專利名稱：環(huán)氧乙烷滅菌時投藥量的控制方法
環(huán)氧乙烷滅菌時投藥量的控制方法是用于物體和材料消毒的。
在物體和材料的一般消毒方法中，環(huán)氧乙烷由于其滅菌溫度僅為55℃左右，因而是一種非常重要而又常用的殺菌劑，它尤其適用于對精密光學儀器、出土文物等畏熱畏濕、不能接觸高溫蒸汽的物品進行消毒。其一般的消毒過程是先將被消毒物品放入一個密封容器中，然后向這個容器內加入一定重量的環(huán)氧乙烷，保持滅菌溫度在55℃左右，經過約5個小時即可達到滅菌目的。環(huán)氧乙烷的投藥量在消毒學上給出的推薦值為550～600克/米3，現(xiàn)在的關鍵是如何恰當?shù)厝タ刂七@個投藥量。傳統(tǒng)的方法一般有二種。第一種是根據(jù)密封消毒器的容積去算出環(huán)氧乙烷的用藥量，再將所需的環(huán)氧乙烷事先密封在薄壁玻璃瓶中。消毒時，先將物品放入容器內然后把裝好環(huán)氧乙烷的小瓶在容器中打碎，并立即把容器密封。這種方法的缺點是由于環(huán)氧乙烷是一種易爆、易燃的有毒危險氣體，這種使用方法很不安全;另外，這種密封玻璃小瓶是由廠家批量生產的，所含環(huán)氧乙烷量是根據(jù)消毒容器的容積求出的，如果當消毒容器中物料的填充量較大時(一般的填充量為50～80%)，剩余空間的容積就很小了，而每瓶環(huán)氧乙烷的容量又是一定的，從而導致過量使用。環(huán)氧乙烷是一種有毒氣體，往往在消毒后要揮發(fā)數(shù)十小時方可繼續(xù)使用，如果濃度過大，就會大大延長其揮發(fā)時間，既費料又費時。另一種投藥量的控制方法是先在環(huán)氧乙烷殺菌氣中加入填充氣，組成由環(huán)氧乙烷-氟里昂或由環(huán)氧乙烷-二氧化碳的混合氣以達到防爆防燃的目的。通常這種混合殺菌氣都是由廠家生產后貯存在高壓氣體鋼瓶內供用戶使用的。其投藥過程如下在將物料放入消毒室后，再根據(jù)估算出來的消毒室的剩余容積算出所需的純環(huán)氧乙烷量。再按照環(huán)氧乙烷與所填充氣的混合比例求出所需混合氣的重量。再在向消毒室注入混合氣的同時稱量鋼瓶的容量，當其減少的重量與計算出的重量相等時，就停止投藥。這種方法雖比較安全，但投藥量不準，難以實現(xiàn)自動控制。
為了解決環(huán)氧乙烷滅菌時對混合殺菌氣的投藥量進行自動而精確的控制，本發(fā)明提出了一種環(huán)氧乙烷滅菌時以其滅菌濃度表示的投藥量的計算機控制方法。
本發(fā)明認為傳統(tǒng)的投藥量的計算方法不是與消毒容器的容積有關就是與在消毒容器中加入填充物以后的剩余容積有關，因而無法采用現(xiàn)代的傳感器技術和微機控制技術去實現(xiàn)環(huán)氧乙烷混合殺菌氣投藥的自動化和對投藥量實行精確控制。另一方面，在使用環(huán)氧乙烷滅菌時，其滅菌溫度為55℃，大大小于100℃，工作壓力值又小于0.1MPa，符合理想氣體狀態(tài)方程式使用條件。而對于理想氣體來說，只要其濃度一定，則其壓力由其溫度唯一地確定，而與體積無關，因而如果以氣體的工作壓力而不是其體積作參變量的話，就可以用壓力傳感器和微處理機來實現(xiàn)投藥過程自動化和投藥量的精確控制了。具體到在一個密封消毒室內用環(huán)氧乙烷混合殺菌氣來進行消毒滅菌這一個過程而言，其氣體壓力由三部份疊加而成(1)是消毒室抽真空后殘留空氣的壓力，它可以用壓力傳感器測定;(2)是環(huán)氧乙烷氣體的壓力;(3)是填充氣的壓力。在填充氣確定后，只要根據(jù)環(huán)氧乙烷和填充氣的重量比和環(huán)氧乙烷的濃度，就可分別計算出混合殺菌氣的壓力。在滅菌溫度控制在55±0.5℃左右把密封消毒室內的氣體總壓力實測值和其計算值進行比較，就可用微機控制技術實現(xiàn)投藥自動化和對投藥量的精確控制了。
