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作者 | 阿尔弗，科技爱好者
地球上，微生物无处不在，只要环境适宜，微生物就会迅速生长繁殖，对人类来说，有时候这并不是什么好事情，所以在某些领域，特别是食品、药品生产车间，医院和生物实验室，甚至是酒店、轮船、机舱等公共场所，定期的消毒灭菌作业必不可少。
今天我们就来介绍一种消毒灭菌的技术——汽化过氧化氢灭菌技术。
（一）为什么要进行空间消毒灭菌？
很多人可能还记得，2003年，非典疫情在中国爆发，短短几个月便迅速扩散至众多国家和地区。根据世界卫生组织统计，截至2003年5月7日，全世界32个国家感染SARS共8439例，与SARS有关死亡812人，这些数据都表明，高传染性、高致病性的烈性传染病一旦爆发将引发严重后果。
（各地消毒防非典）
空间消毒是预防控制传染源、防止交叉感染、保证人员安全的重要措施，医院、学校等公共环境是易感人群集中地区，易发生交叉感染，需要先进的消毒技术提供安全保障。
一般情况下，空间消毒的方式主要有紫外线照射、液体消毒剂喷洒、气体或蒸气消毒剂熏蒸等，然而，这些消毒方式各有利弊。
紫外线照射的消毒效果受光源质量、照射距离、环境温湿度等因素影响较大，存在穿透性弱、消毒效果不稳定、有消毒盲区和对人体有危害等缺点；液体喷洒消毒只适用于较小的空间环境和物体表面，并且同样存在应用范围受限、有消毒死角、处理效果不均匀等问题。
与之相比，气体熏蒸消毒具有更好的扩散性、穿透性和使用均匀性，是对空间和空间内物体最有效的消毒方式。
常用的气体消毒熏蒸剂主要有甲醛、臭氧、气体二氧化氯等，甲醛消毒周期长达10小时以上，且刺激性大，具有致癌致畸的作用，对人员的副作用比较大，频繁使用存在安全风险，那么有没有一种气体既可以起到好的消毒效果又相对负面影响较小呢？这就要谈到汽化过氧化氢消毒灭菌技术。
（二）汽化过氧化氢灭菌技术是怎么消毒灭菌的？
过氧化氢作为一种强氧化剂，可形成具有强氧化能力的自由基羟基和活性衍生物，杀菌机理主要可分为两类：一是破坏微生物的外层保护结构，使得保护层通透性发生改变，从而引起细胞渗透压的改变，微生物因体内外的平衡系统受到破坏而死亡；二是通过破坏微生物体内的酶、蛋白质和DNA 等物质使微生物死亡。
汽化过氧化氢（Vaporized Hydrogen Peroxide，VHP）灭菌技术被认为是各种空间灭菌技术当中理想的灭菌方式。相较其他灭菌方式，汽化过氧化氢技术具有下列优势：生物净化时间更短，根据待处理产品的物理特性，生物灭菌时间30-90分钟（程序循环总时间）；对更广范围的微生物有效；友好用户界面，工艺稳定，设备易于维护，生物灭菌循环中不产生有毒残留物；可以控制所有的流程阶段，确保操作人员、产品和环境的安全。
（各类型灭菌方式比较）
过氧化氢灭菌一般在室温下进行，无需额外升温，灭菌后残留过氧化氢的降解方法较易实现，催化剂也较容易获得，降解后生成产物只有水和氧气，因此对环境无害，无需额外的清洁。
（过氧化氢降解的产物只有水和氧气）
汽化过氧化氢灭菌系统的作用过程主要分为4个阶段，如图所示：
（汽化过氧化氢消毒作用过程）
除湿阶段：主要降低相对湿度，真空泵对灭菌腔体抽真空，抽到腔体内气压下降到约133 Pa 时停止，灭菌腔体内水分大部分蒸发并通过真空泵抽出，相对湿度控制在10% -30%，使空气可以作为过氧化氢气体的载体，并在净化阶段维持过氧化氢气体的浓度在饱和露点水平之上。
进汽稳定阶段：干燥空气携带汽化过氧化氢通过高效过滤器以一定的速率注入腔体内， 过氧化氢经过一定时间的扩散，浓度逐渐稳定在预期值。
灭菌消毒阶段：以某一恒定的进汽速率维持室内过氧化氢浓度，在一定时间内维持灭菌空间中汽化过氧化氢的浓度不变。
通风清除阶段：停止过氧化氢气体注入，对环境内的空气进行置换，对灭菌腔中的汽化过氧化氢作催化处理，使其转化为对环境无害的水和氧气。
（三）汽化过氧化氢灭菌技术在中国发展得怎么样？
随着雾化技术的发展，人们已可以利用特殊设备将消毒液雾化为小于10μm的小颗粒，这些小颗粒在空中可短时间内使其水分迅速挥发成为干颗粒，即干雾技术。这种在空中干燥后的小颗粒在空气中进行的是无规则运动（布朗运动原理）且不易沉降，也不会聚合在一起产生大的液滴，在与物体表面接触后会产生反弹，而不会使物体表面湿润产生腐蚀。
干雾的这些性质使得其扩散性较好，消毒灭菌时不留死角，不腐蚀设备、彩钢板和墙壁。研究表明，雾化粒子越小，在空气中悬浮时间越长，就越有机会与空气中细菌充分接触而达到消毒灭菌的目的。
根据雾化方法不同，主要分为两种：
常温高压喷雾法：该技术利用超高速的风机提供具有高动能的载气，载气的高速流动使经过特殊设计的喷雾头出口处出现局部高真空状态，然后将过氧化氢液体通过精确计量的注液系统在这个局部真空中自由分散，加上载气提供的强大剪切力，从而分散成接近亚微米的颗粒（5μm左右），在载气的带动下呈螺旋状喷射。
超声波雾化法：主要运用高频超声波将液态分子间的分子键打散，在过氧化氢管路上安装超声波振动器，从而将过氧化氢液体变为干颗粒，利用超声波的振动频率，可以控制雾化颗粒大小。
干雾过氧化氢发生系统具有较好的物质相容性，对不锈钢表面、台面、地面和墙面无腐蚀性，适用于医院病房、实验室和手术室等洁净区域受污染后的空间及设施表面的消毒灭菌。不过，在消毒过程中，多数设备不具备汽化过氧化氢浓度实时在线监测的能力，消毒时整个空间中汽化过氧化氢的浓度仅以消耗的过氧化氢溶液的量进行初步判断，消毒后能否达到效果完全以芽孢的消毒效果来评判，整个过程比较耗时且烦琐，今后攻克的重点将是汽化过氧化氢浓度实时在线监测关键技术，以及对汽化过氧化氢浓度与消毒效果之间的关系的明确。
随着汽化过氧化氢应用的普及，国内的医院和制药公司开始采用汽化过氧化氢消毒设备用于手术室和洁净室消毒，同时，国内科研机构及生产厂家也纷纷进行闪蒸技术或者干雾技术的研究，以实现汽化过氧化氢消毒技术及设备的国产化。
（国产干雾过氧化氢灭菌器）
结语
汽化过氧化氢技术用于空间的消毒灭菌，绿色、环保、安全可靠，目前已经被广泛运用到医院病房、GMP车间、生物实验室、隔离器等多种场景，具有广阔的发展前景，是公认的空间消毒灭菌的发展趋势。
作为一个人口众多的大国，这项技术在公共生物安全、疫情防治方面有着特殊的社会和经济价值，所以积极开展汽化过氧化氢设备的国产化和自动化，满足国内各个领域日渐增多的消毒需要是必然之路。
