聚酯补片清洗工艺参数的研究分析.pdf

维修工程ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 181中国医学装备2023年8月第20卷第8期 China Medical Equipment 2023 August Vol.20 No.8上海交通大学附属胸科医院产业办 上海 200030上海契斯特医疗器械有限公司 上海 201400*通信作者：作者简介：周海燕，女，(1970-)，硕士，高级工程师，从事医疗器械研发和医院三产公司管理工作。文章编号 1672-8270(2023)08-0181-04 中图分类号 R197.39 文献标识码 BResearch and analysis on process parameters of polyester patch cleaning/ZHOU Hai-yan,YIN Qing/China Medical Equipment,2023,20(8):181-184.Abstract By analyzing the test data of polyester patch after being cleaned by different cleaning processes,the cleaning process parameters of polyester patch were confirmed.Three kinds of cleaning agents were selected to ultrasonically clean the polyester patch under different ultrasonic cleaning parameters,and the optimum cleaning process scheme was selected according to the cleaning agent and ultrasonic parameters,and the leaching liquid after washing with the three cleaning parameters was detected.The test results showed that the total organic carbon(TOC)value,conductivity and pH value difference after cleaning were different.The TOC value,conductivity and pH value difference of high-efficiency alkaline cleaning agent+ultrasonic time 10 min+ultrasonic power 2.1 kW were 0.2124 mg/L,0.2085S/cm and 0.1706,respectively.Compared with the other two schemes,the cleaning effect of this cleaning scheme was better and more effective,which can be used for operation guidance.Key words Cleaning process;Polyester patch;Total organic carbon(TOC);Electrical conductivity;Scanning electron microscope;ParticulateFirst-authors address Chest Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China.摘要 分析聚酯补片经不同清洗工艺进行清洗后的试验数据，确认聚酯补片的清洗工艺参数。选用强效型医用多酶清洗剂(A洗涤剂)、低泡多酶清洗剂(B洗涤剂)和高效碱性清洗剂(C洗涤剂)，使用3种清洗剂在不同超声时间(6 min、8 min和10 min)和不同超声功率(0.9 kW、1.5 kW和2.1 kW)清洗参数下对聚酯补片进行超声清洗，按照清洗剂和超声参数筛选最佳清洗工艺方案，对3种清洗参数洗涤后的浸提液进行检测。检测结果显示清洗后总有机碳(TOC)值、电导率、酸碱度(pH)值差值均有差异，其中清洗方案为“高效碱性清洗剂+超声时间10 min+超声功率2.1 kW”的TOC值、电导率和pH值差值分别为0.2124 mg/L，0.2085 S/cm和0.1706，该清洗方案相比其他两种方案效果好，清洗效果更为有效，可用于作业指导。关键词 清洗工艺；聚酯补片；总有机碳(TOC)；电导率；扫描电镜；微粒DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2023.08.037引用本文：周海燕,殷青.聚酯补片清洗工艺参数的研究分析J.