得益于半导体和封装工艺的前进，现在的集成电路(IC)被广泛运用于各种设备，包含医疗器械。医疗运用范畴的一项特别应战是需求坚持产品无菌—— 不含有害污染，例如真菌、细菌、病毒及孢子类。虽然有许多关于灭菌法及设备的文献，可是很少触及灭菌法对电子器材的影响。本运用笔记对常见的灭菌法进行了比较，并评论了其对含有电子器材的方针的适用性。
物理法
有多种物理灭菌法，其间最有用的是将热、湿和压力组合在一个称为高压蒸汽灭菌器的设备中。
高压蒸汽灭菌器灭菌法
医疗设备的热灭菌法早在古罗马现已得到运用。蒸汽的存在显着加快了热量浸透(蒸汽灭菌)。发明于1879年的高压蒸汽灭菌器交融了热、湿和高压。
作业原理1
高压蒸汽灭菌器是相似于高压锅的容器。将待灭菌的方针置于其间，然后密封。接着，在高压下充入高温蒸汽，然后替代空气。湿热经过酶类和结构蛋白的不可逆凝结和变性杀死微生物。完结这一意图的时刻和温度取决于压力及被灭杀的微生物类型。经过必要的时刻之后，开释蒸汽，取出被灭菌的方针。整个周期继续 15至60分钟(批量处理)。
问题
高压蒸汽灭菌器灭菌适宜于能承受湿气、高压(高于环境1至3.5个大气压)及高温(+121℃至+148℃)的方针。典型比如有外科器械。半导体器材通常可承受最高+125℃的温度。但是，嵌入式电池处于高温下会大大缩短寿数。选用浮栅技能的存储器材，例如EEPROM，对高温很灵敏。但是，假如规则数据坚持才能在+125℃下为10年，就不该该损坏数据完整性。不然，就或许意外改写(重写)存储器数据，在浮栅上康复满电荷。这适用于激光微调 EEPROM。因为产品数据资料中往往不给出微调类型，所以就有必要联络厂商获取详细信息。
化学法
有许多化学法可用于医疗范畴的灭菌。本节评论常见的几种办法。化学法和物理法可组合运用。
环氧乙烷(ETO)灭菌
环氧乙烷(ETO)初次陈述于1859年，早在20世纪初期就在工业范畴占有重要位置。用于保存香料的ETO灭菌法在1938取得专利。因为几乎没有替代计划可用于对热和湿气灵敏的医疗设备进行灭菌，所以ETO的用处得到了不断发展。
作业原理2
ETO灭菌器是一种可包容待灭菌方针的容器。根本的ETO灭菌周期包含5个进程(蒸汽抽暇、气体注入、分散、抽暇，及空气冲刷)，需求大约2 1/2个小时，不包含通风时刻(排尽ETO)。机械通风在+50至+60℃下需求8至12个小时；也可以被迫通风，但或许需求7天。完结通风后，取出被灭菌方针(批处理)。ETO与氨基酸、蛋白质及DNA发生化学反响，阻挠微生物繁衍。
问题
ETO灭菌适宜于不能承受蒸汽(高压蒸汽灭菌器)灭菌所必需的高温文蒸汽的方针。因为温度条件为+30°至+60℃，所以ETO灭菌十分适宜于含有嵌入式电子的医疗器械。但是，嵌入式电池或许不能承受真空。此外，该办法有个晦气因素：ETO是一种高易燃、石油基气体和致癌物。
二氧化氯(CD)气体灭菌
二氧化氯(CD)发现于1811年或1814年(这两年均有列出)，作为造纸职业的漂白剂得到广泛运用。1988年，EPA将其登记为一种杀菌剂。这为医疗范畴的运用打开了大门。
作业原理4，5
CD灭菌器是一种可包容待灭菌方针的容器。根本的CD灭菌周期包含5个进程(湿润预处理、调度、发生和供给二氧化氯气体、分散，及通风)，需求大约2 1/2个小时，包含通风时刻(排尽CD)。完结通风后，取出被灭菌方针(批处理)。二氧化氯(ClO2)作为氧化剂与几种细胞成分发生反响，包含微生物的细胞膜。CD经过从方针中“偷盗”电子(氧化)，断开其分子键，使有机物细胞决裂而逝世。因为CD改动微生物结构中的蛋白质，酶功用被损坏，导致细菌快速逝世。CD的威力归因于对许多蛋白质一起进行氧化腐蚀，因而能避免细胞突变为抗型。此外，因为二氧化氯的低活性，其制菌效果在存在有机物的情况下能坚持较长时刻。
问题
CD灭菌适宜于不能承受蒸汽(高压蒸汽灭菌器)灭菌所必需的高温文蒸汽的方针。因为温度条件为+15°至+40℃，所以CD灭菌十分适宜于含有嵌入式电子的医疗器械。CD气体在该办法运用的浓聚物中为非易燃性，也非致癌物。它不需求高浓度即可抵达杀死孢子的效果。
过氧化氢灭菌
过氧化氢于1818年初次被阻隔出来。它在制药职业具有很长的运用前史，是环氧乙烷(ETO)的常见替代品。过氧化氢有两种运用办法：a)汽化过氧化氢灭菌和b)过氧化氢离子灭菌。
汽化过氧化氢(VHP)灭菌
作业原理6，7
首先将待灭菌的方针置于VHP灭菌器中。根本的VHP灭菌周期包含3个进程(包含真空发生的调度、H2O2注入和通风)，需求大约1 1/2个小时，包含通风时刻(排尽H2O2)。完结通风后，取出被灭菌方针(批处理)。HPV的精确效果机理尚待彻底了解，而且或许依微生物的不同而有所不同。H2O2经过生成活性氧粒子，例如羟基，然后发生氧化应激，进犯多个方针，包含核酸、酶类、细胞壁蛋白质及脂类。
问题
