Autoclave - Autoclave
 Ilustração em corte de uma autoclave de câmara retangular encamisada
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| Usos | Esterilização |
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| Inventor | Charles Chamberland |
| Itens relacionados | Resíduos autoclave |
A autoclave é uma máquina destinada à realização de processos industriais e científicos que requerem temperatura e pressão elevadas em relação à pressão / temperatura ambiente . As autoclaves são utilizadas em aplicações médicas para esterilização e na indústria química para curar revestimentos e vulcanizar borracha e para síntese hidrotérmica . As autoclaves industriais são utilizadas em aplicações industriais, especialmente na fabricação de compósitos.
Muitas autoclaves são usadas para esterilizar equipamentos e suprimentos, submetendo-os a vapor saturado pressurizado a 121 ° C (250 ° F) por cerca de 15 a 20 minutos, dependendo do tamanho da carga e do conteúdo. A autoclave foi inventada por Charles Chamberland em 1879, embora um precursor conhecido como digestor a vapor tenha sido criado por Denis Papin em 1679. O nome vem do grego auto- , que significa self, e do latim clavis, significa chave, portanto, um dispositivo de travamento automático .
Usos
As autoclaves de esterilização são amplamente utilizadas em microbiologia e micologia , medicina e fabricação de próteses , tatuagem e piercing corporal e prática funerária . Eles variam em tamanho e função dependendo do meio a ser esterilizado e às vezes são chamados de retorta nas indústrias química e alimentícia.
As cargas típicas incluem vidraria de laboratório, outros equipamentos e resíduos, instrumentos cirúrgicos e resíduos médicos .
Uma aplicação recente e cada vez mais popular das autoclaves é o tratamento de pré-descarte e a esterilização de resíduos, como resíduos hospitalares patogênicos. As máquinas dessa categoria operam amplamente sob os mesmos princípios das autoclaves convencionais, pois são capazes de neutralizar agentes potencialmente infecciosos usando vapor pressurizado e água superaquecida. Uma nova geração de conversores de resíduos é capaz de atingir o mesmo efeito sem um vaso de pressão para esterilizar meios de cultura, material de borracha, batas, curativos, luvas, etc. É particularmente útil para materiais que não podem suportar a alta temperatura de um forno de ar quente .
As autoclaves também são amplamente utilizadas para curar compósitos, especialmente para fundir várias camadas sem nenhum vazio que diminuiria a resistência do material e na vulcanização da borracha. O alto calor e pressão que as autoclaves geram ajudam a garantir que as melhores propriedades físicas possíveis sejam reproduzíveis. Os fabricantes de mastros para veleiros têm autoclaves com mais de 15 metros de comprimento e 3 metros de largura, e algumas autoclaves na indústria aeroespacial são grandes o suficiente para conter fuselagens de aviões inteiros feitas de compostos em camadas.
Outros tipos de autoclaves são usados para cultivar cristais sob altas temperaturas e pressões. Cristais de quartzo sintético usados na indústria eletrônica são cultivados em autoclaves. A embalagem de paraquedas para aplicações especializadas pode ser realizada sob vácuo em uma autoclave, o que permite que as calhas sejam aquecidas e inseridas em suas embalagens no menor volume.
Um Sistema de Descontaminação de Efluentes Térmicos funciona como autoclaves de propósito único, projetadas para a esterilização de resíduos líquidos e efluentes.
Remoção de ar
É muito importante garantir que todo o ar aprisionado seja removido da autoclave antes da ativação, pois o ar aprisionado é um meio muito pobre para atingir a esterilidade. O vapor a 134 ° C (273 ° F) pode atingir o nível desejado de esterilidade em três minutos, enquanto para atingir o mesmo nível de esterilidade no ar quente é necessário passar duas horas a 160 ° C (320 ° F). Os métodos de remoção de ar incluem:
- Deslocamento para baixo (ou tipo gravidade)
- Conforme o vapor entra na câmara, ele preenche as áreas superiores primeiro, pois é menos denso que o ar. Este processo comprime o ar para o fundo, forçando-o a sair por um dreno que geralmente contém um sensor de temperatura. Somente quando a evacuação do ar é concluída, a descarga pára. O fluxo é geralmente controlado por um purgador de vapor ou válvula solenóide , mas orifícios de purga às vezes são usados. À medida que o vapor e o ar se misturam, também é possível forçar a saída da mistura de outros locais da câmara que não o fundo.
