本文提出了用VHP作為甲醛的替代物來去除BSL-3實驗室的生物污染。在去除生物污染的過程中，實驗室保持微負壓，從而防止VHP逸出房間。在去除污染的過程中，對溫度、相對濕度、VHP的濃度以及實驗室的壓力等參數進行監測。這種有效的去除污染方式使用嗜熱性脂肪桿菌孢子(最難殺死的孢子)進行驗證，本研究證明了使用VHP來進行空間消毒是有效的。

　　第一章 介紹

　　加拿大人與動物科學研究中心擁有16個動物房，5個BSL-3實驗室以及7個BSL-4，每一個都有獨立的實驗室。自從1997年正式開放使用以來，就一直用甲醛對高污染的實驗室、動物房以及生物安全柜進行消毒。但是該消毒過程比較慢，而且很難標準化(Krasuse et al., 2001; Spiner & Hoffmann, 1971)。并且消毒過程中的多聚甲醛殘留物會滯留在消毒物品表面，需要后續的清洗工作。多孔材料，如：木頭、紙、衣服都會吸收甲醛氣體，由此需要很長的時間才能完全消除(Braswell et al., 1970)。并且，甲醛對人體有害(Cogliano et al., 2004; Lancet, 1983; Rutala, 1990, 1996)，甲醛或者是多聚甲醛在空氣中容易爆炸(WHO, 1994a; WHO 1994b)。因此本文提出了一種安全、自動的消毒方式，應用于該空間。

　　VHP去除生物污染技術始創于1980s，商業化于1990s(Graham & Rickloff, 1992; Heckert et al., 1997a; Rickloff & Graham, 1989)，從那以后，這種技術被廣泛使用，現在主要用于去除潔凈室、動物房、救護車、大型灌裝線、以及醫院病房等的污染(French et al., 2004; Jahnke & Gerhard, 1997; Krause et al., 2001; Malmborg, 2001; Mitchell, 2005)。VHP是一種強氧化劑，并且能殺死病毒、霉菌、細菌、孢子、線蟲，甚至是瘋牛病病毒(Fichet et al., 2004; Heckert et al., 1997b; Kokubo et al., 1998; Krause & Riedesel, 2004; Meszaros, 2005)。VHP去除生物污染的過程具有快速、干過程、可移動性、對電子產品具有兼容性，在低溫、低濃度情況仍具有有效性等特點，它不像甲醛，VHP產生的副產品(水和氧氣)沒有毒性，因此，它是一種相對安全的方式，不需要后續的中和處理工作。然而，當VHP濃度超過75ppm時就會立即對人的健康產生危害;可接受的人員暴露限值為1ppm(美國工業衛生協會，1957;NIOSH,1996)。本文中，作者對使用VHP消毒BSL-3進行了評估分析。從安全的角度出發，考慮使房間保持微負壓，防止VHP逸出到相鄰的房間。消毒期間使用了生物和化學指示劑對去除污染的效果進行評價。

　　第二章 材料和方法

　　實驗室

　　該實驗室是一個BSL-3實驗室，相鄰的是更衣室和淋浴室。體積為3000立方英尺，裝有生物安全柜(Class Ⅱ A2型和ClassⅢ)、培養箱、冰箱、制冷機、離心機、電話、傳真、計算機、攝像頭、顯微鏡以及其它的實驗室常用設備。實驗室的空調送風和排風都經過雙高效。

　　去除生物污染的準備

　　為了加速VHP在實驗室內的循環，布置了6個風扇(圖1)。風扇的位置和方向都是通過煙霧法測試氣流確定的。同時打開二級生物安全柜來加速VHP的分布。為了對更衣室和淋浴間進行消毒，實驗室相鄰的兩個房間的門都處于開啟狀態。所有的電子設備以及實驗設備仍然放在實驗室內，從而可以證明VHP的材料兼容性。VHP的氣體發生器(Steris VHP 1000ED)布置在實驗室上面的設備層。通過1.1/2英寸的不銹鋼管道穿過樓板進入、排出房間。

　　去除污染的循環過程

　　如下的參數被寫入到VHP發生器中：相對濕度30%(30min)，調整35%過氧化氫的注射率11g/min(20min)，消毒過程的注射率8g/min(90min)，通風60min(氣流量20cfm)(STERIS, 2002)。

　　安全保證

　　該實驗室不是完全氣密性的，為了防止VHP氣體的泄漏，實驗室的微壓力大致保持在10Pa。負壓的實現是通過關閉HVAC系統，在實驗室的排風管上安裝一個手動的生物密閉閥來抽出少量的氣流。消毒過程中，對相鄰房間和吊頂用Drager過氧化氫檢測管檢測，檢測儀器的精度達到0.1ppm(Drager Safety,2005)，結果沒有檢測到VHP。隨后，啟動HVAC系統對實驗室進行通風將VHP的濃度降到安全濃度級別。為了確定實驗室內的殘留的VHP，用Drager H2O2管對排風管道進行采樣，在經過了24小時的HVAC通風后，VHP的濃度下降到了0.3ppm，這個濃度值已經遠遠低于人員暴露限值。消毒期間實驗室內采用生物和化學指示劑。

