CN107715130A

CN107715130A - 真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器和方法

Info

Publication number: CN107715130A
Application number: CN201710823737.7A
Authority: CN
Inventors: 叶建平; 赵建江; 王志康; 吴明光
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: CN107715130B

Abstract

本发明公开一种真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器和方法。灭菌器由外/内锅压力和温度传感器组、外/内锅阀组、真空泵、真空罐阀组和压力传感器、主控模块、通信模块组成。根据是否对内锅抽真空，灭菌流程分为内锅/非内锅抽真空流程。内锅抽真空流程：借助真空罐和内锅阀组，内锅气体一路由真空泵抽出、另一路向高真空度的真空罐扩散；抽真空效率倍增，有利内锅更深度的真空；内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅真空度突变，突变有助于内锅死角和待灭菌器械微小空隙的空气排出，灭菌品质更上一层楼。非内锅抽真空流程：真空泵对真空罐抽真空；故真空泵连续运行模式取代传统的间歇运行模式，提高了真空泵效能和可靠性。

Description

真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器和方法

技术领域

本发明属医用脉动真空灭菌器的技术范畴，特别是指真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器和方法。

背景技术

医疗器械是血液、消化道传播致病微生物--艾滋病病毒(HIV)、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)--的传染媒介；灭菌操作中的纰漏瑕疵，定将危及患者和医务人员的健康。随着手足口病、H1N1、H7N9、SARS等烈性病毒的肆虐蔓延，医疗器械灭菌的重要性与日俱增；目前，医用灭菌器无一例外列入了各级医疗单位的标配设备名录。灭菌方法分为物理和化学灭菌两大类；化学灭菌有甲醛、臭氧和环氧乙烷等方法；物理灭菌方法则有过滤、烧灼、微波、红/紫外线、电离辐射、γ射线、热力等；热力灭菌法又可细分成干/湿热灭菌两个子类，多维度考量现有灭菌方法的经济性、安全性、易用性，效率和灭菌率，热力灭菌法更胜一筹。干/湿热灭菌机理的相同点是借助高温，使微生物蛋白质和酶类发生变性致其死亡；差异处是：干热使微生物蛋白质氧化、变性、碳化、死亡，湿热则通过微生物蛋白质凝固死亡。鉴于湿热灭菌的温度远低干热，而可靠性和效率远胜干热；故主流灭菌器非湿热莫属。

湿热灭菌法是一种应用最广泛的灭菌方法，悠久的历史可追溯至1880年---世界上第一台蒸汽灭菌器的诞生。百余年的湿热灭菌法历经煮沸、蒸汽、高压蒸汽、巴氏、预真空高压蒸汽、脉动真空高压蒸汽的演变进程。上世纪50年代，仿制生产前苏联外热式手提压力蒸汽灭菌器；70年代，国产压力蒸汽消毒柜问世；80年代初期，国产预真空高压蒸汽灭菌器入市；80年代末期，与美国AMSCO公司合作推出脉动真空高压蒸汽灭菌器。外热式手提压力蒸汽灭菌器类似家用压力锅，安全系数低，灭菌时间长且不彻底，因价位低廉在基层医疗单位仍占一席之地；压力蒸汽消毒柜的蒸汽从上而下注入柜中，冷空气从底部排气孔排出，蒸汽取而代之，灭菌时间较长、效果欠佳，属边缘化产品；预真空高压蒸汽灭菌器将容器一次抽成深度真空，导入蒸汽，灭菌效率和品质得到质的提升，遗撼的是需价格昂贵的特殊真空泵，运维费用不菲，推广前景暗淡。

针对预真空灭菌器的缺陷，脉动真空灭菌器另辟蹊径--汲取基于深度抽真空技术的预真空灭菌法精髓，推出多次抽真空技术的脉动真空灭菌法--这是湿热灭菌器领域的重大技术突破。脉动真空法的流程包括准备、脉动真空、升温升压、恒温灭菌、排气、干燥和无菌，共七个工序；除脉动真空工序外的其余六个工序，沿袭继承预真空法；所谓的“重大技术突破”聚焦脉动真空工序展开。脉动真空工序对应预真空法的深度真空工序；深度真空工序中真空泵一次抽真空至(101.33-98.64)Kpa，设备的密封技术难度大，而且存在小装量效应。脉动真空工序中真空泵抽真空至(101.33-(93.31～95.98))Kpa，蒸汽导入灭菌器，压力升至(201.33+27)Kpa(灭菌器一大一小气压进程谓之脉动循环)；真空泵再次抽气至低压状态、蒸汽再次导入升压，周而复始，如此反复脉动循环3～5次，脉动真空达到的空气排除率等于、往往优于一次抽真空至2.69Kpa的空气排除率。

