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校准标定

带压温场及监控仪表校准方法研究

[摘要]压力蒸汽灭菌器是医疗卫生和食品药品行业普遍使用的灭菌消毒仪器,事关国计民生,其带压温场及其监控仪表的计量特性对医疗效果、医疗感染事故预防以及食品药品安全生产等具有直接影响。带压温场及其监控仪表的校准是长期困扰众多客户和计量工作者的难题,我们研究分析了国内外有关医疗卫生消毒和药品生产验证中关于湿热灭菌消毒设备温度、压力和时间等参数的技术要求,消化引进国外先进技术设备,针对带压温场及其监控仪表的校准,进行了大量试验和深入细致的研究。逐步形成了一套行之有效的校准方法。

  1研究背景及意义

  压力蒸汽灭菌器是医疗卫生和食品药品行业普遍使用的灭菌消毒设备之一,其计量性能和灭菌效果对医疗效果、医疗感染事故预防以及食品药品安全生产等具有直接影响?。压力蒸汽灭菌器的温度和压力监控仪表是其核心控制参数和显示仪器。为确保灭菌器带压密闭安全运行,其监控仪表与灭菌工作室安装为一体,除非大修,在设备保有期间,不能被拆卸下来进行校准。基于压力蒸汽灭菌原理,灭菌工作室介质为高压高温饱和蒸汽,关键控制指标是工作室空间的温度准确性及其温场分布J隋况。以往因为缺乏检测技术手段和相应的技术规范,我国医疗卫生机构和食品药品企业使用的灭菌器,在长期的使用中,其带压温场及监控仪表无法进行校准,灭菌工作室装载物灭菌效果无法得到量化验证。

  随检测技术的进步和对灭菌设备性能验证重要性认识的提高,欧美等发达国家陆续制定了灭菌设备计量技术性能验证标准,并在许多国家强制执行。目前我国尚未就压力灭菌带压温场及其监控仪表的计量性能制订相应的规范。

  近几年来,我们多次参加国家举办的压力灭菌温度检测研讨与交流活动,筛选引进国外检测仪器,针对我省广大用户使用的的压力灭菌仪器,进行现场在线校准,取得了很好的效果,逐步形成了一套行之有效的校准方法。

  2压力蒸汽灭菌概述

  压力蒸汽灭菌是微生物学实验中最常用的湿热灭菌方法,其原理是利用高压饱和蒸汽使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性,从而杀死灭菌物品上的各种微生物和它们的孢子或芽孢。该法适用于耐高温、耐高湿物品的灭菌。一般培养基、玻璃器皿、手术器械以及传染性标本、工作服、含微生物的废水和固体废物等都可应用此法灭菌旧J。

  常用压力蒸汽灭菌器有下排气式和预真空压力蒸汽灭菌器二大类。前者利用重力置换的原理,灭菌器灭菌工作室热蒸汽自上而下,使冷空气自工作室下排气孔排出,排出的冷空气由高压饱和蒸汽取代,利用蒸汽释放的潜热使物品达到灭菌。后者利用抽真空的方法,使灭菌器灭菌工作室内形成负压,高压饱和蒸汽得以迅速穿透到待灭菌负载内部进行灭菌,根据一次性或多次抽真空的不同,分为预真空和脉动真空两种。到达灭菌时间后,抽真空可使已灭菌物品迅速干燥。

  3计量特性

  3.1功能性检查

  灭菌器监控仪表显示和控制功能的检查,应在电源接通情况下进行。监控仪表应实现对设定工作温度、设定工作压力和设定工作时间的有效调整。温度、压力和时间控制系统应能有效实现对工作室温度及压力的调控。数字式监控仪表显示应清晰,无叠字,亮度应均匀,不应有缺笔画现象;指针式监控仪表走动应平滑,无迟滞、跳动现象。当超出测量范围或传感器发生故障时,应有相应的符号显示或发出报警信号。

  3.2安全性能检查

  在环境温度为(15—35)℃,湿度45%~75%RH的条件下,灭菌器的电源端子和外壳、传感器和电源端子之间的绝缘电阻应不低于20M11。

  3.3带压温场及监控仪表校准技术要求

  被检灭菌器的带压温场及监控仪表的校准通常在空载状态下进行,可根据用户要求,进行负载状态校准,其技术要求见表1。

  (1)有效工作时间F是指从工作室空间冷点温度到达设定工作温度时起,被检仪器工作室空间各处均保持在设定工作温度范围的时间。有效工作时间F可根据软件生成的温度一压力和时间曲线,选取各记录器数据符合工作程序温度和压力要求的区间得出有效工作时间F。

