奥星医用洁净干烤箱的原理与应用

曲广毅

【摘 要】Objective:To analyze the operation principle and property of medical drying sterilizer. The common faults and repair method for automatic controlling and pneumatic system of drying sterilizer are studied. Methods:Taking Austar drying sterilizer as example, based on the dry-heat sterilization principle, the operating process and using notes are described. Based on the operating experience, normal alarm processing, failure recovery and maintenance methods are given. Results:under proper and systemic maintenance, the Austar drying sterilizer can keep normal operating condition for a long time without any accident. Conclusion:as a kind of familiar sterilization equipment, medical drying sterilizer can hold a good operating state for long time with scheduled maintenance, periodic inspection and timely repair.%目的：通过分析医用洁净干烤箱工作原理和特点，研究其自动控制系统和气动系统的常见故障及维修方法。方法：以奥星干烤箱作为研究实例，根据医用洁净干烤箱的高温干热灭菌原理，阐述干烤箱的工作步骤和使用中的注意事项；根据使用经验给出常见报警处理、故障排除和维修方法。结果：奥星干烤箱在正确保养和系统维护下，能够长时间正常运行，无意外情况出现。结论：常用灭菌设备医用洁净干烤箱在使用中应按照规程进行保养维护，定期检查，发现故障及时维修，使其保持长期良好的工作状态。 【期刊名称】《中国医学装备》 【年(卷),期】2013(000)011

【总页数】4页(P63-65,66)

【关键词】医用;干烤箱;故障;维修;报警处理 【作 者】曲广毅

【作者单位】成都生物制品研究所有限责任公司 四川 成都 610023 【正文语种】中 文 【中图分类】R197.39

灭菌器是现代的生物制药企业、医院和菌检实验室等的常用设备，分为湿热灭菌器和干热灭菌器两类[1-2]。湿热灭菌器是将物品放置在灭菌器内、利用高压饱和蒸汽等手段进行灭菌的设备[3-4]；干热灭菌器主要用于要求干燥的、耐高温的物品灭菌，如玻璃器材、瓷器、凡士林、液体石蜡及药粉等的灭菌，通常不耐高温、含有水份的物品不能采用此类设备进行灭菌[5-6]。 1 奥星医用洁净干烤箱

干热灭菌器简称为干烤箱，是通过高温干热使微生物的酶受热变性，破坏细胞内的核糖核酸，并使细胞膜受损伤而导致细菌死亡[7]。由于干烤箱在高温、干热的状态下对病原微生物进行杀灭，而干热状态下热穿透力较差，必须长时间受高温的作用才能达到灭菌的目的。干热箱在操作中不易使其他杂质进入物品，且条件易于控制，是简单有效的灭热源设备并得到了广泛的应用[8]。奥星医用洁净干烤箱，适用于耐热材料的灭菌和除热源，如玻璃瓶、西林瓶、玻璃容器、金属容器、金属盘和设备部件等。该设备工作中不产生废料，对环境和操作人员无害，并且设计和制造符合国家“GB/T 19001-2008/XG1-2011质量管理体系要求”[9]。 2 奥星干烤箱的工作原理

2.1 干烤箱的技术特点与结构特点

(1)技术特点。采用独特技术的真空密封，避免对被处理产品产生任何可能的污染；工艺门带有双唇密封条，采用经过硅化处理的特殊密封垫可形成真空，在每个循环过程中均能够保证室门的良好密封；主过滤器采用真空密封，不用密封圈，无颗粒产生；主循环风机轴封采用真空密封；工艺室内主过滤器的密封负压风机轴封采用真空密封；设备进风系统、腔体内、排风系统均装有H13级高效过滤器，尘埃粒子拦截效率高达99.99%；腔体内壁层流板为特殊设计的微孔结构，空气温度均匀分布，温差≤±5 ℃；自动控制的气动门锁联动装置；工艺室内压力与温度自动控制；可在线尘埃粒子验证测试；HEPA高效过滤器预留DOP验证口[10]。 (2)结构特点。工艺室具有双层底板，改善底部温度分布；工艺室、双扉门内侧及层流板均采用AISI316L不锈钢材质；工艺室采用TIG焊接形式，圆角结构，抛光度≤0.5 μ；特殊的隔热技术，保证设备外表面温度≤室温+15 ℃[11]。 2.2 干烤箱的组成与工作原理

(1)干烤箱由设备主体和电气控制柜两部分组成。设备采用穿墙式设计，设备主体安置在非无菌区和无菌室之间，在非无菌区具有装料门，在无菌区具有卸料门。设备全部安装有304不绣钢缎面抛光板外罩，所有控制仪表均安装在电气控制柜中，机械和电气部件均位于非无菌侧。

