8/2/2019 Equipo y Proceso de Esterilizacion Oxido de Etileno

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J . H y g . , C a m b . ( 1 9 6 0 ) , 5 8 , 3 3 7 337W i t h 2 p l a t e sP r i n t e d i n G r e a t B r i t a i n

E t h y l e n e o x i d e s t e r i l i z a t i o n i n h o s p i t a l p r a c t i c eBY M . A . R . FREEMAN

C l i n i c a l A s s i s t a n t , S u r g i c a l U n i tA N D C . F . BARWELL

P r o f e s s o r o f B a c t e r i o l o g y , T h e L o n d o n H o s p i t a l , E . 1( R e c e i v e d 1 J u n e 1 9 6 0 )INTRODUCTION

M a t e r i a l s w h i c h c a n n o t b e s t e r i l i z e d b y h e a t a r e b e i n g u s e d i n c r e a s i n g l y i nm e d i c i n e , a n d t h e i r s t e r i l i z a t i o n a t t h e p r e s e n t t i m e i s n o t e n t i r e l y s a t i s f a c t o r y .E t h y l e n e o x i d e i s i n u s e i n t h e U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a a n d i n S w e d e n t o p r o d u c es t e r i l i t y a t room t e m p e r a t u r e , b u t s o f a r i t h a s o n l y b e e n u s e d o n a l i m i t e d s c a l ei n h o s p i t a l s i n t h i s c o u n t r y .

T h e l i t e r a t u r e o n e th y l e n e o x i d e i s e x t e n s i v e a n d d a t e s b a c k t o 1 9 3 6 whenS c h r a d e r a n d B o s s e r t p a t e n t e d t h e u s e o f a l k y l e n e o x i d e s f o r k i l l i n g ' p e s t s a n dg e r m s ' . T h e v a r i a b l e s u p o n w h i c h e t h y l e n e o x i d e s t e r i l i z a t i o n d e p e n d s h a v e b e e ni n v e s t i g a t e d a n d r e p o r t e d b y , among o t h e r s , P h i l l i p s ( 1 9 4 9 ) , K a y e & P h i l l i p s ( 1 9 4 9 )a n d S y k e s ( 1 9 5 8 ) .

F o l l o w i n g e n c o u r a g i n g p r e l i m i n a r y r e s u l t s ( B a r w e l l & F r e e m a n , 1 9 5 9 ) , t h i ss t u d y w a s u n d e r t a k e n i n o r d e r t o d e v e l o p a s t e r i l i z i n g t e c h n i q u e a n d e q u i p m e n tf o r u s e i n t h i s c o u n t r y w i t h a s a f e e t h y l e n e o x i d e m i x t u r e . We a r e i n d e b t e d t o t h eB r i t i s h O x y g e n R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t Company f o r t h e i r g r e a t h e l p i ns u p p l y i n g t h e g a s m i x t u r e s u s e d a n d i n a d v i s i n g u p o n t h e p h y s i c a l p r o b l e m s t h a ta r o s e , a n d t o M e s s r s A l l e n a n d H a n b u r y f o r s u p p l y i n g t h e s t e r i l i z i n g c h a m b e r .I n t h i s p a p e r a g a s m i x t u r e , s t e r i l i z i n g t e c h n i q u e a n d e q u i p m e n t a r e d e s c r i b e d ,a n d s o m e c l i n i c a l a p p l i c a t i o n s a r e b r i e f l y d i s c u s s e d . T h e g a s m i x t u r e a n d t h es t e r i l i z i n g e q u i p m e n t a r e no w c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e i n t h i s c o u n t r y .

T h e g a sE t h y l e n e o x i d e i s a t h r e e - r i n g e d e p o x y c o m p o u n d w i t h t h e s t r u c t u r a l f o r m u l a :

CH2-CH2\/0I t i s a g a s a t room t e m p e r a t u r e s i n c e i t b o i l s a t 1 0 . 7 0 C . A t 3 0 0 C . i t s v a p o u rp r e s s u r e i s 1 5 6 0 m m . Hg a n d a t 5 0 C . , 2 9 6 7 m m . H g . I t h a s b e e n s u g g e s t e d( P h i l l i p s , 1 9 5 8 ) t h a t i t s b a c t e r i c i d a l p r o p e r t i e s d e p e n d u p o n i t s p o w e r o f a l k y l a t i n gp r o t e i n s a c c o r d i n g t o f o r m u l a I ( p . 3 3 8 ) .T h e g r e a t d i s a d v a n t a g e o f e t h y l e n e o x i d e a s a s t e r i l i z i n g a g e n t f o r r o u t i n eh o s p i t a l p r a c t i c e i s t h a t m i x t u r e s o f e t h y l e n e o x i d e a n d a i r c o n t a i n i n g m o r e t h a n3 0 o f e t h y l e n e o x i d e a r e i n f l a m m a b l e a n d i f c o n f i n e d , e x p l o s i v e . T h i s p r o p e r t y

