醫(yī)療應(yīng)用中的幾種滅菌方法及其對(duì)電子元件的影響

輻射法

γ射線滅菌8

γ輻射是在1900年研究鐳的輻射時(shí)被發(fā)現(xiàn)的。隨后又發(fā)現(xiàn)了其它源，例如锝99m和鈷60。γ輻射的工業(yè)應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代，輻射源為鈷60。鈷60不會(huì)自然發(fā)生，在反應(yīng)器中人工生成。鈷60的半衰期為5.2714年。

工作原理9

待滅菌對(duì)象置于傳送裝置上，將其送至強(qiáng)γ輻射源附近，例如鈷60。待滅菌對(duì)象停止在輻射場后，接受一定的劑量，然后移動(dòng)傳送裝置，繼續(xù)處理下一個(gè)對(duì)象。傳送裝置也可不采用停-走的方式，而是以一定的速度(確保劑量合適)連續(xù)移動(dòng)(連續(xù)處理)。電離輻射產(chǎn)生激勵(lì)、電離，當(dāng)有水存在時(shí)，形成游離基結(jié)構(gòu)。游離基是強(qiáng)氧化(OH、HO2)和還原(H)劑，能夠破壞活細(xì)胞中必不可少的分子。所以，全部三個(gè)過程均造成必不可少的細(xì)胞成分的裂變，例如酶類和DNA。從而造成細(xì)胞死亡。γ輻射的最嚴(yán)重生物損傷形式發(fā)生在γ射線窗內(nèi)，介于3MeV和10MeV之間。鈷60發(fā)射的γ輻射為1.17MeV和1.33MeV水平，稍低于最有效的范圍。

問題10

γ輻射可深入照射對(duì)象。它比物理和化學(xué)法快，在高于室溫及標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下發(fā)生。輻照器體積大，用2m厚混凝土墻屏蔽環(huán)境，以防輻射。由于放射衰變的原因，需要定期調(diào)整照射時(shí)間，維持恒定的輻射劑量。除影響活細(xì)胞外，γ輻射還影響高分子材料和半導(dǎo)體。對(duì)電子器件的影響取決于劑量和劑量率。硅材料中大于5000 rad的總離子持續(xù)數(shù)秒到數(shù)分鐘，將長時(shí)間影響半導(dǎo)體。電路變得不穩(wěn)定，將不再符合技術(shù)指標(biāo)。因此，γ射線滅菌不應(yīng)用于含有半導(dǎo)體的對(duì)象。

電子束滅菌11

由于電子束是由電子管(也稱為真空管)的陽極發(fā)射的，所以最早被稱為陽極射線。陽極射線管(CRT)產(chǎn)生和偏轉(zhuǎn)電子束，掃描熒光屏，發(fā)明于1897年。隨著電視機(jī)的推廣，它變?yōu)橐环N家用電器。在電視機(jī)用的CRT中，用10kV (黑白電視)或25kV (彩色電視)的陽極電壓加速成束的電子，電子在到達(dá)屏幕時(shí)返回金屬導(dǎo)體。電子束發(fā)生器與CRT類似。然而，加速電壓可能高1000倍，屏幕被由鈦箔制成的窗口所代替，它使電子離開真空，但防止來自于大氣的氣體分子進(jìn)入。電子束用于滅菌始于1956年，當(dāng)時(shí)醫(yī)療器械行業(yè)推動(dòng)了其首次商業(yè)應(yīng)用。

工作原理9，12

待滅菌對(duì)象置于傳送裝置，緩慢通過電子束發(fā)生器的窗口。選擇傳送裝置的速度，確保輻射劑量合適(連續(xù)處理)。達(dá)到滅菌所需的穿透深度要求能量水平為5MeV至10MeV數(shù)量級(jí)。電子束輻射形成游離基，與高分子發(fā)生反應(yīng)，從而破壞DNA，造成細(xì)胞死亡。該方法能夠破壞所有類型的病原體，包括病毒、真菌、細(xì)菌、諸蟲、孢子，以及霉菌。

問題

電子束輻射沒有γ輻射的穿透力強(qiáng)。然而，它比γ射線滅菌快，不產(chǎn)生核廢料，在高于室溫及標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行。電子束對(duì)材料的兼容性比γ輻射更好。當(dāng)直接照射電子元件時(shí)，電子束會(huì)造成電荷累積(ESD)，進(jìn)而造成損壞。因此，電子束不應(yīng)用于含有半導(dǎo)體的對(duì)象。

總結(jié)

醫(yī)療應(yīng)用的滅菌方法有物理、化學(xué)和輻射法。每種滅菌方法都有其特點(diǎn)，可作用于或不能作用于半導(dǎo)體器件。選擇具體方法時(shí)，應(yīng)考慮潛在的副作用，尤其涉及到電子器件時(shí)。