滅菌設備是保證物品無菌的關鍵，是生產優良、高效、穩定藥品的重要保證，脈動真空滅菌器是近年來國內市場上高檔次、自動化的先進滅菌設備的一種。我公司自2005年以來已購進使用10余臺套，現將我們在使用、維護中遇到的問題及解決方案與大家分享，并對滅菌器的滅菌效果和驗證程序、方法作一簡述。
1 脈動真空滅菌器工作原理與特點
1.1  脈動真空滅菌器工作原理
脈動真空式滅菌系統介于滅菌重力轉換式器和高真空式滅菌器之間。其采用蒸汽脈沖方式后，就不需要高真空了。脈動真空滅菌器工作原理如圖1所示。
典型的蒸汽脈沖程序：在連續進蒸汽條件下，抽真空到10.7～13.3 kPa(80～100 mmHg)的絕對壓力，重復2～3 次；或抽真空到10.7～13.3 kPa(80～100 mmHg)的絕對壓力后，進一次蒸汽(一個蒸汽脈沖)，重復2～3次，從而使腔體內反復通入無熱原蒸汽，達到腔內及滅菌物品冷空氣的有效置換，使腔內無冷點。當腔內壓力穩定時，滅菌蒸汽均勻地分布在腔內滅菌物品的有效部位進行徹底滅菌，保證了滅菌效果。連續進蒸汽有利于防止和降低物品中空氣的殘留量。脈動真空滅菌器腔室中的溫度-壓力曲線如圖2所示。當然，如果因被滅菌物品性質比較特殊而有必要時，可采用3 次以上的蒸汽脈沖和抽真空步驟。制藥企業常用的滅菌器一般屬脈動式滅菌器，滅菌程序完成后，還需檢漏，因此需進行相應的功能設置。 
1.2  脈動真空滅菌器特點
主要優點：(1)滅菌周期短；(2)不需要高的真空度；(3)空氣滯留問題小；(4)小裝量條件下仍有好的滅菌效果。
主要缺點：(1)被滅菌品裝載過密時，滅菌效果差；(2)在真空度范圍內，實現蒸汽脈沖需要較復雜的輔助設施(如真空泵、冷凝器、噴射泵等)，從而給維修和保養增加了難度。
2 設備使用中常見問題及解決方法
2.1 PLC故障和觸摸屏的黑、白屏現象
目前，在配有觸摸屏式的脈動真空滅菌器當中≥3.5 m3的設備中易發生PLC故障和觸摸屏的黑、白屏現象。
發生此現象的原因：(1)PLC、觸摸屏本身的原因，如元件老化、DC24 V電源故障等；(2)在滅菌完成后開門時，滅菌器內的蒸汽瞬間串出，與房間內空氣接觸形成水蒸汽，對滅菌器的電路部分尤其是觸摸屏、PLC影響較大，容易發生受潮短路。
解決辦法：如元器件本身原因，可更換元器件，或采用加大滅菌器柜門上方的排潮電機功率、異地控制等方法。
2.2 真空泵持續工作負壓不下降
發生此現象的原因：(1)真空泵本身的原因如真空泵動能下降、真空泵反轉；(2)總水壓過低 (＜0.1 MPa/cm2)；(3)水流速太小或自來水管道管徑太細等。
解決辦法：(1)針對客觀原因給予更換部件，如真空泵、水壓表、自來水管；(2)滅菌器自來水管最好單獨一管道,并在水壓力表旁安裝水流量表,以隨時觀察水壓及水流速,避免因水流太小負壓不下降,使真空泵產生干抽現象導致部件損壞。
2.3 滅菌器密封門打不開
發生此現象的原因：(1)內室有正壓或負壓；(2)門密封膠條沒抽回；(3)程序在運行；(4)門電機啟動電容損壞；(5)門內傳動系統損壞等。
解決辦法：(1)待室內壓力回0后，再開門；(2)檢查真空泵是否抽空，門密封管路是否堵塞，泵是否反轉，是否有水；(3)退出滅菌程序；(4)更換門電機啟動電容，檢查門電機；(5)檢查門內傳動系統。
3 影響滅菌效果的因素
3.1 物理/化學條件
