STERRAD 100S低溫過(guò)氧化氫氣體等離子滅菌系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)與故障處置

閆世文 徐輝煌

摘? 要：過(guò)氧化氫氣體等離子滅菌技術(shù)較好地解決了熱敏材料的醫(yī)療器械滅菌和消毒的難題，從而能夠很好地被應(yīng)用在手術(shù)室器械的消毒環(huán)境中。因此，為了保障等離子滅菌設(shè)備的質(zhì)量與性能，醫(yī)療器械工程師應(yīng)該安排好此類設(shè)備的維護(hù)與維修。該文通過(guò)闡述強(qiáng)生STERRAD 100S過(guò)氧化氫氣體等離子滅菌系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)設(shè)備維護(hù)、維修相關(guān)方法進(jìn)行探討，以期對(duì)工程師解決相似故障時(shí)做出參考。

關(guān)鍵詞：過(guò)氧化氫? 等離子滅菌? 維護(hù)維修? 故障處理

Abstract：The hydrogen peroxide gas plasma sterilization technology better solves the problem of sterilization and disinfection of heat-sensitive materials for medical devices， so that it can be well applied to the disinfection environment of instruments in operating room. Therefore， in order to ensure the quality and performance of plasma sterilization equipment， medical device engineers should arrange the maintenance and repair of such equipment. This article explains the working principle of Johnson's STERRAD 100S hydrogen peroxide gas plasma sterilization system， and discusses related methods of equipment maintenance and repair， so as to make reference to the engineers when solving similar problems.

Key Words： Hydrogen peroxide; Plasma sterilization; Maintenance; Troubleshooting

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的醫(yī)療器械應(yīng)用到手術(shù)當(dāng)中，做好手術(shù)器械的消毒與滅菌工作是醫(yī)院感染控制[1]的重要手段。手術(shù)室常用到的濕熱敏感類器械、精密器械、腔鏡器械和銳利器械等無(wú)法耐受高溫高壓，對(duì)這些器械的消毒滅菌變得尤為重要。過(guò)氧化氫等離子滅菌器具有低溫低壓等優(yōu)點(diǎn)，很好地滿足此類器械的滅菌要求[2]。低溫過(guò)氧化氫等離子滅菌主要通過(guò)分解H2O2釋放出原子態(tài)氧來(lái)滅菌，H2O2在高頻電場(chǎng)作用下進(jìn)行電離，在真空環(huán)境中形成了大量等離子，這些等離子具有極高的熱能，能使微生物、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)氧化，擊穿物質(zhì)的外壁，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較好的滅菌效果[3]。

該醫(yī)院于2015年購(gòu)入該套設(shè)備，并于2019年進(jìn)行首次維保，該設(shè)備已成為該醫(yī)院手術(shù)室器械滅菌的重要輔助設(shè)備之一。該文以STERRAD 100S低溫過(guò)氧化氫氣體等離子滅菌系統(tǒng)為例，介紹其工作原理和系統(tǒng)相關(guān)維護(hù)，并就使用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題以及文獻(xiàn)檢索進(jìn)行匯總分析。

1? 工作原理

STERRAD 100S低溫過(guò)氧化氫氣體等離子滅菌系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱滅菌系統(tǒng)）利用雙循環(huán)保證滅菌效果，過(guò)程主要為4階段：預(yù)等離子期、第一滅菌期、第二滅菌期和通風(fēng)期。

預(yù)等離子期分為預(yù)等離子、通風(fēng)、真空這3個(gè)步驟。首先，系統(tǒng)抽空滅菌艙內(nèi)空氣，艙內(nèi)壓力從大氣壓逐漸降至500 mtorr，在艙壓降至700 mtorr時(shí)輸出等離子能量。等離子輸出時(shí)，艙壓被真空閥控制到500 mtorr左右，此時(shí)將艙內(nèi)物品預(yù)熱并去除少量水分。預(yù)等離子結(jié)束后，通風(fēng)閥打開，艙壓恢復(fù)到大氣壓后，真空泵再次打開，將艙壓降至400 mtorr，然后進(jìn)入第一滅菌期。

