G8341-几种热湿交换过滤器过滤效果比较-译文.doc

《麻醉学》，1992年，第47期，414-420页
设备
几种热湿交换过滤器过滤效果比较
R. M. HEDLEY和J. ALL T-GRAHAM著
摘要
如今，临床治疗中越来越多地使用热湿交换器作为过滤器，防止呼吸设备污染，限制交叉感染。研究人员同时开发了一系列实验室试验，评估这些设备的微生物过滤和气流阻力特性。这些试验设计旨在模拟临床情况，因此可在干燥和加湿条件下评估设备。受测设备(Engstrom Edith、Pall BB50T、Dar Hygrobac、Intersurgical Filtatherm和Intersurgical Filtaguard) 分别代表一类过滤器类型。简易吸湿过滤器 (Engstrom Edith)过滤空气细菌和液体细菌的效率较差，但在所有条件下的空气阻力都相对较低。复合式过滤器(Dar Hygrobac、Intersurgical Filtatherm和Intersurgical Filtaguard)的过滤材料孔隙较大，空气细菌过滤效率良好，但液体细菌过滤效率交叉且可能出现气流阻力大幅升高的情况。折叠膜过滤器(Pall BB50T)的过滤材料孔隙较小，过滤空气细菌的效率良好，能防止液体渗透。得益于防止液体渗透的特性，折叠膜过滤器可有效防止液体污染，并在加湿条件下维持较低的气流阻力。因此，从感染控制和气流阻力角度来说，折叠薄膜过滤器的安全性比吸湿热湿交换器或复合式过滤器高得多。
关键词：
设备、热湿交换器、细菌过滤器
一次性热湿交换器(HMEs)可湿化气管插管病人的上呼吸道[1-8]，可谓方便高效的设备。临床治疗中越来越多地将一次性热湿交换器用作过滤器，防止病患（尤其是重症监护病患[10-12]）的呼吸设备[9]污染，控制交叉感染。目前并无针对“病患端”过滤设备的标准，且有关设备选择依据的信息也很少。脓毒症、多器官功能衰竭和病毒感染的发病率和死亡率很高，因此确定病患过滤设备标准至关重要。
重症监护病房和手术室中使用的过滤器应防止设备污染空气中的细菌和病毒，且有效阻隔感染性唾液或肺水肿体液。这类过滤器应性能可靠且使命寿命长。此外，过滤器还应避免雾状药水的影响。
现在市面上的过滤器设备设计各不相同，但都缺乏相关信息指导医师如何根据不同的临床环境选择合适的过滤设备。吸湿热湿交换器的过滤材料一般由羊毛、泡沫或纸质材料制成，且通常涂有氯化钙或氯化锂等保湿性化学物质。这些材料孔隙较大，无法阻挡气流，也限制了吸湿热湿交换器的过滤特性。过度的保水性还可能导致热湿交换器的气流阻力增加。
复合过滤器的过滤材料包括吸湿层和大孔隙毡滤层。部分情况下，可对毡滤层叠加电子场，增加极性（驻极体毡滤）。这一做法可提高热湿交换器对干燥气体的过滤效率和水的相斥性（疏水性）。
折叠膜过滤器的过滤材料主要由折叠式疏水膜组成。水膜表面积大、孔隙小，可防止水滴渗入和体液穿过，确保在潮湿条件下仍保持较低的气流阻力。

R.M. Hedley,* MB, BS, FRCAnaes, 专科住院医师， J. Allt-Graham BSc, FFARACS, 圣乔治医院麻醉科麻醉咨询师（Blackshaw Road, London SW17 OQT）
* 现任职衔： 爱金森莫利医院专科住院医师（Copse Hill, Wimbledon, London SW20 ONE）
信函请致于Dr J. Alit-Graham博士
1991年11月6日接收
0003-2409/92/050414+07 $03.00/0
© 1992 大不列颠爱尔兰麻醉学会414

