医院环境的气液灭菌效能研究
卢明俊刘明哲赖政国楼震平吴少白
摘要
全球性各式传染疾病威胁日盛，医院环境的消毒防疫与空气质量控制的重要
性，医院为研究环境，验证四种生化消毒剂的气液灭菌效能。
配制STB耐热漂白粉(ppm)、八二式消毒剂(ppm)、次氯酸钠漂白水(ppm)与
二氧化氯消毒剂(ppm)，对于总菌落数为3.2×
CFU/mL的医疗性废水，均能达到99.9%以
上的灭菌率；其中二氧化氯确效灭菌浓度约仅为其他氯系消毒剂的1/7；在内科门诊部的环境采
样与消毒研究中得知：七间门诊室内的电话听筒，表面平均残存菌落为个，高于门把上的
15个，使用手持喷雾器于各式物品表面喷出2次(每次约1.5mL)ppm二氧化氯溶液，三分钟
后的灭菌率依序为：门把(%)＝听筒(%)＞椅面(90.3%)＞地板(20.5%)。最后，医院空
气中生物气胶的背景值采样后发现，其空间菌落数依序为：半封闭式空间的内科候诊区(
CFU/m3)＞半封闭式空间的外科候诊区(CFU/m3
)＞开放式空间的急诊部门(58CFU/m3
)，以
超音波气雾与手持喷雾器灭菌30分钟后，内科候诊区平均菌落由CFU/m3降为21
CFU/m3，灭菌率可达95.0%，远低于日本的室内细菌气胶浓度标准(CFU/m3)。二氧化氯在
气雾态与溶液态的灭菌性能值得肯定与重视，相关医院感管与消毒参考。
关键词：二氧化氯(ClO2)、耐热漂白粉(STB)、菌落数(CFU/mL)、气胶(Aerosol)
前言
二氧化氯为联合国世界卫生组织(WHO)与粮食组织(FAO)所推荐的消毒剂，并为世界卫生组织的实验室生物安全指引中所表列的消毒剂，它不受酸碱度干扰的灭菌性能且不产生致癌性三卤甲烷(THMs)副产物的特质，也被欧美国家推崇为绿色消毒剂。早在年Ridenour等人的研究报告中就曾指出，二氧化氯能够使脊髓灰质炎(小儿麻痹症;Poliomyelitiss)的病毒死亡而失去活性，而年的Smith等人则发现，比中性稍高的碱性环境下，二氧化氯比氯气在众多的病毒中，如伊科病毒7（EchovirusesType7）、克沙奇病毒B3(CoxsackievirusB3)与仙台病毒(Sendaivirus)具有较佳的灭菌速率；而年的Roberts等人则发表了氯气和二氧化氯在2ppm的浓度接触2分钟后，小儿麻痹病毒1型(Poliovirusestypes1)的残余率为63.1%和6.3%。早在年，美国环保署已将二氧化氯水溶液登录为一种消毒剂(disinfectant)或制菌剂(sanitizer)，在年时，美国环保署更将二氧化氯气体推崇为第三级灭菌剂(sterilant)。此外，依据Hoehn等人的报导，年时全世界已有超过个使用二氧化氯取代氯气进行净水消毒的自来水厂，而至今已经超过二千座，其最大的优点在于可避免诱发产生三卤甲烷等致癌物。根据年Huang等人与年美国环保署对于二氧化氯杀灭病毒的研究报告中，亦可得知其消毒作用比臭氧(O3)和氯更为有效，二氧化氯对于水中克沙奇病毒(肠病毒；Coxsackievirus)、伊科病毒(人类肠道病毒；Echoviruses)、小儿麻痹病毒（Polioviruses）、疱疹病毒（HerpessimplesvirusHSV）、A型肝炎病毒（HepatitisAvirus）、B型肝炎病毒（HepatitisBvirus）、新城病毒（Newcastlediseasevirus）、噬菌体（Bacteriophage）、牛痘病毒（Vacciniavirus）、脊髓灰质炎病毒（Poliomyelitiss）、仙台病毒（Sendaivirus）等众多病毒，均有很好的杀灭效果。