一、引言
盡管從古典時(shí)代開始就有學(xué)者提出微生物存在的假說，但直到19世紀(jì)，現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展才證明微生物的存在，讓人認(rèn)識(shí)到食物變質(zhì)、人體感染和疾病傳播等都由微生物導(dǎo)致。這一認(rèn)識(shí)的結(jié)果是各種以現(xiàn)代微生物學(xué)為基礎(chǔ)的殺菌或消毒方法誕生，并被應(yīng)用于科學(xué)研究、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療操作和工業(yè)生產(chǎn)中。從那時(shí)起，最主要的消毒和滅菌方法分為物理和化學(xué)方法，其中物理滅菌又以高溫滅菌用途最廣。19世紀(jì)末期開始，工業(yè)生產(chǎn)的滅菌器種類繁多、式樣豐富，其中應(yīng)用最為廣泛、最有效的便是高壓蒸汽滅菌器（autoclave），它是醫(yī)院和科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的器具、衣物和環(huán)境消毒必不可少的工具，作為器物見證了滅菌技術(shù)和機(jī)構(gòu)變遷的歷史。
但遺憾的是，滅菌器作為日常使用且不可或缺的工具，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)活動(dòng)中的歷史意義并未得到普遍承認(rèn)。一個(gè)重要的例證是，在國(guó)內(nèi)的科學(xué)博物館或者自然博物館中很少見到它的身影（但在國(guó)外科學(xué)博物館中滅菌器是常見之物，如倫敦的科學(xué)博物館就藏有4臺(tái)滅菌器）；專業(yè)的科學(xué)史研究者也極少對(duì)作為工具和儀器的滅菌器進(jìn)行專門研究。但這是否意味著在科學(xué)史和科學(xué)收藏中忽略它們是正當(dāng)?shù)模看鸢府?dāng)然是否定的。新近科學(xué)儀器史的相關(guān)研究提醒我們，它們的意義至少可以從兩個(gè)層面進(jìn)行闡釋。從宏觀層面來看，器具的歷史與科學(xué)、技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，它們的演化史是科技和工業(yè)發(fā)展之過程的見證；從微觀層面來看，它們?cè)诖髮W(xué)、醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室等具體情境和使用者個(gè)人手中的應(yīng)用同樣被賦予意義：它們是實(shí)驗(yàn)和操作中機(jī)構(gòu)和私人歷史以及日常生活的組成部分和積極參與者。
清華大學(xué)科學(xué)博物館藏有一臺(tái)美國(guó)生產(chǎn)的進(jìn)口高壓滅菌器（見圖1）。首先，它是19世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及商業(yè)運(yùn)作的結(jié)果，見證了滅菌技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展及其在中國(guó)的傳播和使用；此外，它與清華大學(xué)著名土木工程學(xué)家陶葆楷先生以及其他使用者的聯(lián)系，賦予了它作為一件特定儀器的微觀歷史。本文希望通過歷史回顧和對(duì)這件儀器的具體分析，提醒國(guó)內(nèi)學(xué)界和博物館同行關(guān)注滅菌器及相關(guān)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)儀器。
這臺(tái)滅菌器來自清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，由我國(guó)土木工程和環(huán)境工程學(xué)家陶葆楷購(gòu)買。它從形式上來說是一臺(tái)臥式高壓蒸汽滅菌器（horizontal autoclave），現(xiàn)存主體部分包括支架、滅菌倉(cāng)、蒸汽發(fā)生器、安全閥、壓力控制器、控制閥和另配的開關(guān)等，頂部壓力表缺失。它的主體部分是圓桶形滅菌倉(cāng)，橫置于支架上，與下方蒸汽發(fā)生器一樣通體紫銅材質(zhì)，可加壓并自動(dòng)控壓在15psi（103421N/m2），蒸汽溫度可達(dá)121.6℃。滅菌倉(cāng)底部一側(cè)有銷售銘牌，標(biāo)識(shí)由紐約Bramhall-Deane公司（以下稱布蘭霍爾公司）制造、費(fèi)城Arthur H Thomas公司銷售，但未標(biāo)明產(chǎn)品型號(hào)、專利日期或生產(chǎn)日期。此外，滅菌器頂部有油漆寫就的“生化 2-3-6”字樣。頂部的安全閥由Manning, Maxwell and Moore公司生產(chǎn)，型號(hào)為1445。這臺(tái)滅菌器在美國(guó)生產(chǎn)、在清華大學(xué)使用數(shù)十年，經(jīng)數(shù)代學(xué)人之手，輾轉(zhuǎn)數(shù)個(gè)校內(nèi)教學(xué)和科研單位，20世紀(jì)90年代才退役。追溯它的歷史能為我們了解滅菌設(shè)備儀器的發(fā)展、演化和使用以及清華乃至中國(guó)近代微生物實(shí)驗(yàn)提供線索。
二、消毒與滅菌器：歷史回顧
在醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中使用的高壓蒸汽滅菌器是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物[1]。從文明早期開始，人類就從經(jīng)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)到高溫在不同生活情境中的作用：烹煮是風(fēng)干、腌制和熏制之外最重要的保存食物的手段；飲用開水可以避免生??；通過火焰燒灼外科操作中的器具可以避免感染發(fā)生。但直到19世紀(jì)，科學(xué)的進(jìn)步才發(fā)現(xiàn)微生物是食物腐敗、人體疾病和傷口感染的共同原因。在此之前，從古典時(shí)代到文藝復(fù)興，不同時(shí)代和地區(qū)的學(xué)者都提出了微生物存在的假說；17世紀(jì)，顯微鏡的使用使科學(xué)工作者們確認(rèn)了它們的存在，但當(dāng)時(shí)生物學(xué)領(lǐng)域盛行的“自然發(fā)生論”認(rèn)為這些微小的生物是自然形成，并且不參與任何生物學(xué)或者化學(xué)過程。這個(gè)學(xué)說雖然在17和18世紀(jì)逐漸被動(dòng)搖，但其影響力一直持續(xù)到19世紀(jì)。
微生物學(xué)在19世紀(jì)得到了突破性發(fā)展。最重要的貢獻(xiàn)者和奠基人之一是法國(guó)科學(xué)家路易·巴斯德（Louis Pasteur），他從釀酒和食品制造中獲得了關(guān)于微生物的知識(shí)，并且通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)、著述和辯論樹立了生源說（Germ theory），證明微生物的存在和對(duì)有機(jī)體所產(chǎn)生的影響：它們導(dǎo)致了食物腐敗、外傷感染和疾病傳播。與此同時(shí)，他也是現(xiàn)代滅菌和消毒操作的先驅(qū)者，從科學(xué)上發(fā)現(xiàn)了高溫在殺菌消毒方面的作用：他設(shè)計(jì)的巴氏消毒法（Pasteurization）如今仍然廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)；而現(xiàn)代高壓蒸汽滅菌器的起源也與他的工作息息相關(guān)。
現(xiàn)代高壓蒸汽滅菌器的起源可以追溯到17世紀(jì)。1679年，波義爾的助手、法國(guó)發(fā)明家丹尼斯·帕潘（Denis Papin）發(fā)明了一個(gè)名為蒸汽蒸煮器（Steam digester）的裝置。這個(gè)裝置有一個(gè)密封的容器和蓋子，密封容器內(nèi)盛水加熱之后可以避免蒸汽外泄，從而增加壓強(qiáng)，令容器內(nèi)溫度保持在100攝氏度以上，以便能烹煮骨頭。帕潘的蒸煮器被視為壓力鍋和蒸汽機(jī)的前身，同時(shí)也是高壓滅菌器的前身。類似的裝置在之后不斷發(fā)展，但直到19世紀(jì)，高壓蒸汽才被用于消毒和殺菌。1831年，威廉·亨利（William Henry），一位來自英國(guó)曼徹斯特的醫(yī)生，發(fā)表了自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明經(jīng)過蒸汽高溫處理的衣物和其他物品可以避免傳播疾病，盡管他自己承認(rèn)時(shí)人關(guān)于傳染的原因和本質(zhì)一無所知。19世紀(jì)70年代之后，隨著微生物學(xué)和細(xì)菌學(xué)的發(fā)展，新一代的化學(xué)家和微生物學(xué)家如羅伯特·科赫（Robert Koch）和巴斯德等基于高溫滅菌的原理發(fā)明了不同種類的滅菌器，這些滅菌器使用高溫蒸汽或者干燥熱氣滅菌。巴斯德發(fā)現(xiàn)潮濕的熱氣，也就是蒸汽，比干燥的熱氣在滅菌和消毒方面更加高效，這直接導(dǎo)致了蒸汽滅菌方法和蒸汽滅菌器的流行。實(shí)際上，干燥的高溫會(huì)破壞動(dòng)物和植物的組織，與蒸汽高溫相比，也更難以穿透需要?dú)⒕慕M織和材料，難以控制，因此蒸汽消毒法在實(shí)際使用中遠(yuǎn)較單純的高溫消毒更為廣泛。1879年，巴斯德與他的學(xué)生和助手查爾斯·錢伯蘭（Charles Chamberland）基于帕潘的高壓鍋原理發(fā)明了第一臺(tái)現(xiàn)代高壓蒸汽滅菌器，被稱作Autoclave，并以錢伯蘭的名字命名并注冊(cè)商標(biāo)出售。這個(gè)裝置通過高壓提升蒸汽的溫度達(dá)到120攝氏度，從而保證了消毒和滅菌的速度和效力。
但錢伯蘭和巴斯德的高壓蒸汽滅菌器并不是當(dāng)時(shí)唯一的滅菌器，至少科赫和他的團(tuán)隊(duì)也發(fā)明了相似的裝置，并且得到了廣泛的使用?？坪詹⒉恍蕾p錢伯蘭和巴斯德的發(fā)明，主要原因是他認(rèn)為高壓蒸汽溫度過高，在實(shí)驗(yàn)室中會(huì)破壞物品和培養(yǎng)基。他在1881年設(shè)計(jì)制造了非高壓的蒸汽滅菌器，主要原理是將需要?dú)⒕镜奈锲贩胖迷跍缇鲀?nèi)部的上層，加熱下層的水，使蒸汽流通循環(huán)從而殺滅上層物品上的微生物。差不多是同一時(shí)代，英國(guó)物理學(xué)家約翰·丁達(dá)爾（John Tyndall）也設(shè)計(jì)裝置利用高溫蒸汽滅菌，但他采取的是重復(fù)、間隔加熱的方法，被稱為丁達(dá)爾滅菌法（Tyndallization）。這些利用高溫蒸汽的不同滅菌方法和設(shè)備在19世紀(jì)80年代之后廣為流行，在歐洲和北美洲都被使用。比如，1891年美國(guó)費(fèi)城出版的一本《細(xì)菌學(xué)綱要》（Essentials of Bacteriology）為醫(yī)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)方法和儀器設(shè)備的相關(guān)參考。作者在介紹蒸汽滅菌法的時(shí)候，對(duì)科赫的蒸汽滅菌器、丁達(dá)爾滅菌法以及錢伯蘭的高壓滅菌器都作了介紹。1897年，另一本細(xì)菌學(xué)教科書《細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》（Manual of Bacteriology）對(duì)比了科赫式蒸汽滅菌器和錢伯蘭式滅菌器，認(rèn)為科赫滅菌器所使用的不加壓方法運(yùn)用方便、廣泛，但是錢伯蘭式高壓滅菌器則高效、迅速，但似乎操作復(fù)雜并且危險(xiǎn)。