VHP灭菌适宜于不能承受蒸汽(高压蒸汽灭菌器)灭菌的高温环境和蒸汽处理的方针。因为温度条件为+25°至+50℃，所以VHP灭菌十分适宜于含有嵌入式电子的医疗器械。但是，嵌入式电池或许不能承受真空。VHP的浸透才能不如ETO，而且美国FDA没有同意将该办法用于卫生保健组织的医疗器械灭菌。
过氧化氢离子灭菌
作业原理1
该办法是化学与物理法的组合。首先将待灭菌的方针置于过氧化氢离子灭菌器中。根本的过氧化氢离子灭菌周期包含4个进程(生成真空、H2O2注入、分散和离子放电)，需求大约1至3个小时。无需通风。周期完结后，取出被灭菌方针(批处理)。过氧化氢离子灭菌首要使用过氧化氢气体及在周期的离子阶段发生游离基(羟和过氧游离基)组合效果来杀灭微生物。
问题
过氧化氢离子灭菌适宜不能承受蒸汽(高压蒸汽灭菌器)灭菌的高温环境和蒸汽处理的方针。所需的真空没有VHP灭菌深。虽然+40℃至+ 65℃的进程温度很适宜，但离子放电阶段的13.56MHz射频能量抵达200W至400W规模，会对嵌入式电子构成影响。过氧化氢离子灭菌不运用于含有半导体的方针。
辐射法
γ射线灭菌8
γ辐射是在1900年研讨镭的辐射时被发现的。随后又发现了其它源，例如锝99m和钴60。γ辐射的工业运用始于20世纪50年代，辐射源为钴 60。钴60不会自然发生，在反响器中人工生成。钴60的半衰期为5.2714年。
作业原理9
待灭菌方针置于传送设备上，将其送至强γ辐射源邻近，例如钴60。待灭菌方针中止在辐射场后，承受必定的剂量，然后移动传送设备，继续处理下一个方针。传送设备也可不选用停-走的办法，而是以必定的速度(保证剂量适宜)接连移动(接连处理)。电离辐射发生鼓励、电离，当有水存在时，构成游离基结构。游离基是强氧化(OH、HO2)和复原(H)剂，可以损坏活细胞中必不可少的分子。所以，悉数三个进程均构成必不可少的细胞成分的裂变，例如酶类和 DNA。然后构成细胞逝世。γ辐射的最严峻生物损害方式发生在γ射线窗内，介于3MeV和10MeV之间。钴60发射的γ辐射为1.17MeV和 1.33MeV水平，稍低于最有用的规模。
问题10
γ辐射可深化照耀方针。它比物理和化学法快，在高于室温及标准大气压下发生。辐照器体积大，用2m厚混凝土墙屏蔽环境，以防辐射。因为放射衰变的原因，需求定时调整照耀时刻，保持稳定的辐射剂量。除影响活细胞外，γ辐射还影响高分子资料和半导体。对电子器材的影响取决于剂量和剂量率。硅资料中大于 5000 rad的总离子继续数秒到数分钟，将长时刻影响半导体。电路变得不稳定，将不再契合技能指标。因而，γ射线灭菌不运用于含有半导体的方针。
电子束灭菌11
因为电子束是由电子管(也称为真空管)的阳极发射的，所以最早被称为阳极射线。阳极射线管(CRT)发生和偏转电子束，扫描荧光屏，发明于 1897年。跟着电视机的推行，它变为一种家用电器。在电视机用的CRT中，用10kV (黑白电视)或25kV (彩色电视)的阳极电压加快成束的电子，电子在抵达屏幕时回来金属导体。电子束发生器与CRT相似。但是，加快电压或许高1000倍，屏幕被由钛箔制成的窗口所替代，它使电子脱离真空，但避免来自于大气的气体分子进入。电子束用于灭菌始于1956年，其时医疗器械职业推动了其初次商业运用。
作业原理9，12
待灭菌方针置于传送设备，缓慢经过电子束发生器的窗口。挑选传送设备的速度，保证辐射剂量适宜(接连处理)。抵达灭菌所需的穿透深度要求能量水平为5MeV至10MeV数量级。电子束辐射构成游离基，与高分子发生反响，然后损坏DNA，构成细胞逝世。该办法可以损坏一切类型的病原体，包含病毒、真菌、细菌、诸虫、孢子，以及霉菌。
问题
电子束辐射没有γ辐射的穿透力强。但是，它比γ射线灭菌快，不发生核废料，在高于室温及标准大气压下进行。电子束对资料的兼容性比γ辐射更好。当直接照耀电子元件时，电子束会构成电荷累积(ESD)，从而构成损坏。因而，电子束不运用于含有半导体的方针。
总结
医疗运用的灭菌办法有物理、化学和辐射法。每种灭菌办法都有其特色，可效果于或不能效果于半导体器材。挑选具体办法时，应考虑潜在的副效果，特别触及到电子器材时。
表1汇总了本文评论的办法及其与嵌入式电子的兼容性。二氧化氯对电子元件没有晦气影响，整体来说具有最好的电子元件兼容性。环氧乙烷和蒸汽过氧化氢对除电池之外的电子医疗器械也是十分好的灭菌办法。IC的环氧封装资料不会浸入化学灭菌剂，因而不会受到影响。假如需求置于放射性环境，请参阅 JEDEC文献JEP133C, Guide for the Production and Acquisition of Radiation-Hardness-Assured Multichip Modules and Hybrid Microcircuits。屏蔽可避免x射线和电子辐射，但不防γ辐射。
