Un autoclave es una máquina que se utiliza para realizar procesos industriales y científicos que requieren temperatura y presión elevadas en relación con la presión / temperatura ambiente . Los autoclaves se utilizan en aplicaciones médicas para realizar esterilizaciones y en la industria química para curar revestimientos y vulcanizar caucho y para síntesis hidrotermal . Los autoclaves industriales se utilizan en aplicaciones industriales, especialmente en la fabricación de materiales compuestos.
 Ilustración en corte de un autoclave de cámara rectangular con camisa | |
| Usos | Esterilización |
|---|---|
| Inventor | Charles Chamberland |
| Artículos relacionados | Autoclave de residuos |
Muchos autoclaves se utilizan para esterilizar equipos y suministros sometiéndolos a vapor saturado presurizado a 121 ° C (250 ° F) durante unos 15 a 20 minutos, según el tamaño de la carga y el contenido. [1] El autoclave fue inventado por Charles Chamberland en 1879, [2] aunque Denis Papin creó un precursor conocido como digestor de vapor en 1679. [3] El nombre proviene del griego auto- , que en última instancia significa "yo", y del latín clavis. lo que significa llave, por lo tanto, un dispositivo de bloqueo automático. [4]
Usos
Los autoclaves de esterilización se utilizan ampliamente en microbiología y micología , medicina y fabricación de prótesis , tatuajes y perforaciones corporales y práctica funeraria . Varían en tamaño y función dependiendo del medio a esterilizar y a veces se les llama retorta en las industrias química y alimentaria.
Las cargas típicas incluyen cristalería de laboratorio, otros equipos y desechos, instrumentos quirúrgicos y desechos médicos . [5] [6]
Una aplicación reciente notable y cada vez más popular de los autoclaves es el tratamiento previo a la eliminación y la esterilización de material de desecho, como los desechos hospitalarios patógenos. Las máquinas de esta categoría funcionan en gran medida según los mismos principios que los autoclaves convencionales, ya que pueden neutralizar agentes potencialmente infecciosos mediante el uso de vapor a presión y agua sobrecalentada. Una nueva generación de convertidores de residuos es capaz de lograr el mismo efecto sin un recipiente a presión para esterilizar medios de cultivo, material de goma, batas, vendajes, guantes, etc. Es particularmente útil para materiales que no pueden soportar la temperatura más alta de un horno de aire caliente. . [7]
Los autoclaves también se usan ampliamente para curar compuestos, especialmente para fusionar múltiples capas sin huecos que disminuyan la resistencia del material, y en la vulcanización del caucho. [8] El alto calor y la presión que generan los autoclaves ayudan a garantizar que las mejores propiedades físicas posibles sean repetibles. Los fabricantes de largueros para veleros tienen autoclaves de más de 50 pies (15 m) de largo y 10 pies (3 m) de ancho, y algunos autoclaves en la industria aeroespacial son lo suficientemente grandes como para contener fuselajes de aviones enteros hechos de materiales compuestos en capas. [9]
Otros tipos de autoclaves se utilizan para cultivar cristales a altas temperaturas y presiones. Los cristales de cuarzo sintético utilizados en la industria electrónica se cultivan en autoclaves. El envasado de paracaídas para aplicaciones especializadas se puede realizar al vacío en un autoclave, lo que permite calentar los paracaídas e introducirlos en sus envases en el menor volumen.
Un sistema de descontaminación de efluentes térmicos funciona como autoclaves de un solo propósito diseñados para la esterilización de desechos líquidos y efluentes.
Eliminación de aire
Es muy importante asegurarse de que todo el aire atrapado se elimine del autoclave antes de la activación, ya que el aire atrapado es un medio muy pobre para lograr la esterilidad. El vapor a 134 ° C (273 ° F) puede alcanzar el nivel deseado de esterilidad en tres minutos, mientras que para lograr el mismo nivel de esterilidad en aire caliente se requiere pasar dos horas a 160 ° C (320 ° F). [10] Los métodos de eliminación de aire incluyen:
- Desplazamiento hacia abajo (o tipo gravedad)
- Cuando el vapor entra en la cámara, primero llena las áreas superiores ya que es menos denso que el aire. Este proceso comprime el aire hasta el fondo, obligándolo a salir a través de un drenaje que a menudo contiene un sensor de temperatura. Sólo cuando se completa la evacuación del aire se detiene la descarga. El flujo generalmente se controla mediante una trampa de vapor o una válvula solenoide , pero a veces se usan orificios de purga. A medida que el vapor y el aire se mezclan, también es posible expulsar la mezcla de lugares de la cámara distintos del fondo.
- Pulso de vapor
- dilución de aire mediante el uso de una serie de pulsos de vapor, en los que la cámara se presuriza alternativamente y luego se despresuriza hasta casi la presión atmosférica.
- Bombas de vacío
- una bomba de vacío aspira aire o mezclas de aire / vapor de la cámara.
