汽化过氧化氢空间灭菌方法与流程

本发明涉及洁净室技术领域，更具体地说，本发明涉及一种汽化过氧化氢空间灭菌方法。

背景技术：

随着社会经济和科技发展，各行各业对研发与生产环境要求越来越高。洁净室已在半导体、生物医药、食品、保健品、化妆品、精密机械加工、医院、航空航天、计算机中心、光伏、动植物培育等领域得到广泛应用。

特别是医药类洁净室，需控制浮游菌和沉降菌的浓度，保证合适的卫生环境。空间悬浮的细菌一般附作在悬浮颗粒上，细菌对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发，直接影响人类健康；另一方面，在人类工业生产活动中，特别是制药、医疗、食品加工等环节中，细菌能在产品中存活和繁殖，最后进入到人体而影响人体健康。所以在一些关键场合，必须对空间的悬浮细菌和沉降菌进行控制。

目前常用的灭菌方法有如下几种：有物理方法、化学方法、臭氧及生物方法，生物方法利用生物因子去除病原体，作用缓慢，而且灭菌不彻底，一般不采用，故消毒主要应用物理、化学方法及臭氧。

物理灭菌消毒用在空间灭菌的方法主要有辐射法；化学灭菌法有二氯异氰尿酸钠、过氧乙酸、福尔马林等熏蒸；臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。因化学法消毒力强，故目前在医疗防疫制药工作中应用最广。

但上述几种灭菌方法都有一些缺憾，臭氧杀菌效果好，但衰减快、稳定性差；辐射灭菌过程中，对人体有伤害且杀菌时间长；氯净熏蒸(福尔马林)方法工艺时间长，均匀性差。

vhp是一种汽化过氧化氢，是将液态过氧化氢转化为汽态过氧化氢颗粒的一种过程。vhp汽化过氧化氢灭菌是利用其在常温下气体状态比液体状态更具杀孢子能力的优点，经生成游离的氢氧基，用于进攻细胞成分，包括脂类、蛋白质和dna组织，达到完全灭菌的目的。浮游微生物一般附作在直径大于1um以上的颗粒上，当vhp颗粒与悬浮粒子碰撞结合后，能与微生物的羟基结合变为水和氧气。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种汽化过氧化氢空间灭菌方法，能有效实现医药洁净室浮游菌和沉降菌的指标，且验证方便，工艺时间短，与物流兼容性好，在满足技术指标的情况下，通过智能控制技术和运行，达到灭菌、物料兼容、工艺操作方便和绿色环保的目的。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种汽化过氧化氢空间灭菌方法，包括:

步骤一、实时监测室内的悬浮粒子数、浮游菌数量、沉降菌数量以及温湿度；

步骤二、将过氧化氢控制柜与空调机组进行硬件连锁，当空调机组送风管的静压值高于第一压强值时，激活过氧化氢控制柜；当空调机组的送风压力低于第二压强值时，锁定过氧化氢控制柜；

步骤三、当浮游菌数量或沉降菌数量超过无菌室的标准要求时，启动过氧化氢发生器，如果浮游菌数量或沉降菌数量增大时，提高通入过氧化氢发生器中的纯化气体的流速；如果浮游菌数量和沉降菌数量减小时，减小通入过氧化氢发生器中的纯化气体的流速，直至室内浮游菌数量和沉降菌数量达到无菌室的标准要求。

优选的，所述步骤一中，在室内多个分散点和分散区域进行悬浮粒子数、浮游菌数量、沉降菌数量以及温湿度的测量，形成若干组检测数据，并传送至上位机中进行分析。

优选的，所述过氧化氢控制柜包括：

空气干燥剂，其入口通过减压器与空气送风装置连通，所述空气送风装置的送风为无油压缩空气，所述空气送风装置与所述上位机通讯连接；

分子筛，其通过电磁阀与所述空气干燥剂的出口连通；

稳压罐，其与所述分子筛的出口连通，所述稳压罐的出口设置有一精密过滤器；以及

过氧化氢发生器，其与所述精密过滤器出口连通，所述过氧化氢发生器与所述精密过滤器的管路上设置有一流量计，所述过氧化氢发生器的出口连接至室内，所述过氧化氢发生器上还设置有一冷却装置。

优选的，所述第一压强值在150pa～250pa，所述第一压强值在80pa～150pa。

优选的，所述步骤三中，采用fuzzy-pid智能控制器计算室内过氧化氢气体浓度的变化方向和变化量，根据计算结果提前调整所述空气送风装置的送风流速。

优选的，如果室内过氧化氢气体浓度逐渐变小，则增大所述空气送风装置的送风流速，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度逐渐变大，则减小所述空气送风装置的送风流速，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；其中，所述空气送风装置的送风流速与室内过氧化氢气体浓度的变化量成正比。