脉动真空法通过真空泵生成真空，灭菌室内的冷空气因真空泵形成的内外气压差而被抽出；压力蒸汽消毒柜被动地利用重力置换灭菌室内的冷空气，灭菌室死角和待灭菌医疗器械微小空隙内的冷空气极难排尽，阻碍蒸汽的穿透性，影响灭菌效果。脉动真空法通过3～5次的脉动循环，真空度≥98％；饱和蒸汽充分接触待灭菌的医疗器械，蒸汽冷凝释放潜热(2.27KJ/g)生成冷凝液液膜，冷凝潜热通过液膜传给医疗器械；液膜具有良好的热传导性，蒸汽加热医疗器械、以及医疗器械所带的微生物，尤其与表面微生物发生水合作用，加速致病微生物的死亡，提升灭菌质量、缩短灭菌时间。

脉动真空灭菌器的全球知名企业有：德国MELAG、瑞典GETINGE、意大利JUST、奥地利Bmax、以色列Tuttnaue；灭菌指标达EM13060的B级。国产灭菌器企业有山东新华医疗器械股份有限公司，连云港千樱医疗设备有限公司；前者引进美国技术，后者技术源自日本。灭菌器执行医药标准《小型蒸汽灭菌器自动控制型》(YY 0646-2008)，国家标准《大型蒸汽灭菌器技术要求自动控制型》(GB8599-2008)。脉动真空灭菌器由配置密封门的双层高压容器---内/外锅、内/外锅的温度和压力传感器、内/外锅的蒸汽进气比例阀、内/外锅的排气电磁阀、内锅的真空电磁阀和真空泵、内锅的空气进气电磁阀和过滤器，灭菌器控制器组成。脉动真空灭菌器灭菌率高，易用可靠，代表灭菌器行业的最新科技成果；但使用中也逐渐暴露出亟待改进的缺陷：灭菌器的处理量(效率)差強人意，真空泵间歇工作模式给灭菌器可靠性带来的负面影响。

提高灭菌器效率，真空泵连续运行模式取代间歇运行模式的渐进创新解决方案如下：立足现有灭菌器结构，增设一座真空罐，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空。灭菌全流程中真空泵连续运行：或对内锅进行抽真空操作，或对真空罐进行抽真空操作；内锅真空度的贡献者不再限于单一的真空泵，还有高真空度的真空罐辅助。不失一般性，以3次脉动循环灭菌器为例展开论述。

根据是否对内锅抽真空，灭菌流程可分为内锅抽真空流程和非内锅抽真空流程。脉动真空七工序的准备、升温升压、恒温灭菌、排气、无菌工序与内锅抽真空流程无关；但是上述五工序进行时，在相关阀组控制下，真空泵并行地对真空罐进行抽真空操作。脉动真空工序注蒸汽加压、干燥工序通空气干燥时，在相关阀组控制下，真空泵依然并行地对真空罐进行抽真空操作。显然，灭菌全流程中真空泵始终运转，真空泵连续运行模式取代了传统的间歇模式，提高了真空泵效能和可靠性。脉动真空和干燥工序对内锅抽真空时，内锅气体的气路一分二：一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，抽真空效率倍增，有助于内锅实现理想的深度真空；当内锅气压≤真空罐气压时，关闭内锅至真空罐的气路，内锅气体由真空泵抽出。必须指出，内锅死角和待灭菌器械微小空隙的空气排除率与灭菌品质的优劣息息相关；排除率不仅有赖于静态指标真空度，而且取决于真空形成的动态过程。基于流体力学原理不难得出：真空形成过程中若出现真空度突变，突变导致的流场变化是空气排除率提升的得力推手。内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅的真空度突变，真空度突变导致流场变化，有利于排出内锅死角和待灭菌器械微小空隙中的空气，灭菌品质更上一层楼。脉动真空灭菌器较有代表性的知识产权成果综述如下：

