Tìm hiểu nguyên lý và cấu tạo của nồi hấp tiệt trùng

Nồi hấp tiệt trùng là gì?

Nồi hấp tiệt trùng là buồng áp suất và nhiệt độ cao, cung cấp bởi một nguồn hơi nước bão hòa, duy trì nhiệt độ từ 1210C trở lên trong thời gian 5-20 phút để tiệt trùng dụng cụ y tế, chất thải sinh học, dụng cụ thủy tinh và môi trường nuôi cấy vi sinh

Các thông tin kỹ thuật về nguyên lý và cấu tạo của nồi hấp tiệt trùng autoclave giúp sử dụng nồi hấp tiệt trùng hiểu quả, an toàn trong thao tác.

I. Các phương pháp tiệt trùng:

Tiệt trùng (Sterilization) là quá trình tiêu diệt tất cả các vi khuẩn, vi rút, sinh vật sống có hại, kể cả bào tử của vi khuẩn. Lưu ý phân biệt với khử trùng (Disinfection) là quá trình gần giống với tiệt trùng nhưng không có tác dụng với bào tử.

Mỗi phương pháp tiệt trùng có ưu nhược điểm nhất định. Lựa chọn phương pháp phù hợp để đảm bảo khả năng vô trùng và ít ảnh hưởng tới vật liệu định tiệt trùng. Các phương pháp tiệt trùng chính bao gồm:

1. Tiệt trùng bằng hóa chất 

Sử dụng hóa chất tấn công vào cơ thể vi sinh vật để tiêu diệt chúng. Bởi vậy, nồng độ hóa chất và thời gian ngâm phải đảm bảo để đạt hiệu quả tiệt trùng.

Các hóa chất khử trùng, diệt khuẩn thường dùng:

• Cloramin
• Phenol
• Iod
• H2O2

Sử dụng hóa chất để tiệt trùng khá tốn kém nhưng hiệu quả cũng không triệt để. Hóa chất có thể ảnh hưởng đến người sử dụng, đến môi trường hay gây hư hại dụng cụ cần tiệt trùng. Thường dùng để khử trùng, tiệt trùng bền mặt bàn thao tác hay mặt sàn phòng thí nghiệm, bệnh viện

2. Tiệt trùng bằng khí Ethylene oxide (EO):

Ethylene Oxide có tính xuyên thấu cao, có khả năng tiêu diệt các loại virus,vi khuẩn, nấm và nha bào. Tiệt trùng tại nhiệt độ thấp 37oC đến 55oC. Tuy nhiên EO là khí độc, thiết bị tiệt trùng kiểm soát phức tạp, thời gian tiệt trùng kéo dài do phải đuổi khí và xử lý khí EO thải. Thường sử dụng trong các nhà máy sản xuất dược phẩm, trong tiệt trùng bao bì sản phẩm, nhà máy sản dụng cụ vật tư y tế.

3. Tiệt trùng Plasma:

Một biến thể của tiệt trùng hóa chất khi sử dụng thiết bị tạo Plasma để biến H2O2 dạng khí thành dạng nguyên tử có tính oxy hóa cao, làm biến tính protein của vi khuẩn. Có thể tiệt trùng tại nhiệt độ thấp, nhưng thể tích thiết bị plama nhỏ và chi phí thiết bị cao.

4. Tiện trùng bằng tia cực tím:

Sử dụng đèn cực tím (đèn tử ngoại – UV) tạo ra chùm tia có bước sóng quanh vùng bước sóng 260nm. Hiệu quả tiệt trùng bị hạn chế, do chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm môi trường và thể tích cần khử trùng. Thường dùng tiệt trùng phòng mổ, không khí phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm.

5. Tiệt trùng bằng phóng xạ:

Sử dụng tia gamma phá huỷ các ADN của vi các vi khuẩn, vi rút hay ngăn chúng tăng sinh trở lại. Nguồn phóng xạ thường là đồng vị phóng xạ Cobalt-60. Tiệt trùng phóng xạ phù hợp với các nhà máy sản xuất dược phẩm, sản xuất vật tư y tế lớn hay chiếu xạ nông sản thực phẩm.

6. Tiệt trùng bằng nhiệt (Dry Sterilization – Tủ sấy, tủ sấy tiệt trùng):

Cơ chế tiệt trùng là dùng khí khô ở nhiệt độ cao làm bay hơi nước của nguyên sinh chất dẫn đến phá vỡ vỏ để tiêu diệt các vi sinh vật. Nhiệt độ tiệt trùng từ 150oC đên 250oC trong thời gian từ một giờ đến vài giờ. Sử dụng đơn giản, thuận tiện, chủ yếu dùng để tiệt trùng các dụng cụ thủy tinh. Tuy nhiên nhiệt độ cao có thể tác động đến các dụng cụ kém chịu nhiệt.

7.Tiệt trùng bằng hơi nước bão hòa (hấp tiệt trùng):

Tiệt trùng ướt hay hấp tiệt trùng (Steam Sterilization) cơ chế tiệt trùng sử dụng hơi nước bão hòa ở nhiệt độ và áp suất cao để nén và tăng va đập vào vi khuẩn, virus nhằm tiêu diệt chúng nhanh.

Phương pháp tiệt trùng bằng hơi nước sử dụng một thiết bị là nồi hấp tiệt trùng (Autoclave) tạo ra môi trường có nhiệt độ cao từ 115oC đến 135oC với áp suất dư từ 0,5 đến 2,0 bar.