中国医学装备,2023,20(8):181-184.周海燕 殷 青*聚酯补片清洗工艺参数的研究分析对医疗器械生产商而言，非洁净环境下生产的原料必须采取相应措施去尘去污染源，在符合洁净环境下才可进行后续生产。一种医疗器械的原料可能有数十种，也可能单纯一种，有些在非洁净条件下生产、包装、运输并存贮在非洁净条件下的仓库内。当原料需要在洁净环境下进行加工时，清洗工艺是其中不可缺少的一个工序，而清洗工艺主要目的是去除在非洁净环境生产时原料自身附着的灰尘、油渍和菌类等。聚酯补片主要用于心血管外科手术(心室间隔和房间隔缺损等)、神经外科、普外科和胸外科手术，通过检索文献过程中发现关于聚酯补片清洗工艺研究的文献相对匮乏1。为此，通过清洗剂、超声时间和超声功率3个因素对聚酯补片清洗效果的差异进行对比研究，比较不同清洗工艺对聚酯补片污染物的去除效果，探讨最优清洗工艺，通过连续多批次试验来验证清洗效果及清洗稳定性，为聚酯补片提供持续稳定的清洗工艺，有效清除聚酯补片的污染物和小颗粒。1 材料与方法1.1 材料选择450件聚酯补片原料(上海契斯特医疗器械有限公司)，共分为9组，每组50件。分别按正交试验设定参数组合方式分组清洗，随后经过检测寻找影响因子顺序，再进一步进行参数组合，最终确定最佳参数组合。1.2 仪器设备与试剂(1)仪器设备。采用1台S-8000-48型超声清洗设备(上海沪超超声波仪器有限公司)；2台TEA-1060T型超声设备(上海台姆超声设备有限公司)；HTY-WOT100型总有机碳分析仪(浙江泰林生物技术股份有限公司)；雷磁DDSJ-308F型电导率检测仪和雷磁PHS-3C检测仪(上海仪电科学仪器有限公司)；高通量扫描电子显微镜由上海交通大学提供。(2)清洗剂。选择强效型医用多酶清洗剂(杭州绿萌医疗用品有限公司)；低泡多酶清洗剂；高效碱性清洗剂倍力曼医疗设备(上海)有限公司。1.3 清洗方法将两种医用多酶清洗剂和一种碱性清洗剂按说明书比例加入纯化水后，用超声清洗机按计划的功率和时间进行清洗。之后再以纯化水进行漂洗，各组漂洗时间相同，最后以注射用水进行末道清洗，各组清洗维修工程182 ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI时间相同。纯化水和注射用水均由公司的工艺用水制备设施生产提供。1.4 检测方法聚酯补片清洗半成品在烘干后，裁剪为100 mm100 mm并装入取样袋，封装后通过传递窗交到实验室，实验室按产品的过程检测方法及要求进行检测。1.5 正交试验方案(1)通过正交试验确定各影响因子顺序，为清洗工艺选择提供依据。根据清洗目标要求，选用正交设计表L9(33)作为实验设计依据，其中设定的3个影响因素分别为洗涤剂、超声时间和超声功率，每个因素设置3个水平参数分别为：强效型医用多酶清洗剂(A洗涤剂)、低泡多酶清洗剂(B洗涤剂)和高效碱性清洗剂(C洗涤剂)；超声时间分别为6 min、8 min和10 min；超声功率分别为0.9 kW、1.5 kW和2.1 kW。(2)将清洗后总有机碳(total organic carbon，TOC)值作为主要控制指标，将电导率、pH值差值(浸提液与空白液之差)作为次要控制指标，筛选出最具有效性的工艺组合。正交试验方案设计见表1。表1 450件聚酯补片原料9组正交试验方案组别 洗涤剂超声时间(min)超声功率(kW)1A60.92A81.53A102.14B61.55B82.16B100.97C62.18C80.99C101.51.6 统计学方法采用Minitab17.0和SPSS25.0软件对数据进行统计学分析，计数资料以百分率(%)表示，两组对比使用x2检验，以P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 正交试验结果在正交试验验证结果中，对正交试验的9个试样TOC值进行比较分析显示，影响因子从高到低排序为清洗剂、超声时间和超声功率。TOC值优方案为C洗涤剂，超声时间10 min，超声功率2.1 kW；电导率优方案为C洗涤剂，超声时间为6 min，超声功率为2.1 kW；pH值差值优方案为C洗涤剂，超声时间为10 min，超声功率为2.1 kW。将对应因素在第一、第二和第三水平的3个试验指标值之和后除以3后得到K1、K2和K3值。最终确定聚酯补片清洗工艺优化值为C洗涤剂超声时间10 min超声功率2.1 kW方案。正交试验验证结果见表2。表2 正交试验验证结果验证指标验证因素洗涤剂超声时间(min)超声功率(kW)TOC值(mg/L)K10.35370.2360.2403K20.17000.22330.2200K30.13830.20270.2017极差0.21530.03330.0387优方案C10 min2.1 kW电导率(S/cm)K10.39200.2920.2960K20.25130.2980.3113K30.18670.240.2227极差0.20530.0580.0887优方案C6 min2.1 kWpH值差值K10.52670.24330.3600K20.40670.44000.3667K30.23670.48670.4433极差0.29000.24330.0833优方案C10 min2.1 kW注：表中TOC为总有机碳；pH值为酸碱度。