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Beschreibung Sterilisationsverfahren und Sterilisator Für diese Anmeldung
wird die Priorität vom 18. Juli 1963 aus der amerikanischen Patentanmeldung Ser.
No. 295 984 in Anspruch gencommen. Di vorligenden Erfindung betrifft Sterilisatorsysteme,
insbesondere eMn Dampfdrucksterilisator unter Anwendung eines p r wrlodlsohz dampfdrukcs
in der Kamer.
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Es gibt zwei allgemeine Einteilungen fUr Sterilisationsverfahren :
erstens die Vorvakuummethode und zweltens die Verdrängungsmethode.
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Der Grundunterschied zwischen dem Vorvakuumdampfsterilisationssystem
und allen anderen Systemen liegt in der aboluten Abhgngigkeit des Vorvakuumsterilisatioussystems
von einem Pumpsystem zur Entfernung von Restluft aus der zu sterilisierenden FUllung.
Die Entfernung von Luft aus dem Sterilisator und der FUllung wird als erstes Erfordernis
bel der Sterilialerung von Textilien und anderen porösen Materialien angefuhrt.
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In Vorvakuum-Dampfsterilisationssystemen wird Luft vom Sterilisator
duroh eine kraftige Pumpe entfernt, welche den absoluten Druck auf einige Millimeter
Hg herabsetzt, bevor Dampf eingelassen wird. Man nimmt an, dass dies die einsige
Arbeitsweise ist, welche die Wirkungen von schlechtem Füllen oder übermässigem Füllen
von Sterilisatoren ausgleichen kann.
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Bei der Verdrängungsmethode wird Luft von der Füllung duroh Schwerkraft,
nämlich dem Dichteunterschied zwischen kalter Luft und Dampf, entfernt. Diese Arbeitsweise
ist nur wirksam, wenn der Sterilisator sorgfältig gefüllt wird.
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Bei der Sterilisierung von Krankenhausbedarf und dergleichen will
man eine möglichst kurze FUllungsverzogerung im Sterillsationsprozess haben, da
dies die gesamte Sterilisationsperiode verkürzt. Füllungsverzögerung ist die Zeitspanne
zwischen dem Zeitpunkt, wo eine gegebene brauchbare Dampfstein rilisationstemperatur,
z. B. ca. 120°C (250°F einer gegebenen Kammer erreicht ist, und dem Zeitpunkt, wo
die ganze Füllung die gleiche Temperatur erreicht.
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Die Vorvakuumsterilisationssysteme haben gegenUber anderen Sterilisationssystemen
aufgrund der kurzen Füllungsverzögerung Vorteile. Wenn ein fast vollständiges Vakuum
hergestellt wird, durchdringt der Dampf die Füllung fast sofort. Bei minimaler Penetrationszeit
kann eine hohe Sterilisationstemperatur mit entsprechender Herabsetzung der Aufenthaltszeit
und der Sicherheitsspanne angewandt werden. Demgemäss kann die Zeit der vollstanidigen
Sterilisationsperiode herabgesetzt werden.
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Sowohl die Vorvakuumnethode als auch die Verdrangungsmethode haben
Nachteile. Bin Vorvakuumssystem erfordert fUr den richtigen Betrieb ein vakuumdichtes
System mit einem Luftverlust durch Undichtigkeit von nicht mehr als 1 Torr (mm Hg
absolut) je Minute. Grössere Undichtigkeiten als dieser Wert maohen das System fUr
eine wirksame Sterilisation unzuverlässig. Die Steuerungen für die Vorvakuummethode
sind kompliziert und häufigen Störungen unterworfen. Das Vakuumpumpensystem
ist
teuer und in vielen Fällen schwierig zu unterhalten. Die Sterilisation duroh Absinken
infolge des Eigengewichts oder Schwereverdrängung erfordert sorgfältigste Uberwaehung
der Betriebsweise. Sehlechtes FUllen kann die Wirksamkeit der Arbeitsweise aufs
Spiel setzen oder zunichte machen. Um die SterilitKt von grossen FUllungen zu gewährleisten,
sind jedoch lange Zeitspannen bei hoher Temperatur erforderlich, und bei diesen
hohen Temperaturen wird die Lebensdauer von Geweben wegen der Oxydation bei hoher
Temperatur verkürzt. Dies führt zu kostspieligem Ersatz von Krankenhausmaterialien
und erhöht die heute ohnehin steigenden Kosten der Krankenhäuser.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulsationsmethode der Sterilisation.
