在隔离器中使用 VHP 灭菌：优化灭菌周期时间的想法和思考

无菌工业流程可以在隔离器内进行。隔离器是装有高效空气过滤器的机器，可创造一个受控环境：既保护所处理的材料，也保护操作人员，消除内外部的直接接触和所有相关风险。隔离器可以通过一个有效的循环进行净化：本文的目的是向读者提供通过 VHP（汽化过氧化氢）优化循环的一系列想法和思考。

引言

经过验证的灭菌方法必须能够将微生物电荷降低到预设要求，通常称为 6log 的 SAL（稳定性保证水平）。市场上有多种灭菌物质，每种物质都有自己的特点，但过氧化氢溶液有许多优点：低浓度时就能对多种微生物产生明显的杀菌效果，并能降解成无毒的副产品。

自上世纪 80 年代以来，过氧化物在隔离器灭菌中的使用日益普及，成为 "卓越 " 的灭菌系统。该工艺的有效性 / 优化取决于多个因素，尤其是以下因素：

1. 如何将过氧化物引入舱内
2. 如何使其尽可能有效
3. 如何以可接受的水平清除残留物

在任何情况下，都有一些一般性问题需要考虑。在本文中，我们提请注意其中的 4 个方面：

• 注入类型
• 注入方式
• 注射方法
• 流程各阶段的目的、限制和策略

注入类型

隔离器在工艺流程和外部环境之间提供了一道物理屏障。在标准隔离器通风条件下，入口空气穿过 HEPA（高效微粒空气过滤器）过滤器，进入操作室。出去的空气则穿过其他过滤器，进入通风管道。由于采用了这种通风方式，因此有两种方法可以将过氧化物导入操作室：一种是 "全腔注入 "，即 VHP 管道与通风系统相连；另一种是 "直接注入 "，即 VHP 管道直接与操作室相连。

• 全空气喷射：蒸汽穿过 HEPA 过滤器进入室内，由于部分过氧化物会使过滤器基质饱和，因此会增加几个小时的循环时间。在这种模式下，可以使用 PTFE 过滤器来减少 VHP 的吸收。
• 直接注入：蒸汽直接从腔室进入，只与过滤器表面接触，过滤器不会被穿过，因此会达到饱和。

注入方法

当试图使用一台发生器对多个孤立的环境进行净化时，主要目的是节省基础设施和总 周期时间。可以采用的方法是顺序或间隔系统。

按顺序使用的发生器在整个循环时间内的平均运行时间不到 10%：总循环时间是所有单个循环时间的总和。在时间间隔法中，发生器的使用时间为 100%，而在 HOT AIR-VHP 交替时间法中，浓度在各个腔室之间均匀上升，通过时间间隔以及空气和温度流对体积进行补偿：总循环时间等于一个腔室的循环时间。

电离

说明 电离产生的自由基能增强过氧化物的作用，并能迅速消除污染。特殊的喷嘴会产生细雾，其中含有高浓度的氧活性物质。因此，使用电离喷射器可将液体以微滴的形式直接引入室内激活。

优点和缺点：它不能以雾化形式运输，因此需要注入腔室。它在低浓度时非常有效，可以实现非常快的循环，但需要仔细定位和确定喷嘴的大小。

各阶段的目的、限制和策略

以上分析的所有方面都会影响循环的各个阶段，通常包括 4 个阶段：除湿、调节、灭菌和通风。

第 1 阶段：除湿

这一阶段包括创造净化所需的初始条件，使用除湿机调节相对湿度。

优化因素：

• 使用暖通空调（HVAC）或外部除湿机作为预处理系统，以比过氧化物发生器更高的流速对空气进行除湿。
• 在非干燥工艺中去除这一阶段，估计在 1 米的隔离环境中可节省约 10 分钟的时间。

第二阶段：调节

在这一阶段，隔离器内的过氧化物浓度达到确保 "杀灭 " 效果所需的浓度。

在干式和湿式方法中：

• 管道内不能超过凝结点限制，因此（尤其是在湿法情况下）VHP 不能凝结。
• 需要大量的高速气流，以防止与连接管壁发生热交换，降低冷凝的可能性。

在电离方法中：

• 通常直接插入腔体内的喷射器的功率是有限的。它们不能直接在 "会被清洗 " 的材料旁边进行雾化。

在任何运行模式下，相位都非常快。

第 3 阶段：灭菌

在这一阶段，H2O2 的浓度在达到所需的 SAL 值所需的全部时间内保持稳定。通常使用化学（CI）和生物（BI）性能指标来验证循环的有效性。BIs 被放置在舱内并被净化。在周期结束时，收集生物指示剂并进行培养，以验证没有微生物生长，从而证明灭菌周期的有效性。

• 杀灭 " 越有效，阶段就越短。湿式微缩比干式微缩更快地减少微生物电荷；
• 离子化方法中的活性物质可确保在浓度低得多的情况下实现非常快的阶段。

这是最关键的阶段，因为有必要了解何时达到 SAL，如果不考虑以下因素，评估相关时间是毫无意义的：

• 使用的生物活性成分类型。每种 BIs 都有自己的种群和抗性（以 D 值报告，D 值等于将种群减少 90% 所需的时间），但不可能确定 BI 失活的准确和可重复的瞬间。如果运输 / 储存的方式不合适，或者接种时产生了重叠层，BI 的抗性就会增加。
• 隔离室中的负载及其分布
• 隔离器的初始条件。

手套箱内的负载分布示例

室外温度和室内初始湿度随时间的变化是难以控制和预测的参数。

第四阶段：通风

工作舱灭菌后，过氧化物的浓度（以 ppm（百万分之一）表示）必须恢复到 OSHA（职业安全和健康管理局）规定的 TLV（阈限值）以下，一般为 1ppm。这一阶段对周期时间影响最大，因为它与空气流量成正比，在很大程度上取决于隔离器，可能需要几分钟到几个小时。

优化因素：

• 可在完全抽排的条件下工作，并对室内空气进行完全更新（如果不能接受将残留的 ppm 直接冲入 HVAC 系统，隔离器可配备额外的催化剂）
• 直接注入室内，防止过滤器饱和
• 使用隔离器低吸收过滤器 / 材料 / 部件。

因此，可以对循环的每个阶段进行时间优化，但不稳定或出现非典型现象的循环不应进行验证。周期时间过短可能会导致出现假阳性 / 阴性或 VHP 被 Bis 涂层材料缓慢释放（去吸收）等现象，从而延长杀灭作用。在周期结束时，BI 会被浸渍，继续受到被截留的 VHP 的影响，其实际净化会在箱体内 "名义 " 周期结束几分钟后结束，包括将其从箱体内取出并培养的时间。另一个风险是验证热参数不稳定的工艺：不同的湿度和初始温度条件可能会导致调节和灭菌阶段出现差异。此外，工艺必须确保所需的 SAL：使用 D 值过低的 BI、在验证过程中使用最小负载以及低估灭菌时间安全系数，都可能导致周期很短但统计结果不显著。最后，在验证过程中，有必要在周期结束时检查腔体内是否有超过 1ppm 的 VHP 残留。

结论

使用 VHP 进行净化是一个取决于多种因素的过程，因此不可能事先确定一个 "标准 循环 "：事实上，循环的特点和应遵循的方法本质上取决于隔离器和环境条件。

因此，这是一个需要根据具体情况进行优化的过程，需要使用不同的技术，并始终努力优化其性能，避免潜在风险。