探討臭氧氣體對呼吸機內部管道消毒的應用效果

黃小坪，許旭光，陳葆莉，李桂明，許光，何卓勛

（1.廣州市番禺區中心醫院設備科，廣東 廣州 511400；2.佛山市第一人民醫院，廣東 佛山 528000；3.廣東省基層醫藥學會醫療器械管理分會，廣東 廣州 511400）

1 研究目的

呼吸機對治療新冠肺炎危重患者有重要作用，但傳染性患者在使用呼吸機時，呼吸機及其相關附件容易被攜帶有病原體的飛沫或氣溶膠的傳播所污染，這是一種高風險院感傳播途徑。當患者呼吸、咳嗽或打噴嚏時，飛沫會從患者的口腔和鼻子噴出，粒徑較大的飛沫會沉降，粒徑較小的顆粒將長時間懸浮在空氣中。又因室內換氣率低等原因，傳染源產生的微生物顆粒極易在室內富集，根據呼吸機設備原理若此類顆粒漂浮在呼吸機周邊，這些微生物顆粒容易從渦輪壓縮機吸氣口被吸進呼吸內部結構管道，內部結構管道難以清洗消毒具有較高的感染風險。有數據顯示，9%～40%的呼吸道感染與呼吸機的使用有關，目前，呼吸機使用后的消毒管理主要集中在呼吸機外部管道的消毒，由于呼吸機內部管道含有各種精密電子元件很難拆卸，因此，對呼吸機內部管道的消毒研究較少，常規消毒方法無法徹底消毒。本研究的目的是采樣分析呼吸機內部結構管道是否存在院感傳染風險的可能性，論證使用臭氧進行呼吸機內部結構管路消毒是否有效，探討呼吸機內部結構管路是否需要消毒的必要性。

2 材料與方法

2.1 消毒必要性論證

呼吸機有外部與內部管道的區別，目前，對呼吸機氣路管路的消毒主要是指呼吸機外部管道的消毒，對呼吸機內部管道的消毒方法研究較少。外部管道由呼吸機外部管道、加濕罐、積水杯、面罩、細菌過濾器等組成。呼吸機的外管易安裝和拆卸，目前消毒方法較為成熟。呼吸機內部管道整合在主機內部，除內部管道外，還包括各種精密部件，如渦輪壓縮機（氣泵）、空氧混合腔、流量傳感器、壓力傳感器、電磁閥、單向閥等部件，需要經過培訓的專業人士才能拆裝。

雖然呼吸機的進氣口和排氣口都安裝了過濾器，可以過濾呼出氣體中99%的顆粒物，但使用呼吸機后，大腸桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎桿菌、金黃色葡萄球菌和鮑曼不動桿菌等多種病原微生物可以在呼吸機上長期存活。據報道，金黃色葡萄球菌可在呼吸機管中存活7個月，肺炎克雷伯菌可存活30個月，銅綠假單胞菌可存活16個月，鮑曼不動桿菌可存活5個月。這些病原微生物消毒滅菌不徹底是呼吸機使用過程中醫院感染的重要原因。因此，在呼吸機的日常維護中，對內部管道進行消毒是非常必要的。

2.2 臭氧氣體消毒方法

呼吸機的內部管道位置結構復雜且難以拆卸，常規消毒方法難以實施。既要考慮消毒效果的有效性，又要兼顧消毒過程對電子元器件安全性的影響。呼吸機內部管道由于電子設備的特殊性應避免用水沖洗、噴霧、高溫熏蒸等方式消毒，所以選擇氣體消毒，擬用臭氧氣體對呼吸機內部管道類似煙熏方式進行消毒，對設備損害最少，臭氧是一種制造方便、低廉有效、環保的消毒氣體。臭氧是通過臭氧發生器現產現用，無論是氣體或液體都具有廣譜、高效的殺菌作用，臭氧作為消毒劑可以廣泛殺滅各種病原體和致病微生物，包括細菌（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等）、各類細胞芽孢、真菌以及病毒（如肝炎病毒、流感病毒、諾如病毒和冠狀病毒等），臭氧在空氣中以小分子形式存在,作用快速,分解也快,并且作用后能自然分解而不留任何有害殘留物，這是選擇臭氧作為空氣消毒的重要原因。