Die erfindungsgemässe Pulsationsmethode der Sterilisation ist ein zuverlässiger
und wirksamer Komprimiss zwischen der teuren und komplizierten Vorvakuuethode und
der langsamen, von der richtigen Füllung anhängigen, gewebezerstorenden Verdrängungsmethode.
gin Pulsationssterilisator kann die Aufheizzeit der FUllung (dijenige Zeit, bis
die Füllung due gewünschte Sterilisationstemperatur erreicht hat) auf ein Drittel
der mit einem Verdrängunssy6stem erforderlichen Zeit herabsetzen.
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Die erfindungsgemässe Pulsationsmethode der Sterilisation wurde experimentell
so ausgebaut, dass sie von der Arbeitsweise des Einfüllens unabhängig ist und auch
bei unriahtig gefüllten
Steriliaatoren die Sterilität gewährleisten.
Ein Pulaationsaterilisator kann zwei gleichgrosse Verdrängungs-Sterilisatoren bei
einem Frein ersetzen, der nur wenig mehr als der preis einee der ersetsten Sterilisatoren
beträgt. Die Lebensdauer des Qewsbes wird aufgrund der kürzeren Zeit der $inwirkung
hoher Temperatur verlängert. Die Steuervorrichtungen bei der Pulamethode mind einfach,
zuverlässig und leloht erhältlich. Wartungs- und Betriebskosten sind demzufolge
herabgesetzt.
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Demzufolge let on ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Sterilisationsmethode zur Verfugung zu stellen.
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Ein weiterea Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbessorten
DampfaterilisationssystemB.
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Perner lot on ein Ziel der Erfindung, ein Dampfsterilisationssystem
sur Serf~ au stellen, bel welches vor des Einlaasen des Wasserfampfs zur Sterilisation
in mehreren vorbestimmten Zyklen einer Sterilisationskammer Wasserdampf unter Druck
alternierend zugeführt und aus dieser abgelassen wird.
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Bin weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Sterilisationssystems, bei welchem vor der Zufuhr des Gases sur Steriliaation
far mehrere vorbeatimte Zyklen der Sterilisationskammer Oae unter Druck alternierend
zugefthrt
und aus dieser abgelassen wird.
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Ein noch anderes Ziel der Erfindung ist die Bereltatellung eines Dampfsterilisationssystems,
bei welches vor der Zufuhr des Dampfes zur Sterilisation fUr mehrere vorbestimmte
Zyklen ein der Sterilisationskammer/Dampf unter Druck alternierend sugeflirt und
aus dieser abgelassen wird.
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Diese und andere Ziele der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
näher ersichtlich.
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Beispielsweise Ausführungaformen der Erfindung sind in den beigefügten
Zeiohnungen gezeigt, worin : Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung
zur Durchführung der Erfindung ist ; Fig. 2 ein Sohaltsohema einer elektrisohen
Pulasteuersahaltung ist ; und Fig. 3 ein Diagramn der Druok-Zeit-Beziehung lnnerhalb
des Dampfsterilisators in einem erfindungsgemässen Zyklus zeigt.
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Bei der DurchfUhrung der Erfindung ist ein Sterilisationsautoklav
8 mit einem geeigneten Dampfmantel 7 versehen. Eine Dampfeinlassleitung fUr beispielsweise
einen Druok von 4, 2 attl (60 psig) fuhrt durch die Anordnung von Ventile und Rohrleltungen,
die
in Fig. 1 gezeigt Bind, in den Sterilisator. Der Dampf in de Mantel und der Xamrer
des Sterilisators kann duroh Regler 1, 2 und 3 zur Brzielung der gewünschten Sterilisationstemperatur
reguliert werden. Die Schaltung enthElt einen zeitlich gesteuerten Schalter für
die Auslassleitung des pulsierenden Dampfs 4, einen Wählschalter 5 für die Einstellung
der Pulszahl und ein Steuerventil 6 fUr die Sterilisation.
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Der Ausdruok ein Pulls, wie er hier verwendet wird, ist als derjenige
Prozesa definiert, bei welchem der Kammerdruck auf einen gewünschten Wert erhßht
und dann rur eine gegebene Zeitepanne abgelassen wird, wonach Dampf der zugeführt
wird, um den Kammerdruck auf den vorherigen gewünschten Wert zu erhöhen.
