اتوکلاو (autoclave) دستگاهی است که برای فرآیندهای صنعتی و علمی که نیاز به انجام در دما و فشار بالاتری نسبت به دما و فشار محیط اطراف دارند، استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها پیش از آنکه در مراکز پزشکی، جراحی و آزمایشگاهی برای انجام فرآیند استریل‌سازی استفاده شوند، در صنعت شیمی برای خشک کردن پوشش‌ها، وولکانیزاسیون لاستیک و سنتز هیدروترمال استفاده می‌شدند. اتوکلاوهای صنعتی به ویژه در تولید کامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فهرست مطالب:
بسیاری از اتوکلاوها برای استریل‌سازی تجهیزات و لوازم، آنها را در بخار آب اشباع تحت فشار در دمای 121 درجه سانتیگراد (250 درجه فارنهایت) به مدت 30-60 دقیقه و در فشار 15 پوند بر اینچ مربع (205 کیلوپاسکال یا 2.02 اتمسفر)، بسته به اندازه بار و محتوا، زیر فشار قرار می‌دهند. اختراع اتوکلاو به دست Charles Chamberland در سال 1879 اتفاق افتاد، اگرچه نسخه‌ای پیش‌انداز به نام دیجستر بخار توسط Denis Papin در سال 1679 ایجاد شده بود. نام اتوکلاو از واژه‌های یونانی auto- به معنای خود و Latin clavis به معنای کلید گرفته شده است، بنابراین به معنای یک دستگاه خودقفل‌کننده است.
کاربردهای اتوکلاو
اتوکلاوهای استریل‌سازی به طور گسترده در زمینه‌های میکروبیولوژی و mycology، دندان‌پزشکی و ساخت ادوات پروتز، لوازم علامت گذاری و جراحی، و لوازم پزشکی قانونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها در اندازه و عملکرد مختلف بسته به ابزارهای نیازمند استریل‌سازی متفاوت بوده و گاهی اوقات در صنایع شیمیایی و غذایی به نام Retort نیز شناخته می‌شوند. بیشتر موارد معمول شامل لوازم آزمایشگاهی، تجهیزات و پسماندها، ابزارهای جراحی و پسماند پزشکی هستند.
یکی از کاربردهای قابل توجه و در حال افزایش اتوکلاو، پیش‌پردازش و استریل‌سازی مواد زائد، همچون پسماندهای پاتوژنیک بیمارستانی است. دستگاه‌های این دسته اساساً با استفاده از اصول مشابه اتوکلاوهای معمولی عمل می‌کنند، به این صورت که توانایی نیترال کردن عوامل عفونی ممکنه را با استفاده از بخار فشرده و آب بسیار گرم دارند. نسل جدیدی از تبدیل‌کننده‌های زباله حتی بدون مخزن فشاری، قادر به دستیابی به همان اثر هستند، که بسیار مفید برای موادی است که نمی‌توانند دمای بالاتر یک فر داغ را تحمل کنند.
اتوکلاوها به طور گسترده برای تصفیه کامپوزیت‌ها نیز استفاده می‌شوند، به ویژه برای ترکیب لایه‌های مختلف بدون هیچ خلاءی که ممکن است قدرت مواد را کاهش دهد و در وولکانیزاسیون لاستیک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. حرارت و فشار بالا که اتوکلاوها تولید می‌کنند، به تضمین این فرضیه کمک می‌کند که ویژگی‌های فیزیکی ابزارها و قطعات به بهترین شکل ممکن حفظ شوند. سازندگان ستون‌های بادبان برای قایق‌های بادبانی از اتوکلاوها با طول بیش از 50 فوت (15 متر) و عرض 10 فوت (3 متر) بهره می‌برند، و برخی از اتوکلاوها در صنعت هوافضا اندازه‌هایی دارند که کل بدنه‌های هواپیماهای ساخته شده از کامپوزیت‌های لایه‌ای را جای می‌دهند.
انواع دیگری از اتوکلاوها برای رشد بلورها تحت دماها و فشارهای بالا استفاده می‌شوند. بلورهای کوارتز مصنوعی که در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند، در اتوکلاوها رشد می‌کنند. بسته‌بندی فشرده برای کاربردهای تخصصی ممکن است تحت خلاء در اتوکلاو انجام شود که به آن امکان می‌دهد موارد فشرده گرم شده و در حجم کمتری وارد بسته‌بندی‌های خود شوند.
