任务二 常用物理消毒灭菌法
物理消毒灭菌法是常用的消毒灭菌方法之一，是利用物理因素如热力、光照、辐射、过滤等清除或杀灭病原微生物的方法，是一类历史悠久、应用广泛、效果可靠、发展快速的方法。
一、物理消毒灭菌法的共同特点
1.杀菌效果可靠，性能稳定 如热力、射线、电磁波等都是通过一定的专用设备所产生，以能量形式作用，对生物因子都有固定作用机制，这些都决定了它们可靠稳定的性能。
2.可以准确地控制剂量 由于它们由仪器设备生产，所以可以人为控制生产量，容易实现标化。
3.对自然环境无污染 用于杀菌的物理因子都会遵守能量守恒定律，不会转化成其他有害物质留在自然界，因而不污染环境。
4.便于生产、便于管理 物理消毒设备均可工业化生产，在使用寿命范围内，给予适当的维护即可以达到正常使用，可变因素少，外界影响相对比较容易控制。
5.便于操作自动化 用于消毒与灭菌的物理因子其产品形式都是仪器设备，几乎所有因子控制、条件控制、剂量控制和操作都可设定成全自动控制程序，为准确控制剂量和使用条件提供了方便。
二、物理消毒灭菌法
（一）热力消毒灭菌法
热力消毒灭菌法是一种应用历史久、效果可靠、应用广泛、使用方便的方法。热可以杀灭各种微生物。一般情况下，不同微生物对热的抗力强弱依次为：朊毒体＞肉毒杆菌芽胞＞嗜热脂肪杆菌芽胞、破伤风杆菌芽胞＞炭疽杆菌、产气荚膜杆菌＞乙型肝炎病毒、结核分枝杆菌、真菌＞非芽胞菌和普通病毒。
热对微生物杀灭的机制主要是对蛋白质的凝固和氧化、对细胞膜和细胞壁的直接损伤、对细菌生命物质核酸的作用等，从而导致其死亡。其分为干热法和湿热法两类。干热法含普通干热和远红外干热及碘钨灯热源干热；湿热法包括煮沸法、流通蒸汽法和压力蒸汽法。干热法和湿热法的主要特点见表4-2。
表4-2 干热法和湿热法的主要特点
1.干热灭菌 是由热源通过空气传导、辐射对物体进行加热，是在有氧而无水条件下作用于微生物。
（1）燃烧法：直接用火焰灭菌。是一种简单、迅速、彻底的灭菌方法。适用于：①不需保存的物品，如病理标本、尸体、废弃衣物、纸张及医疗垃圾等的处理，可在焚烧炉内焚烧或直接点燃；②微生物实验室接种环、试管口的灭菌，直接在火焰上烧灼；③急用某些金属器械（锐利刀剪禁用此法以免锋刃变钝）、搪瓷类物品时：灭菌前需洗净并干燥，金属器械可在火焰上烧灼20秒；搪瓷类容器可倒入少量95%以上的乙醇，慢慢转动容器后使乙醇分布均匀，点火燃烧直至熄灭。
注意事项：远离易燃、易爆物品；在燃烧时不得添加乙醇，不得将引燃物投入消毒容器中；贵重及锐利器械禁用燃烧法消毒灭菌。
（2）干烤法：利用专用密闭烤箱进行灭菌。适用于耐热、不耐湿、蒸气或气体不能穿透物品的灭菌，如油剂、粉剂和玻璃皿等的灭菌；不适用于纤维织物、塑料制品等的灭菌。干烤灭菌所需的温度和时间应根据物品种类和烤箱的类型来确定，一般为：160℃，2小时；170℃，1小时；180℃，0.5小时。
注意事项：①灭菌前处理：物品应清洁、玻璃器皿需保持干燥；②物品包装：体积通常＜10cm×10 cm×20 cm；粉剂、油脂类厚度＜0.7 cm；凡士林油纱条厚度＜1.3 cm；③装载要求：高度不超过烤箱内腔高度的2/3，物品包放置要在包与包之间留有0.5 cm以上的孔隙，不与烤箱底部及四壁接触；④有机物灭菌：温度＜170℃，以防碳化；⑤灭菌时间：从达到灭菌温度时算起，同时需打开进风柜体的排风装置，中途不可打开烤箱放入新的物品；灭菌结束时，需要待灭菌箱内温度降到40℃以下才可打开。
2.湿热灭菌
