孫 偉

溫州市第三人民醫(yī)院 設(shè)備科，浙江溫州325000

STERRAD100S低溫過氧化氫等離子滅菌系統(tǒng)的工作原理及偶發(fā)性故障分析

孫 偉

溫州市第三人民醫(yī)院 設(shè)備科，浙江溫州325000

本文介紹了等離子滅菌原理，STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)工作過程以及該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，并闡述了幾例偶發(fā)故障及其處理方法。

過氧化氫;等離子滅菌;偶發(fā)性故障

在常見的低溫滅菌方法中，較之環(huán)氧乙烷滅菌方法，過氧化氫等離子為新興的低溫滅菌方法，滅菌成本高，受滅菌物品直徑、長度、材料等因素影響，滅菌時(shí)間短、毒副作用少，適用于緊急和連臺手術(shù)時(shí)手術(shù)器械的滅菌，放置在手術(shù)室較適宜。

我院手術(shù)室結(jié)合自身?xiàng)l件和需求，于2009年購買了一臺STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)。經(jīng)臨床應(yīng)用證明，該系統(tǒng)較好地滿足了如內(nèi)窺鏡、不耐熱、不耐濕高分子材料，各種金屬器械、玻璃器械和陶瓷制品等物品的快速滅菌需求。

本文介紹該系統(tǒng)的工作原理，并將該系統(tǒng)工作過程中碰到的偶發(fā)性故障和處理方法總結(jié)如下，供同行參考。

1 等離子滅菌原理

等離子體是氣體原子在一定的物理?xiàng)l件下部分或空氣電離，電子和原子核相互共存，宏觀上正負(fù)電量相等，呈現(xiàn)電中性，這種狀態(tài)的物質(zhì)稱為等離子體。是物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體具有能量密度高，化學(xué)活性強(qiáng)，自由基和紫外線豐富等顯著特點(diǎn)。

STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)是采用一定劑量的過氧化氫作為滅菌劑，在特定的滅菌條件下在滅菌艙內(nèi)將過氧化氫“激發(fā)”成活性極強(qiáng)的過氧化氫等離子體。在等離子體的作用下，過氧化氫將產(chǎn)生豐富的氧原子與微生物細(xì)胞壁，酵素發(fā)生分解反應(yīng)。同時(shí)由于是空氣產(chǎn)生等離子體中具有豐富的激發(fā)態(tài)的氮氧化物(NOx)，這些氮氧化物放出波250～320 mm的紫外線，其中波長220～270 mm的紫外線對微生物細(xì)胞的脫氧核酸糖核酸(DNA)的遺傳物質(zhì)具有最有效的破壞作用。

由于過氧化氫特有的分子結(jié)構(gòu)和易分解的性質(zhì)，在所有反應(yīng)鍋內(nèi)壓力恢復(fù)到一個(gè)大氣壓時(shí)而結(jié)合成簡單的化合物水分子(H2O)及氧分子(O2)，完全無毒害物質(zhì)殘留，具有安全及環(huán)保性，對人及環(huán)境都安全。

2 STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)工作過程

STERRAD100S采用雙循環(huán)滅菌，每個(gè)單循環(huán)的滅菌器分為四個(gè)階段，第一階段為準(zhǔn)備期(真空階段、等離子前階段、通風(fēng)階段);第二階段為第一滅菌期(注射階段、擴(kuò)散階段、等離子階段);第三階段為第二滅菌期(注射階段、擴(kuò)散階段、等離子階段);第四階段為最后通風(fēng)階段。

(1)真空期是滅菌過程的第一階段(1托即1 Torr=1 mmHg=1.33322×102Pa)，艙內(nèi)壓力經(jīng)過抽真空降到700毫托，進(jìn)入等離子階段，這時(shí)艙內(nèi)壓力被控制在500毫托，短循環(huán)10分鐘，長短循環(huán)15分鐘，水分蒸發(fā)并通過真空泵抽出艙外，有助于將物品表面或內(nèi)部的殘留濕氣驅(qū)除干凈。15分鐘后通風(fēng)閥打開，經(jīng)過過濾的空氣進(jìn)入艙體，當(dāng)壓力達(dá)到大氣壓時(shí)，真空泵再次工作，將艙內(nèi)壓力降低到0.4托。然后進(jìn)入第二階段，也即第一滅菌期。

(2)第一滅菌期分注射階段、擴(kuò)散階段、等離子階段。首先注射針頭刺穿含濃度為58%－59%過氧化氫的膠囊，由于艙內(nèi)已抽為高真空，過氧化氫迅速汽化并充分?jǐn)U散，這一過程過氧化氫已有對生物組織的致死作用。膠囊位于卡盒中，每盒含十個(gè)膠囊，可以完成五個(gè)消毒滅菌周期，卡盒的位置和注射由軟件控制和監(jiān)測，注射過程持續(xù)6 min。然后經(jīng)過過濾的空氣進(jìn)入艙內(nèi)(短循環(huán)2 min，長循環(huán)10 min)，使得過氧化氫擴(kuò)散到艙內(nèi)各個(gè)角落以及被滅菌器械的表面。真空泵再次將艙內(nèi)壓力由760托降到0.5托，進(jìn)入等離子階段，艙內(nèi)被載入持續(xù)兩分鐘的射頻，發(fā)生輝光放電，過氧化氫衍生出等離子體，它能干預(yù)和破壞微生物的生成，一旦射頻停止，等離子氣就轉(zhuǎn)換為無害的水汽和氧氣。最后真空泵再次將壓力從0.5托降低到0.4托，進(jìn)入第三階段，也即第二滅菌周期。

