麻醉气体吸附器辐照灭菌的研究

【作 者】徐梁，封杏娟，朱夏敏，王润平

上海中山医疗科技发展公司，上海，200032

麻醉气体吸附器辐照灭菌的研究

【作 者】徐梁，封杏娟，朱夏敏，王润平

上海中山医疗科技发展公司，上海，200032

通过对一次性使用麻醉气体吸附器辐照灭菌的研究，取得最佳的灭菌剂量为15KGy。并通过灭菌效果验证，对该灭菌过程予以确认。

辐照；剂量；无菌保证水平；灭菌过程

辐射灭菌是20世纪50年代发展起来的一种技术，它是利用辐射源产生的γ射线与电子束等电离辐射(包括紫外线与X 射线)进行灭菌、消毒的工艺。医疗器械传统的灭菌、消毒方法是高压蒸汽和环氧乙烷熏蒸。高压蒸汽法灭菌的原理是高温可使微生物细胞蛋白质凝固、变性，从而杀灭微生物；环氧乙烷熏蒸法的原理是环氧乙烷可以与蛋白质上的羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、羟基(-OH)发生烷基化反应，造成蛋白质失去反应基团，阻碍了蛋白质的正常化学反应和新陈代谢，从而导致微生物死亡。而辐照法的原理是γ射线激发电子的直接作用和-H、-OH自由基的生成，它们均作用于微生物的蛋白质、酶、核酸及DNA，从而将微生物灭活。高压蒸汽灭菌，是我们常用的一种灭菌、消毒方法，但能耗较高，而且受压力容器的限制，灭菌、消毒医疗器械的量不大；环氧乙烷熏蒸法也是我们常用的一种灭菌、消毒方法，相对于高压蒸汽法，灭菌、消毒医疗器械的量可以大一些，能耗也相对低一些，但灭菌、消毒后有EO残留量，需要解析的空间和时间，并且污染环境。目前，越来越多医疗器械的灭菌、消毒采用辐照，相对于环氧乙烷灭菌，没有残留量，不污染环境，不需要解析，灭菌、消毒医疗器械的量也大，而且能耗也低，在提倡低碳的时代，辐照无疑是一种较理想的灭菌、消毒方法。但辐照灭菌、消毒方法对医疗器械的材料和包装材料是有限制的。

本公司生产的一次性使用麻醉气体吸附器是麻醉呼吸机的附加部件。用于医疗机构麻醉手术结束后，吸附麻醉呼吸机中残留的麻醉气体，加快全身麻醉手术病人的复苏、减少手术室的环境污染。该产品我们采用辐照灭菌，从产品材料和产品的包装材料的选择、辐照灭菌剂量的确定、辐照灭菌加工的确认和验证等方面进行了研究，使产品辐照灭菌后的各项指标满足产品的标准要求。

1 产品和包装材料的选择

钴60辐照灭菌对产品和包装材料有影响，某些材料经过辐照后会变脆，会褪色，因此，在产品设计就应该对产品和产品的包装材料加以了考虑，选择耐辐照稳定性好的材料。根据GB 18280-2000《医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求 辐射灭菌》附录A中的表A3和表A4，选择该标准推荐的对辐照稳定的材料，麻醉气体吸附器零件的材料选为丙烯腈/丁二烯、苯乙烯（ABS），麻醉气体吸附器包装的材料聚乙烯。

2 辐照灭菌剂量的确定

灭菌剂量是指达到所需灭菌保证水平（SAL）的吸收剂量。灭菌保证水平是指通过有效的灭菌过程，产品检出有菌状态的最大概率。对于辐照灭菌，其灭活的微生物数目遵循指数定律。最佳的灭菌剂量是被辐照的产品达到灭菌保证水平所需要的最低剂量，为了得到最低剂量，我们采用了以下的方法：

