一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及生物实验室灭菌技术领域，具体而言，尤其涉及一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法。


背景技术：

2.现有灭菌器灭菌前准备工作，普遍采用了直接排气方式，排气时，由于舱内还未进行灭菌操作，使得排气过程中会存在有污染源，排气直接进入大气中，造成污染源泄漏，达不到生物排放安全性要求。


技术实现要素：

3.根据上述提出的现有灭菌器灭菌前准备工作，普遍采用了直接排气方式，排气时，由于舱内还未进行灭菌操作，使得排气过程中会存在有污染源，排气直接进入大气中，造成污染源泄漏，达不到生物排放安全性要求的技术问题，而提供一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法。本发明主要利用灭菌舱升温升压过程中进行排气，内排舱内保持大气压，灭菌舱开启排气时，由于灭菌舱内压力大于内排舱，使得排气过程可以正常进行，当排气完成后，关闭排气阀，内排舱也开始升温升压，压力高于灭菌舱，并通过返回管路给灭菌舱补充蒸汽，协助灭菌舱升温升压。当灭菌舱内温度达标，开始进行灭菌阶段时，内排舱也开始了更高温度的灭菌过程，且灭菌时间小于灭菌舱时间，内排舱灭菌完成后，进行无菌排气，将灭菌完成的残气通过废水箱冷却后，排到大气中。而灭菌舱随后也完成灭菌工作，执行同样的排气流程，实现无生物污染泄漏的安全排气过程。
4.本发明采用的技术手段如下：
5.一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置，包括：灭菌装置、排气收集处理装置和冷凝水处理装置，灭菌装置内部设有第一加热装置，用于对放置在灭菌装置内的污染物品及残留废气进行高温灭菌；排气收集处理装置与灭菌装置相连，用于收集灭菌装置排出的废气，其内部设有第二加热装置，用于对废气进行高温灭菌；灭菌装置和排气收集处理装置中灭菌后的废气分别通入冷凝水处理装置中冷却后，排放到大气中，实现无生物污染泄漏的安全排气过程。
6.进一步地，所述灭菌装置采用灭菌舱，内部设有支撑架，用于放置污染物品，顶部设有密封门结构，侧壁设有排气口ⅰ、进气口ⅰ和进水口ⅰ，底部设有排水口ⅰ。
7.进一步地，所述排气收集处理装置采用内排舱，顶部设有蒸汽出口，底部设有排水口ⅱ，侧壁设有进水口ⅱ、排气口ⅱ和进气口ⅱ；
8.进气口ⅱ外部与污染排气管路的一端相连，污染排气管路的另一端与排气口ⅰ相连，通过污染排气管路将灭菌装置中的污染废气排入排气收集处理装置内；污染排气管路上设有污染排气阀；
9.排气收集处理装置和灭菌装置的底部共同连接有排水管路，其中，排水管路设有
两个分支，每个分支分别与排水口ⅱ和排水口ⅰ相连，两个分支上分别设有内排舱排水阀和灭菌舱排水阀；排气收集处理装置和灭菌装置的内部均安装有液位开关。
10.进一步地，所述冷凝水处理装置由废水箱和与废水箱连接的排气管路，废水箱内置有冷却水，排气管路设有两个分支管路，第一分支管路与排气口ⅱ相连，第二分支管路与污染排气管路相连，第一分支管路和第二分支管路上分别设有内排舱排气阀和灭菌舱排气阀，用于将灭菌装置和排气收集处理装置中灭菌后的废气分别通过排气管路通入废水箱中进行冷却后，排入大气。
11.进一步地，所述第一加热装置和所述第二加热装置均采用加热管，分别为第一加热管和第二加热管，分别对通入灭菌装置和排气收集处理装置内部的外界水进行加热，产生高温高压水蒸汽；外界水通过进水管路提供，进水管路设有两个分支管路，分别与进气口ⅰ和进水口ⅱ相连，向灭菌装置和排气收集处理装置内部通入外界水；
12.两个分支管路上分别设有灭菌舱进水阀和内排舱进水阀，用于控制进水量；
13.第二加热管的加热功率大于第一加热管的加热功率。
14.进一步地，还包括补气装置，由蒸汽反馈管路和设置在蒸汽反馈管路上的蒸汽反馈阀组成，蒸汽反馈管路的一端与蒸汽出口相连，另一端与进气口ⅰ相连，用于将第二加热装置加热产生的高温蒸汽通入灭菌装置中，为灭菌装置补充蒸汽，协助灭菌装置升温升压。
15.进一步地，所述灭菌装置的侧壁设有灭菌舱安全阀和灭菌舱压力表；排气收集处理装置的侧壁设有内排舱安全阀和内排舱压力表。
