.一種廣譜、高效、穿透力強、對消毒物品損害輕微的滅菌方法。環氧乙烷分子式C2H4O，分子量44.05。它的蒸氣壓比較大，可以穿透微孔而達到物品的深部。其液體和氣體均有較強的殺微生物作用，氣體的殺微生物作用更強。環氧乙烷可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽孢、真菌、病毒等，是一種廣譜消毒劑。其作用原理是環氧乙烷能與微生物的蛋白質、DNA和RNA發生非特異性烷基化作用，使蛋白質上的羧基、氨基、硫氨基和羥基被烷基化，使蛋白質失去了在基本代謝中需要的反應基，阻礙了細菌蛋白質正常的化學反應和新陳代謝，從而導致微生物的死亡。環氧乙烷的消毒作用受多種因素的影響，如消毒劑的濃度、環境溫度和相對濕度、消毒處理的時間、消毒物品的質量和厚度，微生物的菌齡和含水量等。環氧乙烷對多數消毒物品無損害，但可以破壞食物的某些成分，也不可用作血液滅菌。環氧乙烷對人及動物也是有毒性的，工作環境環氧乙烷的允許濃度應低于1mg/kg。據文獻記載,公元1859年,Wurtz首先發現了環氧乙烷(ethyleneoxide,簡稱EO)又名氧化乙烯或氧丙烷。但將其作為消毒與滅菌劑應用是在1936年。1936年,Schrader與Bossert發現EO與CO2相混合,用于殺滅各種害蟲和細菌。1937年Gross與Dixon發現EO對試驗的48種微生物都有殺滅作用。19401943年間,Griffith和Hull共同出版了多本書籍并申請專利。1949年,Phillips和Kaye對EO進行了系統而較全面的研究。此后Ernst和Shull,Ernst和DoyleKereluk和Lloyd等對EO的滅菌機理、影響因素、急、慢性毒性、滅菌效果、腐蝕性及其在環境中的變遷等進行了廣泛深入地研究。20世紀50年代起EO開始用于醫院滅菌,據調查20世紀90年代中期,美國幾乎所有的醫療機構都具備EO滅菌設備。而國內的一些大城市如北京、上海、廣州的大部分大醫院都具備進口EO滅菌器。由于最新的EO滅菌設備能提供十分安全的保證,因此EO仍將是醫院里最主要的低溫滅菌方法。1EO的理化性質EO是一種簡單的環氧化合物,分子式為C2H4O,分子量為44.05;EO液體無色透明,具有芳香的醚味,可聞出的氣味閾值為500700ppm,這就意味著如周圍環境嗅出EO氣味,則空氣濃度至少500ppm,遠遠高于美國NIOSH(勞動衛生與職業病協會)制定的EO最高允許接觸水平。EO易燃易爆,其最低燃燒濃度為3%(30000ppm);為防止EO爆炸和燃燒,常加入惰性氣體。EO在4時比重為0.884,沸點為10.7,其密度為1.52,因此EO液體在室溫條件下很易揮發成氣體;由于EO比重比水輕,如直接將EO排入水中,則可能會有大量EO溢出至周圍環境,因此在一般情況下,醫院內EO的排放可首選大氣。EO遇水可形成乙二醇。EO蒸氣壓比較大(表1),蒸汽壓越大則對物品的穿透性也越強;據報道,EO 5min能穿透0.1mm厚的聚乙烯或聚氯乙烯薄膜,22min能穿透0.04mm厚的尼龍薄膜,26min能穿透0.3mm的氯丁膠布,41min能穿透0.39mm厚的丁橡膠布。因為要充分達到對物品的滅菌效果,滅菌劑必須能充分接觸物品的各個表面(內、外、淺、深)。EO的這種高穿透性大大提高了其滅菌效果表1不同溫度下EO的蒸汽壓溫度()蒸汽壓(mmHg) -20.0 10.720.025.029.030.050.01.09760.001094.001300.001500.001560.002967.002EO的滅菌原理EO可以殺滅各種微生物,包括細菌繁殖體、芽胞、病毒和真菌孢子,是一種廣譜滅菌劑。