医疗器械的γ射线消毒原理与工艺探讨.docx
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1、泰山医学院本科毕业设计论文医疗器械的射线消毒原理与工艺探讨摘 要随着当今社会医疗水平的不断提高,无菌医疗器械特别是无菌手术器械的使用数量也不断上升,因此,高效率的灭菌方法日益成为众多医疗器械厂家生产过程中关注的焦点。钴60-射线灭菌法具有穿透力强、灭菌均匀彻底、可在常温下进展、可连续作业等显著特点被越来越多的医疗器械的生产厂家所使用。本文主要从钴60-射线灭菌原理与工艺流程两个方面介绍了射线灭菌的整个流程,对 射线灭菌的特点进展了说明,并对灭菌装置进展了具体的介绍。本文的主要目的是让从事医疗器械灭菌方面的人员对射线的灭菌原理与流程有更好的了解。在选择消毒灭菌的方式时,依据自身产品的特点,正确合
2、理选择。另外,本文对辐射灭菌验证以及辐射灭菌的操作过程进展了具体的描述,对灭菌过程中的所应留意的内容也给出了说明,对从事辐射灭菌操作的相关人员供给了参考。关键词:医疗器械; 射线 ; 辐射灭菌The Principles and Process of -ray sterilization of medical devicesAbstractWith the increasing levels of todays social care system, the number of sterile medical devices in particular the sterilized surgi
3、cal instruments has been increasing, therefore, highly efficient method of sterilization is increasingly becoming the point of many medical device company focus on. Cobalt 60- -ray sterilization method, which has the penetrating power, even thorough sterilization can be carried out at room temperatu
4、re, continuous operations, and other notable features, are becoming more and more popular among the medical device manufacturers.This article introduce the Cobalt-60- ray sterilization process in both theory and practice of the -ray sterilization process, and describe the characteristics of the -ray
5、 sterilization and the sterilization apparatus. The main purpose of this paper is to provide the personnel, who are engaged in the aspects of medical device sterilization with a better understanding of the -ray sterilization principles and processes.They can make correct and reasonable choice,accord
6、ing to the characteristics of their product itself, when they need to choose the way of sterilization. In addition, this article provided not only a detailed description of the radiation sterilization verification and the sterilization process, but also the description of the content that should be
7、noted during the operation of sterilization process, which will work as a reference for the people worked in the relevant radiation sterilization.Keywords:medical device;-ray;radiation sterilization.前言随着医疗技术的快速进展,无菌医疗器械的使用也越来越普遍,灭菌环节作为无菌医疗器械生产与使用的特别环节,是医疗器械生产过程中的需要定期验证和重点把握的环节, 也是医疗器械得以在临床中安全使用的保证环节
