壓力蒸汽滅菌用蒸汽質量達標對策研究

張津，張怡琳，薛園園，寧娜，李素霞

山東省眼科醫院 a. 消毒供應中心；b. 護理部；c. 門診部；d. 院感科；e. 角膜病科，山東 濟南 250021

引言

壓力蒸汽滅菌法是一種蒸汽濕熱滅菌的方法，它已成為現代醫院進行滅菌的首選方法，具備無殘留、不污染環境、不破壞產品表面、容易控制和重現性好等優點，目前被廣泛應用于食品、醫療滅菌等行業[1-2]。由于蒸汽源、滅菌設備的不合理選擇及蒸汽系統的不規范安裝，導致了許多醫院蒸汽質量不達標，進而影響了滅菌效果。

1 蒸汽滅菌效果保證的要素

濕熱蒸汽滅菌原理是在高溫高壓下使微生物的蛋白質及核酸變性導致其死亡。這種變性首先是分子中的氫鍵分裂，若氫鍵破裂的數量未達到微生物死亡的臨界值，則其分子很可能回復到它原有的形式，微生物就沒有被殺死。為有效地使蛋白質變性，就需要水蒸氣有足夠的溫度和持續時間，這對滅菌效果十分重要[3]。高溫飽和水蒸氣可迅速使蛋白質變性，在規定操作條件下，蛋白質發生變性的過程即微生物死亡的過程，是可預見和重復的。

從蒸汽滅菌的原理我們可以看出，蒸汽質量、滅菌溫度、滅菌時間構成了滅菌效果保證的三要素。其中，滅菌溫度和滅菌時間是可以直觀監測和控制的，而蒸汽由于其高溫高壓的特性，難以通過簡單的測量和處理實現其質量的精確控制，只有通過規范化蒸汽的產生和運輸來保證其質量。

1.1 蒸汽質量的指標及對滅菌效果的影響

衡量蒸汽質量的指標有蒸汽干度、非凝結性氣體含量以及潔凈度等。

1.1.1 蒸汽干度

蒸汽干度是指蒸汽中含有飽和蒸汽的質量占總質量的百分比，是衡量蒸汽含水量即蒸汽飽和度的物理量，干度越高，蒸汽的含水量越低。由于蒸汽中水分的存在降低了蒸汽的蒸發焓，同時蒸汽中包含的水分會增加蒸汽冷凝時形成的冷凝水膜，產生額外的傳熱熱阻，影響滅菌過程的傳熱效果[4]。

蒸汽飽和度低的危害主要表現在兩個方面：一方面表現在滅菌過程中，降低了蒸汽的蒸發焓，同時蒸汽中包含的水分會增加蒸汽冷凝時形成的冷凝水膜，產生額外的傳熱熱阻，影響滅菌過程的傳熱效果，引起濕包，造成滅菌失敗。另一方面在蒸汽輸送過程中，隨蒸汽高速運動的冷凝水會慢慢沖蝕蒸汽管路，嚴重時會產生水錘現象，對整個蒸汽系統造成破壞。蒸汽干度的測量方法分化驗法、非熱力學法和熱力學法[5]。

1.1.2 非凝結性氣體含量

研究表明，含有少量非凝結性氣體就會大大影響蒸汽冷凝[6]。蒸汽中的非凝結性氣體主要為空氣和CO2。理想情況下，蒸汽的飽和壓力和飽和溫度是一一對應的關系。但是，如果蒸汽中含有空氣或其他不凝性氣體，在蒸汽壓力達到了預定要求的情況下，蒸汽溫度難以達到預定要求。

同時，非凝結性氣體會在滅菌物體表面形成一層隔熱層，使得蒸汽的熱量難以直接傳導至滅菌物體，降低了換熱效率，使滅菌物體難以在規定的時間達到滅菌溫度或者達到滅菌溫度后難以維持足夠長的時間，從而造成滅菌失敗。

實驗證明，即使水蒸氣中含有非常少的非凝結性氣體，也會引起傳熱系數的大幅度減小。非凝結性氣體主要是通過在壁面處凝結液膜附件形成一層非凝結性氣體層，阻止蒸汽向壁面的移動，從而增加了傳熱熱阻[7]。