设备腔体(产品侧)材质为316 L不绣钢，表面抛光度Ra＝0.5 μ。灭菌腔载入门足够大，便于内腔进行检查、清洁、移除腔室过滤器和推车轨道。设备腔体通过使用不含石棉和氯化物的4层高密度陶瓷材料来进行外部保温。有2个316 L材质的滑动门，分别作为装料门和卸料门，选配2个以上小车，用于装料和卸料。 设备采用电动加气动启动模式，其抛光度与腔体相同。在门的周边配有材质为耐高温硅橡胶的门封。设备内部安装有气动和电动门锁装置，如果腔体温度高于预先设定的安全数值，禁止门被打开。设备两侧有手动复位功能的急停开关。

(2)干烤箱的工作原理。箱体的温度控制采用了GCD-23A型智能电脑温控和PLC自控系统[12]。使用铂电阻采集温度信号，经温度控制器的放大与设定值进行比较得到PID控制信号，同时PLC程控器输出控制信号控制固态继电器SSR导通，固态继电器再控制加热器加热，使箱体处于升温除湿阶段。当温度达到设定值时，温控仪输出PID控制信号给PLC，PLC输出控制信号给时间继电器KT，使其开始保温计时，同时关闭进风机和排风碟阀。通过PID控制电加热不断启闭，箱体处于热风循环保温灭菌阶段。当保温灭菌时间达到设定值时，时间继电器输出信号给PLC，PLC输出全闭电加热，开启水冷却电磁阀，使其吸合导通，从而箱体处于冷却降温阶段。当箱内温度下降至≤80 ℃时，温控仪输出控制信号给PLC，PLC输出关闭热风循环风机，干燥灭菌周期程序结束。

TEED-2001K超温报警温控仪输出信号控制PLC整个程序的运行，铂电阻PT100测试信号至报警温控仪与超温报警设置温度值进行比较，当干燥箱实际温度值低于设定值时，输出控制信号给PLC，PLC程序正常运行。当实际温度值超过设定值时，输出控制信号给PLC，PLC关闭运行程序。因此超温报警的设置值一般要高于工作温度的设定值。

将装满物料的小车放入箱体内，启动系统，进入加热阶段，此时进风风机、内循环风机、门真空风机、循环过滤器真空风机开始工作，加热、排风阀同时开启，干燥箱迅速升温。在内循环风机作用下，干热空气通过耐高温高效过滤器进入箱体，在风机作用下形成一个均匀分布的热气流向箱体内传递，干热空气经过吸收物料表面的水分，进入加热通道，经排风阀排出。干热空气在风机作用下定向循环流动，水蒸汽排出，水蒸汽逐渐减少，同时通过进风机连续补充新鲜过滤空气，使箱体内呈微下压状态[12]。当温度达到设定值时，进入过渡阶段，待过渡时间结束且温度达到设定值误差范围内时，进入灭菌阶段，此时排风阀关闭，通过PID控制对温度进行调节，待灭菌时间完成后，进入下一阶段即冷却阶段。此时排风阀全部打开，

待冷却温度达到设定值后，进入终冷却阶段，终冷时间完成后，进入卸料等待(2 min)，直至卸料侧开门灯闪烁，整个工作循环完成。 2.3 干烤箱工作步骤

干烤箱的工作步骤流程为：数据输入联阶段→装料分阶段→加热阶段→过渡阶段→干燥、灭菌、除热源阶段→冷却阶段(风冷型和水冷型)→终冷却阶段→卸料等待→卸料阶段。

3 奥星干烤箱使用注意事项

干烤箱在使用中应注意的事项为：①不得处理装有液体的密闭瓶等，严禁将易燃、易爆物品放置在干热箱内灭菌；②操作人员不得进入腔室内部；③使用装料小车时应正确锁定，保证小车的安全移动；④操作人员不得进入控制柜内部；⑤在装料和卸料操作期间，操作人员不得将手伸入腔体内；⑥每年请专业人员对干热箱进行全面检修；⑦设备在使用前需检查仪表是否灵敏，在使用中发现异常情况要及时停机并进行维修；⑧设备使用完及时拔除电源，冷却后再进行清洁。 4 设备报警原因和类型

在设备出现报警时，必须确定故障的原因[13]。报警原因有2种：①设备故障造成；②外部服务系统错误造成。

常见的报警故障类型包括：①风机故障报警，包括外部风机(即进风机)、循环风机等；②加热单元故障报警；③门封真空低报警；④腔室压力低报警；⑤腔室温度报警：机器开始处理10 min后，温度低于或高于设定值8 ℃时启动报警；⑥电机过载报警；⑦门打开报警；⑧急停按钮按下报警；⑨压缩空气报警；⑩超出范围报警，其内容见表1。

表1 设备报警原因和类型报警内容 报警条件 报警编码腔室压力 ＞200 Pa PT1腔室控制温度 ＜0 ℃或＞300 ℃ TE2腔室参考温度 ＜0 ℃或＞300 ℃ TE3 1号产品温度 ＜0 ℃或＞300 ℃ TE4

5 奥星干烤箱常见故障及排除方法

(1)上料门不能打开的排除方法：①腔室温度过高(＞65 ℃)，即SR3指示灯未亮，检查腔室温度；②检查温度开关TS91；③检查活塞PV211的移动；④检查卸料门，并将其关闭。