一般認為是由于它能與微生物的蛋白質、DNA和RNA發生非特異性烷基化作用(non2specificalkylation)。水溶液中的EO能與蛋白質上的游離羧基(COOH基(2NH2),硫氫基(2SH)和羥基(2OH)發生烷基化作用,取代不穩定的氫原子而形成帶有羥乙根(CH2CH2OH)的化合物,蛋白質上的基團被烷基化,使蛋白質失去了在基本代謝中需要的反應基,阻礙了細菌蛋白質正常的化學反應和新陳代謝,從而導致微生物死亡。到目前為止,所有資料顯示EO殺菌作用是不可逆的,也就是說EO是殺菌劑(sterileagent)而不是消毒劑(disinfectant)。而且根據各種臨床、科研結果顯示EO是所有化學消毒劑或滅菌劑中滅菌效果最好的一種化學滅菌劑。環氧乙烷能抑制一些微生物酶的活性,包括磷酸致活酶、肽酶、膽堿化酶和膽堿脂酶。環氧乙烷也和DNA、RNA發生烷基化作用而導致微生物的滅活。3EO滅菌的優缺點及臨床適用范圍3.1EO(1)EO滅菌的優點可用于不耐高溫、不耐濕物品的滅菌。(2)環氧乙烷被認為是一種滅菌效果最好的化學滅菌劑,可殺滅所有微生物包括細菌芽胞。(3)穿透性強,可用以各種難通透部位的滅菌:如有些較細、較長的導管用其他低溫滅菌方法很難達到滅菌效果,而只能用EO或輻照。(4)對物品損壞小,由于EO殺滅微生物是利用烷基化原理而非氧化過程,因此對物品損壞非常小,對不耐熱精密儀器滅菌有著非常廣泛的用途。(5)滅菌時,可以用各種包裹材料包裹,便于儲存、運輸,打開包裹即可使用避免了交叉污染的危險。(6)有標準的化學、生物監測手段,從而可以有效地控制滅菌質量,及時發現滅菌失敗的包裹。(7)有幾十年的使用經驗。3.2EO滅菌的缺點(1)整個滅菌循環時間較長,其原因是需較長時間通風以去除EO殘留。(2)EO有毒,是可疑的致癌物,必須控制室內空氣中EO的濃度低于國家規定的標準。(3)EO易燃易爆,儲存和滅菌時絕對不能泄露。必須選擇安全的滅菌器,進行安全操作和儲存。3.3EO的臨床應用范圍EO在臨床上有著廣泛的用途常用于EO滅菌的設備儀器包括:(1)硬式和軟式內鏡:關節鏡、氣管鏡、膀胱鏡、胃鏡、腸鏡、縱隔鏡、眼底鏡、耳鏡、咽鏡直腸鏡、前列腺切除器、胸腔鏡、尿道鏡。(2)醫療設備:麻醉設備、人工腎、透熱設備、電線、表頭、心肺機、呼吸、治療設備、血透。(3)儀器:電鉆、電燒器、電刀筆、牙鉆、顯微手術器械、神經刺激器、壓力計、外科手術器械、骨鉆、針頭、人工關節。(4)橡膠制品:導管、擴張器、引流管、氣管內插管、外科手套、被單。(5)塑料制品:氣道插管、擴引器、氣管內插管手套、起搏器、心瓣膜、噴霧器、培養皿、注射器。(6)其他書、玩具、線形探條、探條、溫度計、縫線。因此EO過去、今后和將來仍將是一種最主要的低溫滅菌方法。4如何控制EO滅菌的關鍵參數EO滅菌過程關鍵參數的控制是達到滅菌質量的保證其滅菌的關鍵參數為EO的濃度、滅菌時腔體內的濕度、溫度和時間。這些關鍵因素直接影響滅菌的效果;每個關鍵因素在程度上可有所不同,但相互之間必須達到平衡。4.1時間氣體滅菌不是一個快速過程,滅菌時間必須足夠殺滅微生物,其時間長短受以下因素影響:滅菌物品的潔凈程度;微生物的濕潤和含水量;所用包裝材料的種類和密度;包裹的大小和滅菌負荷的裝載情況;EO的濃度;滅菌時溫度;EO氣體類型等。滅菌包內所載物品因其制造材質和包裝材料不同,滅菌時間有所不同,滅菌時間必須確保負荷內最難滅菌之物品達到滅菌效果。在同樣條件下,裝載方式和裝載量不同也會影響滅菌的時間。