生物净化循环控制的改进的制作方法
【专利摘要】本发明涉及对控制生物净化循环的方法的改进，所述生物净化循环用于封闭空间如医药洁净室、隔离器和医院病房的生物净化。所述生物净化循环包括多个阶段，包括至少一个杀菌剂蒸汽在期间产生并在所述封闭空间内循环的充气阶段。所述方法的特征在于以下步骤：连续测量所述封闭空间中空气的改变的相对湿度，所述改变的相对湿度为水和杀菌剂蒸汽：空气中水和杀菌剂蒸汽的容量的比率，并使用测量的改变的相对湿度来控制所述方法的步骤。
【专利说明】生物净化循环控制的改进
[0001]本发明涉及对控制生物净化循环的方法的改进，所述生物净化循环用于封闭空间如医药洁净室、隔离器和医院病房的生物净化。
[0002]汽相生物净化通常为四阶段的过程。在第一“调节”阶段期间，使设备达到工作温度，并且就小的封闭物而言，可使封闭空间内部的相对湿度达到预定值。这之后是“充气”阶段，封闭空间内部的有效蒸汽浓度在此期间升高。在“保持(dwell)”阶段，蒸汽分布在封闭空间内部，并保持足够长的一段时间以确保实现生物净化。第四最终阶段为“通风”阶段，在此期间通常通过用清洁空气稀释来移除封闭空间中的有效蒸汽。
[0003]最常用的生物净化蒸汽为通过蒸发约30至35% w/w的水溶液产生的过氧化氢。产生“闪”蒸蒸汽的常见技术是将水溶液滴加到温度保持在高于该液体沸点的加热板上，从而产生与源液具有相同重量比的蒸汽。关于过氧化氢的作用有两种理论:较早的观点是蒸汽浓度应保持在露点以下，从而避免冷凝；另一种理论提出冷凝对于实现快速生物净化而言必不可少。
[0004]有许多专利涵盖封闭空间中气相和汽相生物净化的使用，其中最重要的是US-B-5173258、US-B-7014813 和 US-B-7790104。
[0005]US-B-5173258描述了一种单循环(loop)封闭系统,在该系统中载气从蒸汽发生器循环至待生物净化的腔室，然后返回蒸汽发生器。返回蒸汽发生器时，载气和蒸汽穿过装置以移除有效蒸汽和水蒸汽，从而使更多的过氧化氢蒸发到循环载气中。
[0006]US-B-7014813描述了一种类似的方法，但在蒸汽发生器内部具有旁路循环。因此，在第二和第三循环阶段期间返回蒸汽发生器时，循环载气中的蒸汽并未移除。这使得蒸汽浓度更快速地积聚，并且通常在需要冷凝时用于循环中。
[0007]在两种类型的生物净化循环(其中分别避免冷凝或促进冷凝)中，必须使有效蒸汽在整个腔室中均匀分布。在一些系统中蒸汽从旋转喷嘴高速递送而在其它系统中外部风机中用于移动腔室周围的蒸汽混合物。
[0008]短的循环时间是过氧化氢蒸汽发生器的关键商业推动因素。医院内的生物净化目标资产通常极其昂贵，因此关闭设施存在相当大的机会成本。针对USA已经产生的数字表明每个床位每天5000美元的收入不是反常的。因此，需要最大化地节省时间，同时仍要保证生物净化的功效。
[0009]在现有技术的方法中，对循环的控制一直基于监测生物净化剂的浓度以确定何时达到饱和条件。然而，这可能导致误导性结果，例如，当进行生物净化的空间含有高吸收性表面或该空间未经正确密封并且新鲜空气能够进入时。
[0010]在USA的许多个州，相对湿度(RH)在冬季月份降至大约5% ;低起始RH意味着达到露点的时间较长并且可导致不可接受的长循环。反之，许多亚洲国家历经极高的相对湿度条件，其中95%的相对湿度也有耳闻。由于冷凝快速开始，这些极其不利的条件导致完全基于RH测量的控制方法配量不足(under-dose)并危及功效。
[0011]因此本发明的目的是提供一种控制生物净化循环的方法，其减少用户投入的资金并且能够使循环时间最短化，同时保持生物净化的功效。[0012]因此本发明提供一种控制生物净化循环以净化封闭空间的方法，所述生物净化循环包括多个阶段，包括至少一个杀菌剂蒸汽在期间产生并在封闭空间内循环的充气阶段；其特征在于以下步骤:连续测量封闭空间中空气的改变的相对湿度，所述改变的相对湿度为水和杀菌剂蒸汽:空气中水和杀菌剂蒸汽的容量的比率，和使用所测量的改变的相对湿度来控制方法的步骤。
[0013]优选地将过氧化氢用作杀菌剂的基本生物净化方法描述于W0-A-2008145990中，并且如下文所概述。在净化循环的第一“调节”阶段期间，净化设备的蒸发器和喷嘴风机与蒸发器加热器一起打开。这使得气体发生器和待净化的空间达到稳定的温度。一旦达到热稳定，气体发生器便转到净化循环的第二阶段充气阶段”，过氧化氢液泵在此期间打开并且过氧化氢溶液经“闪”蒸并与离开净化设备的空气混合。
