感控部主任 副主任 主任 院長 劉明哲 賴政國 降為 樓震平 CFU/mL 吳少白 第十七屆環境規劃管理技術研討會論文 二氧化氯在醫院環境的氣液滅菌效能研究 盧明俊 1 a 摘要 b a 全球性各式傳染疾病威脅日盛, 更加突顯出醫院環境的消毒防疫與空氣品質控制的重要性, 本文以國軍桃園總醫院為研究環境, 驗證四種生化消毒劑的氣液滅菌效能 配製 STB 耐熱漂白粉 (117 ppm) 八二式消毒劑(877 ppm) 次氯酸鈉漂白水(186 ppm) 與 E 606 二氧化氯消毒劑 (19 ppm), 對於總菌落數為. 10 的醫療性廢水, 均能達到 99.9% 以上的滅菌率 ; 其中二氧化氯確效滅菌濃度約僅為其他氯系消毒劑的 1/7; 在內科門診部的環境採樣與消毒研究中得知 : 七間門診室內的電話聽筒, 表面平均殘存菌落為 180 個, 高於門把上的 1 個, 使用手持噴霧器於各式物品表面噴出 次 ( 每次約 1.mL) 00ppm 二氧化氯溶液, 三分鐘後的滅菌率依序為 : 門把 (100%)= 聽筒 (100%)> 椅面 (90.%)> 地板 (0.%) 最後, 針對醫院空氣中生物氣膠的背 景值採樣後發現, 其空間菌落數依序為 : 半封閉式空間的內科候診區 (18 CFU/m )> 半封閉式空間 的外科候診區 (18 CFU/m )> 開放式空間的急診部門 (8 CFU/m ), 以超音波氣霧與手持噴霧器滅菌 0 分鐘後, 內科候診區平均菌落由 1 CFU/m 1 CFU/m, 滅菌率可達 9.0 %, 遠低於日本的 室內細菌氣膠濃度標準 (00 CFU/m ) 二氧化氯在氣霧態與溶液態的滅菌性能值得肯定與重視, 相關測試數據亦可提供醫院感管與消毒參考 關鍵字 : 二氧化氯 (ClOBB) 耐熱漂白粉 (STB) 菌落數 (CFU/mL) 氣膠 (Aerosol) b 前言 二氧化氯為聯合國世界衛生組織 (WHO) 與 T 糧食組織 T(FAO) 所推薦的消毒劑, 並為世界衛生組織的實驗室生物安全指引中所表列的消毒劑 1, 它不受酸鹼度干擾的滅菌性能且不產生致癌性三鹵甲烷 (THMs) 副產物的特質, 也被歐美國家推崇為綠色消毒劑 早在 196 年 Ridenour 等人的研究報告中就曾指出, 二氧化氯能夠使脊髓灰質炎 ( 小兒麻痺症 ; oliomyelitiss ) 的病毒死亡而失去活性, 而 197 年的 Smith 等人則發現, 比中性稍高的鹼性環境下, 二氧化氯比氯氣在眾多的病毒中, 如伊科病毒 7 (Echo viruses Type 7) 克沙奇病毒 B (Coxsackie virus B) 與仙台病毒 (Sendai virus) 具有較佳的滅菌速 1. 嘉南藥理科技大學環境資源管理系教授 a b. 陸軍化學兵實驗所 a b. 國軍桃園總醫院 率 ; 而 1980 年的 Roberts 等人則發表了氯氣和二氧化氯在 ppm 的濃度接觸 分鐘後, 小兒麻痺病毒 1 型 (olioviruses types 1) 的殘餘率為 6.1% 和 6.% 早在 1967 年, 美國環保署已將二氧化氯水溶液登錄為一種消毒劑 (disinfectant) 或制菌劑 (sanitizer), 在 1988 年時, 美國環保署更將二氧化氯氣體推崇為第三級滅菌劑 (sterilant) 6 此外, 依據 Hoehn 等人的報導,199 年時全世界已有超過 700 個使用二氧化氯取代氯氣進行淨水消毒的自來水廠 7, 而至今已經超過二千座, 其最大的優點在於可避免誘發產生三鹵甲烷等致癌物 根據 1997 年 Huang 等人與 1999 年美國環保署對於二氧化氯殺滅病毒的研究報告中, 亦可得知其消毒作用比臭氧 (OBB) 和氯更為有效, 二氧化氯對於水中克沙奇病毒 ( 腸病毒 ; Coxsackievirus) 伊科病毒( 人類腸道病毒 ;Echo 1