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Zum Nachweis der Vorteile des erfindungsgemässen Systems wurden Prüfungen
an Versuchsfüllungen vorgenommen, die aus den folgenden Materialien bestandent 5
Musselintucher (130 Mden je Zoll).
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Jedes Tuch war sechswmal unter Bildung von 64 Schichten je Tuch ausammengefaltet.
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Umschlagtuch aus Doppelmusselin.
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Abmessungen des packens etwa 5" mal 10" mal 14" (12,7 x 25,4 x 35,6
cm).
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Gewicht etwa 3, 7 kg (8 2 pounds).
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Diese Packen hatten eine Dichte von 0, 33 g/oom (20, 6 pounds per
oublc foot). Der obige PrUfpaoken wurde zur Vervollkommnung des Sterilsisationsverfahrens
mit pulsierendem Druck gewählt, da er leioht zu reproduzieren, wirtschaftlich und
in einem kurzen Zyklus sehr sohwierig zu sterilisieren war.
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Packen, wie sie bei diesen Prüfungen verwendet wurden, sind durch
das verdrangungsverfahren in einer normalerweise annehmbaren Zeit nur schwer oder
Uberhaupt nicht zu sterilisieren. Die empfohlene Arbeitsweise PUr routinemassige
verdrangungssterilisation erfolgt mit Paoken, die in ihren Abmessungen nicht grösser
als 12"x 12"x 20" (30, 5 x 30, 5 x 51 cm) sind und 4, 5 bis 5 kg (10-11 pounds)
wiegen, was eine Paokungsdichte im Bereich von 0, 09 bis 0, 1 g/o¢m (6, 0-6, 6 lbs./foot3)
ergibt. zusätzlich zu den dichten PrUfpaoken wurden die PrUffUllungen so zusammengestellt,
dass sie unrichtige FUllarbeitsweisen in der Sterilisationskammer nachahmten, so
dass das Verfahren unter Anwendung pulsierenden Drucks als solches zu bezeichnen
ist, das Sterilität unter den ungünstigsten Bedingungen gewährleistet.
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Die Anzahl der Pulse, der pulsierende Druck des zugeführten Dampfes
und die Pulseteuerstellen wurden alle fl die Bedingungen der schlechtesten FUllung
beatimt, und die bestlten Werte
ergeben den bestmöglichen Kompromiss
zur Erfüllung der Sterilisationserfordernisse unter allen vorauosehbaron Bedingungen.
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Es lot ersichtlich, dass eine besondere Füllung einen besonderen Satz
von Pulabedingungen, die zur Brzielung des kurdesten Sterilisationszyklus angepasst
bond, haben kann. Die hier angegebenen Bedingungen gewährleisten jedoch, dass alle
Oewebe und pröse materialien in dem kürzesten Zyklus für einen weiten Beretoh von
FUllungen und fUr schleohten Betrieb sterilisiert werden und die Zeit ein Drittel
der entaprechenden Aufheizzeit der FUllung fUr ein Verdrängungssystem betragt.
pulsisrender
Zahl der Zahl der durch- durch- Methode der Druck Dampfsufuhr- Pulse vor dichten
schz.Zeit, mchn. Zeit, Sterilisation im Mantel, druck, atü Beginn der Packen bis
121°C bis 132°C atü (paig) Sterilisa- in der (250°F) (270°F) (psig) tionsphase Prüffül0
durch die durch die lung ganze Fül- ganze Füllung er- lung erreicht sind reicht
sind Min.: Sec. Min.:Sec - - 20 61 : 00 Schwereverdrängung 1,27 (18) 4,2 9 1/2 20
20 : 00 pulsierendes Einführen auf 1,27 (60) 1,7 atü (24 psig), Ablassen (18) für
60 sec.
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4,2 9 1/2 20 27 : 30 pulsierendes Einführen auf 1,27 (60) 1,7 atü
(24 psig), Ablassen (18) für 40 sec.
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2,8 9 1/2 20 38 : 00 pulsierendes Einführen auf 1,27 (40) 1,55 atü
(22 psig), Ablassen (18) für 30 sec.
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4,2 9 1/2 20 17 : 47 20 : 07 pulsierendes Einführen auf 2,4 (60) 1,7
atü (24 psig), Ablassen (34) für 60 sec.