优选的，根据步骤一的检测结果，预设所述过氧化氢发生器的作用时间，根据所述作用时间设定所述室内空气送风装置的送风流速，作用时间与室内空气送风装置的送风流速成反比。

优选的，灭菌过程中，所述过氧化氢发生器的作用时间根据在线监测结果进行修改，所述室内空气送风装置的送风流速根据修改后的作用时间以及室内过氧化氢气体浓度的变化方向和变化量进行调整。本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法具有控制精准、使用寿命长、运行维护成本低、操作实观、绿色节能等一系列优异的性能，无危害性；

2、本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法相对于现有的加热闪蒸法、高压喷雾法、超声波雾化法效率最高、灭菌的效率最好、灭菌时间较短、沉降率最低；

3、本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法能有效实现医药洁净室对浮游菌和沉降菌的要求指标，且验证方便，工艺时间短，与物流兼容性好；

4、本发明中的环境调控系统实现“无人值守”功能，能够定时自动开机、系统运行状态自动监控记录、故障报警、日常监测数据备份等。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本方法灭菌方法的控制过程示意图；

图2为过氧化氢控制柜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

空间灭菌系统的难点在于控制并保持vhp在空间环境中的浓度，因为vhp非常不稳定，其中，引起vhp波动的原因是来自各种扰动，如围护物不稳定传热，送风温度波动(以上为外扰)，内部发热量(设备、人员、灯光)的变化(内扰)等等。为此，本发明电提供了一种智能化的汽化过氧化氢空间灭菌方法，实现系统实现“无人值守”功能，能够定时自动开机、系统运行状态自动监控记录、故障报警、日常监测数据备份等。

如图1-2所示，本发明的空间灭菌方法采用中央操作工作站进行控制，中央操作工作站为分布式微机控制系统的管理与调度中心，它可实现对各设备的集中监督管理及运行方案指导，并可实现设备的远动控制，能对各设备各监控点的参数、各运转设备及部件的状态、各系统的动态图形及各项历史资料进行显示和打印。

本发明方法采用的在线监测系统为一套多点式实时监控系统，能够实时并且动态监测各个关键点菌落数，从而判别环境的洁净等级。本系统具有控制、报警、数据分析、查询、曲线分析、权限管理等功能。系统包括在线激光尘埃粒子计数器、浮游菌采集，多点式监测软件、报警系统，它采用分散式多点采集，多个测量区域，在主机和从机可以同时显示，查询，打印各点的测量数据，数据通过tcp/ip/rs232－rs485输出接口上传到计算机进行数据集中处理，并可通过tcp/ip进行远程监测，实现24小时动态实时监测环境中微粒粒径的变化趋势，完成对生产环境的实时监测，符合国家gmp对无菌室的生产相关规定。

控制系统采用三层结构，由控制系统上位机、plc控制分站及现场传感器、执行机构组成。

plc控制分站和上位机均通过通讯线路组网连接，配置ups作为备用电源。上位机接收系统所有监测及控制数据，系统集成商应对系统内所有被监测数据和被控设备进行组态，后台软件应采用图形可视化界面，具有良好的操作性，直观性，便于值班人员管理。软件应提供以下功能，但不仅限于下述功能：

系统的体系架构实现应采用成熟、适用的模块化开发技术，具有开放性的编程接口，各功能模块应可独立运行，也可运行在同一平台之下。系统应具有简洁的数据库管理，降低复杂性。数据库管理可通过高层的业务对象模型管理动态进行，提供可视化工具。高层业务对象模型应能向底层关系模型自动映射，无需系统管理员面对复杂的底层数据库结构。系统的人机交互界面设计直观，操作友好方便，以减少用户培训量；系统的提示信息应简单明确；系统应实现信息的主动推送，能自动向相关人员发送通知或告警信息；实现系统状态的查询、追溯、打印等功能。操作人员和管理人员应采用不同授权，通过密匙口令或其他授权方式，是低权限的人员不得进行更改数据库、修改运行方式等操作，无关人员仅能对系统进行浏览。系统还应提供完善的二次开发体系，支持增加其他扩展功能模块、并可组态增加相应的图形界面。系统必须具备断点重连、进程重启等故障自愈能力，如在通讯发生临时中断后，系统能自动挂起而不崩溃，待通讯恢复后系统能自动恢复正常运行。系统应提供先进的全方位的维护手段和工具，能通过工具化的调整快速满足业务需求的变化，一般的业务功能扩充和调整维护不需要源代码编程，仅需通过模型调整即可。当系统中增加其他需要通讯的设备时，应实现与通过通讯连接的无缝连接。

