环氧乙烷：安全有效的低温灭菌

翻译：美国鲁沃夫（中国）培训中心翻译组

关键词：环氧乙烷，低温灭菌，安全，标准

学习目标：

1. 了解环氧乙烷灭菌的基本原理

2. 了解环氧乙烷灭菌器安全性特征

3. 确定控制环氧乙烷灭菌器的安全标准

环氧乙烷（EO）是传统的低温灭菌黄金标准，其强大的工艺可以对热力和湿度敏感的器械进行灭菌。能够穿透复杂医疗器械和长管腔而不冷凝或分解，以及良好的材料相容性，是其在医院和工业灭菌实践中被长期使用的基础。

软式内镜被认为与数起重要的感染爆发有关。1即使根据厂家的指导以及指南的要求对内镜进行了适当的清洗和再处理，感染还是经常会发生。2但加入EO灭菌这一步骤后，抑制了几起感染爆发。2

根据其最初作为观察和诊断工具的用途，软式内镜通常被视为中度危险器械，因此需要高水平消毒。高水平消毒（HLD）旨在杀死所有繁殖性细菌，但不一定能杀死所有细菌芽孢。在过去，由内镜再处理不当引起的感染可能很容易用抗生素就能治疗，但随着多药耐药菌（MDROS）的兴起，人们对这种方法感到担忧。虽然目前尚不清楚真正与内镜手术相关的感染风险，但最近的一项研究表明，在特定类型的手术中，目前的做法很有可能导致感染。3此外，内镜技术已经从一种观察性器械发展到用于复杂微创外科手术的外科附件。软式内镜附件现在通常会进入无菌组织和/或与血液接触，这会增加患者感染的风险。对内镜进行灭菌越来越普遍，专家建议将这些器械视为高度危险性器械。4

环氧乙烷灭菌对患者和工作人员是安全的吗？

是的，环氧乙烷灭菌对患者和工作人员来说都是安全的。作为杀菌的化学药物，EO是一种非常有效的灭菌剂，就像汽化的过氧化氢和其他低温灭菌化学灭菌剂一样。同时，和其他灭菌过程一样，只要操作得当，EO灭菌就是安全的。虽然联邦政府和地方政府对环氧乙烷灭菌有相关规定，但美国食品药品监督管理局（FDA）、环境保护局（EPA）和职业安全与健康管理局（OSHA）对灭菌设备、灭菌剂和灭菌过程都进行了管理，以确保患者和操作人员的安全。为了保护工作人员，职业安全与健康管理局已经确定了环氧乙烷暴露限值，就像所有其他化学灭菌剂一样。5当按照厂家的说明，正确安装和操作环氧乙烷灭菌器时，应确保操作人员的暴露水平低于规定水平。

为了患者和工作人员的安全，经灭菌的物品必须适当通风去除渗入医疗器械的环氧乙烷。设备厂商的IFU将确定需要多长时间通风。EO灭菌器可能有默认的通风时间，但还是建议遵循医疗器械厂家的IFU指示。灭菌器操作人员应在每一次灭菌周期后，检查通风参数，以确保所有参数都符合要求

灭菌器安全特性：

目前市场上销售的、符合要求的、带有硬质舱体的环氧乙烷灭菌器具有许多安全特征，旨在保持员工和患者的安全。特征可分为4大类：单剂量EO筒式气体输送、保持整个周期的负压（低于大气压）、智能软件控制系统和舱体通风。

典型硬质舱体EO灭菌器的安全设计是基于以下设计特性：

1. 单剂量EO筒式气体输送消除了处理/断开大型环氧乙烷罐的必要性，并将潜在的环氧乙烷意外释放减少到200克以下（小于7盎司）。不会像之前的大型多装载灭菌剂容器、替换外部罐体或供应配件和管道一样，带来暴露风险。

2. 保持整个周期的负压（低于大气压）。灭菌周期在真空下运行，因此即使灭菌舱出问题也是室内空气进入灭菌舱，而不是环氧乙烷气体泄漏出灭菌舱。每个周期开始时，灭菌器会进行一次舱体泄漏试验。如果灭菌舱泄漏或真空度不够，灭菌器将显示出错并在环氧乙烷注入前停止操作。此外，需要一个真空舱体来刺穿EO筒体并将EO释放到灭菌舱中。如果灭菌舱泄漏或真空度不够，穿刺系统将无法工作，EO筒将保持未刺穿状态，EO将安全地留在单剂量药筒中。真空还能保持舱门关闭和密封，不依赖控制装置或操作员。当EO在灭菌舱体时，舱门是无法打开的。6