2.3 消毒空間設計

本試驗設置了一個1m3的密閉空間（箱體）可放置一臺呼吸機，配置臭氧氣體發生器、臭氧傳感器、定時器、電源插排、模擬肺、呼吸回路管道、門。箱體外有一個臭氧氣體發生器（使用深圳賽德立ST-2BU床單位臭氧消毒器，產品臭氧輸出量為≧400mg/m3）通過管道將臭氧氣體噴入箱體內空間，箱體內設置一個220V電源插排（為呼吸機提供電源）、臭氧探頭（可觀察臭氧濃度），且箱體外放置定時器（用于消毒計時使用）。按《醫療機構消毒技術規范》WS/T367-2012提到臭氧空氣消毒在封閉空間內、無人狀態下，在密閉空間內，相対濕度70%，采用60mg/m3濃度的臭氧，作用60～120min，對表面自然菌的殺滅率達到99%。

2.4 采樣方法

對呼吸機內部氣路消毒前后的采樣方法，需要探索一種快速簡便的檢測方法。目前，對呼吸機內部管道拆卸后，用拭子取樣分析是最準確檢測方式，但是，取樣過程煩瑣，不同牌子設備不同結構部件組成難以統一，且組裝過程容易造成二次感染；美國CDC公布的針對呼吸機相關肺炎的指南中明確指出，不建議對呼吸機內部氣路系統進行常規的拆卸消毒。因此，擬對呼吸機的進氣口（機器背面或側面的渦輪壓縮機吸氣口）和出氣口進行微生物檢測是比較簡單便捷且合理的檢測方法，通過對呼吸機進氣口和出氣口拭子取樣并進行微生物培養，是一個可靠的檢測方法。菌落總數用來判定呼吸機管道被細菌污染的程度及衛生質量，它反映呼吸機管道是否符合衛生要求，以便對被檢樣品做出適當的衛生學評價。菌落總數的多少在一定程度上標志著醫療器械衛生質量的優劣。

2.5 試驗步驟

消毒前：分別采樣呼吸機進氣口和出氣口，保存標本。打開箱體，將呼吸機推入一個密閉空間箱體內，呼吸機插上電源與接上呼吸管道、模擬肺，呼吸機開機，將氧濃度設置為21%（即無須外接氧氣），設置常規運作模式（不指定IPPV PCV、SIMV、CPAP模式），設置常規潮氣量、頻率、呼末壓力等，開始運行，此時，呼吸機處于自主運行狀態，關上箱體門。

消毒中：啟動外置的臭氧發生器，臭氧輸出量為≥400mg/m3，使臭氧氣體吹進箱體內。按照呼吸機工作原理簡單，呼吸機吸入周邊空氣經過渦輪壓縮機（氣泵）按已設定的潮氣量（氣體體積）、壓力、頻率輸出給終端（患者模擬肺），渦輪壓縮機（氣泵）按固定模式運作不斷吸入、吹出。呼吸機的渦輪壓縮機吸入箱體內空氣進入呼吸機內部管道，再定頻定量定壓輸出到外部管道，此時，呼吸機不斷吸入臭氧消毒氣體，又經內部-外部管道再呼出形成一個氣體消毒循環，類似一個吸入外部臭氧氣體流經內部各管道和部件的一種流程，能全流程消毒呼吸機內部管道、電磁閥、傳感器、混合腔體等部件。當臭氧濃度傳感器臭氧濃度達到60mg/m3時對自然菌的殺滅率達到99%，啟動定時器開始計時，持續消毒60min。時刻關注臭氧傳感器數據動態保持箱體內臭氧濃度穩定60mg/m3左右。