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- - 1 29 : 00 Schwereverdrängung 1,27 (18) 4,2 9 1/2 1 10 : 30 pulsierendes
Einführen auf 1,27 (60) 1,7 atü (24 psig), Ablassen (18) für 40 sec.
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4,2 9 1/2 1 12 : 55 pulsierendes Einführen auf 1,27 (60) 1,7 atü (24
psig), Ablassen (18) für 30 sec.
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4,2 9 1/2 1 9 : 36 9 : 50 pulsierendes Einführen auf 1,27 (60) 1,7
atü (24 psig), Ablassen (34) für 40 sec.
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2,8 9 1/2 1 14 : 00 pulsierendes Einführen auf 1,27 (60) 1,7 atü (24
psig), Ablassen (18) für 30 sec.
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Anmerkung : Es kann jeder Druck in der Dampfeinlassleitung über 1,
7 atü (25 psig) angewendet werden, doch setzen höhere Zufuhrdruoke von pulsierendem
und/oder sterilisierendem Dampf die Sterilisationszykluszeit herab.
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Beispiel des Betriebs des Systems unter Anwendung von pulsierendem
Druck Die Figuren 1 und 3 zelgen ein Beispiel der vielen Vorrichtungen, die zur
DurchfUhrung der Erfindung unter Anwendung der Sterilisationsmethode mit pulsierendem
Druck verwendet werden können.
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Zu Beginn der Pulsfolge ist der Sohalter SW1 geschlossen und der Schalter
SW3 wird kurz gedrUckt, um die Kontakte K3 des Schrittschalters K3 zurUckzustellen,
der das Relais Kl absohaltet. Der Strom fliesst durch die e Signallampe fUr den
pulsierenden Hauptstrom und duroh die normalerweise geschloseenen Kontakte Kl und
X2 der SPDT-Relais K1 und K2, um das Magneteinlassventil S1 PUr den pulsierenden
Dampfdruck und den Schrittschalter K3 zu speisen. Der Schrittschalter K3 stellt
die Xontakte K3 auf eine Stellung ein, und dann strNmt Dampf durch das Magnetventil
S1 in die Sterlllsatlonskanmer ein.
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Wenn die Kammer mit Dampf bis zu dem gewünschten Einstellwert,
beispielsweise
1, 7 « 1 (24 psig), gerfüllt ist, schliessen die Kontakte don pneumatischen Schalters
K4 und lassen Strom von den normalerweise geschlossenen Kontakten K1 durch die Kontakte
1 flieseea, ma dan SPDT-Relais K2 und den Zeitgeber TC zu errgen. Bei erregtem Relais
K2 öffnen sich die normalerweise geschlossenen Kontakte K2 und schalten da Mangeteinalssventil
für pulsierenden Dampf 81 und den Dohrlttsohalter K3 ab. Bei geschlossenem Magnetventil
S1 btlrt der Dampf auf, in die Kammer zu strömen. Gleichzeitig aahlieaaen slob die
dorsale geöffneten Kontakte K2 des Relaie K2 und erregen das Magnetablassventil
S2, das die Kaaawr leert. Der Zeltgeber TC, der vorher erregt war, schliesst die
Kontakte TC fUr eine angegebene Auslasszeit, beiapielaweiae 60 8ekunden, während
gleichzeitig die r durch den Dampfablasamagnetschalter S2 den Druck verliert.
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Dleaer Druokverluat stellt den pneumatischen Schalter K4 zurück und
Öffnet die KontakteK4.AmEnde der gewünschten Ablassseit (60 Sekunden) tfflnen aioh
die Kontakte TC des Zeitgebera TC, wobei der Zeitgeber TC und das Relais K2 abschalten.
Die normalerweise offenen und die normalerweise geschlossenen Kontakte K2 des Relaia
K2 kehren in ihre Wormallage zurück, was das Absohalten des Ablasaasgnetschalters
S2, das Einschalten des Dampfeinlassmangetschalters 81 und einen Schritt des Relaia
K3 hervorruft, und die Kammer wird wieder unter Druck geaetzt.
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Diane Polge von VorgSngen wird fortgesetzt, und die Kammer wird nach
einem Druok-Zeit-Progra pulsierendem Dampf ausgesetzt, beispielsweise, wie in Fig.