在19世紀(jì)90年代之后，普通蒸汽滅菌器仍然廣泛使用，但是高壓蒸汽滅菌器被認(rèn)為是比普通滅菌器更有效也更昂貴的設(shè)備，逐漸成為醫(yī)院、大學(xué)和政府部門相關(guān)實(shí)驗(yàn)室中的重要裝置。早期如科赫所認(rèn)為的高壓蒸汽滅菌會(huì)破壞組織和培養(yǎng)基也已經(jīng)被證明是錯(cuò)誤的。1897年，尼亞加拉大學(xué)醫(yī)學(xué)部開設(shè)了一門細(xì)菌學(xué)課程，課程的大部分內(nèi)容是在實(shí)驗(yàn)中完成。尼亞加拉大學(xué)之所以能開這門課，是因?yàn)榇髮W(xué)的細(xì)菌學(xué)實(shí)驗(yàn)室裝備了“最現(xiàn)代的裝置”，包括培養(yǎng)箱、顯微鏡，以及高壓蒸汽滅菌器。1900年，賓夕法尼亞大學(xué)校醫(yī)院的外科教授表示，在他所服務(wù)的校醫(yī)院中，高壓滅菌器被用于為外傷處理中用到的敷料和器具消毒殺菌。高壓滅菌器甚至在海外殖民地也被使用。1905年，美國(guó)殖民地菲律賓政府的科學(xué)局（Bureau of Science）新建成了實(shí)驗(yàn)樓，實(shí)驗(yàn)樓中就為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)配備了高壓蒸汽滅菌器。
隨著市場(chǎng)擴(kuò)大，19世紀(jì)90年代之后，越來越多的公司開始生產(chǎn)與錢伯蘭的設(shè)計(jì)相似或者改良的高壓滅菌器，這些滅菌器的造型和設(shè)計(jì)也有了改變，功用也開始擴(kuò)大。早期錢伯蘭的設(shè)計(jì)是立式，將用作水倉(cāng)和滅菌倉(cāng)的容器豎直放置，水倉(cāng)在容器底部、滅菌倉(cāng)門在頂部，底部支架相對(duì)較矮（見圖2）；臥式滅菌器則由支架將作為水倉(cāng)和滅菌倉(cāng)的容器抬高，同時(shí)水平放置，倉(cāng)門從容器底部打開；此外，還有的高壓滅菌器將滅菌倉(cāng)與水倉(cāng)和加熱器分離，將水加熱后獲得的蒸汽通過管道引入單獨(dú)的滅菌倉(cāng)。在20世紀(jì)早期，廠商生產(chǎn)高壓滅菌器采取了不同形制并應(yīng)用于不同場(chǎng)合，最重要的廠商之一就是美國(guó)紐約的Bramhall-Deane 公司，它就是清華大學(xué)科學(xué)博物館館藏滅菌器的生產(chǎn)廠。
三、Bramhall-Deane（布蘭霍爾-迪恩）：產(chǎn)品與生意
1913年，一本介紹現(xiàn)代醫(yī)院管理、形式、建筑和設(shè)備的著作The Modern Hospital, ItsInspiration, Its Architecture, Its Equipment, Its Operation提到，在醫(yī)院的手術(shù)室里，對(duì)床墊、敷料、器具等消毒殺菌要求不同的滅菌和消毒設(shè)備。高壓蒸汽滅菌器，適合用于敷料的殺菌。此外，在談到實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，作者認(rèn)為，很多醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)室都配有單獨(dú)的消毒室，為培養(yǎng)基殺菌。在這里，最好的消毒殺菌辦法就是使用普通的高壓蒸汽滅菌器，而“最令人滿意的‘滅菌器’就是布蘭霍爾-迪恩公司生產(chǎn)的?！边@家公司生產(chǎn)的滅菌器“構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，沒有復(fù)雜的螺栓和輪軸系統(tǒng)?！边@本書對(duì)布蘭霍爾公司生產(chǎn)的高壓滅菌器的贊譽(yù)表明該公司的產(chǎn)品已經(jīng)非常流行，并且得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。的確，在20世紀(jì)初，布蘭霍爾公司就已經(jīng)擁有了完整的滅菌器產(chǎn)品系列，分別用于為水、敷料、器具、工具、衣物和床墊等不同物品的消毒滅菌，是滅菌器市場(chǎng)上的一大競(jìng)爭(zhēng)者。在書內(nèi)的附圖（見圖3）上我們看到，這臺(tái)高壓滅菌器在外部造型、主要部分和形制上已經(jīng)與陶葆楷在清華使用的滅菌器相差無幾。不過，布蘭霍爾公司的高壓滅菌器的市場(chǎng)認(rèn)可也并非一蹴而就。
