蒸汽压力灭菌器灭菌效果判定方法与流程

1.本发明属于灭菌器的应用领域，尤其涉及一种蒸汽压力灭菌器灭菌效果判定方法。


背景技术：

2.蒸汽压力灭菌器灭菌过程温度与压力的国家标准:
3.a)整个灭菌循环中，灭菌温度范围的实测值不低于设定值(如下表)，且不高于设定值3℃，灭菌室内任意2点差值不得超过2℃；
4.b)实测压力范围应与实测温度范围相对应；
5.c)灭菌时间实测值不低于设定值，且不超过设定值的10％。
6.温度/℃最短灭菌时间/min相对压力/kpa12115103.61324185.41343202.8
7.通过灭菌器上安装的温度和压力传感器实时采集灭菌室内的温度和压力数值，简单的阈值判断算法逻辑规则太过复杂冗余且不能较好适用于实际场景，且不能够识别出许多特殊的灭菌异常波形，同时还可能将一次完整的灭菌过程的片段误判为灭菌异常。


技术实现要素：

8.本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种针对一段数据，不断提取出疑似灭菌过程的数据并判断，判断后将已提取出的数据用特殊值替代，表明已经分析过，直至数据段内不存在疑似灭菌过程的数据，能很好的适用于实际场景，且能够识别出许多特殊的灭菌异常波形，防止将一次完整的灭菌过程的片段误判为灭菌异常的蒸汽压力灭菌器灭菌效果判定方法。
9.本发明的技术方案：一种蒸汽压力灭菌器灭菌效果判定方法，针对一段数据，不断提取出疑似灭菌过程的数据并判断，判断后将已提取出的数据用特殊值替代，表明已经分析过，直至数据段内不存在疑似灭菌过程的数据；疑似灭菌过程的数据提取方法：查找数据段中数据最高点，依次查找最高点时刻的时间轴前后两个方向的数据转折点直至查找到起始点，根据各转折点将数据段切分为灭菌抽真空段、高温高压灭菌段和灭菌完成后的温度压力下降段，数据段切分完成后根据三段数据类型的特性依次判断出该段数据的特征标签。
10.优选地，判断三段数据的特征标签的逻辑判断如下：
11.针对切分好的每一段数据段，通过拟合得出温度和压力上升下降的速率大小，统计高温/高压的持续时间，进一步赋予数据段相应的属性标签，综合考虑灭菌过程的时序性，依次应为抽真空尖刺段、高温高压灭菌段和疑似灭菌的降温降压段。
12.优选地，判断高温高压灭菌段数据的灭菌周期性，其过程如下：
13.1)若具有灭菌周期，判断左侧相邻数据段是否为具有尖刺特性，如同时满足高温高压周期特性，表明这是此次提取的数据为一次完整的灭菌数据段，进一步判断灭菌过程是否达到国家标准，达标则根据数据信息生成灭菌事件，不达标则生成灭菌异常事件，生成事件后将提取出的整段数据用特殊值替换；
14.2)若高温高压灭菌段数据具有尖刺特性，且左段数据同样具有尖刺特性，进一步判断灭菌过程是否达到国家标准，达标则根据数据信息生成灭菌事件，不达标则生成灭菌异常事件，生成事件后将提取出的整段数据用特殊值替换；
15.3)其他特性的高温高压灭菌段数据无意义，将提取出的整段数据用特殊值替换。
16.优选地，得出三段数据的特征如下：
17.灭菌抽真空段：数据上升，下降急速，高温高压持续时间短暂，形如尖刺；
18.高温高压灭菌段：数据上升下降过程急速，高温高压持续时间较长且相对平稳；
19.灭菌完成后的温度压力下降段：数据上升下降较为急速，高温段持续时间较长，该特性存在于部分灭菌锅的灭菌过程。
20.优选地，高温高压灭菌段数据的查找方法如下：查找数据最高点，依次向两边遍历并找出满足数值差值在规定范围内的高温/高压左右端点。
21.优选地，数据转折点的查找方法如下：将一段完整灭菌数据在特定方向趋势发生变化且能切分出灭菌抽真空段、高温高压灭菌数据、灭菌的完整片段的点定义为转折点，对于高温/高压数据的左端点，继续向左探寻，记录下趋势发生变化的点。
22.优选地，高温/高压数据左端点向左按照时间轴的相反方向比对，转折点的左侧呈上升趋势，右侧呈下降趋势；高温/高压数据右端点向右按照时间轴的方向比对，转折点的左侧呈下降趋势，右侧呈上升趋势。
23.优选地，数据上升与下降速率的判断方法如下：高温高压灭菌段数据可以通过转折点和高温高压的端点细分为数据上升，高温高压，数据下降三部分，针对数据上升与数据下降，采用最小二乘法线性拟合计算上升与下降的速率。
24.优选地，最小二乘法线性拟合计算过程如下：
25.给定一组数据(x
i
,y
i
),i＝0,1,...,m-1,做拟合直线p(x)＝a bx，均方误差为：