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M . A . R . FREEMAN AND C . F . BARWELLn e c e s s i t a t e s t h e u s e e i t h e r o f s p e c i a l e q u i p m e n t t o c o n v e y h i g h c o n c e n t r a t i o n s o fe t h y l e n e o x i d e t o a n d f r o m a n e v a c u a t e d s t e r i l i z i n g c h a m b e r - o r o f m i x t u r e s o fe t h y l e n e o x i d e w i t h a n i n e r t g a s t o q u e n c h t h e e x p l o s i v e p r o p e r t i e s . The l a t t e r ,c h e a p e r s o l u t i o n d o e s n o t r e q u i r e p e r s o n n e l t r a i n e d i n t h e u s e o f e x p l o s i v e g a s e sa n d a c c o r d i n g l y h a s b e e n u s e d i n t h i s s t u d y .V a r i o u s g a s e s h a v e b e e n u s e d a s t h e i n e r t c o m p o n e n t o f s u c h m i x t u r e s . A m o n g s tt h e s e a r e c a r b o n d i o x i d e , n i t r o g e n a n d a m i x t u r e o f ' A r c t o n 1 2 ' a n d ' A r c t o n 1 1 ' *( I . C . I . L t d . ) . T h e A r c t o n s , w h i c h a r e h a l o g e n a t e d h y d r o c a r b o n s h a v i n g s e v e r a lo t h e r t r a d e n a m e s , b l a n k e t t h e e x p l o s i v e p r o p e r t i e s o f e t h y l e n e o x i d e a s e f f e c t i v e l ya s d o e s c a r b o n d i o x i d e , b u t h a v e t h e a d v a n t a g e o f much l o w e r v a p o u r p r e s s u r e sb e c a u s e o f t h e i r h i g h e r m o l e c u l a r w e i g h t s . A t 3 0 0 C . A r c t o n 1 1 h a s a v a p o u rp r e s s u r e o f 9 2 7 m m . H g ; A r c t o n 1 2 , 5 5 8 0 m m . H g ; c a r b o n d i o x i d e , 5 4 , 0 8 6 m m . H g .F o r t h i s r e a s o n e t h y l e n e o x i d e / A r c t o n m i x t u r e s w e r e p r e f e r r e d b e c a u s e t h e yc o n t a i n m o r e e t h y l e n e o x i d e p e r u n i t v o l u m e t h a n d o e t h y l e n e o x i d e / c a r b o n d i o x i d em i x t u r e s a t t h e s a m e p r e s s u r e .

0 0-C-OH -C-O-CH2-CH2-OH

CH2-CH2 -S-H -S - C H 2 - C H 2 -O H\ / + P r o t e i n -Hr o t e i n N-CH27CH2-OH0H - N - C H 2 - C H / - O\H 1 H-0-H O-CH2- CH2-OH

A m i x t u r e o f A r c t o n 1 2 a n d A r c t o n 1 1 ( 8 9 % ) a n d e t h y l e n e o x i d e ( 1 1 % ) i s i nu s e i n t h e U . S . A . , w h e r e i t i s m a r k e t e d u n d e r t h e name o f ' C r y o x i d e ' ( R e g i s t e r e dt r a d e m a r k A m e r i c a n S t e r i l i z e r C o m p a n y , E r i e , P a . ) . H o w e v e r , t h e b o i l i n g - p o i n to f A r c t o n 1 1 , 2 3 7 C . , i s r a t h e r t o o c l o s e t o room t e m p e r a t u r e t o m a k e A r c t o n1 1 / e t h y l e n e o x i d e m i x t u r e s c o n v e n i e n t , a l t h o u g h t h e l o w v a p o u r p r e s s u r e w o u l db e a n a d v a n t a g e . I n t h i s s t u d y we h a v e u s e d a m i x t u r e o f e t h y l e n e o x i d e 1 0 %a n d A r c t o n 1 2 , 9 0 % b y w e i g h t , w h i c h i s a l i t t l e e a s i e r t o mix t h a n C r y o x i d e a n dc o n t a i n s a l m o s t t h e same c o n c e n t r a t i o n o f e t h y l e n e o x i d e i n t h e v a p o u r p h a s e .P e n d i n g t h e e s t a b l i s h me n t o f a r e g u l a r s o u r c e o f s u p p l y o f e t h y l e n e o x i d e m i x t u r e si n t h e U . K . , B r i t i s h O x y g e n G a s e s L t d . a r e p r e p a r e d t o make u p i n d i v i d u a lc y l i n d e r s t o o r d e r . I t i s e n t i r e l y n o n - e x p l o s i v e : l i g h t e d m a t c h e s t h r o w n i n t o t h eg a s a r e e x t i n g u i s h e d a n d n o m i x t u r e o f t h e c o m b i n a t i o n w i th a i r i s i n f l a m m a b l e .

