Автоклав
 Изображение автоклава с прямоугольной камерой с рубашкой в разрезе | |
| Использование | Стерилизация |
|---|---|
| изобретатель | Чарльз Чемберленд |
| Похожие товары | Автоклав для отходов |
Автоклав — это машина , используемая для выполнения промышленных и научных процессов, требующих повышенных температуры и давления по сравнению с давлением и/или температурой окружающей среды . Автоклавы используются перед хирургическими процедурами для стерилизации , в химической промышленности для отверждения покрытий и вулканизации резины, а также для гидротермального синтеза . Промышленные автоклавы используются в промышленности, особенно при производстве композитов.
Многие автоклавы используются для стерилизации оборудования и расходных материалов путем обработки их насыщенным паром под давлением при температуре 121 °C (250 °F) в течение 30–60 минут при давлении 205 кПа или 2,02 атм. [1] (приблизительно двойное атмосферное давление) в зависимости от размера загрузки и содержимого. [2] Автоклав был изобретен Чарльзом Чемберлендом в 1879 году. [3] хотя предшественник, известный как паровой варочный котел, был создан Дени Папеном в 1679 году. [4] Название происходит от греческого auto- , что в конечном итоге означает «сам», и латинского clavis, означающего ключ, то есть самоблокирующееся устройство. [5]
Использование
[ редактировать ]Стерилизационные автоклавы широко используются в микробиологии и микологии , медицине и протезировании , татуировании и пирсинге , погребальной практике . Они различаются по размеру и функциям в зависимости от стерилизуемой среды, и их иногда называют ретортами в химической и пищевой промышленности .
Типичные грузы включают лабораторную посуду, другое оборудование и отходы, хирургические инструменты и медицинские отходы . [6] [7]
Заметным недавним и все более популярным применением автоклавов является обработка перед утилизацией и стерилизация отходов, таких как патогенные больничные отходы. Машины этой категории в основном работают по тем же принципам, что и обычные автоклавы, поскольку они способны нейтрализовать (но не уничтожать) потенциально инфекционные агенты с помощью пара под давлением и перегретой воды. Новое поколение преобразователей отходов способно достичь того же эффекта без сосуда под давлением для стерилизации питательных сред, резиновых материалов, халатов, повязок, перчаток и т. д. Это особенно полезно для материалов, которые не выдерживают более высокую температуру в печи с горячим воздухом. . [8]
Автоклавы также широко используются для отверждения композитов, особенно для соединения нескольких слоев без каких-либо пустот, которые могут снизить прочность материала, а также при вулканизации резины. [9] Высокая температура и давление, генерируемые автоклавами, помогают гарантировать воспроизводимость наилучших физических свойств. Производители лонжеронов для парусных лодок имеют автоклавы длиной более 50 футов (15 м) и шириной 10 футов (3 м), а некоторые автоклавы в аэрокосмической промышленности достаточно велики, чтобы вместить целые фюзеляжи самолетов, изготовленные из слоистых композитов. [10]
Система термического обеззараживания стоков функционирует как универсальный автоклав, предназначенный для стерилизации жидких отходов и стоков.
Удаление воздуха
[ редактировать ]Очень важно убедиться, что весь захваченный воздух удален из автоклава перед активацией, поскольку захваченный воздух является очень плохой средой для достижения стерильности. Пар при температуре 134 °C (273 °F) позволяет достичь желаемого уровня стерильности за три минуты, тогда как для достижения того же уровня стерильности горячим воздухом требуется два часа при температуре 160 °C (320 °F). [11] К методам удаления воздуха относятся:
- Смещение вниз (или гравитационное):
- Когда пар попадает в камеру, он сначала заполняет верхние области, поскольку он менее плотный, чем воздух. Этот процесс сжимает воздух до дна, вытесняя его через дренаж, который часто содержит датчик температуры. Только после завершения эвакуации воздуха выброс прекращается. Поток обычно контролируется с помощью конденсатоотводчика или электромагнитного клапана , но иногда используются дренажные отверстия. Поскольку пар и воздух смешиваются, можно также вытеснять смесь из других мест камеры, кроме дна.
- Паровая пульсация:
- Разбавление воздуха с помощью серии паровых импульсов, при которых в камере попеременно создается давление, а затем сбрасывается давление, близкое к атмосферному.
- Вакуумные насосы :
- Вакуумный насос всасывает воздух или паровоздушную смесь из камеры.
- Суператмосферные циклы:
- Достигается вакуумным насосом. Он начинается с вакуума, за которым следует паровой импульс, за которым следует вакуум, за которым следует паровой импульс. Количество импульсов зависит от конкретного автоклава и выбранного цикла.
- Субатмосферные циклы:
- Подобно циклам при повышенном давлении, но давление в камере никогда не превышает атмосферное давление, пока они не достигнут температуры стерилизации.