·发明专利“一种脉动真空压力蒸汽灭菌器”(ZL201410767708.X)，提出夹套和内室分别由蒸汽发生装置提供蒸汽，使进入内室的蒸汽速度快，减短灭菌器的工作时间；夹套压力处于稳定的状态，蒸汽温度也保持稳定。

·发明专利“脉动真空灭菌器固态并行加热装置”(ZL201210151922.3)，提出灭菌器固态并行加热装置，汽化器的加热元件和换热元件平行排列，有效增加了换热面积，加热稳定、热交换迅速。

上述有益探索，有一定的参考价值，但探索成果仍存在局限。因此，有必要立足现有研究成果、在提高灭菌器效率和可用性上作深入的研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器和方法。

真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器由外锅压力和温度传感器组、内锅压力和温度传感器组、外锅阀组、内锅阀组、真空泵、真空罐阀组和压力传感器、主控模块、通信模块组成，灭菌器采用内/外锅的双锅体结构，真空罐为密闭罐体，蒸汽发生器提供灭菌器的高压蒸汽；外锅压力和温度传感器组包括外锅压力传感器、外锅温度传感器，内锅压力和温度传感器组包括内锅压力传感器、内锅温度传感器，外锅阀组包括外锅蒸汽进气比例阀、外锅排气电磁阀、外锅疏水电磁阀，内锅阀组包括内锅蒸汽进气比例阀、内锅排气电磁阀、内锅真空电磁阀、内锅空气进气电磁阀和干燥过滤器，真空罐阀组和压力传感器包括真空罐进气电磁阀、真空罐真空电磁阀、真空罐压力传感器；内锅真空管线经内锅真空电磁阀接真空泵，真空罐真空管线经真空罐真空电磁阀接真空泵，内锅真空管线的出口经真空罐进气电磁阀、接真空罐真空管线的出口；内锅空气进气电磁阀经干燥过滤器与大气相通；

外锅压力和温度传感器组、内锅压力和温度传感器组、外锅阀组、内锅阀组、真空泵、真空罐阀组和压力传感器与主控模块相连，主控模块经通信模块、与监控中心相连；外锅压力传感器、外锅温度传感器、内锅压力传感器、内锅温度传感器分别接入端子AI₁₁₀、AI₁₂₀、AI₂₁₀、AI₂₂₀，外锅蒸汽进气比例阀、外锅排气电磁阀、外锅疏水电磁阀分别接入端子AO₃₁₀、DO₃₂₀、DO₃₃₀，内锅蒸汽进气比例阀、内锅排气电磁阀、内锅真空电磁阀、内锅空气进气电磁阀分别接入端子AO₄₁₀、DO₄₂₀、DO₄₃₀、DO₄₄₀，真空泵的控制端接入端子DO₅₀₀，真空罐进气电磁阀、真空罐真空电磁阀、真空罐压力传感器分别接入端子DO₆₁₀、DO₆₂₀、AI₆₃₀；真空罐压力传感器安装在真空罐内壁；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，灭菌全流程中真空泵连续运行，内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅真空度突变，加速内锅死角和灭菌器械微小空隙空气的排出。

所述的内锅压力传感器以内置信号调理电路的MPX5700AP芯片为核心，MPX5700AP脚2、3分别接地、5V，R₂₁₀、C₂₁₀、端子AI₂₁₀相连，R₂₁₀的另一端接MPX5700AP脚1、C₂₁₀的另一端接地；MPX5700AP的输出信号经R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后接端子AI₂₁₀，主控模块AD转换R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后的信号；外锅压力传感器、真空罐压力传感器，与内锅压力传感器相同，输出信号RC滤波后分别接端子AI₁₁₀、AI₆₃₀。

所述的内锅温度传感器以脉宽调制PWM输出方波信号的TMP05/06芯片为核心，TMP05/06脚3和4、5分别接地、5V，TMP05/06脚1接端子AI₂₂₀；主控模块的计数器0、1初始化，通过端子AI₂₂₀拉为低电平、然后释放，置高电平；计数器0工作、计时T_H；通过端子AI₂₂₀再置低电平，计数器1启动，计时T_L；根据公式得t(℃)＝421–751×T_H/T_L；外锅温度传感器与内锅温度传感器相同，外锅温度传感器的输出信号接端子AI₁₂₀。