因为二氧化氯的优良灭菌性能，在恐怖事件后的一连串炭疽杆菌攻击事件中，美国环保署(USEPA)首度在国会山庄的哈特(Hart)参议员办公室建筑中，使用浓度为ppm的二氧化氯气体进行炭疽杆菌消毒，成功的解除国家生物污染危机；来年再度使用二氧化氯熏蒸法，成功地消毒一个位于在华盛顿特区的Brentwood邮件处理和分发中心的存物柜。抗煞期间，医院、医院消毒时，国军亦曾使用到0ppm的二氧化氯水溶液，进行消毒区通往清洁区之间的通道污染控制，并以5到10ppm的二氧化氯水溶液加注于人员消除站的供水系统中，进行人员消除，成功地完成任务。医院做为研究环境，藉由实验设计与不同环境下的二氧化氯气液消毒效能报告，医院进行环境消毒的参考。
实验方法
一、仪器药品：
1.微生物培养室(高温高压灭菌釜、无菌工作台、恒温培养箱、菌落计数器)2.碘间接滴定设备及药品3.二氧化氯分光仪（ODYSSEYDR/2）:直读法、CRP及DPD法4.手持喷雾器(容量为一公升)5.超音波气雾机(10次/秒高频超音波分子雾化器)6.XMX/2AL空气菌落采集机(-0L/min)，加拿大Dycor公司7.双试剂型二氧化氯。
二、实验规划
1.本研医院排放废水、内科门诊部门的问诊室器材与候诊区空间，区分三个部分进行采样及灭菌测试；所使用的主要消毒剂为双试剂型二氧化氯(TwoPartSystemChlorineDioxide)，对于有效氯与二氧化氯的定量分析，参照美国公共健康协会(APHA)等单位出版的「水和废水标准测试方法」中的碘滴定法与分光亮度计法(4-ClO2CHLORINEDIOXIDE)。
二氧化氯含量=
★V(mL)：滴定所使用之硫代硫酸钠毫升数
★V0(mL)：空白实验所消耗硫代硫酸钠毫升数
★W(g)：样品取量数
★C：硫代硫钠之当量浓度(N)
2.在医疗废水部分：采集原废水，以四种生化消毒剂:STB耐热漂白粉(次氯酸钙)、八二式消毒剂(二氯异氰尿酸钠)、漂白水(次氯酸钠)与消毒剂(二氧化氯)进行添加灭菌性能测试，以混合稀释法(NIEAE.51)进行总菌落数培养。
3.在门房手把、电话听筒、椅面与地板部分：以无菌棉沾稀释剂或无菌水，进行病床、门房手把与电话机的表面背景值采菌后，予以编号培养，再以ppm二氧化氯溶液进行喷雾灭菌三分钟后采菌培养。
4.在候诊区空间气体部分：操作空气菌落采集机进行各区间背景采样后，再以超音波二氧化氯气雾机，进行各区域不同时间的ppm二氧化氯喷雾灭菌测试，将样品送交陆军化验所进行菌落培养。
结果与讨论
一、医院废水灭菌测试：先配制好一系列浓度的二氧化氯水溶液与次氯酸钠漂白水溶液，各取出1毫升消毒液，添加于9医院废水中，均匀混合10分钟后，再取出1毫升进行菌落培养，可获得表1.的结果，空白对照组的总菌落数为3.2*CFU/mL，大肠杆菌数为2.0*CFU/mL。由表1.中可明显得知：浓度10ppm的二氧化氯溶液与30ppm的次氯酸钠溶液分别具有99.81%与99.93%的良好灭菌能力，此与年Huang等人发表杀灭90%的枯草杆菌(Bacillussubtilis)，需要浓度0.6ppm的二氧化氯溶液与1.2ppm的次氯酸钠溶液，有相类似的有效浓度比例。若将浓度降低到仅为0.07ppm的二氧化氯溶液与0.ppm的次氯酸钠溶液，其灭菌能力仍然分别具有63.41%与86.06%；医院废水排放法规而言(大肠杆菌群为2*CFU/mL)，若以表1.中的最低浓度的二氧化氯与次氯酸钠溶液进行末端加药消毒处理，其排放水质均应能符合法规要求。