16.进一步地，所述排气收集处理装置的材料为q245r、sus304、sus316l或sus316ti材质。
17.本发明还提供了一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置的工作方法，包括如下步骤：
18.步骤1、首先将污染物品放入灭菌舱的支撑架上，关闭密封门，开启灭菌舱进水阀和内排舱进水阀，灭菌舱与内排舱内均安装有液位开关，由进水管路分别向灭菌舱、内排舱中通入外界水，当灭菌舱、内排舱内液位开关触发时，灭菌舱进水阀和内排舱进水阀关闭，停止通外界水；
19.步骤2、灭菌舱内有第一加热管，此时，第一加热管开始加热，污染排气阀开启，灭菌舱内污染的废气在压力作用下通过污染排气管路传送到内排舱内；
20.步骤3、灭菌舱内排气完成后，关闭污染排气阀，内排舱内安装的第二加热管也开始工作；
21.步骤4、内排舱内压力上升至设定压力后，其值大于灭菌舱内压力，开启蒸汽反馈阀，内排舱内生成的高温高压水蒸汽通过蒸汽反馈管路返回到灭菌舱进行补气；
22.步骤5、灭菌舱内开始灭菌时，蒸汽反馈阀关闭，内排舱内压力持续上升至设定压力；开始对内排舱内污染气体灭菌；
23.步骤6、内排舱灭菌时间短于灭菌舱，内排舱灭菌完成后，开启内排舱排气阀，将灭菌后的废气排放至废水箱中冷却后排入大气；
24.步骤7、灭菌舱内灭菌完成后，开启灭菌舱排气阀，将灭菌后的废气排放至废水箱中冷却后排入大气；
25.步骤8、当灭菌舱与内排舱排气完成后，关闭灭菌舱排气阀和内排舱排气阀；
26.工作过程中，通过内排舱安全阀和灭菌舱安全阀分别保证内排舱和灭菌舱的安全性；通过内排舱压力表和灭菌舱压力表实时显示内排舱和灭菌舱内压力值。当两个舱内的压力大于承压值时，安全阀启动，进行排压。灭菌舱内灭菌前排气是污染气体，这些气体被内排舱完全接收，没有排出设备外部，同时利用内排舱高温高压形式下，对排入到内排舱的污染空气进行彻底灭菌处理，保证了安全性。
27.进一步地，所述内排舱的压力设计压力值高于灭菌舱的压力设计压力值；所述内排舱的外部设有保温层。
28.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
29.1、本发明提供的具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法，内排舱收集气体并进行处理的方式不存在耗材类，可长时间的运行，从而可以降低使用者对产品维护的周期，降低使用者的非必要劳动量，提高客户满意度。
30.2、本发明提供的具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法，主要适用于生物实验室的灭菌方向，主要针对具有环境危害、生物危害的病原体(包括病毒、细菌等)负载进行灭菌处理，且在灭菌过程中，设备不直接排放危害源。
31.3、本发明提供的具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法，内排舱的设计方式，可以避免使用耗材类的过滤器，对于客户而言，不需要定期进行更换过滤器，可以提高客户体验度。
32.4、本发明提供的具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置及其工作方法，蒸汽反馈管路的设计，可以在一定程度上提高灭菌舱内的升温效率，缩短设备运行周期。
33.综上，应用本发明的技术方案能够解决现有灭菌器灭菌前准备工作，普遍采用了直接排气方式，排气时，由于舱内还未进行灭菌操作，使得排气过程中会存在有污染源，排气直接进入大气中，造成污染源泄漏，达不到生物排放安全性要求的问题。
34.基于上述理由本发明可在大学实验室、3级以上生物安全试验室及疫苗生产企业等从事相关需要对灭菌排气有生物安全要求的特种环境、封闭环境无菌化换气及处理的场所等领域广泛推广。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明的结构示意图。
37.图2为本发明的仰视图。
38.图3为本发明的侧视图。
39.图4为本发明的俯视图。
