[发明专利]环氧乙烷灭菌时投药量的控制方法

说明书

环氧乙烷灭菌时投药量的控制方法是用于物体和材料消毒的。

在物体和材料的一般消毒方法中，环氧乙烷由于其灭菌温度仅为55℃左右，因而是一种非常重要而又常用的杀菌剂，它尤其适用于对精密光学仪器、出土文物等畏热畏湿、不能接触高温蒸汽的物品进行消毒。其一般的消毒过程是：先将被消毒物品放入一个密封容器中，然后向这个容器内加入一定重量的环氧乙烷，保持灭菌温度在55℃左右，经过约5个小时即可达到灭菌目的。环氧乙烷的投药量在消毒学上给出的推荐值为550～600克/米³，现在的关键是如何恰当地去控制这个投药量。传统的方法一般有二种。第一种是：根据密封消毒器的容积去算出环氧乙烷的用药量，再将所需的环氧乙烷事先密封在薄壁玻璃瓶中。消毒时，先将物品放入容器内然后把装好环氧乙烷的小瓶在容器中打碎，并立即把容器密封。这种方法的缺点是：由于环氧乙烷是一种易爆、易燃的有毒危险气体，这种使用方法很不安全;另外，这种密封玻璃小瓶是由厂家批量生产的，所含环氧乙烷量是根据消毒容器的容积求出的，如果当消毒容器中物料的填充量较大时（一般的填充量为50～80%），剩余空间的容积就很小了，而每瓶环氧乙烷的容量又是一定的，从而导致过量使用。环氧乙烷是一种有毒气体，往往在消毒后要挥发数十小时方可继续使用，如果浓度过大，就会大大延长其挥发时间，既费料又费时。另一种投药量的控制方法是：先在环氧乙烷杀菌气中加入填充气，组成由环氧乙烷-氟里昂或由环氧乙烷-二氧化碳的混合气以达到防爆防燃的目的。通常这种混合杀菌气都是由厂家生产后贮存在高压气体钢瓶内供用户使用的。其投药过程如下：在将物料放入消毒室后，再根据估算出来的消毒室的剩余容积算出所需的纯环氧乙烷量。再按照环氧乙烷与所填充气的混合比例求出所需混合气的重量。再在向消毒室注入混合气的同时称量钢瓶的容量，当其减少的重量与计算出的重量相等时，就停止投药。这种方法虽比较安全，但投药量不准，难以实现自动控制。

为了解决环氧乙烷灭菌时对混合杀菌气的投药量进行自动而精确的控制，本发明提出了一种环氧乙烷灭菌时以其灭菌浓度表示的投药量的计算机控制方法。

本发明认为：传统的投药量的计算方法不是与消毒容器的容积有关就是与在消毒容器中加入填充物以后的剩余容积有关，因而无法采用现代的传感器技术和微机控制技术去实现环氧乙烷混合杀菌气投药的自动化和对投药量实行精确控制。另一方面，在使用环氧乙烷灭菌时，其灭菌温度为55℃，大大小于100℃，工作压力值又小于0.1MP_a，符合理想气体状态方程式使用条件。而对于理想气体来说，只要其浓度一定，则其压力由其温度唯一地确定，而与体积无关，因而如果以气体的工作压力而不是其体积作参变量的话，就可以用压力传感器和微处理机来实现投药过程自动化和投药量的精确控制了。具体到在一个密封消毒室内用环氧乙烷混合杀菌气来进行消毒灭菌这一个过程而言，其气体压力由三部份叠加而成：（1）是消毒室抽真空后残留空气的压力，它可以用压力传感器测定;（2）是环氧乙烷气体的压力;（3）是填充气的压力。在填充气确定后，只要根据环氧乙烷和填充气的重量比和环氧乙烷的浓度，就可分别计算出混合杀菌气的压力。在灭菌温度控制在55±0.5℃左右把密封消毒室内的气体总压力实测值和其计算值进行比较，就可用微机控制技术实现投药自动化和对投药量的精确控制了。

因此本发明的特征在于：当灭菌温度、灭菌时环氧乙烷的浓度以及环氧乙烷和其填充气的重量比一定时以环氧乙烷灭菌浓度表示的混合杀菌气的投药量唯一地可以由密封消毒室抽真空后残留空气的和以后加入的环氧乙烷混合杀菌气的压力和来确定，其表达式如下：

（1）、P＝P_a+P_m

P-密封消毒室内气体总压力;

P_a-密封消毒室抽真空后残留空气的压力;

P_m-由环氧乙烷和填充气组成的混合杀菌气的压力。

（2）P_m= ( 1/44 + 1/(M_s·n) ) NRT

其中，T-灭菌温度，控制在55±0.5℃内;

R-气体摩尔常数，R＝8.315J/K·mol;

N-环氧乙烷灭菌浓度，推荐值为550～600g/m³;

n-环氧乙烷与填充气的重量比，随产品提供;

M_S-填充气的摩尔质量，填充气确定后，其值一定。

这是因为：