Tiệt trùng ướt bằng nồi hấp tiệt trùng là phương pháp có ưu điểm hơn cả, bao gồm hiệu quả tiệt trùng cao, chi phí thấp, ít làm hủy hoại mẫu vật tiệt trùng, thời gian tiệt trùng ngắn (khoảng 4-15 phút từ thời điểm đạt nhiệt độ tiệt trùng) do hơi nước có khả năng truyền nhiệt tốt hơn nhiều không khí nóng.

II. Cấu tạo nồi hấp tiệt trùng thông dụng:

1 Cấu tạo bên trong:

• Buồng tiệt trùng bằng thép không rỉ SUS304
• Kích thước buồng tiệt trùng tùy thuộc dung tích nồi hấp tiệt trùng:
  + Đường kính từ 300 mm đến 500mm
  + Chiều cao: từ 350 đến 960 mm
• Tích hợp Sensor nhiệt: PT100Ω
• Tích hợp các cảm biến áp suất, mức nước…
• Phía dưới có lớp bảo vệ bộ phận gia nhiệt
• Phía trên là vùng đặt giỏ hấp ( 1 hoặc 2 giỏ)
• Nắp nồi hấp có bộ phận đóng bằng cơ hay khóa liên động
• Nắp nồi hấp có gioăng chịu áp lực bên trong / cao su silicone

2 Cấu tạo bên ngoài:

• Bên ngoài thường là thép tấm, phần nắp phía trên có lớp nhựa cách nhiệt
• Đồng hồ đo áp suất, đồng hồ hiển thị nhiệt độ
• Van an toàn và van xả khẩn cấp
• Bộ điều khiển nằm tại vùng phía trên
• Hiển thị đếm ngược thời gian còn lại của chu trình tiệt trùng
• Phía dưới có vòi xả nước thải dẫn vào bình đựng

3 Các chức năng khác của nồi hấp tiệt trùng

• Thiết bị nồi hấp tiệt trùng có thể tích hợp nhiều chức năng bổ xung hoặc cao cấp như:
• Đếm ngược thời gian và báo kết thúc tiệt trùng
• Chống mở cửa khi nhiệt độ cao hơn 80 độ
• Chống quá nhiệt quá áp trong buồng hấp, Chống rò điện, Chống quá nhiệt thành ngoài của buồng hấp
• Cảnh báo mức nước thấp
• Tự động sấy khô, làm mát nhanh, sấy chân không

III. Phân loại nồi hấp tiệt trùng:

Dựa vào cấu tạo khoang hấp tiệt trùng hay nguồn cấp hơi nước bão hòa cho khoang hấp tiệt trùng, có thể phân loại nồi hấp tiệt trùng theo các cách sau:

Phân loại Nồi hấp tiệt trùng theo nguồn cấp hơi: 

Nồi hấp tiệt trùng có nguồn cấp hơi ngoài:

Nguồn hơi nước bão hòa được cấp từ một nguồn bên ngoài độc lập, được dẫn vào nồi hấp tiệt trùng. Thiết bị này thường là các noi hap tiet trung dung tích lớn, cửa nạp mẫu phía trước, có thể tích hợp đóng mở tự động hay thiết bị nâng hạ mẫu vật tiệt trùng. Thiết bị thường sử dụng cho nhà máy, cơ sở sản xuất hay bệnh viện nơi có hệ thống nồi hơi trung tâm.

Nồi hấp tiệt trùng có nguồn cấp hơi trong:

Nồi hấp tiệt trùng tích hợp sẵn thanh đốt bên trong buồng hấp, sử dụng điện năng chuyển nước thành hơi nước bão hòa. Cấu tạo dạng này phù hợp với hầu hết các nồi hấp cỡ nhỏ và vừa phổ biến trên thị trường.

Phân loại nồi hấp tiệt trùng theo kiểu dáng khoang tiệt trùng, loại cửa mở:

Nồi hấp tiệt trùng dạng nằm ngang:

Nồi hấp tiệt trùng có khoang tiệt trùng nằm ngang, mẫu vật tiệt trùng đưa từ phía trước vào. Khoang tiệt trùng có thể có hình trụ hoặc hình chữ nhật. Đưa mẫu mặt trước sẽ thuận lợi cho việc tích hợp chức năng đóng mở cửa tự động hay thiết bị nâng hạ, nạp mẫu. Ngoài ra với các nồi hấp cỡ nhỏ để bàn cũng có thiết kế cửa mở ngang nhằm tiết kiệm không gian làm việc.

Nồi hấp tiệt trùng 2 cửa

Thiết kế khoang tiệt trùng nằm ngang với 2 cửa. Một cửa đưa mẫu vào và một cửa lấy sản phẩm sau tiệt trùng ra. Thiết bị thường sử dụng cho các phòng sạch theo tiêu chuẩn GMP, cho các nhà máy sản xuất dụng cụ y tế, dược phẩm hay labo phòng sạch.

Nồi hấp tiệt trùng dạng đứng:

Nồi hấp tiệt trùng có khoang tiệt trùng dạng đứng Mẫu vật hấp tiệt trùng được đưa từ trên xuống. Khoang hấp thường có hình trụ để tăng khả năng chịu áp suất, giảm kích thước thiết bị.  Đây là dạng nồi hấp tiệt trùng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay bởi tính an toàn và giá thành hợp lý, kích thước phù hợp cho hầu hết các cơ sơ nghiên cứu, xét nghiệm.