本发明采用的过氧化氢控制柜中，空气送风装置产生无油压缩空气，空气送风装置与上位机连接，上位机根据室内的检测结果对空气送风装置的送风速度进行控制，无油压缩空气经过加压器2进行减压排水，而后送入到空气干燥剂1中进行干燥，干燥后的空气送入到分子筛4中，滤除大颗粒粒子，其中，分子筛4的入口设置有一电磁阀3，用于控制送入分子筛中的空气流量，电磁阀3由plc控制，经过分子筛4筛选后的空气送入到稳压器6中进行稳压，随后被送入到精密过滤器7中进行进一步过滤，最终得到纯化稳压的空气，并送入到vhp发生器中，从vhp发生器流出的即是雾化后的过氧化氢气体，通过控制空气送风装置的送风流量即可控制流入到室内的vhp量，即可以控制室内vph的浓度，以满足杀菌要求。

上述过氧化氢控制柜中，vhp发生器的流入量通过流量计来监测，同时，vhp发生器上还设置有冷却装置，用于对vhp发生器进行冷却，避免在雾化过程中vhp发生器温度过高，影响雾化工程，其中采用igbt冷却器5对冷却装置提供冷却源。

本发明灭菌方法的具体步骤包括：

步骤一、在室内多个分散点和分散区域实时进行悬浮粒子数、浮游菌数量、沉降菌数量以及温湿度的测量，形成若干组检测数据，并传送至上位机中进行分析；

步骤二、将过氧化氢控制柜与空调机组进行硬件连锁，当空调机组送风管的静压值高于200pa时，激活过氧化氢控制柜，空气送风装置启动进行送风；当空调机组的送风压力低于100pa时，锁定过氧化氢控制柜，空气送风装置无法进行送风；

步骤三、当浮游菌数量或沉降菌数量超过无菌室洁净度等级的标准要求时，洁净室洁净度等级的标准要求见表一，启动过氧化氢发生器，空气送风装置将纯化稳压后的气体送入到过氧化氢发生器中，过氧化氢液体雾化成气态后从过氧化氢发生器中送入到室内，进行灭菌处理。根据在线监测结果与无菌室洁净度等级的标准要求的偏差来来预设过氧化氢发生器的作用时间，比如100分钟，根据在线监测结果与无菌室洁净度等级的标准要求的偏差以及氧化氢发生器的预设作用时间来控制空气送风装置的送风流速，氧化氢发生器的作用时间与空气送风装置的送风流速成反比，同时，可以根据在线监测结果的变化情况来自动修改预设的使用时间，以提高控制精确度，并快速稳定的达到洁净室洁净度等级要求的标准值，避免欠调节或过调节现象。当氧化氢发生器的预设作用时间设定后，控制空气送风装置金进行送风，对室内进行灭菌操作，在灭菌过程中，如果检测到室内的浮游菌数量或沉降菌数量还在继续增大时，提高空气送风装置的送风流速，更多雾化后的vhp颗粒进入到室内，提高室内vph浓度，直至浮游菌数量和沉降菌数量逐渐减小；如果浮游菌数量和沉降菌数量减小时，则逐渐减小空气送风装置的送风流速，以降低室内vph的浓度，直至室内浮游菌数量和沉降菌数量达到无菌室的标准要求，此后维持空气送风装置的送风流速，将室内浮游菌数量和沉降菌数量保持在无菌室的标准要求以下，以此循环控制，实现调控系统的“无人值守”功能，能够定时自动开机、系统运行状态自动监控记录、故障报警、日常监测数据备份等，调控系统运行后，系统能够迅速达到稳定状态，室内浮游菌、沉降菌、温湿度等相关调控指标都能达到要求。

表一

步骤三中，采用fuzzy-pid智能控制器计算室内过氧化氢气体浓度的变化方向和变化量，根据计算结果提前调整所述空气送风装置的送风流速，具体的，如果室内过氧化氢气体浓度逐渐变小，则逐渐增大空气送风装置的送风流速，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度逐渐变大，则逐渐减小空气送风装置的送风流速，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度变大，且浓度变化量在增大，则开始时，增大空气送风装置送风流速的缩减量，然后逐渐减小空气送风装置送风流速的缩减量，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度变大，且浓度变化量在变小，则逐渐减小空气送风装置送风流速的缩减量，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度变小，且浓度变化量在增大，则开始时，增大空气送风装置送风流速的增加量，然后逐渐减小空气送风装置送风流速的增加量，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定；如果室内过氧化氢气体浓度变小，且浓度变化量在变小，则逐渐减小空气送风装置送风流速的增加量，直至室内过氧化氢气体浓度趋于稳定。