Автоклавы с плитами, используемые в бедных или немедицинских условиях, не всегда имеют автоматические программы удаления воздуха. Оператору необходимо вручную выполнить подачу пара при определенном давлении, указанном манометром. [12]
В медицине
[ редактировать ]
Медицинский автоклав — это устройство, которое использует пар для стерилизации оборудования и других предметов. Это означает, что все бактерии , вирусы , грибки и споры инактивируются. [13] Однако прионы , например, те, которые связаны с болезнью Крейтцфельдта-Якоба , и некоторые токсины, выделяемые некоторыми бактериями, такими как Цереулид , не могут быть уничтожены автоклавированием при типичной температуре 134 °C в течение трех минут или 121 °C в течение 15 минут. следует погрузить в гидроксид натрия (1М NaOH) и нагреть в автоклаве с гравитационным вытеснением при температуре 121 °C в течение 30 минут, очистить, промыть водой и подвергнуть стандартной стерилизации. [14] Хотя широкий спектр видов архей , в том числе Geogemma barossii , может выживать и даже размножаться при температурах, существующих в автоклавах, скорость их роста настолько медленна при более низких температурах в менее экстремальных средах, где обитают люди, что маловероятно, что они смогут конкурировать с другими видами архей. организмы. [15] Ни один из них не является заразным или иным образом не представляет опасности для здоровья человека; на самом деле их биохимия настолько отличается от человеческой, а скорость их размножения настолько медленная, что микробиологам не о чем беспокоиться. [16]
Автоклавы встречаются во многих медицинских учреждениях, лабораториях и других местах, где необходимо обеспечить стерильность объекта. Сегодня во многих процедурах используются одноразовые предметы, а не стерилизуемые предметы многоразового использования. Впервые это произошло с иглами для подкожных инъекций , но сегодня многие хирургические инструменты (такие как щипцы , иглодержатели и ручки скальпелей ) обычно являются одноразовыми, а не многоразовыми предметами (см. Автоклав для отходов ). Автоклавы имеют особое значение в более бедных странах из-за гораздо большего количества оборудования, которое используется повторно. [ нужна ссылка ]
Поскольку влажное используется тепло, термолабильные продукты (например, некоторые виды пластика ) нельзя стерилизовать таким способом, иначе они расплавятся. Бумагу и другие изделия, которые могут быть повреждены паром, также необходимо стерилизовать другим способом. Во всех автоклавах предметы всегда должны быть разделены, чтобы пар мог равномерно проникнуть в загрузку.
Автоклавирование часто используется для стерилизации медицинских отходов перед их выбрасыванием в стандартный поток твердых бытовых отходов . Это применение стало более распространенным в качестве альтернативы сжиганию из-за опасений по поводу окружающей среды и здоровья, связанных с побочными продуктами сгорания, выделяемыми мусоросжигательными заводами, особенно небольшими установками, которые обычно эксплуатировались в отдельных больницах. Сжигание или аналогичный процесс термического окисления по-прежнему является обязательным для патологических отходов и других очень токсичных или инфекционных медицинских отходов. Для жидких отходов система обеззараживания сточных вод эквивалентным оборудованием является .
В стоматологии автоклавы обеспечивают стерилизацию стоматологических инструментов.
В большинстве промышленно развитых стран автоклавы медицинского назначения являются регулируемыми медицинскими устройствами . Поэтому многие автоклавы медицинского назначения ограничены циклами, одобренными регулирующими органами. Поскольку они оптимизированы для постоянного использования в больницах, они предпочитают прямоугольную конструкцию, требуют сложных режимов обслуживания и дороги в эксплуатации. (Правильно откалиброванный автоклав медицинского назначения использует тысячи галлонов воды каждый день, независимо от задачи, с соответствующим высоким потреблением электроэнергии.)
В исследованиях
[ редактировать ]Автоклавы, используемые в образовании, исследованиях, биомедицинских исследованиях, фармацевтических исследованиях и промышленности (часто называемые автоклавами «исследовательского уровня»), используются для стерилизации лабораторных инструментов, стеклянной посуды, питательных сред и жидких сред. Автоклавы исследовательского уровня все чаще используются в тех условиях, где эффективность, простота использования и гибкость имеют первостепенное значение. Автоклавы исследовательского класса могут быть сконфигурированы для «сквозной» работы. Это дает возможность сохранять абсолютную изоляцию между «чистыми» и потенциально загрязненными рабочими зонами. Проходные исследовательские автоклавы особенно важны на BSL-3 или BSL-4 объектах .
