«Всередині циклу»: практичний посібник із завантаження автоклавів для стерилізації рідин та відходів

Компанія Astell вже писала в інших статтях про те, чому цикли стерилізації рідин та цикли утилізації відходів потрібно визначати та розглядати по-різному — див. статті «Правильна організація циклів стерилізації рідин» та «Інша половина роботи», щоб ознайомитися з цією стороною питання. Цей посібник є доповненням до них: у ньому йдеться не про те, чому ці два цикли відрізняються, а про те, що саме відбувається всередині камери під час кожного з них, а також про практичні методи завантаження, які визначають, чи цикл, що виглядає нормально на дисплеї, насправді виконав своє завдання.

Як завантаження рідини, так і завантаження для видалення можуть завершити цикл, відобразити «завершено», але при цьому частина завантаження все одно може бути зіпсована — у кожному випадку з цілком різних фізичних причин. Розуміння цих причин і є тим, що відрізняє техніку завантаження, яка просто «випадково працює», від техніки завантаження, яка працює надійно.

Частина перша: Цикли з рідинами та середовищами

Почніть з посудин, а не з автоклава

Однорідність — це найважливіший фактор у завантаженні рідини, і вона починається ще до того, як колби потрапляють у камеру. Відповідні колби — стандартним вибором є лабораторні колби типу «Дуран» — повинні бути однакового розміру та наповнені приблизно однаковими об’ємами, наприклад, близько 300 мл кожна. Відповідність розміру та об’єму наповнення означає, що кожна ємність нагрівається приблизно з однаковою швидкістю.

Причина, через яку це має значення, полягає в простій фізиці: колба, яка значно більша або повніша за решту завантаження, відставатиме в нагріванні. Зовні вона може виглядати нормально після завершення циклу, але насправді бути недостатньо обробленою, навіть якщо на дисплеї показано завершення циклу — тому що контрольна точка автоклава зчитувала дані з іншої колби, яка нагрівалася швидше.

Залишайте завантаженню простір для циркуляції

Після розміщення пляшок у камері відстань між ними має таке ж значення, як і вибір пляшок. Парі потрібні повітряні проміжки між ємностями для циркуляції та витіснення повітря, яке вона замінює — саме ця циркуляція дозволяє кожній частині завантаження нагріватися рівномірно. Щільно упаковані пляшки або пляшки, притиснуті до стінки камери, блокують цю циркуляцію та можуть створювати «холодні зони» у завантаженні, навіть у циклі, який в іншому випадку проходить добре.

• Залишайте помітні проміжки між пляшками, а не лише між завантаженням і стінкою камери.
• Уникайте укладання пляшок безпосередньо одна на одну, якщо кошик або решітка не призначені спеціально для цього.
• Тримайте горлечка пляшок у вертикальному положенні, а кришки — незатягнутими або з отворами для вентиляції, ніколи повністю герметичними, щоб тиск міг безпечно вирівнюватися під час циклу.

Датчик завантаження: ваше єдине достовірне показання стану продукту

Багато автоклавів контролюють завантаження рідини за допомогою датчика завантаження — який іноді називають датчиком синхронізації з вимірюванням завантаження (load sense timing probe) або датчиком LST (див. посібник Astell щодо того, що таке синхронізація процесу з вимірюванням завантаження, щоб дізнатися, як працює ця функція) — який вставляється у репрезентативну ємність через отвір у кришці пляшки. Пляшка з датчиком фактично стає контрольною пляшкою для всієї партії: саме її показники автоклав використовує, щоб визначити, коли фактично розпочалася стерилізація та як довго вона має тривати. Це робить розміщення датчика рішенням із реальними наслідками, а не рутинним кроком, який слід виконувати поспіхом.

Чому виникають проблеми при змішаних завантаженнях

Змішування пляшок різних розмірів в одній партії — це одна з найпоширеніших причин, через яку цикл стерилізації рідин непомітно проходить з помилками. Якщо малі й великі пляшки знаходяться разом, а зонд розміщений у малій пляшці, ця пляшка першою досягає температури стерилізації, і автоклав починає відлік часу витримки — тоді як більші пляшки ще не встигли нагрітися. Ці більші ємності можуть виявитися недостатньо стерилізованими, навіть якщо цикл завершився за розкладом.