布蘭霍爾-迪恩公司于1859年在紐約成立。不過很顯然，鑒于微生物學(xué)和滅菌手段的發(fā)展歷程，在公司成立早期并不生產(chǎn)滅菌器。在19世紀(jì)60年代，布蘭霍爾公司最主要的生意其實(shí)是廚房用具。1865年，新澤西出版的一本賓夕法尼亞州工商名錄中包含了賓州之外的一些公司，其中就有布蘭霍爾。根據(jù)名錄，布蘭霍爾的生意范圍主要是各種不同類型的爐灶（furnaces,stoves and ranges）。公司投放的廣告頁也表明公司主要的產(chǎn)品是供酒店、餐廳、醫(yī)院和家庭使用的歐式廚灶、廚灶家具以及熱水和蒸汽桌。1869年的一本覆蓋紐約、費(fèi)城、波士頓和巴爾的摩的工商名錄也將布蘭霍爾公司列為加熱裝置（heating apparatus）的主要生產(chǎn)商之一。在這個(gè)時(shí)期，布蘭霍爾生產(chǎn)的廚房用具得到了業(yè)界和消費(fèi)者的肯定。1867年，紐約州立婦女醫(yī)院（The New York State Woman’s Hospital）新樓落成，它的廚房就裝備了布蘭霍爾公司生產(chǎn)的廚灶；1876年，康涅狄格瘋病醫(yī)院（The Connecticut Hospital for the Insane）的儲(chǔ)藏室裝備了布蘭霍爾公司的一整套廚房設(shè)備，包括爐灶、水池以及熱水管等。1871年，西賓夕法尼亞醫(yī)院（The Western Pennsylvania Hospital）瘋病科的廚房設(shè)備是由布蘭霍爾捐助并負(fù)責(zé)裝修的。在使用了一年之后，醫(yī)院在年報(bào)里對(duì)這些設(shè)備贊譽(yù)有加，表示非常滿意，認(rèn)為它們無與倫比。
由此可見，在19世紀(jì)70年代末高壓滅菌器發(fā)明之前，布蘭霍爾公司雖然以廚具產(chǎn)品為主，但是他們?cè)跍缇魇袌?chǎng)上的進(jìn)軍已經(jīng)有良好基礎(chǔ)。一方面，通過生產(chǎn)、提供廚房設(shè)備，布蘭霍爾公司與紐約周圍的醫(yī)院建立的廣泛的商業(yè)聯(lián)系；另一方面公司生產(chǎn)的爐灶、蒸汽和熱水設(shè)備也為之后轉(zhuǎn)向生產(chǎn)高壓蒸汽滅菌器提供了技術(shù)基礎(chǔ)?？梢哉f，這兩方面的條件使布蘭霍爾的高壓蒸汽滅菌器的生產(chǎn)和銷售水到渠成。從19世紀(jì)90年代開始布蘭霍爾就開始設(shè)計(jì)、制造并銷售高壓蒸汽滅菌器。1891年，一本全美工商名錄就收錄了他們生產(chǎn)的滅菌設(shè)備，并標(biāo)明供醫(yī)院使用。1895年，耶魯醫(yī)學(xué)院的手術(shù)室裝備了布蘭霍爾的滅菌設(shè)備。同一年，紐黑文醫(yī)院也裝備了布蘭霍爾的設(shè)備：一個(gè)水滅菌器和一個(gè)為敷料、繃帶和其他布料消毒的高壓滅菌器。據(jù)描述，這個(gè)滅菌器有一個(gè)水平放置的銅制圓桶，在其底部加水之后加熱產(chǎn)生高壓蒸汽，能保持7磅壓力20分鐘，溫度為228華氏度（約108攝氏度）。1896年的廣告中，布蘭霍爾公司聲稱自己的敷料滅菌器高效，并且易于操作，在美國(guó)的頂尖醫(yī)院使用，能達(dá)到外科手術(shù)在滅菌消毒方面的所有要求。除此之外，公司還生產(chǎn)一系列滅菌器用于床墊、器具、水等的消毒和滅菌（見圖4）。
進(jìn)入20世紀(jì)，布蘭霍爾的滅菌設(shè)備在各種場(chǎng)合都享有盛名。例如，1911年麥克米蘭公司出版的《細(xì)菌學(xué)教科書》（A Text-book of General Bacteriology）認(rèn)為相對(duì)于非加壓的滅菌器，高壓蒸汽滅菌器最近流行起來，代表產(chǎn)品就是布蘭霍爾公司生產(chǎn)的滅菌器。紐約一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室于1916年發(fā)表的一篇關(guān)于傳染病的論文，其培養(yǎng)皿就是用布蘭霍爾的滅菌器殺菌消毒的。1914年，在一個(gè)考察微生物控制的食品工業(yè)實(shí)驗(yàn)中，布蘭霍爾的高壓滅菌器是實(shí)驗(yàn)人員選用的四種用于參照的實(shí)驗(yàn)器具之一。尤其值得注意的是，上文提到的1891年出版的《細(xì)菌學(xué)綱要》在1913年修訂到第七版，在這一版中，科赫式和普通蒸汽滅菌器都退到了次要地位，高壓蒸汽滅菌器則增加了篇幅，作者所舉的例子就是布蘭霍爾的產(chǎn)品。
布蘭霍爾公司的滅菌器產(chǎn)品并不總是沿襲陳規(guī)，它們?cè)谏a(chǎn)中也改進(jìn)設(shè)計(jì)，并登記了專利。早在1897年公司的擁有者羅伊爾·迪恩（Royal E. Deane）就為自己發(fā)明的消毒裝置申請(qǐng)了專利，并于1900年獲得了批準(zhǔn)。這個(gè)裝置是為高壓蒸汽滅菌器所設(shè)計(jì)，它的開口能從內(nèi)部關(guān)閉，并且自動(dòng)密封，從而保證氣體不外泄并確保內(nèi)部壓力。1915年，威廉·梅（William May）在迪恩的專利的基礎(chǔ)上做了新的改進(jìn)，并將專利轉(zhuǎn)讓給了布蘭霍爾公司。這個(gè)專利的主要內(nèi)容是在消毒倉(cāng)中引入高壓蒸汽的之前將消毒倉(cāng)內(nèi)空氣抽空，以提高消毒的效力。如果放置應(yīng)滅菌物品的消毒倉(cāng)內(nèi)有空氣，高壓蒸汽將不能滲透到被消毒物的材料內(nèi)部，因此，事先將空氣抽空就有助于完成消毒。這一原理在19世紀(jì)90年代就為人所知，不同的廠商采取了不同的解決辦法。布蘭霍爾公司最主要的特點(diǎn)是在消毒倉(cāng)的開口處設(shè)置雙層門，通過雙層門控制消毒倉(cāng)內(nèi)外的氣壓。