超音波氣霧機 viruses) 小兒麻痺病毒(olioviruses)皰疹病毒 (Herpes simples virus HSV) A 型肝炎病毒 (Hepatitis A virus) B 型肝炎病毒 (Hepatitis B virus) 新城病毒(Newcastle disease virus) 噬菌體 (Bacteriophage)牛痘病毒(Vaccinia virus) 脊髓灰質炎病毒(oliomyelitiss)仙台病毒 (Sendai virus) 等衆多病毒, 均有很好的殺滅效果 8 9 因為二氧化氯的優良滅菌性能, 在 911 恐怖事件後的一連串炭疽桿菌攻擊事件中, 美國環保署 (US EA) 首度在國會山莊的哈特 (Hart) 參議員辦公室建築中, 使用濃度為 00ppm 的二氧化氯氣體進行炭疽桿菌消毒, 成功的解除國家生物污染危機 ; 隔年再度使用二氧化氯燻蒸法, 成功地消毒一個位於在華盛頓特區的 Brentwood 郵件處理和分發中心的存物櫃 6 抗煞期間, 執行和平醫院陽明醫院與榮民總醫院消毒時, 國軍亦曾使用 00 到 1000 ppm 的二氧化氯水溶液, 進行消毒區通往清潔區之間的通道污染控制, 並以 到 10 ppm 的二氧化氯水溶液加注於人員消除站的供水系統中, 進行人員消除, 成功地完成任務 10 本文以國軍桃園總醫院做為研究環境,T 藉由實驗設計與不同環境下的二氧化氯氣液消毒效能報告, 提供醫院進行環境消毒的參考 T 實驗方法 一儀器藥品 : 1. 微生物培養室 ( 高溫高壓滅菌釜無菌工作台恆溫培養箱菌落計數器 ). 碘間接滴定設備及藥品. 二氧化氯分光儀 (ODYSSEY DR/00): 直讀法 CR 及 DD 法. 手持噴霧器 ( 容量為一公升 ). E 606 (17000 次 / 秒高頻超音波分子霧化器 ), 高碩實業有限公司 6. XMX/AL 空氣菌落採集機 (100 1000L/min), 加拿大 Dycor 公司 7. E 606 雙試劑型二氧化氯, 高碩實業有限公司 二實驗規劃 1. 本研究針對國軍桃園總醫院排放廢水內科門診部門的問診室器材與候診區空間, 區分三個部分進行採樣及滅菌測試 ; 所使用的主要消毒劑為 高碩實業公司所提供之 E 606 雙試劑型二氧化氯 (Two art System Chlorine Dioxide), 對於有效氯與二氧化氯的定量分析, 參照美國公共健康協會 (AHA) 等單位出版的 水和廢水標準測試方法 中的碘滴定法與分光光度計法 (00ClOB BCHLORINE DIOXIDE) 11 二氧化氯含量 = ( V V0 ) C 0.019 ( 稀釋倍數 ) 100% ( W ) V(mL): 滴定所使用之硫代硫酸鈉毫升數 VB0B(mL): 空白實驗所消耗硫代硫酸鈉毫升數 W(g): 樣品取量數 C: 硫代硫鈉之當量濃度 (N). 在醫療廢水部分 : 採集原廢水, 以四種生化消毒劑 : STB 耐熱漂白粉 ( 次氯酸鈣 )八二式消毒劑 ( 二氯異氰尿酸鈉 )漂白水( 次氯酸鈉 ) 與 E 606 消毒劑 ( 二氧化氯 ) 進行添加滅菌性能測試, 以混合稀釋法 (NIEA E0.1) 進行總菌落數培養. 在門房手把電話聽筒椅面與地板部分 : 以無菌棉沾稀釋劑或無菌水, 進行病床門房手把與電話機的表面背景值採菌後, 予以編號培養, 再以 00ppm 二氧化氯溶液進行噴霧滅菌三分鐘後採菌培養. 在候診區空間氣體部分 : 操作空氣菌落採 集機進行各區間背景採樣後, 再以 E 606 超音波二氧化氯氣霧機, 進行各區域不同時間的 00ppm 二氧化氯噴霧滅菌測試, 將樣品送交陸軍化驗所進行菌落培養 1 結果與討論 一醫院廢水滅菌測試 :
