初学者灭菌：实验室高压釜的内部工作
蒸汽灭菌是每个实验室都要进行的一个重要过程。在这篇文章中，我们将探索蒸汽灭菌的历史，灭菌器如何工作，以及灭菌器设计的新趋势。
表的内容
蒸汽灭菌介绍
术语
条款蒸汽灭菌器和高压灭菌器是同义的，可以互换使用。也就是说,高压灭菌器常用于实验室设置，而灭菌器更常见于医院或制药机构。
高压釜使用蒸汽热杀死任何可能存在于被污染物上的微生物生命负载．负荷-也称为货物-被认为是无菌的，一旦它经历了一个完整的灭菌周期．一旦负载是无菌的，它就可以使用，而不用担心将外来微生物引入敏感的环境，如实验室、医院手术室、食品生产设施等。不同类型的商品必须在不同的时间和温度下灭菌。一些高压釜包括额外的功能，如真空功能，特殊循环，和整体电锅炉。
热压罐的历史
查尔斯·张伯伦在1879年发明了高压灭菌器，但是在密闭空间中使用蒸汽来预防疾病的概念从1679年就以某种形式存在了。
过去150年来，灭菌的原则和方法在很大程度上保持不变。事实上，自1879年以来的高压灭菌技术中的大多数主要进步已经围绕灭菌过程监测，高压灭菌安全性和灭菌周期创作而不是改变灭菌过程。
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为什么蒸汽？
为了用热杀死一个细胞，它的温度必须提高到一定程度，使细胞壁中的蛋白质分解和凝固。蒸汽是一种非常有效的传热介质，这使它成为消灭微生物的极好方法。另一方面，空气是一种非常低效的传递热量/能量的方式，因为一个叫做蒸发热量．
它需要80千卡的热能才能使一升水达到沸点(100˚C)。将一升水转化为蒸汽需要540千卡的热量，也就是说，100℃的蒸汽所含的能量是100℃的水的7倍。
这种能量是使蒸汽的蒸汽在摧毁微生物时更有效。当蒸汽遇到一个冷却器物体时，它会凝成水。然后，它将用于将水煮沸直接进入水中的所有能量。该过程比在类似温度下的空气更有效地加热细胞。这就是为什么我们使用Steam来实现无菌性。
不育是什么?
大多数人都有一个有效的理解无菌商品没有微生物因此，在医疗、食品生产、研究或其他存在细菌会造成重大安全危害或损害的环境中使用是安全的。
在一段时间内，在固定的温度下，究竟有多少微生物会存活下来，可以用概率对数曲线来表示——这个函数接近但永远不会达到零(见图1)。
图1
随着该功能接近零，通常会选择一个置信度 - 称为无菌保障水平（SAL） - 对于目前的最后一种微生物的含量将存活。与流行的信念相反，灭菌不是二元，其中某些东西是无菌或非无菌的。灭菌是一种统计事件，其特征在于这种置信因子（SAL）。萨尔的一般标准是10-6，或单一可行的微生物存活的一百万几率。灭菌需要多长时间取决于所需的设定温度和SAL水平;更高的温度将更快地实现无菌性。
高压釜是如何工作的?
一般过程
Whether it’s a small tabletop unit or a room-sized bulk unit, all autoclaves operate using principles similar to those of a common kitchen pressure cooker — that is, the door is locked to form a sealed chamber, and all air within that chamber is replaced by蒸汽．然后将蒸汽加压，使其达到所需的灭菌时间。一旦循环完成，蒸汽就会耗尽，货物就可以被取出。
有关灭菌周期各阶段的详细说明，请参阅下面的列表和图片(图2):
1.清洗阶段:蒸汽流过灭菌器，并开始置换空气;温度和压力略微上升到一个连续流吹扫。
2.暴露(灭菌)阶段:在此阶段，对高压釜的控制系统进行编程，关闭排气阀，从而使内部温度和压力增加到所需的设定值。然后程序保持所需的温度(驻留)，直到达到所需的时间。
3.排气阶段:压力通过排气阀从燃烧室释放出来，内部恢复到环境压力(尽管里面的气体仍保持相对高温)。
图2
高压釜的关键部件
典型的实验室高压釜由以下部件组成(图3):
图3
1.船只
容器是高压釜的主体，由内腔和外夹套组成。实验室和医院的高压釜构造有“夹套”室(见图4)，其中夹套充满蒸汽，减少了完成灭菌循环所需的时间，并减少了室内的冷凝。船舶设计和制造一套优于局部的夹克或外套覆盖有以下原因:一个完整的夹克提高腔内的温度均匀性,减少湿包的可能性,并帮助减少湿蒸汽,对灭菌。［
在美国，每个汽车机械工程师（ASME）铭牌都有每个高压灭菌船都被检查和标记，其中包括国家委员会号码。制造商需要液压地测试每个容器并在将高压釜中放入使用之前涂抹ASME铭牌。此检查和ASME铭牌是适当运行的高压灭菌器的关键指标。