A r c t o n 1 2 i s n o n - t o x i c , b u t e t h y l e n e o x i d e i s t o x i c i n b o t h i t s l i q u i d a n d v a p o u rp h a s e s a n d i n a q u e o u s s o l u t i o n . L i q u i d e t h y l e n e o x i d e a n d s o l u t i o n s o f i t o n t h es k i n p r o d u c e d e r y t h e m a a n d o e d e m a ( S e x t o n & H e n s o n , 1 9 4 9 ) . T h e f i r s t symptomn o t i c e d on o v e r - e x p o s u r e t o e t h y l e n e o x i d e v a p o u r i s i r r i t a t i o n t o t h e n o s e a n d

* T h r o u g h o u t t h i s p a p e r t h e A r o t o n s h a v e b e e n i d e n t i f i e d w i t h t h e n u m b e r s w i t h w h i c ht h e y a r e d e s i g n a t e d u n d e r t h e c u r r e n t E n g l i s h n u m e r i c a l s y s t e m . U n t i l r e c e n t l y , h o w e v e r ,A r c t o n 1 2 was kn ow n a s A r c t o n 6 a n d A r c t o n 1 1 a s A r c t o n 9 .

3 3 8

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E t h y l e n e o x i d e s t e r i l i z a t i o ne y e s . D e l a y e d e f f e c t s i n c l u d e n a u s e a , v o m i t i n g a n d d i z z i n e s s . Work o n a n i m a l s byH o l l i n g s w o r t h , R o w e , O y e n , M c C o l l i s t e r & S p e n c e r ( 1 9 5 6 ) h a s s h o w n t h a t e x p o s u r et o h i g h e r c o n c e n t r at io n s l e a d s t o d e a t h f r o m s e c o n d a r y r e s p i r a t o r y i n f e c t i o n . Ont h e b a s i s o f t h i s w o r k i t w a s s u g g e s t e d t h at i n a n a t m o s p h e r e c o n t a i n i n g 5 0 p . p . m .e t h y le n e o xi d e a m a n c o u l d w o r k up t o 8 h r . a n d p r o b a b l y n o t b e a f f e c t e d . How-e v e r , a r e c e n t r e p o r t h a s s t a t e d t h a t t h e s u b s t a n c e i s a p o w e r f u l m u t a g e n i c a g e n t( G u s t a f s s o n & E h r e n b e r g , 1 9 5 9 ) .

I n t h i s s t u d y n o s p e c i a l t o x i c i t y t e s t s h a v e b e e n m a d e , b u t t h e e t h y l e n e o x i d e i nt h e s t e r i l i z i n g c h a m b e r h a s b e e n r e l e a s e d i n t o a l a r g e b u t p o o r l y v e n t i l a t e d roomo n c e o r t w i c e i n 2 4 h r . w i t h n o a p p a r e n t i l l e f f e c t . I t i s o b v i o u s l y p r e f e r a b l e t h a ta e r i a l c o n t a m i n a t i o n b y t h e g a s s h o u l d b e a v o i d e d b y d i s c h a r g e f r o m t h e c h a m b e rt o t h e e x t e r i o r a n d b y a d e q u a t e v e n t i l a t i o n o f t h e p r e m i s e s . S m a l l q u a n t i t i e s o ft h e l i q u i d m i x t u r e h a d n o e f f e c t o n t h e s k i n o f o n e o f t h e a u th o r s ( M . A . R . F . ) a n di t w a s f o u n d e a s y i n p r a c t i c e t o a v o i d c o n t a c t w i t h t h e l i q u i d m i x t u r e d u r i n gr o u t i n e s t e r i l i z a t i o n .