Якщо ж розмістити зонд у найбільшій пляшці, виникає зворотна проблема: менші пляшки, які досягли температури раніше, перебувають у стерилізаційних умовах довше, ніж потрібно, і піддаються надмірній обробці — це особлива проблема для чутливих до температури середовищ, які під впливом надмірного тепла можуть карамелізуватися або змінювати рН. Надійним рішенням є забезпечення якомога більшої однорідності за розміром та об’ємом завантажених рідин, а в тих випадках, коли змішування дійсно неможливо уникнути, слід розміщувати зонд у предметі, що нагрівається найповільніше, а ні в якому разі не в тому, що нагрівається найшвидше.

Що насправді відбувається під час циклу обробки рідин

Розуміння етапів циклу обробки рідин пояснює, чому наведені вище деталі мають таке велике значення:

1. Вільне випаровування. Цикл починається при температурі близько 100 °C, витісняючи повітря з камери та даючи завантаженню можливість швидше нагрітися до температури камери.
2. Підвищення тиску та нагрівання. Після завершення вільної парової обробки клапан закривається, і автоклав підвищує тиск та температуру до заданого значення стерилізації — зазвичай 121 °C протягом 15 хвилин, хоча це залежить від протоколу та чутливості середовища до нагрівання.
3. Перевищення та утримання. Оскільки рідина нагрівається повільніше, ніж металева камера навколо неї, контролер може ненадовго підвищити температуру камери вище заданого значення — приблизно до 123 °C — щоб рідина швидше нагрілася. Як тільки датчик завантаження підтвердить, що сама рідина досягла цільової температури, контролер стабілізує температуру камери трохи вище заданого значення, щоб завантаження залишалося при температурі 121 °C або вище протягом усього часу стерилізації.
4. Охолодження. Багато систем охолоджуються природним чином до температури трохи вище 100 °C, після чого вмикаються вентилятори. Завантаження не можна відкривати, доки його власна температура — а не лише температура камери — не опуститься нижче приблизно 80 °C. У цей момент, одягнувши термостійкі рукавички та відповідний захист для обличчя, пляшки можна безпечно виймати.

Швидше охолодження вимагає власних заходів безпеки

Охолоджувальні кожухи або внутрішні вентилятори камери прискорюють заключний, часто найповільніший, етап циклу стерилізації рідин. У разі наявності цих елементів також необхідна система повітряного баластування для контролю різкого падіння тиску в камері під час охолодження завантаження. Без неї рідина всередині герметичних або частково герметичних ємностей може закипіти та вилитися під дією зниженого тиску, що виникає внаслідок швидкого охолодження — перетворюючи функцію, що економить час, на ризик розливу. Дивіться супровідний посібник компанії Astell про п’ять способів охолодження завантаження в автоклаві, щоб дізнатися, як ці компоненти взаємодіють між собою.

Короткий перелік заходів з усунення несправностей, пов’язаних із рідким завантаженням

• Цикл завершено, але результати для різних пляшок виглядають неоднаковими? Спочатку перевірте однаковий об’єм наповнення та однаковий об’єм пляшок.
• Середовище википає під час виймання? Переконайтеся, що встановлена та функціонує система повітряного баласту, якщо використовується швидке охолодження.
• Підозрюєте, що частина завантаження недостатньо оброблена? Перевірте, де був розміщений датчик завантаження відносно найбільшої або найповільніше нагрівальної ємності.

Частина друга: Цикли утилізації та відходів

Партії для утилізації та відходів мають репутацію найпростішої категорії роботи автоклава — матеріал усередині знищується, а не консервується, тому виникає спокуса запустити автоклав на максимальних налаштуваннях і перейти до інших справ. Це працює, але рідко є найефективнішим методом, а «цього разу спрацювало» — це занадто низька планка для процесу, вся мета якого полягає в тому, щоб зробити забруднений матеріал безпечним для поводження.

Справжнє випробування при обробці відходів полягає не стільки в хімічних, скільки в структурних особливостях: мішки, рукавички, трубки та чашки Петрі утворюють складну геометрію переплетених форм, у яких утворюються повітряні кишені, а затримане повітря блокує потік пари, від якого залежить стерилізація.

Вибір та підготовка мішка

Почніть із використання відповідних мішків, сумісних з автоклавом. Інстинктивне бажання щільно закрити мішок для відходів, як мішок для сміття, тут працює проти вас — з точки зору автоклавування, чим відкритіший мішок, тим краще. Залиште мішок відкритим або вільно зберіть верхню частину та зафіксуйте її стрічкою для автоклаву так, щоб у отвір все ще можна було просунути пальці. Це дозволяє повітрю вільно виходити, а пару — вільно надходити, замість того, щоб перетворювати мішок на герметичну кишеню із затриманим повітрям, що ізолює.