[0014]一旦空间已被净化，发生器便转到循环的第三“通风阶段”。在通风阶段，过氧化氢液泵关闭，并且蒸发器加热器也关闭。蒸发器风机也关闭，但通风风机启动。通风风机的运行打开设备壳体中的瓣阀并通过过滤器吸入大量的空气，其将过氧化氢分解成水和氧，并同时吸收水蒸汽。使通风风机保持运行以确保空气在通风期间的良好分布。通风风机产生的高空气流缩短了空间通风所需的时间。一旦待净化空间内的过氧化氢蒸汽浓度已达到安全水平，则关闭发生器。
[0015]在此方法的进一步开发过程中，意外地发现将“改变的相对湿度”(MRH)，即[水和H2O2蒸汽]与[空气中水和H2O2蒸汽的容量]的比率用作主要控制参数要比使用现有技术方法中的参数更加准确。因此，100% MRH表明达到露点时空气被混合的水和H2O2蒸汽最大程度地饱和(而100% RH指仅水蒸汽)。已证明本发明的控制方法在介于5%和95%之间的起始相对湿度下对使用嗜热脂肪芽孢杆菌的生物指示剂(“BI”)提供6个对数杀灭，即，因此补偿极端条件并防止可损害材料的过度充气和导致无效净化的不足充气。重要的是，所述方法使用的算法也能总体上适应由不同的电源导致的不同的过氧化氢注射速率。
[0016]因此本发明的控制方法利用将生物净化过程分成五个不同阶段的算法。这在图1中示出，图1示出杀菌剂(优选过氧化氢(H2O2))在封闭空间中的浓度(以百万分之一份 (ppm)表示)对循环时间(以分钟计)所作的图。
[0017]如上所述，第一阶段仍为“调节”阶段，蒸发器在此期间变热，并且使H2O2、相对湿度(RH)和温度传感器稳定。然而，前述“充气”阶段分成两个不同的阶段“G1”和“G2”，其分别变成循环的第二阶段和第三阶段。充气在Gl开始时起动，在此期间，H2O2溶液经蒸发达到直接围绕发生器的条件被视为适于生物净化的点。G2包括连续充气，使得整个封闭空间(无论它是室、腔室或封闭物)被视为处于适于生物净化的条件。下一阶段为“保持”阶段，其任选地包括停止H2O2蒸发和固定时段，污染物在此固定时段可吸收存在的H2O2并被灭活。第五最终阶段为与上述相同的“通风”阶段，其包括催化存在的H2O2蒸汽，使得封闭空间回到对再次占用/使用而言安全的条件。
[0018]为了控制Gl阶段，使用能够测量水和H2O2蒸汽的相对湿度传感器，即环境水含量传感器。测量改变的相对湿度(MRH)使得可识别开始发生冷凝(露点)的时间点。
[0019]将“MRH目标值”设定为待达到以确保发生冷凝并因此确保加速杀灭条件的值。将“RH阈值”设定为算法改变其途径的值，即，就高起始MRH条件而言，其需要充气的时间要比为了补偿所形成的任何冷凝物中降低的H2O2浓度所需的时间长。[0020]已通过实验方法发现MRH目标值应最佳设定在70%和80%之间。
[0021 ] 已通过实验方法发现RH阈值应最佳设定在MRH目标值的80%和90%之间，即，56%和72% RH之间。
[0022]“目标值”以MRH措辞以及“阈值”以RH措辞的原因是阈值仅在循环开始时使用，因此不存在H2O2蒸汽，即，两种单位将相同。
[0023]Gl的结束通过达到MRH目标值来界定。
[0024]因此，正是Gl阶段适于补偿相对湿度和温度的变化，该变化根据位置、一年中的时间等而发生。
[0025]本发明发还需要某些由用户预先设定的其它参数。这些参数是:_
1.待净化空间的体积(室_体积)；
2.空间是否“负载”或“正常 循环_类型)，即，空室会是正常的，而容纳有在影响杀菌剂蒸汽循环和/或分布的任何部分上的提供额外的待净化表面的设备和/或垫子或类似物的室是负载的。
[0026]因此在调节阶段期间和在Gl阶段中H2O2溶液蒸发开始之前，测量空间中的实际RH和温度，并且过程控制器进行以下计算来定义以下限值。
[0027]首先，控制器利用实际的起始RH和温度来计算待蒸发以达到封闭空间中MRH目标值所需的H2O2溶液的理论质量。
[0028]第二，将计算的H2O2溶液质量与乘数空间体积和气体下限相乘，得到下限。这用于防止在高起始RH环境中充气不足。
[0029]第三，将相同的计算的H2O2溶液质量与乘数空间体积和气体上限相乘，得到上限。这用于防止在低起始RH环境中充气过量。
[0030]在具有高起始RH条件的环境中，第一冷凝物小珠的过氧化物浓度将低于在低起始RH下形成的过氧化物浓度。通过观察起始RH接近目标值的程度，系统可决定是否要增加过氧化物用量。如果系统测量并确认起始条件满足此标准，则其决定Gl的较高标称值，并相应地计算Gl的较高的最低充气限值。
