压力蒸汽灭菌器的基本原理是利用高温高压的 水蒸汽对灭菌物质进行灭菌处理, 操作简单, 效果良好, 因此是医疗单位和实验室常用的灭菌设备。 由于压力蒸汽灭菌器设计的固有原因, 对固态物质 的灭菌安全可靠, 但不易处理液态物质。如果对液 态物质进行灭菌处理, 很容易造成安全事故的发 生。笔者亲历或目睹了利用蒸汽灭菌器对液态物质 灭菌处理险些酿成安全事故的现象。对压力蒸汽灭 菌器的结构进行了分析, 仔细观察了压力蒸汽灭菌 器的工作运行状态, 分析了对液态物质灭菌处理易 造成安全事故的根本原因, 得出要慎用压力蒸汽灭 菌器对液态物质进行灭菌处理的结论。

1　压力蒸汽灭菌器的结构和工作原理 压力蒸汽灭菌器的结构如图 1所示 , 主要有外筒、 上盖和内筒组成, 外筒和上盖用紧固螺栓连接 起来, 外筒底部装有电热管, 上盖安有限压阀和压 力表。电热管的作用是加热外筒底部的水, 使其产 生蒸汽, 压力表显示灭菌器内部的压力, 限压阀出 厂时已经调试好, 限制灭菌器的工作压力。 工作时, 先在外筒底部加入足量的水, 再在内 筒中放入待灭菌处理的物品, 盖上上盖, 拧紧紧固 螺栓, 后使电热管通电加热, 产生大量的蒸汽。灭 菌器内部压力上升, 由于限压阀的作用使压力保持 在一定的范围内, 现用的灭菌器压力范围一般为 0. 14～ 0. 165 MPa。在此压力下保持一定的时间, 从 而实现对内筒中物品灭菌的目的。

2　运行状况的观察 通电加热后, 压力表的指针开始偏转, 表明灭 菌器内的压力逐步上升, 当压力超过 0. 15 MPa 时, 限压阀突然打开, 释放出大量的蒸汽, 压力表指针 很快从 0. 15 MPa 下降到 0. 14 MPa, 限压阀关闭。 压力表指针开始由 0. 14 MPa 慢慢上升, 待指针再 次超过 0. 15 MPa 时, 限压阀又突然打开, 释放出 大量的蒸汽, 压力表指针又很快下降到 0. 14 MPa, 限压阀关闭……灭菌的时间即保压时间从限压阀第 一次打开之时开始计算。

3　对液态物质灭菌时所发生的现象 由于某个实验需要对某一种有粘性的液态物质 灭菌, 于是就利用蒸汽灭菌器进行灭菌处理, 采用 了三种方案, 最终都出乎意料, 并险些造成安全事 故。 现象之一　把待灭菌的液态物质装在敞口的容 器中, 放入灭菌器进行灭菌处理。结果容器中的液 态物质减少了三分之一强。 现象之二　用数层塑料薄膜紧紧封住容器的开 口, 放入灭菌器进行灭菌处理。结果封口的塑料薄 膜中间破裂, 容器中的液态物质仍然减少了三分之 一强。 现象之三　把待灭菌的液态物质装入磨口瓶 中, 旋紧瓶盖, 放入灭菌器进行灭菌处理。后趁热 从灭菌器中取了磨口瓶, 用手不能开启瓶盖, 于是 用一字型螺丝刀撬, 瓶中的液态物质猛喷向房顶, 瓶盖打到房顶破碎后下落到地板上, 操作的实验人 员脸部被烫伤, 周围实验人员不同程度地被浇, 容 器中的液态物质减少了二分之一强。

4　事故的原因分析

4. 1　沸腾与沸点　沸腾是液体的汽化现象。 它是 大量原子热运动的宏观表现, 当液体从外界得到热 量后, 原子的热运动加剧, 液体内部的压力大于液 体表面即所处环境的压力, 就产生了沸腾现象。因

此, 沸腾的根本原因是分子的热运动, 沸腾的条件 是必须有热量的传递, 沸腾的宏观现象是液体内部 和表面的同时汽化, 液体内部和表面有翻滚现象。 沸腾时的液体温度称为沸点 T。从沸腾的分析可 知, 沸点与周围环境的压和 P 有关, 沸点随压力的 升高而升高, 随压力的降低而降低。即T∝P

4. 2　液体与环境的温度或压力一致时不会产生沸 腾　当用敞口的容器盛装液态物质置于灭菌器中, 在较长的加热和保压过程中, 灭菌器和盛装液态物 质的容器作为一个系统, 处于相对平衡状态, 具有 相同的温度或压力, 也即具有同步增减的温度或压 力。把容器从系统中隔离出来研究, 液体与环境没 有热量的传递, 液体内部和液体表面具有相同的温 度或压力, 所以只要系统中温度或压力相对平衡地 变化, 液体总不会产生沸腾。

4. 3　压力蒸汽灭菌器事故的原因 　现用的压力蒸 汽灭菌器的性能指标之一, 工作压力大多为 0. 14 MPa～ 0. 165MPa, 在保压灭菌过程中, 灭菌器内部 压力达到工作压力的上限 Pmax=0. 165 MPa 限压阀突然打开, 灭菌器内部压力聚然下降为工作 压力的下限 Pmin=0. 14 MPa 其压力差为 ■P=Pmax-Pmin=0. 165 MPa-0. 14 MPa=0. 025 MPa 由于卸压过快, 系统原有的平衡被打破, 此时 盛装液态物质容器的内部仍具有 Pmax的压力, 环境 的压力即液体表面的压力已为 Pmix, 也即液体内部 比表面的压力高出■P。因此, 液体发生沸腾现象, ■P 越大, 沸腾越剧烈。当■P 大到一定数量值时, 容器中的液体产生喷射现象。 由此可以解释: 现象一是由于液体压力内外之差 ■P, 造成液 体的沸腾, 使液体外溢。 现象二是由于液体压力内外之差 ■P, 造成液 体的沸腾, 而瓶口的覆盖物强度低, 被喷出的液流 所破坏。 现象三更为可怕, 液体内部的压力为 Pmax (实 际上随着时间的延长会有所降低) , 与大气的压差 为 ■P=Pmax 在如此之大的压差下, 容器中的液体就会喷薄而 出, 极其容易造成意想不到的安全事故。 至于在本次实验中磨口瓶中的液体没有自发地 破瓶塞而喷出, 是由于磨口和粘性液体的粘接增大 了瓶塞与瓶口的阻力所致。

5　结论 目前所使用的蒸汽灭菌器由于限压阀本身结构的原因, 在对液态物质灭菌时容易造成安全事故, 建议慎用于液态物质的灭菌处理。