（1）压力蒸汽灭菌法：应用已有100多年的历史。因其是将蒸汽输入到专用灭菌器内处于很高的压力之下，所以可使蒸汽穿透力增强、温度提高，极大提高了杀菌效果。到目前为止，尚无任何一种消毒方法能完全代替压力蒸汽灭菌法。其主要特点是杀菌谱广、杀菌作用强、效果可靠、作用快速、无任何残余毒性、适用于包括液体在内的各种不怕热的物品的灭菌。
压力蒸汽灭菌设备根据排放其冷空气排除方法不同，分为下排气式压力蒸汽灭菌器和预真空（含脉动真空）式压力蒸汽灭菌器及正压排气灭菌器等不同类型；预真空（含脉动真空）式包括普通型和快速型。
1）下排气式压力蒸汽灭菌器：其原理是利用蒸汽比空气轻，通过向灭菌器内输送蒸汽由上层逐渐将冷空气挤压至下层排气口排出。但这种排气方式排气不太彻底，会残留少量冷空气，控制不好会影响灭菌效果。可分为手提式压力蒸汽灭菌器、小型台式灭菌器、立式压力蒸汽灭菌器和卧式压力蒸汽灭菌器4种类型。
2）预真空压力蒸气灭菌器：通过在灭菌前先将灭菌器柜式内冷空气抽去（可排除冷空气98%）达到灭菌目的，它排除冷空气比较彻底，高温氧化比较轻，可在更高的温度下（132～134℃）使用而不增加物品的损坏性。由于提高了温度，因而可缩短灭菌时间，提高工作效率。预真空压力蒸汽灭菌器多为卧式灭菌器（目前也有小型台式），分为单扉和双扉两种形式。
临床上，应根据待灭菌物品选择适宜的压力蒸汽灭菌器和灭菌程序，灭菌器的操作方法遵循使用说明，灭菌参数见表4-3。
表4-3 压力蒸气灭菌器灭菌参数
3）快速压力蒸汽灭菌器：是针对常规压力蒸汽灭菌器而言，比普通压力蒸汽灭菌器相对缩短了灭菌周期，为应急性医疗器械灭菌，以及门诊和特殊科室少量器械灭菌提供方便。其灭菌时间和温度与灭菌器种类、物品是否带孔有关，见表4-4。(https://www.daowen.com)
表4-4 快速压力蒸汽灭菌（132℃）所需最短时间
压力蒸汽灭菌法注意事项：①安全操作：操作人员要经过专训练，合格后才能上岗；严格遵守操作规程；设备运行前每日安全检查并预热，预真空灭菌器每日开始灭菌运行前还应空载进行B～D试验。②包装合适：包装前将待灭菌器械或物品清洗干净并擦干或晾干；包装材料和包装方法符合要求，器械包重量不宜＞7 kg，敷料包重量不宜＞5 kg；物品捆扎不宜过紧，外用化学指示胶带贴封，灭菌包每包内放置化学指示物。③装载恰当：使用专用灭菌架或篮筐装载灭菌物品，灭菌包之间留有空隙；宜将同类材质的物品置于同一批次灭菌，如材质不同，将纺织类物品竖放于上层，金属器械类放于下层；手术器械包、硬式容器应平放，盘、盆、碗等开口朝向一致并斜放，底部无孔的物品倒立或侧放。要求：下排气式压力蒸汽灭菌器的灭菌包体积不宜＞30 cm×30 cm×25 cm，装载体积＜柜室容量的80%；预真空压力蒸汽灭菌器的灭菌包体积＜30cm×30cm×50 cm，装载量＜90%，但大于柜室容量的10%。如使用脉动真空压力蒸汽灭菌器，装填量大于柜室容量的5%。④密切观察：灭菌时随时观察压力和温度变化并准确计时，加热速度不宜过快，只有当柜室的温度达到要求时开始计算灭菌时间。⑤灭菌后卸载：从灭菌器卸载取出的物品冷却时间应＞30分钟，温度降至室温时才能移动；每批次应检查灭菌是否合格，若灭菌不彻底或有可疑污染如破损、湿包、有明显水渍、掉落地上等则不作无菌包使用。⑥快速灭菌程序不应作为物品的常规灭菌程序。应急情况下使用时，只适用于灭菌裸露物品，使用卡式盒或者专用灭菌容器盛放。快速压力蒸汽灭菌后的物品4小时内使用，不应储存，无有效期。⑦定期监测灭菌效果。