图1：典型EO灭菌周期

3. 软件控制系统：软件控制系统能监控灭菌器性能，在发生故障时显示错误。大多数EO硬质舱体灭菌系统会锁定灭菌舱，以防止操作员在存在不安全条件时进入。6

4. 灭菌周期结束后立即进行舱体通风，无需在完全通风之前处理装载物，并且符合EPA对单舱灭菌程序的要求。7

图2：本图显示了配备环氧乙烷灭菌器房间的正确空气流动模式

通风

正确安装环氧乙烷灭菌器需要提供远离操作员呼吸区的空气流动区域，并按照AAM1/ANSI ST41《医疗机构中的环氧乙烷灭菌：安全和有效性标准》，在室内安装时，每小时至少有10次换气。8如上图所示：

某些环氧乙烷灭菌器还包括一个门上的通风罩。通风罩为操作人员的安全提供额外的保护，它将操作人员周围的室内空气吸入通风罩，为操作人员的呼吸区域提供新鲜空气。通风罩（排气罩）会补充房间的定向气流。

图3：门上的通风罩从门开口上方吸引空气，减少到达操作员的舱体空气量

EO应始终通风至机构外部，远离任何进气口。环氧乙烷在环境中并不持久，因为化学性质活泼，可通过生物和非生物过程（如快速蒸发、生化氧化、反应性、挥发和稀释）进行生物降解。环氧乙烷也被证明具有较低至中等的水生毒性，因此不会对环境造成重大威胁。9

EO排放

为了尽量减少环氧乙烷的排放，美国环境保护署建议，除紧急情况外，医院应对具有相同通风时间的满载物品进行灭菌。7此外，美国的一些州和其他一些国家都要求使用污染控制设备来尽量减少环氧乙烷的排放。可使用空气污染控制装置，将排出的环氧乙烷高效转化为二氧化碳和水蒸气，以满足这一要求。

降低易燃风险：

环氧乙烷气体在空气中的浓度在3%到100%之间可燃。现代的环氧乙烷灭菌器的设计能够降低使用环氧乙烷气体的风险：

EO气筒

由于单剂量筒中的环氧乙烷含量很低，因此环氧乙烷气筒被排除在NFPA 55（压缩气体和低温技术规范；2013）和NFPA 560（用于灭菌和熏蒸的环氧乙烷的储存、搬运和使用标准；2007）要求之外。这些标准不包括含有200克或以下环氧乙烷容器。10

灭菌舱

灭菌器控制舱内温度，使舱内最高温度远低于环氧乙烷自燃温度（>429°C）。此外，灭菌过程中灭菌舱内没有任何火源。与舱体环氧乙烷气体接触的传感器和机械部件不是点火源。

NFPA 560（用于灭菌和熏蒸的环氧乙烷的储存、处理和使用标准；2007）的要求也不适用于小型舱体尺寸。该标准不适用于容积小于等于10立方英尺（0.28 立方米）的舱体。10

遵循标准

在美国销售的EO灭菌器必须由美国食品药品监督管理局（FDA）批准。此外，还有几个美国和全球标准和法规适用于环氧乙烷灭菌器。考虑购买环氧乙烷灭菌器时，检查是否经过FDA批准并遵守法规：