热湿交换器的过滤特性
421

图1 受测设备：后排（从左到右）：Dar Hygrobac、Pall BB50TIntersurgical Filtatherm和Intersurgical Filtaguard
前排： Engstrom Edith
随着新材料的开发，新一代的热湿交换器应运而生，多样化的过滤性能[12]影响了热湿交换器在临床实践中的作用。研究人员同时开发了一系列简易实验室试验，测定热湿交换器的抵抗性、疏水性（包括保留人工唾液）、体液和空气细菌的过滤效率，以及雾化药水对气体流通特性的影响。
受测过滤器设备型号包括：Dar Hygrobac、Pall BB50T、Intersurgical Filtatherm、Intersurgical Filtaguard和Engstrom Edith（图1）这些设备各代表一类设备类型：简易吸湿热湿交换器(Engstrom Edith)、复合过滤器 (Filtatherm和Hygrobac)和折叠膜过滤器（Pall BB50T）。Filtaguard仅作为过滤器，Engstrom Edith仅用作热湿交换器，而复合型设备主要作为复合热湿交换过滤器在市场上销售。颇尔过滤器可作为“病患端”呼吸通路热湿交换过滤器或“机器端”/通路的过滤器。Filtaguard仅可作为过滤器，无其他功能（热湿交换过滤器）。本次研究涉及Filtaguard主要是为了参考不同设备结构，讨论热湿交换过滤器的特性。
疏水性和气流阻力
本试验的目的在于对比各设备的疏水性，测定干湿条件下设备的气流阻力。 试验还针对空气阻力评估模拟呼气效果，确定设备加湿的效果是暂时性的还是长期性的。
试验将各受测设备与压缩空气源连接，并使用校准器确保气体流量为60L/min ，测定各设备的气流阻力。设备间的压力差主要通过Poddy公司的水柱压力计测定。试验时，将15ml的水灌入立式设备中。若水通过设备，记录具体情况，并测定气流阻力。然后将自充气式贮气囊（挪威挪度公司的呼吸球）与设备病患端相连接，手动按压贮气囊，从而通过设备提供人工呼吸（3秒钟800 ml ）。安装于贮气囊和设备之间的呼吸量计（微型医疗器械公司提供）确保恒定的呼吸容量。按照上述方式提供一次“呼吸”后测定气流阻力，然后在十五次“呼吸”后重复测定气流阻力。
采用人工唾液模拟测定设备的临床疏水性
唾液的表面张力为水表面张力的三分之二，采用人工唾液不仅能够确保疏水性试验时设备运转良好，且无需对设备实施充分保护，防止唾液分泌物污染。将容量为2L的橡胶贮气囊（沃特世公司）与Bennett Cascade Mk（普瑞坦-贝内特公司）二代加湿器（图2）相连接，充当病患。采用900C型呼吸机（德国西门子公司）给贮气囊换气。试验设备应安装于病患和导管接合器间的“病患端”系统上。在设备病患端储存六毫升的人工唾液（《英国国家药典》(British National Formulary)）。在仪器运转过程中，重新连接设备并仔细观察。若人工唾液在24小时内渗透穿过设备，则记录具体的时间并停止运转呼吸机。

Tubing
导管
Temperature control box
温控箱
2L rubber lung
橡胶呼吸器（容量2L）
Female/female connector
雌性接口/接套
Sparger
起泡装置
Catheter mount
导管接合器
Test device
受测设备
‘T’ piece all male connectors
“T”型插头
‘Y’ piece all male connectors
“Y”型插头
Ventilator tubing
呼吸机导管
ventilator
呼吸机
图2为采用人工唾液评估设备临床疏水性的人工病患试验台。在试验设备和导管接合器间安装药品雾化器，形成相同的试验装置模拟药品雾化过程，评估设备在该条件下的过滤阻力。
液体细菌阻隔
本项实验的目的在于研究设备去除液体生细菌的特性。首先准备含缺陷假单胞菌(NCIB [109])的细菌悬液（每毫升水中的菌落形成单位为106个）。然后，将100 ml的缺陷假单胞菌悬液注入长15 cm、直径为22 mm的无菌呼吸器导管中，导管直立连接试验设备。设备连接的无菌玻璃烧杯将收集通过设备的悬液。计数玻璃烧杯收集废液的活菌数。24小时和48小时后采用胰蛋白胨大豆琼脂板对菌落形成单位进行计数，并分别计算细菌悬液在通过试验设备前后每毫升液体内的菌落形成单位数。
根据下列公司计算各设备的细菌滴定度减少量。
空气细菌阻隔
本方法旨在通过单分散空气细菌测定设备的过滤效果。本试验主要采取性质稳定且体积极小（0.3-2.0 μm）的缺陷假单胞菌(NCIB [109])。由于缺陷假单胞菌的体积比多数普通细菌性病原体小，因此采用其进行设备过滤效果试验可确保试验的严谨性。浮质阻隔装置[11]主要使雾化器喷出的大水滴（通常为2 μm）到达受测设备前蒸干，从而确保采用干燥单分散悬浮细菌测定设备的过滤效果。
下图3的装置包括德百世医疗公司出产的40型雾化器，雾化器连接经高压灭菌法除菌的不锈钢试验装置。受测设备应无菌连接至试验台的另一端。采用含无菌水的全玻璃液体冲击采样器（A.W. Dixon公司）收集通过受测设备的细菌。在容量为300L的无菌纤维增强塑料过滤器（颇尔过滤器有限公司）下游安装真空泵，将空气吸入装置。通过装置的气流速率应保持在28L/min。各设备分别选取五个样本进行实验，实验时间为15分钟。15分钟后，测定雾化器中液体的容量，连续稀释上述液体，然后将液体置于胰蛋白胨大豆琼脂板进行培养。在冲击采样过程中，对上述液体重复上述流程。
滴定度减少量(TR)=
初始细菌量（过滤量*菌落形成单位/ml ）
细菌回收量（排放量*菌落形成单位/ml）
采用下列公式计算各设备的过滤效果：
效率%=100-[
细菌回收量（排放量*菌落形成单位/ml）
×100]
初始细菌量（过滤量*菌落形成单位/ml ）