(3)第二滅菌周期和第一滅菌周期完全相同，等離子階段結(jié)束后，進(jìn)入第四階段，即通風(fēng)階段。

(4)在通風(fēng)階段，進(jìn)氣閥打開，經(jīng)過過濾的空氣進(jìn)入艙內(nèi)，壓力回到大氣壓力，滅菌過程結(jié)束。整個(gè)滅菌過程持續(xù)55 min，長循環(huán)72 min。

3 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)主機(jī)主要由如下部分組成:AC電源模塊，真空系統(tǒng)，注射系統(tǒng)，控制模塊，滅菌艙及艙門系統(tǒng)，氣動(dòng)控制系統(tǒng)，等離子系統(tǒng)。

AC電源模塊為整個(gè)滅菌系統(tǒng)提供工作電源。輸入是380 V，50 Hz的三相電源。模塊含有斷路器，熱動(dòng)繼電器，電機(jī)啟動(dòng)器和電流分配板。

真空系統(tǒng)由真空泵、排氣過濾器、油氣分離器、多路閥、真空閥、HEPA過濾器、通風(fēng)閥、回油閥、滅菌艙體和真空壓力表組成。真空系統(tǒng)受到滅菌艙壓力傳感器和控制模塊信號的控制。真空泵可達(dá)到1 m Torr的壓力真空，其抽真空速度是271.7 L/min。多路閥在真空期，擴(kuò)散期的降壓階段及通風(fēng)期打開;在注射期及擴(kuò)散期的壓力上升階段關(guān)閉;在等離子期，控制艙內(nèi)壓力保持在500 mtorr左右。

注射系統(tǒng)是由注射系統(tǒng)控制板、氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的注射泵和注射閥組成。它自動(dòng)對卡匣進(jìn)行定位，并將卡匣傳送到正確的膠囊位置，刺穿膠囊，加熱過氧化氫溶液，使其氣化進(jìn)入滅菌艙。

控制模塊由主控制板、I/O板(輸入及輸出板)、A/D板(模數(shù)轉(zhuǎn)換板)組成。該控制模塊控制著電流分配板、等離子系統(tǒng)、多路閥及真空閥、氣動(dòng)控制板、操作面板(按鍵、顯示和打印)、注射系統(tǒng)和滅菌艙門位置感應(yīng)器。

滅菌艙及艙門系統(tǒng) 滅菌艙為可用容積100 L的圓桶形帶密封圈艙體，外部有加熱條可加熱艙體到50°。滅菌艙頂部安裝注射閥，艙內(nèi)有等離子電極網(wǎng)通過雙芯銅線連接到等離子系統(tǒng)，艙體下部與真空系統(tǒng)相連。艙門系統(tǒng)有光學(xué)感應(yīng)器探測們的開合與移動(dòng)，門移動(dòng)動(dòng)力來自于儲(chǔ)氣瓶內(nèi)的空氣壓力和艙門配重塊的力學(xué)關(guān)系。

氣動(dòng)控制系統(tǒng)由氣動(dòng)控制板、儲(chǔ)氣瓶、空氣壓縮泵、氣壓分配閥、速度控制閥和門移動(dòng)活塞。它控制著整個(gè)系統(tǒng)中需氣動(dòng)控制的組件。

等離子系統(tǒng)低溫等離子系統(tǒng)110 VAC電源輸入，由控制模塊的信號控制，產(chǎn)生13.56 MHz，能量為400 W的高頻激發(fā)源，通過傳輸系統(tǒng)，在滅菌艙內(nèi)激發(fā)過氧化氫氣體，產(chǎn)生過氧化氫等離子體。

4 偶發(fā)故障分析與處理

只要操作者能夠按照滅菌器的操作要求嚴(yán)格清洗，正確適量裝載，該滅菌系統(tǒng)的滅菌循環(huán)會(huì)有效完成。

結(jié)合儀器的原理與結(jié)構(gòu)以及使用過程中的維修經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將遇到的偶發(fā)故障及其處理方法介紹如下。

(1)使用過程中，顯示屏幕無顯示，設(shè)備滅菌循環(huán)仍繼續(xù)。待滅菌循環(huán)結(jié)束后，打開操作面板的外殼，發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏的插頭與板座的接觸不緊密，可能與設(shè)備工作時(shí)機(jī)身震動(dòng)有關(guān)。重新拔插顯示屏，開機(jī)后顯示正常。

