)要求低限。這個(gè)階段相當(dāng)于蒸汽應(yīng)用的提升時(shí)間。如果沒(méi)有此階段，VHP緩慢充入空間，過(guò)氧化氫的高度不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致空間內(nèi)過(guò)氧化氫分解，無(wú)法達(dá)到消毒濃度。

3.3滅菌階段 是第三個(gè)階段，通過(guò)穩(wěn)定的VHP注入速率以維持空間內(nèi)的過(guò)氧化氫濃度。這個(gè)階段滅活有機(jī)體，通常被簡(jiǎn)短的認(rèn)為滅菌過(guò)程的過(guò)量滅活。這個(gè)階段時(shí)間較長(zhǎng)，目的是更好的實(shí)現(xiàn)消毒效果。

3.4通風(fēng)階段 是第四個(gè)階段，目的是排空空間內(nèi)的過(guò)氧化氫。滅菌器通過(guò)管道吸出空間內(nèi)氣體，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的高效過(guò)濾器和干燥器，將潔凈的空氣送入空間內(nèi)，達(dá)到置換的目的。

最后，在程序運(yùn)行結(jié)束后，需要及時(shí)的對(duì)干燥器再生，否則會(huì)影響其干燥效果。

4 兩種設(shè)備運(yùn)行差異[6]

Jim Fisher和Ross A.Caputo將STERIS VHP 1000ED滅菌系統(tǒng)和BioQuell的Clarus\"C\"過(guò)氧化氫氣體發(fā)生器對(duì)隔離器的滅菌過(guò)程進(jìn)行了比較，兩種發(fā)生器有很多相似性，但不完全相同。兩臺(tái)都可以儲(chǔ)存多個(gè)程序、提供打印輸出、有報(bào)警和安全防護(hù)、可以發(fā)送和接收遠(yuǎn)程輸入輸出。兩臺(tái)機(jī)器運(yùn)行中最大的區(qū)別是汽化方法和除濕過(guò)程、氣流回路、氣流參數(shù)可選性以及干濕循環(huán)的使用。

VHP 1000ED使用干燥器單元來(lái)吸收水分，運(yùn)行干燥器再生循環(huán)時(shí)，加熱干燥器排出帶有水分的熱空氣。VHP 1000ED采用單回路的干滅菌循環(huán)，要求較高的VHP濃度和滅活率，因此在滅菌開(kāi)始之前先干燥空氣，可以實(shí)現(xiàn)在不冷凝的前提下達(dá)到較高的VHP濃度。

Clarus\"C\"采用制冷原理來(lái)減少空間里的水分，不需要特定的再生程序。Clarus\"C\"有兩個(gè)氣流回路，兩個(gè)回路的區(qū)別在于是否使用催化劑和制冷劑來(lái)排出空氣中的水分和VHP。其采用的是微冷凝的濕循環(huán)，過(guò)氧化氫的冷凝速度比水快，達(dá)到高過(guò)氧化氫濃度的冷凝環(huán)境。微冷凝可以產(chǎn)生極小的小液滴，充滿整個(gè)空間表面，具有較高的滅菌效率。

5 VHP滅菌器在生物安全實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)生物安全工作高度重視，相關(guān)主管部門和各級(jí)地方政府加強(qiáng)生物安全體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，相繼投入大量資金用于生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，建立了比較完善的生物安全管理體系和SOP[7]。

5.1生物安全實(shí)驗(yàn)室消毒需要 生物安全實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)性使用過(guò)程中最重要的保障之一，就是實(shí)驗(yàn)后可以做到安全有效的消毒。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)從生物安全柜到儀器設(shè)備，大到整個(gè)房間，小到肉眼看不到的塵埃，必須都要做到完全有效的消毒。生物安全實(shí)驗(yàn)室的消毒程序需要嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)室的等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求以及所實(shí)驗(yàn)的病原體類型來(lái)管控。做到每次實(shí)驗(yàn)后消毒、每日實(shí)驗(yàn)后消毒、每人實(shí)驗(yàn)后消毒。生物安全實(shí)驗(yàn)室大多都配備了較精密的硬件設(shè)施、儀器設(shè)備，面對(duì)如此頻繁的消毒過(guò)程，對(duì)儀器設(shè)備的保護(hù)尤為重要。