　　過程控制和檢測

　　使用ATI系列B12型的電氣化學傳感器(0～2000ppm)進行實時監測，安裝在實驗室頂板的中央位置。另外一個傳感器安裝在排風管道，用于確定在消毒期間排出房間的VHP的濃度以及消毒結束后的殘留的VHP的濃度。消毒過程中使用數值型壓力計(ATE-100, Ashcroft Instruments Canada Inc. Mississauga, Ontario)監測房間的壓力，監測數據用OM-CP處理;實驗室的溫度和濕度同樣被監測和記錄;同時使用VHP化學指示劑(NB305, Steris, Mentor, Ohio)來監測房間內的VHP氣體的分布情況。

　　消毒結果的驗證

　　為了驗證VHP用于實驗室空間消毒的有效性，嗜熱性脂肪桿菌孢子指示劑(106)被固定在不銹鋼圓片上，之后將不銹鋼圓片固定在同化學指示劑相同的位置(如頂板、墻壁、地板、角落、櫥柜或工作臺等設備的后面、下面以及內部區域)，N=50。三批生物指示劑被使用，批號和D值分別是H1535(1.6min)，H0635(1.6min)，H0035(1.4min)。在消毒結束后，把這些裝有孢子的不銹鋼圓片拿到無菌培養盒內，溫度56℃，一個沒有暴露在VHP中的生物指示劑也被作為參照品同時培養。這些培養物被觀察7天，所有的培養物都沒有生長，除了參照品外。

　　第三章 結果和討論

　　筆者相信該研究是首次正式頒布的關于使用VHP去除負壓實驗室的生物污染文章，VHP已經被作為甲醛氣體消毒的替代物應用于空間生物消毒。美國9.11之后的炭疽郵件事件導致郵政局SA32(體積為1,400,000立方英尺)遭受污染，該大樓使用了VHP進行消毒。在消毒期間，為防止VHP的逸出污染，整個大樓被保持負壓。如圖2所示，平均負壓值被維持在11.28Pa，為了保持負壓，在消毒過程中，需要保持2.97ft3/min的速率向外排氣，如圖3所示。但是這樣做會使一部分VHP通過排氣管排走，不過直到過氧化氫開始注射后的6個小時后才在排氣管道中檢測到VHP，分析滯后的原因可能如下：

　　1.在含VHP的空氣到達傳感器之前，先要排除先前存在于排氣管道中的空氣(大約60ft3);

　　2.可能是處于傳感器上游的24×24的高效過濾器具有吸收和阻滯VHP的原因(Jones et al., 2004)造成;

　　3.鍍鋅鋼板可能將過氧化氫分解成水和氧氣，因此減少了通過傳感器的VHP的量。

　　嗜熱性脂肪桿菌已經被公認為是VHP最難殺死的孢子(kokubo et al., 1998; Meszaros, 2005; Rickloff & Orelski, 1989)。因此，選取了該菌種作為檢測VHP的殺菌性能的生物指示劑。生物指示劑通常被放置在VHP難以到達的地方，比如在容器或者是設備的后面、下面以及里面等位置。在實驗室的中央，VHP的峰值濃度達到了517ppm，如圖4所示，該濃度高于近期在醫院病房消毒研究中的報導數據(French et al., 2004)。通過對生物指示劑進行為期一周的培養，結果證明所有的微生物都被徹底殺死。這并不奇怪，即使VHP濃度低于100ppm，對于嗜熱性脂肪桿菌來說也是具有殺死能力的(National Homeland Security Research Center, 2005)。筆者并沒有對該消毒前后進行菌種的培養計數，是因為該實驗室沒有消毒過，沒有配備高效過濾器。

　　筆者實時拍攝了放置在實驗室內的化學指示劑，觀察到的結果為：在過氧化氫開始注射的幾分鐘之內，化學指示劑就發生了顏色的變化，從藍色變成了米色，這表明VHP已經到達了指示劑的位置。放置的50個指示劑在實驗的最后都發生了顏色的改變，這也就表明了VHP可以到達實驗室的任何位置。

　　在通風階段開始之前，室內的VHP濃度保持持續的上升，通風開始后，VHP濃度出現了緩慢的降低。在VHP消毒的循環周期中，最費時的就是通風階段，借助于HVAC，共用了24個小時才將VHP的濃度降低到1ppm(職業暴露限)以下，而實際上的去除污染的過程才用了3個小時20分鐘。值得注意的是：所有的設備和電子產品在消毒期間并沒有搬出實驗室，而事后證明其功能良好。

　　相對濕度的高低會直接影響到VHP是否會發生冷凝，因此，將所要消毒空間的相對濕度降低到40%是必要的，這樣可以防止VHP的冷凝，否則會成為“濕”過程。在循環程序設定時將相對濕度設定在30%，但是筆者發現在除濕階段結束后相對濕度僅從初始的47%降低到了36.5%。因為對于如此大空間進行消毒是非常罕見的。當調節階段開始時，相對濕度開始增加，峰值濃度達到了39.5%，到通風階段結束時相對濕度跌到了32%，如圖5所示。實驗室的最初溫度為21.3℃，在整個過程中溫度持續增加，峰值溫度為24.5℃，如圖5所示。即使溫度不屬于VHP消毒的關鍵控制參數，圖中也給出了溫度的變化范圍。

　　第四章 結論

　　VHP能被安全地用于負壓實驗室的污染去除，維持負壓的目的實質上是將實驗室從周圍的環境中隔離出來，保證其它區域的人可以正常工作。VHP去除污染的過程是可驗證的，具有重復性，并且對于實驗室的常用設備以及電子產品而言都是兼容的。這種去除污染的過程是迅速的，僅僅需要3個小時?？傊?，該研究表明了VHP產品是一種有效的，可以替代甲醛的消毒產品。