环氧乙烷灭菌效果化学指示物测试 - 中析研究所生物检测中心

环氧乙烷灭菌效果化学指示物测试详解

化学指示物（Chemical Indicators, CIs）是环氧乙烷（EO）灭菌过程监测的关键工具，用于快速、直观地确认灭菌关键参数（主要是灭菌剂浓度、温度、湿度、时间）是否达到预设要求。它提供灭菌循环物理参数是否达标的即时视觉证据，是灭菌过程放行的重要依据之一。

一、化学指示物工作原理

该类指示物核心为 特殊的化学油墨或染料。其设计原理基于环氧乙烷灭菌过程的物理化学反应：

关键参数触发反应： 在灭菌循环中，当指示物暴露于特定的 温度、湿度、足够的环氧乙烷气体浓度并维持特定时间 后，其内部的化学物质会发生不可逆的物理或化学变化。
颜色变化（最常见）： 绝大多数指示物通过明显的 颜色变化 来显示结果（例如：从黄色变为绿色/蓝色，或从粉红色变为棕色/灰色）。
其他变化形式： 少数指示物可能通过染料的移动（窗口式）或特定符号的显色来指示结果。

二、常用化学指示物类型

根据ISO 11140国际标准，用于环氧乙烷灭菌的化学指示物主要分为以下几类：

过程指示物（Class 1）：
- 用途： 粘贴于每个待灭菌物品包外部。
- 功能： 仅区分物品包是否经过灭菌处理过程，防止未经灭菌与已灭菌物品混淆。不能证明灭菌效果。
- 变化： 通常通过灭菌柜内的热量或蒸汽（预处理阶段）触发变色。
单一参数指示物（Class 2）： 用于特定测试（如Bowie-Dick测试）检测预真空灭菌柜的空气排除效果（针对蒸汽灭菌，EO灭菌中不常用此类别）。
多参数指示物（Class 3, 4, 5）： 这是EO灭菌监测的核心。
- Class 3（单参数指示物）： 设计用于响应灭菌循环中的一个关键参数（通常是温度）。
- Class 4（多参数指示物）： 设计用于响应灭菌循环中的两个或更多个关键参数（通常至少包括EO浓度/暴露时间和温度）。这是目前应用最广泛的类型，提供比过程指示物更强的过程保证。
- Class 5（综合指示物）： 设计用于响应灭菌循环中所有关键参数（浓度、时间、温度、湿度），其预设的响应值（如终点时间/温度/浓度）接近或等同于该灭菌程序的设定值。它提供最高级别的化学指示物过程保证，最接近生物指示物的性能，但不能完全替代生物指示物。
循环记录图表（Class 6）：
- 仿真指示物（Emulating Indicators）： 响应值精确设定为特定灭菌周期的参数（如特定的时间、温度、浓度组合）。
- 验证指示物（Verifying Indicators）： 响应值设定为特定灭菌周期参数加上一个安全余量（过度杀灭特性）。
- 用途： 用于日常监测，其性能经过严格验证，能更精确地反映特定灭菌周期是否达到所有关键参数要求。

三、环氧乙烷灭菌化学指示物测试流程

准备工作：
- 根据待灭菌物品的种类、包装方式和灭菌程序要求，严格遵循制造商的说明书选择合适的类别（推荐Class 4, 5, 6）和型号的化学指示物。
- 检查指示物外观是否完好，未过期。
- 记录指示物批号、有效期、装载编号等信息。
放置指示物：
- 挑战性位置： 这是最关键的一步。指示物必须放置在灭菌柜内以及物品包内最难被环氧乙烷穿透、最难达到灭菌条件的部位。常见的挑战性位置包括：
  - 大型器械管腔内部（使用管腔挑战装置）。
  - 多层紧密包裹的物品包中心。
  - 灭菌柜排气口附近或制造商指定的冷点。
  - 大容量、高密度物品内部。
- 对照位置： 通常会在灭菌柜相对容易灭菌的位置（如靠近进气口）或灭菌包外部同时放置指示物作为对比参考。
- 数量要求： 每个灭菌周期、每个灭菌装载内，以及每个PCD（过程挑战装置）内都应放置足够的指示物。具体数量需参照相关灭菌规范和标准（如ISO 11135, AAMI ST41等）及机构内部规定。
运行灭菌循环：
- 正常装载物品并运行预设的环氧乙烷灭菌程序（包括预处理、加湿、灭菌剂注入、暴露、排气、通风/解析等阶段）。
- 化学指示物将全程暴露在灭菌环境参数中。
灭菌后处理与解析：
- 完成灭菌循环后，物品需要经过充分的通风/解析时间，以去除残留的环氧乙烷，确保使用安全。
- 化学指示物通常可以随物品一起解析，或按规定提前取出（需确保暴露充分）。必须严格按照指示物说明书的要求进行解析和干燥。
结果判读：
- 时机： 在指示物充分干燥并冷却至室温后（通常解析结束并放置一段时间后）。
- 方法： 在充足、均匀的白色光源下（推荐使用专用的判读灯箱），肉眼仔细对比指示物变化区域（如染料条、窗口）与参考色标（Pass/Fail区域）。
- 合格（Pass）： 指示物的颜色变化完全且均匀地达到预设的合格终点（如颜色变化区域完全进入“Accept”窗口，或颜色与参考Pass色标一致）。
- 不合格（Fail）： 指示物没有任何变化、变化不完全（如只有部分区域变色）、变色不均匀或变色达到了不合格终点（如颜色与参考Fail色标一致）。

