در بسیاری از فرآیند های صنعتی و علمی نیاز به ایجاد شرایطی با دما و فشار بالا نسبت به دما و فشار محیط دارند. که از دستگاهی به نام اتوکلاو استفاده می شود. در علم پزشکی از اتو کلاو برای استریلیزاسیون و در صنایع شیمیایی برای خشک کردن پوشش ها و ولکانش لاستیک و سنتز هیدروترمال استفاده می شود و در کاربرد های صنعتی به ویژه کامپوزیت ها استفاده می شوند.

از آغاز قرن ۱۶ ام میلادی، بخار آب برای از بین بردن بیماری ها و عفونت مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۸۷۹ چارلز چمبرلند دستگاهی تحت عنوان اتوکلاو را معرفی نمود. روش های استریل کردن به کمک بخار تا کنون دست نخورده باقی مانده است. و بیشتر توجه و پیشرفت ها در این فناوری بر روی نظرت بر ایمنی این دستگاه صورت گرفته است.

اتوکلاو در معنای لغوی از دو واژه به معنای اتوماتیک و قفل ترکیب شده است که بیانگر نحوه عملکرد سیستم می باشد. یعنی در هنگام افزایش فشار به طور خودکار قفل می شود. اتوکلاو های استریلیزاسیون به طور گسترده در میکروبیولوژی و قارچ شناسی، پزشکی و ساخت پروتز، خالکوبی و سوراخ کردن بدن و در مراسمات تشیع جنازه مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع اتوکلاو

 اندازه و عملکرد این دستگاه وابسته به محیطی که نیاز به استریل دارد متفاوت است. گاهی اوقات در صنایع شیمیایی و غذایی به آنها رتورت گفته می شود. اما در حقیقت روند کار تمام آن ها یکسان است. اتو کلاو های رومیزی، اتوکلاوهای بیمارستانی، زودپزی، عمودی و افقی که در آزمایشگاه ها و بیمارستان ها مورد استفاده قرار می گیرند.

دستگاه اتوکلاو     

عملکرد اتوکلاو

همان طور که در بالا اشاره شد اصول کار تمامی اتوکلاو ها یکسان است. در ابتدا درب دستگاه قفل می شود. و محفظه به کمک لوله های موجود در اطراف خود گرم می شود. تا محفظه ای کاملا مهرو موم شده ایجاد شود. هوا مانع از نفوذ بخار به تجهیزات و مواد می گردد و عمل استریل کردن به خوبی انجام نمی شود. به همین منظور هوای محفظه با بخار آب جایگزین شده و دما و فشار آن بالا می رود. (جایگزین کردن هوا با بخار آب در محفظه با توجه به تجهیز و مواد به روش های مختلفی صورت می گیرد.)

این دما و فشار تا حد معین شده بالا می رود و فرآیند اتوکلاو کردن آغاز می شود. سپس بخار آب از دریچه تعبیه شده خارج شده، تجهیزات در زمان مشخص شده خشک می شوند. دمای محفظه به دمای محیط باز می گردد و محفظه با هوا پر می شود.