滅菌鍋溫度及EO濃度也會影響滅菌循環時間;溫度或EO濃度越高,所需滅菌時間越短;溫度低,則需較長的滅菌時間或較高的EO濃度滅菌時間同時也受鍋內壓力及EO氣體循環方式的影響;有效的EO氣體循環,可以協助鍋內負荷均勻的潤濕及加熱EO氣體類型不同,滅菌時間也不同,100%純EO氣體比EO混合氣體滅菌時間要短。一般醫院使用的滅菌器滅菌時間為15h不等,一般來說純EO滅菌比EO混合氣體滅菌時間要短,其時間的長短須根據滅菌器生產商的產品說明書。4.2溫度EO滅菌時,溫度會影響微生物殺滅的速率,據測算,溫度每升高10,芽胞殺滅率提高1倍,溫度可增加EO的穿透力。醫院使用的滅菌器,一般設置的溫度在4960之間,少量不能耐受此溫度物品,可選擇3538之間但此時必須提高EO的濃度或延長滅菌時間。在滅菌階段溫度下降可能會導致滅菌失敗;按照AAMI要求,滅菌器溫度誤差500mg/L,并沒有顯著提高微生物的滅活率,甚至反面降低其殺滅率,見表2。實際滅菌時,因考慮EO的損失包括EO的水解、吸附等,選擇的濃度應比相對濃度最高點要高。表2EO滅菌的濃度最高點溫度()相對濕度(%)相對濃度最高點(mg/L)25303540505050509008007005504.4相對濕度滅菌物品的含水量、微生物本身的干燥環境和滅菌環境的相對濕度對EO滅菌作用是至關重要的如EO濃度為600mg/L,溫度為54、相對濕度為40%,其殺滅微生物能力為相對濕度0的10倍。其原因主要是:(1)在堿基化反應過程中水是必須的反應劑,水與EO反應以打開其環氧基團促使其與微生物作用。(2)水促進EO穿透干燥的EO其穿透速率大大降低。(3)濕化可幫助加熱被滅菌物以達到所設定的溫度。4.4.1預濕滅菌物必須先被預濕,一般要求滅菌物放在50%相對濕度的環境條件下2h;第2步應保持鍋內足夠的濕度以殺滅微生物。很多研究數據已證實滅活微生物理想的相對濕度約是30%,然而實際情況,EO鍋體內要求的相對濕度范圍為40%80%,以保證有足夠的動力推動濕氣進入包裝和物品內。但是必須注意被滅菌物品上不能有水滴或水分太多,以免造成EO稀釋和水解。細菌含水量和滅菌環境的水分之間的相對比例,對EO的殺菌效果也有明顯影響。4.4.2濕化方式比較落后的方式是腔體內加除濕片或濕毛巾,其缺點主要是濕度水平較難控制,也不能加熱物品目前新的加濕方式是在負壓條件下自動噴射水蒸氣,此過程又叫濕化階段通常需20min。其優點為:濕度均勻;濕度水平較易控制;能加熱物品。20世紀90年代后期推出最新型的滅菌器配備濕度探測儀,能直接監測鍋體內相對濕度水平,如不能達到其設定的最低相對濕度水平,會自動停止滅菌,重新濕化。溫度、時間、濃度和濕度是影響EO滅菌效果的關鍵參數,但不象壓力蒸汽和干熱滅菌存在理想的參數值以達到滅菌的效果,因此很難規定確切的滅菌參數。5EO滅菌包裝材料要求用于EO滅菌的包裝材料至少需具備以下特點:必須允許EO滅菌劑的進入;能耐受一定的濕度;能較容易地去除EO殘留。常見的EO包裝材料見表3。表3EO滅菌的包裝材料能接受的包裝材料不能接受的包裝材料剝離式包裝袋Tyvek聚乙烯-聚酯薄膜紙/聚乙烯-聚酯薄膜紙/聚丙烯-聚酯薄膜聚乙烯塑料袋包裹材料布無紡布紙涂層或未涂層硬質容器紙或Tyvek蓋的塑料盒各種金屬箔玻璃紙PVC不能通透的聚丙烯膜尼龍玻璃6EO的毒性6.1急性毒性6.1.1臨床表現大量吸入EO可引起呼吸道刺激、頭昏、虛弱、惡心和嘔吐(立即或事后發生)、胸痛和神經毒性反應。液態EO可引起皮膚刺激、皮炎和水泡。眼睛接觸EO可引起嚴重眼損傷,高濃度氣體潑濺可引起嚴重眼刺激和損傷。