- Ciclos superatmosféricos
- logrado con una bomba de vacío. Comienza con un vacío seguido de un pulso de vapor seguido de un vacío seguido de un pulso de vapor. El número de pulsos depende del autoclave particular y del ciclo elegido.
- Ciclos subatmosféricos
- similar a los ciclos superatmosféricos, pero la presión de la cámara nunca excede la presión atmosférica hasta que presurizan hasta la temperatura de esterilización.
Los autoclaves de estufa que se utilizan en entornos más pobres o no médicos no siempre tienen programas automáticos de extracción de aire. Se requiere que el operador realice manualmente pulsos de vapor a ciertas presiones indicadas por el manómetro. [11]
En medicina
Un autoclave médico es un dispositivo que utiliza vapor para esterilizar equipos y otros objetos. Esto significa que todas las bacterias , virus , hongos y esporas están inactivados. Sin embargo, es posible que los priones , como los asociados con la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob , y algunas toxinas liberadas por ciertas bacterias, como Cereulide , no se destruyan en autoclave a los 134 ° C típicos durante tres minutos o 121 ° C durante 15 minutos y en su lugar deben sumergirse en hidróxido de sodio (NaOH 1N) y calentarse en un autoclave de desplazamiento por gravedad a 121 ° C durante 30 minutos, limpiarse, enjuagarse con agua y someterse a esterilización de rutina. [12] Aunque una amplia gama de especies de arqueas , incluida Geogemma barosii , pueden sobrevivir e incluso reproducirse a temperaturas superiores a 121 ° C, se sabe que ninguna de ellas es infecciosa o representa un riesgo para la salud de los seres humanos; de hecho, su bioquímica es tan diferente de la nuestra y su tasa de multiplicación es tan lenta que los microbiólogos no necesitan preocuparse por ellos. [ cita requerida ]
Los autoclaves se encuentran en muchos entornos médicos, laboratorios y otros lugares que necesitan garantizar la esterilidad de un objeto. En la actualidad, muchos procedimientos emplean artículos de un solo uso en lugar de artículos esterilizables y reutilizables. Esta primera ocurrió con agujas hipodérmicas , pero hoy en día muchos instrumentos quirúrgicos (tales como fórceps , agujas titulares, y de bisturí asas) son comúnmente de un solo uso en vez de los elementos reutilizables (véase autoclave de residuos ). Los autoclaves son de particular importancia en los países más pobres debido a la cantidad mucho mayor de equipo que se reutiliza. El suministro de autoclaves solares o de estufa a los centros médicos rurales ha sido objeto de varias misiones de ayuda médica propuestas. [ cita requerida ]
Debido a que se usa calor húmedo , los productos termolábiles (como algunos plásticos ) no se pueden esterilizar de esta manera o se derretirán. El papel y otros productos que puedan resultar dañados por el vapor también deben esterilizarse de otra forma. En todos los autoclaves, los elementos siempre deben estar separados para permitir que el vapor penetre en la carga de manera uniforme.
El autoclave se utiliza a menudo para esterilizar los desechos médicos antes de su eliminación en el flujo de desechos sólidos municipales estándar . Esta aplicación se ha vuelto más común como alternativa a la incineración debido a las preocupaciones ambientales y de salud planteadas debido a los subproductos de la combustión emitidos por los incineradores, especialmente de las pequeñas unidades que comúnmente se operaban en hospitales individuales. La incineración o un proceso de oxidación térmica similar todavía es obligatorio para los desechos patológicos y otros desechos médicos muy tóxicos o infecciosos. Para los desechos líquidos, un sistema de descontaminación de efluentes es el hardware equivalente.
En odontología, los autoclaves proporcionan esterilización de instrumentos dentales.
En la mayor parte del mundo industrializado, los autoclaves de grado médico son dispositivos médicos regulados . Por lo tanto, muchos autoclaves de grado médico se limitan a ejecutar ciclos aprobados por el regulador. Debido a que están optimizados para un uso hospitalario continuo, favorecen los diseños rectangulares, requieren regímenes de mantenimiento exigentes y son costosos de operar. (Un autoclave de grado médico debidamente calibrado utiliza miles de galones de agua cada día, independientemente de la tarea, con un consumo de energía eléctrica correspondientemente alto).
En la investigación
La mayoría de los autoclaves de grado médico son inapropiados para tareas de investigación. Los autoclaves no médicos de uso general (a menudo llamados "grado de investigación") se utilizan cada vez más en una amplia gama de entornos educativos, de investigación e industriales (incluida la investigación biomédica) donde la eficiencia, la facilidad de uso y la flexibilidad están en un prima. Los autoclaves de grado de investigación pueden configurarse para operación de "paso a través". Esto permite mantener un aislamiento absoluto entre las áreas de trabajo "limpias" y las potencialmente contaminadas. Los autoclaves de investigación de paso son especialmente importantes en las instalaciones BSL-3 o BSL-4 .
