压力蒸汽灭菌器的研究进展

  压力蒸汽灭菌技术已有 100多年的应用历史 , **台压 力蒸汽灭菌器产生于 1880年, 是目前全**公认的**可靠 的灭菌技术之一, 广泛地应用在医疗卫生和工农业各**域。 压力蒸汽灭菌温度高 , 灭菌效果可靠, 易于掌握和控制, 因此 在灭菌技术高速发展的今天, 这一经典灭菌方法在消毒灭菌 **域仍占有重要地位1。 现将医用和实验用压力蒸汽灭菌 器的发展及灭菌效果监测技术进展情况综述如下。   1 压力蒸汽灭菌基本原理                   在蒸汽灭菌器内不存在冷空气的条件下, 充入纯蒸汽并 施加压力可提高蒸汽的温度, 当蒸汽与物品充分接触时放出 潜热加热物品达到杀灭微生物的目的。 热力杀菌机理主要 是使蛋白质等生物分子变性, 加热使蛋白质分子运动加速, 互相撞击, 可致连接肽链的副键断裂, 使其分子由有规律的 紧密结构变为无秩序的、散温结构。 大量的疏水基暴露于分 子表面, 并互相结合成为较大的聚合体而凝固、沉淀。 蒸汽 灭菌是通过不可逆地破坏酶和结构蛋白, 从而杀灭微生物使 物品达到灭菌2。     2 压力蒸汽灭菌器的类型                   压力蒸汽灭菌器的**技术是在灭菌前需排除柜室内 的冷空气, 因为冷空气导热性差, 阻碍蒸汽接触待灭菌物品, 并且还可减低蒸汽气压, 使之不能达到应有的温度。 因此, 根据灭菌器排除灭菌舱内冷空气的方式, 压力蒸汽灭菌器分 为下排气式灭菌器和预真空式灭菌器。   2.1 下排气式压力蒸汽灭菌器     下排气工作原理是利用重力置换 (蒸汽比重明显低于 冷空气), 使热蒸汽在灭菌器中从上而下, 将冷空气由灭菌器 底部排气孔排出, 排出的冷空气由饱和蒸汽取代。 此类灭菌 器设计简单, 但空气排除不彻底, 温度不宜超过 126℃, 所需 灭菌时间较长3。 下排气式灭菌器类型有手提式、立式和卧式三大类。 ① 手提式压力灭菌器是一种小型压力蒸汽灭菌器, 容积为 18 L, 使用压力**高不超过 1.4㎏ /cm2 , 适合于医院科室和小型 诊所使用。 ② 立式压力灭菌器, 其容积 50 L左右, 内腔为圆 筒状。 使用方法与手提式压力蒸汽灭菌器相同。 ③ 卧式压 力灭菌器, 多数使用外源蒸汽, 容积多在 0.5 m3  以上, 医疗 单位一般使用 1 m3 以下的灭菌器, 工业灭菌常用大型灭菌   器。 卧式灭菌器用途广泛, 常用于大量物品灭菌。 下排气式 灭菌器式样越来越多, 可适合各种不同需求, 目前研制的智 能蒸汽灭菌器, 在自动化水平上较以前的灭菌器更高, 且外 形设计优美。 2.2 预真空式压力蒸汽灭菌器 预真空式灭菌器工作原理是利用机械抽真空的方法, ** 先将灭菌器内冷空气用抽气泵抽出 98%以上, 使灭菌柜室 内形成负压, 蒸汽得以迅速穿透到物品内部进行灭菌。 灭菌 器内蒸汽压力达 205.8 kPa(2.1 kg/cm2), 温度达 132℃或以 上。 根据一次性或多次抽真空的不同, 分为预真空和脉动真 空两种, 后者因多次抽真空, 空气排除更彻底, 效果更可靠。   此类灭菌器空气排除彻底, 热力穿透迅速, 可在较高温度 (132~ 134℃ )进行灭菌 , 所需灭菌时间短 3。 预真空式灭菌器是在下排气式灭菌器基础上发展而来 的, 可以较彻底地排除灭菌器内室以及待灭菌物品内的冷空 气, 使压力蒸汽能快速穿透到待灭菌物品的中心部位, 并且 无死角和明显温差。 