为了验证本发明灭菌方法的灭菌效果，做了以下验证：

1、在4小时内某一测试点任一组10分钟内的平均值与标准值最大偏差作为精确度，连续在线测试4小时，每2分钟同时记录5支探头的一组检测数据，全部测试数据(共720组)均在精确度要求的范围内，验证了室内恒温恒湿、vhp浓度满足要求。

2、30min周期稳定性(波动度)，即4小时内某一测试点在任一个30分钟周期内的平均值的极差最大值在允许的波动范围内。

3、24小时内稳定性(波动度)，即在4小时内任两个30分钟周期平均值之极差最大值在允许的波动范围内。

4、均匀性：任两个测试点在任一瞬间10分钟平均值间极差的最大值在允许的波动范围内。

从而可以得出，本发明的灭菌方法具有较好的灭菌效果，自控系统能够对外界自然环境温度变化引起的波动具有较强的适应能力，由此引起的波动时间控制在10-15min，波动幅度在工艺可接受的范围内。调控系统运行后，系统能够迅速达到稳定状态，浮游菌、沉降菌、温湿度等相关调控指标都能达到要求。

通过考核浓重比γ、大颗粒占比β、沉降率ɑ来对比本发明vhp发生方法与加热闪蒸法、高压喷雾法、超声波雾化法对灭菌效果的差异，其中：

浓重比γ：

vhp浓度与消耗的过氧化氢液体重量的比值，用γ表示,简称浓重比，是反应过氧化氢转化vhp效率的重要参数，其中环境达到无菌状态的浓重比stγ最为重要。

以灭菌60min的浓重比表示为：γ60，通过浮游菌检测，无菌时的浓重比表示为:stγ。

大颗粒占比β：

大颗粒数与小颗粒数的比值，用β表示，简称大颗粒占比，是综合反应vhp灭菌效率、沉降可能性和vhp残留的重要指标。大颗粒占比越大，表明vhp颗粒沉降就越有可能，灭菌效率就降低，残留也难除去。

沉降率ɑ：

从沉降的h2o2浓度、水溶液的瓶口大小和房间的建筑面积能计算出总沉降的过氧化氢的总量，该沉降的过氧化氢总量与消耗的h2o2溶液的比值能真实反应出沉降部分的占比，也就是反方向间接反应出有效的vhp的比例，该比值越大说明vhp有效部分的越少，反之，该值越小说明vhp有效部分的就越大。为了简化计算，就以达到无菌状态时的沉降水溶液的h2o2浓度与消耗的h2o2溶液重量之比来表示沉降率。

对比结果见表二

表二

上表中的参数不难看出，利用本发明的vhp发生方法进行空间灭菌法效率最高、灭菌的效率最好、灭菌时间较短、沉降率最低。

为了进一步说明本发明灭菌方法的效果，将本发明的空间灭菌方法较目前常用灭菌方法(如紫外线，臭氧，物理法等)进行比较，比较结果见表三：

表三

由表三可以看出，本发明的空间灭菌方法的作用时间短，无危害性，效果显著。

由上所述，本发明方法利用的在线监测系统为一套多点式实时监控系统，能够实时并且动态监测各个关键点菌落数，从而判别环境的洁净等级。本系统具有控制、报警、数据分析、查询、曲线分析、权限管理等功能。系统包括在线激光尘埃粒子计数器、浮游菌采集，多点式监测软件、报警系统，它采用分散式多点采集，多个测量区域,在主机和从机可以同时显示，查询，打印各点的测量数据，数据通过tcp/ip/rs232－rs485输出接口上传到计算机进行数据集中处理，并可通过tcp/ip进行远程监测，实现24小时动态实时监测环境中微粒粒径的变化趋势，完成对生产环境的实时监测，且符合国家gmp对无菌室的生产相关规定。

同时，本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法具有控制精准、使用寿命长、运行维护成本低、操作实观、绿色节能等一系列优异的性能，作用时间短，无危害性；本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法相对于现有的加热闪蒸法、高压喷雾法、超声波雾化法效率最高、灭菌的效率最好、灭菌时间较短、沉降率最低。本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法能有效实现医药洁净室对浮游菌和沉降菌的要求指标，且验证方便，工艺时间短，与物流兼容性好。本发明的汽化过氧化氢空间灭菌方法能有效实现医药洁净室对浮游菌和沉降菌的要求指标，且验证方便，工艺时间短，与物流兼容性好；4、本发明中的环境调控系统实现“无人值守”功能，能够定时自动开机、系统运行状态自动监控记录、故障报警、日常监测数据备份等。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。