Особенности стерилизационных процессов

Стерилизующие агенты и объекты медицинской стерилизации.

Наличие микрофлоры на медицинских объектах, прямо или косвенно контактирующих с больными, может привести к опасным осложнениям. Поэтому для устранения возможности инфицирования больного необходимо разорвать связь системы: инфекция — медицинский объект — больной. Разрыв связи этой системы в основном достигается стерилизацией медицинского объекта.

Любой метод стерилизации, предлагаемый для широкого практического использования, должен обеспечивать гибель всех даже наиболее устойчивых микроорганизмов.

Целью стерилизации является уничтожение всех форм микроорганизмов.

Существует несколько способов стерилизации медицинских объектов. Самым простым и надежным способом стерилизации является способ с использованием тепла (влажного или сухого). Использование других физических агентов, например ультра-, гамма- и других лучей или ультразвука, технически намного сложнее. Эти агенты могут применяться только в особых условиях, например, в промышленности.

Водяной насыщенный пар. Использование водяного насыщенного пара позволяет уменьшить обезвоживание ряда материалов, например тканей, бумаги и т. п., разрушающихся при. нагреве до той же температуры. С помощью сухого тепла·(воздуха, перегретого пара). Очевидно, что для правильной работы стерилизатора поступающий в рабочую камеру пар должен быть насыщенным, чтобы соприкосновение его с более холодным стерилизуемым предметом вело к немедленной конденсации и нагреванию объекта и не приводило к обезвоживанию последнего.

Перегретый пар — пар, нагретый до температуры, превышающей температуру кипения при данном давлении.. Хотя перегретый пар и нагревает любой соприкасающийся с ним более холодный объект, стерилизации в этих условиях может и нё произойти, так как количество тепла, отдаваемое перегретым паром объекту при его охлаждении без конденсации, намного меньше скрытой теплоты, выделяющейся при конденсации насыщенного пара. Кроме того, при нагреве перегретым паром влага, содержащаяся в стерилизуемых объектах, переходит в газообразную фазу, что равносильно их стерилизации сухим теплом.

Итак, при одной и той же температуре стерилизации время стерилизации перегретым паром будет значительно больше, чем время стерилизации насыщенным паром.

Большое влияние на качество стерилизации оказывает воздух, находящийся в объектах стерилизации и в рабочей стерилизационной камере.

Наличие воздуха в паре резко снижает его бактерицидные свойства и увеличивает время стерилизации.

Процесс стерилизации водяным насыщенным паром при наличии в стерилизационной камере воздуха состоит из следующих этапов:

1 - удаление воздуха из стерилизационной камеры и стерилизуемых объектов;

2 - прогрев объектов стерилизации после удаления воздуха до заданной температуры стерилизации;

3 - стерилизационная выдержка, определяющая время, затрачиваемое в основном на гибель микроорганизмов;

4 – удаление (десорбция) влаги из стерилизуемого объекта (сушка).

Каждый из этих этапов оказывает значительное влияние на характер процесса стерилизации и скорость его протекания.

Горячий воздух. Стерилизация горячим воздухом применяется в медицинской практике довольно широко.

Воздушной стерилизации подвергают объекты, не выдерживающие резкого теплового нагрева (например, стеклянная посуда) или корродирующие в среде водяного пара (например, металлический инструмент). Достоинствами метода является плавный нагрев и отсутствие влаги.

Горячий воздух является плохим проводником тепла. Незначительная теплоемкость воздуха приводит к увеличению температуры и времени процесса стерилизации.

 

 

Объекты стерилизации

В медицинской практике используется большое количество медицинских объектов, которые в обязательном порядке должны подвергаться стерилизации.

Основным фактором, определяющим выбор метода стерилизации, является теплостойкость объекта.

Рис. 1. Сравнительные кривые температуры и времени стерилизации

водяным паром и горячим воздухом

1 – кривая пара; 2 – кривая горячего воздуха

 

В настоящее время наиболее эффективными методами стерилизации считаются методы, использующие в качестве рабочего агента водяной насыщенный пар, которые позволяют уничтожать практически все виды микроорганизмов за довольно короткий интервал времени.

Скорость уничтожения микроорганизмов при использовании горячего воздуха значительно ниже скорости уничтожения водяным паром, так как при этом методе гибель микроорганизмов происходит за счет их высыхания (обугливания).

Сравнительно кривые температуры и времени стерилизации водяным паром и.горячим воздухом представлены на рис. 1. Кривые показывают, что насыщенный водяной пар имеет лучшие теплофизические параметры, чем горячий воздух, что определяется его большей теплоемкостью.

 

1.2. Некоторые вопросы теории стерилизации медицинских объектов

Для определения оптимального времени стерилизации (стерилизационной выдержки) важную роль имеют этапы удаления воздуха и прогрева стерилизационного объекта, а для определения оптимального срока сохранности простерилизованных объектов - этап десорбции водяных паров из объекта (сушка).

Прогрев объекта стерилизации (вместе с удалением воздуха)

Конечным результатом этапа прогрева объекта стерилизации должен быть прогрев объекта до температуры стерилизации. Удаление воздуха на этом этапе играет значительную роль.

В настоящее время удаление воздуха из стерилизационной камеры и объекта стерилизации может производиться следующими методами (рис. 2): 1 - непрерывная откачка до разрежения - 0,06-0,07 МПа (рис. 2, а); 2 - откачка при давлении от -0,06–-0,07 до -0,05 МПа (рис. 2,б); 3 - пульсирующая откачка при давлении от -0,05 до --0,02 Ма (рис. 2, в); 4 - пульсирующая откачка при давлении от 0 до -0,06–-0,07 до 0 МПа (рис. 2, г); 5 - гравитационный метод (рис. 2, д).