在細菌形成芽孢過程中的多種環境因素會影響孢子的耐熱性。例如，溫度較高并有二價陽離子(如Ca2+ 、Fe2+ 、Mg2+ 、Mn2+)存在時，芽孢的耐熱性增強。與此相反，當pH 超出6.0～8.0 的范圍時，或在高濃度的鹽水或磷酸鹽中形成芽孢時，其耐熱性下降。
自然界中芽孢的耐熱性與環境條件相關，如溶液濃度、水分、pH、對芽孢有損傷作用的物理因素以及對芽孢有抑制作用的化學品等，均會影響芽孢的耐熱性。
包藏在晶體或有機物內的芽孢，其耐熱性通常明顯高于一般非包藏態的芽孢。因此，在某一溫度條件下，將泥土包藏性芽孢和從泥土分離并培養得到的芽孢同時滅菌時，要想獲得相同的滅菌效果，同一滅菌溫度下，前者所需的滅菌時間比后者要高出10多倍。由于被滅菌品受到了泥土中芽孢的污染，如在運輸處理中被未經過濾空氣微粒污染，或者因人員或其他物品接觸遭受污染時，要將芽孢完全殺滅會很困難。正因為如此，GMP要求采取一切必要的措施防止污染。
3.2 相對濕度
在熱力滅菌中，水對殺滅細菌芽孢起著重要作用。與水相關的滅菌方式只有2種：濕熱和干熱。濕度達到飽和[相對濕度(RH)為 100％(或 aw＝1.0)]時的滅菌方式稱為濕熱滅菌；相對濕度低于100％條件下的滅菌方式統稱干熱滅菌。實驗數據表明，溫度在90～125 ℃之間，相對濕度在20％～50％時，細菌芽孢較難殺滅；當相對濕度高于50％或低于20％時，則較易殺滅。這對選擇滅菌條件具有指導意義。
3.3 曝熱時間
滅菌過程中，原核細胞的死亡(被殺滅)遵循一級反應的規則。溫度與某一時間芽孢存活對數間的關系，在許多情況下呈線性。這就是說，在特定的滅菌溫度下，任一時間孢子死亡僅與這個時間孢子的濃度相關，而使孢子數下降一個對數單位所需時間并不受孢子原始濃度的影響。
4         脈動真空滅菌器的驗證
脈動真空滅菌器的驗證內容主要有安裝確認、運行確認及性能確認。
4.1  安裝確認
(1)檢查及登記設備的廠商名稱，設備名稱、型號、生產廠商編號及生產日期，公司內部設備登記號；(2)安裝地點及安裝狀況是否符合國家有關壓力容器的要求；(3)設備規格標準是否符合設計要求；(4)計量、儀表的準確性和精確性；(5)設備相應的公用工程和建筑設施的配套，如電源、真空系統、壓縮空氣系統、冷卻水等連接是否符合供貨單位提出的要求；(6)各種附件和備品（如壓力表、安全閥、電磁閥等）的規格、型號是否核對和登記；(7)制定清洗規程及記錄格式；(8)制訂校正、維護保養及運行的SOP草案及記錄表格式草案。
4.2  運行確認
(1)蒸汽壓力和溫度在設定的范圍內；(2)滅菌器門的聯鎖系統安全可靠；(3)滅菌器正常運行所需的各種操作規程是否建立；(4)溫度監控設備的選擇和校驗符合滅菌程序要求。
合格標準：滅菌器的各步程序運行正常，與操作說明書相符，無明顯偏差；整個運行中，無異常噪聲出現。
4.3  性能確認
4.3.1  熱分布試驗
熱分布試驗是驗證滅菌器不同位置的溫度均一性的一項重要試驗，以搞清滅菌過程中腔室內各個不同位置的溫差狀況，為下一步熱穿透試驗提供依據。它包括空載熱分布試驗、滿載(80%裝載量)熱分布試驗。
4.3.1.1  熱分布試驗步驟