所述的内锅排气电磁阀的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2、经内锅排气电磁阀的电磁线圈、与市电AC的另一端相连；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₄₂₀集电极相连，三极管Q₄₂₀发射极经R₄₂₁接地、三极管Q₄₂₀基极经R₄₂₂接端子DO₄₂₀；内锅真空电磁阀和内锅空气进气电磁阀的驱动模块、外锅排气电磁阀和外锅疏水电磁阀的驱动模块、真空罐进气电磁阀和真空罐真空电磁阀的驱动模块、与内锅排气电磁阀的驱动模块相同，输出信号分别接端子DO₄₃₀、DO₄₄₀，DO₃₂₀、DO₃₃₀，DO₆₁₀、DO₆₂₀；

外锅蒸汽进气比例阀、内锅蒸汽进气比例阀内嵌信号调理模块，分别接入端子AO₃₁₀、AO₄₁₀。

所述的真空泵的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2与真空泵电源的一端相连，真空泵电源的另一端接市电AC的另一端；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₅₀₀集电极相连，三极管Q₅₀₀发射极经R₅₀₁接地、三极管Q₅₀₀基极经R₅₀₂接端子DO₅₀₀。

所述真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器灭菌方法，其特征在于：方法流程包括准备工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序、升温升压工序、恒温灭菌工序、排气工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序、无菌工序，全流程共计七工序；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序涉及3个脉动循环，每个循环由蒸汽对内锅升温加压、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序涉及3个循环，每个循环由真空罐辅助真空泵对内锅抽真空、空气对内锅干燥加压两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；

真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌方法流程七工序分别耗时⊿t₁、⊿t₂、⊿t₃、⊿t₄、⊿t₅、⊿t₆、⊿t₇，⊿t₂＝3×(⊿t₂₁+⊿T₂₂)、⊿t₆＝3×(⊿T₆₁+⊿t₆₂)，⊿t₂₁是蒸汽对内锅升温加压步骤耗时、⊿T₂₂是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时，⊿T₆₁是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时、⊿t₆₂是空气对内锅干燥加压步骤耗时；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌全流程中，真空泵对真空罐抽真空耗时T_罐＝⊿t₁+3×⊿t₂₁+⊿t₃+⊿t₄+⊿t₅+3×⊿t₆₂+⊿t₇、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空耗时T_锅＝3×⊿T₂₂+3×⊿T₆₁，传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空耗时t_锅＝3×⊿t₂₂+3×⊿t₆₁，⊿t₂₂》⊿T₂₂、⊿t₆₁》⊿T₆₁，t_锅＞＞T_锅；传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空至101.33-94.33Kpa，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器深度真空至101.33-96.33Kpa；灭菌全流程中真空泵连续运行模式取代了传统的间歇运行模式；

在真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序中，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，若内锅气压大于真空罐气压，内锅真空电磁阀和真空罐进气电磁阀得电、真空罐真空电磁阀失电、内锅蒸汽进气比例阀关闭；若内锅气压小于等于真空罐气压，内锅真空电磁阀得电、真空罐进气电磁阀和真空罐真空电磁阀失电、内锅蒸汽进气比例阀关闭；真空泵对真空罐抽真空时，真空罐真空电磁阀得电、内锅真空电磁阀和真空罐进气电磁阀失电，内锅蒸汽进气比例阀全开；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序类同。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，灭菌全流程中真空泵连续运行，即真空泵连续运行模式取代了传统的间歇运行模式，提高了真空泵效能和可靠性。对内锅抽真空，内锅真空度的贡献者不再限于单一的真空泵，还有高真空度的真空罐辅助；抽真空的效率倍增，有利于内锅的深度真空和灭菌品质。内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅的真空度突变，真空度突变导致流场变化，有助于排出内锅死角和待灭菌器械微小空隙的空气，灭菌品质更上一层楼。