第一滅菌期包括注射期、擴(kuò)散期、等離子期。當(dāng)艙壓達(dá)到400 mtorr時(shí)，開始注射濃度為58%的過(guò)氧化氫溶液到蒸發(fā)器中[4]，H2O2溶液在蒸發(fā)器中形成氣體進(jìn)入滅菌艙。H2O2裝在卡匣膠囊當(dāng)中，注射期艙壓必須介于6～14 torr之間。其次，空氣經(jīng)過(guò)通風(fēng)閥（HEPA）進(jìn)入艙內(nèi)，壓力恢復(fù)至大氣壓，短循環(huán)2 min，長(zhǎng)循環(huán)10 min，通過(guò)氣壓使H2O2能夠進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)管腔和鉸合面進(jìn)行滅菌。此時(shí)進(jìn)入等離子階段，艙壓從大氣壓降至500 mtorr，持續(xù)5 min。每次艙壓達(dá)到要求時(shí)，持續(xù)發(fā)生射頻，射頻促進(jìn)H2O2的分解有助于殺死微生物，射頻持續(xù)2 min，H2O2的分解最終產(chǎn)物是水和氧氣，為了加強(qiáng)滅菌與分解H2O2效果，等離子期發(fā)生器的輸出功率為380～420 W，阻抗為25 Ω。最后，等離子電源關(guān)閉，艙壓從500 mtorr降至400 mtorr，降壓時(shí)間小于5 min。

第二滅菌期與第一滅菌期完全一致，等離子期結(jié)束后即進(jìn)入通風(fēng)期。此時(shí)，通風(fēng)閥打開，空氣經(jīng)過(guò)HEPA進(jìn)入艙內(nèi)，艙內(nèi)壓力逐漸恢復(fù)至大氣壓，通風(fēng)時(shí)間小于30 s。打印機(jī)開始打印循環(huán)數(shù)據(jù)，整個(gè)滅菌循環(huán)結(jié)束，滅菌物品可以取出。整個(gè)消毒過(guò)程短循環(huán)持續(xù)51 min，長(zhǎng)循環(huán)持續(xù)72 min[5]。

2? 系統(tǒng)與維護(hù)

該節(jié)介紹滅菌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和維護(hù)方法。滅菌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括AC電源模塊、控制模塊、操作面板、門感應(yīng)器控制板、氣動(dòng)控制組件、氣動(dòng)控制板、滅菌艙門、滅菌艙、注射系統(tǒng)、注射系統(tǒng)控制板、真空系統(tǒng)和等離子系統(tǒng)。

2.1 電源模塊

AC電源模塊輸入是380～415 V、50 Hz的三相五線電源，該模塊為整個(gè)滅菌系統(tǒng)提供工作電源。模塊具有斷路器（過(guò)流保護(hù)開關(guān)）、熱動(dòng)繼電器（1.8 A額定電流）、電機(jī)啟動(dòng)器、電流分配板。斷路器指示狀態(tài)有助于判斷滅菌系統(tǒng)故障，依次為CB-1（主開關(guān)斷路器）、CB-2（蒸發(fā)器與電流安全，額定電壓24 V斷路器）、CB-3（控制模塊斷路器）、CB-4（門加熱器斷路器）、CB-5（空氣壓縮泵及通風(fēng)閥斷路器）、CB-6（艙體加熱器斷路器）、CB-7（等離子電源斷路器）。電流分配板則是對(duì)各子系統(tǒng)供電的接口板，分別有艙體及門加熱器、真空泵、通風(fēng)閥、蒸發(fā)器（注射閥）加熱等。電源板上的CR-2代表電機(jī)啟動(dòng)繼電器，CR-3代表熱動(dòng)繼電器。

2.2 控制與操作模塊

控制模塊由主控制板（CPU PWA）、輸入及輸出板和模數(shù)轉(zhuǎn)換板組成，輸入是220 V，輸出+5 V、+12 V與-12 V。其中，+12 V，6.5 A供給多路閥、步進(jìn)馬達(dá)、打印機(jī)、注射系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等。該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、控制面板、注射系統(tǒng)、門位置感應(yīng)器、壓力表與熱敏感應(yīng)電阻等部件的工作狀態(tài)。

操作面板控制操作按鍵、滅菌階段指示燈、LCD顯示屏、打印組件、打印控制板。門感應(yīng)器控制板利用光學(xué)傳輸感應(yīng)器來(lái)探測(cè)門移動(dòng)情況，監(jiān)測(cè)艙門是否到達(dá)頂部。

2.3 氣動(dòng)控制模塊

氣動(dòng)控制組件控制儲(chǔ)氣瓶、空氣壓縮泵、壓力開關(guān)、排水閥、氣壓表和4通道氣壓分配閥、速度控制閥、注射密封底座、門移動(dòng)活塞等組件;氣動(dòng)控制板控制著門位置感應(yīng)器、門移動(dòng)閥、注射動(dòng)力閥、真空開關(guān)、卡匣收集盒、回油閥等。