此类灭菌器自上世纪 80年代开始在我 **得到普遍使用4。 现有的预真空压力蒸汽灭菌器有三种类型:① MQ- 0.8Ⅱ型预真空蒸汽灭菌器, 该灭菌器的整个灭菌过程包含 真空、灭菌、排汽、干燥和安全监测五个系统。 ② BMQ-Ⅱ 型程控脉动消毒柜, 此类灭菌器是**上较为流行的一种消 毒方式。 ③ PSYSI-0.6 型喷射式预真空压力蒸汽灭菌器, 与传统的使用水环机械泵的脉动真空灭菌器相比, 该灭菌器 具有灭菌时间短、灭菌彻底、无振动、低噪音、免维护、无须动 力电等优点, 但尚不及脉动式灭菌器使用普遍5。   3 压力蒸汽灭菌效果监测           压力蒸汽灭菌技术虽然具有灭菌速度快、穿透力强和效 果可靠等优点, 但灭菌效果受灭菌蒸汽压力、灭菌时间、灭菌 物品的包装 灭菌物品的摆放和灭菌器的加热速度等因素的   、 影响2。 下排气式压力蒸汽灭菌器虽然温度恒定, 但灭菌室 内的压力受大气压的影响, 影响灭菌效果。 预真空压力蒸汽 灭菌器有抽真空的过程, 能使灭菌室内的压力达到负压的状 态, 但如果达不到相应温度或温度过高也将影响灭菌效 果〔6〕。 故需按要求对其进行监测, 证明设定的灭菌工艺应能 保证被灭菌物品在灭菌后微生物存活率低于百万分之一, 即 灭菌保证水平达到 10-6, 以保证灭菌效果2。   3.1 生物监测7   压力蒸汽灭菌效果评价**准确、**可靠的方法就是生物 指示剂监测方法, 所用指示菌为嗜热脂肪杆菌芽孢 (ATCC   7953或 SSIK31)。 目前常用的生物指示剂有菌片 、自含式生 物指示剂管和快速生物指示剂管。 生物指示物由于使用较 麻烦, 且不能及时得出结果, 不作为常规检测方法。 除按要 求进行定期检测外, 大多情况只用于新的设备投入使用前和 设备检修后;用新的包装容器灭菌时及新器材进行灭菌时使 用以及定期监测。   监测时将生物指示物按要求放于标准检测包或待灭菌 包中心, 放入灭菌器内指定位置, 经过一个规定的灭菌周期 后, 将生物指示剂取出培养。 按照 GB15981 -1995的评价标 准, 培养后生物指示剂的培养液不变色(仍为紫色者), 为无 菌生长, 判定为灭菌合格;由紫色变为黄色即表示有菌生长, 判定为灭菌不合格, 阳性对照**有菌生长。 每个灭菌器一 次检测的所有指示剂全部无菌生长 , 本次灭菌合格, 如有一 个生物指示剂有菌生长, 则认为该次灭菌不合格。   使用应注意:① 生物指示物应放在**难达到灭菌的待 灭菌物品包或测试包中间;② 菌片接种时应防止污染;③ 培 养管应放 55 ~ 60℃恒温箱中培养 7 d, 带培养基的自含式生 物指示剂或特殊的生物指示剂按说明书要求培养。   3.2 化学监测7   化学监测是利用化学指示剂在一定温度、作用时间与饱 和蒸汽适当结合的条件下受热变色的特点, 用于间接指示灭 菌效果或灭菌过程的监测方法。 化学指示剂的设计是用生 物指示剂菌种的耐热参数为依据, 以压力蒸汽灭菌的温度和 时间(下排气式 121℃ 20 min, 预真空式 132℃ 3 min)为标准 制作而成8。 由于在灭菌后可立即报告结果, 常用于日常压 力蒸汽灭菌效果的监测。化学指示剂常用的有 3种。   3.2.1指示胶带、标签 该类指示剂只是指示是否经过压力 蒸汽灭菌处理, 不能指示灭菌效果。 使用时应贴在检测包或 灭菌物品外, 要求每个待灭菌包外都应该贴。 