+ = = E E 二氧化氯溶液噴霧兩次後 先配製好一系列濃度的二氧化氯水溶液與次氯酸鈉漂白水溶液, 各取出 1 毫升消毒液, 添加於 9 毫升的醫院廢水中, 均勻混合 10 分鐘後, 再取出 1 毫升進行菌落培養, 可獲得表 1. 的結 果, 空白對照組的總菌落數為. 10 CFU/mL, 大腸桿菌數為.0 10 CFU/100mL 由表 1. 中可明顯得知 : 濃度 10 ppm 的二氧化氯溶液與 0 ppm 的次氯酸鈉溶液分別具有 99.81% 與 99.9% 的良好滅菌能力, 此與 1997 年 Huang 等人 9 發表殺滅 90% 的枯草桿菌 (Bacillus subtilis), 需要濃度 0.6 ppm 的二氧化氯溶液與 1. ppm 的次氯酸鈉溶液, 有相類似的有效濃度比例 若將濃度降低到僅為 0.07 ppm 的二氧化氯溶液與 0.17 ppm 的次氯酸鈉溶液, 其滅菌能力仍然分別具有 6.1% 與 86.06%; 就現行醫院廢水 排放法規而言 ( 大腸桿菌群為 10 CFU/100mL), 若以表 1. 中的最低濃度的二氧化氯與次氯酸鈉溶液進行末端加藥消毒處理, 其排放水質均應能符合法規要求 今探究二氧化氯滅菌能力的優勢機制, 主要在於水溶液中微小穩定的二氧化氯分子, 能輕易地穿透滲入 (penetrate) 細菌的細胞內, 並以它高於氯液約.6 倍的氧化能力, 可輕易破壞細菌的合成代謝系統並奪取電子 ; 若使用傳統的氯液來滅菌, 其所水解出的有效成分為次氯酸 (HOCl), 而當溶液中酸鹼度偏鹼性時 (ph>7), 次氯酸則 解離成帶有負電荷的次氯酸根離子 (OCl ) 由於醫院排放廢水多為中性或偏鹼性的環境下, 加上次氯酸根離子滅菌效能僅為次氯酸 (HOCl) 的 1/80 ( 主要因為帶負電荷的次氯酸根與細胞表面會產生電荷排斥效應 ) 1, 因此採用中性二氧化氯來消毒, 其效能一般至少可達到次氯酸鈉的 至 倍 ClOB(aq)B + e ClOBB = 0.9V ClOBB HBBO + e Cl + OH = 0.76V 對於高污染環境的滅菌效能, 先將各式消毒劑依現行指導作業規範配製完成後, 同樣以未經處理的醫院廢水為測試對象, 分別滅菌 10 分鐘後, 可獲得表. 結果 結果顯示出現行各式的生化消毒劑滅菌效能良好, 均能達到 99.9% 以上的滅菌能力, 其中二氧化氯消毒劑的確效滅菌濃度, 僅需其他氯系消毒劑的 1/7 至 1/, 效能最為良好 二內科門診區環境滅菌測試 : 表. 顯示門診室內的電話聽筒平均每支為 180 個菌落, 比門把的平均每個 1 個菌落為多, 其原因應在於電話機所在位置為醫師護士病人共處的區域, 加以不同接聽電話者的手部均可能沾染菌落, 造成話筒上的共同累積, 若再加以未戴口罩的接聽電話者所產生的飛沫, 更使得話筒成為各類菌落滋生的溫床 表. 中亦可得知滅菌效能排序為 : 門把 (100%)= 聽筒 (100%)> 椅面 (90.%)> 地板 (0.%), 接受消毒的物體表面愈光滑不吸水者, 其滅菌效能愈佳 ; 而平時較為骯髒粉塵較多且吸收力較強的地板, 並不十分適用直接噴灑消毒的方式, 若能以拖把擦拭塗抹或是灑水浸漬的方式進行消毒, 其滅菌效果應可再提昇 無論是門把聽筒或是椅面, 其表面經 00 ppm 的 E 606, 均能 有效滅菌 90 % 以上, 其關鍵應在於滅菌對象均為不吸水的光滑塑膠表面, 能讓二氧化氯溶液有效地接觸細菌所致 ; 至於對於地板的噴霧滅菌效果較差, 僅有 0. %, 其原因應在於磨石子材質的地板, 表面粗糙且吸水性較強有效樣本採樣不易之故 1967 年 Bernarde 等人曾提出蛋白質的瓦解是使微生物失去活性的主要消毒機制, 而 1986 年的 Aieta and Berg 等人則提出滲透作用能破壞細胞外層膜, 導致外層膜的蛋白質與脂質滲透率增加, 使得病菌能逐漸被分解 9, 而這些作用都必須建立在有效的接觸關係上 因此, 當