蒸汽經過不同物品的溫度變化曲線，見圖1。從圖1可以看出，蒸汽在經過很薄的冷空氣后溫度會急劇下降，說明非凝結性氣體是非常大的熱阻。

圖1 蒸汽經過不同物品的溫度變化曲線

不同物質的傳熱系數，見表1。從表1可以看出，空氣的傳熱系數約只有銅的1.5萬分之一，所以1 mm厚的非凝結性氣體層的熱阻約相當于15 m厚的銅產生的熱阻。

表1 不同物質的傳熱系數

因此控制蒸汽中非凝結性氣體的含量，對于保證滅菌效果是至關重要的。非凝結性氣體含量通常用其所占的體積比進行衡量。即：

1.1.3 蒸汽潔凈度

重復使用的手術器械、敷料等診療物品，使用后會經過清洗、消毒、滅菌、干燥等環節的處理。在這些處理過程中，各種有害化學物質，均會對被滅菌物品造成污染。造成器械的腐蝕生銹，影響器械的壽命，同時銹漬成為細菌的溫床，影響滅菌效果，造成滅菌失敗[8]。

蒸汽中的雜質可能會在滅菌過程中沉積在被滅菌物品上，造成黃包、器械腐蝕染銹，這樣被污染的醫療器械和診療用品可能對病人產生危害，存在潛在感染風險。同時雜質沉積在被滅菌物品上會影響蒸汽的穿透，導致滅菌失敗。除此之外，蒸汽中的有害物質還會造成蒸汽管道、閥門以及滅菌設備的腐蝕，危害蒸汽系統及設備的安全運行，見圖2。因此需要通過控制蒸汽冷凝物中的重金屬離子含量、電導率等指標，來控制蒸汽中的有害化學物質含量在可接受范圍內。

圖2 黃包(a)、器械染銹（b）及設備腐蝕（c）

1.2 蒸汽質量的指標要求

為保證滅菌效果，蒸汽質量應滿足[9]：干度≥0.95，非凝結性氣體含量≤3.5%以及潔凈度（表2）。

表2 蒸汽潔凈度要求

1.3 蒸汽質量的現狀

1.3.1 我院蒸汽質量

按照EN285的測試方法，對我院消毒供應中心的蒸汽質量進行了測試，其中潔凈度僅選取了蒸汽冷凝物中有代表性的氯離子含量、電導率和pH進行測試，具體測試結果：干度為0.95，非凝結性氣體含量為3.4%，氯離子為1.6 mg/L，電導率為5.27 μs/cm，pH值為6.31。

1.3.2 其他醫院蒸汽質量

咨詢某滅菌器廠家對全國各地蒸汽質量進行抽樣調研的情況，其每個省選取3個醫院進行了蒸汽質量測試，具體測試結果：干度為0.7～0.98，非凝結性氣體含量為1.8%～7.4%，氯 離 子 0.1～59.6 mg/L， 電 導 率 1.27～29.2 μs/cm，pH 值 為4.31～9.3。

1.3.3 小結

國內消毒供應中心滅菌用蒸汽達標率較低，主要原因是大部分用的是普通的工業蒸汽，且蒸汽管道為醫院公用蒸汽管道，未單獨敷設潔凈蒸汽管道，同時蒸汽輸送系統的設計不合理，未設置蒸汽干度的提升及非凝結性氣體的排出等裝置。某醫院管道和滅菌設備內部照片，見圖3。

圖3 某醫院蒸汽管道及滅菌設備內部

2 方法

為了提高蒸汽質量，保證滅菌效果，應控制蒸汽流通的各個環節，從產蒸汽到輸送蒸汽再到用蒸汽全盤考慮，即要從蒸汽源、蒸汽輸送系統及滅菌設備三方面控制蒸汽質量，進而保證蒸汽的潔凈度、干度、非凝結氣體含量符合滅菌要求。

2.1 提高蒸汽干度

2.1.1 主管道

蒸汽主管應沿流動方向布置有不小于1:100的坡度（每100 m有1 m的下降）。該坡度將確保冷凝水在重力和蒸汽流動的作用下流向冷凝水排放點。每隔30～50 m布置疏水點，并且布置在管道的最低處，如上升管道的底部（圖4）[4]。