1915年之后，擁有這種雙層門裝置的滅菌器成為布蘭霍爾公司的主打產(chǎn)品，這種門被稱為eclipse door，而裝置了此種門的滅菌器則被稱為eclipse autoclave。裝有這種設(shè)計(jì)的滅菌器在此后數(shù)十年之內(nèi)暢行不衰，在各種實(shí)驗(yàn)室使用。1932年，布蘭霍爾公司在《科學(xué)》雜志投放的廣告聲稱它是“第一臺(tái)裝有eclipse door的高壓滅菌器。從1900年開始就不斷發(fā)展，以便能跟隨實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步。”除了功能改進(jìn)，布蘭霍爾的滅菌器外形也有新的設(shè)計(jì)，30年代末就出現(xiàn)了方桶而非圓桶的滅菌倉(cāng)。此外，值得注意的是，布蘭霍爾公司的產(chǎn)品采用將滅菌倉(cāng)與加熱器和水倉(cāng)分離的設(shè)計(jì)：置放應(yīng)消毒物品的滅菌倉(cāng)橫置于支架上，蒸汽發(fā)生器（包括水倉(cāng)和加熱裝置）則置于其下方，通過管道與滅菌倉(cāng)連接，而不是將蒸汽發(fā)生器直接與滅菌倉(cāng)一同置于同一個(gè)容器的不同層。清華大學(xué)科學(xué)博物館的這件藏品也是此種設(shè)計(jì)（見圖1）。
到20世紀(jì)30年代，以布蘭霍爾為代表的廠商生產(chǎn)的高壓蒸汽滅菌器已經(jīng)成為美國(guó)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、食品工業(yè)以及醫(yī)療操作中不可或缺的滅菌設(shè)備。在20世紀(jì)上半葉的中國(guó)，也能看到高壓滅菌器的使用。實(shí)際上，在此之前高溫和蒸汽滅菌法就已經(jīng)傳入中國(guó)。比如1907年，《醫(yī)藥學(xué)報(bào)》雜志發(fā)表了一篇介紹消毒法（滅菌法）的文章，將滅菌法分為理學(xué)（物理學(xué)）和化學(xué)兩種。其中理學(xué)消毒法就包括高溫消毒法，但僅介紹了煮沸的辦法，未提及蒸汽加熱。但之后，蒸汽消毒法也得到了普遍的認(rèn)知。比如，1920年《衛(wèi)生報(bào)》介紹的消毒法中，就包括熱氣消毒法，推薦“將應(yīng)消毒之物置釜中蒸至攝氏表一百度以上。”到20世紀(jì)30年代，面向普通民眾的雜志《生活月刊》已經(jīng)開始介紹高壓蒸汽，并且表明高壓蒸汽難以深入到組織內(nèi)部，因此需要先抽干空氣再用高壓蒸汽滅菌。1935年出版的《微生物學(xué)綱要》中有關(guān)于消毒法的詳細(xì)介紹，其中蒸汽消毒法被分為“流通蒸汽消毒法”和“緊張蒸汽消毒法”（高壓蒸汽消毒法）。前者可用郭氏蒸汽消毒器（Koch’s，即科赫滅菌器）或愛氏蒸汽消毒器(Arnold’s，另一種普通蒸汽消毒器）；后者則需要使用“緊張蒸汽消毒器”（即Autoclave）。作者承認(rèn)，緊張蒸汽消毒法與流通蒸汽消毒法適用范圍差不多，而且緊張蒸汽消毒法需要將器械內(nèi)部空氣驅(qū)除才能保證水蒸氣飽和從而確保消毒有效。
隨著相關(guān)知識(shí)的增長(zhǎng)，普通蒸汽滅菌器和高壓滅菌器在相關(guān)機(jī)構(gòu)，尤其是醫(yī)院中開始使用。比如1920年，由美國(guó)浸禮會(huì)傳教士高福林（Francis Wayland Goddard）創(chuàng)辦的紹興?？滇t(yī)院（the Christian Hospital, Shaohing, Chekiang）從美國(guó)購(gòu)入了一批消毒設(shè)備，包括一臺(tái)敷料滅菌器、一臺(tái)器具滅菌器以及兩臺(tái)水滅菌器。這些設(shè)備都由布蘭霍爾公司生產(chǎn)。1919年，北洋政府成立中央防疫處，開始生產(chǎn)各種疫苗，設(shè)備中就包括高壓滅菌器。1937年末，武漢各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，高壓消毒器共有6臺(tái)。不過，高壓滅菌器在抗戰(zhàn)之前并未在所有醫(yī)院配置。例如，1934年浙江省立醫(yī)藥?？茖W(xué)校附屬病院的消毒室，就沒有此類裝。
抗日戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)之后，滅菌器變得更加難以獲取。1941年，孫吉洪在《中國(guó)季刊》（The China Quarterly）發(fā)表文章討論中國(guó)戰(zhàn)時(shí)的衛(wèi)生事業(yè)。他承認(rèn)，以中國(guó)現(xiàn)在的工業(yè)發(fā)展水平而言，很多醫(yī)療器械，包括顯微鏡、高壓蒸汽滅菌器等都是無法制造的，必須要從海外獲得，但交通卻并不方便。在這種情況下，嚴(yán)福慶和愛潑斯坦都觀察到，戰(zhàn)時(shí)前線和后方的醫(yī)院很多時(shí)候不得不依賴于當(dāng)?shù)氐墓そ秤猛练ㄖ谱黝愃频南酒骱透邏簻缇鳌ｋS著抗日戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，社會(huì)秩序得到了恢復(fù)，高壓滅菌器在醫(yī)院更加普及。比如，1946年，復(fù)員后的南京中央醫(yī)院購(gòu)置了新的儀器，其中就有高壓消毒器。1949年5月，武漢解放時(shí)，雖然各醫(yī)療機(jī)構(gòu)中的儀器很多被運(yùn)走、盜賣和破壞，但仍剩下22臺(tái)高壓消毒器和17臺(tái)普通蒸汽消毒器，比抗戰(zhàn)爆發(fā)前增加了數(shù)倍。