附图说明

图1(a)是真空罐辅助真空泵抽真空的灭菌器原理框图；

图1(b)是传统脉动真空灭菌器的管路图；

图1(c)是真空罐辅助真空泵抽真空灭菌器的管路简图；

图2是内锅压力传感器的电路图；

图3是内锅温度传感器的电路图；

图4是内锅排气电磁阀驱动模块的电路图；

图5是真空泵驱动模块的电路图；

图6是真空罐辅助真空泵抽真空的灭菌流程工序图；

图7(a)是灭菌流程工序和真空泵运行的甘特图；

图7(b)是传统脉动真空工序的内锅压力变化曲线图；

图7(c)是真空罐辅助真空泵抽真空的脉动真空工序内锅压力变化曲线图。

具体实施方式

如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器由外锅压力和温度传感器组100、内锅压力和温度传感器组200、外锅阀组300、内锅阀组400、真空泵500、真空罐阀组和压力传感器600、主控模块700、通信模块800组成，灭菌器采用内/外锅的双锅体结构，真空罐为密闭罐体，蒸汽发生器提供灭菌器的高压蒸汽；外锅压力和温度传感器组100包括外锅压力传感器110、外锅温度传感器120，内锅压力和温度传感器组200包括内锅压力传感器210、内锅温度传感器220，外锅阀组300包括外锅蒸汽进气比例阀310、外锅排气电磁阀320、外锅疏水电磁阀330，内锅阀组400包括内锅蒸汽进气比例阀410、内锅排气电磁阀420、内锅真空电磁阀430、内锅空气进气电磁阀440和干燥过滤器441，真空罐阀组和压力传感器600包括真空罐进气电磁阀610、真空罐真空电磁阀620、真空罐压力传感器630；内锅真空管线经内锅真空电磁阀430接真空泵500，真空罐真空管线经真空罐真空电磁阀620接真空泵500，内锅真空管线的出口经真空罐进气电磁阀610、接真空罐真空管线的出口；内锅空气进气电磁阀440经干燥过滤器441与大气相通；

外锅压力和温度传感器组100、内锅压力和温度传感器组200、外锅阀组300、内锅阀组400、真空泵500、真空罐阀组和压力传感器600与主控模块700相连，主控模块700经通信模块800、与监控中心相连；外锅压力传感器110、外锅温度传感器120、内锅压力传感器210、内锅温度传感器220分别接入端子AI₁₁₀、AI₁₂₀、AI₂₁₀、AI₂₂₀，外锅蒸汽进气比例阀310、外锅排气电磁阀320、外锅疏水电磁阀330分别接入端子AO₃₁₀、DO₃₂₀、DO₃₃₀，内锅蒸汽进气比例阀410、内锅排气电磁阀420、内锅真空电磁阀430、内锅空气进气电磁阀440分别接入端子AO₄₁₀、DO₄₂₀、DO₄₃₀、DO₄₄₀，真空泵500的控制端接入端子DO₅₀₀，真空罐进气电磁阀610、真空罐真空电磁阀620、真空罐压力传感器630分别接入端子DO₆₁₀、DO₆₂₀、AI₆₃₀；真空罐压力传感器630安装在真空罐内壁；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，灭菌全流程中真空泵连续运行，内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅真空度突变，加速内锅死角和灭菌器械微小空隙空气的排出。

说明1：考虑表述的完整性，简述传统脉动真空灭菌器的组成。真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器增设真空罐、真空罐阀组和压力传感器，辅助真空泵抽真空。鉴于表述简洁性，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器与传统脉动真空灭菌器的相同部分，以及通信模块、监控中心，均属公知知识范畴，文中只提及不展开；图1(c)仅呈现传统脉动真空灭菌器上新增的管路图。此外，主控模块、灭菌器的温控和故障检测降级运行，文中亦只提及不展开；文中提及不展开的内容，图中用虚框标注以示区别。

如图2所示，内锅压力传感器210以内置信号调理电路的MPX5700AP芯片为核心，MPX5700AP脚2、3分别接地、5V，R₂₁₀、C₂₁₀、端子AI₂₁₀相连，R₂₁₀的另一端接MPX5700AP脚1、C₂₁₀的另一端接地；MPX5700AP的输出信号经R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后接端子AI₂₁₀，主控模块700AD转换R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后的信号；外锅压力传感器110、真空罐压力传感器630，与内锅压力传感器210相同，输出信号滤波处理后分别接端子AI₁₁₀、AI₆₃₀。

如图3所示，内锅温度传感器220以脉宽调制PWM输出方波信号的TMP05/06芯片为核心，TMP05/06脚3和4、5分别接地、5V，TMP05/06脚1接端子AI₂₂₀；主控模块700的计数器0、1初始化，通过端子AI₂₂₀拉为低电平、然后释放，置高电平；计数器0工作、计时T_H；通过端子AI₂₂₀再置低电平，计数器1启动，计时T_L；根据公式得t(℃)＝421–751×T_H/T_L；外锅温度传感器120与内锅温度传感器220相同，外锅温度传感器120的输出信号接端子AI₁₂₀。