2.1 实测法

选取小批量的麻醉气体吸附器，进行不同剂量的辐照，使之达到10-6的灭菌保证水平。若检测结果满足这一要求，所对应的辐照剂量，就是最佳的灭菌剂量。

用同一批麻醉气体吸附器，分成4组，每组10个，送上海的一家专业辐照中心，分别以8、10、15、20KGy剂量进行钴60辐照灭菌。辐照后检测，无菌效果见表1。经15、20 KGy辐照后无菌生长，而经8、10 KGy辐照后，检测结果为有菌生长。因此，选用15 KGy作为麻醉气体吸附器的灭菌剂量。之后对批量的麻醉气体吸附器经辐照灭菌后检测均为无菌生长。

表1 辐照剂量与菌检结果Tab1 Dose and Sterility Testing result

2.2 标准查表验证法

以上所述的实测法简单，也容易操作。在国家食品药频监督管理局颁布了《医疗器械生产质量管理规范无菌医疗器械实施细则（试行）》，对产品的灭菌需要进行验证，根据这一要求，我们对麻醉气体吸附器的辐照灭菌效果进行验证。

通过实测法，我们已知道15KGy是麻醉气体吸附器达到SAL为10-6的有效剂量，我们现在要做的就是对这一剂量进行验证。

产品的生物负载（初始污染菌），将影响辐照后产品能否达到10-6的灭菌保证水平。为了减少麻醉气体吸附器的初始污染菌，我们在生产的最前端，即麻醉气体吸附器注塑件采用双层包装，装配前再在10万级洁净车间内进行超声波清洗，在装配后包装前，采用酒精擦拭产品。按照这个工艺生产，产品在灭菌前的平均生物负载≤1.5。

根据麻醉气体吸附器在辐照前的生物负载，按照文献[1]所述的VDmax15程序，由表10查得辐照的验证剂量为1.3 kGy，其实施剂量范围控制在±10%，即在1.17-1.43 KGy之间。取10个产品在完成验证剂量实验后，得到的实际最低的吸收剂量为1.22 KGy，实际最高的吸收剂量为1.32 KGy，在1.17-1.43 KGy范围内，表明所实施的验证剂量是有效的。对这10个产品的无菌检测中，结果为无菌生长，也就证实了15 KGy可以作为灭菌剂量。

3 辐照灭菌加工的确认

3.1 灭菌剂量的确定

如上所述，通过实测法，得出麻醉气体吸附器的辐照灭菌剂量为15KGy。并根据文献[1]提供的方法，验证了15KGy可以达到SAL为10-6的灭菌剂量。

3.2 产品装载模式的确定

麻醉气体吸附器的外包装采用纸箱，每箱装48只。纸箱的尺寸长×宽×高为：43×22×29.5（cm），每箱的重量为5（kg）。装载吸附器进行辐照的托箱尺寸长×宽×高为：120×59.9×140（cm），每个托箱装30箱吸附器见图1。

图1 产品装载模式Fig1 product loading model

3.3 产品剂量分布的确定

麻醉气体吸附器采用BFT-2001型钴60辐照装置进行辐照，每个托箱共布置37支经校准的Harwell Amber3042剂量计。表2是3号托箱的剂量分布情况，它显示的实际最低的吸收剂量为18.9 KGy，位置在托箱底部的中间，实际最高的吸收剂量为25.1 KGy，位置在托箱顶部的中间。表2为3个托箱的剂量场高、低剂量区域重现性和可变性分析，它显示了3个托箱最高、低剂量的位置，与表2中3号托箱的位置相同，表中的“CV,%”小于6%，被视为有较小的可变性，所以实际最低的吸收剂量位置在托箱底部的中间，实际最高的吸收剂量位置在托箱顶部的中间。

表2 2号托箱的剂量分布情况Tab.2 No.2 case dose distribution

3.4 最大可接受剂量的确定

根据以上的剂量分布、实际的最低和最高吸收剂量，确定为最大可接受剂量。因而需要验证30 KGy对麻醉气体吸附器的性能没有影响，这个灭菌剂量是安全的，超过这个剂量是不可接受的。