نمودار استریلیزاسیون

اجزای اصلی

  • محل قرار گیری ظروف: یک محفظه داخلی که اطراف آن لوله هایی پر شده از بخار آب وجود دارد. که باعث بهبود دما در محفظه و بهینه شدن عمل استریلازیسیون می گردد.
  • سیستم کنترل : تمامی اتوکلاو ها به نوعی سیستم کنترلی متصل هستند. تا زمان، دما و فشار با توجه به شرایط کاری تنظیم شده و اجزای اتوکلاو در زمان مشخص باز و بسته شوند.
  • مولد بخار: وظیفه گرم کردن آب و تولید بخار را برعهده دارد و معمولا در زیر محفظه اتوکلاو قرار می گیرد.
  • سیستم خلا : این سیستم شامل پمپ خلا می باشد تا هوای درون محفظه خارج گردد و بخار آب جایگزین گردد. این روش به دو روش گراویمتری و پیش خلا امکان پذیر است.
  • تله بخار: تله بخار وظیفه حذف میعانات صورت گرفته درون محفظه دستگاه را بر عهده دارد. این میعانات پس از این که بخار آب انرژی خود را از دست داد تشکیل می شوند و کارایی سیتم را کاهش می دهند.
  • سوپاپ اطمینان: تمامی دستگاه های اتوکلاو تحت فشار بالا کار می کنند، به همین منظور باید از ایمنی بالایی برخوردار باشند. استفاده از سوپاپ اطمینان به عنوان یک شیر ایمنی جهت کنترل فشار این اطمینان را به ما می دهد. که فشار و مای مخزن در شرایط اضطراری از سیستم خارج می گردد.
  • خنک کننده مایعات: در برخی از شهرها قوانین اجازه نمی دهند که پساب با دمایی بالای ۶۰ درجه سانتی گراد وارد فاضلاب شود. زیرا که به سیستم لوله کشی آسیب می رساند. برخی از اتوکلاو ها مجهز به سیستم خنک کننده هستند که این پساب ها را خنک می کنند. فرآیند خنک سازی پساب با افزودن آب سرد صورت می گیرد.

فرآیند دستگاه اتوکلاو

کلاس های دستگاه اتوکلاو

هردستگاه اتوکلاو با توجه به قابلیت استریل تجهیز یا مود در کلاس متفاوتی قرار می گیرد:

کلاس N: پایین ترین کلاس دستگاه اتوکلاو است و طبق استاندارد EN-13060 اروپا، از سال ۲۰۰۴ فقط می توان به عنوان یک دستگاه کمکی از آن بهره برد. اتوکلاو کلاس N تنها برای استریل کردن مواد جامد بدون پوشش مناسب هستند. این سیستم ها بر خلاف دیگر اتوکلاو ها، فاقد پمپ خلا هستند.

کلاس B: پیشرفته ترین نوع اتوکلاو ها هستند که در کلینیک های دندان پزشکی و بیمارستان ها مورد استفاده قرار می گیرند. این دستگاه ها برای استریل کردن اغلب مواد و تجهیزات پزشکی و صنعتی مناسب می باشند.

کلاس S: دستگاه هایی که متوسط بین کلاسN و B  هستند.

نکات مهم استفاده از دستگاه

این سیستم ها در شرایطی با فشار بالا کار می کنند و می توانند خطرات بسیاری را برای کاربران به همراه داشته باشند. به همین منظور باید به نکات بسیاری دقت نمود از جمله:

  • برای اطمینان از عملکرد درست دسگاه باید به طور منظم مورد بازرسی و سرویس قرار بگیرند.
  • اپراتور باید با توجه به روش عملیاتی استاندارد دستگاه که در آن جزئیات کاری دستگاه بیان شده است عمل نمایید.
  • کارکنان و اپراتورها باید از تجهیزات محافظتی مناسب، از جمله محافظ چشم، دستکش های مقاوم در برابر حرارت و روپوش استفاده کنند.
  • برای انجام بهترین عملکرد دستگاه اتوکلاو، بسته بندی مواد و تجهیزات بسیار مهم است.
  • کیسه هایی که حاوی مواد و تجهیزات هستند باید باز باشند. یا سوراخ هایی در قسمت بالای آنها ایجاد شود تا بخار به درون کیسه نفوذ کند. همچنین در صورت بسته بودن کیسه ها ممکن است تحت غشار منفجر شوند.
  • در صورت قرار دادن نمونه درون بطری، برای جلوگیری از خرد شدن درب بطری را کمی شل کنید.
  • برای جلوگیری از خطرات احتمالی آسیب به کاربر، اجازه دهید دستگاه خنک شود.
  • در هنگام بسته بندی باید دقت شود تا تمام هوای آن تخلیه گردد.
  • بسته بندی باید به گونه ای صورت پذیرد که امکان باز و بسته شدن را داشته یاشد و مانع نفوذ بخار به تجهیز نشود.
  • حجم ظرف حاوی مایعات برای اتوکلاو کردن باید ۲ برابر حجم مایع باشد.
  • باید تمامی اطلاعات فرآیند های اتوکلاو ثبت شود.