四、结果解释与处理

化学指示物合格： 表明该指示物所放置位置的灭菌物理参数（浓度、时间、温度、湿度）达到了该指示物设计的最低要求。结合灭菌过程物理监测记录（温度、压力、湿度、时间、气体注入量等）均在合格范围内，可以认为该灭菌循环物理参数合格，物品可以放行使用（但最终无菌保证需结合生物监测结果）。
化学指示物不合格：
- 单个物品包内指示物不合格： 该物品包视为未灭菌成功，不得使用。必须调查原因（如包装过紧、指示物放置位置不当、包内存在大量吸湿材料、灭菌剂穿透受阻等）。
- 灭菌柜内挑战性位置（如PCD内）指示物不合格： 或 多个物品包内指示物不合格： 表明整个灭菌循环未能达到有效灭菌参数要求，存在重大风险。
- 处理措施：
  - 立即隔离： 整个灭菌装载内的物品均应视为未灭菌，立即隔离，不得使用。
  - 彻底调查： 必须启动偏差调查程序，全面检查灭菌设备运行记录、维护状态、装载方式、包装材料、指示物选择与放置、程序参数设置、环境条件、预处理效果、气源质量等。
  - 评估影响： 评估之前灭菌批次是否可能存在同样问题。
  - 重新灭菌或报废： 不合格批次物品根据调查结果和评估风险，决定是否可进行重新灭菌（需重新包装、放置新指示物）或必须报废处理。
  - 设备维护与验证： 在问题查明并解决后，必须对灭菌设备进行必要的维护，并重新进行物理性能鉴定和生物指示剂挑战测试，确认设备性能恢复合格后，方可重新投入使用。

五、重要注意事项

非无菌保证： 化学指示物只能监测灭菌过程的物理参数是否符合要求，不能直接证明物品的无菌性。无菌性的最终确认必须依赖生物指示物（BI）的测试结果。
组合监测： 环氧乙烷灭菌效果的有效监测应采用 “物理监测（设备打印记录）+ 化学监测（化学指示物）+ 生物监测（生物指示物）” 的综合方法。三者缺一不可，相互补充。
遵循说明： 必须严格、完整地遵照化学指示物制造商提供的使用说明书进行操作，包括储存条件、有效期、放置要求、灭菌后处理、判读条件和标准等。
储存与管理： 化学指示物应在规定的温湿度条件下储存，避免阳光直射、化学污染和过度潮湿。建立有效的库存管理系统，确保先进先出，不使用过期产品。
人员培训： 所有操作、判读和管理化学指示物的人员必须接受充分的培训，并定期接受能力评估，确保正确理解和执行相关规程。

总结：

环氧乙烷灭菌化学指示物测试是确保灭菌过程物理参数达标的快速、有效手段。通过正确选择（推荐Class 4, 5, 6）、规范放置（挑战性位置）、严格执行操作流程和准确判读结果，可以及时发现灭菌过程中的偏差，防止不合格产品被误用，是医疗器械安全灭菌质量控制体系中不可或缺的关键环节。然而，必须牢记其局限性，必须与物理监测和生物监测结合使用，共同构成环氧乙烷灭菌效果保障的完整体系。

参考标准：

ISO 11140-1: Sterilization of health care products - Chemical indicators - Part 1: General requirements (医疗保健产品灭菌化学指示物第1部分：通用要求)
ISO 11140-3: Sterilization of health care products - Chemical indicators - Part 3: Class 2 indicator systems for use in the Bowie and Dick-type steam penetration test (针对蒸汽灭菌Bowie-Dick测试，EO不常用)
ISO 11140-4: Sterilization of health care products - Chemical indicators - Part 4: Class 2 indicators as an alternative to the Bowie and Dick-type test for detection of steam penetration (针对蒸汽灭菌，EO不常用)
ISO 11135: Sterilization of health-care products - Ethylene oxide - Requirements for the development, validation and routine control of a sterilization process for medical devices (医疗保健产品灭菌环氧乙烷医疗器械灭菌过程的开发、确认和常规控制要求)
GB 18279 / YY 0463 (中国国家标准/医药行业标准，等同采用ISO 11135)