但另一方面，盡管高壓滅菌器作為必備設(shè)備逐漸在醫(yī)院中普及，大學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室似乎并未在此類設(shè)備的購(gòu)置上跟上醫(yī)院的步伐，甚至最應(yīng)當(dāng)有此類設(shè)備的生物學(xué)系也是如此。1930年2月，植物生理學(xué)家羅宗洛抵達(dá)國(guó)立中山大學(xué)生物學(xué)系，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)系沒有一間實(shí)驗(yàn)室，圖書不全，儀器更是闕如，僅有解剖使用的剪刀和刀子。羅宗洛到校半年之后，才設(shè)法買到一臺(tái)舊式蒸汽滅菌器。即使該校在1933年改善了設(shè)備，擁有顯微鏡和切片機(jī)，仍然沒有高壓滅菌器。之后，羅宗洛輾轉(zhuǎn)到中央大學(xué)任教，但中央大學(xué)的儀器設(shè)備也不敷使用。羅宗洛設(shè)法向校長(zhǎng)羅家倫申請(qǐng)了大約1萬美元用于添置儀器和試劑，才終于為中央大學(xué)的生物學(xué)系添置了高溫滅菌器、恒溫箱等設(shè)備。
當(dāng)時(shí)的頂尖國(guó)立大學(xué)尚且如此，遑論其他學(xué)校。即使是在民國(guó)時(shí)代以經(jīng)費(fèi)充裕著稱、在生物學(xué)研究領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位的清華大學(xué)也并沒有多少相關(guān)設(shè)備。清華大學(xué)生物學(xué)系成立于1926年，但早期經(jīng)費(fèi)、人員和儀器都不足。1929年生物學(xué)館落成之后，儀器設(shè)備也差強(qiáng)人意。1931年，生物學(xué)系的儀器有恒溫箱、顯微鏡、照相機(jī)等，但是并沒有高壓滅菌器。一直到1936年，系主任陳楨才報(bào)告有一臺(tái)高壓蒸汽滅菌器。
在生物學(xué)系之外，別的實(shí)驗(yàn)室，尤其是衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室也開始購(gòu)置有此類儀器。比如，1930年，交通大學(xué)唐山土木工程學(xué)院開始籌備建立衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室，托禮和洋行從德國(guó)代購(gòu)一批衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)儀器，價(jià)值千余元洋元，其中就有兩種殺菌器：熱氣殺菌箱一具預(yù)算二百九十元；高壓殺菌箱一具價(jià)值四百八十元，熱度可達(dá)138攝氏度。這些設(shè)備于次年到校。同樣，在20世紀(jì)30年代，清華大學(xué)的土木工程系也開始購(gòu)入此類設(shè)備，博物館現(xiàn)藏這臺(tái)高壓滅菌器就是土木工程系衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室的遺產(chǎn)。
五、清華大學(xué)的高壓滅菌器
清華大學(xué)科學(xué)博物館館藏的這臺(tái)高壓滅菌器為環(huán)境學(xué)院捐贈(zèng)，但它的歷史與清華土木工程系息息相關(guān)。清華大學(xué)土木工程肇始于1926年組建的工程學(xué)系，至1929年開始專辦土木工程學(xué)系。1931年，陶葆楷受聘執(zhí)教于土木工程學(xué)系，推動(dòng)了清華衛(wèi)生工程的發(fā)展。陶葆楷是中國(guó)土木工程和環(huán)境工程教育家和奠基人，1906年出生于江蘇無錫，1920年考入清華學(xué)校，1926年畢業(yè)赴美，獲哈佛大學(xué)衛(wèi)生工程碩士學(xué)位后到德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)研修，1931年回國(guó)之后便到清華大學(xué)任教。在他的推動(dòng)下，清華土木系與美國(guó)洛氏基金會(huì)合作在北平市東城區(qū)衛(wèi)生事務(wù)所設(shè)立了環(huán)境衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)區(qū)，并在1933年建成了衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，并且與美國(guó)的實(shí)驗(yàn)條件水平相當(dāng)。根據(jù)1934年的統(tǒng)計(jì)，衛(wèi)生工程試驗(yàn)室已經(jīng)初具規(guī)模，所裝備之儀器達(dá)到數(shù)十件，其中就包括一個(gè)“殺菌器”，其備注云：“pressure steam, gas heating, double wall.” 可見，這臺(tái)殺菌器就是高壓蒸汽滅菌器。但這并非現(xiàn)存的這臺(tái)滅菌器。