不能放在灭菌 包内做为指示卡用。 3.2.2 指示卡 可以指示压力蒸汽灭菌温度和持续作用时 间及蒸汽饱和程度, 以间接指示灭菌效果。 监测时应放于测 试包或待灭菌包内中心。 每次灭菌都要使用, 每包必用。 灭 菌后指示色块达到标准颜色为合格, 出现包内指示卡不合 格, 应找出原因, 重新灭菌处理直到合格为止。 用化学指示 卡监测时, 应注意选用与灭菌温度相适应的指示卡, 以卫生 许可批件批准规定为准, 否则不能混用。 3.2.3 B-D试纸监测 该类指示物既不能指示灭菌效果,   又不指示灭菌过程, 仅用于测试预真空或脉动真空灭菌器内 冷空气团, 以了解灭菌器的性能7。 真空灭菌器残余空气的 存在是压力蒸汽灭菌失败的主要原因, B-D试验是由两位     苏格兰微生物学家鲍埃 (J.H.Bowie)和狄克 (J.Dick)于 1963年设计, 专门用于检测真空灭菌器空气排除效果的试 验, 以评估真空灭菌器内排除余气及蒸汽渗透情况9。 B- D试验是真空灭菌器的一种设备控制, B-D试纸作为一种 内用化学指示剂, 是按照美** AAMI标准要求用于测试 132 ~ 134℃预真空(脉动式)压力蒸汽灭菌器。 B-D试验结果 不合格, 说明灭菌器内有残余空气存在, **检查原因并采 取相应对策。 目前要求每天和维修后进行 B-D测试7。 监测时将 B-D试纸放于标准测试包中(体积为 30 cm ×25 cm×25 cm)或直接用 B-D测试包, 再放于灭菌器底 层柜门与排气口处, 即灭菌锅内**难灭菌的地方 -冷点, 灭 菌器内不能放入其它待灭菌物品3。 按要求 134℃作用 3.5 min, 灭菌循环后, 取出测试包, 检查试纸是否变为均匀的黑 白线条, 任何斑点或不完整的变色均泄漏或空气排出不彻 底。 这一结果表明该灭菌器应停止使用, 直**专业维修人员 维修后才可使用10。 3.3 物理监测〔11〕 留点温度计的**高指示温度为 160℃, 能使温度停留在 测量温度的**高值。 使用时, 先将温度计内的水银柱甩到 45℃以下, 然后放入灭菌柜室内物品的中心部位(**难灭菌 处), 灭菌完毕后取出, 观察温度计度数。 留点温度计指示的 温度即为灭菌过程中达到的**高温度, 其缺点是不能记录温 度所持续的时间。 目前, 德** ebroElectronicGmbH& Co.KG出品的 EBI 温度压力记录器, 其中有温度压力探头 (可同时测温度和压 力)、温度探头(仅测温度)。使用时只需将探头联机设定记 录时间, 再将其放入灭菌器内, 待灭菌完成后, 取出探头联机 读数, 该探头即能绘制设定时间内的完整的温度压力曲线。 此仪器可记录灭菌全过程的温度压力变化, 故较留点温度计 更高效、更有实用性。 3.4 **外监测方法 英**对压力蒸汽灭菌器的监测以工业监测为准, 每台压 力蒸汽灭菌器的工业监测相当严格, 其中包括机器的检测、 调试、人员培训等。 工业监测合格后即可使用, 无需使用指 示胶带和化学指示卡, 生物指示剂仅在型式检验时使用, 在 日常使用过程中仅有压力和温度的实时监控。 对预真空式 (脉动真空式)灭菌器在可能影响灭菌效果时, 需每天进行 B -D测试。 美**对压力蒸汽灭菌器实施日常监测, 每包均需使用指 示胶带和化学指示卡, 每周使用一次生物指示剂, 对压力和温度进行实时监控。 我**的灭菌器监测基本参照美**。
 
