醫(yī)療器械超聲清洗效果的影響因素

魏居芹，丁春忠，程 平，李天翼，勾長(zhǎng)磊

(1. 蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院消毒供應(yīng)中心，江蘇 蘇州 215008； 2. 蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院紀(jì)委，江蘇 蘇州 215008； 3. 山東新華醫(yī)療器械股份有限公司研發(fā)部，山東 淄博 255300)

醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)重復(fù)使用的診療器械、器皿和器具應(yīng)遵循中華人民共和國(guó)衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(WS310.1-2016)的要求進(jìn)行清洗、消毒和滅菌[1]。清洗是指通過(guò)設(shè)備和清洗劑的協(xié)同作用去除醫(yī)療器械表面污染物，降低微生物負(fù)載量的過(guò)程。徹底的清洗是醫(yī)療器械消毒滅菌成功的前提和關(guān)鍵，而對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行徹底的清洗則是一個(gè)多因素的綜合過(guò)程。科學(xué)合理的清洗流程、合適的清洗設(shè)備和清洗方式，以及去污能力強(qiáng)的醫(yī)用清洗劑等都是徹底清洗的主要影響因素[2-4]。

近十年，采用超聲波清洗醫(yī)療器械已經(jīng)作為新的方法，在醫(yī)院消毒供應(yīng)中心(CSSD)廣泛應(yīng)用。部分醫(yī)療器械由于有細(xì)長(zhǎng)管腔、盲孔、狹窄縫隙、半封閉關(guān)節(jié)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)的手工清洗方法和噴淋清洗方法均難以達(dá)到清洗合格的效果[5-9]。研究[10-15]表明，使用后的醫(yī)療器械表面及管腔內(nèi)壁常殘留血液、體液、組織物等，如果不能徹底去除這些殘留物質(zhì)，將直接影響醫(yī)療器械清洗、消毒和滅菌效果。雖然超聲波清洗醫(yī)療器械已經(jīng)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)用較普遍，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于超聲波清洗的原理及特性，清洗效果受到諸多因素的影響[16-17]。目前，超聲波脫氣處理、器械裝載方式、最佳清洗溫度及醫(yī)用清洗劑的選擇等對(duì)超聲清洗效果的影響相關(guān)研究仍相對(duì)較少。本研究擬分析影響醫(yī)療器械超聲清洗效果的因素，為合理改進(jìn)醫(yī)院CSSD超聲清洗流程提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)器材 超聲波清洗設(shè)備購(gòu)自新華醫(yī)療器械股份有限公司，超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)儀購(gòu)自北京程成偉業(yè)科技有限公司，超聲波能量檢測(cè)瓶(SonoCheckTM)購(gòu)自上海紅柚醫(yī)療器械有限公司，管腔型清洗效果檢測(cè)卡購(gòu)自GETINGE GROUP，管腔型清洗效果檢測(cè)裝置購(gòu)自GETINGE GROUP。含酶清洗劑4種，包括國(guó)外品牌3種，國(guó)內(nèi)品牌1種。手術(shù)器械籃筐標(biāo)準(zhǔn)：籃筐460 mm×275 mm×125 mm，網(wǎng)格14 mm×14 mm，筐底距離艙底為20 mm；外科手術(shù)器械包括血管鉗、鑷子，以及其他普通外科手術(shù)器械各100把，均為已清洗消毒后的器械。

1.2 方法 超聲清洗設(shè)備注液40 L(純水未加熱，37℃)，器械籃筐空載進(jìn)行測(cè)試，每種檢測(cè)方法的測(cè)試位點(diǎn)的數(shù)據(jù)均為重復(fù)測(cè)試5次的平均值。

1.2.1 超聲波能量測(cè)試瓶檢測(cè)清洗效果 超聲波的清洗效果是基于空穴作用，超聲能量測(cè)試瓶(SonoCheckTM)中的核子會(huì)因空穴作用而發(fā)生震動(dòng)，從而使測(cè)試瓶中的檢測(cè)液發(fā)生顏色變化，顏色變化程度代表了超聲能量的高低。超聲波能量瓶通過(guò)顏色變化程度判斷清洗效果。將SonoCheckTM放置于超聲清洗設(shè)備中，保證水位情況下開(kāi)啟程序，程序結(jié)束后瓶?jī)?nèi)液體變?yōu)辄S色即為清洗合格。規(guī)定時(shí)間內(nèi)液體顏色的變化程度和液體變?yōu)辄S色的時(shí)間作為評(píng)估超聲波清洗效果的數(shù)據(jù)。