如图4所示，内锅排气电磁阀420的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2、经内锅排气电磁阀420的电磁线圈、与市电AC的另一端相连；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₄₂₀集电极相连，三极管Q₄₂₀发射极经R₄₂₁接地、三极管Q₄₂₀基极经R₄₂₂接端子DO₄₂₀；内锅真空电磁阀430和内锅空气进气电磁阀440的驱动模块、外锅排气电磁阀320和外锅疏水电磁阀330的驱动模块、真空罐进气电磁阀610和真空罐真空电磁阀620的驱动模块、与内锅排气电磁阀420的驱动模块相同，输出信号分别接端子DO₄₃₀、DO₄₄₀，DO₃₂₀、DO₃₃₀，DO₆₁₀、DO₆₂₀；

外锅蒸汽进气比例阀310、内锅蒸汽进气比例阀410内嵌信号调理模块，分别接入端子AO₃₁₀、AO₄₁₀。

如图5所示，真空泵500的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2与真空泵500电源的一端相连，真空泵500电源的另一端接市电AC的另一端；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₅₀₀集电极相连，三极管Q₅₀₀发射极经R₅₀₁接地、三极管Q₅₀₀基极经R₅₀₂接端子DO₅₀₀。

说明2：出于易记易读考量，文中电磁阀均为常闭型，即失电闭合(断)、得电开启(通)；从安全和节能考量，“常闭型”往往非最佳选择。

如图6所示，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌方法流程包括准备工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序、升温升压工序、恒温灭菌工序、排气工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序、无菌工序，全流程共计七工序；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序涉及3个脉动循环，每个脉动循环由蒸汽对内锅升温加压、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序涉及3个循环，每个循环由真空罐辅助真空泵对内锅抽真空、空气对内锅干燥加压两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散。

说明3：不失一般性，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序，以及真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序，均以3个循环为例，实际操作时应按需调整。源由论述层次的考量，引入虚拟端子AI_xxx、AO_yyy、和DO_zzz；虚拟端子的命名规则：首字母A(analog)、D(digital)，第2字母I(input)、O(output)，第3、4、5下标序号＝设备序号；信号的输入/出，参照主控模块的MCU；以端子AI₂₁₀为例：设备序号是210，即内锅压力传感器；A＝模拟量；I＝输入至MCU。

如图7(a)、图7(b)、图7(c)、图6、图1(c)所示，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌方法流程七工序分别耗时⊿t₁、⊿t₂、⊿t₃、⊿t₄、⊿t₅、⊿t₆、⊿t₇，⊿t₂＝3×(⊿t₂₁+⊿T₂₂)、⊿t₆＝3×(⊿T₆₁+⊿t₆₂)，⊿t₂₁是蒸汽对内锅升温加压步骤耗时、⊿T₂₂是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时，⊿T₆₁是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时、⊿t₆₂是空气对内锅干燥加压步骤耗时；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌全流程中，真空泵对真空罐抽真空耗时T_罐＝⊿t₁+3×⊿t₂₁+⊿t₃+⊿t₄+⊿t₅+3×⊿t₆₂+⊿t₇、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空耗时T_锅＝3×⊿T₂₂+3×⊿T₆₁，传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空耗时t_锅＝3×⊿t₂₂+3×⊿t₆₁，⊿t₂₂》⊿T₂₂、⊿t₆₁》⊿T₆₁，t_锅＞＞T_锅；传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空至101.33-94.33Kpa，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器深度真空至101.33-96.33Kpa；灭菌全流程中真空泵连续运行模式取代了传统的间歇运行模式；

在真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序中，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，若内锅气压大于真空罐气压，内锅真空电磁阀430和真空罐进气电磁阀610得电、真空罐真空电磁阀620失电、内锅蒸汽进气比例阀410关闭；若内锅气压小于等于真空罐气压，内锅真空电磁阀430得电、真空罐进气电磁阀610和真空罐真空电磁阀620失电、内锅蒸汽进气比例阀410关闭；真空泵对真空罐抽真空时，真空罐真空电磁阀620得电、内锅真空电磁阀430和真空罐进气电磁阀610失电，内锅蒸汽进气比例阀410全开；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序类同。

