环氧乙烷灭菌(ISO11135-1)

无菌
无菌状态 无菌保证水品 （SAL）
干扰测 试工作
灭菌实质上就是通过一定方法，将对象物的微生物污染杀灭至 要求水平的过程。
灭菌概念
无菌 Sterile 无菌状态 Sterility 无菌保证水平 Sterility assurance level （SAL） 灭菌 Sterilization
灭菌器
EN 1422:1997+A1:2009 Sterilizers for medical purposes - Ethylene oxide sterilizers - Requirements and test methods YY 0503-2005（NEQ EN 1422:1997） 环氧 乙烷灭菌器
22 0 -6.
23 0 -6.
-8.00
100 368 135 50
lgNt 3.0 2.5 2.1 1.7 1.2 0.概念
D值/D10值

在设定条件下，灭活90%测试微生物所需的时间或辐射剂量。
灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线
1100 1000 900 Nt 4.00
8
6
4
2
0
30 44 54 64 70
温度/℃
EO灭菌过程影响因素
总结
1. 一定气体浓度范围内，浓度越高，灭菌效果越好；超过 1000mg/L，灭菌效果的提升不明显； 2. 相对湿度在40%-80%时，灭菌效果没有显著差别；低于 40%，灭菌效果降低明显；高于90%，没有明显的提高， 而且易于产生水滴，反而影响灭菌效果； 3. 温度在30-65℃间，每升高10℃，灭菌效果提升一倍；高于 65℃时，没有显著的灭菌效果提升。
EO灭菌过程影响因素
时间
ETO浓度高，作用时间短；ETO浓度低，作用时间长。 存活概率 灭菌时间越长，产品中微生物的存活概率越小（灭菌效果好） 灭菌时间与存活的微生物数量的对数值呈线性关系（致死率确定的最重要理 论支持）
EO灭菌过程影响因素
其他影响因素
产品本身 1. 产品材料、结构（产品结构影响气体的进出、某些材料不适合环氧乙烷灭 菌）、材料本身需要吸收较多的湿/热) 2. 包装材料 3. 产品初始污染菌的数量及种类(残存概率法及直接计数法对初始污染菌水平有要 求、某些产品对内毒素有要求、某些微生物对环氧乙烷有抗性) 过程操作 1. 真空度（影响气体的扩散与渗透、影响作用于产品的气体浓度；影响包装安全 及产品安全；影响置换效果、影响残留） 2. 装载情况（影响热/湿穿透及分布；影响气体循环）
尺寸限定（体积通常小于1立方） 灭菌周期短 灭菌剂为低浓度ETO气体（通常低于 20%） 灭菌压力较高（最高可达500kPa）
灭菌剂
品名 环氧乙烷 Epoxyethane 别名 氧化乙烯 Ethylene oxide 其他 ETO或EO 分子式 C2H4O
H H C
H C H
O
制作：乙烯在催化剂作用下，通过直接氧化过程制得，纯度达99.9%
EO灭菌过程监测及产品放行
过程监测 EN ISO11135-1:2007，Section 10 产品放行 参数放行 产品灭菌放行
EO灭菌过程监测及产品放行
参数放行 EN ISO11135-1 Section 11.1 a） 产品无菌放行 EN ISO11135-1 Section 11.1
﹢
H H C O
H C H
蛋白质
COOH-CH2CH2OH NH-CH2CH2OH S-CH2CH2OH O-CH2CH2OH
• • •
烷基化作用（或称：羟化）：针对各种物质/部位，反应完全不可逆。 作为杀菌剂，EO可与细菌蛋白质、营养体细胞及病毒、甚至与细胞核物质（核糖核酸）发生反应，且可与细胞的任 何部位发生反应； 所有化学消毒/灭菌剂中灭菌效果最好的。
灭菌循环

在一密闭的柜室内，包括进行去除空气、处理（若 采用）、加入灭菌剂、EO作用、去除EO和换气
通风

将EO和（或）其他反应产物从医疗器械解吸附至预 定水平的过程。
EO灭菌过程影响因素
EO灭菌过程影响因素
D值的意义
• D值表征微生物抗性 • D值越大，微生物抗性越高，越难杀灭 因此，我们通常希望 • D值越小越好 • D值与EO浓度、相对湿度和温度间存在密切关系 • D值越小，灭菌时间也就会越短
聚乙烯PE/聚氯乙烯PVC
0.1mm
5min
尼龙
0.04mm
22min
氯丁胶布
0.3mm
26min
丁橡胶布
0.39mm
41min
注：环氧乙烷不能穿透铝箔、金属、玻璃、陶瓷等物质
灭菌剂
化学性质 活泼
与水反应生成乙二醇（废气处理） 与氯化氢（盐酸）反应生成氯乙醇（ECH） （灭菌后残留物质检测） 与氧化铁有特别强的反应（储运注意）
灭菌剂
环境可接收安全浓度 GB 11721-89:2mg/m³ （大约1.5ppm） 美国全国劳动卫生与职业病研究所 （NIOSH）：容许接触水平1ppm 医疗器械 欧洲：详见EN ISO10993-7 中国：≤10μg/g
EO灭菌工艺
典型的工艺过程
EO灭菌工艺
预处理