Рис. 2. Методы удаления воздуха совместно с этапом прогрева объекта

Прогресс с использованием удаления воздуха непрерывной откачкой с последующим пуском пара определяется глубиной вакуума в камере и объекте. Из недостатков метода вакуумирования камеры является повышен­ная влажность объекта перед стерилизационной выдержкой. Кроме того, в этом случае затрачивается значительное количество тепла, расходуемого не только на прогрев объекта, но и на испарение конденсата стерилизующего пара. Использование пульсирующих методов удаления воздуха позволяет ускорить прогрев объекта за счет импульсного теплового потока, обеспечивающего более полное удаление-воздуха и более глубокое про­никновение пара в глубь объекта, а также удаление воздуха из капилляров и пор объекта за счет смещения концентрационного равновесия системы пар - воздух- в капиллярах и порах объекта и в камере.

Прогрев объекта с использованием гравитационного метода удаления воздуха заключается в вытеснении воздуха паром, имеющим более высокую плотность. Метод эффективен, так как тепло затрачивается только на нагрев объекта. Но при учете, что вытеснить воздух из капиллляров и пор объектов при этом методе довольно сложно, планируют расход пара в большем количестве.

Анализируя рассмотренные методы удаления воздуха с последующим прогревом объектов, можно сделать вывод, что удаление воздуха осуществляется лучше всего пульсирующим методом, а прогрев - гравитационным методом.

Схема гравитационно-пульсирующего метода изображена на рис. 5.

Рис. 3. Прогрев объекта стерилизации с использованием гравитационно-пульсирующего метода: 1-3 - зоны откачки паровоздушной смеси

 

Десорбция водяных паров из объектов стерилизации (сушка)

В настоящее время в паровых стерилизаторах для удаления водяных паров из пористых объектов и из самой рабочей камеры используют метод десорбции, основанный на испарении влаги за счет создания разрежения (рис. 6). Этот метод недостаточно эффективен, так как при температуре 90°С влага полностью не испаряется. Увеличить глубину вакуума практически невозможно.

Для улучшения качества сушки и сокращения энергетических затрат целесообразно использовать пульсирующий метод сушки, при котором не так велико влияние герметичности системы, или сушку производить перегретым паром.

Классификация медицинских стерилизаторов. Основные понятия.

При разработке терминологического стандарта в основу была положена следующая схема классификации медицинского стерилизационного оборудования (рис. 4).

В качестве наиболее существенных признаков, взятых за основание деления, привлечены: стерилизующий агент, форма стерилизационной камеры, расположение загрузочного проема и условия эксплуатации стерилизатора.

Рис. 4. Схема классификации медицинских микробиологических стерилизаторов

По применяемым стерилизующим агентам все стерилизаторы могут быть разделены на паровые, в которых стерилизующим агентом является насыщенный пар, воздушные, в которых стерилизующим агентом является горячий воздух, газовые, в которых стерилизующим агентом является газ, обладающий стерилизующими свойствами при нормальной температуре.

Термин «паровой стерилизатор» сравнительно редко применяется в отечественной медицинской литературе (чаще «автоклав»), однако широко используется в англо-американской (steam sterilizer) и немецкой (dampf sterilisator). Термин «автоклав» (от греч. autos - сам и лат. сlavis- ключ) можно перевести как «самозапирающийся». Таким образом, буквальное значение термина «автоклав» не отражает существенные признаки вкладываемого в него понятия: функциональное назначение устройства и характер происходящего в нем процесса. Анализ отечественной и зарубежной литературы, относящейся к стерилизаторам, показал, что термину «автоклав» следует предпочесть термин «паровой стерилизатор», как более мотивированный.

Под термином «парогенератор» (синонимы: парообразователь, паропроизводитель) понимается конструктивный элемент стерилизатора, служащий для образования пара, размещаемый обособленно от стерилизационной камеры, а под термином «водопаровая камера»-конструктивный элемент стерилизатора, служащий для образования пара и размещения стерилизационной камеры.

Все стерилизаторы вне зависимости от применяемого в них стерилизующего агента по форме камеры можно разделить на круглые (синоним: цилиндрические), стерилизационная камера которых имеет форму круглого цилиндра, и прямоугольные (синоним: шкафные) со стерилизационной камерой в форме прямоугольного параллелепипеда;

Режим стерилизации в зависимости от применяемого стерилизующего агента (насыщенный водяной пар, горячий воздух, газ) характеризуется следующими основными показателями температуры стерилизуемого агента: время стерилизационной выдержки, относительная влажность и величина дозы газа или смеси газов.

Таким образом, мы можем сказать, что процесс стерилизации в любом аппарате обеспечивается при соблюдении следующих основных этапов:

1) времени нагрева стерилизатора;

2) времени стерилизационной выдержки

3) времени охлаждения стерилизатора

Паровые стерилизаторы дополнительно имеют специфические эксплуатационные фазы; а именно: а - время удаления воздуха из стерилизатора и стерилизуемого объекта; б - время сушки объектов по окончании времени стерилизационной выдержки; в - время выравнивания давления в стерилизационной камере до атмосферного давления.

Согласно действующему стандарту, минимальный интервал времени между двумя загрузками стерилизатора называется циклом стерилизации.