Зменшення ризику: контейнер Morrison

Мішки для відходів слід розміщувати всередині контейнера «Моррісон» або аналогічного жорсткого кошика для автоклаву з водонепроникним дном та перфорованою центральною зоною. Якщо мішок розірветься під час циклу — що трапляється через гарячий пластик та зміщення вантажу — контейнер уловлює розливи та запобігає потраплянню забрудненого матеріалу на полиці, підлогу камери або нагрівальні елементи знизу. Перфорація дозволяє парі досягати дна та центру вантажу, замість того, щоб рідина накопичувалася, не пропускаючи пару.

Вставте завантажений контейнер у камеру, залишивши навколо нього простір для вільної циркуляції пари, і уникайте спокуси розмістити ще один мішок, ніж дозволяє простір. Перевантаження — одна з найпоширеніших причин низької ефективності циклу стерилізації: воно погіршує проникнення пари та уповільнює видалення повітря з усього вантажу, а не лише з додаткового предмета.

Де не слід розміщувати датчик завантаження

На відміну від циклів обробки носіїв, у циклах утилізації зазвичай не використовують датчик завантаження всередині самих відходів. Не вдавлюйте датчик у мішок — гарячий пластик може розплавитися навколо нього, ускладнивши його вилучення та потенційно пошкодивши датчик. Під час циклів утилізації датчик зазвичай надійно розміщують збоку контейнера Morrison, а контролер відстежує стан камери, а не намагається зчитати показники з репрезентативної точки всередині нерівномірного, непередбачуваного завантаження.

Що відбувається під час циклу утилізації

Цикли утилізації призначені для таких предметів, як чашки Петрі, рукавички, серветки та загальні забруднені лабораторні відходи, і зазвичай проводяться при температурі 121 °C протягом щонайменше 15–20 хвилин.

1. Вільне випаровування. Цикл починається при температурі близько 95–100 °C, що дозволяє температурі відходів вирівнятися з температурою камери та, що надзвичайно важливо, сприяє видаленню повітря зсередини пакетів і навколо завантаження.
2. Стерилізаційна пауза. Автоклав нагріває камеру до температури близько 121 °C і утримує її на цьому рівні протягом 15–20 хвилин або довше, залежно від протоколу та розміру завантаження — для більш щільних або об’ємних відходів може знадобитися значно більше часу, і перевірені часи витримки завжди повинні мати пріоритет над цими загальними показниками.
3. Охолодження. Оскільки контроль базується на температурі камери, а не на датчику завантаження, цикли обробки відходів часто охолоджуються швидше, ніж завантаження з культурами — охолоджувальні вентилятори зазвичай вмикаються раніше, швидше знижуючи температуру камери та її вмісту до безпечного рівня для відкриття.

Де передові функції виправдовують свою вартість

Автоклави, оснащені вакуумною системою, можуть суттєво покращити видалення повітря саме з відходів, використовуючи імпульсний вакуум для більш інтенсивного витіснення застряглого повітря, ніж це можливо лише за допомогою вільного випаровування. Це має найбільше значення там, де обсяги відходів великі або геометрія завантаження є особливо незручною — контейнер із різноманітними пластиковими виробами та рукавичками отримує значно більшу користь від активного видалення повітря, ніж завантаження з простих скляних виробів. Дивіться супровідний посібник Astell щодо діагностики та скорочення тривалості циклу автоклава, щоб дізнатися, як видалення повітря вписується в загальну картину ефективності циклу.

Питання сортування та дотримання вимог

Змішування рідин у пляшках із відходами у мішку або спроба обробляти біологічно небезпечні відходи в одній партії з звичайними загальними відходами суперечить описаним вище ретельним крокам з видалення повітря та може спричинити проблеми з дотриманням вимог, які не мають нічого спільного з самим автоклавом. Якщо партія містить матеріали підвищеного ризику, заходи щодо дотримання вимог CAT III, такі як фільтрація через фільтри HEPA, стають обов’язковою умовою, а не додатковою опцією, і це має бути відображено у технічних характеристиках обладнання, а не обходитися на етапі завантаження.

Короткий перелік дій для усунення несправностей у завантаженні відходів

• Мішки виходять лише частково обробленими поблизу центру завантаження? Перш ніж припускати проблему з тривалістю циклу, перевірте, чи не переповнено завантаження та чи правильно запечатані мішки.
• Зонд пошкоджений або його важко витягнути після циклу? Переконайтеся, що його було розміщено поруч із контейнером «Моррісон», а не всередині мішка.
• Виявлено розриви або витоки після відкриття камери? Переконайтеся, що для кожного циклу видалення відходів використовується контейнер «Моррісон», а не відкритий кошик.