為什么下排氣式壓力蒸汽滅菌器的常用滅菌溫度是121℃，而不是120℃？
這個(gè)疑問困擾著不少剛進(jìn)入或已經(jīng)進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的從業(yè)人員。答案是：基于下排氣式蒸汽滅菌器的工作原理和發(fā)展過程，所以常用蒸汽滅菌溫度是121℃，而不是120℃。
眾所周知，蒸汽滅菌時(shí)，一般使用帶有壓力的飽和蒸汽作為滅菌介質(zhì)。從滅菌發(fā)展史來看，是由于測(cè)試蒸汽壓力導(dǎo)致了上述這個(gè)答案。
19世紀(jì)，蒸汽動(dòng)力是整個(gè)工業(yè)的基礎(chǔ)，要安全地使用它，需要監(jiān)測(cè)和控制鍋爐壓力。1844年威廉·費(fèi)阿柏恩發(fā)明蘭開夏臥式雙火筒蒸汽鍋爐，并在各個(gè)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。但是由于缺乏合適的蒸汽壓力測(cè)量?jī)x表，常發(fā)生爆炸事故。
圖1 帶有壓力表的蒸汽機(jī)
1850年前后，法國(guó)的天才機(jī)械師E.波登(Eugene Bourdon，1803-1884)發(fā)明了一種就地壓力表，這是用一端固定的“C”型金屬管來感受壓力變化，后人就將這種結(jié)構(gòu)的壓力表測(cè)量元件稱為波登管。“C”型金屬管的橫截面大致是矩形的。受壓后，金屬管尾端的位移通過傳動(dòng)桿、扇形齒輪帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，看指針在刻度盤上的位置就可以讀出壓力值(見圖2)。在許多工藝過程中，壓力是一個(gè)關(guān)鍵的測(cè)量指標(biāo)，用波登管壓力表進(jìn)行就地壓力測(cè)量，操作和維護(hù)設(shè)備的工人就可以經(jīng)常查看、讀取和記錄壓力測(cè)量值，這對(duì)于促進(jìn)當(dāng)時(shí)的鍋爐和蒸汽機(jī)的發(fā)展以及在各行各業(yè)的壓力監(jiān)測(cè)具有很重要的作用[1]。
圖2 波登管就地壓力表外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(1為刻度盤；2為指針；3為波登管；4為傳動(dòng)桿；5為扇形齒輪)
基于Papain早期發(fā)明的壓力鍋，1879年發(fā)明家Chamberland發(fā)明了高壓滅菌器，那時(shí)完全依靠壓力表來控制和測(cè)量滅菌過程。直到1933年，高壓滅菌器才開始使用溫度傳感器，用以監(jiān)測(cè)排水管線的溫度，以確認(rèn)空氣已經(jīng)排出并且蒸汽確實(shí)飽和了[2]。
蒸汽機(jī)的研究是發(fā)展熱力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)分子理論的基礎(chǔ)。雖然蒸汽遠(yuǎn)非理想氣體，但飽和蒸汽中的溫度和壓力之間存在可預(yù)測(cè)的關(guān)系，并且具有良好的傳熱特性。這些可以在標(biāo)準(zhǔn)工程蒸汽表上找到[3]。
飽和蒸汽在傳遞熱量方面非常有效。這就是為什么與相同溫度下的簡(jiǎn)單燒傷相比，燙傷如此嚴(yán)重的原因。這也是飽和蒸汽能快速殺死高壓滅菌器中的耐熱微生物的原因。
我們要先來看psi的定義。海平面上的一個(gè)大氣壓被定義為每平方英寸14.69磅（psi），大氣壓實(shí)際上又受溫度和天氣的影響而變化，但它的變化很小。同國(guó)內(nèi)的四舍五入取整數(shù)的邏輯一樣，國(guó)外的工程師們通常認(rèn)為1個(gè)大氣壓為15 psi。這個(gè)飽和蒸汽壓力完全在多數(shù)蒸汽鍋爐的容量范圍內(nèi)。15 psi的飽和蒸汽會(huì)在大約15分鐘內(nèi)殺死細(xì)菌內(nèi)孢子。因而就形成了一個(gè)合理的滅菌循環(huán)參數(shù)：15 psi持續(xù)15分鐘。
那么，15 psi飽和蒸汽的溫度是多少？是121°C。
這就是為什么我們常用121°C進(jìn)行下排氣蒸汽滅菌。這個(gè)溫度也被逐步寫進(jìn)全球各行業(yè)的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)中，沿用至今。
參考文獻(xiàn)
1.Budenberg RC. A History of Industrial Pressure Measurement. Measurement and Control. 1987;20(8):13-18.
2.https://www.steris.com/healthcare/knowledge-center/sterile-processing/everything-about-autoclaves
3.https://www.engineersedge.com/thermodynamics/steam_tables.html
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