2.4 滅菌艙模塊

滅菌艙是圓桶形密封圈艙體，內(nèi)部有等離子電極網(wǎng)并通過(guò)雙芯銅線連到等離子模塊，下部和真空模塊相連，通過(guò)環(huán)繞在外部的加熱條加熱到42 ℃～50 ℃，并且頂部安裝有注射閥。滅菌艙門的門位置感應(yīng)器探測(cè)門閉合與移動(dòng)，移動(dòng)受到儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)氣壓的影響。

2.5 注射模塊

注射模塊包括注射泵、注射閥。在卡匣放入后，被自動(dòng)移到第一個(gè)膠囊，注射閥主要控制針頭刺穿膠囊，使H2O2溶液氣化進(jìn)入艙體。注射系統(tǒng)控制板能對(duì)卡匣定位，控制注射系統(tǒng)、卡匣入口和條碼閱讀器，與蒸發(fā)器感應(yīng)器和艙門頂部位置感應(yīng)器相連接。

2.6 真空與等離子模塊

真空模塊由真空泵、通風(fēng)閥、排氣過(guò)濾器、油氣分離器、多路閥及真空閥、HEPA過(guò)濾器、滅菌艙、真空壓力表組成。真空泵真空度最低可達(dá)1 mtorr，多路閥在等離子期控制艙內(nèi)壓保持在500 mtorr左右，真空壓力表通過(guò)12 V直流供電，最大量程可達(dá)15 torr。低頻等離子系統(tǒng)通過(guò)110V AC供電，能夠輸出400 V、50 kHz電源。

對(duì)該套設(shè)備的定期維護(hù)有助于滅菌系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，工程師需按期檢查系統(tǒng)的回油過(guò)濾器、通風(fēng)過(guò)濾器、多路閥、通風(fēng)閥和連接軟管等部件并且進(jìn)行相應(yīng)的電氣測(cè)試。電氣測(cè)試一般分為電壓測(cè)試、溫度測(cè)試、負(fù)壓表零點(diǎn)測(cè)試、等離子及泄露測(cè)試、注射系統(tǒng)測(cè)試等。

電壓測(cè)試中，主要測(cè)量各個(gè)位置的加熱器確認(rèn)電阻或輸入電壓是否正常，以及分別測(cè)量門、艙體、蒸發(fā)器的電阻和加熱電流。溫度測(cè)試中，需測(cè)試兩個(gè)點(diǎn)即門和機(jī)器后側(cè)滅菌艙體的溫度，確保溫度在要求范圍內(nèi)。負(fù)壓表零點(diǎn)測(cè)試中，把校準(zhǔn)過(guò)的電子負(fù)壓表接到機(jī)器，進(jìn)入維修菜單的“BARATRON ZERO TEST”項(xiàng)，等待艙壓到達(dá)100 mtorr時(shí)，確認(rèn)負(fù)壓表的讀數(shù)與機(jī)器屏幕的讀數(shù)差別應(yīng)在30 mtorr內(nèi)。等離子及泄露測(cè)試中，連接好等離子測(cè)試盒，進(jìn)入維修模式的“RF/LEAK TEST”，選擇無(wú)須注射模式。當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器工作，讀取機(jī)器屏幕與萬(wàn)用表的讀數(shù)，確保其在正常范圍內(nèi)，等離子測(cè)試結(jié)束后機(jī)器自動(dòng)進(jìn)行泄露測(cè)試，結(jié)束即自動(dòng)打印結(jié)果。注射系統(tǒng)測(cè)試中，先用薄插片檢查卡匣軌道寬度，接著進(jìn)入維修菜單，選擇“CASSETE TEST”項(xiàng)，依提示放好卡匣，使用電表頻率檔測(cè)試注射泵控制板上的STEPS與GND兩針腳間的頻率，調(diào)整注射系統(tǒng)右側(cè)電路板上的可調(diào)電阻，確?？ㄏ凰俣阮l率在400 Hz。其次，選擇測(cè)試菜單“SLOT TEST”，更改定位點(diǎn)至10，插入卡匣進(jìn)行測(cè)試，確?？ㄏ荒z囊走位正常。正壓系統(tǒng)測(cè)試中，觀察正壓泵是否在60 Psi啟動(dòng)，在80 Psi停止工作。根據(jù)機(jī)器的使用頻率，還應(yīng)定期清潔H2O2氣閥和蒸發(fā)托盤，系統(tǒng)維護(hù)完畢后，需進(jìn)行一次空載循環(huán)。

