為什么下排氣式壓力蒸汽滅菌器的常用滅菌溫度是121℃，而不是120℃？
這個疑問困擾著不少剛進入或已經進入這個行業的從業人員。答案是：基于下排氣式蒸汽滅菌器的工作原理和發展過程，所以常用蒸汽滅菌溫度是121℃，而不是120℃。
眾所周知，蒸汽滅菌時，一般使用帶有壓力的飽和蒸汽作為滅菌介質。從滅菌發展史來看，是由于測試蒸汽壓力導致了上述這個答案。
19世紀，蒸汽動力是整個工業的基礎，要安全地使用它，需要監測和控制鍋爐壓力。1844年威廉·費阿柏恩發明蘭開夏臥式雙火筒蒸汽鍋爐，并在各個領域中推廣應用。但是由于缺乏合適的蒸汽壓力測量儀表，常發生爆炸事故。
圖1 帶有壓力表的蒸汽機
1850年前后，法國的天才機械師E.波登(Eugene Bourdon，1803-1884)發明了一種就地壓力表，這是用一端固定的“C”型金屬管來感受壓力變化，后人就將這種結構的壓力表測量元件稱為波登管。“C”型金屬管的橫截面大致是矩形的。受壓后，金屬管尾端的位移通過傳動桿、扇形齒輪帶動指針旋轉，看指針在刻度盤上的位置就可以讀出壓力值(見圖2)。在許多工藝過程中，壓力是一個關鍵的測量指標，用波登管壓力表進行就地壓力測量，操作和維護設備的工人就可以經常查看、讀取和記錄壓力測量值，這對于促進當時的鍋爐和蒸汽機的發展以及在各行各業的壓力監測具有很重要的作用[1]。
圖2 波登管就地壓力表外觀及內部結構圖(1為刻度盤；2為指針；3為波登管；4為傳動桿；5為扇形齒輪)
基于Papain早期發明的壓力鍋，1879年發明家Chamberland發明了高壓滅菌器，那時完全依靠壓力表來控制和測量滅菌過程。直到1933年，高壓滅菌器才開始使用溫度傳感器，用以監測排水管線的溫度，以確認空氣已經排出并且蒸汽確實飽和了[2]。
蒸汽機的研究是發展熱力學和氣體動力學分子理論的基礎。雖然蒸汽遠非理想氣體，但飽和蒸汽中的溫度和壓力之間存在可預測的關系，并且具有良好的傳熱特性。這些可以在標準工程蒸汽表上找到[3]。
飽和蒸汽在傳遞熱量方面非常有效。這就是為什么與相同溫度下的簡單燒傷相比，燙傷如此嚴重的原因。這也是飽和蒸汽能快速殺死高壓滅菌器中的耐熱微生物的原因。
我們要先來看psi的定義。海平面上的一個大氣壓被定義為每平方英寸14.69磅（psi），大氣壓實際上又受溫度和天氣的影響而變化，但它的變化很小。同國內的四舍五入取整數的邏輯一樣，國外的工程師們通常認為1個大氣壓為15 psi。這個飽和蒸汽壓力完全在多數蒸汽鍋爐的容量范圍內。15 psi的飽和蒸汽會在大約15分鐘內殺死細菌內孢子。因而就形成了一個合理的滅菌循環參數：15 psi持續15分鐘。
那么，15 psi飽和蒸汽的溫度是多少？是121°C。
這就是為什么我們常用121°C進行下排氣蒸汽滅菌。這個溫度也被逐步寫進全球各行業的法規或標準中，沿用至今。
參考文獻
1.Budenberg RC. A History of Industrial Pressure Measurement. Measurement and Control. 1987;20(8):13-18.
2.https://www.steris.com/healthcare/knowledge-center/sterile-processing/everything-about-autoclaves
3.https://www.engineersedge.com/thermodynamics/steam_tables.html