消毒后：60min計時到，關閉臭氧發生器電源，靜待20min等待臭氧解析，此時，呼吸機還在運作中，不斷呼出內管道殘余臭氧氣體，留意臭氧傳感器數據為0mg/m3后，打開箱體關閉呼吸機電源，將呼吸機推出箱體，此時，整個消毒程序完畢。再分別采樣呼吸機進氣口和出氣口，標記并保存標本。

3 試驗結果

本試驗抽取了心胸科、呼吸科、急診科、ICU等部門在用的11臺呼吸機，根據《醫院消毒衛生標準》GB15982-2012進行采樣與分析，每臺機分別采樣消毒前后的出氣口、進氣口共44個標本進行菌落總數對比。

試驗數據顯示，在未消毒前，呼吸機內部管道（進氣口、出氣口）菌落總數均超過《醫療機構消毒技術規范》WS/T367-2012規定的中度危險性醫療器材要求菌落總數≤20CFU/件；消毒后呼吸機內部管道（進氣口、出氣口）菌落總數均低于20CFU/件。

據統計學分析，秩結果給出二者的差值，正秩個案數有0個，負秩個案數有22個，綁定值為0，負秩的平均值為11.5，P值為0，小于顯著性水平（a=0.05），故可認為呼吸機消毒前后的細菌菌落數有顯著性的差異。檢測結果證明，細菌數低于標準值20，消毒方法有明顯效果。結果表明，該臭氧機在1立方密閉箱中產生的臭氧濃度隨機器運行時間增加而升高，運行10min后臭氧濃度超過60mg/m3，運行60min時，臭氧對微生物的滅活均可達99%以上。臭氧與微生物接觸時間越長,殺菌效果越好，消毒結果達到菌落總數≤20CFU/件（CFU/g或CFU/100cm2）和不得檢測致病性微生物的要求。

4 討論

與以往文獻相比有較大的創新性進展，具體如下：

（1）陳學斌等在《呼吸機內部氣路系統消毒的可行性分析》主要在理論上論述呼吸機內部氣路系統消毒所面臨的問題及對策、呼吸機內部氣路消毒的可行性。本文在此基礎上進行實質性的操作，創新性地提出在一個密閉箱里由呼吸機自運行模式狀態下，通過自吸臭氧氣體一體化全流程消毒內外呼吸管道，并通過采樣檢測消毒前后的菌落總數作為實驗結果依據，實質性證明，氣體消毒是呼吸機內部氣路系統消毒的可行方法，進一步加強對呼吸機內部氣路系統的消毒的研究。

（2）吳淑紅等在《呼吸機管路清洗消毒效果的研究》主要在呼吸機外部回路管道的消毒效果進行研究，缺乏對內部管道的研究，對呼吸機內部管道消毒的重要性研究欠缺。本文在呼吸機內部管道進行一序列消毒的可行性論證，并憑借醫學工程師維修經驗深入分析呼吸機內部管道進行結構原理，依據醫療消毒技術規范有理有據推動呼吸機內部管道消毒方法的實施，消毒檢測結果符合醫療衛生技術規范，證明消毒效果有效可行。

5 結語

從臨床工程師角度對呼吸機內部管道剖析與消毒論證，突破性實驗將呼吸機設置在一個密閉的空間內充滿臭氧氣體，創新性提出呼吸機在自主運行狀態下自吸入消毒氣體進行全流程全管道的消毒模式，通過采樣消毒前消毒后的樣本，檢測證明消毒有效。本研究對呼吸機內部管道消毒設想僅為試驗性過程，隨著呼吸機的應用，其引起的院內感染的報道越來越多，呼吸機使用后的消毒也備受關注，有利于推動呼吸機內部管道消毒機設備市場的研究和生產。