個的正常標準 至 二氧化氯氣體滅菌之後 使用二氧化氯溶液進行噴灑滅菌消毒時, 接觸物體的表面光滑性堅硬度吸水性皆成為影響滅菌性能的重要考慮因子 三內科候診區空氣滅菌測試 : 生物氣膠 (aerosols) 為醫院內細菌病毒傳播的重要媒介, 欲執行具有代表性的醫院內生物氣膠採樣並不容易, 因為採樣作業中很容易因時間空間溫度溼度與流動量等因子干擾, 進而影響菌落培養的結果代表性 本研究先以隨機採樣方式, 操作 XMX/AL 空氣菌落採集機 (1000L/min), 進行背景值隨機採樣收集, 評估不同區域中每立方公尺氣積量的菌落情形, 初步得 知屬於開放式空間的急診部門為 8 CFU/m, 半 封閉式空間的外科候診區為 18 CFU/m, 半封 閉式空間的內科候診區則最高為 18 CFU/m, 因此最後選擇內科候診區做為二氧化氯氣體滅菌測試對象 內科候診區空間容積約為. 立方公尺, 在估算有效的 00 ppm 二氧化氯釋放量 (ml/m ) 之後 1, 將 1090 毫升的二氧化氯溶液氣霧化釋放於空氣中進行氣體滅菌效能測試 在測得 內科候診區的背景值後, 先開啟 E 606 超音波氣霧機 (ml/min), 再搭配手持噴霧器對於牆壁與空中 ( 採由內而外由左而右由上而下方式 ) 進行噴灑, 總共釋放出 1090 毫升的 00 ppm 二氧化氯溶液於空間中, 因其沸點 (11 ) 低於室溫, 當溶液氣霧化之後, 二氧化氯氣體分子立即揮發出來獵殺空間細菌, 將候診區空間靜置 0 分鐘後, 此時空間中氣體最大濃度相當於 0.08 ppm, 仍低於美國勞委會 (US.OSHA.) 公告八小時的容許濃度值 0.10 ppm, 其測試結果參見表. 表. 中所使用的菌落採集機, 每次採氣量為 1000 公升, 相當於 1 立方公尺, 因此, 內科候 診區的背景值平均約為 1CFU/ m, 尚能符合 醫院空氣菌落常態分布的 70 CFU/m 70 CFU/m 1 ; 同樣採樣點的菌落數差異現象, 應與現場候診人數多寡有關 因 為進行第一次背景值採樣時, 候診區中約有 0 名患者, 空間菌落數為 8 個 / m, 而進行第二次背景值採樣時, 候診區中較多約有 70 名患者, 空間菌落數為 78 個 / m, 由此推測患者愈多, 可能染菌的氣膠量將會提昇流布感染機會也將 升高 ; 經過 E 606, 背景平均值由每立方公尺 1 個, 降低為僅有 1 個, 遠低於新加坡 (00 CFU/m ) 與日本 (00 CFU/m ) 的高品質空氣標準 16, 平均滅菌率高達 9.9 % 依據郭昭吟等學者的研究中指出, 醫院內生物氣膠中所鑑定出的菌類包括不動桿菌屬 (Acinetobacter spp.) 伯克霍爾德菌屬 (Burkholderia) 大腸桿菌(E. coli) 腸球菌 (Entercoccus) 克雷伯士氏桿菌屬(Klebsiella spp.) 綠膿桿菌(s. aeruginosa) 金黃色葡萄球菌 (S. aureus) 表皮葡萄球菌(Sta. epidermidis) 等 16, 其致病能力已經相當可觀, 若再加上其他未能鑑定出來的病毒真菌細菌孢子等微生物, 對於醫護人員與病患的威脅更大, 流行性感冒病毒腸病毒甚至 SARS 病毒均可能藉此途徑傳布, 要落實感染控制, 生物氣膠的監視與有效地消毒作為絕不可忽視! 結論 一就高污染性的醫療廢水而言, 四種軍用生化消毒劑, 均能達到 99.9% 以上的滅菌能力, 其中二氧化氯消毒劑的確效滅菌濃度, 僅需其他氯系消毒劑的 1/7 至 1/, 效能最為良好, 唯二氧化氯之濃度確定必須經過精確的分析鑑定 二對於內科門診部各種環境基質的二氧化氯噴灑消毒研究中得知, 電話聽筒 (180 個 ) 上的殘存菌落高於門把 (1 個 ), 其滅菌率依序為門把 (100%) = 聽筒 (100%) > 椅面 (90.%) > 地板 (0.%), 待消毒的物體表面愈光滑不吸水者, 其直接噴霧或擦拭滅菌效能較佳 ; 而平時較為骯髒粉塵較多且吸收力較強的地板, 應以拖把沾