  (2)温度偏差

  显示温度偏差:被检仪器监控仪表显示温度平均值与工作室空间中心点温度实测值的差值。温度(或压力)实测值是指在有效工作时间内,对被检仪器工作室空间某一位置采集到的温度(或压力)瞬时值(1min一次)的平均值。显示温度偏差的计算如下:

  (1)式中:为显示温度偏差,℃;为显示温度疗次记录数据平均值,℃;To为中心点温度n次测量数据平均值,℃。

  设定温度偏差:被检仪器设定温度值与工作室空间冷点温度实测值的差值。冷点是指被检仪器工作室空间温度实测值最低的点。设定温度偏差的计算如下:

  (2)式中为设定温度偏差,℃;为设定工作温度值,℃;TL为冷点温度实测值(n,次测量数据平均值),℃。

  (3)温度均匀度指被检仪器在有效工作时间内,工作室空间温度实测值最高点与冷点温度实测值的差值。温度均匀度计算如下:

  (3)式中:为温度均匀度,℃;为工作室空间温度最高点实测值(n次测量数据平均值),℃;TL为冷点温度实测值(凡次测量数据平均值),℃。

  (4)温度波动度是指被检仪器在有效工作时间内,工作室空间中心点温度随时间变化的量,即中心点采集到的最高温度瞬时值(1min采集一次)与最低温度瞬时值之差的一半。温度波动度计算如下:

  (4)式中:为温度波动度,℃;。为中心点n次数据中的最高温度值,℃;为中心点n次数据中的最低温度值,℃。

  (5)压力偏差

         显示压力偏差:被检仪器监控仪表显示压力平均值与工作室空间压力实测值的差值。显示压力偏差的计算如下:

  (5)式中:为显示压力偏差,kPa;为显示压力n次记录数据平均值,kPa;Po为工作室空间压力n次测量数据平均值,kPa。

  设定压力偏差:被检仪器设定温度值对应的饱和蒸汽压力值与工作空间蒸汽压力实测值的差值。设定压力偏差的计算如下:

  (6)式中:为设定压力偏差,kPa;PG为工作程序设定温度值对应的饱和蒸汽压力值,kPa;为工作室空间压力n次测量数据平均值,kPa。

  (6)负载中心温度

  负载校准时,在被检仪器在有效工作时间内,冷点处负载中心温度n次测量数据平均值。

  4校准条件

  4.1标准器及配套设备校准时所需的标准器及配套设备见表2。根据被检仪器密闭工作空间带压温场密闭、高温和高湿的特殊工况,选用具备最高防护等级的温度和压力测量记录器(以下简称记录器)作为校准用标准器。选用的标准器的总不确定度(包括整个校准设备),应小于被检仪器带压温场及监控仪表允许误差绝对值的1/4。

  4.2环境条件

  (1)校准的环境条件

  环境温度(15~35)℃,湿度≤80%RH,大气压力(86—106)kPa。

  (2)其他条件:被检仪器的供电电源电压及变化应符合工作要求,交流220V±22V,50 Hz±1Hz或交流380V±38V,50Hz±1Hz,设备周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在,应避免其他冷、热源影响。

  5校准项目和校准方法

  5.1校准项目(见表3)

         5.2校准方法

  (1)外观检查,被检仪器的外观用目测法检查,按3.1的要求进行。

  (2)显示和控制功能检查

  首先进行灭菌器构成部件及监控仪表校验资料检查,包括工作室腔体的完整性及耐压试验、真空泄漏试验、温度监控仪表及测量探头校验、压力测量仪表校验及计时器校验,应有法定的压力容器安全监察机构登记注册的产品铭牌和产品质量证明书。[33然后接通被检仪器电源,检查各部位开关,按键操作应灵活、可靠,在规定的状态下应具有相应的功能。灭菌器的门应装有联锁装置,在正常工作条件下,当门未锁紧时,蒸汽不能进人灭菌室内;应有保证灭菌工作室空间压力已被完全释放才能开启的装置,否则门不能被打开;具有与上述动作同步的报警功能。

  (3)绝缘电阻的检查

  被检灭菌器的绝缘电阻用额定电压500V的绝缘电阻表检查。检查时,切断外部电源,并将灭菌器的开关置于接通位置,按3.2规定的部位进行测量,测量时,应稳定5s,读取绝缘电阻值。