Автоклавы исследовательского уровня, которые не одобрены для стерилизации инструментов, предназначенных непосредственно для людей, в первую очередь разработаны с учетом эффективности, гибкости и простоты использования. Они имеют широкий спектр конструкций и размеров и часто адаптируются к их использованию и типу нагрузки. Общие варианты включают цилиндрическую или квадратную камеру давления, системы воздушного или водяного охлаждения, а также двери камеры, открывающиеся вертикально или горизонтально (которые могут иметь электрический или ручной привод).
В 2016 году Управление устойчивого развития Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) провело исследование эффективности автоклавов в своих исследовательских лабораториях по геномике и энтомологии, отслеживая потребление электроэнергии и воды несколькими устройствами. Они обнаружили, что даже при работе в пределах заданных параметров каждый автоклав медицинского назначения, используемый в их исследовательских лабораториях, потреблял 700 галлонов воды и 90 кВтч электроэнергии в день (1134 МВтч электроэнергии и 8,8 млн галлонов воды в целом), поскольку они постоянно потребляли энергию и воду, даже когда не использовались. Автоклавы исследовательского класса UCR выполняли те же задачи с одинаковой эффективностью, но потребляли на 83% меньше энергии и на 97% меньше воды. [17]
Гарантия качества
[ редактировать ]
Для эффективной стерилизации предметов важно использовать оптимальные параметры при запуске цикла автоклавирования. В исследовании 2017 года, проведенном больницы Джонса Хопкинса, подразделением биозащиты была проверена способность проходных автоклавов обеззараживать большое количество имитированных биомедицинских отходов при работе с заводскими настройками по умолчанию. Исследование показало, что 18 из 18 (100%) пробных партий пациентов (6 партий СИЗ, 6 белья и 6 жидкостей) прошли стерилизационные испытания с оптимизированными параметрами по сравнению только с 3 из 19 (16%) пробных партий, которые прошли с использованием заводские настройки по умолчанию. [18]
Существуют физические, химические и биологические индикаторы, которые можно использовать для обеспечения того, чтобы автоклав достигал нужной температуры в течение нужного времени. Если необработанный или неправильно обработанный предмет можно спутать с обработанным предметом, то существует риск того, что они перепутаются, что в некоторых областях, таких как хирургия, имеет решающее значение.
Химические индикаторы на медицинской упаковке и ленте для автоклава меняют цвет после соблюдения правильных условий, указывая на то, что объект внутри упаковки или под лентой был обработан соответствующим образом. Лента для автоклава — это всего лишь маркер того, что пар и тепло активировали краситель. Маркер на ленте не указывает на полную стерильность. Для проверки полного цикла также используется более сложное устройство, названное в честь его изобретателей устройством Боуи-Дика. Он содержит полный лист химического индикатора, помещенный в центр стопки бумаги. Он разработан специально для того, чтобы доказать, что в процессе достигается полная температура и время, необходимое для нормального минимального цикла 134 °C, в течение 3,5–4 минут. [19]
Для доказательства стерильности используются биологические индикаторы. Биологические индикаторы содержат споры термостойкой бактерии Geobacillus stearothermophilus . Если автоклав не достигнет нужной температуры, споры прорастут при инкубации, и их метаболизм изменит цвет pH -чувствительного химического вещества. Некоторые физические индикаторы состоят из сплава, предназначенного для плавления только после воздействия заданной температуры в течение соответствующего времени выдержки. Если сплав расплавится, изменения будут заметны. [20]
Некоторые автоклавы с компьютерным управлением используют значение F 0 (F-ноль) для управления циклом стерилизации . Значения F 0 установлены для количества минут стерилизации, эквивалентной 121 °C (250 °F) при давлении 103 кПа (14,9 фунтов на квадратный дюйм) выше атмосферного давления в течение 15 минут. Поскольку точный контроль температуры затруднен, ее контролируют и соответственно корректируют время стерилизации. [21]
Дополнительные изображения
[ редактировать ]
Автоклавы на плите, также известные как скороварки , — самые простые из автоклавов.
Машина справа представляет собой автоклав, используемый для обработки значительного количества лабораторного оборудования перед повторным использованием и инфекционных материалов перед утилизацией. (Машины слева и посередине — стиральные машины.)
Горизонтальный автоклав повышенной производительности с цилиндрической камерой
Иллюстрация автоклава проходного типа с цилиндрической камерой
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Менге, Джон А. (1984). «Глава 9: Производство инокулома». В Пауэле, Конвей Л.; Багьярадж, Д. Джозеф (ред.). В.А. Микориза . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-351-09441-2 . Проверено 11 июня 2024 г.
- ^ Блэк, Жаклин (1993). Микробиология . Прентис Холл. п. 334. ИСБН 9780135829172 .
- ^ «Чарльз Чемберленд, изобретатель» . Институт Пастера. 9 ноября 2018 г. Архивировано из оригинала 22 ноября 2021 г. Проверено 15 декабря 2021 г.