 

اتوکلاو چیست؟

استريل کردن در دماى بالاى ۱۱۱ درجه سانتيگراد، تحت فشار، مطمئن ترين روش براى استريل سازى است. استريل سازى توسط اتوکلاو مطمئن ترين روش براى استريل کردن توسط حرارت مرطوب به شمار می رود. اتوکلاو با ايجاد فشار ۱۵ پوند بر هر اينچ مربع (۱۱ نيوتن بر متر مربع) و حرارت ۱۲۱ درجه سانتيگراد به مدت ۱۵ تا ۲۱ دقيقه تمام موجودات زنده را از بين می برد و جسم را استريل می کند.

 

رعايت نکات زير در هنگام استريليزاسيون در اتوکلاو کمک کننده است:

  • طولانی شدن مرحله ی گرمايی، سبب کاهش کيفيت مواد مغذی موجود در محيط های کشت می شود و درنتيجه به محيط های کشت آسيب وارد می شود. بنابراين بهتر است از سيکل حرارتی کوتاه تر و دمای بالاتر استفاده کنيم، تا علاوه بر آنکه آسيب کمتری به محيط کشت وارد شود، برای ارگانيسم ها نيز کشنده تر باشد.
  • از قرار دادن اشياء بر روی يکديگر بپرهيزيد. بايد فاصله ی اشياء از يکديگر و از ديواره های اتوکلاو حداقل ۵ سانتیمتر باشد تا بخار آب جريان داشته باشد.
  • زمان شروع استريليزاسيون بايد پس از زمان به حد نصاب رسيدن درجه حرارت و فشار، در نظر گرفته شود. ميزان زياد مايعات و بار زياد نيازمند زمان بيشتری برای گندزدايی است.
  • مواد مصرفی آلوده را جدا نموده و در کيسه های قابل اتوکلاو شدن قرار دهيد و بر روی آنها برچسب Biohazard نصب کنيد.
  • برای اطمينان از نفوذ بخار به همه ی قسمت های کيسه، يا گره آن را شل کنيد، يا قبل از محکم کردن گره، ۲۱۱ تا ۳۱۱ ميلی ليتر آب به آن اضافه کنيد.
  • زمان لازم برای استريليزاسيون زباله ۳۱ تا ۶۱ دقيقه، در ۱۲۱ درجه سانتيگراد و يا ۱۵ تا ۳۱ دقيقه، در ۱۳۴ درجه سانتيگراد است.
  • بايد ازصحت عمل استريليزاسيون با بخار اطمينان حاصل کرد. برای اين منظور می توان از ترموکوپل ها، نشانگرهای شيميايی يا نشانگرهای زيستی، مثل اسپور باسيلوس استئاروترموفيلوس استفاده کرد.

کنترل کيفيت:

  •  انديکاتور مکانيکی: دستگاه اتوکلاو به صورت خودکار سه عامل زمان، بخار و دما را کنترل و ثبت می کند و يا مسئول دستگاه به ثبت اين شاخص ها می پردازد.
  • انديکاتور شيميايی: نوار کاغذی TSTو يا برچسب که آغشته به معرف هايی است که يک و يا هر سه عامل زمان، بخار و دما را کنترل می کند و تغيير رنگ می دهد. از اين انديکاتورها بايستی در هر نوبت کاری استفاده شود.
  • انديکاتور زيستی: استفاده از ويال حاوی کاغذ آغشته با اسپور باسيلوس استئاروترموفيلوس (ATCC 7953 ) که مقاومترين ارگانيسم به حرارت مرطوب است، برای کنترل توانايی دستگاه برای از بين بردن تمام شکل های قابل حيات ارگانيسم ها مناسب است. از اين انديکاتورها بايستی بصورت هفتگی استفاده شود. ويال فوق حاوی يک کاغذ آغشته به اسپور باسيلوس استئاروترموفيلوس و کپسول قند مي باشد. پس از اينکه ويال در اتوکلاو برای مدت لازم قرار گرفت، آن را برداشته با فشار مختصر کپسول حاوی قند داخل ويال را شکسته سپس آنرا به مدت ۴۹-۷۲ ساعت در دمای ۵۶-۶۱ درجه قرار دهيد (بستگی به بروشور دارد). درصورتيکه رنگ بنفش اوليه تبديل به زرد شد يعنی اتوکلاو قادر به کشتن اسپور ها نبوده زيرا اسپورها تبديل به باکتری شده و قند داخل ويال را مصرف کرده و توليد اسيد کرده اند. این نشانه اين است که اتوکلاو استاندارد عمل نکرده است.

 

تنداليزاسيون

در اين روش حداکثر از حرارت ۱۰۰  درجه سانتيگراد و کمتر، به مدت ۳ تا ۶ روز متوالى، هر روز نيم ساعت، استفاده می شود و در فواصل زمانى ماده مورد نظر در گرمخانه ۳۷ درجه سانتيگراد و يا کمتر قرارداده می شود. با اين روش موادى مانند محيط هاى قنددار يا آلبومين که درجه حرارت بالا را تحمل نمی کنند، استريل می شوند. در روز اول حرارت دهى، تمام ميکروب هاى وژتاتيو از بين میروند ولى اسپورها باقى می مانند، از طرف ديگر اسپورها بعد از قرارگرفتن در معرض شوك حرارتى، در حرارت اتاق با جوانه زدن به سلول هاى رويشى تبديل می شوند و در روز دوم حرارت دهى در اثر حرارت بالا باکتری ها از بين می روند و در روز سوم براى اطمينان خاطر مراحل قبل يکبار ديگر تکرار می شوند.

 

پاستوريزاسيون

اين روش براى حذف و يا کاهش آلودگى ترکيباتى مانند شير، برخى داروها و واکسن ها که در اثر حرارت تغيير ماهيت داده و يا برخى از عوامل مؤثر خود را از دست می دهند، استفاده می شود. در روش پاستوريزاسيون، حرارت فقط تا حدى است که ارگانيسم بيماریزا براى دستگاه گوارش، مانند سالمونلا، بروسلا، ويبريوکلرا و سل، حذف و باکتری هاى ساپروفيت ۵/۸۸ درصد تقليل می یابند. درجه حرارت مورد نياز براى پاستوريزاسيون ۶۳ درجه سانتيگراد، به مدت ۳۱ دقيقه و ۷۲ درجه سانتيگراد، به مدت ۱۵ ثانيه می باشد. سپس به صورت ناگهانى آن را در ۱۱ درجه سانتيگراد قرار داده، که باعث شوك حرارتى در باکترى می گردد و پس از آن مرگ باکترى فرا می رسد.

 

فيلتراسيون

در روش استفاده از فيلتر براى استريل سازى، هوا يا مايع مورد نظر را از صافی هاى داراى منافذ بسيار کوچک عبور می دهند و بر حسب نياز، انواع متفاوتى از صافی ها وجود دارد. در صافی هاى معمول، چون اکثر باکتری ها از منافذ صافى بزرگترند، روى صافى باقى می مانند و از مايع جدا می گردند. از اين روش براى استريل کردن محلول هايى که تحمل حرارت بالا را ندارند، مانند سرم، قندها و همچنين استفاده درانواع هودها برای جلوگيری از انتشار ميکروارگانيسم ها در محيط استفاده می شود.