8、。医疗器械灭菌的目的是使医疗产品不含有任何类型的存活微生物。在灭菌过程中,由于微生物的死亡规律是用指数函数表示,因此任何单位产品上微生物的存在可用概率表示, 概率可以削减到很低,但难以到达为零。该概率可用无菌保障水平 (SAL) 表示,通常无菌概念是指无菌保障水平 (SAL) 到达 10-6。1目前医疗器械灭菌方法一般分为三类:蒸汽灭菌法、化学灭菌法与射线灭菌法。(1) 蒸汽灭菌法:利用加热产生的蒸汽,使灭菌器内的温度与压力不断上升,从而使微生物的蛋白质构造发生转变或凝固,到达灭菌的目的。(2) 化学灭菌法:利用酒精、环氧乙烷(ethylene oxide, EO )、青霉素等化学药物渗透到微
9、生物体内,使微生物的蛋白质凝固变性,酶蛋白失去活性,而致微生物代谢障碍,或破坏细胞膜构造,转变其通透性,使细胞裂开、溶解,从而到达消毒灭菌的目的。(3) 射线灭菌法:利用紫外线、微波、射线等对微生物进展照耀,使微生物的遗传物质发生变异或使微生物体内蛋白质发生构造转变而失去活性,从而到达杀死细菌的目的。以上三种灭菌方法各有利弊,而射线灭菌法,特别是射线灭菌法以其穿透力强,灭菌效率高,可大批量进展,且对热敏材料的性能影响甚微等显著特点被多数医疗器械厂家所承受。在苏州健合医疗实习期间,我主要在质检部门从事产品灭菌及无菌检测等工作,对 射线灭菌方法的相关学问进展了学习,写了这篇论文。由于本人水平有限,
10、论文中缺点、错误在所难免,期望读者批判指正,以便改进。目 录第一章 射线灭菌原理11. 射线的产生及特点12. 射线与物质的作用13. 射线的生物学作用24. 射线灭菌机理与特点35. 常用的灭菌参数3其次章 射线灭菌系统的组成51. 概述52. 射线灭菌系统的装置构成52.1 射线发生装置52.2 辐射计量装置错误!未定义书签。2.3 传送装置错误!未定义书签。2.4 把握装置62.5 外围机械装置73. 射线灭菌的安全防护系统73.1 放射源的防护73.2 射线装置的放射卫生治理错误!未定义书签。3.3 放射废物的处理9第三章 射线灭菌验证及工艺流程101概述102. 射线的灭菌验证103
11、. 射线灭菌的工艺流程113.1 工艺流程图错误!未定义书签。3.2 生物载量确实定错误!未定义书签。3.3 辐射剂量确实定错误!未定义书签。3.4 辐射参数的设定错误!未定义书签。3.5 无菌性确认错误!未定义书签。3.6 撰写灭菌报告与填写灭菌记录错误!未定义书签。第四章 医疗器械伽马射线灭菌方式的总结14参考文献15致 谢错误!未定义书签。第一章 伽马射线的灭菌原理第一章 伽马射线的灭菌原理1. 射线的产生及特点 射线首先由法国科学家 P.V.维拉德觉察,是继 、 射线后觉察的第三种原子核射线。在原子核反响中,当原子核发生、 衰变后,往往衰变到某个激发态,处于激发态的原子核仍是不稳定的,
12、并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态,而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的,这种射线就是 射线2。图 1-1衰变-内部构造模型图 射线是一种强电磁波,它的波长比X 射线短,一般波长0.001nm,所以 射线具有比 X 射线还要强的穿透力量,可以透过几厘米厚的铅板。 射线不具有电荷及静质量,故与 粒子及 粒子相比较,电离力量较弱。2. 射线与物质的作用射线与X射线都是中性光子流,与物质的相互作用方式主要有三种:31. 光电效应 光电效应photoelectric effect是指光子把能量完全转移给一个轨道电子,使之放射出成为光电子。光子与介质的原子相互作用时,整个光子被原子吸取,其全
13、部能量传递给原子中的一个电子多发生于内层电子。该电子获得能量后就离开原子而被放射出来,即为光电子。光电子的能量等于入射光子的能量减去电子的结合能。光电子与一般电子一样,能连续与介质产生激发、电离等作用。由于电子壳层消灭空位,外层电子补空位并放射特征X射线。2. 康普顿散射 康普顿散射Compton scattering是光子与原子外层电子可视为自由电子发生弹性碰撞,光子只将局部能量传递给原子中外层电子,使该电子脱离核的束缚从原子中射出,光子本身转变运动方向。被放射出的电子称康普顿电子,能连续与介1第一章 伽马射线的灭菌原理质发生相互作用。散射光子与入射光子的方向间夹角称为散射角,一般记为。反冲
14、电子反冲方向与入射光子的方向间夹角称为反冲角,一般记为。当散射角=0,散射光子的能量为最大值,这时反冲电子的能量为0,光子能量没有损失;当散射角=180时,入射光子和电子对头碰撞,沿相反方向散射回来,而反冲电子沿入射光子方向飞出,这种状况称反散射,此时散射光子的能量最小。3. 电子对生成 电子对生成pair production是能量大于1.02MeV的光子从原子核旁经过时,在原子核的库仑场作用下,光子转变成一个电子和一个正电子。光子的能量一局部转变成正负电子的静止能量(1.02MeV),其余就作为它们的动能。被放射出的电子还能连续与介质产生激发、电离等作用;正电子在损失能量之后,将于物质中的
15、负电子相结合而变成射线,即湮没(annihilation),探测这种湮没辐射是判明正电子产生的牢靠试验依据。图 1-2 射线与物质作用的三种主要过程3. 射线的生物学作用射线引起的电离辐射可以对生物体产生多种影响,其中最重要的是对细胞分裂阶段的遗传物质的影响,主要分为三类:41. 影响细胞周期 电离辐射可引起多种细胞如酵母和动物细胞的周期紊乱,包括G1期阻滞,S期延迟和G2期延迟,其中以G2期的延迟为主。此过程中的遗传物质的损伤主要是DNA单、双链的断裂,而导致细胞分裂的周期延长或中止。2. 诱导基因突变 电离辐射诱导生物体细胞发生基因突变主要分为三种:碱基置换, 移码突变和回复突变。由于射线