图3 空气细菌测试用试验台
Vacuum (>15 in mmHg)
真空泵 (>15 in mmHg)
DFA 3OOI FRP
DFA菌纤维增强塑料过滤器（300L）
Vacuum guage
真空计
Test filter
受测过滤器
All –glass liquid impingement sampler
全玻璃液体冲击采样器
Drain tap
排气阀门
De Viibiss model 40 nebulizer
德百世40型雾化器
DFA 3OOI FRP
DFA菌纤维增强塑料过滤器（300L）
Control valves
控制阀
Air
空气
在无受测设备的情况下进行控制实验，并确定液体通过装置后剩余的活菌数，从而确定热湿交换过滤系统的效率。这表明了受测设备可有效阻隔浮质。
采用下列等式计算装置的过滤效率：
对雾化药品后注入气流的阻抗能力
此前试验已表明雾化药品可改变设备的特性。药品可能改变设备媒介，使水渗进设备，导致设备对气流的阻抗能力提高。本次研究中采用应用范围广泛的沙丁胺醇。
本试验将采用模拟临床疏水性试验中所使用的仿生病患装置。受测设备应安装于“病患端”系统上，雾化器安装于导管接合器和手册设备之间。
受测设备间（气流速率为60L/ min）的压差应在试验开始前测定。将受测设备置于2 ml的沙丁胺醇（爱兰汉百利有限公司的5 mg/ml-1 溶剂与2 ml、浓度为0.9%的盐泻剂混合形成），重新测定压差。各设备每隔两小时进行药品雾化阻抗能力的测试。
结果
表1表明各设备的气流阻抗能力和疏水性。Pall BB50T过滤器是唯一可阻挡水渗入设备媒介的设备。水在注入Engstrom Edith过滤器的瞬间即通过设备。首次人工呼吸后，水开始注入Hygrobac、Filtatherm和Filtaguard devices设备，与阻抗能力大幅增加有关。阻抗能力的增加未受通过设备的人工呼吸影响。热湿交换器国际标准草案(ISO/DIS 9360.2)要求，当气流速率为1L/s时，热湿交换器的压力损失不得超过5 cm的水压。Hygrobac、Filtatherm和Filtaguard的阻抗能力（湿）增加超过了国际标准草案的要求。
效率%=[
回收细菌总数
]
最终雾化滴定度（菌落形成单位/ml*雾化容量ml）
采用下列公式计算各设备的细菌过滤效果：
总阻抗量=雾化量ml*雾化器过滤滴定度*装置效率
采用下列公式计算各设备的过滤器滴定度减少量(TR):
TR=
总阻抗量
回收细菌总数
因此，采用下列公式计算各受测设备的过滤效率百分比：
过滤效率(%)=[1-1/TR]×100
表2表明模拟临床疏水性试验的结果。人工唾液未通过Pall BBSOT和Hygrobac，但渗入Hygrobac的海绵之中。人工唾液通过下列受测设备剩余部分的平均时间分别:Edith-38分钟，Filtatherm37分钟，Filtaguard分钟。
表3表明各设备过滤液体细菌效果的试验结果。Pall BB50T设备中水无法通过，因此阻抗效率为100%。其他受测设备中水可自由通过。水在注入Edith立即通过，在注入Filtaguard后5秒通过设备，在注入Hygrobac设备10秒后通过设备。
Hygrobac、Filtatherm、Filtaguard和Edith设备表明了不同的过滤效率。 但是，从各设备允许通过的细菌量来看，所有设备均无有效的细菌保留特性。
表1经过15次人工呼吸和15 ml的水处理后各设备（气流速率为60l/min）的压差(mmH2O)

Edith
Pall BB50T
Hygrobac
Filtatherm
Filtaguard
试验前
17.0
11.0
13.5
22.0
16.5
15 ml水处理后
21.0
21.0
52.0
> 60.0
> 60.0
一次人工呼气后
17.5
21.0
51.0
> 60.0
> 60.0
十五次人工呼气后
21.5
23.0
> 60.0
> 60.0
> 60.0
渗透情况
是*
否
否
是
是

*水在注入设备后立即渗透。
水在注入设备后立即渗入海绵材料。
水在首次人工呼气后渗入设备媒介。
表2 人工唾液(6 ml)在模拟呼吸病患模型（Vr666 ml，频率15次/分钟）中渗入设备的时间(分钟)
实验序号
Edith
Pall BBSOT
Hygrobac
Filtatherm
Filtaguard

41

30
31
2
37
否
否*
32
26
3
33
通过
通过
28
17
4
40

27
14
5
—

21
14
*人工唾液渗入海绵材料。
表3表明设备对液体细菌（100 ml水中含108缺陷假单胞菌）的过滤效率 (%) 。
实验序号
Edith
Pall BBSOT
Hygrobac
Filtatherm