抗戰(zhàn)之中，清華南遷，西南聯(lián)大工學(xué)院雖然有市政及衛(wèi)生工程組，但是相關(guān)的試驗(yàn)并未開展。陶葆楷于1938—1940年任西南聯(lián)大土木工程系教授，1940年—1946年任系主任。據(jù)其回憶，土木工程系僅有測(cè)量?jī)x器室、水力實(shí)驗(yàn)室和材料試驗(yàn)室等，衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室并未建立。1945年抗戰(zhàn)勝利，清華大學(xué)于1946年到北平復(fù)員，陶葆楷任土木工程系系主任兼工學(xué)院院長(zhǎng)，又開始著力建設(shè)衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室。由于得到工學(xué)院的撥款，實(shí)驗(yàn)室得以購(gòu)買一批新的儀器。清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)院退休教授李國(guó)鼎在當(dāng)時(shí)承擔(dān)建設(shè)市政及衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)室的具體任務(wù)。據(jù)他回憶，陶葆楷利用這筆資金添置了恒溫箱、細(xì)菌培養(yǎng)箱以及高溫滅菌器等設(shè)備。這臺(tái)高溫滅菌器就是現(xiàn)在作為清華大學(xué)科學(xué)博物館的藏品的布蘭霍爾高溫蒸汽滅菌器。1947年7月，李國(guó)鼎從清華大學(xué)畢業(yè)之后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作，整理了實(shí)驗(yàn)室舊有和新購(gòu)置的儀器。當(dāng)時(shí)的課程“衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)”分為“物化”和“生化”兩部分，由李國(guó)鼎負(fù)責(zé)；如果李國(guó)鼎的確是整理這批儀器的經(jīng)手人，那極有可能滅菌器上的“生化2-3-6”字樣便是他寫上以區(qū)分兩類實(shí)驗(yàn)儀器。不過遺憾的是，李國(guó)鼎已于2018年去世，其中的具體細(xì)節(jié)已經(jīng)無法向其印證。
陶葆楷于1948年離開清華到哈佛大學(xué)做研究，之后輾轉(zhuǎn)臺(tái)灣、華南和北京大學(xué)任教，至1951年才重返清華。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，清華土木工程持續(xù)發(fā)展，他所購(gòu)置的用于衛(wèi)生工程實(shí)驗(yàn)的儀器也一直在使用。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院蔣展鵬教授1955年考入清華大學(xué)土木工程系，1961年畢業(yè)留校任教，做“水化學(xué)與水微生物學(xué)”課程助教，并協(xié)助管理給排水實(shí)驗(yàn)室。據(jù)他回憶，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備條件簡(jiǎn)陋，靠“手動(dòng)搖擺天平”和“目視比色比濁”。但是，蔣展鵬回憶，“實(shí)驗(yàn)室有兩件‘寶貝’：高壓滅菌器和20攝氏度培養(yǎng)箱卻很引人為羨?！睋?jù)他所言，這兩件儀器在當(dāng)時(shí)相關(guān)院校和科研機(jī)構(gòu)中十分稀罕，對(duì)清華教學(xué)質(zhì)量和科研水平的提高起到了很大作用。但是，蔣展鵬并不清楚這兩臺(tái)設(shè)備的來源，他以為這是陶葆楷從美國(guó)帶回來的。事實(shí)上，陶葆楷1948年出國(guó)后輾轉(zhuǎn)多地，不可能隨身攜帶這兩件設(shè)備。
20世紀(jì)初的作者在談到不同種類蒸汽滅菌器的時(shí)候，認(rèn)為布蘭霍爾的產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)就是構(gòu)造簡(jiǎn)單、不易損壞。的確，清華大學(xué)這臺(tái)滅菌器，購(gòu)買于1946年左右，使用數(shù)十年，見證了清華院系的更迭和調(diào)整，最終由1984年成立的環(huán)境工程系繼承，一直使用到1990年。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授解躍峰1986—1989年在清華大學(xué)環(huán)境工程系攻讀博士學(xué)位，研究醫(yī)院廢水處理。據(jù)他回憶，直到他畢業(yè)，這仍是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室里唯一的一臺(tái)滅菌器，偶爾用于本科生的微生物實(shí)驗(yàn)。他這樣的研究生則是幾乎每周都要用，當(dāng)時(shí)從事微生物研究的學(xué)生也不多，儀器主要由他使用。1986年的某天，他開始實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)用于產(chǎn)生蒸汽的水已經(jīng)燒干了。由于懷疑是自己前一天實(shí)驗(yàn)后忘關(guān)儀器，他還寫了一篇檢查。后來為了維修，他將儀器拆開，發(fā)現(xiàn)銅制電阻絲由于長(zhǎng)時(shí)間使用已經(jīng)被腐蝕，便騎車進(jìn)城，前往前門附近的五金店購(gòu)買零件。買回后才發(fā)現(xiàn)儀器需要使用英制電阻絲，我國(guó)出售的電阻絲無法搭配，最終請(qǐng)來專業(yè)的電工師傅幫忙，才修好了儀器。這臺(tái)儀器正常工作至解躍峰畢業(yè)后，不久（約1990年）又因鍋蓋漏氣而不能繼續(xù)使用，最終報(bào)廢。這臺(tái)滅菌器報(bào)廢之后，一直保存在環(huán)境工程系和環(huán)境學(xué)院。直到清華大學(xué)科學(xué)博物館開始籌備，這臺(tái)滅菌器才最終于2018年12月被收入博物館館藏，變成一件科學(xué)藏品，重獲生命。