16、的穿透性强,能量高,可以使DNA双链间的碱基对的氢键发生断裂,从而导致双链分开,也可以破坏碱基分子的内部构造,使碱基的类型发生转变, 进而引起基因突变,或者使碱基分子失去活性,无法携带相应的遗传信息。3. 诱发染色体畸变 射线诱发染色体畸变主要包括染色体数目的变化及染色体构造2第一章伽马射线的灭菌原理的变化。关于染色体畸变形成的机理至今尚无确定学说,概括起来有以下两种假说:(1) 断裂重接假说该假说认为,畸变的形成是当一个电离粒子通过间期核染色体的构造内部或经过染色体四周时,引起的染色体直接或间接的断裂。(2) 互换假说 当间期染色体处在螺旋状态并形成一个圈时,由于电离辐射使接近电荷粒子处的染
17、色单体丝消灭不稳定状态,使染色体的相应局部发生互换。4. 射线的灭菌机理与特点射线的杀菌机理,分为直接作用和间接作用。直接作用指射线直接破坏微生物的核糖核酸、蛋白质和酶等与生命有关的物质,使微生物因遗传物质转变或正常代谢活动无法完成而死亡。间接作用指射线在微生物体内先作用于生命重要分子四周的物质主要是水分子而产生自由基,自由基再作用于核酸、蛋白质和酶等使微生物死亡,到达灭菌消毒的目的。射线灭菌的优点是:灭菌的处理是在常温下进展的,适用于对热敏感的塑料制品、生物制品和药物。辐射穿透力量强,杀菌均匀彻底,能够辐照密封包装物,杀死内部的微生物,延长产品寿命和储存期。能耗低、无残留、无污染;辐射灭菌速
18、度快,可连续作业,适合于大规模加工。加工易于把握,一旦加工参数即吸取剂量,物质单位重量所得到放射线能量的量 确定 ,时间便是唯一可调因素,不像其他方法需同时把握很多因素,由于辐射剂量在灭菌过程中对微生物的杀灭是以叠加的方式进展的。射线灭菌的缺乏是:设备本钱较高,建立灭菌空间和操作环境的花费较大。对操作人员存在潜在的危急性,需要对操作环境进展辐射监测与防护。对某些药物特别是溶液型可能产生药效降低或产生毒性物质和发热物质,因此, 在灭菌前需要对产品能否承受射线灭菌进展确认。5. 常用的灭菌参数灭菌设备的验证是通过有关参数对灭菌方法进展牢靠性验证的。1、D 值D 值是指在肯定条件下,杀灭 90%微生
19、物或残存率为 10%所需的灭菌时间。在肯定3灭菌条件下,不同微生物具有不同的 D 值;同一微生物在不同灭菌条件下,D 值亦不一样。因此 D 值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。2、Z 值Z 值是指灭菌时间削减到原来的 1/10 所需上升的温度或在一样灭菌时间内,杀灭 99% 的微生物所需提高的温度。3、F 值F 值为在肯定温度T下,给定Z 值所产生的灭菌效果与在参比温度T0下给定Z值所产生的灭菌效果一样时,所相当的灭菌时间,以 min 为单位。F 值常用于干热灭菌。4、F0 值F0 值为肯定灭菌温度T下,Z 为 10时所产生的灭菌效果与 121,Z 值为 10 所产生的灭菌效果一样时所用
20、的时间min。也就是说,不管温度如何变化,t 分钟内的灭菌效果相当于在 121下灭菌 F0 分钟的效果。F0 仅应用于湿热灭菌。5、灭菌率 L 值灭菌率是标志设备灭菌效率的参数,是指灭菌开头后的单位时间内 1min杀灭细菌的数量与细菌总量的百分比。其次章 射线灭菌系统的组成其次章 射线灭菌系统的组成1. 概述与传统的灭菌系统相比,射线灭菌系统的构造组成较为简单,由于射线灭菌的核心是利用高能量、高穿透力的辐射射线来杀灭微生物,因此,辐射剂量的把握和操作人员的安全防护必定成为灭菌流程的重点。射线灭菌的一大优点是灭菌速度快、可大批量加工,因此货物的传送装置也是射线灭菌的特别之处。整体来讲,射线灭菌系
21、统是由灭菌装置系统与安全防护系统两大局部组成。灭菌系统用来完成对产品的辐射灭菌工作,安全防护系统用来保护工作人员以及辐照场所四周的人员,防止相关人员患病不必要的辐照。2. 射线灭菌系统的装置构成图 2-1 射线灭菌系统装置图射线辐照灭菌装置主要是由射线发生装置、计量装置、传送系统、把握装置和外围机械装置构成,其根本构造如图2-1所示。1. 射线发生装置射线发生装置即辐照源,是由高压装置、钴 60放射源与射线把握装置构成,根本组5其次章 射线灭菌系统的组成成如图2-2所示。射线发生装置是辐照灭菌系统的核心部件,其中钴60放射源安装在地下辐照源井内,射线方向垂直向上穿过灭菌舱内。目前国内辐照厂家使
22、用的钴60放射源大多数是从国外购置,2023年10月,由上海核工程争辩院、中国原子能科学争辩所、秦山第三核电联合研制的中国首个钴-60原型源通过了工艺和产品合格性鉴定,代表我国在辐射源生产和应用方面的最高水平。电源射线把握装置Co60 放射源 射线源架与外围关心装置图 2-2 射线发生装置构造方框图2. 辐射计量装置辐射计量装置是在灭菌过程中对产品承受照耀的剂量进展统计监测的装置。在使用60Co-射线灭菌时,不同菌种,甚至同一菌株的不同发育阶段的抗辐射性均不同。一般来讲,细菌的养分细胞抗辐射性弱,芽孢的抗辐射性强。同一种菌株在不同介质中的抗辐射性也是不同的,在有抗菌剂存在的条件下,大多数菌的抗
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