的實驗參與 謝蘭蕙 謝明君 護理長協助採樣規劃陸軍化驗所 韋明新 陳重男 彭信晴 教授的研究指導 謝雙禧 賴俊德 邱奕展 濕拖地或是灑水浸漬的方式進行消毒, 較能確保滅菌效能 三針對醫院空氣中生物氣膠菌落的背景值採樣後發現, 菌落數依序為 : 半封閉式空間的內 科候診區 (18 CFU/m )> 半封閉式空間的外科候 診區 (18 CFU/m )> 開放式空間的急診部門 (8 CFU/m ), 三個區域空氣品質均處於正常菌落區間 ; 若將 1090 毫升的 00 ppm 二氧化氯溶液, 以超音波氣霧與噴灑方式滅菌 0 分鐘後, 內科候 診區平均菌落由 1 CFU/m 降為 1 CFU/m 空氣滅菌效能良好, 可作為感控消毒參考 誌謝 感謝國立交通大學 U U ; 亦感謝國軍桃園總醫院感控師 U U 護理長門診部 U U U 徐國陽 U U U U U U U U U U 葉宗葦 U, 並感謝高碩實業 U U 經理提供二氧化氯配製技術 參考文獻 1. World Health Organization: Laboratory Biosafety Manual: Disinfection and sterilization, nd ed. Geneva: WHO. 00; Chapter 1: 966.. Li JW, Yu Z, Cai X, et al: Trihalomethanes Formation In Water Treated With Chlorine Dioxide. Wat Res 1996; 0(10): 716.. Ridenour GM, Ingols R: Inactivation of oliomyelitis Virus by Free Chlori7ne. Amer ublic Health. 196; 6: 69.. Smith JE, McVey JL: Virus Inactivation by Chlorine Dioxide and Its Application to Storm Water Overflow. roceeding, ACS Annual Meeting. 197; 1(): 177.. Roberts V, Aieta EM, Berg JD, et al: Chlorine Dioxide for Wastewater Disinfection: A, Feasibility Evaluation. Stanford University Technical Report. 1980, October: 1. th 6. US EA (00, May 1 ). esticides: Topical & Chemical Fact Sheets http://www.epa.gov/pesticides/factsheets/chemic als/chlorinedioxidefactsheet.htm 7. Hoehn RC: Chlorine Dioxide Use in Water Treatment: Key Issues. Conference proceedings, Chlorine Dioxide: Drinking Water Issues. Second International Symposium. Houston, TX; 199: 99. 8. Huang J, Wang L, Ren N, et al: Disinfection Effect of Chlorine Dioxide on Viruses, Algae and Animal lanktons in Water. Wat Res 1997; 1(): 60. 9. U.S. EA. (1999, April). Guidance Manual Alternative Disinfectants and Oxidants:. Chlorine Dioxide. US EA (81R9901) http://www.epa.gov/safewater/mdbp/mdbptg.htm l 10. 