26.在微积分理论中，q(a,b)的极小值要满足：
[0027][0028][0029]
整理成矩阵的形式：
[0030][0031]
这称为拟合曲线的法方程，用消元法或克莱姆方法解出方程：
[0032][0033][0034]
本发明针对一段数据，不断提取出疑似灭菌过程的数据并判断，判断后将已提取出的数据用特殊值替代，表明已经分析过，直至数据段内不存在疑似灭菌过程的数据，能很好的适用于实际场景，且能够识别出许多特殊的灭菌异常波形，防止将一次完整的灭菌过程的片段误判为灭菌异常。
附图说明
[0035]
图1为本发明的流程示意图；
[0036]
图2本发明的实验数据示意图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。
[0038]
如图1所示，一种压力蒸汽灭菌器灭菌判定方法，针对一段数据，不断提取出疑似灭菌过程的数据并判断，判断后将已提取出的数据用特殊值替代(表明已经分析过)，直至数据段内不存在疑似灭菌过程的数据。疑似灭菌过程提取方法：查找数据段中数据最高点，依次查找最高点时刻的时间轴前后两个方向的数据转折点直至查找到起始点(正常环境的温度、压力值)，根据各转折点将数据段切分为灭菌抽真空段(一次完整的灭菌过程抽真空的次数不固定，视不同的灭菌标准而定)，高温高压灭菌段，灭菌完成后的温度压力下降段。数据段切分完成后根据三段数据类型的特性依次判断出该段数据的特征标签。进行如下逻辑判断：
[0039]
针对切分好的每一段数据段，通过拟合得出温度和压力上升下降的速率大小(温度/压力下降的快慢)，统计高温/高压的持续时间，进一步赋予数据段相应的属性标签(尖刺，灭菌，疑似灭菌)。综合考虑灭菌过程的时序性，依次应为抽真空尖刺段(可能有多段)，高温高压灭菌段，疑似灭菌的降温降压段。
[0040]
首先判断高温高压灭菌段数据的灭菌周期性(上升下降迅速，高温高压持续一定时间且平稳)
[0041]
1)若具有灭菌周期，判断左侧相邻数据段是否为具有尖刺特性，如同时满足高温高压周期特性，表明这是此次提取的数据为一次完整的灭菌数据段，进一步判断灭菌过程是否达到国家标准(如背景技术中所述)，达标根据数据信息生成灭菌事件，不达标生成灭菌异常事件，生成事件后将提取出的整段数据用特殊值替换；
[0042]
2)若高温高压灭菌段数据具有尖刺特性，且左段数据同样具有尖刺特性，进一步判断灭菌过程是否达到国家标准，达标根据数据信息生成灭菌事件，不达标生成灭菌异常事件，生成事件后将提取出的整段数据用特殊值替换；
[0043]
3)其他特性的高温高压灭菌段数据无意义，将提取出的整段数据用特殊值替换。
[0044]
注：以下为三段数据的特征(如图2所示)：
[0045]
1、灭菌抽真空段：数据上升，下降急速，高温高压持续时间短暂，形如尖刺。
[0046]
2、高温高压灭菌段：数据上升下降过程急速，高温高压持续时间较长且相对平稳。
[0047]
3、灭菌完成后的温度压力下降段：数据上升下降较为急速，高温段持续时间较长，该特性存在于部分灭菌锅的灭菌过程。
[0048]
高温数据段的查找方法如下：查找数据最高点，依次向两边遍历并找出满足数值差值在规定范围内的高温/高压左右端点。
[0049]
转折点的查找方法如下：将一段完整灭菌数据在特定方向趋势发生变化且能切分出灭菌抽真空段、高温高压灭菌数据、灭菌的完整片段的点定义为转折点，对于高温/高压数据的左端点，继续向左探寻，记录下趋势发生变化的点(高温/高压数据左端点向左按照时间轴的相反方向比对，转折点的左侧呈上升趋势，右侧呈下降趋势；高温/高压数据右端点向右按照时间轴的方向比对，转折点的左侧呈下降趋势，右侧呈上升趋势)。
[0050]
数据上升与下降速率的判断：高温高压灭菌段数据可以通过转折点和高温高压的端点细分为数据上升，高温高压，数据下降三部分。针对数据上升与数据下降，采用最小二乘法线性拟合计算上升与下降的速率。
[0051]
最小二乘法线性拟合计算过程如下：
[0052]
给定一组数据(x
i
,y
i
),i＝0,1,...,m-1,做拟合直线p(x)＝a bx，均方误差为
[0053]
在微积分理论中，q(a,b)的极小值要满足
[0054][0055][0056]
整理成矩阵的形式：
[0057][0058]
这称为拟合曲线的法方程，用消元法或克莱姆方法解出方程：
[0059][0060]