鄭偉，秦英，江慶華

（電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 四川省腫瘤醫(yī)院 a.消毒供應(yīng)中心；b.護(hù)理部，四川 成都 610041）

消毒供應(yīng)中心對(duì)可復(fù)用醫(yī)療器械的處理過(guò)程包括了從回收到發(fā)放10個(gè)步驟，其中清洗是去除醫(yī)療器械上污物的過(guò)程，可以減少器械上的有機(jī)物和微生物數(shù)量，是消毒和滅菌合格的重要前提。清洗過(guò)程中，器械的管腔、關(guān)節(jié)、齒牙和精密器械的復(fù)雜構(gòu)造加大了清洗的難度，手工清洗難以達(dá)到理想的效果，超聲清洗作為高效的機(jī)械清洗方式，在消毒供應(yīng)中心得到了廣泛的使用[1]。超聲清洗的機(jī)理是“空化效應(yīng)”，空化效應(yīng)是指超聲波在液體中傳播時(shí)引起微小氣泡的生長(zhǎng)、振蕩和潰滅的過(guò)程，氣泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的高溫、高壓、微射流和沖擊波能夠有效去除器械上的污物[2-3]。關(guān)于超聲清洗時(shí)器械在液面下的擺放位置，世界衛(wèi)生組織 《衛(wèi)生機(jī)構(gòu)醫(yī)療器械的去污和再處理》（2016版）[4]、亞太感染控制學(xué)會(huì)《衛(wèi)生機(jī)構(gòu)醫(yī)療器械消毒和滅菌指南》（2017版）[5]和我國(guó)衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《醫(yī)院消毒供應(yīng)中心 第2部分：清洗消毒及滅菌技術(shù)操作規(guī)范》（2016版）[6]中要求“完全浸沒(méi)在溶液中”，但并未推薦具體的擺放位置，國(guó)內(nèi)消毒供應(yīng)中心在超聲清洗時(shí)器械的擺放按照上述標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。同時(shí)，國(guó)內(nèi)有學(xué)者推薦在超聲清洗時(shí)器械應(yīng)擺放在液面下3 cm以下位置[7]。鋁箔腐蝕法是利用空化效應(yīng)會(huì)擊穿鋁箔的原理來(lái)記錄超聲清洗時(shí)空化效應(yīng)強(qiáng)度分布的一種方法，因其成本低、操作簡(jiǎn)便和結(jié)果可視化得到廣泛的運(yùn)用[8-10]。鋁箔腐蝕法只能定性判斷空化效應(yīng)的強(qiáng)度，結(jié)合Matlab[11-12]或Octave軟件對(duì)腐蝕后鋁箔的圖像進(jìn)行處理可以實(shí)現(xiàn)空化效應(yīng)的定量評(píng)價(jià)。針對(duì)多個(gè)文獻(xiàn)在超聲清洗時(shí)推薦的不同器械擺放位置，本研究結(jié)合Octave軟件和鋁箔腐蝕法定量評(píng)價(jià)了超聲清洗時(shí)液面下不同位置的空化效應(yīng)強(qiáng)度，以期為超聲清洗時(shí)器械的擺放位置提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 本研究試驗(yàn)材料主要包括超聲波清洗機(jī)、鋁箔和多酶清洗劑。德國(guó)艾爾瑪牌超聲波清洗機(jī)，型號(hào)S300H，換能器（7個(gè)）均勻分布 在水槽底部，超聲功率300 W，頻率37 kHz，水槽長(zhǎng)50 cm，寬30 cm，高20 cm，配套的清洗籃筐距離水槽底3 cm。市售鋁箔，厚度15 μm。3M牌手工專(zhuān)用強(qiáng)效多酶清洗液，規(guī)格2 L/桶。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備 （1）超聲波清洗機(jī)水槽內(nèi)加水22 L，液面高度約16 cm，加熱至40℃，加入多酶清洗劑110 mL（比例為 1∶200），運(yùn)行脫氣程序。 （2）將鋁箔裁剪成15 cm×15 cm規(guī)格30張。（3）制作固定鋁箔的支架：由1根橫桿和2個(gè)限位器組成，橫桿平行于水槽長(zhǎng)邊固定在超聲清洗機(jī)頂部中間位置，通過(guò)反折部分鋁箔可以將鋁箔懸掛在橫桿上，2個(gè)限位器（每個(gè)限位器由2根豎桿組成，可以將鋁箔夾在2根豎桿之間）在兩側(cè)限制試驗(yàn)中鋁箔在水中的飄動(dòng)，固定支架可以確保試驗(yàn)中鋁箔沿水槽中心長(zhǎng)軸垂直放入液面。（4）進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)確定鋁箔在超聲中的暴露時(shí)間，暴露時(shí)間90 s時(shí)鋁箔腐蝕面積便于觀察（腐蝕面積足夠大便于觀察，同時(shí)沒(méi)有大到使鋁箔發(fā)生帶狀斷裂而不利于后續(xù)操作），故暴露時(shí)間定為90 s。