- Vapor pulsando
- diluição do ar usando uma série de pulsos de vapor, em que a câmara é alternadamente pressurizada e então despressurizada até próximo à pressão atmosférica.
- Bombas de vácuo
- uma bomba de vácuo suga o ar ou as misturas de ar / vapor da câmara.
- Ciclos superatmosféricos
- alcançado com uma bomba de vácuo. Ele começa com um vácuo seguido por um pulso de vapor seguido por um vácuo seguido por um pulso de vapor. O número de pulsos depende da autoclave particular e do ciclo escolhido.
- Ciclos subatmosféricos
- semelhante aos ciclos superatmosféricos, mas a pressão da câmara nunca excede a pressão atmosférica até que eles pressurizem até a temperatura de esterilização.
Autoclaves de fogão usadas em ambientes mais pobres ou não médicos nem sempre têm programas de remoção automática de ar. O operador é obrigado a realizar manualmente a pulsação do vapor em certas pressões, conforme indicado pelo medidor.
Em medicina
Uma autoclave médica é um dispositivo que usa vapor para esterilizar equipamentos e outros objetos. Isso significa que todas as bactérias , vírus , fungos e esporos são inativados. No entanto, os príons , como aqueles associados à doença de Creutzfeldt-Jakob , e algumas toxinas liberadas por certas bactérias, como a Cereulida , podem não ser destruídos por autoclavagem em 134 ° C típicos por três minutos ou 121 ° C por 15 minutos e em vez disso deve ser imerso em hidróxido de sódio (NaOH 1N) e aquecido em autoclave de deslocamento por gravidade a 121 ° C por 30 min, limpo, enxaguado em água e submetido à esterilização de rotina. Embora uma ampla gama de espécies de archaea , incluindo Geogemma barosii , possa sobreviver e até mesmo se reproduzir em temperaturas acima de 121 ° C, nenhuma delas é conhecida por ser infecciosa ou de outra forma representar um risco para a saúde humana; na verdade, sua bioquímica é tão diferente da nossa e sua taxa de multiplicação é tão lenta que os microbiologistas não precisam se preocupar com eles.
As autoclaves são encontradas em muitos ambientes médicos, laboratórios e outros locais que precisam garantir a esterilidade de um objeto. Muitos procedimentos hoje empregam itens de uso único em vez de itens esterilizáveis e reutilizáveis. Isso aconteceu primeiro com as agulhas hipodérmicas , mas hoje muitos instrumentos cirúrgicos (como fórceps , porta- agulhas e cabos de bisturi ) são comumente descartáveis, em vez de itens reutilizáveis (veja resíduos de autoclave ). As autoclaves são de particular importância em países mais pobres devido à quantidade muito maior de equipamentos que são reutilizados. Fornecer autoclaves solares ou de fogão a centros médicos rurais tem sido o assunto de várias propostas de missões de ajuda médica.
Como o calor úmido é usado, os produtos termolábeis (como alguns plásticos ) não podem ser esterilizados dessa forma ou derreterão. Papel e outros produtos que podem ser danificados pelo vapor também devem ser esterilizados de outra forma. Em todas as autoclaves, os itens devem ser sempre separados para permitir que o vapor penetre na carga de maneira uniforme.
A autoclavagem é freqüentemente usada para esterilizar resíduos médicos antes de descartá-los no fluxo de resíduos sólidos municipais padrão . Esta aplicação tornou-se mais comum como uma alternativa à incineração devido a questões ambientais e de saúde levantadas por causa dos subprodutos da combustão emitidos por incineradores, especialmente de pequenas unidades que eram comumente operadas em hospitais individuais. A incineração ou um processo de oxidação térmica semelhante ainda é geralmente obrigatório para resíduos patológicos e outros resíduos médicos muito tóxicos ou infecciosos. Para resíduos líquidos, um sistema de descontaminação de efluentes é o hardware equivalente.
Na odontologia, as autoclaves fornecem esterilização de instrumentos odontológicos.
Na maior parte do mundo industrializado, as autoclaves de grau médico são dispositivos médicos regulamentados . Muitas autoclaves de classe médica são, portanto, limitadas a executar ciclos aprovados pelo regulador. Por serem otimizados para uso hospitalar contínuo, eles favorecem designs retangulares, requerem regimes de manutenção exigentes e são caros de operar. (Uma autoclave de grau médico devidamente calibrada usa milhares de galões de água todos os dias, independente da tarefa, com consumo de energia elétrica correspondentemente alto.)