圖4 蒸汽主管道疏水示意圖

蒸汽主管道疏水應當設置集水槽，集水槽的尺寸應當滿足表3，集水槽的底部安裝一個盲板法蘭或排污閥，用于清理管道內雜質。集水槽規范安裝方法，見圖5。

表3 集水槽尺寸選擇表（mm）

圖5 集水槽設置示意圖

2.1.2 分支管道

疏水閥只能去除蒸汽中的明水，對于夾雜在蒸汽中的細小水滴，需用汽水分離器進一步去除。

在距離滅菌器30 m內應加裝含有汽水分離器的穩壓疏水系統，如蒸汽分支管道應當加裝汽水分離器，見圖6。

2.1.3 蒸汽分配

為了便于蒸汽分配和提高蒸汽飽和度，應加裝分汽缸，分汽缸底部必須安裝疏水閥組。分汽缸連接示意圖，見圖7。

圖6 穩壓疏水系統

圖7 分汽缸連接示意圖

2.2 降低非凝結性氣體含量

當蒸汽進入系統時，它會推動空氣到達排放點或離蒸汽進口的最遠端。因此在排放點安裝的疏水閥應 該具有足夠的排空氣能力，在管道的最遠端應該安裝自動排空氣閥。管道末端排空氣示意圖，見圖8。

圖8 管道末端排空氣示意圖

2.3 提高蒸汽潔凈度

2.3.1 保證蒸汽源潔凈

（1）產蒸汽用水指標。為了保證蒸汽源的潔凈度，產蒸汽用水應滿足表4要求[11]。

表4 產蒸汽用水質量指標

（2）產蒸汽設備選擇。從理論上說，蒸汽凝結水是純凈的、高品質的水，不會對其載體產生腐蝕，但在實際應用中，蒸汽中或多或少都含有雜質[12]。目前，醫院多選擇工業鍋爐作為滅菌汽源，因其材質多為碳素鋼，導致蒸汽中含有大量的銹等雜質，應當選用全不銹鋼材質的純蒸汽發生器作為滅菌用汽源，見圖9。

圖9 產蒸汽設備

2.3.2 保證蒸汽輸送通道潔凈

目前醫院滅菌用蒸汽輸送管道多為碳鋼材質，管道產生的銹跡等雜質均夾雜在蒸汽中，導致蒸汽潔凈度無法滿足滅菌需求，應當選用不銹鋼管道作為蒸汽輸送管道，以確保蒸汽輸送通道的潔凈。碳鋼輸送管道導致的銹蝕，見圖10。

圖10 碳鋼輸送管道

2.3.3 保證滅菌設備潔凈

國內市場上的部分滅菌器主體及設備管道材質仍采用碳鋼或304不銹鋼，主體及管道自身因銹蝕產生的雜質影響了蒸汽的潔凈度，導致器械等染銹，輕則影響器械使用性能，重則可引發醫院感染或直接導致器械報廢[13]。

碳鋼引起的腐蝕生銹夾層內部的剖切照片（圖11），從圖片可以看出夾層內部生銹嚴重。304不銹鋼由于其常溫具有良好的韌性、塑性、焊接性和耐腐蝕性，廣泛應用于石油化工、冶金機械、食品加工和儀器儀表等行業[14-15]。304不銹鋼如果材料本身存在夾雜，以及環境導致局部腐蝕條件苛刻都有可能導致材料腐蝕[16]。由于蒸汽滅菌器是在高溫環境下使用，同時蒸汽中含有的腐蝕物質可能超標，所以304不銹鋼不適合應用于蒸汽滅菌器。

圖11 碳鋼夾層內部剖解照片

304不銹鋼引起的腐蝕生銹，見圖12。從圖12可以看到明顯的枝狀應力腐蝕開裂的裂紋、起源于晶體內和晶界的點腐蝕坑。點腐蝕坑在裂紋的發展途徑上，說明二者（點腐蝕和應力腐蝕）的共同作用加速了鋼板的腐蝕失效。引起304腐蝕的主要因子為Cl-和酸性物質，它們是引起和加速點腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕及縫隙腐蝕的主要原因。這些腐蝕因子主要來源于產蒸汽用水、蒸汽輸送管道以及器械清洗液殘留物、化學指示物冷凝水沖刷殘留物、包裝材料冷凝水沖刷殘留物等。因此，應當選擇耐腐蝕性更強的全316L不銹鋼材質的滅菌器。

圖12 滅菌器304腐蝕生銹圖

3 結果與討論

通過對符合以上設置標準的醫院進行蒸汽質量測定，蒸汽質量的指標可以達到相關指標的要求，從而驗證了該對策的合理性，值得推廣。

蒸汽質量的指標，涉及的環節和部門多，既有滅菌設備生產廠家，也有醫院設備科及后勤部，需要多部門共同努力才能確保蒸汽質量的達標，進而實現醫院的無菌保障目標。

隨著經濟的發展和社會的進步以及人們對醫療水平提高的迫切要求，高品質滅菌是未來發展的需要，因此蒸汽質量的提高必將受當更多的重視，本文提及的保證蒸汽質量的對策科學合理，具有很強的借鑒意義。