1.2.2 試驗(yàn)過(guò)程 將裁剪好的1張鋁箔固定在支架上，入水深度約為8.5 cm，啟動(dòng)超聲運(yùn)行90 s，取出鋁箔，編號(hào)后放入60℃的熱風(fēng)干燥柜中干燥后取出保存。再更換裁剪好的鋁箔進(jìn)行下一次試驗(yàn)，累計(jì)進(jìn)行30次試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后清潔水槽，徹底清除脫落的鋁箔碎屑。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 不同區(qū)域鋁箔腐蝕面積的百分比 把干燥后的鋁箔裁剪成8 cm×8.5 cm規(guī)格 （鋁箔底邊中點(diǎn)向兩側(cè)各取4 cm為寬度，底邊向上取8.5 cm為高度，因8 cm約為單個(gè)換能器空化區(qū)域的寬度，8.5 cm約為鋁箔入水的高度），在完全黑暗的環(huán)境中，把鋁箔平鋪在平整的白色光源上，用三腳架固定好手機(jī)進(jìn)行照片采集（小米手機(jī)11，夜景模式），把照片中鋁箔以外的部分裁剪掉，再通過(guò)Photoshop軟件將裁剪后的照片鋪滿(mǎn)在尺寸為945像素×1004像素的畫(huà)布上（該畫(huà)布與鋁箔尺寸8∶8.5的比例相同，同時(shí)便于Octave軟件運(yùn)算），接下來(lái)把30張圖片分別導(dǎo)入到Octave 6.4.0，使用mat2gray和rgb2gray命令進(jìn)行預(yù)處理，最后閾值設(shè)定為0.5進(jìn)行二值化處理[12]，每張經(jīng)過(guò)二值化處理后的圖片會(huì)生成一個(gè)大小為945×1004的表格，每個(gè)格子由0或1填充，其中0代表黑色，1代表白色。將圖片從上到下均分A、B、C、D為4個(gè)區(qū)域（每個(gè)區(qū)域包含1個(gè)條帶狀的腐蝕區(qū)域，見(jiàn)圖1），每個(gè)區(qū)域的尺寸為945像素×251像素，計(jì)算每個(gè)區(qū)域鋁箔腐蝕面積占該區(qū)域的百分比 （包含1的格子數(shù)占總格子數(shù)的比例）。

圖1 二值化后的圖片、分區(qū)和波腹位置示意圖

1.3.2 超聲波在溶液中的波長(zhǎng)（λ） A、B、C、D 4個(gè)區(qū)域均對(duì)應(yīng)著1個(gè)由0和1組成的945列×251行的表格，在這251行中，設(shè)定其中1最多的行處在空化效應(yīng)駐波的波腹位置（波腹空化效應(yīng)最強(qiáng)烈，鋁箔腐蝕最嚴(yán)重，相應(yīng)的 1 會(huì)最多），用 a、b、c、d 表示，結(jié)合像素和實(shí)際距離的關(guān)系（1004像素=8.5 cm）分別計(jì)算ab、bc、cd之間的距離，根據(jù)駐波的特點(diǎn)，ab=bc=cd=λ/2[13]，ab、bc 和 cd 的均值乘以 2，即為 λ，見(jiàn)圖1、圖2。

圖2 液體中駐波示意圖

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0分析數(shù)據(jù)。計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，如果有1組計(jì)量資料不服從正態(tài)分布，則所有計(jì)量資料均采用中位數(shù)和四分位數(shù)M（P25，P75）描述，以便于比較不同組間的差異。多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，兩兩比較采用Bonferroni校正法調(diào)整顯著性值。檢驗(yàn)水準(zhǔn) α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 不同區(qū)域鋁箔腐蝕面積的比較 鋁箔靠近水槽底部的區(qū)域其腐蝕面積更大。A、B、C、D區(qū)域鋁箔腐蝕面積不全相同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。組間兩兩比較，A、B區(qū)域的鋁箔腐蝕面積小于C、D區(qū)域，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見(jiàn)表2。

2.2 超聲在溶液中的λ 每張圖片包含ab、bc、cd 3 個(gè)數(shù)據(jù)，ab、bc、cd 均為波腹間的距離，30 張圖片共收集90個(gè)數(shù)據(jù)，其均值為2.13 cm，因?yàn)椴ǜ怪g距離為λ/2，故λ=2×2.13=4.26 cm。計(jì)算超聲在清洗溶液中的波長(zhǎng)，為超聲清洗時(shí)器械的擺放提供具體的位置。