(2)真空期1 min左右，滅菌循環(huán)即取消，顯示“Vacuum system interrupt(真空系統(tǒng)中止)”，進(jìn)行主控復(fù)位，即關(guān)閉主電源，按住Cancel鍵的同時(shí)打開主電源，一直到聽到“滴滴”兩聲提示音后，松開Cancel鍵。問題仍繼續(xù)，打開機(jī)器外殼，發(fā)現(xiàn)真空泵未工作。檢查設(shè)備左側(cè)下方的AC電源盒，所有的斷路器均正常，再接著檢查電源分配板上的真空泵電擊啟動(dòng)器CR－2，該繼電器上綠色開關(guān)已跳出，將綠色開關(guān)按回原始位置后進(jìn)行主復(fù)位，真空泵工作正常，問題解決。

(3)屏幕顯示“CLOSE DOOR TIME－OUT(關(guān)門超時(shí))”，表示關(guān)門后超過15 s，門頂部感應(yīng)器仍處于聯(lián)通狀態(tài)。未發(fā)現(xiàn)有障礙物阻擋門的運(yùn)動(dòng)。關(guān)閉電源，檢查設(shè)備右側(cè)下方的過載保護(hù)開關(guān)標(biāo)有CB5的綠色開關(guān)，該綠色按鈕未跳出，按下方紅色按鈕使之跳出，再將綠色按鈕按回原位后進(jìn)行主復(fù)位。檢查儲(chǔ)氣瓶內(nèi)的壓力，壓力處于60－80 psi之間，屬正常值。檢查正壓系統(tǒng)漏率，漏氣率小于3 psi/min，也屬正常值范圍。接著測試門頂部位置感應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)是該感應(yīng)器故障，更換后正常。

(4)屏幕顯示“Low pressure in injection”，手術(shù)室護(hù)士已確認(rèn)滅菌的物品中沒有布、紙等物品。在滅菌艙空的情況下運(yùn)行新循環(huán)，空循環(huán)仍因?yàn)榈偷淖⑸鋲毫Χ∠?，表明故障不是出在裝載物上，也不太可能由于膠囊的過氧化氫濃度不夠引起。關(guān)閉系統(tǒng)，經(jīng)檢查設(shè)備右側(cè)下方的過載保護(hù)開關(guān)CB5正常，清空卡匣，檢查當(dāng)前卡匣是否存在穿刺空位置錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)卡匣塑料外殼非膠囊位置有針眼，表明注射閥的穿刺針打偏了。檢查注射閥，發(fā)現(xiàn)穿刺針折斷，更換注射閥后，問題解決。由于故障發(fā)生在更換新卡匣之后發(fā)生，所以可以推斷放置卡匣操作的不正確是此次故障的原因。

(5)屏幕顯示“No RF Power in Vacuum”，表示系統(tǒng)探測到與等離子期等離子能量小于100 W。檢查機(jī)器右側(cè)下方的中斷器CB7，該中斷器上的綠色按鈕未跳出。打開滅菌艙門，未發(fā)現(xiàn)有物品接觸艙壁、艙門和電極。架板也未接觸艙壁和電極。滅菌艙門關(guān)閉后，門上端的傳感器也能被壓住。在滅菌艙空的情況下運(yùn)行新循環(huán)，空循環(huán)仍取消，查看設(shè)備內(nèi)部等離子發(fā)生器的散熱風(fēng)扇，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。由于電極和艙壁未解除，所以等離子發(fā)生器燒毀的可能性比較小。重新檢查艙內(nèi)的電極狀況。網(wǎng)狀電極是用一個(gè)螺栓固定在等離子接收器連到艙內(nèi)的通道上，檢查該螺栓上，發(fā)現(xiàn)其與網(wǎng)狀電極連接不緊密，重新擰緊。運(yùn)行空循環(huán)，循環(huán)正常結(jié)束。滅菌系統(tǒng)長時(shí)間使用過程中，機(jī)身的震動(dòng)導(dǎo)致此故障的發(fā)生。

5 總結(jié)

STERRAD100S低溫等離子滅菌系統(tǒng)是相對無故障的器械，日常的例行維護(hù)以及正確地裝載滅菌物品可有效確保滅菌循環(huán)取消盡可能的減少。系統(tǒng)故障時(shí)，采用主控復(fù)位可以解決部分問題。但是對于那些偶發(fā)性故障，只有全面了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和各部件的工作原理，才能在使用過程中有效的查找故障原因并解決問題。

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The principle of Sterrad100S Low Temperature Hydrogen Peroxide Gas Plasma Sterilization System and Troubleshooting of its uncommon malfunctions

SUN Wei
Department of Equipment Management，The Third people’s Hospital of Wenzhou ，325000，China

It is introduced in this article about mechanism of plasma sterilization，process and structure of Sterrad100S Low Temperature Hydrogen Peroxide Gas Plasma Sterilization System，and also introduced the troubleshooting of its uncommon malfunctions.d progress of clinical application.

Hydrogen Peroxide;Plasma Sterilization;uncommon malfunctions

TH771+.4

A

1002－2376(2011)04－0020－03