麻醉氣體吸附器輻照滅菌的研究

【作 者】徐梁，封杏娟，朱夏敏，王潤平

上海中山醫(yī)療科技發(fā)展公司，上海，200032

麻醉氣體吸附器輻照滅菌的研究

【作 者】徐梁，封杏娟，朱夏敏，王潤平

上海中山醫(yī)療科技發(fā)展公司，上海，200032

通過對一次性使用麻醉氣體吸附器輻照滅菌的研究，取得最佳的滅菌劑量為15KGy。并通過滅菌效果驗證，對該滅菌過程予以確認。

輻照；劑量；無菌保證水平；滅菌過程

輻射滅菌是20世紀50年代發(fā)展起來的一種技術(shù)，它是利用輻射源產(chǎn)生的γ射線與電子束等電離輻射(包括紫外線與X 射線)進行滅菌、消毒的工藝。醫(yī)療器械傳統(tǒng)的滅菌、消毒方法是高壓蒸汽和環(huán)氧乙烷熏蒸。高壓蒸汽法滅菌的原理是高溫可使微生物細胞蛋白質(zhì)凝固、變性，從而殺滅微生物；環(huán)氧乙烷熏蒸法的原理是環(huán)氧乙烷可以與蛋白質(zhì)上的羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)發(fā)生烷基化反應，造成蛋白質(zhì)失去反應基團，阻礙了蛋白質(zhì)的正常化學反應和新陳代謝，從而導致微生物死亡。而輻照法的原理是γ射線激發(fā)電子的直接作用和-H、-OH自由基的生成，它們均作用于微生物的蛋白質(zhì)、酶、核酸及DNA，從而將微生物滅活。高壓蒸汽滅菌，是我們常用的一種滅菌、消毒方法，但能耗較高，而且受壓力容器的限制，滅菌、消毒醫(yī)療器械的量不大；環(huán)氧乙烷熏蒸法也是我們常用的一種滅菌、消毒方法，相對于高壓蒸汽法，滅菌、消毒醫(yī)療器械的量可以大一些，能耗也相對低一些，但滅菌、消毒后有EO殘留量，需要解析的空間和時間，并且污染環(huán)境。目前，越來越多醫(yī)療器械的滅菌、消毒采用輻照，相對于環(huán)氧乙烷滅菌，沒有殘留量，不污染環(huán)境，不需要解析，滅菌、消毒醫(yī)療器械的量也大，而且能耗也低，在提倡低碳的時代，輻照無疑是一種較理想的滅菌、消毒方法。但輻照滅菌、消毒方法對醫(yī)療器械的材料和包裝材料是有限制的。

本公司生產(chǎn)的一次性使用麻醉氣體吸附器是麻醉呼吸機的附加部件。用于醫(yī)療機構(gòu)麻醉手術(shù)結(jié)束后，吸附麻醉呼吸機中殘留的麻醉氣體，加快全身麻醉手術(shù)病人的復蘇、減少手術(shù)室的環(huán)境污染。該產(chǎn)品我們采用輻照滅菌，從產(chǎn)品材料和產(chǎn)品的包裝材料的選擇、輻照滅菌劑量的確定、輻照滅菌加工的確認和驗證等方面進行了研究，使產(chǎn)品輻照滅菌后的各項指標滿足產(chǎn)品的標準要求。

1 產(chǎn)品和包裝材料的選擇

鈷60輻照滅菌對產(chǎn)品和包裝材料有影響，某些材料經(jīng)過輻照后會變脆，會褪色，因此，在產(chǎn)品設計就應該對產(chǎn)品和產(chǎn)品的包裝材料加以了考慮，選擇耐輻照穩(wěn)定性好的材料。根據(jù)GB 18280-2000《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌確認和常規(guī)控制要求 輻射滅菌》附錄A中的表A3和表A4，選擇該標準推薦的對輻照穩(wěn)定的材料，麻醉氣體吸附器零件的材料選為丙烯腈/丁二烯、苯乙烯（ABS），麻醉氣體吸附器包裝的材料聚乙烯。

2 輻照滅菌劑量的確定

滅菌劑量是指達到所需滅菌保證水平（SAL）的吸收劑量。滅菌保證水平是指通過有效的滅菌過程，產(chǎn)品檢出有菌狀態(tài)的最大概率。對于輻照滅菌，其滅活的微生物數(shù)目遵循指數(shù)定律。最佳的滅菌劑量是被輻照的產(chǎn)品達到滅菌保證水平所需要的最低劑量，為了得到最低劑量，我們采用了以下的方法：