表1 不同區(qū)域鋁箔腐蝕面積的比較[M（P25，P75），%]

表2 不同區(qū)域鋁箔腐蝕面積的兩兩比較

3 討論

3.1 超聲清洗時(shí)液面下空化效應(yīng)強(qiáng)度與深度呈正相關(guān) 本試驗(yàn)中超聲清洗機(jī)的換能器位于水槽底部，A、B、C、D區(qū)域與換能器的距離不斷縮短，結(jié)果中A、B區(qū)域的空化效應(yīng)強(qiáng)度低于C、D區(qū)域，說(shuō)明超聲清洗時(shí)空化效應(yīng)的強(qiáng)度隨著與換能器的距離增加而減弱，與多項(xiàng)研究的結(jié)果相同[14-15]。消毒供應(yīng)中心使用的大多數(shù)超聲清洗機(jī)的換能器位于清洗水槽底部，超聲清洗時(shí)液面下空化效應(yīng)強(qiáng)度與深度呈正相關(guān)，故在超聲清洗時(shí)，器械應(yīng)盡量放在更低的位置，以獲得更好的清洗效果。盡管推薦器械擺放的位置越低越好，但不能接觸水槽底部[16]，最低應(yīng)擺放在超聲清洗機(jī)自帶的清洗籃筐上，這是因?yàn)椋?）器械直接與水槽底面接觸產(chǎn)生的摩擦?xí)鹚鄄馁|(zhì)的損壞。（2）距離換能器λ/2以?xún)?nèi)區(qū)域的空化效應(yīng)均勻性差，換能器正上方空化效應(yīng)強(qiáng)度過(guò)大，而周?chē)鷱?qiáng)度驟減[17]，會(huì)導(dǎo)致器械的損壞和局部清洗失敗。

3.2 器械擺放的最高位置應(yīng)為液面下λ/8處 超聲波在媒質(zhì)中傳播存在反射、折射和散射等物理現(xiàn)象，對(duì)于功率超聲而言，液體和空氣的分界面是絕對(duì)“軟”界面，換能器從水槽底部向液面發(fā)出聲波，聲波在液面處會(huì)發(fā)生全反射，入射波和反射波頻率和振幅相同，方向相反，兩列波疊加形成駐波[11，14]，空化效應(yīng)最強(qiáng)的位置稱(chēng)為波腹（振幅最大），沒(méi)有空化效應(yīng)的位置稱(chēng)為波節(jié)（振幅為0）[13]，液面高度不變的情況下波腹和波節(jié)的位置不會(huì)改變，波節(jié)處為超聲清洗的盲區(qū)[14]。相鄰的波腹和相鄰的波節(jié)距離相等，均為λ/2[13]，液面處恒定為波節(jié)，與最近的波腹距離為λ/4，波節(jié)處（液面）無(wú)空化效應(yīng)，波腹處空化效應(yīng)強(qiáng)度最大（液面下λ/4），故超聲清洗時(shí)器械最高可以放在距液面λ/8處，此處避開(kāi)了第一個(gè)波節(jié)，同時(shí)處于空化效應(yīng)區(qū)域內(nèi)，見(jiàn)圖2。本研究的超聲換能器頻率為37 kHz，根據(jù)波長(zhǎng)=波速/頻率公式，波速取1 530 m/s[17]，求得波長(zhǎng)為4.14 cm，略小于本研究計(jì)算出的4.26 cm，可能與換能器性能、頻帶寬度、溶液溫度、成分和試驗(yàn)誤差有關(guān)，都取1/8，差異僅為0.015 cm，該差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)論無(wú)影響。消毒供應(yīng)中心常用的超聲清洗機(jī)頻率為35～45 kHz，根據(jù)波長(zhǎng)計(jì)算公式可得波長(zhǎng)為3.33～4.29 cm，其1/8為0.42～0.54 cm，便于實(shí)際操作，推薦超聲清洗時(shí)器械擺放的最高位置為液面下0.5 cm處。

4 結(jié)論及本研究的不足

綜上所述，消毒供應(yīng)中心在進(jìn)行超聲清洗時(shí)應(yīng)將器械擺放在較低位置，盡量靠近清洗籃筐擺放，最高不應(yīng)高于液面下0.5 cm位置，從而提高清洗效果，確保清洗質(zhì)量。本研究的不足之處在于僅為試驗(yàn)研究，今后還需進(jìn)行醫(yī)療器械的清洗實(shí)踐，以確定本研究的實(shí)際應(yīng)用效果。