Claims

1.一种真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器，其特征在于灭菌器由外锅压力和温度传感器组(100)、内锅压力和温度传感器组(200)、外锅阀组(300)、内锅阀组(400)、真空泵(500)、真空罐阀组和压力传感器(600)、主控模块(700)、通信模块(800)组成，灭菌器采用内/外锅的双锅体结构，真空罐为密闭罐体，蒸汽发生器提供灭菌器的高压蒸汽；外锅压力和温度传感器组(100)包括外锅压力传感器(110)、外锅温度传感器(120)，内锅压力和温度传感器组(200)包括内锅压力传感器(210)、内锅温度传感器(220)，外锅阀组(300)包括外锅蒸汽进气比例阀(310)、外锅排气电磁阀(320)、外锅疏水电磁阀(330)，内锅阀组(400)包括内锅蒸汽进气比例阀(410)、内锅排气电磁阀(420)、内锅真空电磁阀(430)、内锅空气进气电磁阀(440)和干燥过滤器(441)，真空罐阀组和压力传感器(600)包括真空罐进气电磁阀(610)、真空罐真空电磁阀(620)、真空罐压力传感器(630)；内锅真空管线经内锅真空电磁阀(430)接真空泵(500)，真空罐真空管线经真空罐真空电磁阀(620)接真空泵(500)，内锅真空管线的出口经真空罐进气电磁阀(610)、接真空罐真空管线的出口；内锅空气进气电磁阀(440)经干燥过滤器(441)与大气相通；

外锅压力和温度传感器组(100)、内锅压力和温度传感器组(200)、外锅阀组(300)、内锅阀组(400)、真空泵(500)、真空罐阀组和压力传感器(600)与主控模块(700)相连，主控模块(700)经通信模块(800)、与监控中心相连；外锅压力传感器(110)、外锅温度传感器(120)、内锅压力传感器(210)、内锅温度传感器(220)分别接入端子AI₁₁₀、AI₁₂₀、AI₂₁₀、AI₂₂₀，外锅蒸汽进气比例阀(310)、外锅排气电磁阀(320)、外锅疏水电磁阀(330)分别接入端子AO₃₁₀、DO₃₂₀、DO₃₃₀，内锅蒸汽进气比例阀(410)、内锅排气电磁阀(420)、内锅真空电磁阀(430)、内锅空气进气电磁阀(440)分别接入端子AO₄₁₀、DO₄₂₀、DO₄₃₀、DO₄₄₀，真空泵(500)的控制端接入端子DO₅₀₀，真空罐进气电磁阀(610)、真空罐真空电磁阀(620)、真空罐压力传感器(630)分别接入端子DO₆₁₀、DO₆₂₀、AI₆₃₀；真空罐压力传感器(630)安装在真空罐内壁；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，灭菌全流程中真空泵连续运行，内锅气体向真空罐扩散的瞬间，内锅真空度突变，加速内锅死角和灭菌器械微小空隙空气的排出。

2.根据权利要求1所述的真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器，其特征在于所述的内锅压力传感器(210)以内置信号调理电路的MPX5700AP芯片为核心，MPX5700AP脚2、3分别接地、5V，R₂₁₀、C₂₁₀、端子AI₂₁₀相连，R₂₁₀的另一端接MPX5700AP脚1、C₂₁₀的另一端接地；MPX5700AP的输出信号经R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后接端子AI₂₁₀，主控模块(700)AD转换R₂₁₀C₂₁₀滤波处理后的信号；外锅压力传感器(110)、真空罐压力传感器(630)，与内锅压力传感器(210)相同，输出信号RC滤波后分别接端子AI₁₁₀、AI₆₃₀。

3.根据权利要求1所述的真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器，其特征在于所述的内锅温度传感器(220)以脉宽调制PWM输出方波信号的TMP05/06芯片为核心，TMP05/06脚3和4、5分别接地、5V，TMP05/06脚1接端子AI₂₂₀；主控模块(700)的计数器0、1初始化，通过端子AI₂₂₀拉为低电平,然后释放，置高电平；计数器0工作、计时T_H；通过端子AI₂₂₀再置低电平，计数器1启动，计时T_L；根据公式得t(℃)＝421–751×T_H/T_L；外锅温度传感器(120)与内锅温度传感器(220)相同，外锅温度传感器(120)的输出信号接端子AI₁₂₀。