因此本發(fā)明的特征在于當滅菌溫度、滅菌時環(huán)氧乙烷的濃度以及環(huán)氧乙烷和其填充氣的重量比一定時以環(huán)氧乙烷滅菌濃度表示的混合殺菌氣的投藥量唯一地可以由密封消毒室抽真空后殘留空氣的和以后加入的環(huán)氧乙烷混合殺菌氣的壓力和來確定，其表達式如下(1)、P＝Pa+PmP-密封消毒室內氣體總壓力;
Pa-密封消毒室抽真空后殘留空氣的壓力;
Pm-由環(huán)氧乙烷和填充氣組成的混合殺菌氣的壓力。
(2)Pm= ( 1/44 + 1/(Ms·n) ) NRT其中，T-滅菌溫度，控制在55±0.5℃內;
R-氣體摩爾常數(shù)，R＝8.315J/K·mol;
N-環(huán)氧乙烷滅菌濃度，推薦值為550～600g/m3;
n-環(huán)氧乙烷與填充氣的重量比，隨產品提供;
MS-填充氣的摩爾質量，填充氣確定后，其值一定。
這是因為根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式PV＝nRT其中P-壓力;V-容積(體積)，n-摩爾數(shù);R-摩爾氣體常數(shù);T-絕對溫度。
因為n＝ (W)/(M) W-氣體質量，M-氣體的摩爾質量，
故PV＝ (W)/(M) RT在用環(huán)氧乙烷混合殺菌氣消毒時，其滅菌溫度小于100℃，工作壓力小于0.1MPa，符合理想氣體狀態(tài)方程式的使用條件，故可把上述方程變形為P′＝ (W)/(VM) RTP′-消毒室該純氣體分壓力;W-純氣體重量;
M-該氣體的摩爾質量，R-摩爾氣體常數(shù)，T-該氣體的絕對溫度，V-消毒室加入填充物后的剩余容積。
根據(jù)道爾頓(J.Dalton)分壓定律;氣體混合物的總壓力等于各個組分氣體所施加壓力的總和。在本發(fā)明中P＝Pm+Pa，已如上述。
其中Pm = Pc2H4o + PsPc2H4o環(huán)氧乙烷的氣體壓力Pc2H4o = (Wc2H4o)/(Mc2H4oV) RTWc2H4o環(huán)氧乙烷氣體的質量Wc2H4o環(huán)氧乙烷氣體的摩爾質量，為44g/molWc2H4o = NVN環(huán)氧乙烷的滅菌濃度Ps填充氣的氣體壓力Ps= (Ws)/(MsV) RT WS填充氣的質量MS填充氣的摩爾質量但已知 (Wc2H4o)/(Ws) = n n即混合殺菌氣的混合重量比。
把上述各值代入Pm的公式，得Pm= ( 1/44 + 1/(Ms·n) ) NRT(3)、Pm= ( 1/44 + 1/(Ms·n) ) NRT + Pa由于Pa可實測得到，MS，n在填充氣確定后是一定的，故消毒室氣體總壓力可以由滅菌溫度T唯一地確定，當P的計算值與實測值相等時，( 1/44 + 1/(Ms·n) )這個量就是一個與事先選定的環(huán)氧乙烷滅菌濃度成比例的量。這就表示此時投藥量已達到設計要求，投藥過程就宣告終止了。
我們采用混合氣重量比為環(huán)氧乙烷∶氟利昂＝12∶88(重量比)的混合殺菌氣在北京工業(yè)大學京天技術裝備實驗廠的“MF-Ⅱ型全自動多功能滅菌器”上進行滅菌試驗，經過北京市衛(wèi)生防疫站對28鍋次生物滅菌試驗的檢測，其滅菌效果皆為100%。
在結合實施例作進一步敘述以前，先把本申請文件所使用的附圖名稱及其編號簡述于下

圖1、用環(huán)氧乙烷滅菌的微機自動控制硬件框圖;
圖2、與圖1相應的軟件流程圖;
實施例采用混合比為環(huán)氧乙烷∶氟里昂＝12∶88的混合殺菌氣，滅菌時環(huán)氧乙烷濃度為600g/m3，滅菌溫度控制在55℃。氟利昂的摩爾質量MS＝137.5g/mol。