(1)選用10～20個熱電偶或熱電阻作溫度探頭,編號，將其固定在滅菌器腔室的不同位置并用特氟龍密封帶和硅膠密封在滅菌器內溫度探頭的安裝位置，應包括可能的高溫點(如蒸汽入口處)及低溫點(如冷凝水排放口)，另外有一只探頭置于滅菌器溫度控制探頭處，一只探頭置于滅菌器溫度記錄控制探頭附近，其余則均勻分布于滅菌器腔室內，以使溫度的監測具有代表性。在滿載熱分布試驗中，裝載應盡可能使用待滅菌產品或類似物并注意不要將溫度探頭接入待滅菌的容器中，而應在其周圍；(2)按初步設定的滅菌程序、滅菌參數及裝載方式進行滅菌；(3)每種裝載方式至少應進行3次重復性試驗，對試驗獲得的數據進行整理分析，并在此基礎上確定裝載的冷點位置；(4)試驗前后都要將溫度探頭放入冰點槽和油浴里校正；(5)通常可在幾次空載試驗確定出冷點位置后，進行最大和最小的裝載試驗；(6)對試驗數據作統計分析，最冷點和腔室平均溫度間差值不得超過±2.5 ℃，否則說明設備性能差或存在某種故障，造成此不良狀況的原因在于設計、安裝、裝載方式或控制手段存在缺陷，應加以改進。
4.3.1.2 熱分布試驗可接受的標準
(1)空載熱分布滅菌室的溫度均勻性≤±1 ℃；(2)滿載熱分布滅菌室的溫度均勻性≤±1.5 ℃；(3)溫度控制的范圍,根據設備的精度自訂。
4.3.2  熱穿透試驗
熱穿透試驗是驗證滅菌器及滅菌程序對產品適用性的一項試驗，目的是確定滅菌室裝載中的"最冷點"，并確認該點在預定的滅菌程序中獲得足夠的無菌保證值。
4.3.2.1  熱穿透試驗的步驟及要求
熱穿透試驗的步驟及要求與滿載熱分布試驗大體相同，主要不同在于溫度探頭放置方式上，熱穿透試驗要求溫度探頭應當插入待滅菌產品中，插有溫度探頭的產品應放在以下位置: (1)熱分布試驗確定的最冷點位置；(2)蒸汽入口處或熱分布試驗確定的其他高溫點位置；(3)滅菌器溫度控制探頭附近；(4)溫度記錄探頭處(如果滅菌器的溫度自動控制和溫度記錄不是共用溫度探頭時)；(5)另需有記錄腔室溫度的探頭,此探頭不插入產品中,位置在溫度控制探頭附近。
熱穿透試驗至少需重復進行3次，試驗前后都要將溫度探頭放入冰點槽和油浴里校正。4.3.2.2  熱穿透試驗可接受標準
(1)對于滅菌程序物品,裝載中各點所得到的最小F0值應大于8 min；(2)最小F0值與平均F0值的差值應不大于2.5%。
4.3.3  生物指示劑驗證試驗
對熱穿透試驗結果進行統計分析可得出滅菌程序的運行參數，進而確定所用滅菌器對某一物品的滅菌程序。然后還要進行生物指示劑驗證試驗，即將一定量已知D 值的耐熱孢子接入被滅菌的物品中，在預定的滅菌條件下滅菌，以驗證設定的滅菌工藝是否真正能賦予物品所需的標準滅菌時間F0值。
4.3.3.1  生物指示劑的耐熱性
蒸汽壓力滅菌程序驗證，常用的生物指示劑有嗜熱脂肪芽孢桿菌Bacillus stereathernophilus, 其常規微生物耐熱參數D121 ℃值為1.5～3.0 min。由于同一生物指示劑在不同介質或載體上的耐熱性不同，所以在試驗前要測定生物指示劑在待滅菌物品中的耐熱性，并根據其耐熱性確定驗證時所要接種的孢子數量，或是否需要選用一種標準溶液來替代某物品作為生物指示劑的介質。
4.3.3.2 生物指示劑的裝載
為了準確反映滅菌程序對物品的滅菌效果，生物指示劑通常被接種入被驗證物品的包裝容器中，如生物指示劑與被驗證物品不相容，可用pH值及粘度與物品相似的介質，生物指示劑驗證可與熱穿透試驗同時進行，裝有生物指示劑的容器要緊挨著裝有測溫探頭的容器，在滅菌設備的最冷點處必須放置生物指示劑，冷點通常位于蒸汽或冷凝水出入口附近，為便于準確分析驗證試驗結果，所有的生物指示劑與測溫探頭的放置應有相對應的編號。
4.3.3.3 生物指示劑驗證合格標準
經生物指示劑驗證后可證明在設定的滅菌程序或F0條件下，物品的無菌保證水平低于10-6。
5 結語
以上是筆者在設備管理工作中學習到的有關脈動真空滅菌器的一些知識，希望對大家今后的工作有所幫助。