消化道接觸EO是不常見的暴露途徑,液態EO進入消化道,具有腐蝕性,可對消化道黏膜引起嚴重的刺激和燒傷6.1.2急救處理過度接觸EO后,迅速將患者移離中毒現場,立即吸入新鮮空氣,盡快看醫生。皮膚接觸后,用水沖洗接觸處15min,同時脫去臟衣服,用水和肥皂沖洗污染區,并盡快看醫生。眼接觸液態EO或高濃度EO氣體至少沖洗眼10min,立即看醫生。消化道接觸后,應盡快通知醫生或毒性控制中心,喝12杯水,用手觸咽喉背面引發嘔吐;神志不清者,不能引發嘔吐或喂入任何物品。6.2 慢性毒性6.3 關于EO對人的慢性毒性,Joyner(1964)曾對生產EO的1個工廠進行調查,被調查工人平均工齡10年,車間內空氣中EO的濃度為510ppm,結果未發現明顯異常,化驗結果也未發現有慢性中毒的證據。美國NIOSH(全國勞動衛生與職業病研究所)于20世紀80年代對全國14個工廠的18254接觸EO的工人死因進行了分析,在此期間工作環境中EO的TWA(8h平均時間加權濃度)為4ppm,結果發現:除白血病和淋巴瘤有輕微上升,其他腫瘤和其他慢性疾病的死亡率屬正常范圍,但沒有證據證明白血病和淋巴瘤的上升與接觸EO有關;但NIOSH(1989)仍將EO作為可疑致癌物,并可能有生殖毒性和神經毒性。1984年,鑒于EO是一可疑致癌物,NIOSH規定TWA和PEL(容許接觸水平)從原來的50ppm下降為1ppmAL(作用水平)0.5ppm,15min采樣接觸3%時,會發生爆炸,操作時務必應遵守下列安全原則()保證滅菌器及氣瓶(或氣罐)遠離火種如火柴:1EO,點燃的煙頭、火花和靜電。(2)EO氣瓶或氣罐應嚴格按照國家制定的有關易燃易爆物品貯存要求進行處理。(3)EO滅菌環境中空氣中的濃度要。()應對工作人EO10次,EO滅菌鍋應安裝專門的排氣管道,且與大樓其他排氣管安全隔離進入室內的空氣必須能確實流經滅菌,EO鍋,再排出室外,盡量不要有死角存在。休息室、儲存室應遠離滅菌鍋和氣瓶(氣罐貯存處),如具備適當的空間和局部排風系統,并不需要專門的房間安裝EO滅菌鍋。通風系統應包括:(1)室內空氣交換每小時至少10次,并保證滅菌區域呈負壓(相對其他工作區域)。(2)專門的EO排氣管系統。(3)合理的空氣流動方式。(4)局部排風罩。7.3EO的排放關于EO的排放,1994年美國EPA(環境保護署)主要對商業滅菌有明確的排放規定,而對醫院沒有明確的排放規定。CFC(氟利昂)作為一個防爆劑可以防止EO的爆炸,但由于CFC破壞臭氧層,1987年中國、美國等22個國家簽署了蒙特利爾公約,逐步禁止使用CFC。美國等發達國家已于1996年1月禁止使用CFC,中國也明確了禁止使用CFC的時間表。7.3.1安裝要求醫院環氧乙烷的排放首選大氣排出,安裝時要求:(1)必須有專門的排氣管道系統。(2)排氣管材料必須為EO不能通透,如銅管等。(3)距排氣管排氣口7.6m范圍內不得有任何易燃物或建筑物的入風口如門、新鮮空氣入口、打開的窗戶等。(4)若排氣管的垂直部分長度3m時必須加裝集水器,勿使排氣管有凹陷或回圈造成水氣聚積或冬季時結冰,阻塞管道。(5)排氣管應導至層頂,并于出口處反轉向下,以防止水氣留在管壁或造成管壁阻塞。(6)必須請專業的安裝工程師,并根據EO滅菌鍋生產廠商的要求進行安裝。7.3.2安裝方法如只能向水中排放,由于大多數排水管裝置有空氣裂口而引起EO溢出。滅菌鍋的熱氣也會產生向上氣流推動EO朝上排出。因此必須絕對保證EO氣體不能回流至工作環境。可采取以下幾種方法:(1)可將EO收集箱安裝在EO滅菌鍋排氣口外,即時去除EO蒸汽。EO收集箱應包圍所有開放的下水道,整個下水道系統必須封閉。