探讨臭氧气体对呼吸机内部管道消毒的应用效果

黄小坪，许旭光，陈葆莉，李桂明，许光，何卓勋

（1.广州市番禺区中心医院设备科，广东 广州 511400；2.佛山市第一人民医院，广东 佛山 528000；3.广东省基层医药学会医疗器械管理分会，广东 广州 511400）

1 研究目的

呼吸机对治疗新冠肺炎危重患者有重要作用，但传染性患者在使用呼吸机时，呼吸机及其相关附件容易被携带有病原体的飞沫或气溶胶的传播所污染，这是一种高风险院感传播途径。当患者呼吸、咳嗽或打喷嚏时，飞沫会从患者的口腔和鼻子喷出，粒径较大的飞沫会沉降，粒径较小的颗粒将长时间悬浮在空气中。又因室内换气率低等原因，传染源产生的微生物颗粒极易在室内富集，根据呼吸机设备原理若此类颗粒漂浮在呼吸机周边，这些微生物颗粒容易从涡轮压缩机吸气口被吸进呼吸内部结构管道，内部结构管道难以清洗消毒具有较高的感染风险。有数据显示，9%～40%的呼吸道感染与呼吸机的使用有关，目前，呼吸机使用后的消毒管理主要集中在呼吸机外部管道的消毒，由于呼吸机内部管道含有各种精密电子元件很难拆卸，因此，对呼吸机内部管道的消毒研究较少，常规消毒方法无法彻底消毒。本研究的目的是采样分析呼吸机内部结构管道是否存在院感传染风险的可能性，论证使用臭氧进行呼吸机内部结构管路消毒是否有效，探讨呼吸机内部结构管路是否需要消毒的必要性。

2 材料与方法

2.1 消毒必要性论证

呼吸机有外部与内部管道的区别，目前，对呼吸机气路管路的消毒主要是指呼吸机外部管道的消毒，对呼吸机内部管道的消毒方法研究较少。外部管道由呼吸机外部管道、加湿罐、积水杯、面罩、细菌过滤器等组成。呼吸机的外管易安装和拆卸，目前消毒方法较为成熟。呼吸机内部管道整合在主机内部，除内部管道外，还包括各种精密部件，如涡轮压缩机（气泵）、空氧混合腔、流量传感器、压力传感器、电磁阀、单向阀等部件，需要经过培训的专业人士才能拆装。

虽然呼吸机的进气口和排气口都安装了过滤器，可以过滤呼出气体中99%的颗粒物，但使用呼吸机后，大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎杆菌、金黄色葡萄球菌和鲍曼不动杆菌等多种病原微生物可以在呼吸机上长期存活。据报道，金黄色葡萄球菌可在呼吸机管中存活7个月，肺炎克雷伯菌可存活30个月，铜绿假单胞菌可存活16个月，鲍曼不动杆菌可存活5个月。这些病原微生物消毒灭菌不彻底是呼吸机使用过程中医院感染的重要原因。因此，在呼吸机的日常维护中，对内部管道进行消毒是非常必要的。

2.2 臭氧气体消毒方法

呼吸机的内部管道位置结构复杂且难以拆卸，常规消毒方法难以实施。既要考虑消毒效果的有效性，又要兼顾消毒过程对电子元器件安全性的影响。呼吸机内部管道由于电子设备的特殊性应避免用水冲洗、喷雾、高温熏蒸等方式消毒，所以选择气体消毒，拟用臭氧气体对呼吸机内部管道类似烟熏方式进行消毒，对设备损害最少，臭氧是一种制造方便、低廉有效、环保的消毒气体。臭氧是通过臭氧发生器现产现用，无论是气体或液体都具有广谱、高效的杀菌作用，臭氧作为消毒剂可以广泛杀灭各种病原体和致病微生物，包括细菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）、各类细胞芽孢、真菌以及病毒（如肝炎病毒、流感病毒、诺如病毒和冠状病毒等），臭氧在空气中以小分子形式存在,作用快速,分解也快,并且作用后能自然分解而不留任何有害残留物，这是选择臭氧作为空气消毒的重要原因。

2.3 消毒空间设计

本试验设置了一个1m3的密闭空间（箱体）可放置一台呼吸机，配置臭氧气体发生器、臭氧传感器、定时器、电源插排、模拟肺、呼吸回路管道、门。箱体外有一个臭氧气体发生器（使用深圳赛德立ST-2BU床单位臭氧消毒器，产品臭氧输出量为≧400mg/m³）通过管道将臭氧气体喷入箱体内空间，箱体内设置一个220V电源插排（为呼吸机提供电源）、臭氧探头（可观察臭氧浓度），且箱体外放置定时器（用于消毒计时使用）。按《医疗机构消毒技术规范》WS/T367-2012提到臭氧空气消毒在封闭空间内、无人状态下，在密闭空间内，相対湿度70%，采用60mg/m³浓度的臭氧，作用60～120min，对表面自然菌的杀灭率达到99%。

2.4 采样方法

对呼吸机内部气路消毒前后的采样方法，需要探索一种快速简便的检测方法。目前，对呼吸机内部管道拆卸后，用拭子取样分析是最准确检测方式，但是，取样过程烦琐，不同牌子设备不同结构部件组成难以统一，且组装过程容易造成二次感染；美国CDC公布的针对呼吸机相关肺炎的指南中明确指出，不建议对呼吸机内部气路系统进行常规的拆卸消毒。因此，拟对呼吸机的进气口（机器背面或侧面的涡轮压缩机吸气口）和出气口进行微生物检测是比较简单便捷且合理的检测方法，通过对呼吸机进气口和出气口拭子取样并进行微生物培养，是一个可靠的检测方法。菌落总数用来判定呼吸机管道被细菌污染的程度及卫生质量，它反映呼吸机管道是否符合卫生要求，以便对被检样品做出适当的卫生学评价。菌落总数的多少在一定程度上标志着医疗器械卫生质量的优劣。