实验室和医院的高压釜容器可以有不同的尺寸，从100L到3000l，通常由316L不锈钢建造。内室或316L或镀镍，外层外套由316L, 304L不锈钢或碳钢制成。
2.控制系统
所有现代的高压灭菌器都配备了一个控制器接口，不像你会在微波炉或烤箱上发现的那样。这就是说，高压灭菌器控制系统往往比那些家用电器更复杂。灭菌循环遵循预先编程的软件公式，按照特定的顺序打开和关闭阀门和其他部件。因此，所有的高压灭菌器都需要某种形式的控制系统，无论是简单的“按钮”系统与微处理器或复杂的可编程逻辑控制器与彩色触摸屏。
3.恒温器
所有的高压灭菌器都具有某种形式的恒温疏水阀或蒸汽疏水阀，一种设计允许空气和水(冷凝液)从腔室中逸出的装置。尽管蒸汽输送系统/蒸汽高压灭菌器可能使用各种疏水阀，但它们都具有相同的基本功能:在阻止干蒸汽通过的同时去除冷凝水。最常见的情况是，蒸汽疏水阀是温度敏感阀，当加热到一定的设定值时关闭。恒温捕集器是任何精心设计的高压釜．
4.安全阀
所有的高压灭菌器都在升高的压力下操作(14-45磅力每平方英寸压力表)，因此必须制造一个难以置信的坚固的结构，并安装了许多安全功能和设备，以确保他们对用户没有危险。其中一个安全装置是安全阀，它是压力容器的最终故障安全装置，以防所有电子控制失灵。必须根据灭菌器和/或阀门制造商的建议，以及当地的检验和保险机构的建议，对安全阀进行检查、测试和验证，使其处于正确的工作状态。
5.污水冷却机制
许多高压灭菌器都配备了一个系统来冷却流出物(空气，蒸汽和冷凝物)在它进入排放管道之前。许多城市和建筑不允许超过140华氏度的污水进入地漏。为了避免损坏设备的排水管道，在蒸汽被输送到排水管道之前必须进行冷却。冷却这种蒸汽最简单的方法是将其与额外的自来水混合，但所需的水量可能会导致高压釜成为建筑用水的主要贡献者。一些高压灭菌器配备了系统设计减少，甚至消除耗水量．
6.真空系统(如适用)
为了确保正确的灭菌，重要的是高压灭菌室内的所有空气都要换成蒸汽。某些通常消毒过的物品——尤其是多孔材料，如动物床上用品或布料，或有小开口的容器，如烧瓶或袋装物品——往往会保留空气袋。如果在循环过程中存在气穴，气穴内的任何微生物都能存活，货物也不会无菌。
由于这个原因，许多灭菌器将包括一个真空系统．这不仅使用户能够在循环（称为真空）之前使用腔室的真空强制去除空气，也使它们能够在循环（称为真空后）之后使用真空以除去任何蒸汽剩下的腔室并擦掉高压灭菌器内的货物。
7.蒸汽发生器(如适用)
中央“室内”锅炉是高压灭菌器最常见的蒸汽源。然而，如果室内蒸汽是不可用的或不够的高压釜，一个必须采取使用电动蒸汽发生器，也称为锅炉。这些锅炉通常位于高压釜室下面，利用电加热元件加热水和产生蒸汽。
图4
要了解更多关于高压灭菌器的知识，请查看我们的视频:
消毒周期
一般来说，有四个标准的灭菌周期:重力灭菌、预真空灭菌、液体灭菌和闪光灭菌(也称为立即使用)。下面的图表更详细地解释了这些循环。
一些高压釜还具有执行专业循环的能力，旨在避免损坏需要灭菌的精致商品，而是通过在正常循环中的温度和压力的快速变化损坏或破坏。这些特种周期包括更长的循环较低的温度,年代团队 - 空气混合循环采用特殊的压力控制，以避免打破密封的试管，并循环我们特殊仪表确保达到完全灭菌温度。
新兴高压釜的趋势
高压釜可以通过现代科学的标准被认为是古代的设备，但这并不意味着高压灭菌器缺乏创新，特别是在控制，云连接和生态影响方面。
正如前面提到的，在计算机时代，高压灭菌器控制已经有了很大的进步，从手动控制和简单的计时器发展到计算机自动化，减少或完全消除了用户输入的需要。计算机控制也导致了数据控制、记录保存和通过移动设备远程监控方面的进步。带有自动打印机记录数据以验证灭菌成功的高压灭菌器现在已经被新的高压灭菌器所取代连接到云在互联网上存储循环记录。
高压釜设计的另一个趋势是可持续性。在实验室和医院，蒸压罐都是水和能源消耗的主要来源;认识到这一点，许多制造商已经找到了创新的方法来减少高压灭菌器的环境影响。绿色高压灭菌器能够减少甚至完全循环利用灭菌器所消耗的水——在某些情况下，从每天1500加仑到不到1加仑——对于创建一个环境友好型实验室至关重要。控制系统在不使用时自动打开高压釜，也可以显著减少能源使用-在某些情况下，从每天80千瓦时到每天20千瓦时。
所有与高压灭菌器相关的东西你的首选来源
无论你是在使用高压灭菌器来消毒医疗设备还是实验室设备，重要的是你要对灭菌过程有一个深刻的了解——包括灭菌过程在今天是如何工作的以及它是如何变化的。
综合灭菌器系统在蒸汽灭菌行业具有丰富的遗产，拥有超过75年的经验。我们努力提供卓越制造，并致力于提供高质量，高性能的灭菌和蒸馏解决方案。如果您有兴趣了解有关蒸汽灭菌过程的更多信息，或有其他与高压浪影有关的问题，联系我们今天。