六、結(jié)語
這臺(tái)高壓滅菌器于2019年4月在清華大學(xué)108年校慶期間展出。作為一件在展覽中出現(xiàn)的歷史遺物，它能為觀眾講述近代中國(guó)和清華大學(xué)自強(qiáng)和奮斗的歷史：在數(shù)十年的生命周期中，它見證的是科學(xué)研究領(lǐng)域篳路藍(lán)縷的開創(chuàng)，也是外寇荼毒之后一代學(xué)人面對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)瘡痍重整河山的決心，更反映了新中國(guó)成立后自力更生、艱苦奮斗的精神。
但對(duì)一件具體的科學(xué)儀器而言，宏大的民族和國(guó)家敘事并不構(gòu)成它的全部意義。首先，本文的歷史回顧證明，滅菌器的發(fā)明和演化自有其脈絡(luò)。它的發(fā)展與科學(xué)發(fā)現(xiàn)相關(guān)，但是也與技術(shù)、生產(chǎn)和商業(yè)相關(guān)。透過這個(gè)滅菌器，我們得以窺視早期細(xì)菌學(xué)說和滅菌方法在社會(huì)不同情境下的爭(zhēng)論、傳播和使用，同時(shí)也能夠了解它作為一件工業(yè)產(chǎn)品和商品，如何進(jìn)入市場(chǎng)并被消費(fèi)者接受。在這方面，布蘭霍爾的滅菌器提供了一個(gè)絕佳的例子：它在滅菌原理和技術(shù)上繼承了19世紀(jì)末巴斯德和錢伯蘭的滅菌方法，改進(jìn)了設(shè)計(jì)和造型，并且通過公司早期的商業(yè)聯(lián)系和技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)入滅菌器市場(chǎng)，成為20世紀(jì)上半葉美國(guó)最成功的滅菌器產(chǎn)品之一。它的影響力不但遍及美國(guó)，甚至遠(yuǎn)達(dá)中國(guó)：20世紀(jì)20年代的?？滇t(yī)院和40年代的清華大學(xué)都采購(gòu)了這一產(chǎn)品。另一方面，科學(xué)儀器在維修和使用中往往也會(huì)顯露它的本質(zhì)及其與制造者、使用者的關(guān)系。在具體情境中，我們可以看到清華大學(xué)的這臺(tái)滅菌器在與人的互動(dòng)中作為一件器物的日常的和物質(zhì)性的意義。它被購(gòu)買、被搬運(yùn)、被編號(hào)、被使用、被修理、被報(bào)廢——從這個(gè)層面而言，它身上的銷售銘牌、手書的“生化2-3-6”、解躍峰加上的電阻絲以及最后漏氣的鍋蓋共同塑造了這臺(tái)滅菌器的“物的生命史”（biographies of things），將它從一件產(chǎn)品和商品真正變成了實(shí)驗(yàn)室中的科學(xué)儀器。
在歷史的闡釋之外，這臺(tái)高壓滅菌器在國(guó)內(nèi)博物館藏品中也應(yīng)有其地位。通過介紹和追溯這臺(tái)高壓滅菌器的歷史，本文希望能夠提醒科學(xué)史界與博物館界重視相關(guān)或類似設(shè)備和儀器的收藏和研究。高壓滅菌器是醫(yī)學(xué)、科學(xué)和工業(yè)中的重要設(shè)備，它們也因此被廣泛收藏于北美和歐洲的科學(xué)博物館、歷史博物館以及工業(yè)遺產(chǎn)地等機(jī)構(gòu)。比如，美國(guó)國(guó)家博物館就收藏了數(shù)臺(tái)不同年代的高壓滅菌器，其中一臺(tái)是由密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)菌學(xué)系捐贈(zèng)的錢伯蘭式高壓滅菌器；同樣，位于倫敦的科學(xué)博物館也收藏了來源于19和20世紀(jì)用于醫(yī)療、化學(xué)和生物學(xué)研究的普通蒸汽滅菌器和高壓滅菌器數(shù)臺(tái)；位于加拿大多倫多的國(guó)家歷史遺存古釀酒廠區(qū)（TheDistillery District）保存了自維多利亞時(shí)代以來的建筑和設(shè)備，其中就包括一臺(tái)由布蘭霍爾公司生產(chǎn)的高壓滅菌器（見圖5）。與此形成鮮明對(duì)比的是國(guó)內(nèi)的情形。雖然如今科學(xué)博物館與自然博物館事業(yè)在國(guó)內(nèi)方興未艾，但滅菌器仍然未廣泛進(jìn)入博物館的館藏。
如前文所言，至少?gòu)?0世紀(jì)20年代開始，高壓滅菌器就開始在國(guó)內(nèi)的醫(yī)療和科研機(jī)構(gòu)運(yùn)用并被珍視。了解、收藏并介紹它們不但能勾勒滅菌方法和設(shè)備的歷史，更能夠揭示它們與近代中國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科學(xué)的發(fā)展之間的勾連。從這個(gè)意義上而言，清華大學(xué)收藏的這臺(tái)高壓滅菌器是一個(gè)范例：它從形制和生產(chǎn)廠商上是20世紀(jì)早期的典型產(chǎn)品，可與世界范圍內(nèi)其他博物館的藏品相互呼應(yīng)；與此同時(shí)，它是國(guó)內(nèi)現(xiàn)存較早的高壓滅菌器，在清華大學(xué)也經(jīng)數(shù)代學(xué)人使用數(shù)十年，能夠揭示民國(guó)以來清華大學(xué)乃至全國(guó)衛(wèi)生工程和環(huán)境科學(xué)研究的發(fā)展史。
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