床温对氮氧化物生成的影响（浓度和冷凝对气态过氧化氢）

Some manufacturers prefer subvisible condensation, whereas others prefer dry processes where humidity is maintained far from condensation.

However, dripping condensation should be avoided due to potentially negative effects on aeration time, materials and uniform decontamination efficiency.

摘要：

本研究通过各项实验找出了用VHP作表面生物净化时几个重要的影响因子。使用大于106的嗜热脂肪芽孢杆菌（以下简称BI）进行挑战，开发和测试了一系列不同浓度H2O2的净化周期，经过调查相对湿度以及气态H2O2的浓度，并对比各种消毒剂露点的分析来评估其影响力。结果表明增加气态H2O2的浓度和高湿度都会导致试验菌更快的失活。并且气态H2O2浓度越高，灭活效果与湿度越无关。而低浓度的H2O2在高湿度情况下也能达到同样的杀灭效果。

对于要在较短时间内实现灭活，不可见的冷凝 Subvisible1 Condensation 是必要的（而可见的冷凝却并不会进一步提高杀孢子的活性）。所以，气态的H2O2其浓度并不是最重要的，根本上来说H2O和H2O2在作用表面上的分子沉积才是微生物失活的决定因素

1. 材料和方法

实验设计

实验包括了以下调查方向和内容：

• 有Tyvek纸包装的BI的D值研究, 涵盖4个湿度范围HL(Humidity Levels)和3个H2O2浓度范围，主要从下面三方面看对D值的影响：

• H2O和H2O2的浓度
  
• H2O2的消耗
• 冷凝

• 不含Tyvek纸包装的BI的D值研究（涵盖4个湿度范围HL 和2个H2O2浓度范围）
• 用最可能数（MPN）方法考察灭活动力学涵盖4个湿度范围和1个H2O2浓度范围）

生物净化系统

隔离器和VHP单元

实验使用的是带5个手套口，体积约7.5立方的硬墙隔离器。环境温度控制在22±2度。VHP单元采用的是BOSCH的SafeVAP发生器（通过闪蒸的方式来汽化H2O2）。可定制化的在隔离器内部进行生物净化的湿度和H2O2浓度。采用的是35%的H2O2（品牌：Interox SG-35, Solvay Chemicals GmbH, Rheinberg），调节湿度的蒸发水为高效液相色谱梯度水（Carl Roth, Karlsruhe）。

生物净化周期包含了4个步骤，如Fig.1.

在第一阶段 -preparation phase，隔离器内除湿使相对湿度降至20%才开始加热H2O2。第二阶段 -conditioning phase，注入大量的气态H2O2，使腔体内快速达到需要的浓度范围。第三阶段 -bio-decontamination，持续注入气态H2O2，以保障被消耗掉的H2O2及时得到补给，以维持腔体内在其需要的恒定的浓度范围。最后一个阶段 -aeration，通风将H2O2全部排出。

为了进行这项研究，我们定制开发了12种组合气体来进行生物净化。详见Table 1。

举个例子，见Fig.2.在湿度水平为HL2以及三种不同浓度H2O2（400ppm, 600ppm, 800ppm）的条件下其浓度曲线如下。

而另一个例子，见Fig.3. 在H2O2浓度固定为600ppm，但采用不同湿度条件HLs 1-4 的情况下，H2O的浓度曲线如下。

生物实验流程

通过将试验菌暴露在隔离器内不同组合条件下的生物净化中，来考察和评估不同条件灭活效果。采用的BI是Geobacillus stearothermophilus American Type Culture Collectionno.12980.孢子数在2.4x106，其包装的Tyvek纸是1073B医用级TyvekTM制造商为 Apex Laboratories, Sanford, NC, USA。本研究所用的所有BI均为同一批次。

D值

D值是指暴露在给定的灭活条件下，孢子数降低1个对数或者90%所用的时间，以分钟为单位。所有BI从一开始就放入隔离器内进行灭活。每隔一分钟取出5个BI，通过无菌的传递方式分别放入带有3mL无菌培养基管中，接种并在55度下培养7天。每天观察并记录是否有生长。最后通过Holcomb–Spearman–Karber的方式进行计算，得到D值。12种不同组合条件，每种条件下均重复试验几次，每次试验都有一个D值产生，每种条件至少有3个D值结果。部分试验还用到了不含Tyvek包装的BI（其他条件均一样）。

2. 结果和讨论

生物净化周期

从前面Fig.2可见，在不同H2O2浓度下，H2O的浓度是可重现的。在其他几种组合条件下也得出了一样的结果。同时，Fig.2也证明了H2O2的浓度在整个周期内生物净化的时间内是恒定的。而H2O的浓度，由于生物净化阶段H2O2注入的速率降低，以及腔体内的温度由最开始的22度上升到27度，随着时间的推移，H2O的浓度是略有下降的。

图Fig.3绘制了4种HLs情况下在生物净化阶段H2O浓度随时间变化的趋势。可见，1-4的趋势图很类似，达到一种稳定的状态。尽管BIs的暴露条件并不是完全由H2O浓度决定的，但由于HLs 1-4中的水浓度趋势相似，可以比较不同HLs下的D值。

H2O和H2O2的浓度

在本研究中，D值提供了一种在不同灭菌条件对比灭活效率的方法。表Table 2总结了研究中所有情况下的D值。

以下图Fig.4,5,6显示，确定的D值是针对400, 600和800 ppm H2O2 Cycle的水浓度绘制的。数据点代表D值的平均值和对每一组水和过氧化氢浓度确定的平均水浓度。Y轴误差条显示计算出的D值的标准偏差。

这三张图谱证明了，证明H2O2的浓度是灭活效果的一个重要因素，但D值靠近于HLs上升区域。低H2O2气体浓度（400ppm），需要较高的湿度以达到与高气体浓度（800ppm）相同的杀伤率。同时，所有实验都证明，随着腔体内H2O浓度的增加，杀孢子活性也随之增加的。这可以解释为由于H2O和H2O2在隔离器内饱和而发生的强化冷凝事件。表面冷凝的过程是一系列连续的步骤，首先是气体分子的吸附，然后是薄膜的形成和生长，最后是液滴的发展。过氧化氢水溶液在腔室表面形成并伴有微观沉积的过程可以称为“微冷凝”。

3. 结论

从本研究中展现的结果可以看出，成功地灭活嗜热芽孢杆菌孢子的几个参数的组合是必需的，其对于相对湿度、过氧化氢蒸气浓度和冷凝水平是很敏感的。

较高的湿度和过氧化氢浓度可促进微生物灭活率。根据观察可知，主要影响灭活的因子应是水和过氧化氢分子在材料表面上整体沉积的状态。对于800ppm H2O2浓度条件，失活率与相对湿度无关。在较低的H2O2浓度下，较高的湿度反而能促进灭活，达到与较低湿度但较高的H2O2浓度条件下相当的灭活效果。这表明，通过不同的循环开发方法可以实现有效的微生物灭活。

不可见冷凝（即微冷凝）可提高灭活率，但应避免滴状冷凝，因为滴状冷凝可能对材料、通风时间和生物净化均一性产生负面影响。

来源：拾西老师、杰西卡0502

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