3 gezeigt ist, bis die Kontakte des Schrittschalters K3 elektrisch mit den Kontakten
der gewählten Pulszahl des wählschalters 8w2 verbunden werden. Zu diesem Zeltpunkt
fluet Strom duroh die Kontakte SW2 und K3 und erregt das SPDT-Relais K1.
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Die normalerweise gesohloseenen Kontakte K1 tfftnen sich und sohalten
die Pulsierungsleitung ab, und die normaleweise geöffneten lContakte K1 des Relais
Kl sohllessen sioh und erregen die Schaltung der Sterilisationsphase des Sterilisators.
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Ara Brode des Sterilisationszyklus wird der Schalter SW1 ge-Öffnet,
und die Schaltung ist nun für einen weiteren Pulsations-Sterilisations-Zyklus bereit.
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Es folgt nun eine Beschreibung der Figuren 1 und 2 : S1 Magneteinlasaventil
für pulsierenden Dampf S2 Magnetauslassventil für pulsierenden Dampf SWI Hauptnetzsohalter
SW2 Wälschalter - Pulszahl 8 Rückstellschalter Kl SPDT-Relais SPDT-Relais
K3
Sohrittschalter K4 pneumatischer Sahalter TC Zeltgeber 1 Druckregler für die Hauptdampfzufuhr
2 Druckregler für den Manteldruck 3 Druckregler für die Pulsationen des Dampfdrucks
4 Zeitschalter für das Auslassen des pulsierenden Dampfes 5 Wählschalter für die
Einstellung der Pulszahl 6 Steuerventil fUr die Sterilisationsphase 7 Dampfmantel
des Sterilisators 8 Sterilisationskammer Die folgenden Beispiele dienen zur Erlluterung
der Erfindung, ohne sie zu beschränken.
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Beispiel 1 a. Dampf wird bei 4,22 atü (60 psig) in die Kammer eingelassen,
bis der Kanmerdruok praktisch 1, 69 atü (24 psig) beträgt. b. Die Dampfzufuhr su
der Kammer wird abgesohaltet, und das Ablassventil wird 60 Sekunden erregt. o. Die
Pulsstufen von (a) und (b) werden wiederholt,
bis die gewünschte
Anzahl von Pulse erreicht ist. Zu dieser Zeitpumlct ist die Pulsationsphase beendet.
d. Damper von 121 °C (250 °F) wird für eine vorbestimmte Sterilisationszeit zugeführt,
beispielsweise für 15 Minutez.
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Beispiel 2 a. Dapf wird bei 4,22 atü (60 psig) in die Kammer eingeleitet,
bis der Kammerdruck praktisch 1, 69 atü (24 psig) beträgt. b. Die su der lCa~r wird
abgesohaltet, und dan Ablasseventil wird 60 Sekunden erregt. o. Die Pulsationsstufen
von (a) und (b) werden wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Pulsen erreicht
ist. Zu dieaeM Zeitpunkt ist die Pulsationsphase beendet. d. Damper von 132 °C (270
°F) wird für eine vorbestimmte Sterilisationszeit, beispielsweise 4 Minuten, eingeletitet.
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Die Temperatur kann bis herab zu 110 °C betragen ; sie kann 138 °C
oder mehr sein.
go wurde gefunden, dass mit dem obigen Verfahren
die Zeit zur Erziolung einer vollständigen Sterilisation auf zumindest ein Drittel
der unter Verwendung eines Verdrttngungssystems erforderlichen Zeit herabgesetzt
werden kann.
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Das erflndungsgemasse System wurde über weite Bereiche von pulsierendem
Dampfdruck von nur 1, 4 atU (20 psig) bis herauf zu 5,6 atü (80 psig) gepfüft. Die
Anzahl der Pulse wurde von 1 bis 27 variiert. Die FUllungen wurden von einer dichten
PrUfpackung bis zu 20 dichten PrUfpaokungen und anderen Paokungen verschiedener
Arten variiert. Der Druok iLs Mantel wurde von 1, 27 bis 2, 4 atü (18 bis 34 psig)
variiert. Ferner wurde wurden die Pteuerstellen bezüglich Druck, Zeit, Temperatur
und Geschwindigkeit des Ablassens aus der Kammer in verschiedenen Maschinengrossen
variiert. Es ist klar, dass der Zyklus zufriedenstellend Uber noch breitere Bereiche
von Abänderungen als den geprüften funktionieren wird.