压力蒸汽灭菌法效果监测：压力蒸汽灭菌同其他灭菌因子一样，受诸多因素的影响，譬如消毒设备的质量和故障、蒸汽质量、残留冷空气、物品包装或摆放不当等都会造成灭菌失败。为了避免由于灭菌的失败而造成医院内感染，加强对消毒效果监测是确保灭菌质量的可靠手段。①工艺监测：包括消毒设备故障检查，确保灭菌温度、灭菌压力、灭菌时间和蒸汽质量不出问题，灭菌物品处理必须正确，如灭菌物品的包装和包装材料及包的大小合适、灭菌包在灭菌器内摆放正确等。②化学监测：主要用在日常灭菌包灭菌效果监测。所用化学指示剂包括化学指示卡、化学指示胶带和B～D指示图等。通过观察化学指示物颜色的变化判定是否达到灭菌要求。分为包外、包内化学指示物监测，具体要求为灭菌包外应有化学指示物，高度危险性物品包内应于最难灭菌的部位放置包内化学指示物；采用快速压力蒸汽灭菌程序灭菌时，应直接将一片包内化学指示物置于待灭菌物品旁边进行化学监测。③生物监测：通常将含对热耐受力较强的非致病性嗜热脂肪杆菌芽胞的菌片制成标准生物测试包或生物PCD（灭菌过程挑战装置），或使用一次性标准生物测试包，放入标准试验包的中心部位或待灭菌容器内最难灭菌的部位，并设阳性对照和阴性对照，灭菌后取出培养，如无指示菌生长则表明达到灭菌效果。
（2）煮沸消毒法：是应用最早的消毒方法之一，也是家庭常用的消毒方法。医院所用煮沸消毒是指在专用的煮沸消毒器内，将水加热至100℃，在此温度下，能有效杀灭细菌芽胞在内的各种微生物。多数细菌芽胞煮沸15分钟即将其杀灭，但某些热抗力极强的细菌芽胞需煮沸更长时间，如破伤风杆菌芽胞需煮沸60分钟方可杀灭，而肉毒杆菌芽胞则需煮沸3小时才能被杀死。煮沸消毒具有方法简单、使用方便、经济适用、效果可靠等优点，适用于耐湿、耐高温的物品，无金属器械、玻璃器材、棉织品、橡胶类、陶瓷制品及餐具茶具等的消毒与灭菌。
方法：在煮沸消毒器内加蒸馏水，物品刷洗干净后全部浸没在水中，加热待水达100℃计时；如中途加入物品，则在第二次水沸后重新计时。
注意事项：①消毒前物品刷洗干净，全部浸没水中，要求大小相同的容器不能重叠、放入总物品不超过容量的3/4，同时注意打开器械轴节或容器盖子、空腔导管内预先灌满水，碗盘类物品不要叠放；②根据物品性质决定放入水中的时间，如玻璃器皿、金属及搪瓷类物品通常冷水放入，橡胶制品用纱布包好，水沸后放入；③水的沸点受气压影响，海拔高的地区，水的沸点低，一般海拔每增高300 m，消毒时间需延长2分钟；④必须用蒸馏水，为增强杀菌作用、去污防锈，可加入碳酸氢钠，配成1%～2%的浓度，沸点可达到105℃；⑤消毒后应将物品及时取出，置于无菌容器内，及时应用，4小时内未用需要重煮消毒；⑥待水沸腾达100℃再开始计时。
（3）其他：除压力蒸汽灭菌法和煮沸消毒法外，湿热消毒还可选择低温蒸汽消毒法、流通蒸汽法、巴氏消毒法、间歇灭菌法。医院主要使用压力蒸汽消毒法、煮沸法和流通蒸汽法，巴氏消毒法主要用在食品工业方面。流通法有普通流通蒸汽法和常压高温蒸汽灭菌法。低温蒸汽消毒法是用较低温度杀灭物品中的病原菌或特定微生物，可用于不耐高热的物品如内镜、塑料制品等的消毒，将蒸汽温度控制在73～80℃，持续10～15分钟进行消毒；用于乳类、酒类消毒时又称巴氏消毒，将液体加热到61.1～62.8℃、保持30分钟或加热到71.7℃、保持15～16秒。流通蒸汽法有普通流通蒸汽法和常压高温蒸汽灭菌法。普通流通蒸汽法又称常压蒸汽法（一个大气压下），即利用100℃的水蒸气进行消毒。由于流通蒸汽含有潜伏热，可在与消毒物品接触时冷凝成水放出潜伏热，因而使物品得到快速加热，故有很强的杀菌作用。常用于餐饮具、茶具、便器及其他不怕热器具等消毒。常压高温蒸汽灭菌法是20世纪90年代前后出现的一种蒸汽灭菌法，主要原理是在常压状态下，利用蒸汽和水在闭路循环中进行转换，对蒸汽进行2次加热形成130℃的高温。利用这一原理制造的蒸汽灭菌锅比压力蒸汽灭菌器使用更安全，对物品损坏更轻。这种灭菌器特别适合各种培养液灭菌和生物制品灭菌。