表3 3个托箱的剂量场高、低剂量区域重现性和可变性分析Tab.3 Max and Min dose area of 3 cases and analysis

3.5 生物负载确定和灭菌剂量审核的频率

辐照灭菌过程一旦确认，就需要保持这个过程的有效性，因此必须规定生物负载确定和灭菌剂量审核的频率。根据ISO11137-1:2006《医疗保健产品灭菌 辐照第1部分：医疗器械灭菌过程的开发、确认和常规控制要求》，我们确定麻醉气体吸附器生物负载每批次在辐照前检测，灭菌剂量审核的频率为每3个灭菌批一次。

4 验证

4.1 无菌检测

10个麻醉气体吸附器按照VDmax15，在接受验证剂量1.3 kGy后，经无菌检测，没有发现有菌生长；3个拖箱装载90箱麻醉气体吸附器在接受灭菌剂量辐照后，经无菌检测，没有发现有菌生长。验证了15 KGy可以达到SAL为10-6的灭菌剂量。

4.2 辐照对麻醉气体吸附器的影响

以上已验证了15 KGy可以达到SAL为10-6的灭菌剂量，但辐照剂量存在着不均匀，我们以最大可接受剂量辐照辐照后，检验辐照对麻醉气体吸附器的影响。

4.2.1 吸附效率的变化

麻醉气体吸附器在接受最大剂量30 kGy后，进入临床使用，其吸附效率没有变化。

4.2.2 颜色的变化

麻醉气体吸附器在接受最大剂量30 kGy后，其颜色没有明显变化，与没有经过辐照的零件相比，略微有些发黄，对外观没有影响。

4.2.3 强度的变化

麻醉气体吸附器在接受最大剂量30 kGy后，与没有经过辐照的零件相比，强度没有明显变化。

4.3 辐照对麻醉气体吸附器包装袋的影响

麻醉气体吸附器的包装袋在接受最大剂量30 kGy后，与没有经过辐照的包装袋相比，撕开强度、拉力强度和渗透性没有变化。

5 讨论

之前我们认为，辐照灭菌相对于环氧乙烷灭菌要贵很多。但经过对麻醉气体吸附器的辐照灭菌，30箱的费用约为320元，用环氧乙烷灭菌的费用为300元。后者虽然便宜了20元，但还需要空间和时间来解析环氧乙烷残留量，而且还要污染环境。所以在重视环境、提倡低碳的今天，辐照灭菌有着较大的市场前景。

上述的比较，前提是麻醉气体吸附器以15 kGy为灭菌剂量，如果以25 kGy为灭菌剂量，辐照灭菌的费用要高一些，因此，选择正确的灭菌剂量将直接影响辐照灭菌的费用。目前行业内普遍认为医疗器械的灭菌剂量为25 kGy，而我们通过麻醉气体吸附器辐照灭菌研究后，体会到应该根据不同的医疗器械选择适宜的辐照灭菌。此外，灭菌保证水平（SAL）的选择应该是以产品的用途来确定的，一般来说，与人体血液和组织相接触的医疗器械，选择10-6，不与人体血液和组织相接触的医疗器械，选择10-3。我们生产的麻醉气体吸附器是麻醉呼吸机管路上的一个附加部件。用于医疗机构麻醉手术结束后，吸附麻醉呼吸机中残留的麻醉气体，加快全身麻醉手术病人的复苏、减少手术室的环境污染，它不与人体血液和组织相接触，而且在手术后接入麻醉呼吸机管路，灭菌保证水平（SAL）的选择10-3就可以了。如果以SAL为10-3，辐照剂量将低于10 kGy，费用也将降低，但上级有关审批部门不一定认同，我们也只能采用高一级的灭菌剂量。

6 结论

本公司生产的麻醉气体吸附器，以15 kGy为辐照灭菌剂量、经辐照灭菌加工的确认和验证，产品辐照灭菌后的各项指标均能满足产品的标准要求，辐照灭菌的费用和环氧乙烷灭菌的费用相差不多，但省去了环氧乙烷残留量的解析，而且不污染环境。

[1] ISO11137-2:2006《医疗保健产品灭菌 辐照 第2部分：建立灭菌剂量》

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.