?IEC/EN 61010-1:2010测量、控制和实验室用电气设备的安全要求-第1部分：一般要求

?IEC/EN 61010-2-010:2014测量、控制和实验室用电气设备的安全要求-第2-010部分：关于实验室器材加热的特殊要求

?IEC/EN 61010-2-040:2015测量、控制和实验室用电气设备的安全要求-第2-040部分：针对医疗器械的灭菌器和清洗消毒器的特殊要求

?RoHS指令，欧洲议会和理事会关于限制在电气和电子设备中使用某些有害物质的2011/65/EU指令

?IEC 64326-1:2012测量、控制和实验室用电气设备-电磁兼容性要求-第1部分：一般要求

?CE标志EMC指令2004/108/EC的EMC要求

?与RCM标志相关的供应商一致声明中确认的澳大利亚EMC要求

?a类数码设备需符合加拿大有关引起干扰的设备规定的所有要求

?符合IEC/EN 64326-4的EMC。以及澳大利亚的C-tick和日本的JSS

?ISO 11135:2007医疗产品灭菌-环氧乙烷-医疗器械灭菌过程的开发、验证和常规控制的要求

?ANSI/AAMI ST41:2008/（R）2012医疗机构中环氧乙烷灭菌的安全和有效性

?EN 1422:2014医用灭菌器-环氧乙烷灭菌器-要求和试验方法

?美国公职分析化学 （AOAC）方法，第14版，第4章，消毒剂。第4.033-4.035节，方法966.04，消毒剂的杀菌活性

?开发过程符合ANSI/AAMI/IEC 62304:2006医疗设备软件-软件生命周期过程

?ANSI/AAMI ST24?

EO被禁止使用？

EO未被任何美国监管机构禁止使用。环氧乙烷会继续广泛用于医疗器械、食品、化妆品、博物馆 物和制造业的处理。据环氧乙烷灭菌 （EOSA）称，美国每年生产超过40亿磅的EO。11绝大多数EO用于制造普通家用品，如洗涤剂、聚酯、化妆品和防冻剂，只有小部分用作医用灭菌剂。

在美国，FDA、EPA和OSHA等都制定了使用环氧乙烷的规定。他们并没有禁止其使用，而是认识到其使用的重要需求。关于这一点的困惑可能是由于EPA的法规禁止了以前用于大型环氧乙烷气体混合物的氯氟烃（CFC）和含氢氯氟烃（HCFC）。这种类型的环氧乙烷气体混合物在美国早已不可用。

EO灭菌会消失吗？

环氧乙烷灭菌仍然是对热力和湿度敏感器械的一种有效、可靠的灭菌方法，是软式内镜终末灭菌的首选方法。如今，在70多个国家和美国大陆的每一个州，数千台100%的环氧乙烷灭菌器正在使用。可以期望的是，EO灭菌器和附件在今天和将来都能使用。

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参考 献：

1. Rutala WA, Weber DJ ERCP scopes: what can we do to prevent infections? Infection control & hospital epidemiology. 2015Jun;36(6):643-8

2.Rubin ZA, Murthy RK. Outbreaks associated with duodenoscopes: new challenges and controversies. Current opinion in infectious diseases. 2016 Aug 1, 29(4): 407-14

3. Wang P, Xu T, Ngamruengphong S, Makary MA, Kalloo AHutfless S. Rates of infection after colonoscopy and esophagogastroduodenoscopy in ambulatory surgery centres in the USA Gut 2018 May 18: qutin-2017

4. Rutala A Weber DJ Disinfection and sterilization: an overview. American Journal of InfectionControl.2013May1:41(5)52-5

5. Occupational Safety and Health Standard 1910. 1047 Ethylene oxide

6.ANSI/AAMI $T24: 1999/(R) 2013 Automatic, general purpose ethylene oxide sterilizers and ethylene oxide sterilant sources intended for use in health care facilities

7. US Environmental Protection Agency (EPA) Reregistration Eligibility Decision for Ethylene Oxide, Marc 2008

8. ANSI/AAMI ST41: 2008/(R)2012 Ethylene oxide sterilization in health care facilities: Safety and effectiveness

9. Liteplo, R.G., Meek, M.E. and Lewis, M., 2003. Concise international chemical assessment document 54: ethylene oxide. World Health Organization, Geneva

10. National Fire Protection Association (NFPA) 560, Standard for the Storage, Handling, and Use of Ethylene Oxide for Sterilization and Fumigation 2007 Edition

11.EOSA website accessed 12/10/20018, https://www.eosa.org/ sites/ default /files/rumors20of%20EO%20Ban%202011-11(1).pdf

12. EPA Federal Register /Vol. 72, No. 248/ Friday, December 28, 2007 National Emission Standards for

Hospital Ethylene Oxide Sterilizers https:/www.gpo.gov/ fdsys/pkg/FR-2007-12-28/pdf/E7-25233.pdf