1.2.2 管腔型清洗效果監(jiān)測(cè)卡測(cè)試清洗效果 管腔型清洗效果檢測(cè)卡主要通過(guò)印刷的方式將模擬污染物黏附于不銹鋼的金屬載體上。模擬污染物由蛋白質(zhì)、脂肪、多糖以及其他填料組成，充分模擬了醫(yī)療器械上常見(jiàn)的有機(jī)污染物，而不銹鋼載體則真實(shí)模擬器械的材質(zhì)。取管腔型清洗效果檢測(cè)卡放置于管腔裝置中，如果測(cè)試中需要灌流則連接設(shè)備上的灌流膠管，如果不需要灌流則直接將放卡后的裝置放在測(cè)試的位置，并保證清洗用水充滿(mǎn)整個(gè)管腔。經(jīng)過(guò)規(guī)定的清洗過(guò)程后，取出檢測(cè)卡，記錄模擬污染物被清洗合格的時(shí)間作為評(píng)估超聲波測(cè)試結(jié)果的指標(biāo)。

1.2.3 超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)儀檢測(cè)清洗能量 聲強(qiáng)測(cè)試儀將測(cè)得的聲壓(P)轉(zhuǎn)換為電壓(V)，再對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行有效值轉(zhuǎn)換處理，從而得到電壓與聲壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)電壓和聲壓靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)，可以準(zhǔn)確得到聲強(qiáng)強(qiáng)度。將超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)儀探頭放置于測(cè)試位點(diǎn)上，聲強(qiáng)強(qiáng)度代表了測(cè)試位點(diǎn)的超聲能量，同時(shí)也可測(cè)得超聲頻率，記錄聲強(qiáng)和頻率作為測(cè)試結(jié)果，記錄測(cè)試周期內(nèi)測(cè)試結(jié)果的平均值作為評(píng)估指標(biāo)。

1.2.4 不同品牌清洗劑對(duì)清洗效果影響的檢測(cè) 將4種品牌的清洗劑分別設(shè)置為A、B、C、D組，按照相同的稀釋比例(1∶300)進(jìn)行稀釋?zhuān)拷M采用相同的器械籃筐和裝載方式，每一組均采用超聲波能量瓶檢測(cè)、清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)和超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)三種方法評(píng)估清洗效果。

1.2.5 清洗劑量對(duì)清洗效果影響的檢測(cè) 選擇進(jìn)口品牌清洗劑A作為試驗(yàn)用清洗劑，清洗劑量分別設(shè)1∶100、1∶200、1∶300、1∶400、1∶500和1∶600共6組，每組采用清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)不同清洗劑量的清洗效果。

1.2.6 清洗溫度對(duì)清洗效果影響的檢測(cè) 選擇進(jìn)口品牌清洗劑A作為試驗(yàn)用清洗劑，由于超聲過(guò)程中水溫會(huì)上升，所以探究清洗溫度對(duì)超聲清洗效果的影響，試驗(yàn)變量為清洗用水的初始溫度，分別設(shè)置25、35、45、55，65℃ 5個(gè)試驗(yàn)組，每組采用清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)清洗效果。

1.2.7 超聲對(duì)清洗劑酶活力影響的檢測(cè) 選擇進(jìn)口品牌清洗劑A(多酶清洗劑)為試驗(yàn)用清洗劑，向500 mL燒杯中加入200 mL的清洗劑，將燒杯放入超聲設(shè)備中進(jìn)行低頻超聲，每隔半小時(shí)取清洗劑原樣10 mL進(jìn)行酶活力測(cè)試，共計(jì)采樣4次，試驗(yàn)至2 h結(jié)束。

1.2.8 蛋白酶酶活力檢測(cè) 蛋白酶在一定溫度與 pH 條件下水解酪素底物，再加入三氯乙酸終止反應(yīng)并除去未水解的酪素。濾液對(duì)紫外線有吸收，采用紫外線分光光度法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)紫外線吸收度計(jì)算酶活力。在一定的條件下，每分鐘水解酪蛋白生成 1 μg 酪氨酸所需的酶為 1 個(gè)酶活力單位(U)。