(2)设备不能启动的排除方法：①检查门位置开关ZS71、ZS72、ZS75和ZS76(双门)；②在“服务和(或)输入-输出”画面检查确认有无输入。

(3)温度不增加的排除方法：①检查保险丝F4；②查看加热可控硅故障指示灯。 (4)运行时间不开始的排除方法：①检查PT100探头元件TE2；②检查温度传感器TT2；③检查PT100探头元件TE4；④检查温度传感器TT4。

(5)卸料门打不开的排除方法：①检查温度开关TS91；②检查门锁活塞PV212的运动。

(6)显示器数据不更新的排除方法：检查PLC到显示器之间的通讯电缆。 (7)打印机不打印的排除方法：①检查电源开关是否打开；②检查是否有电，是否缺纸，如“缺纸”LED指示灯亮起，往纸盒内装纸；③检查位于打印机和终端显示器后部的连接电缆。 6 自动控制系统的维修方法

自控系统运行的可靠性对设备的正常工作至关重要，对其维护和检修目前尚未形成规范化的方法[13]。常用的检测维修方法为：①先外部后内部，故障发生后应按先外部后内部的原则，采用望、闻、问、切等方法由外向内逐行检查；②先机械后电气，机械故障易察觉，而电气故障的诊断难度较大，在干烤箱的检修中先检查机械部分是否正常，开关是否灵活，气动部分是否正常；③先静后动，维修时先静后动，不可盲目动手，应先询问故障发生的过程及状态，阅读操作资料后方可动手查找和处理故障，先在烤箱断电的静止状态下观察测试、分析及确认为非恶性循环性故障，或非破坏性故障后方可给烤箱通电，在运行状态下观察、检验测试和查找故障，再

对破坏性故障先排险后方可通电，在运行状态下动态诊断；④先公用后专用，公用问题通常影响全局，专用性问题只会影响局部，应检查和排除各公用的PLC、直流电源、气动等公用部分的故障；⑤先简单后复杂，对多种故障处理应先解决容易问题，后解决难度较大的问题，排除简单故障时受启发而对复杂故障会有清晰的认识和解决办法；⑥先一般后特殊，排除故障时先考虑最常见的原因，再分析特殊原因。

7 气动系统故障分类与维修方法

系统动作程序由PLC控制，整套装置结构紧凑、工作可靠、控制方便，具有自动化程度高、工作平稳、生产效率高等特点，在实际应用中其优势比较明显。 (1)气动系统故障的分类通常分为初期故障、突发故障和老化故障[14]。 初期故障即在调试阶段和开始运转的3个月内发生的故障，其产生原因：①元件不符合要求，不清洁安装；②设计失误，设计时选用零件材料不当、加工工艺不合理，设计时元件选用不当，设计空气处理系统不能满足气动元件的要求；③维护管理不善，未及时处理相应的故障。突发故障指系统在稳定运行时期内突然发生的故障。空气、残留杂质混入元件内部，运动件卡死等。准备一些易损备件，如快装接头、电磁阀等，以便及时更换失效的元件。老化故障指少数元件达到使用寿命后发生的故障。声音反常、泄漏严重，大致预测老化故障的发生期限是可能的[15]。 (2)故障诊断方法中有经验法、推理分析法2种。

经验法是依靠实际经验，借助简单的仪表诊断故障发生的部位，找出故障原因。该法虽然简易，但每人的感觉、实际操作和判断能力不同，需采用“望、闻、问、切”流程。望：看执行元件的运动速度、颜色以及烘烤的产品质量有无异常变化、指示灯有无明显振动等；闻：耳闻和鼻闻，声音大小及其每日设备变化情况，有无因过热而发出的特殊气味等；问：即查阅系统的技术档案，了解工作程序、运行要求及主要技术参数；切：手摸外部的温度，两秒烫手则应查明原因[16]。

推理分析法。逻辑推理，步步逼近，找出故障原因的方法。推理步骤，故障症状到故障原因，从故障症状推理故障原因，从故障本质推理出可能导致故障的常见原因，从各种可能的原因中，推理出故障的真实原因。不动作故障，其本质原因是气压不足或阻力太大，以至不能负载运动，控制线路可能出现故障，造成气压不足，而故障有时可能多个原因引起，逐级推理故障原因，推理出众多可能的故障常见原因。推理原则由简到繁、由易到难、由表及里，逐一分析，排除掉不可能和非主要的原因。先检查故障发生前，曾经调整或更换过的元件及故障概率高的常见原因，通常采用仪表分析法，用检测仪器仪表，检查系统或元件技术参数。具体分为：①部分停止法，暂时停止某部分工作，观察故障征兆；②试探反证法，试探性地改变系统中部分工作的条件，观察故障征兆；③比较法，标准的或合格的元件来代替相同的元件，通过工作状况的变化，来判断元件是否失效[17]。

该设备若将热敏打印仪更换为色带打印仪则会有稳定、直观的打印结果，便于对设备运行情况进行追溯。将手动输入PID参数改为自动，则便于用户在各稳定温度范围内使用。期待新一代奥星医用洁净干烤箱的面世。 参考文献

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