5.2針對(duì)單個(gè)實(shí)驗(yàn)室房間的消毒 VHP滅菌器主要是針對(duì)密閉空間內(nèi)的消毒。使用者可以根據(jù)房間的大小來(lái)設(shè)定相應(yīng)的消毒參數(shù)，VHP滅菌器可根據(jù)參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行消毒程序。VHP滅菌器通過(guò)兩根通氣管道來(lái)置換氣體，不需要把滅菌器本身放置在污染空間內(nèi)，只需要在房間內(nèi)設(shè)置兩個(gè)通氣孔，就可以在污染空間以外完成消毒工作。這樣既避免了實(shí)驗(yàn)者二次進(jìn)入污染空間，也防止了進(jìn)入房間時(shí)兩個(gè)房間的瞬間聯(lián)通而導(dǎo)致氣溶膠擴(kuò)散到其他區(qū)域。

5.3針對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室房間的消毒 目前市場(chǎng)上的VHP滅菌器大多是可移動(dòng)式的，有很大的靈活性。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不需要每個(gè)房間配一臺(tái)機(jī)器，而是通過(guò)設(shè)定不同的消毒程序，靈活的移動(dòng)VHP滅菌器來(lái)分別對(duì)不同的房間進(jìn)行消毒。VHP滅菌器還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)房間同時(shí)消毒，方法是將房間的通風(fēng)管道分別并聯(lián)到VHP滅菌器的消毒管路上，將多個(gè)房間作為一個(gè)整體來(lái)消毒，設(shè)定參數(shù)時(shí)按照多個(gè)房間的空間大小總和來(lái)計(jì)算。這樣可以提高消毒效率，見(jiàn)圖1。

圖1 消毒管路圖

5.4針對(duì)較大實(shí)驗(yàn)室房間的消毒 有些實(shí)驗(yàn)室房間面積較大，或者角落里放滿了儀器設(shè)備，這樣都不利于VHP的擴(kuò)散。針對(duì)這樣的房間，可以在房間內(nèi)放置排風(fēng)扇，在消毒過(guò)程中，向各個(gè)方向吹散蒸汽過(guò)氧化氫，使其均勻的分布于整個(gè)房間，這樣有利于整個(gè)房間及物品的充分消毒。

5.5針對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)特定儀器設(shè)備的消毒 VHP滅菌器除了可以對(duì)房間消毒，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些密閉儀器的消毒，例如隔離器、動(dòng)物籠等。

5.6消毒效果驗(yàn)證[2] 以STERIS VHP 1000ED過(guò)氧化氫汽化低溫滅菌器為例，驗(yàn)證其對(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室消毒效果。采用化學(xué)指示劑和生物指示劑方法，對(duì)該滅菌器用于生物安全實(shí)驗(yàn)室空氣和物體表面消毒效果進(jìn)行了檢測(cè)。保持實(shí)驗(yàn)室溫度在常溫下，相對(duì)濕度40%～50%，空間分布過(guò)氧化氫濃度約640 mg/m3，作用90 min，所有化學(xué)指示卡均由藍(lán)色變?yōu)槊S色，呈現(xiàn)合格的顏色。在相同條件下，連續(xù)4次生物檢測(cè)，所有嗜熱脂肪芽孢桿菌生物指示劑培養(yǎng)均呈陰性，所有試驗(yàn)組接種枯草桿菌黑色變種芽孢的平板無(wú)菌生長(zhǎng)，陽(yáng)性對(duì)照生長(zhǎng)正常，生物監(jiān)測(cè)全部合格。VHP滅菌器對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣和物體表面具有良好消毒效果。

6 小結(jié)

VHP除了對(duì)微生物廣譜殺滅外，對(duì)建筑材料也有良好的順應(yīng)性，在正常濃度下不會(huì)腐蝕材料。VHP還可以通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的催化單元分解為水和氧氣，無(wú)有害殘留，不容易擴(kuò)散泄露，適合在生物安全實(shí)驗(yàn)室使用。

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編輯/成森