2.5 试验步骤

消毒前：分别采样呼吸机进气口和出气口，保存标本。打开箱体，将呼吸机推入一个密闭空间箱体内，呼吸机插上电源与接上呼吸管道、模拟肺，呼吸机开机，将氧浓度设置为21%（即无须外接氧气），设置常规运作模式（不指定IPPV PCV、SIMV、CPAP模式），设置常规潮气量、频率、呼末压力等，开始运行，此时，呼吸机处于自主运行状态，关上箱体门。

消毒中：启动外置的臭氧发生器，臭氧输出量为≥400mg/m³，使臭氧气体吹进箱体内。按照呼吸机工作原理简单，呼吸机吸入周边空气经过涡轮压缩机（气泵）按已设定的潮气量（气体体积）、压力、频率输出给终端（患者模拟肺），涡轮压缩机（气泵）按固定模式运作不断吸入、吹出。呼吸机的涡轮压缩机吸入箱体内空气进入呼吸机内部管道，再定频定量定压输出到外部管道，此时，呼吸机不断吸入臭氧消毒气体，又经内部-外部管道再呼出形成一个气体消毒循环，类似一个吸入外部臭氧气体流经内部各管道和部件的一种流程，能全流程消毒呼吸机内部管道、电磁阀、传感器、混合腔体等部件。当臭氧浓度传感器臭氧浓度达到60mg/m³时对自然菌的杀灭率达到99%，启动定时器开始计时，持续消毒60min。时刻关注臭氧传感器数据动态保持箱体内臭氧浓度稳定60mg/m³左右。

消毒后：60min计时到，关闭臭氧发生器电源，静待20min等待臭氧解析，此时，呼吸机还在运作中，不断呼出内管道残余臭氧气体，留意臭氧传感器数据为0mg/m³后，打开箱体关闭呼吸机电源，将呼吸机推出箱体，此时，整个消毒程序完毕。再分别采样呼吸机进气口和出气口，标记并保存标本。

3 试验结果

本试验抽取了心胸科、呼吸科、急诊科、ICU等部门在用的11台呼吸机，根据《医院消毒卫生标准》GB15982-2012进行采样与分析，每台机分别采样消毒前后的出气口、进气口共44个标本进行菌落总数对比。

试验数据显示，在未消毒前，呼吸机内部管道（进气口、出气口）菌落总数均超过《医疗机构消毒技术规范》WS/T367-2012规定的中度危险性医疗器材要求菌落总数≤20CFU/件；消毒后呼吸机内部管道（进气口、出气口）菌落总数均低于20CFU/件。

据统计学分析，秩结果给出二者的差值，正秩个案数有0个，负秩个案数有22个，绑定值为0，负秩的平均值为11.5，P值为0，小于显著性水平（a=0.05），故可认为呼吸机消毒前后的细菌菌落数有显著性的差异。检测结果证明，细菌数低于标准值20，消毒方法有明显效果。结果表明，该臭氧机在1立方密闭箱中产生的臭氧浓度随机器运行时间增加而升高，运行10min后臭氧浓度超过60mg/m³，运行60min时，臭氧对微生物的灭活均可达99%以上。臭氧与微生物接触时间越长,杀菌效果越好，消毒结果达到菌落总数≤20CFU/件（CFU/g或CFU/100cm2）和不得检测致病性微生物的要求。

4 讨论

与以往文献相比有较大的创新性进展，具体如下：

（1）陈学斌等在《呼吸机内部气路系统消毒的可行性分析》主要在理论上论述呼吸机内部气路系统消毒所面临的问题及对策、呼吸机内部气路消毒的可行性。本文在此基础上进行实质性的操作，创新性地提出在一个密闭箱里由呼吸机自运行模式状态下，通过自吸臭氧气体一体化全流程消毒内外呼吸管道，并通过采样检测消毒前后的菌落总数作为实验结果依据，实质性证明，气体消毒是呼吸机内部气路系统消毒的可行方法，进一步加强对呼吸机内部气路系统的消毒的研究。

（2）吴淑红等在《呼吸机管路清洗消毒效果的研究》主要在呼吸机外部回路管道的消毒效果进行研究，缺乏对内部管道的研究，对呼吸机内部管道消毒的重要性研究欠缺。本文在呼吸机内部管道进行一序列消毒的可行性论证，并凭借医学工程师维修经验深入分析呼吸机内部管道进行结构原理，依据医疗消毒技术规范有理有据推动呼吸机内部管道消毒方法的实施，消毒检测结果符合医疗卫生技术规范，证明消毒效果有效可行。

5 结语

从临床工程师角度对呼吸机内部管道剖析与消毒论证，突破性实验将呼吸机设置在一个密闭的空间内充满臭氧气体，创新性提出呼吸机在自主运行状态下自吸入消毒气体进行全流程全管道的消毒模式，通过采样消毒前消毒后的样本，检测证明消毒有效。本研究对呼吸机内部管道消毒设想仅为试验性过程，随着呼吸机的应用，其引起的院内感染的报道越来越多，呼吸机使用后的消毒也备受关注，有利于推动呼吸机内部管道消毒机设备市场的研究和生产。