在圖1中1是溫度傳感器，采用AD590KH精密溫度傳感器;2是壓力傳感器，采用MP×2000D壓力傳感器;3是切換開關，4是模/數(shù)(A/D)變換器，3和4共用一塊ADC0809芯片;5是中央控制器CPU，采用Intel8031八位單片微處理機;6是消毒室夾套，7是真空泵，8是加熱控制閥，9是環(huán)氧乙烷進氣閥，10是抽真空排汽口，11是高溫蒸汽入口。12是接口及驅動電路。13是環(huán)氧乙烷混合殺菌氣入口。
現(xiàn)結合圖1及圖2對本發(fā)明進行說明首先根據(jù)下列數(shù)值算出PmMS＝137.5g/mol，n＝ 12/88 ，N＝600g/m3R＝8.315J/K·mol，T＝273.15+55＝328.15(K)得 Pm＝124.5KPa，把此值編寫在固定的計算機程序中。
CPU起動環(huán)氧乙烷投藥量控制程序，切換開關3倒向溫度傳感器輸出，把滅菌溫度控制在55±0.5℃以內。其方法是先從高溫蒸汽入口11向夾套6通入蒸汽，CPU通過驅動電路12來開啟或關閉加熱控制閥8以調節(jié)消毒室的溫度，準確地控制在55℃。
接著起動真空泵7開始抽真空，約15分鐘后停抽，關閉真空泵，此時計算機讀出殘留空氣的壓力Pa并貯存起來。再開啟環(huán)氧乙烷進氣閥9，投入環(huán)氧乙烷混合殺菌氣，此時CPU通過壓力傳感器2，不斷檢測消毒室內的氣體總壓力P，并將P與存入計算機的Pm+Pa值比較，與此同時，CPU還要不斷檢測并控制滅菌室溫度T，一直到P實測值與計算機內的Pm+Pa值相等，由CPU下令驅動電路12關閉環(huán)氧乙烷進氣閥，宣告環(huán)氧乙烷混合殺菌氣投藥量控制結束。
權利要求
1.一種環(huán)氧乙烷滅菌時投藥量的控制方法，其特征在于，當滅菌溫度、滅菌時環(huán)氧乙烷的濃度以及環(huán)氧乙烷和其填充氣的重量比一定時，以環(huán)氧乙烷滅菌濃度表示的混合殺菌氣的投藥量唯一地可以由密封消毒室抽真空后殘留空氣的和以后加入的環(huán)氧乙烷混合殺菌氣的壓力和來確定，其表達式如下(1)、P=Pa+PmPa-密封消毒室抽真空后殘留空氣的壓力；Pm-由環(huán)氧乙烷和填充氣組成的混合殺菌氣的壓力；P-密封消毒室內氣體總壓力；(2)、Pm= ( 1/44 + 1/(Ms·n) ) NRTT-滅菌溫度，一般為55℃左右；R-氣體摩爾常數(shù)，R=8.315J/K-molN-環(huán)氧乙烷滅菌濃度，推薦值為550～600g/m3n-環(huán)氧乙烷和填充氣的重量比，由生產廠家提供；Ms-填充氣的摩爾質量。(3)、Pm= ( 1/44 + 1/(Ms·h) ) NRT+ Pa其中( 1/44 + 1/(Ms ·h) )N就是一個與事先選定的環(huán)氧乙烷滅菌濃度成比例的一個量。
全文摘要
環(huán)氧乙烷滅菌時投藥量的控制方法用于怕熱、怕濕物料的消毒。傳統(tǒng)的投藥量計算方法都與體積有關因而無法實現(xiàn)投藥自動化和對投藥量精確控制。本發(fā)明提出的方法在溫度、滅菌時環(huán)氧乙烷的濃度以及環(huán)氧乙烷與其填充氣的比例一定時，使環(huán)氧乙烷以滅菌濃度表示的混合氣的投入量唯一地可以由消毒室抽真空后的殘留空氣的與混合氣的壓力和確定，從而對投藥過程實現(xiàn)了計算機控制，保證了精確投藥。
文檔編號A61L2/20GK1056247SQ9010236
公開日1991年11月20日 申請日期1990年5月4日 優(yōu)先權日1990年5月4日
發(fā)明者陳勰, 蘇剛 申請人:北京工業(yè)大學京天技術裝備實驗廠