[0031]然后控制器启动Gl阶段并开始H2O2溶液的充气(理想地但并非排他地以恒定速率进行)直至达到下限。这确保了环境适于有效净化空间。如果在该点测量的MRH超过预定MRH目标值，则终止Gl并启动G2。否则，继续蒸发直至满足MRH目标值或达到上限。
[0032]这样，控制器有利地适应其环境，使得极端湿度条件不会产生无效的或过长的循环。
[0033]G2阶段是基于时间的并且随待生物净化的封闭空间的体积和负载而变化。因此，控制G2使得H2O2蒸汽分散，已经通过实验确认其足以使得蒸汽充分分布在“未负载”封闭物中并因此足以使得所述封闭物的整体达到灭活条件。实际上，发生器附近的条件超出灭活条件以确保整个封闭物的充分生物净化。因此，其持续时间与封闭物的尺寸成正比，使得每立方米体积需要添加一定比质量(specific mass)的H2O2蒸汽。
[0034]如果认为封闭空间有负载，则G2阶段的时间以与参数(负载系数)相乘的方式延长以使得蒸汽移动性降低并且更重要的使预期的表面积增加。
[0035]由于此阶段受到进行净化的封闭空间的体积的限定，因此其无需限制。
[0036]如果需要，还可规定在保持阶段期间注射H2O2蒸汽。否则，停止蒸发H2O2并且该阶段包括定时倒计时直至开始通风。
[0037]优选地，在本发明的方法中计算并监测两个不同的阶段；第一阶段涉及达到所需的MRH，第二阶段涉及倾放冷凝物。虽然这些阶段优选地按顺序进行，但在一阶段中得到目标冷凝物时，它们可 并行进行。
【权利要求】
1.一种控制生物净化循环以净化封闭空间的方法，所述生物净化循环包括多个阶段，包括至少一个杀菌剂蒸汽在期间产生并在所述封闭空间内循环的充气阶段； 其特征在于以下步骤:连续测量所述封闭空间中空气的改变的相对湿度，所述改变的相对湿度为水和杀菌剂蒸汽:空气中水和杀菌剂蒸汽的容量的比率，和使用测量的改变的相对湿度来控制所述方法的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中存在两个充气阶段参数，第一个参数经控制以补偿相对湿度和温度的变化，第二个参数用于补偿所述封闭空间的体积和任何不利的分布影响。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中存在两个充气阶段。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述充气阶段相继或平行运行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括计算杀菌剂溶液的质量的步骤，所述杀菌剂溶液的质量为需要蒸发以达到预定的改变的相对湿度目标值的杀菌剂溶液的理论量。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括计算防止在高起始相对湿度条件中充气不足的下限的步骤，和计算防止在低起始相对湿度条件中充气过量的上限的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一充气阶段产生所述杀菌剂蒸汽直至所述第一充气阶段在所产生的杀菌剂蒸汽的体积大于所述上限或所述测量的相对湿度超过预定的改变的相对湿度时终止，所述预定的改变的相对湿度取决于已超出下限。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中改变单个或多个充气阶段参数以补偿所述封闭空间的负载 和体积，所述负载通过所述封闭空间中待净化的影响所述蒸汽循环和/或分布的任何内容物来确定。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用相对湿度传感器来测量所述改变的相对湿度。
10.用于控制生物净化循环以净化封闭空间的控制模块，其包括用于测量封闭空间中空气的相对湿度或改变的相对湿度的装置，用于根据所述相对湿度测量装置来进行计算以产生控制信号来启动或停止充气阶段的装置，杀菌剂蒸汽在所述充气阶段产生并在所述封闭空间内循环。
11.根据权利要求10所述的控制模块，其包括能够使操作人员预先设定多个参数的装置。
【文档编号】A61L2/20GK103476435SQ201280005561
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年1月3日 优先权日:2011年1月18日
【发明者】N.R.波默罗伊, G.M.特纳 申请人:拜奥奎尔英国有限公司