(2)可安裝液/氣分離器,液體可直接排入下水道,氣體按前述方法排出。(3)此排氣方式必須安裝在通風良好最好無人工廠房間排氣口呈負壓。解毒方法如有條件的話,可將EO解毒后進行排放。對于EO工業滅菌必須進行解毒,而醫院滅菌如無特殊規定可直接排入大氣(醫院用EO量很少)。一般可采用下述解毒方法:(1)加催化劑分解EO為二氧化碳和水,然后直接排入大氣中,此種方法尤其適合醫院使用。(2)吸收物吸收EO,此種方法只能處理少量EO,可用于排風柜或臨時排放。(3)加酸水解,可用濃硫酸使EO分解為乙二醇和二氧化碳,工業中主要使用此種方法。(4)回收,由于投資較高,主要用于工業滅菌。8EO的殘留EO殘留主要是指EO滅菌后,留在物品和包裝材料內的EO和它的兩個副產品ECH(氯乙醇乙烷)和EG(乙二醇乙烷)。接觸過量EO殘留(尤其是移植物)可引起患者灼傷和刺激、溶血、破壞細胞等;影響EO的殘留與下列因素有關。8.1 材料類型8.2 PVC和聚胺酯吸收EO量較多,需較長的通風時間。Teflon和尼龍吸收EO量很低,但結合的非常緊密,也需較長通風時間。聚乙烯和聚丙烯吸收量中等,但通風時釋放較易。而金屬、玻璃完全不吸收EO,因此一般可直接使用,勿需通風,見表4。表4不同條件下各種物品最低通風時間(h)材料室內空氣()機械通風(50)通風柜(60)金屬和玻璃不包裹包裹外用橡膠外用聚乙烯和聚丙烯塑料除外聚氯乙烯聚氯乙烯塑料內置起搏器2244896(4d)168(7d)168(7d)04(21d)可立即使用28121212123225888824注:3不用塑料包裝;33用塑料包裝或接觸人體組織8.2物理參數同樣材料,越厚越難排出殘留。例如0.8mm塑料排殘留速度是1.6mm塑料的3倍;同樣材料,同樣重量物品,表面積越大,越易排出殘留。聚合物密度也影響EO吸收和排出,密度越大,吸收較低,但結合較緊,不易排出;而密度低則吸收較多,排出較容易。8.3包裝、裝載和裝載量裝載量越大,裝載越密,包裝越緊越大則排出越難。8.4滅菌和通風參數通風時溫度越高,所需時間越短。8.5滅菌物品的用途如移植物則需較長通風時間。與自然通風相比,機械通風能提供很大的安全保證,且時間短、不污染工作環境,因此美國醫院EO滅菌不允許用自然通風法。美國AAMI對機械通風的標準是:60,通風8h;50,通風12h;38,通風3236h。對于某些特殊的物品如移植物可能需延長通風時間。美國AAMI根據使用時間不同將物品分為3類,根據其分類不同,制定最高殘留量標準,見表5。其他國家有關殘留量標準:法國藥典EO殘留最大2ppm。德國健康署無EO殘留發現,其測試方法敏感性少為1ppm。我國國家標準中規定一次性醫療用品經EO菌或消毒出廠時,EO殘留100g)體內植入物(10100g)體內植入物(10g)525250252502501002510252502525025010025105005000250500050002000500表9EO滅菌器種類醫院用EO滅菌器可分為兩大類型:混合氣體型100%純EO型。一般來說,現代化自動EO滅菌器必須能供4個基本參數的質量控制,才能避免EO的滅菌失敗,并很高的安全保證。(1)暴露于EO氣體的時間一般從18h不等(混合氣體滅菌時間較長)。(2)滅菌溫度一般有個:熱循環為4960,冷循環為3537.8。(3)氣體度可從4501200mg/L不等。(4)腔體內濕度范圍30%70%RH。因此選購EO滅菌器,必須充分了解EO菌器如何控制這些關鍵參數如參數達不到標準滅菌,否有終止的功能?10EO滅菌器的特點EO滅菌器在設計時必須具備以下特點以保證其安性:(1)門鎖自動關閉:EO氣體釋