  (4)记录器布置

  ①被检仪器空载:被检仪器工作空间排水口或排气口1只;工作空间几何中心或自带温度探头附近1只;上层两对角线端4只;下层两对角线端4只;记录器和工作空间内壁的距离不小于各边长的1/10。

  ②被检仪器负载:将某负载置于工作空间的冷点,在该负载中心、负载上面各放置1只记录器,其余记录器按空载校准时分布。温度记录器位置用P、A、B、C?字母表示,温度一压力记录器位置用Y表示,中心点位置用0表示,如图l。

                                                                                                                    

  ③当被检仪器工作空间容积小于0.5m3时,如立式灭菌腔和手提式灭菌器,可依几何中心线从上而

  下布置l一3只,视容积而定。

  ④负载条件:一般在空载条件下校准,根据用户需要可在负载条件下进行校准,应注明负载情况并拍照。

  (5)空载校准

  被检仪器工作程序的选择应考虑负载物品的热稳定性、热穿透力、微生物污染程度等因素,根据用户确认的工作温度或工作压力和工作时间等条件确定被检仪器工作程序进行校准。设置记录器的数据测量记录时间间隔,检查记录器的工作状态。按5.2(4)布放温度测量记录器和压力一温度测量记录器于被检仪器工作空间内,按照确定的工作程序设置监控仪表的工作温度或工作压力和工作时间。接通电源,启动设备使之正常工作,进行灭菌试验和被检仪器监控仪表及带压温场校准。被检仪器工作过程包括准备、升温、保温灭菌以及排气冷却等几个阶段。当被检仪器进入保温灭菌阶段时,1 min记录一次被检仪器监控仪表温度、压力显示数据,并记录灭菌阶段的开始和结束时间,直至本阶段结束。校准过程中压力蒸汽灭菌器应运行正常,无报警等事故发生。

  试验结束,待被检仪器工作空间内压力已被完全释放安全开启,取出记录器,使用与记录器配套的信号转换器、数据处理软件及计算机,完成测量数据的读取和校准原始记录,生成被检仪器温度一压力和时间曲线,根据采集的数据,整理分析后确定箱体的冷点位置,按3.3进行温度偏差、温度均匀度、温度波动度、压力偏差和有效工作时间的计算。

  (6)负载校准

  根据用户确认的工作温度或工作压力和工作时间等条件确定被检仪器工作程序进行校准。设置记录器的数据测量记录时间间隔,检查记录器的工作状态。按5.2(4)布放温度测量记录器和压力一温度测量记录器于被检仪器工作空间和负载内,按照确定的工作程序设置监控仪表的工作温度或工作压力和工作时间。

  接通电源,启动设备使之正常工作,进行灭菌试验和被检仪器监控仪表及带压温场校准。当被检仪器进入保温灭菌阶段时,1 min记录一次被检仪器监控仪表温度、压力显示数据,并记录灭菌阶段的开始和结束时间,直至本阶段结束。根据用户需要,可放置其他不同负载试样,重复进行校准以检查重复性。校准过程中压力蒸汽灭菌器应运行正常。无报警等事故发生。

  灭菌试验结束,待被检仪器工作空间内压力已被完全释放,安全开启被检仪器,取出记录器,使用与记录器配套的信号转换器、数据处理软件及计算机,完成测量数据的读取和校准原始记录,生成被检仪器温度一压力和时间曲线,根据采集的数据,按3.3进行温度偏差、温度均匀度、温度波动度、压力偏差和有效工作时间的计算,读取负载中心温度。

  6校准结果表达

  经校准的被检仪器带压温场及监控仪表应出具校准证书,校准证书应给出:温度偏差、温度均匀度、温度波动度、压力偏差、有效工作时间和负载中心温度(负载校准时)及校准结果不确定度,注明选用的工作程序及负载状况,给出工作空间温度、压力一时间分布曲线图。被检仪器带压温场及监控仪表的复校时间间隔应根据使用环境及使用频繁程度确定。建议每年做一次校准,并提供上次校准证书。

  7 总结

  我们研究分析了湿热灭菌设备温度和压力等参数的技术要求,结合近几年现场校准实践,确定了压力蒸汽灭菌器监控仪表及带压温场的校准项目,形成了带压温场及监视仪表的校准方法。该校准方法适用于压力范围为(一100一+300)kPa、温度范围为(0—150)℃的密闭容器的带压温场及监视仪表的校准。其他类似设备的带压温场及监视仪表也可参照本规范进行校准。

 
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