حتی یک سیستم تصفیه پسماند حرارتی به عنوان اتوکلاو تک-منظوره طراحی شده است که برای استریل‌سازی پسماندها و فاضلاب مایع عمل می‌کند.
حذف هوا
اطمینان از حذف کامل هوای محبوس در اتوکلاو پیش از فعال‌سازی آن بسیار مهم است، زیرا هوای محبوس موردی بسیار نامناسب برای دستیابی به استریلیته است. بخار در دمای 134 درجه سلسیوس (273 درجه فارنهایت) می‌تواند در سه دقیقه به سطح مطلوب استریلیته برسد، در حالی که دستیابی به همان سطح استریلیته در هوای گرم، دو ساعت در دمای 160 درجه سلسیوس (320 درجه فارنهایت) نیاز دارد.
روش‌های حذف هوا در اتوکلاو عبارتند از:
1- جا به جایی به سمت پایین (یا نوع گرانشی):
هنگامی که بخار وارد اتاق می‌شود، ابتدا مناطق بالایی را پر می‌کند چرا که نسبت به هوا چگالی کمتری دارد. این فرآیند باعث فشرده‌سازی هوا به سمت پایین شده و از طریق یک لوله تخلیه که معمولاً حاوی یک سنسور دما است، به بیرون فشار داده می‌شود. تخلیه تنها زمانی متوقف می‌شود که تخلیه کامل هوا انجام شده باشد. جریان معمولاً توسط یک تراپ بخار یا یک ولو سولنوئید کنترل می‌شود، اما گاهی اوقات از سوراخ‌های تهویه هم استفاده می‌شود. هنگامی که بخار و هوا مخلوط می‌شوند، امکان اخراج مخلوط از مکان‌هایی در داخل اتاق به جز پایین نیز وجود دارد.
2- پالس‌های بخار:
رقیق کردن هوا با استفاده از یک دنباله پالس‌های بخار، که در آن اتاق به طور ناپیوسته فشار داده می‌شود و سپس به فشار نزدیک به فشار جوی تخلیه می‌شود.
3- پمپ‌های خلاء:
یک پمپ خلاء هوا یا مخلوط هوا/بخار را از اتاق می‌کشد.
4- چرخه‌های اضافی فشار:
با استفاده از یک پمپ خلاء دست‌یافته می‌شود. این چرخه با یک خلاء شروع شده و سپس با یک پالس بخار همراه می‌شود و پس از آن با یک خلاء و سپس یک پالس بخار ادامه پیدا می‌کند. تعداد پالس‌ها به میزان خاصی از اتوکلاو و چرخه انتخابی وابسته است.
5- چرخه‌های زیر‌فشار:
مشابه چرخه‌های اضافی فشار هستند، اما فشار اتاق هرگز فشار جوی را تجاوز نمی‌کند تا زمانی که به دمای استریل‌سازی فشار دهند.
اتوکلاوهای قرارگیری در محیط‌های غیرپزشکی معمولاً برنامه‌های حذف هوای خودکار ندارند. اپراتور موظف به انجام دستی پالس‌های بخار در فشارهای خاص که توسط گیج نشان داده می‌شود، است.
اتوکلاو در پزشکی
اتوکلاو پزشکی دستگاهی است که از بخار برای استریل‌سازی تجهیزات و اشیاء دیگر استفاده می‌کند. این بدان معناست که تمام باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و اسپورها غیرفعال می‌شوند. با این حال، پریون‌ها مانند آنهایی که با بیماری Creutzfeldt–Jakob همراه هستند، و برخی از سموم ترشح شده توسط برخی باکتری‌ها، مانند سرولید، ممکن است توسط اتوکلاو در دمای معمولی ۱۳۴ درجه سلسیوس به مدت سه دقیقه یا ۱۲۱ درجه سلسیوس به مدت ۱۵ دقیقه نابود نشوند و به جای آن باید در هیدروکسید سدیم ۱M (NaOH) غرق شده و در یک اتوکلاو گرانشی در دمای ۱۲۱ درجه سلسیوس به مدت ۳۰ دقیقه، تمیز شده، با آب شسته شده و در یک فرآیند استریل‌سازی روزانه کنترل شوند. اگرچه گونه‌های گسترده‌ای از آرکئا (archaea)، از جمله Geogemma barosii، قادر به بقاء و حتی تولید مثل در دماهای موجود در اتوکلاوها هستند، اما نرخ رشد آنها در دماهای پایین‌تر در محیط‌های کم‌تر اقیانوسی که توسط انسان‌ها اشغال می‌شوند، به قدری کند است که احتمالاً نمی‌توانند با دیگر ارگانیسم‌ها رقابت کنند. هیچ‌کدام از آنها به عنوان عفونی یا به هر نحو دیگر تهدیدی به سلامت انسان‌ها شناخته نشده‌اند؛ در واقع، زیست‌شناسان می‌توانند نگران آنها نباشند زیرا شیمی آنها از ما متفاوت است و نرخ افزایش آنها به قدری کند است که نیازی به نگرانی از سوی میکروبیولوژیست‌ها نیست.