- ^ Хьюго ВБ (июль 1991 г.). «Краткая история термической и химической консервации и дезинфекции». Журнал прикладной бактериологии . 71 (1): 9–18. дои : 10.1111/j.1365-2672.1991.tb04657.x . ПМИД 1894581 .
- ^ «автоклав (сущ.)» . Интернет-словарь этимологии . Этимонлайн.com. 16 сентября 2018 года . Проверено 11 июня 2024 г.
- ^ «Циклы стерилизации» . Консолидированная машиностроительная корпорация . Проверено 30 июня 2009 г.
- ^ «Стерилизация жидкостей, твердых веществ, отходов в мешках для утилизации и опасных биологических веществ» . 2 января 2017 года . Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ Сеймур Стэнтон Блок (2001). Дезинфекция, стерилизация и консервация . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 978-0-683-30740-5 . Проверено 19 января 2013 г.
- ^ РБ Симпсон (2002). Основы резины . Издательство iSmiters Rapra. п. 161. ИСБН 978-1-85957-307-5 . Проверено 19 января 2013 г.
- ^ «Новый подход к изготовлению деталей самолетов без огромной инфраструктуры: пленка из углеродных нанотрубок позволяет производить композиты аэрокосмического класса без необходимости использования огромных печей или автоклавов» . ScienceDaily . Проверено 13 января 2020 г.
- ^ Объединенный технический комитет HE-023, Обработка медицинских и хирургических инструментов (6 апреля 2006 г.), Стандарт Австралии и Новой Зеландии: Офисные медицинские учреждения. Повторная обработка медицинских и хирургических инструментов и оборудования многоразового использования и поддержание соответствующей среды (AS /NZS 4815:2006) (pdf) , Standards Australia/Standards New Zealand , получено 11 июня 2024 г.
{{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Все американские автоклавные стерилизаторы» . AllAmericanCanner.com . Универсальный магазин «Красная горка» . Проверено 30 апреля 2022 г.
- ^ «Как работает автоклав?» . Научное оборудование . Качественное лабораторное оборудование и расходные материалы ScienceEquip . Проверено 11 июня 2024 г.
- ^ Надзор и контроль за инфекционными заболеваниями (26 марта 1999 г.). «Руководство ВОЗ по инфекционному контролю при трансмиссивных губчатых энцефалопатиях» (PDF) . Инфекционные болезни (ИКБ) . Всемирная организация здравоохранения. стр. 29–32 . Проверено 5 февраля 2002 г.
Погрузить в гидроксид натрия (NaOH)20 и нагревать в автоклаве гравитационного вытеснения при 121°С в течение 30 мин; чистый; прополоскать в воде и подвергнуть плановой стерилизации.
- ^ Коуэн, округ Колумбия (1 февраля 2004 г.). «Верхняя температура для жизни – где провести черту?» . Тенденции в микробиологии . 12 (2): 58–60. дои : 10.1016/j.tim.2003.12.002 . HDL : 10566/147 . ISSN 0966-842X . ПМИД 15040324 .
- ^ Дэвис, Джулиан; Дэвис, Дороти (сентябрь 2010 г.). «Происхождение и эволюция устойчивости к антибиотикам» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 74 (3): 417–433. дои : 10.1128/MMBR.00016-10 . ISSN 1092-2172 . ПМЦ 2937522 . ПМИД 20805405 .
- ^ Фожеро, Дельфин; Уэллс, Барбра. «Лабораторные автоклавы: практический пример» (PDF) . Лабораторный дизайн . 20 (6): 10–12 . Проверено 24 мая 2017 г.
- ^ Гарибальди, Брайан Т.; Реймерс, Мэллори; Эрнст, Нейса; Бова, Григорий; Новаковски, Элейн; Буковски, Джеймс; Эллис, Брэндон С.; Смит, Крис; Зауэр, Лорен; Дионн, Ким; Кэрролл, Карен С.; Марагакис, Лиза Л.; Пэрриш, Николь М. (февраль 2017 г.). «Валидация протоколов автоклавирования для успешной обеззараживания медицинских отходов категории А, образующихся при уходе за пациентами с серьезными инфекционными заболеваниями» . Журнал клинической микробиологии . 55 (2): 545–551. дои : 10.1128/JCM.02161-16 . ISSN 0095-1137 . ПМК 5277525 . ПМИД 27927920 .
- ^ «Руководство по дезинфекции и стерилизации в медицинских учреждениях (2008 г.): Стерилизация паром» . Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) . Министерство здравоохранения и социальных служб США . 28 ноября 2023 г. . Проверено 11 июня 2024 г.
- ^ «Автоклав, эффективность и низкая стоимость» . Кальштейн . Кальштайн Франция. 2022 . Проверено 21 октября 2023 г.
- ^ «Стерилизатор» . НаукаДирект . Эльзевир Б.В. Проверено 11 июня 2024 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