今探究二氧化氯灭菌能力的优势机制，主要在于水溶液中微小稳定的二氧化氯分子，能轻易地穿透渗入(penetrate)细菌的细胞内，并以它高于氯液约2.6倍的氧化能力，可轻易破坏细菌的合成代谢系统并夺取电子；若使用传统的氯液来灭菌，其所水解出的有效成分为次氯酸(HOCl)，而当溶液中酸碱度偏碱性时(pH＞7)，次氯酸则解离成带有负电荷的次氯酸根离子(OCl-)。医院排放废水多为中性或偏碱性的环境下，加上次氯酸根离子灭菌效能仅为次氯酸(HOCl)的1/80(主要因为带负电荷的次氯酸根与细胞表面会产生电荷排斥效应)，因此采用中性二氧化氯来消毒，其效能一般至少可达到次氯酸钠的2至3倍。
ClO2(aq)+e-=ClO2-
E°=0.V
ClO2-+2H2O+4e-=Cl-+4OH-
E°=0.76V
对于高污染环境的灭菌效能，先将各式消毒剂依现行指导作业规范配制完成后，医院废水为测试对象，分别灭菌2、5、10分钟后，可获得表2.结果。结果显示出现行各式的生化消毒剂灭菌效能良好，均能达到99.9%以上的灭菌能力，其中二氧化氯消毒剂的确效灭菌浓度，仅需其他氯系消毒剂的1/7至1/25，效能最为良好。
二、内科门诊区环境灭菌测试：
表3.显示门诊室内的电话听筒平均每支为个菌落，比门把的平均每个15个菌落为多，其原因应在于电话机所在位置为医师、护士、病人共处的区域，加以不同接听电话者的手部均可能沾染菌落，造成话筒上的共同累积，若再加以未戴口罩的接听电话者所产生的飞沫，更使得话筒成为各类菌落滋生的温床。表3.中亦可得知灭菌效能排序为：门把(%)＝听筒(%)＞椅面(90.3%)＞地板(20.5%)，接受消毒的物体表面愈光滑、不吸水者，其灭菌效能愈佳；而平时较为肮脏、粉尘较多且吸收力较强的地板，并不十分适用直接喷洒消毒的方式，若能以拖把擦拭涂抹或是洒水浸渍的方式进行消毒，其灭菌效果应可再提升。无论是门把、听筒或是椅面，其表面经ppm的二氧化氯溶液喷雾两次后，均能有效灭菌90%以上，其关键应在于灭菌对象均为不吸水的光滑塑料表面，能让二氧化氯溶液有效地接触细菌所致；至于对于地板的喷雾灭菌效果较差，仅有20.5%，其原因应在于磨石子材质的地板，表面粗糙且吸水性较强、有效样本采样不易之故。年Bernarde等人曾提出蛋白质的瓦解是使微生物失去活性的主要消毒机制，而年的AietaandBerg等人则提出渗透作用能破坏细胞外层膜，导致外层膜的蛋白质与脂质渗透率增加，使得病菌能逐渐被分解，而这些作用都必须建立在有效的接触关系上。因此，当使用二氧化氯溶液进行喷洒灭菌消毒时，接触物体的表面光滑性、坚硬度、吸水性皆成为影响灭菌性能的重要考虑因子。
三、内科候诊区空气灭菌测试：
生物气胶(aerosols)为医院内细菌、病毒传播的重要媒介，欲医院内生物气胶采样并不容易，因为采样作业中很容易因时间、空间、温度、湿度与流动量等因子干扰，进而影响菌落培养的结果代表性。本研究先以随机采样方式，操作XMX/2AL空气菌落采集机(0L/min)，进行背景值随机采样收集，评估不同区域中每立方公尺气积量的菌落情形，初步得知属于开放式空间的急诊部门为58CFU/m3，半封闭式空间的外科候诊区为CFU/m3，半封闭式空间的内科候诊区则最高为CFU/m3，因此最后选择内科候诊区做为二氧化氯气体灭菌测试对象。内科候诊区空间容积约为.5立方公尺，在估算有效的ppm二氧化氯释放量(3mL/m3)之后，将毫升的二氧化氯溶液气雾化释放于空气中进行气体灭菌效能测试。在测得内科候诊区的背景值后，先开启超音波气雾机(3mL/min)，再搭配手持喷雾器对于墙壁与空中(采由内而外、由左而右、由上而下方式)进行喷洒，总共释放出毫升的ppm二氧化氯溶液于空间中，因其沸点(11℃)低于室温24℃，当溶液气雾化之后，二氧化氯气体分子立即挥发出来猎杀空间细菌，将候诊区空间静置30分钟后，此时空间中气体最大浓度相当于0.08ppm，仍低于美国劳委会(US.OSHA.)公告八小时的容许浓度值0.10ppm，其测试结果参见表4.。
