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医疗使用中的几种灭菌办法及其对电子元件的影响介绍

得益于半导体和封装工艺的进步,现在的集成电路(IC)被广泛应用于各种设备,包括医疗器械。医疗应用领域的一项特殊挑战是需要保持产品无菌——不含有害污染,例如真菌、细菌、病毒及孢子类。

导言

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

高压蒸汽灭菌器是类似于高压锅的容器。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,然后代替空气。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接受湿气、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。半导体器材通常可接受最高+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。因为几乎没有代替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;也能够被迫通风,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灭菌适宜于不能接受蒸汽(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接受真空。此外,该办法有个不利因素: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,因此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灭菌适宜于不能接受蒸汽(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到达杀死孢子的效果。

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)的常见代替品。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灭菌适宜于不能接受蒸汽(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接受真空。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接受蒸汽(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射频能量到达200W至400W规模,会对嵌入式电子形成影响。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

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