T h e f o l l o w i n g m a t e r i a l s h a v e b e e n e x p o s e d t o e t h y l e n e o x i d e v a p o u r d u r i n g t h i ss t u d y a n d h a v e n o t b e e n a f f e c t e d b y i t : c o p p e r , s t e e l , a l u m i n i u m , b r a s s , c h r o m i u m ,r u b b e r , g l a s s , p e r s p e x , n y l o n , p o l y v i n y l c h l o r i d e ( P . V . C . ) , p o l y t h e n e , p a p e r , wooda n d c o t t o n . P a i n t s , e n a m e l s , i n k , B i r o i n k a n d p e n c i l l e a d a r e a l s o u n a f f e c t e d b y i t .T h e e f f e c t o f l i q u i d e t h y l e n e o x i d e h a s n o t b e e n d e l i b e r a t e l y t e s t e d , b u t P e r s p e xh a s b e e n f o u n d t o b e d a m a g e d b y i t , s o t h a t p r e c a u t i o n s s h o u l d b e t a k e n t o p r e v e n te t h y l e n e o x i d e i n t h e l i q u i d p h a s e e n t e r i n g t h e s t e r i l i z i n g c h a m b e r ( s e e S t e r i l i z i n gT e c h n i q u e .A n u m b e r o f m a t e r i a l s , f o r e x a m p l e , r u b b e r , h a v e t h e p r o p e r t y o f t a k i n g ups u b s t a n t i a l q u a n t i t i e s o f e t h y l e n e o x i d e a n d A r c t o n w h i c h a r e s l o w l y r e l e a s e da f t e r s t e r i l i z a t i o n , a n d we h a v e f o u n d P . V . C . t o h a v e t h i s p r o p e r t y . T h i s e f f e c t c a n

b e u n d e s i r a b l e i n c e r t a i n c i r c u m s t a n c e s s i n c e , f o r e x a m p l e , b u b b l e s o f g a s m a ya p p e a r i n b l o o d i n P . V . C . t u b i n g i n u s e w i t h p u m p - o x y g e n a t o r s . I n P 1 . 1 , t h ef o r m a t i o n o f g a s b u b b l e s , p r e s u m a b l y o f A r c t o n 1 2 , i s s h o w n . I t h a s b e e nf o u n d , b y c h e m i c a l a n a l y s i s o f w a s h i n g s , t h a t e t h y l e n e o x i d e d i s s o l v e d i n P . V . C .c a n b e e n t i r e l y r e m o v e d b y e x p o s i n g i t t o a vacuum o f a p p r o x i m a t e l y 3 0 i n . Hgf o r 1 h r . I n h o s p i t a l p r a c t i c e we h a v e h e l d s u c h a vacuum f o r 2 h r . t o p r o v i d e as a f e t y m a r g i n .

T h e s t e r i l i z i n g c h a m b e r a n d r e l a t e d e q u i p m e n tE t h y l e n e o x i d e / A r c t o n 1 2 m i x t u r e s a r e s u p p l i e d b y t h e B r i t i s h O x y g e n Co m pan y

i n c y l i n d e r s f i t t e d w i t h a d i p - t u b e s o t h a t t h e y s h o u l d s t a n d v e r t i c a l l y when i n u s e .We h a v e u s e d a s t a n d a r d a u t o c l a v e a s a s t e r i l i z i n g c h a m b e r . An y e x i s t i n g a u t o -c l a v e c a n e a s i l y b e m o d i f i e d f o r u s e w i t h e t h y l e n e o x i d e , w i t h o u t i n t e r f e r i n g w i t hi t s c o n t i n u e d u s e w i t h s t e a m , b y i n t r o d u c i n g t h e g a s t h r o u g h a T - p i e c e i n t h e s t e a mi n l e t t u b e . A vacuum p u m p c a n b e c o n n e c t e d t o t h e c h a m b e r i n a s i m i l a r w ay i fn e c e s s a r y . I n a s s o c i a t i o n w i t h M e s s r s A l l e n a n d H a n b u r y , h o w e v e r , a c h a m b e ra n d a n c i l l a r y e q u i p m e n t f o r u s e w i t h e t h y l e n e o x i d e h a v e b e e n d e s i g n e d a n d w i l ls h o r t l y b e a v a i l a b l e c o m m e r c i a l l y ( T e x t - f i g . 1 ) .T h e c h a m b e r m u s t o f c o u r s e b e g a s - t i g h t a n d s h o u l d c a r r y a c o m p o u n d g a u g e

3 3 9

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3 4 0 M. A . R . FREEMAN AND C . F . BARWELL

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