賴政國 : 生化消毒劑之淺談比較 核生化防護學術半年刊 桃園八德, 陸軍化學兵學校 00; 76: 16 11. AHA, AWWA, WEA: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 1998; Chapter : 78. 1. 劉明哲, 賴政國, 盧明俊, 陳重男 : 二氧化氯氣液滅菌效能研究 第二十八屆廢水技術研討會論文, 宣讀編號 1. Huang J, Wang L, Ren N, et al: Disinfect ion Effect of Chlorine Dioxide on Bacteria in Water. Wat Res 1997; (): 6071. 1. 劉明哲, 賴政國 : 環境消毒劑 二氧化氯藥效試驗探討 環保署環檢季刊 桃園中壢, 行政院環保署環檢所 00; 8: 16 1. 林金絲 : 醫院感染與環境監視 ( 再版 ) 台北 : 藝軒出版社 1999: 778 16. 郭昭吟, 梁進生, 陳玉娟等 : 醫院內生物氣膠流佈之調查研究 00 安全衛生論文研討會 台北, 公務人力發展中心
二氧化氯溶液 二氧化氯溶液 二氧化氯氣霧滅菌效能測試 E 606 配製濃度 (ppm) 表 1. 不同濃度的二氧化氯與漂白水溶液對廢水滅菌測試結果 總菌落數 (CFU/mL) 廢水對照組. 10 大腸桿菌 (CFU/ 100mL) 滅菌率 (%) 次氯酸納漂白水溶液配製濃度 (ppm) 總菌落數 (CFU/mL) 廢水對照組. 10 大腸桿菌 (CFU/ 100mL) 滅菌率 (%).0 10.0 10 100 0 0 100 00 0 0 100 1 10 0 99.9 19 0 0 100 10 600 80 99.81 0 16 0 99.9 0.07 117100 TNTC 6.1 0.17 600 TNTC 86.06 註 :TNTC 為菌落無法計數之意 表. 四種生化消毒劑於不同作用時間對廢水的滅菌測試結果 類別 STB 耐熱漂白粉國造八二式消毒劑次氯酸納漂白水 E 606 二氧化氯消毒劑 濃度 117 ppm 877 ppm 186 ppm 19 ppm 菌種 原液 總菌落數大腸桿菌總菌落數大腸桿菌總菌落數大腸桿菌總菌落數大腸桿菌 (CFU/mL) (CFU/100mL) (CFU/mL) (CFU/100mL) (CFU/mL) (CFU/100mL) (CFU/mL) (CFU/100mL). 10.0 10. 10.0 10. 10.0 10. 10 分鐘 00 0 0 0 10 0 00 0 分鐘 00 0 0 0 0 0 00 0 10 分鐘 0 0 00 0 0 0 00 0 10 分鐘滅菌率.0 10 99.9 % 100 % 99.9 % 100 % 100 % 100 % 99.91 % 100 % 測試對象 門把 (m ) 電話聽筒 (m ) 表. E 606 (00ppm) 於醫院內科門診部的滅菌效能測試 門診室編號 7 8 9 10 11 1 1 平均值滅菌率 (%) 背景值 (CFU) 0 0 0 0 1 滅菌後 (CFU) 0 0 0 0 0 0 0 0 背景值 (CFU) 60 6 8 00 98 10 0 180 滅菌後 (CFU) 0 0 0 0 0 0 0 0 候診區測試對象採樣點 A 採樣點 B 平均值滅菌率 (%) 100 100 候診區座椅 (0.m ) 候診區地板 (1m ) 背景值 (CFU) 0 1 1 滅菌後 (CFU) 1 背景值 (CFU) 06 16 161 滅菌後 (CFU) 11 18 90. 0. 表. 內科候診區 00 ppm 的 E 606 內科候診區測試採樣點 A 採樣點 B 平均值平均滅菌率 (%) 背景值候診區 70 870 170 100 61 (CFU) 空間 9.9 滅菌後 (.m ) 0 80 70 110 (CFU) 6