稱(chēng)取0.3 g試樣置于研缽中,加入少量的硼酸緩沖溶液，用緩沖溶液定容至一定刻度，充分搖勻配制成試樣溶液，稀釋該溶液吸光度值在0.25～0.40范圍內(nèi)供測(cè)試用(60 min內(nèi)使用)。吸取試樣溶液2 mL置于10 mL比色管中，于40℃水浴保溫2 min，加入在40℃水浴中預(yù)熱的酪蛋白溶液2 mL，然后置于40℃水浴中反應(yīng)10 min，加入三氯乙酸溶液4 mL搖勻，取出放置10 min，過(guò)濾后在波長(zhǎng)為275 nm處用10 min比色皿測(cè)出濾液的吸光度，做3個(gè)平行樣，取3個(gè)吸光度的平均值A(chǔ)1作為試樣溶液測(cè)試的吸光度。

空白試驗(yàn)：吸取試樣溶液2 mL置于10 mL具塞比色皿中，于40℃水浴保溫2 min，加入在40℃水浴中預(yù)熱的三氯乙酸溶液4 mL，搖勻，反應(yīng)10 min，加入酪蛋白溶液2 mL，搖勻，取出放置10 min過(guò)濾，在波長(zhǎng)為275 nm處用10 mm比色皿測(cè)出濾液的吸光度。

配制L-酪氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中(具體配制方案見(jiàn)表1)，用10 mm比色皿于波長(zhǎng)275 nm比色，以不含酪氨酸的0管為空白，分別測(cè)定其吸光度，以吸光度A為縱坐標(biāo)，酪氨酸的濃度ρ為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)作圖或者回歸方程，計(jì)算出當(dāng)吸光度為1時(shí)的酪氨酸的量(μg)，即為吸光常數(shù)K值(其值應(yīng)在130～135范圍內(nèi))。

表1 L-酪氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液配制表

試樣酶活力X1(U/g)計(jì)算公式：X1=A1·k·V2·n·f/V1·m1×10。

A1代表試樣溶液的平均吸光度；k代表吸光常數(shù)；V2代表反應(yīng)試劑的總體積，單位為毫升，數(shù)值為8；n代表試樣溶液的稀釋倍數(shù)；f代表?yè)Q算系數(shù)，為0.50。V1代表吸取試樣溶液的體積，單位為毫升，數(shù)值為2；m1 代表稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，單位為g。反應(yīng)時(shí)間，單位為min。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 22.0版本的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理得到的全部數(shù)據(jù)，組間比較行t檢驗(yàn)、σ檢驗(yàn)，P≤0.05為差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 脫氣操作對(duì)于超聲清洗效果的影響

2.1.1 超聲波能量瓶檢測(cè)結(jié)果 從左到右的三個(gè)平行位置(ABC)檢測(cè)器械籃筐中醫(yī)療器械的超聲清洗效果，結(jié)果顯示脫氣條件下能量瓶完全變色的時(shí)間為4～5 min，未脫氣條件下能量瓶完全變色的時(shí)間為6～8 min，兩組數(shù)據(jù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。清洗設(shè)備將低頻超聲3 min、高頻超聲2 min作為一個(gè)超聲清洗周期，脫氣條件下能量瓶檢測(cè)合格，未脫氣條件下檢測(cè)不合格，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 能量瓶檢測(cè)脫氣對(duì)清洗效果的影響

2.1.2 管腔型清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)結(jié)果 從左到右的三個(gè)平行位置(ABC)檢測(cè)器械籃筐中器械的超聲清洗效果，結(jié)果顯示脫氣條件下，清洗效果檢測(cè)卡清洗至無(wú)可視污染物殘留的時(shí)間為12～15 min；未脫氣條件下，清洗效果檢測(cè)卡清洗至無(wú)可視污染物殘留的時(shí)間為18～20 min，脫氣對(duì)清洗效果有影響(P<0.01)，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)脫氣對(duì)超聲清洗效果的影響

2.1.3 超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果 從左到右的三個(gè)平行位置(A、B、C)檢測(cè)器械籃筐中器械的聲強(qiáng)能量，結(jié)果顯示脫氣條件下聲強(qiáng)數(shù)值為44～50 W/inch2，未脫氣條件下聲強(qiáng)數(shù)值為32～40 W/inch2，脫氣對(duì)相同超聲位點(diǎn)的聲強(qiáng)能量有影響(P<0.05)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)儀測(cè)試脫氣操作對(duì)超聲聲強(qiáng)能量的影響