（二）辐射消毒法
主要是通过紫外线或臭氧的杀菌作用，使菌体蛋白质发生光解、变性，导致细菌死亡。
1.日光曝晒法 利用日光的热、干燥和紫外线的作用来杀菌。常用于床垫、毛毯、书籍、衣服等物品的消毒。方法：将物品放在直射阳光下曝晒6小时，定时翻动、使物品各面均能受到日光照射。
2.紫外线灯管消毒法 紫外线属于电磁辐射中的一种，为一种不可见光，所以又称紫外光。根据紫外线的波长，将其分为3个波段即A波段、B波段和C波段。在消毒领域内主要使用C波段200～280 nm波长范围，而杀菌力较强的波段为280～250 nm，紫外线杀菌灯所采用的波长为253.7 nm。
紫外线消毒的作用特点：①杀菌谱广：可杀灭多种微生物，包括细菌繁殖体、细菌芽孢、结核分枝杆菌、病毒、真菌和立克次体等。②抗力差别：不同微生物对紫外线的抗力差别较大，可以相差100～200倍，抵抗力由强到弱依次为真菌孢子＞细菌芽胞＞抗酸杆菌＞病毒＞细菌繁殖体。③穿透力弱：紫外线属于低能电磁辐射，穿透力比较弱，除石英玻璃可以穿透80%之外，大多数物质不能透过或只能透过少量紫外线。紫外线的这种穿透力弱的特性限制了其应用范围，所以紫外线很难用于复杂物品表面的消毒与灭菌。④剂量关系：杀菌效果直接与照射剂量有关，照射剂量等于辐射强度与照射时间的积，所以紫外线灯具辐射强度必须符合国家标准。⑤协同杀菌作用：采用化学协同作用可提高紫外线杀灭微生物作用，发挥紫外线独特的消毒方式。如物体表面用75%乙醇湿润后再经紫外线照射，可极大提高杀菌能力；或单用紫外线或3%过氧化氢作用60分钟不能破坏HBsAg，但将污染有HBsAg的玻璃片经3%过氧化氢湿润后，再经紫外线照射30分钟即可完全灭活HBsAg。
紫外线的杀菌机制为：①破坏细菌核酸，使细菌核酸失去复制、转录等功能障碍，导致细菌死亡；②破坏菌体蛋白中的氨基酸，使氨基酸结构受到破坏从而使蛋白质失去生物学活性导致细菌死亡；③破坏菌体糖：虽然糖对紫外线的吸收量比较少，但有学者发现核酸链中的核糖可以吸收紫外线而使其受到破坏，造成核酸链断裂致细菌死亡；④自由基作用：紫外线照射下的化学物质可产生具有氧化性的自由基，如“OH”、“O”，可引起氨基酸的电光离，也能致微生物死亡，但这种推测有待于进一步证实。紫外线主要适用于空气、物品表面和液体的消毒。
紫外线消毒方法：①用于空气消毒：首选紫外线空气消毒器，不仅消毒效果可靠，而且可在室内有人时使用，一般开机消毒30分钟；也可用室内悬吊式紫外线消毒灯照射，室内安装紫外线灯，按国家卫生部颁布的《消毒技术规范》第3版第2分册（医院消毒规范）规定，室内悬吊式紫外线消毒灯安装数量（30 μW紫外线灯，在垂直1m处辐射强度高于70 μW/cm2）。为平均每立方米不少于1.5 W，如60 m3房间需要安装30 W紫外线灯3支，并且要求分布均匀、吊装高度距离地面1.8～2.2 m，使得人的呼吸带处于有效照射范围。悬吊紫外线灯对室内空气消毒可用直接照射法，适合于无人条件下，一般从开灯计算，连续照射＞30分钟，可使静态空气达到消毒要求。②用于物品表面消毒，最好使用便携式紫外线表面消毒近距离移动照射；小件物品可放入紫外线消毒箱内照射；也可采取紫外线消毒灯悬吊照射，有效距离为25～60 cm，物品摊开或挂起，使其充分暴露以受到直接照射，消毒时间为20～30分钟。③用于液体消毒：可采用水内照射法或水外照射法，紫外光源应装有石英玻璃保护罩，水层厚度应＜2 cm，并根据紫外线辐射的强度确定水流速度。