40.图中：1、灭菌舱安全阀；2、灭菌舱；3、灭菌舱进水阀；4、进水管路；5、灭菌舱排水阀；6、排水管路；7、灭菌舱排气阀；8、排气管路；9、污染排气管路；10、污染排气阀；11、内排舱排气阀；12、内排舱排水阀；13、内排舱；14、废水箱；15、内排舱进水阀；16、内排舱安全阀；17、内排舱压力表；18、蒸汽反馈管路；19、蒸汽反馈阀；20、灭菌舱压力表。
具体实施方式
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
44.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.如图1
‑
4所示，本发明提供了一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置，为一种用于灭菌器排气过程的处理方案，包括：灭菌装置、排气收集处理装置和冷凝水处理装置，采用了公认可靠的高温蒸汽灭菌方式对灭菌前阶段排气的处理，可以达到有效的预防排气过程生物污染泄漏的目的。具体地，灭菌装置内部设有第一加热装置，用于对放置在灭菌装置内的污染物品及残留废气(残气)进行高温灭菌；排气收集处理装置与灭菌装置相连，用于收集灭菌装置排出的废气(污染气体)，其内部设有第二加热装置，用于对废气进行高温灭菌；灭菌装置和排气收集处理装置中灭菌后的废气分别通入冷凝水处理装置中冷却后，排放到大气中，实现无生物污染泄漏的安全排气过程。
46.作为优选的实施方式，所述灭菌装置采用圆柱形灭菌舱2，内部设有支撑架，用于放置污染物品，顶部设有密封门结构，侧壁设有排气口ⅰ、进气口ⅰ和进水口ⅰ，底部设有排水口ⅰ。
47.作为优选的实施方式，所述排气收集处理装置采用圆柱形内排舱13，顶部设有蒸汽出口，底部设有排水口ⅱ，侧壁设有进水口ⅱ、排气口ⅱ和进气口ⅱ；进气口ⅱ外部与污染排气管路9的一端相连，污染排气管路9的另一端与排气口ⅰ相连，通过污染排气管路9将灭菌装置中的污染废气排入排气收集处理装置内；污染排气管路9上设有污染排气阀10；排气收集处理装置和灭菌装置的底部共同连接有排水管路6，其中，排水管路6设有两个分支，每个分支分别与排水口ⅱ和排水口ⅰ相连，两个分支上分别设有内排舱排水阀12和灭菌舱排水阀5；排气收集处理装置和灭菌装置的内部均安装有液位开关。
48.作为优选的实施方式，所述冷凝水处理装置由废水箱14和与废水箱14连接的排气管路8，废水箱14内置有冷却水，排气管路8设有两个分支管路，第一分支管路与排气口ⅱ相连，第二分支管路与污染排气管路9相连，第一分支管路和第二分支管路上分别设有内排舱排气阀11和灭菌舱排气阀7，用于将灭菌装置和排气收集处理装置中灭菌后的废气分别通过排气管路8通入废水箱14中进行冷却后，排入大气。
49.作为优选的实施方式，所述第一加热装置和所述第二加热装置均采用加热管，分别为第一加热管和第二加热管，分别对通入灭菌装置和排气收集处理装置内部的外界水进行加热，产生高温高压水蒸汽；外界水通过进水管路4提供，进水管路4设有两个分支管路，分别与进气口ⅰ和进水口ⅱ相连，向灭菌装置和排气收集处理装置内部通入外界水；两个分支管路上分别设有灭菌舱进水阀3和内排舱进水阀15，用于控制进水量；第二加热管的加热功率大于第一加热管的加热功率。
50.作为优选的实施方式，还包括补气装置，由蒸汽反馈管路18和设置在蒸汽反馈管路18上的蒸汽反馈阀19组成，蒸汽反馈管路18的一端与蒸汽出口相连，另一端与进气口ⅰ相连，用于将第二加热装置加热产生的高温蒸汽通入灭菌装置中，为灭菌装置补充蒸汽，协助灭菌装置升温升压。
51.作为优选的实施方式，所述灭菌装置的侧壁设有灭菌舱安全阀1和灭菌舱压力表20；排气收集处理装置的侧壁设有内排舱安全阀16和内排舱压力表17。
52.作为优选的实施方式，针对排气收集处理装置的高压设计要求，需要采用承压能力更高的结构设计方式，材料方面推荐使用q245r、sus304、sus316l或sus316ti材质。避免内排舱13长时间工作以后的产生腐蚀、结垢等影响加热效率的情况发生。
53.本发明还一种具有生物排放安全性的灭菌器排气处理装置的工作方法，包括如下步骤：
54.步骤1、首先将污染物品放入灭菌舱2的支撑架上，关闭密封门，开启灭菌舱进水阀3和内排舱进水阀15，灭菌舱2与内排舱13内均安装有液位开关，由进水管路4分别向灭菌舱2、内排舱13中通入外界水，当灭菌舱2、内排舱13内液位开关触发时，灭菌舱进水阀3和内排舱进水阀15关闭，停止通外界水，灭菌舱2内通入的外界水液位低于污染物品的高度；