2.2 器械裝載方式和裝載量對(duì)超聲清洗效果的影響 器械的裝載方式分為兩組(具體擺放見(jiàn)圖1和圖2)。取20把血管鉗分別進(jìn)行規(guī)則擺放和堆疊擺放，器械的裝載量分為四組：?jiǎn)螌訂慰稹螌与p筐、雙層單筐、雙層雙筐。

圖1 器械籃筐單層單筐的擺放示意圖

圖2 器械籃筐雙層雙筐的擺放示意圖

2.2.1 器械裝載方式對(duì)清洗效果的影響 規(guī)則擺放組經(jīng)超聲能量瓶測(cè)試、清洗效果檢測(cè)卡測(cè)試以及超聲波聲強(qiáng)測(cè)試清洗效果均較堆疊擺放組好(P<0.05)，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表5。

表5 不同裝載方式的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較

2.2.2 器械裝載量對(duì)清洗效果的影響 超聲波能量瓶檢測(cè)顯示單層單筐和單層雙筐均在4.5 min能變色合格，雙層單筐和雙層雙筐底層的能量瓶在5.0 min內(nèi)變色合格。清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)顯示單層單筐和單層雙筐清洗至檢測(cè)卡表面無(wú)可視污染物的時(shí)間均在10 min，兩試驗(yàn)組在相同測(cè)試位點(diǎn)無(wú)可視差別；雙層單筐和雙層雙筐底層檢測(cè)清洗至無(wú)可視污染物的時(shí)間底層籃筐為11.5 min，兩試驗(yàn)組在相同的位點(diǎn)無(wú)可視差別(P>0.05)。超聲波聲強(qiáng)檢測(cè)顯示單層單筐和單層雙筐在相同位點(diǎn)聲強(qiáng)為45～46 W/inch2，雙層單筐和雙層雙筐檢測(cè)的聲強(qiáng)分別為36 W/inch2和35 W/inch2。見(jiàn)表6。

表6 不同裝載量的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較

2.3 清洗劑對(duì)清洗效果的影響

2.3.1 不同品牌的清洗劑對(duì)清洗效果的影響 在相同的稀釋比例下，不同品牌的清洗劑超聲波能量瓶和超聲波聲強(qiáng)測(cè)試結(jié)果基本無(wú)差別；清洗效果檢測(cè)卡測(cè)試結(jié)果差異很大，清洗劑A合格時(shí)間為10 min，而清洗劑C合格時(shí)間為20 min，σ為3.8表明數(shù)據(jù)離散程度較高。見(jiàn)表7。

表7 不同品牌清洗劑對(duì)超聲清洗效果的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較

2.3.2 清洗劑量對(duì)清洗效果的影響 清洗劑的加入量越大清洗至檢測(cè)卡表面無(wú)可視污染物的時(shí)間越短，即清洗速度越快。見(jiàn)表8。

表8 清洗劑量對(duì)清洗效果的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較

2.3.3 清洗溫度對(duì)清洗效果的影響 研究結(jié)果顯示，低于45℃時(shí)清洗速度(檢測(cè)卡表面清洗至無(wú)可視污染物的時(shí)間)隨溫度上升而提高，超過(guò)45℃后升溫對(duì)清洗速度基本無(wú)影響，超過(guò)55℃后反而清洗速度下降。見(jiàn)表9。

表9 清洗溫度對(duì)超聲清洗效果的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較

2.3.4 超聲對(duì)清洗劑酶活力的影響 經(jīng)酶活力測(cè)試結(jié)果顯示，超聲對(duì)于清洗劑原液的酶活力基本無(wú)影響(P>0.05)，各測(cè)試點(diǎn)的蛋白酶酶活力均值與檢驗(yàn)值之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表10。

表10 超聲對(duì)于清洗劑酶活力的影響檢測(cè)數(shù)據(jù)

3 討論

超聲波清洗醫(yī)療器械是利用超聲波在液體中的加速作用、空化作用及直流作用對(duì)液體、污物進(jìn)行沖擊，使污物被分散、潤(rùn)濕以及被剝離的過(guò)程[18-20]。超聲波清洗效果受許多因素影響，包括脫氣、器械擺放、清洗劑的種類(lèi)和加注量、清洗溫度以及酶活力等[21-22]。