紫外线灯管消毒时注意事项：①保持紫外线灯管清洁，一般每2周用无水乙醇擦拭1次，发现有污垢应随时擦拭。②消毒环境合适，保持室内清洁、干燥，电源电压为220 V，空气适宜温度为20～40℃，相对湿度为40%～60%。③加强防护，紫外线对人的眼睛和皮肤有刺激作用，易引起眼炎、皮炎，且臭氧对人体不利，因此要保护眼睛和皮肤。一般不在有人的环境中使用，必须使用时应带防护镜，穿防护衣，或用被单遮盖肢体，照射完毕应开窗通风。④由于紫外线穿透力较差，紫外线灯管消毒法主要用于空气消毒和物品表面消毒。用于空气消毒，每10 m2安装30 W紫外线灯管一支，有效距离＜2m，消毒时间为30～60分钟；用于物品表面消毒，有效距离为25～60 cm，消毒时物品应摊开或挂起，且定时翻动及保证各表面均受到直接照射，消毒时间为20～30分钟。⑤紫外线灯的使用过程中由于其辐射强度逐渐降低，故应定时检测，以保证灯管照射强度＞70 μW/cm2或记录使用时间，若使用时间＞1 000小时，应予以更换灯管。⑥紫外线的消毒时间必须从灯亮5～7分钟后开始计时，消毒时间=杀灭目标微生物所需的照射剂量÷紫外线灯管的辐照强度。关灯后，如需再开启，应间歇3～4分钟，照射后应开窗通风。⑦定期监测灭菌效果。
3.臭氧灭菌消毒法 利用臭氧强大的氧化作用进行杀菌。主要用于空气、医院污水、诊疗用水、物品表面的消毒。
注意事项：①臭氧对人有毒，国家规定大气中臭氧最高允许浓度为0.2 mg/m3；②由于臭氧的强氧化性，对多种物品都有损坏；③温湿度、有机物、pH等多种因素可影响臭氧的杀菌作用；④空气消毒时，应关闭门窗，人员离开房间，消毒结束后30分钟方可进入。
4.电离辐射灭菌法 利用放射性核素60Co发射高能γ射线或电子加速器产生的高能电子束进行辐射灭菌。适用于不耐热的物品在常温下的灭菌，故又称冷灭菌。
注意事项：①由于放射线对人体有害，应用机械传送物品；②由于氧气对射线杀菌有促进作用，灭菌应在有氧环境下进行；③湿度越高，杀菌效果越好。
（三）微波消毒灭菌法
微波是一种波长为1 mm～1 m（界于红外线与无线电波之间）、频率在300～3 000 MHz的电磁波。可使物品中的极性分子发生高速运动并引起相互摩擦、碰撞，使温度迅速升高而达到消毒灭菌的目的。多用于食物及餐具的消毒、医疗药品及耐热非金属材料器械的消毒灭菌。
注意事项：①微波对人体有一定的伤害，应避免小剂量长期接触或大剂量照射；②微波对各种金属材料几乎全部反射，不吸收亦不穿透，故不能以铁罐等容器盛放消毒物品，也不能用于金属物品的消毒；③微波对生物体、水及含水材料具有良好吸收性能并可产生热能转换（水是微波的强吸收介质），用湿布包裹物品或在炉内放一杯水会提高消毒效果；④被消毒的物品应为小件或不太厚。
（四）生物净化法
采用生物洁净技术，不同的气流方式，通过三级空气过滤器除掉空气中的0.5～5 μm的尘埃，达到空气洁净的目的。主要用于烧伤病房或手术室等。
（五）低温等离子体灭菌法
是消毒学领域近年来出现的一项新的物理灭菌技术。一些不耐高温的精密医疗仪器，如纤维内镜和其他不耐热材料都需要低温灭菌技术。它是继甲醛、环氧乙烷、戊二醛等低温灭菌技术后的新的低温灭菌技术。但这项新技术尚处在实验推广阶段。