55.步骤2、灭菌舱2内有第一加热管，此时，第一加热管开始加热，污染排气阀10开启，灭菌舱2内污染的废气在压力作用下通过污染排气管路9传送到内排舱13内；经过数据计算及测量，确定内排舱13体积不小于灭菌舱2体积的2/3，才能保证排气阶段内排舱13内压小于灭菌舱2内压；此外，灭菌舱2内液位上限设计时低于排气口ⅰ位置，保证在排气阶段只排气，不排水；
56.步骤3、灭菌舱2内排气完成后，关闭污染排气阀10(排气阀10关闭的时机由程序控制，程序根据灭菌舱2内压力及温度确认灭菌舱2内所处阶段，从排气阶段转换到升温阶段后，排气阀10就会关闭)，排气阀10关闭后，内排舱13内安装的第二加热管也开始工作；
57.步骤4、内排舱(13)内压力上升至设定压力后(加热后产生高压水蒸汽，使内部压力升高)，其值大于灭菌舱(2)内压力，开启蒸汽反馈阀(19)，内排舱(13)内生成的高温高压水蒸汽通过蒸汽反馈管路(18)返回到灭菌舱(2)进行补气；
58.步骤5、灭菌舱(2)内开始灭菌时，蒸汽反馈阀(19)关闭，内排舱(13)内压力持续上升至设定压力；开始对内排舱(13)内污染气体灭菌；
59.步骤6、内排舱(13)灭菌时间短于灭菌舱(2)(第二加热管的加热功率大以及内排舱13具有保温层，灭菌时间更短)，内排舱(13)灭菌完成后，开启内排舱排气阀(11)，将灭菌后的废气排放至废水箱中冷却后排入大气；
60.步骤7、灭菌舱(2)内灭菌完成后，开启灭菌舱排气阀(7)，将灭菌后的废气排放至废水箱中冷却后排入大气；
61.步骤8、当灭菌舱(2)与内排舱(13)排气完成后，关闭(7)灭菌舱排气阀和内排舱排气阀(11)；
62.工作过程中，通过内排舱安全阀16和灭菌舱安全阀1分别保证内排舱13和灭菌舱2的安全性；通过内排舱压力表17和灭菌舱压力表20实时显示内排舱13和灭菌舱2内压力值。当两个舱内的压力大于承压值时，安全阀启动，进行排压。
63.所述灭菌舱2内灭菌前排气是污染气体，这些气体被内排舱13完全接收，没有排出设备外部，同时利用内排舱13高温高压形式下，对排入到内排舱13的污染空气进行彻底灭菌处理，保证了安全性。
64.作为优选的实施方式，所述内排舱13的压力设计压力值高于灭菌舱2的压力设计压力值；所述内排舱13的外部设有保温层。
65.本发明总体包括灭菌舱、内排舱、灭菌舱排气管路、内排舱排气管路、内排舱补气管路、补水管路、灭菌舱排水管路、内排舱排水管路、废水箱、内排舱保温层、灭菌舱安全阀与压力表、内排舱安全阀与压力表。灭菌舱与排气管之间通过灭菌舱排气管路和内排舱补气管路连接，灭菌舱与内排舱均有自己独立的排水管路，灭菌舱灭菌后排气管路与内排舱灭菌后排气管路均通过废水箱排到大气。内排舱压力设计压力值高于灭菌舱设计压力值。
66.本发明运行基本过程及原理：灭菌舱升温升压过程中进行排气，内排舱内保持大气压，灭菌舱开启排气时，由于灭菌舱内压力大于内排舱，使得排气过程可以正常进行，当排气完成后，关闭排气阀，内排舱也开始升温升压，压力高于灭菌舱，并通过返回管路给灭菌舱补充蒸汽，协助灭菌舱升温升压。当灭菌舱内温度达标，开始进行灭菌阶段时，内排舱也开始了更高温度的灭菌过程，且灭菌时间小于灭菌舱时间，内排舱灭菌完成后，进行无菌排气，将灭菌完成的残气通过废水箱冷却后，排到大气中。而灭菌舱随后也完成灭菌工作，执行同样的排气流程，实现无生物污染泄漏的安全排气过程。
67.本发明中设计了一种专门用于处理灭菌器灭菌前排出气体的处理结构及控制方式，采用的基本原理是排出的污染气体进行了高温高压灭菌处理，在本发明中仅阐述了一种高温高压灭菌处理装置，对于其他任何采用本原理的排气处理方式均在本发明保护范围内。对于其他原理的排气处理装置不在本发明限定范围内。在本发明专利中阐述的内排舱收集气体并进行处理的方式不存在耗材类，可长时间的运行，从而可以降低使用者对产品维护的周期，降低使用者的非必要劳动量，提高客户满意度。本发明还可应用于大学实验室、3级以上生物安全试验室及疫苗生产企业等从事相关需要对灭菌排气有生物安全要求的特种环境。也可单独应用于封闭环境无菌化换气及处理的场所。
68.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。