2.1 實測法

選取小批量的麻醉氣體吸附器，進行不同劑量的輻照，使之達到10-6的滅菌保證水平。若檢測結(jié)果滿足這一要求，所對應的輻照劑量，就是最佳的滅菌劑量。

用同一批麻醉氣體吸附器，分成4組，每組10個，送上海的一家專業(yè)輻照中心，分別以8、10、15、20KGy劑量進行鈷60輻照滅菌。輻照后檢測，無菌效果見表1。經(jīng)15、20 KGy輻照后無菌生長，而經(jīng)8、10 KGy輻照后，檢測結(jié)果為有菌生長。因此，選用15 KGy作為麻醉氣體吸附器的滅菌劑量。之后對批量的麻醉氣體吸附器經(jīng)輻照滅菌后檢測均為無菌生長。

表1 輻照劑量與菌檢結(jié)果Tab1 Dose and Sterility Testing result

2.2 標準查表驗證法

以上所述的實測法簡單，也容易操作。在國家食品藥頻監(jiān)督管理局頒布了《醫(yī)療器械生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范無菌醫(yī)療器械實施細則（試行）》，對產(chǎn)品的滅菌需要進行驗證，根據(jù)這一要求，我們對麻醉氣體吸附器的輻照滅菌效果進行驗證。

通過實測法，我們已知道15KGy是麻醉氣體吸附器達到SAL為10-6的有效劑量，我們現(xiàn)在要做的就是對這一劑量進行驗證。

產(chǎn)品的生物負載（初始污染菌），將影響輻照后產(chǎn)品能否達到10-6的滅菌保證水平。為了減少麻醉氣體吸附器的初始污染菌，我們在生產(chǎn)的最前端，即麻醉氣體吸附器注塑件采用雙層包裝，裝配前再在10萬級潔凈車間內(nèi)進行超聲波清洗，在裝配后包裝前，采用酒精擦拭產(chǎn)品。按照這個工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品在滅菌前的平均生物負載≤1.5。

根據(jù)麻醉氣體吸附器在輻照前的生物負載，按照文獻[1]所述的VDmax15程序，由表10查得輻照的驗證劑量為1.3 kGy，其實施劑量范圍控制在±10%，即在1.17-1.43 KGy之間。取10個產(chǎn)品在完成驗證劑量實驗后，得到的實際最低的吸收劑量為1.22 KGy，實際最高的吸收劑量為1.32 KGy，在1.17-1.43 KGy范圍內(nèi)，表明所實施的驗證劑量是有效的。對這10個產(chǎn)品的無菌檢測中，結(jié)果為無菌生長，也就證實了15 KGy可以作為滅菌劑量。

3 輻照滅菌加工的確認

3.1 滅菌劑量的確定

如上所述，通過實測法，得出麻醉氣體吸附器的輻照滅菌劑量為15KGy。并根據(jù)文獻[1]提供的方法，驗證了15KGy可以達到SAL為10-6的滅菌劑量。

3.2 產(chǎn)品裝載模式的確定

麻醉氣體吸附器的外包裝采用紙箱，每箱裝48只。紙箱的尺寸長×寬×高為：43×22×29.5（cm），每箱的重量為5（kg）。裝載吸附器進行輻照的托箱尺寸長×寬×高為：120×59.9×140（cm），每個托箱裝30箱吸附器見圖1。

圖1 產(chǎn)品裝載模式Fig1 product loading model

3.3 產(chǎn)品劑量分布的確定

麻醉氣體吸附器采用BFT-2001型鈷60輻照裝置進行輻照，每個托箱共布置37支經(jīng)校準的Harwell Amber3042劑量計。表2是3號托箱的劑量分布情況，它顯示的實際最低的吸收劑量為18.9 KGy，位置在托箱底部的中間，實際最高的吸收劑量為25.1 KGy，位置在托箱頂部的中間。表2為3個托箱的劑量場高、低劑量區(qū)域重現(xiàn)性和可變性分析，它顯示了3個托箱最高、低劑量的位置，與表2中3號托箱的位置相同，表中的“CV,%”小于6%，被視為有較小的可變性，所以實際最低的吸收劑量位置在托箱底部的中間，實際最高的吸收劑量位置在托箱頂部的中間。

表2 2號托箱的劑量分布情況Tab.2 No.2 case dose distribution

3.4 最大可接受劑量的確定

根據(jù)以上的劑量分布、實際的最低和最高吸收劑量，確定為最大可接受劑量。因而需要驗證30 KGy對麻醉氣體吸附器的性能沒有影響，這個滅菌劑量是安全的，超過這個劑量是不可接受的。

表3 3個托箱的劑量場高、低劑量區(qū)域重現(xiàn)性和可變性分析Tab.3 Max and Min dose area of 3 cases and analysis

3.5 生物負載確定和滅菌劑量審核的頻率

輻照滅菌過程一旦確認，就需要保持這個過程的有效性，因此必須規(guī)定生物負載確定和滅菌劑量審核的頻率。根據(jù)ISO11137-1:2006《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌 輻照第1部分：醫(yī)療器械滅菌過程的開發(fā)、確認和常規(guī)控制要求》，我們確定麻醉氣體吸附器生物負載每批次在輻照前檢測，滅菌劑量審核的頻率為每3個滅菌批一次。