4.根据权利要求1所述的真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器，其特征在于所述的内锅排气电磁阀(420)的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2、经内锅排气电磁阀(420)的电磁线圈、与市电AC的另一端相连；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₄₂₀集电极相连，三极管Q₄₂₀发射极经R₄₂₁接地、三极管Q₄₂₀基极经R₄₂₂接端子DO₄₂₀；内锅真空电磁阀(430)和内锅空气进气电磁阀(440)的驱动模块、外锅排气电磁阀(320)和外锅疏水电磁阀(330)的驱动模块、真空罐进气电磁阀(610)和真空罐真空电磁阀(620)的驱动模块、与内锅排气电磁阀(420)的驱动模块相同，输出信号分别接端子DO₄₃₀、DO₄₄₀，DO₃₂₀、DO₃₃₀，DO₆₁₀、DO₆₂₀；

外锅蒸汽进气比例阀(310)、内锅蒸汽进气比例阀(410)内嵌信号调理模块，分别接入端子AO₃₁₀、AO₄₁₀。

5.根据权利要求1所述的真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器，其特征在于所述的真空泵(500)的驱动模块以220D02交流固态继电器SSR为核心，市电AC的一端与交流固态继电器SSR的交流端1相连，交流固态继电器SSR的交流端2与真空泵(500)电源的一端相连，真空泵(500)电源的另一端接市电AC的另一端；交流固态继电器SSR的直流“+”端接24V，交流固态继电器SSR的直流“-”端与三极管Q₅₀₀集电极相连，三极管Q₅₀₀发射极经R₅₀₁接地、三极管Q₅₀₀基极经R₅₀₂接端子DO₅₀₀。

6.一种使用如权利要求1所述真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器灭菌方法，其特征在于：方法流程包括准备工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序、升温升压工序、恒温灭菌工序、排气工序、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序、无菌工序，全流程共计七工序；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序涉及3个脉动循环，每个脉动循环由蒸汽对内锅升温加压、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序涉及3个循环，每个循环由真空罐辅助真空泵对内锅抽真空、空气对内锅干燥加压两个步骤组成，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空时，内锅气体的一路由真空泵抽出，另一路向高真空度的真空罐扩散；

真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌方法流程七工序分别耗时⊿t₁、⊿t₂、⊿t₃、⊿t₄、⊿t₅、⊿t₆、⊿t₇，⊿t₂＝3×(⊿t₂₁+⊿T₂₂)、⊿t₆＝3×(⊿T₆₁+⊿t₆₂)，⊿t₂₁是蒸汽对内锅升温加压步骤耗时、⊿T₂₂是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时，⊿T₆₁是真空罐辅助真空泵对内锅抽真空步骤耗时、⊿t₆₂是空气对内锅干燥加压步骤耗时；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的灭菌全流程中，真空泵对真空罐抽真空耗时T_罐＝⊿t₁+3×⊿t₂₁+⊿t₃+⊿t₄+⊿t₅+3×⊿t₆₂+⊿t₇、真空罐辅助真空泵对内锅抽真空耗时T_锅＝3×⊿T₂₂+3×⊿T₆₁，传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空耗时t_锅＝3×⊿t ₂₂+3×⊿t ₆₁，⊿t ₂₂》⊿T₂₂、⊿t ₆₁》⊿T₆₁，t_锅》T_锅；传统的脉动真空灭菌器对内锅抽真空至101.33-94.33Kpa，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空灭菌器深度真空至101.33-96.33Kpa；灭菌全流程中真空泵连续运行模式取代了传统的间歇运行模式；在真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的脉动真空工序中，真空罐辅助真空泵对内锅抽真空，若内锅气压大于真空罐气压，内锅真空电磁阀(430)和真空罐进气电磁阀(610)得电、真空罐真空电磁阀(620)失电、内锅蒸汽进气比例阀(410)关闭；若内锅气压小于等于真空罐气压，内锅真空电磁阀(430)得电、真空罐进气电磁阀(610)和真空罐真空电磁阀(620)失电、内锅蒸汽进气比例阀(410)关闭；真空泵对真空罐抽真空时，真空罐真空电磁阀(620)得电、内锅真空电磁阀(430)和真空罐进气电磁阀(610)失电，内锅蒸汽进气比例阀(410)全开；真空罐辅助真空泵对内锅抽真空的干燥工序类同。