اتوکلاوها در بسیاری از محیط‌های پزشکی، آزمایشگاه‌ها و سایر مکان‌های نیازمند به اطمینان از استریلیته یک شیء یا تجهیزات، وجود دارند. امروزه بسیاری از روش‌ها از اشیاء یکبار مصرف به جای اشیاء قابل استریل‌سازی و قابل استفاده مجدد استفاده می‌کنند. این کار اولین بار با سوزن‌های زیرپوستی اتفاق افتاد، اما امروزه بسیاری از وسایل جراحی (مانند مشبک‌ها، نگه‌دارنده‌های سوزن و دسته‌های اسکالپل) عمدتاً اشیاء یکبار مصرف هستند، به جای اشیاء قابل استفاده مجدد. اتوکلاوها در کشورهای فقیر به دلیل تعداد بسیار بیشتر تجهیزاتی که دوباره استفاده می‌شوند، اهمیت ویژه‌ای دارند. ارائه اتوکلاوهای رومیزی یا خورشیدی به مراکز پزشکی روستایی موضوع برخی ماموریت‌های کمک پزشکی در دولت‌ها است.
به علت استفاده از گرما به شکل مرطوب، محصولات حساس به گرما (مانند برخی از پلاستیک‌ها) نمی‌توانند از این روش استریل‌سازی شوند و ذوب می‌شوند. کاغذ و سایر محصولاتی که ممکن است توسط بخار آسیب ببینند، باید به روش دیگری استریل‌سازی شوند. در همه اتوکلاوها، اشیاء همیشه باید جدا شوند تا به بخار امکان نفوذ به صورت یکنواخت به بار را بدهد.
استریل‌سازی پیش از دفن پسماند پزشکی در جریان معمولی پسماند جامع شهری به کمک اتوکلاوها انجام می‌شود. این کاربرد به عنوان جایگزین سوزاندن به دلیل نگرانی‌های محیطی و بهداشتی که از پروتکل‌های انتشار ناشی از سوزاندن، به ویژه از واحدهای کوچکی که معمولاً در بیمارستان‌های خصوصی فعال بوده‌اند، ایجاد شده است. هنوز هم به طور کلی برای پسماندهای پاتولوژیکال و سایر پسماندهای پزشکی بسیار سمی یا عفونی، سوزاندن یا یک فرآیند اکسیداسیون حرارتی مشابه معمولاً الزامی است. برای پسماندهای مایع، یک سیستم تصفیه پساب معادل نیاز است.
در دندان‌پزشکی، اتوکلاوها استریل‌سازی ابزارهای دندانی را انجام می‌دهند.
در اکثر جهان، اتوکلاوهای پزشکی به عنوان دستگاه‌های پزشکی تقسیم‌بندی شده‌اند. بسیاری از اتوکلاوهای پزشکی بنابراین تنها محدود به اجرای چرخه‌های تأیید شده توسط مقامات نظارتی بهداشتی و سلامت هستند. از آنجا که این دستگاه‌ها برای استفاده مداوم در بیمارستان بهینه‌سازی شده‌اند، طراحی‌های مستطیلی شکل دارند. از انجا که انها نیاز به رویه‌های نگهداری دقیق دارند، به عنوان بهره‌وری در عملیات هزینه‌بر هستند. (اتوکلاو پزشکی با کالیبراسیون صحیح هر روز هزاران گالن آب مصرف می‌کند، مستقل از وظایف، با مصرف برق متناسب.)
منابع این نوشتار
1- Autoclave
یک نظر در “اتوکلاو چیست؟”