德**对压力蒸汽灭菌过程采用灭菌批量监测, 他们认为一个经过确认的灭菌过程并不意味在日后的常规灭菌工作中始终如一的产生无菌物品, 为了确保这种能力在确认后的日常工作中能够保持, **要对每一个灭菌批量进行灭菌监测。
 
4 压力蒸汽灭菌技术应用现状
 
4.1 医疗卫生**域
 
湿热灭菌在医院物品灭菌中占主导地位, 使用历史悠久、应用面**广。 近年来, 湿热灭菌有很大发展, 主要表现在预真空压力蒸汽灭菌器的发展 , 自动化控制水平的提高以及在其设计中更注重环保和安全6
 
压力蒸汽灭菌器使用的杀菌因子是热蒸汽, 特点是灭菌速度快、灭菌成本低, 适用于耐热耐湿医用器材(约占医院灭菌量的 80%)的处理, 如常规金属器械、布类、橡胶、液体、玻璃等器材的灭菌, 但不能用于高分子器材、精密器材和干粉剂等畏热畏湿器材的灭菌12。 主要是设置在无菌供应室、临床实验室、手术室13、眼科、牙科等。
 
下排汽式灭菌器在欧、美等发达**家只作为消毒使用而不用于灭菌, 其理由是在蒸汽置换冷空气时具有不彻底性和灭菌内室的上下层温差过大等缺点, 不能保证所灭菌的器材都达到灭菌要求12
 
预真空式灭菌器在**内大中型医疗机构使用较多, 尤其是三级甲等医院将其作为**灭菌设备。 大型综合型医院目前很少使用下排气灭菌器, 只是液体和玻璃器皿类器材使用。 近年来, 预真空灭菌技术在不断完善 , 已由一次性抽真空的方式发展成多次脉动抽真空(简称脉动真空)的方式,有效提高了灭菌质量和缩短灭菌运行时间;**近又在脉动真空灭菌技术基础上发展成一种称为“动态脉动式”的新型预真空灭菌技术, 能进一步增强灭菌效率, 据悉, **外有厂家已开始生产这种新型的灭菌器, 预计将来会成为主流设备12
 
4.2 实验室
 
感染性实验室废弃物来自微生物诊断实验室和使用致病性物质的研究设备14 16。 一般来说, 这些废弃物需就地灭菌来**大程度的减小它在**后收集、运输和处理中的健康危害。 由于压力蒸汽灭菌器是当场灭菌**可靠、**易于控制的方式, 所以它被推荐用于感染性废弃物的灭菌17  19
 
中华人民共和****家标准 (GB19489 -2004)《实验室生物安全通用要求》中指出:BSL-2级实验室所在的建筑物内应配备压力蒸汽灭菌器, 并按期检查和验证, 以保证符合要求;BSL-3 级实验室污染区内应设置不排蒸汽的压力蒸汽灭菌器或其他消毒装置;BSL-4级实验室应在半污染区和清洁区墙上、半污染区和污染区墙上设置不排蒸汽的双扉压力蒸汽灭菌器, 以便传递和消毒不能从更衣室携带进出的材料、物品和器材, 污染区和半污染区墙上设置不排蒸汽的双扉压力蒸汽灭菌器应与 III级生物安全柜直接相连。
 
《美**疾病控制中心实验室生物安全级别标准 》中指出BSL-1实验室在标准微生物操作时所有的培养物、储存物及其它规定的废物在释放前, 均应使用可行的消毒方法进行消毒, 如压力蒸汽灭菌。 BSL-2、BSL-3实验室中所有的培
 
养物、储存物及其它规定的废物在释放前, 均应使用可行的消毒方法进行消毒, 如压力蒸汽灭菌。 BSL-4 实验室所有废物在释放前, 应使用可行的方法消毒, 如压力蒸汽灭菌, 衣服清洗前需高压灭菌, 对于传递出三级生物安全柜和生物安全柜室的需要消毒的物料, 备有双门高压锅。
5 存在的问题 〔20, 21〕
 
5.1 灭菌知识欠缺
 
不能把压力蒸汽灭菌知识, 如其灭菌原理、灭菌范围、物品灭菌方式的选择、灭菌监测、待灭菌物品的要求等广泛宣教, 致使操作人员灭菌知识欠缺。
 
5.2 灭菌方式选择错误
 
压力蒸汽灭菌只适用于耐高温、高湿、蒸汽易于穿透的医疗用品的灭菌。 油类、粉类因蒸汽不易穿透, 故不可选用此法, 应采用干热灭菌法。由于科室对物品灭菌方式选择知识缺乏, 而将油类、粉类物品装入贮槽、灭菌包、袋内进行灭菌, 造成物品灭菌方式选择错误, 不能及时发现, 不能得到纠正, 影响灭菌效果。
 
5.3 物品准备及灭菌操作不当、监测不到位
 
待灭菌物品的处理及灭菌操作不当, 监测不到位, 主要表现在物品清洗不彻底, 包装大于标准规格, 包装过紧, 封包不严, 包装材质选择不当;包外化学指示粘胶带未起到封口作用, 包内未放灭菌化学指示卡;灭菌操作中灭菌柜内装载超标, 物品排列过紧。 预真空压力蒸汽灭菌柜不做 B-D试验、B-D试验包不规范、不合格, 灭菌柜照常使用而不查找原因等。 同时, 存在监测不到位。
 
6 结语
 
综上所述, 压力蒸汽灭菌器的应用非常广泛, **内外对如何正确使用灭菌器, 正确掌握灭菌监测方法, 总结了大量的理论与经验, 确保了灭菌质量达标, 但实际使用过程中仍存在大量问题, 要正确、规范的使用灭菌器还需进一步努力落实各项标准和规范。