2.2 最佳清洗工艺方案验证根据试验分析，选定两组试验参数，参数对应值分别为“B洗涤剂超声功率2.1 kW超声清洗10 min”(1号试验)和“C洗涤剂超声功率2.1 kW超声清洗10 min”(2号试验)。为验证在洗涤剂条件不变的情况下，即使增加超声功率和超声时间，最终清洗效果与最优参数组合的清洗效果不再有统计学意义的差异，因此设定3号试验，参数对应值为“C洗涤剂超声功率2.7 kW超声清洗15 min”(3号试验，后两者数据放大较多主要为放大效应以更加便于可能有差异被观察)。分别检测3个试验后的聚酯补片TOC值、电导率和pH值差值指标，对比分析试验清洗效果差异。2.3 检测结果(1)TOC检测结果。聚酯补片清洗烘干后使用TOC检测仪检测，2号试验比1号试验TOC值小，差异具有统计学意义(x2=314.1，P0.05)；1号试验比3号试验TOC值小，差异具有统计学意义(x2=430.4，P0.05)；2号试验比3号试验TOC值小，差异具有统计学意义(x2=519.8，P0.05)，聚酯补片清洗后TOC值结果见表3。表3 聚酯补片清洗后的TOC值检测试验试验号检验数量TOC均值(mg/L)x2值P值1540.2348314.10.0012540.2124519.8*0.0013540.2672430.4#0.001注：表中为1号试验与2号试验之间的比较；#为1号试验与3号试验之间的比较；*为2号试验与3号试验之间的比较。中国医学装备2023年8月第20卷第8期 聚酯补片清洗工艺参数的研究分析-周海燕 等维修工程ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI 183(2)电导率检测结果。聚酯补片清洗烘干后使用电导率仪检测其电导率，1号试验比2号试验电导率小，差异具有统计学意义(x2=509.0，P0.05)；1号试验比3号试验电导率小，差异具有统计学意义(x2=424.6，P0.05)；2号试验比3号试验电导率小，差异具有统计学意义(x2=514.9，P0.05)，聚酯补片清洗后的电导率结果见表4。表4 聚酯补片清洗后的电导率检测试验试验号检验数量电导率(S/cm)x2值P值1540.1443509.00.0012540.2085514.9*0.0013540.2348424.6#0.001注：表中为1号试验与2号试验之间的比较；#为1号试验与3号试验之间的比较；*为2号试验与3号试验之间的比较。(3)pH值差值检测结果。聚酯补片清洗烘干后使用酸度计检测其pH值差值，2号试验比1号试验pH值差值小，差异具有统计学意义(x2=488.4，P0.05)。3号试验比1号实验pH值差值小，差异具有统计学意义(x2=548.7，P0.05)；2号试验比3号试验组pH值差值小，差异具有统计学意义(x2=657.0，P0.05)，聚酯补片清洗后的pH值差值结果见表5。表5 聚酯补片清洗后的pH值差值检测试验试验号检验数量pH值差值均值x2值P值1540.2339488.40.0012540.1706657.0*0.0013540.1889548.7#0.001注：表中pH值为酸碱度；为1号试验与2号试验之间的比较；#为1号试验与3号试验之间的比较；*为2号试验与3号试验之间的比较。2.4 过程分析(1)通过上述清洗验证，得到最佳清洗工艺验证所采用的3种清洗工艺均可以有效去除聚酯补片上的污染物和颗粒，对比清洗前和清洗后的电镜照片，见图1。注：图中A为总有机碳值单值-移动极差控制图；B为电导率单值-移动极差控制图；C为pH值差值单值-移动极差控制图。图2 聚酯补片清洗后总有机碳值、电导率和pH值差值单值-移动极差控制示图CBA以指导正常的清洗作业，按修版后的清洗作业指导书进行清洗后，实现清洗效果的单值-移动极差(I-MR)控制图见图2。图示按此工艺执行后，聚酯补片清洗效果优，且工艺稳定性好。注：图中A为未清洗聚酯补片微粒图，B为清洗后聚酯补片微粒图；红色箭头指可能存在污染的小微粒。图1 清洗前和清洗后的电镜照片示图AB(2)经过试验确认2号试验清洗工艺中的清洗剂与超声清洗参数共同作用下的清洗效果最佳。将该组参数编写入产品的清洗作业指导书和作业流程图中，用中国医学装备2023年8月第20卷第8期 聚酯补片清洗工艺参数的研究分析-周海燕 等3 讨论聚酯补片编织丝由多股纤维组成，比较试验中两种不同的清洗剂，使用C清洗剂的清洗效果明显优于B清洗剂。分析原因可能为C清洗剂所包含的碱性成分对去除聚酯补片的污染物能力更强。在高效碱性清洗剂的作用下，污染物可快速松散后被分解成小分子物质从聚酯补片表面脱落，尤其在多股细丝的内部，由于纤维缠绕紧密，外力很难深入其内部，因此清洗剂的分解特性发挥着更加重要的作用。