表4.中所使用的菌落采集机，每次采气量为10公升，相当于15立方公尺，因此，内科候诊区的背景值平均约为CFU/m3，医院空气菌落常态分布的CFU/m3至CFU/m3个的正常标准；同样采样点的菌落数差异现象，应与现场候诊人数多寡有关。因为进行第一次背景值采样时，候诊区中约有20名患者，空间菌落数为83个/m3，而进行第二次背景值采样时，候诊区中较多约有70名患者，空间菌落数为个/m3，由此推测患者愈多，可能染菌的气胶量将会提升、流布感染机会也将升高；经过二氧化氯气体灭菌之后，背景平均值由每立方公尺个，降低为仅有21个，远低于新加坡(CFU/m3)与日本(CFU/m3)的高质量空气标准，平均灭菌率高达94.9%。
依据郭昭吟等学者的研究中指出，医院内生物气胶中所鉴定出的菌类包括不动杆菌属(Acinetobacterspp.)、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、大肠杆菌(E.coli)、肠球菌(Entercoccus)、克雷伯士氏杆菌属(Klebsiellaspp.)、绿脓杆菌(Ps.aeruginosa)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)、表皮葡萄球菌(Sta.epidermidis)等，其致病能力已经相当可观，若再加上其他未能鉴定出来的病毒、真菌、细菌孢子等微生物，对于医护人员与病患的威胁更大，流行性感冒病毒、肠病毒甚至SARS病毒均可能藉此途径传布，要落实感染控制，生物气胶的监视与有效地消毒作为绝不可忽视！
结论
一、就高污染性的医疗废水而言，四种军用生化消毒剂，均能达到99.9%以上的灭菌能力，其中二氧化氯消毒剂的确效灭菌浓度，仅需其他氯系消毒剂的1/7至1/25，效能最为良好，唯二氧化氯之浓度确定必须经过精确的分析鉴定。
二、对于内科门诊部各种环境基质的二氧化氯喷洒消毒研究中得知，电话听筒(个)上的残存菌落高于门把(15个)，其灭菌率依序为门把(%)＝听筒(%)＞椅面(90.3%)＞地板(20.5%)，待消毒的物体表面愈光滑、不吸水者，其直接喷雾或擦拭灭菌效能较佳；而平时较为肮脏、粉尘较多且吸收力较强的地板，应以拖把沾湿拖地或是洒水浸渍的方式进行消毒，较能确保灭菌效能。
三、医院空气中生物气胶菌落的背景值采样后发现，菌落数依序为：半封闭式空间的内科候诊区(CFU/m3)＞半封闭式空间的外科候诊区(CFU/m3)＞开放式空间的急诊部门(58CFU/m3)，三个区域空气质量均处于正常菌落区间；若将毫升的ppm二氧化氯溶液，以超音波气雾与喷洒方式灭菌30分钟后，内科候诊区平均菌落由CFU/m3降为21CFU/m3，空气灭菌效能良好，可作为感控消毒参考。
致谢
感谢国立交通大学陈重男教授的研究指导；医院感控师谢双禧护理长、门诊部谢兰蕙护理长协助采样规划、陆军化验所徐国阳、谢明君、韦明新、彭信晴、邱奕展、叶宗苇的实验参与。
参考文献
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