本研究結(jié)果顯示，脫氣操作可提高超聲波清洗效能。通過(guò)超聲波能量瓶的檢測(cè)，在未脫氣的條件下能量瓶完全變色的時(shí)間要比脫氣條件下的時(shí)間慢2.5～3 min；通過(guò)超聲波聲強(qiáng)的檢測(cè)，相同測(cè)試位點(diǎn)的聲強(qiáng)能量值脫氣組較未脫氣組低8～12 W/inch2。從清洗效果檢測(cè)卡的結(jié)果來(lái)看，清洗卡表面模擬污染物清洗至無(wú)可視污染物的時(shí)間，脫氣條件下比未脫氣的要快6 min左右。研究中發(fā)現(xiàn)清洗水中的微氣泡會(huì)影響超聲能量的傳播，因此，徹底的脫氣才能保證超聲能量在各個(gè)位點(diǎn)均勻分布，達(dá)到良好的清洗效果。

本研究顯示，采用同樣的檢測(cè)條件分析醫(yī)療器械的擺放、裝載方式，發(fā)現(xiàn)單層規(guī)則的擺放要比堆疊擺放超聲清洗效果好。由于測(cè)試設(shè)備的超聲波換能器位于底部，能量由下向上傳播，所以堆疊擺放對(duì)于上層器械的清洗很不利。研究顯示，單層單筐和單層雙筐都能達(dá)到很好的清洗效果，單層的裝載方式無(wú)論是單筐還是雙筐均不影響超聲能量的傳播。雙層單筐和雙層雙筐上下層器械筐的清洗效果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過(guò)能量瓶檢測(cè)顯示，上層器械清洗合格慢0.5 min；清洗效果檢測(cè)卡檢測(cè)顯示上層慢1.5 min，且超聲波聲強(qiáng)能量值上層要低10 W/inch2左右。本研究設(shè)備換能器位于底部，器械的擺放可以影響超聲能量向上均勻傳播，器械距離換能器越遠(yuǎn)則清洗效果越差。換能器位于底部的設(shè)備，豎直方向可以影響超聲能量的均勻傳播；換能器位于側(cè)邊的設(shè)備，超聲能量在空間上分布比較均勻，規(guī)則擺放顯得尤為重要。

本研究顯示清洗劑的清洗效果受清洗劑的種類(lèi)、加注量、清洗溫度以及酶活力的穩(wěn)定等因素的影響。清洗劑在超聲清洗的過(guò)程中起到輔助作用，超聲能夠通過(guò)物理作用清除污物，而清洗劑在此過(guò)程中能夠?qū)ξ廴疚锲鸬綕?rùn)濕、剝離、分解的作用，尤其是清洗劑中的生物酶制劑能夠徹底的分解污物，有效防止污染物的再次黏附，對(duì)于徹底清洗意義重大[23-24]。根據(jù)國(guó)標(biāo)福林法的測(cè)試方法，不同時(shí)間長(zhǎng)度超聲對(duì)清洗劑進(jìn)行酶活力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)短時(shí)間的超聲并不會(huì)影響蛋白酶的活力[25]。研究發(fā)現(xiàn)不同品牌的清洗劑清洗效果差別很大，同一品牌清洗劑的加注量越大清洗效果越好；一定范圍內(nèi)溫度越高清洗效果越好，清洗劑中的活性物質(zhì)的作用溫度有一個(gè)合適的區(qū)間，低于這個(gè)區(qū)間會(huì)影響清洗劑對(duì)污染物的剝離，而高于這個(gè)區(qū)間會(huì)影響酶的活性或造成表面活性劑的析出，從而影響清洗效果。在實(shí)際工作中，需選擇合適的醫(yī)用清洗劑、合理的清洗劑量和清洗溫度才能配合超聲清洗設(shè)備達(dá)到良好的清洗效果。

綜上所述，隨著醫(yī)療器械的不斷發(fā)展，超聲波清洗醫(yī)療器械的方式方法也在不斷改進(jìn)和優(yōu)化。為了使超聲清洗設(shè)備達(dá)到較好的效果，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行徹底的脫氣，對(duì)器械進(jìn)行規(guī)則擺放、合理的裝載，同時(shí)選擇高效的醫(yī)用清洗劑、合理的清洗劑加注量和最佳的清洗溫度。