Em pesquisa
A maioria das autoclaves de nível médico é inadequada para tarefas de pesquisa. Autoclaves não médicas de uso geral (muitas vezes chamadas de "grau de pesquisa") são cada vez mais usadas em uma ampla variedade de ambientes educacionais, de pesquisa e industriais (incluindo pesquisa biomédica) onde eficiência, facilidade de uso e flexibilidade estão em uma Prêmio. Autoclaves de nível de pesquisa podem ser configuradas para operação de "passagem". Isso torna possível manter o isolamento absoluto entre áreas de trabalho "limpas" e potencialmente contaminadas. Autoclaves de pesquisa de passagem são especialmente importantes em instalações BSL-3 ou BSL-4 .
Autoclaves de nível de pesquisa - que não são aprovadas para uso em instrumentos de esterilização que serão usados diretamente em humanos - são projetadas principalmente para eficiência, flexibilidade e facilidade de uso. Eles exibem uma ampla variedade de designs e tamanhos e são freqüentemente ajustados para seu uso e tipo de carga. As variações comuns incluem uma câmara de pressão cilíndrica ou quadrada, sistemas de refrigeração a ar ou água e portas de câmara que abrem vertical ou horizontalmente (que podem ser eletricamente ou manualmente).
Em 2016, o Escritório de Sustentabilidade da Universidade da Califórnia, Riverside (UCR) conduziu um estudo de eficiência de autoclave em seus laboratórios de pesquisa de genômica e entomologia, monitorando o consumo de energia e água de várias unidades. Eles descobriram que, mesmo quando funcionando dentro dos parâmetros pretendidos, as autoclaves de grau médico usadas em seus laboratórios de pesquisa consumiam cada uma 700 galões de água e 90 kWh de eletricidade por dia (1.134 MWh de eletricidade e 8,8 milhões de galões de água total), porque eles consumiam energia e água continuamente, mesmo quando não estavam em uso. As autoclaves de nível de pesquisa da UCR executaram as mesmas tarefas com igual eficácia, mas usaram 83% menos energia e 97% menos água.
Garantia da Qualidade
Existem indicadores físicos, químicos e biológicos que podem ser usados para garantir que uma autoclave alcance a temperatura correta pelo tempo correto. Se um item não tratado ou tratado incorretamente puder ser confundido com um item tratado, existe o risco de que eles se misturem, o que, em algumas áreas como cirurgia, é crítico.
Os indicadores químicos nas embalagens médicas e na fita de autoclave mudam de cor quando as condições corretas são satisfeitas, indicando que o objeto dentro da embalagem, ou sob a fita, foi processado adequadamente. A fita de autoclave é apenas um marcador de que o vapor e o calor ativaram o corante. O marcador na fita não indica esterilidade completa. Um dispositivo de desafio mais difícil, denominado dispositivo Bowie-Dick em homenagem a seus inventores, também é usado para verificar um ciclo completo. Ele contém uma folha cheia de indicador químico colocado no centro de uma pilha de papel. Ele foi projetado especificamente para provar que o processo atingiu a temperatura total e o tempo necessário para um ciclo mínimo normal de 134 ° C por 3,5–4 minutos.
Para comprovar a esterilidade, são usados indicadores biológicos. Os indicadores biológicos contêm esporos de uma bactéria resistente ao calor, Geobacillus stearothermophilus . Se a autoclave não atingir a temperatura certa, os esporos germinarão quando incubados e seu metabolismo mudará a cor de um produto químico sensível ao pH . Alguns indicadores físicos consistem em uma liga projetada para fundir somente após ser submetida a uma determinada temperatura durante o tempo de retenção relevante. Se a liga derreter, a mudança será visível.
Algumas autoclaves controladas por computador usam um valor F 0 (F-zero) para controlar o ciclo de esterilização . Os valores F 0 são definidos para o número de minutos de esterilização equivalente a 121 ° C (250 ° F) a 100 kPa (15 psi) acima da pressão atmosférica por 15 minutos. Como o controle exato da temperatura é difícil, a temperatura é monitorada e o tempo de esterilização ajustado de acordo.
Imagens adicionais
Autoclaves de fogão , também conhecidas como panela de pressão, a mais simples das autoclaves
A máquina à direita é uma autoclave usada para processar quantidades substanciais de equipamentos de laboratório antes da reutilização e de material infeccioso antes do descarte. (As máquinas à esquerda e no meio são máquinas de lavar.)
Autoclave horizontal de alta capacidade com câmara cilíndrica
Ilustração de uma autoclave de passagem de câmara cilíndrica