在同种清洗剂的不同超声时间和超声功率组别中虽然增加了超声清洗的时间和功率，但检测结果显示无正相关，其原因维修工程184 ZHONGGUOYIXUEZHUANGBEI可能在相同的清洗剂下清洗效果随超声时间和超声功率的增加而增加，达到一定时间和功率后稳定不变，继续增加清洗时间和功率时，并未有效改善清洗性能，可能原因为超声时间过长或超声功率过大引起空化效应产生的气泡不均匀，使超声波传递不规则或不均匀，以至于影响清洗效果。因此适中的超声时间和超声功率能够达到更好的清洗作用2。清洗剂作用。A、B清洗剂主要针对普通物体表面存在的有机污染物，但对于多股纤维编织成的聚酯补片，即便增高清洗剂比例，多股纤维内部的清洁存在问题。C清洗剂主要为碱性成分，有较好的乳化和分解能力，在超声波作用下，能够渗入多股纤维内部，使得其清洁该类产品的能力更为突出。因此使用C清洗剂清洗聚酯补片，尤其在超声和一定温度下的作用力明显优于A、B清洗剂。超声波清洗作用。超声波清洗是以空化效应在聚酯补片表面或孔隙交叉处产生作用，同时清洗剂对于蛋白、油污等有溶解、分散和乳化作用，纤维表面张力降低易去除2。超声时间和超声功率经过验证与清洗效果并非正相关，因此清洗过程中应选择合适的超声时间和超声功率组合。清洗剂超声清洗的共同作用。聚酯补片清洗的最终效果是对补片纤维表面与污染物之间的粘合力有效分解决定，这表现在清洗剂与补片浸泡后对粘附在纤维内外表面污染物的分离作用，同时表现为由超声波空化对补片纤维表面与污染物的分解作用。所以聚酯补片的清洗效果是与二者共同作用后的分解能力呈正相关，在优化参数组合时，应该考虑二者共同作用，同时进行验证。聚酯补片可用于心脏修补、神经修补、疝修补等方面，是属于医疗器械中三类医疗器械的植入类产品。对该类型补片进行细致工艺研究，对其临床应用的安全性有着重要的参考价值3。植入产品的微粒也是清洗确认中需要严格控制的部分，接受标准采用中国药典规定4,12该指标于前期已经完成确认，超声清洗确实是有效清除微粒的一种手段5。由于酸性清洗剂在水温升高后易造成酸性物质挥发，在清洗时的水槽升温会导致清洗效率降低，本研究最终采用碱性清洗剂能够在水温较高情况下提高清洗效率6。高效碱性清洗剂在完成一次清洗后，不再用于下一批次的清洗，严格执行每批次清洗后应重新加入该清洗剂7。植入医疗器械生产商日常均严格对洁净环境进行控制，包括工艺用水的质量控制和仓储环境控制。由于该类型植入补片的清洗过程是在洁净环境下生产，因此和医院重复使用的手术器械的清洗要求不同，不需要考虑生物膜产生的可能性，不需要使用去生物膜清洗酶来清洗，包括不需要使用真空超声清洗8-9。由于多酶清洗剂也达到较好的清洗效果，如果在不考虑生产效率和生产成本的前提下，在先使用酶清洗剂后，再一次使用碱性清洗剂来去除污染物，效果可能更好10。此外，产品在洗涤时的固定方式、不同清洗剂和清洗温度均能导致超声清洗效能的改变，要使超声清洗达到满意效果，还要考虑人员培训和考核、清洗工艺用水质量和工艺用水验证、每一次清洗后的清洗槽的清洗以及相关工艺过程中所接触到的工艺设备和工具等清洁，因此，该类产品的清洗应形成有效的管理文件，用于指导该工序的正确操作11。4 结论通过分析聚酯补片不同清洗工艺的清洗效果，其在不同清洗工艺下均能达到清洗的有效性，相比较而言，高效碱性清洗剂超声时间10 min超声功率2.1 kW清洗参数组合更为有效，可用于作业指导。此外，当所用的设备、产品原料、组织结构等发生变化时，应再次确认和验证。参考文献 123456789101112巩玉香,薛玲,王辉.产品清洗过程确认检查指南J.首都食品与医药,2016,23(22):4.黄范范.细羊毛超声波洗毛工艺研究及其损伤表征D.上海:东华大学,2016.张吉桥.心脏补片的生物力学研究评述J.广东工业大学学报,2012,29(2):33-37.朱清,王丽文.不同清洗剂和清洗工艺对主动脉覆膜支架微粒的影响J.透析与人工器官,2010,21(3):32-36.许小立,鲁恩洁,史想新.血管造影导管清洗方法探讨J.影像诊断与介入放射学,1996,5(6):379-380.周慧芬,张丽青,卢雪琴,等.不同温度下除锈剂、除垢剂联合应用清洗医疗器械的效果观察J.解放军护理杂志,2017,34(15):73-74.索继江,蒋礼恒,魏华,等.医疗器械酶洗应注意的问题J.中华医院感染学杂志,2006(9):1027-1029.张萍,梁东竹,赵新波,等.去生物膜清洗剂配合真空超声清洗机对管腔器械清洗效果观察与分析J.中国医学装备,2021,18(7):44-47.王瑾,张流波,朱亭亭.一种真空超声清洗器对心脏微创手术器械清洗效果评价J.中国消毒学杂志,2018,35(11):828-830.王耀芝,汝俊颖,段继红,等.碱性清洗剂对器械清洗效果的影响J.中华医院感染学杂志,2013,23(18):4466-4468.魏居芹,丁春忠,程平,等.医疗器械超声清洗效果的影响因素J.中国感染控制杂志,2020,19(10):914-920.国家药典委员会.中华人民共和国药典(二部2020年版)S.北京:中国医药科技出版社,2020.收稿日期：2022-06-01中国医学装备2023年8月第20卷第8期 聚酯补片清洗工艺参数的研究分析-周海燕 等