在灭菌循环开始前，在一房间或柜室内，先对产品 进行处理，以达到预定温度和相对湿度。
400
-4.00
200
-6.00
0 Nt
0
1
2
3
4 18
5 7
6 2
7 1 -0.
8 0 -0.
9 0 -0.
10 0 -1.
11 0 -1.
12 0 -2.
13 0 -2.
14 0 -3.
15 0 -3.
16 0 -3.
17 0 -4.
18 0 -4.
19 0 -5.
20 0 -5.
21 0 -6.


灭菌方法及选择
常见灭菌方法的比较
灭菌方法及选择
产品相关因素 材料 结构 包装 环境相关 医院 工厂 实验室 经济因素 成本
EO 灭菌基础
SAL=10-6 产品
材料、结构 经济、环境
EO 灭菌
人
机
料
法
环
测
知识 经验 技能
灭 菌 器
灭 菌 剂
灭菌 工艺
灭菌 影响 因素
过程 监测 及产 品放 行
指数函数：一般地，形如y=a^x(a>0且a≠1) (x∈R)的函数叫做指数函数。
灭菌函数
Nt ——灭菌后微生物数量； N0——初始微生物数量 k ——常数系数 t ——作用时间
灭菌过程微生物存活曲线&对数曲线
1200 4.00
1000
Nt lgNt
2.00
微生物存活数量
800
0.00
600
-2.00

灭菌剂
人体毒性
急性中毒 患者有剧烈的搏动性头痛、头晕、恶心和呕吐、流泪、呛咳、 胸闷、呼吸困难； 重者全身肌肉颤动、言语障碍、共济失调、出汗、神志不清， 以致昏迷； 还可见心肌损害和肝功能异常。 慢性影响 长期少量接触，可见有神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱 国际癌症研究机构（IARC）分类为1类物质：对人类有确认 的致癌性
是在不使用BI的情况下将产品作为无菌 在产品放行时，需要审核物理灭菌过程 产品从灭菌环节放行的方法，它所依赖 变量和生物指示物培养结果，评估灭菌 的是物理处理参数符合全部规范的证明。 过程的符合性。 因此，应该收集其他处理参数的数据 （如直接分析柜室相对湿度和EO浓度）， 从而确保灭菌过程与规范相符 常规情况下，医疗保健机构不使用参数 放行； 国内大多数灭菌站由于设备能力原因， 基本无法满足参数放行要求。 国内对无菌产品放行的要求在此基础上 通常也要求进行无菌检测
3
2
1
0 20 40 60 80
相对湿度/%
相对湿度：微生物孢子通常具备干的细胞壁，只有在一定湿度的情况下，环氧乙 烷气体才能穿透；
EO灭菌过程影响因素
D值和温度间关系曲线图
16 14
12
测定条件： EO浓度：600mg/L±30mg/L 相对湿度：60%±10% 注：参见ISO 11138
10
D值/min

通常的我们区分两种灭菌器

A类灭菌器和B类灭菌器
灭菌器
A类 可编程 灭菌工艺预置 适用于高值、复杂产品小批量灭菌或 医院使用 B类
适用于工业生产
具有多种功能柜体（预热、灭菌、解 析） 柜体体积较大 灭菌周期长 灭菌剂为高浓度ETO气体（通常大于 80%） 正常气压或负压灭菌
所有过程在同一柜体完成
灭菌剂
物理性质 项目 蒸汽压（21℃） 沸点 闪点 燃烧点（1bar） 空气中爆炸限（1bar） 1049mmHg 10.7℃ -20℃ 430℃ 2.7 Vol.%~100 Vol.% 参数
水溶性
颜色 气味 气味阈值
100%可溶
无色 具有芳香的醚味 500ppm
ETO蒸汽压
3500
2967
3000
lgNt
3.00
微生物存活数量
700
微生物数 量降低1lg
2.00
微生物数量 降低500 90%
400 300 200 100 0 0
600
D value/ D10 value
1.00
0.00 1 2 时间 3 4 5
存活微生物lg值
800
灭菌方法及选择
细菌、真菌、 病毒、原生生 物等
灭菌
消灭/杀灭
2500
蒸汽压/mmHg
2000 1500 1500 1094 1000 760 1300 1560