4 驗證

4.1 無菌檢測

10個麻醉氣體吸附器按照VDmax15，在接受驗證劑量1.3 kGy后，經(jīng)無菌檢測，沒有發(fā)現(xiàn)有菌生長；3個拖箱裝載90箱麻醉氣體吸附器在接受滅菌劑量輻照后，經(jīng)無菌檢測，沒有發(fā)現(xiàn)有菌生長。驗證了15 KGy可以達到SAL為10-6的滅菌劑量。

4.2 輻照對麻醉氣體吸附器的影響

以上已驗證了15 KGy可以達到SAL為10-6的滅菌劑量，但輻照劑量存在著不均勻，我們以最大可接受劑量輻照輻照后，檢驗輻照對麻醉氣體吸附器的影響。

4.2.1 吸附效率的變化

麻醉氣體吸附器在接受最大劑量30 kGy后，進入臨床使用，其吸附效率沒有變化。

4.2.2 顏色的變化

麻醉氣體吸附器在接受最大劑量30 kGy后，其顏色沒有明顯變化，與沒有經(jīng)過輻照的零件相比，略微有些發(fā)黃，對外觀沒有影響。

4.2.3 強度的變化

麻醉氣體吸附器在接受最大劑量30 kGy后，與沒有經(jīng)過輻照的零件相比，強度沒有明顯變化。

4.3 輻照對麻醉氣體吸附器包裝袋的影響

麻醉氣體吸附器的包裝袋在接受最大劑量30 kGy后，與沒有經(jīng)過輻照的包裝袋相比，撕開強度、拉力強度和滲透性沒有變化。

5 討論

之前我們認為，輻照滅菌相對于環(huán)氧乙烷滅菌要貴很多。但經(jīng)過對麻醉氣體吸附器的輻照滅菌，30箱的費用約為320元，用環(huán)氧乙烷滅菌的費用為300元。后者雖然便宜了20元，但還需要空間和時間來解析環(huán)氧乙烷殘留量，而且還要污染環(huán)境。所以在重視環(huán)境、提倡低碳的今天，輻照滅菌有著較大的市場前景。

上述的比較，前提是麻醉氣體吸附器以15 kGy為滅菌劑量，如果以25 kGy為滅菌劑量，輻照滅菌的費用要高一些，因此，選擇正確的滅菌劑量將直接影響輻照滅菌的費用。目前行業(yè)內(nèi)普遍認為醫(yī)療器械的滅菌劑量為25 kGy，而我們通過麻醉氣體吸附器輻照滅菌研究后，體會到應該根據(jù)不同的醫(yī)療器械選擇適宜的輻照滅菌。此外，滅菌保證水平（SAL）的選擇應該是以產(chǎn)品的用途來確定的，一般來說，與人體血液和組織相接觸的醫(yī)療器械，選擇10-6，不與人體血液和組織相接觸的醫(yī)療器械，選擇10-3。我們生產(chǎn)的麻醉氣體吸附器是麻醉呼吸機管路上的一個附加部件。用于醫(yī)療機構(gòu)麻醉手術(shù)結(jié)束后，吸附麻醉呼吸機中殘留的麻醉氣體，加快全身麻醉手術(shù)病人的復蘇、減少手術(shù)室的環(huán)境污染，它不與人體血液和組織相接觸，而且在手術(shù)后接入麻醉呼吸機管路，滅菌保證水平（SAL）的選擇10-3就可以了。如果以SAL為10-3，輻照劑量將低于10 kGy，費用也將降低，但上級有關(guān)審批部門不一定認同，我們也只能采用高一級的滅菌劑量。

6 結(jié)論

本公司生產(chǎn)的麻醉氣體吸附器，以15 kGy為輻照滅菌劑量、經(jīng)輻照滅菌加工的確認和驗證，產(chǎn)品輻照滅菌后的各項指標均能滿足產(chǎn)品的標準要求，輻照滅菌的費用和環(huán)氧乙烷滅菌的費用相差不多，但省去了環(huán)氧乙烷殘留量的解析，而且不污染環(huán)境。

[1] ISO11137-2:2006《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌 輻照 第2部分：建立滅菌劑量》

Study of the Radiation Sterilization of Narcosis Gas Adsorber

【 Writers 】Xu Liang, Feng Xingjuan, Zhu Xiamin, Wang Ruenping
Shanghai Zhong Shan Medical Science and Technology Development Company, shanghai, 200032

radiation, dose, sterility assurance level, sterilization process

R472.1

A

10.3969/j.isnn.1671-7104.2011.01.010

1671-7104(2011)01-0042-03

2010-10-10

徐梁，E-mail: leon1960@126.com

【 Abstract 】This paper describes the radiation sterilization of narcosis gas-adsorber for single use. We researched into the sterilization process, obtained the best radiation dose,tested and verifed the sterilization process and confirmed the sterilization process.