3? 故障匯總及分析

滅菌系統(tǒng)在使用中如果操作不當(dāng)或者系統(tǒng)自身發(fā)生故障，均會(huì)造成滅菌循環(huán)取消。針對(duì)系統(tǒng)在使用中循環(huán)取消的現(xiàn)象，該文匯總了該系統(tǒng)常見(jiàn)故障的成因，對(duì)不同階段的循環(huán)取消原因進(jìn)行小結(jié)，以期對(duì)醫(yī)學(xué)工程人員在處置類似故障時(shí)提供參考，具體見(jiàn)表1。

真空期中的①型循環(huán)取消原因的前3種情況主要判斷為裝載物的水分過(guò)多，取消時(shí)間約為8 min左右。用手觸摸物品，如果溫度較冷則濕度較高，有明顯水分的應(yīng)加強(qiáng)干燥。②型取消原因多為裝載物品過(guò)多導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法在規(guī)定時(shí)間達(dá)到設(shè)置的真空度，取消時(shí)間多為25 min以后，應(yīng)減少裝載物后重新啟動(dòng)滅菌程序。③型取消原因鑒別方法為：首先，檢查設(shè)備右側(cè)下方電源控制終端器，若綠色按鈕已跳出，則按下按鈕使之復(fù)位。其次，檢查裝載物是否觸碰艙門或艙壁，如是應(yīng)調(diào)整后重新滅菌。

注射期取消有以下情況：（1）滅菌物品中含布、紙等吸附性的材質(zhì);（2）H2O2注射孔長(zhǎng)期未清潔，噴射孔堵塞;（3）裝載物過(guò)載，有過(guò)量的電鉆和電池;（4）注射針可能堵塞、斷針或卡匣錯(cuò)位，此時(shí)打印信息顯示“pressure<1 torr”。對(duì)于“Injection stage press>15 torr cycle cancelled”的報(bào)錯(cuò)，文獻(xiàn)[5]指出故障核心點(diǎn)在于針頭斷裂和腐蝕嚴(yán)重，無(wú)法準(zhǔn)確插入膠囊，因此需要更換注射針。

擴(kuò)散期中的①型取消原因是擴(kuò)散器壓力低，文獻(xiàn)[6]指出核心故障點(diǎn)在于I/O數(shù)字電路板未能成功發(fā)出控制信號(hào)指令，導(dǎo)致設(shè)備參數(shù)正常卻無(wú)法執(zhí)行多項(xiàng)指令。等離子期中的①型取消原因?yàn)椋海?）滅菌艙和電極間有異物;（2）系統(tǒng)斷電或是電源缺相等。通風(fēng)期報(bào)錯(cuò)“Vent timeout”，文獻(xiàn)[7]指出核心故障點(diǎn)是空氣壓縮泵長(zhǎng)時(shí)工作導(dǎo)致組件磨損嚴(yán)重，因此通風(fēng)超時(shí)。

對(duì)于其他問(wèn)題中的①型中無(wú)法開、關(guān)門，有兩種處置方法：（1）按“Cancel”鍵后稍等片刻，設(shè)備可自行開關(guān)門;（2）檢查側(cè)面的終端器，將CB-5鍵重新復(fù)位，再主控復(fù)位，設(shè)備可自行開關(guān)門。如故障不解除，應(yīng)該檢查空氣壓縮泵。針對(duì)②型提示的信息，由于滅菌系統(tǒng)每年需2次保養(yǎng)，時(shí)間間隔為半年期和一年期，設(shè)備會(huì)在需保養(yǎng)時(shí)前一個(gè)月打印紅色提醒信息，保養(yǎng)完畢后自動(dòng)取消提醒。

4? 結(jié)語(yǔ)

為了確保滅菌系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，醫(yī)學(xué)工程人員應(yīng)該熟悉設(shè)備運(yùn)行原理，要定期做好設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作，將儀器維持在良好的工作狀態(tài)中。遇到系統(tǒng)故障時(shí)，要利用好相關(guān)資料和結(jié)合儀器原理，仔細(xì)、快速地準(zhǔn)確判斷故障所在并能正確處理，使儀器及時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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