Los autoclaves de grado de investigación, que no están aprobados para su uso en la esterilización de instrumentos que se usarán directamente en humanos, están diseñados principalmente para brindar eficiencia, flexibilidad y facilidad de uso. Presentan una amplia gama de diseños y tamaños, y con frecuencia se adaptan a su uso y tipo de carga. Las variaciones comunes incluyen una cámara de presión cilíndrica o cuadrada, sistemas de enfriamiento por aire o agua y puertas de la cámara que se abren vertical u horizontalmente (que pueden ser eléctricas o manuales).
En 2016, la Oficina de Sostenibilidad de la Universidad de California, Riverside (UCR) realizó un estudio de la eficiencia del autoclave en sus laboratorios de investigación de genómica y entomología, rastreando el consumo de agua y energía de varias unidades. Descubrieron que, incluso cuando funcionaban dentro de los parámetros previstos, los autoclaves de grado médico utilizados en sus laboratorios de investigación consumían cada uno 700 galones de agua y 90 kWh de electricidad por ciclo (1,134MWh de electricidad y 8.8 millones de galones de agua en total). Los autoclaves de grado de investigación de la UCR realizaron las mismas tareas con la misma eficacia, pero utilizaron un 83% menos de energía y un 97% menos de agua. [13]
Seguro de calidad
Existen indicadores físicos, químicos y biológicos que se pueden utilizar para garantizar que un autoclave alcance la temperatura correcta durante el tiempo correcto. Si un artículo no tratado o tratado incorrectamente puede confundirse con un artículo tratado, existe el riesgo de que se confundan, lo cual, en algunas áreas como la cirugía, es crítico.
Los indicadores químicos en los envases médicos y la cinta de autoclave cambian de color una vez que se cumplen las condiciones correctas, lo que indica que el objeto dentro del paquete, o debajo de la cinta, se ha procesado adecuadamente. La cinta de autoclave es solo un marcador de que el vapor y el calor han activado el tinte. El marcador en la cinta no indica esterilidad completa. Un dispositivo de desafío más difícil, llamado dispositivo Bowie-Dick en honor a sus inventores, también se usa para verificar un ciclo completo. Contiene una hoja completa de indicador químico colocada en el centro de una pila de papel. Está diseñado específicamente para demostrar que el proceso alcanzó la temperatura completa y el tiempo requerido para un ciclo mínimo normal de 134 ° C durante 3,5–4 minutos. [ cita requerida ]
Para probar la esterilidad, se utilizan indicadores biológicos. Los indicadores biológicos contienen esporas de una bacteria resistente al calor, Geobacillus stearothermophilus . Si el autoclave no alcanza la temperatura adecuada, las esporas germinarán cuando se incuben y su metabolismo cambiará el color de una sustancia química sensible al pH . Algunos indicadores físicos consisten en una aleación diseñada para fundirse solo después de haber sido sometida a una temperatura determinada durante el tiempo de mantenimiento correspondiente. Si la aleación se derrite, el cambio será visible. [ cita requerida ]
Algunos autoclaves controlados por computadora utilizan un valor F 0 (F-cero) para controlar el ciclo de esterilización . Los valores F 0 se establecen para el número de minutos de esterilización equivalente a 121 ° C (250 ° F) a 100 kPa (15 psi) por encima de la presión atmosférica durante 15 minutos. Dado que el control exacto de la temperatura es difícil, la temperatura se controla y el tiempo de esterilización se ajusta en consecuencia. [ cita requerida ]
Imágenes Adicionales
Autoclaves de estufa, también conocidos como olla a presión: el autoclave más simple
La máquina de la derecha es un autoclave que se utiliza para procesar cantidades sustanciales de equipo de laboratorio antes de su reutilización y material infeccioso antes de su eliminación. (Las máquinas de la izquierda y del medio son lavadoras).
Autoclave horizontal de gran capacidad con cámara cilíndrica
Ilustración de un autoclave de paso de cámara cilíndrica
Referencias
- ^ Negro, Jacquelyn (1993). Microbiología . Prentice Hall. pag. 334.
- ^ "Marcas de referencia cronológica - Charles Chamberland (1851-1908)" . Instituto Pasteur. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2006 . Consultado el 19 de enero de 2007 .
- ^ Hugo WB (julio de 1991). "Una breve historia del calor y la conservación y desinfección química". J. Appl. Bacteriol . 71 (1): 9-18. doi : 10.1111 / j.1365-2672.1991.tb04657.x . PMID 1894581 .
- ^ "Diccionario de etimología en línea" . Etymonline.com . Consultado el 4 de junio de 2012 .
- ^ "Ciclos de esterilización" . Consolidated Machine Corporation . Consultado el 30 de junio de 2009 .
- ^ "Esterilización de líquidos, sólidos, residuos en bolsas de eliminación y sustancias biológicas peligrosas" . Consultado el 20 de abril de 2017 .
- ^ Bloque Seymour Stanton (2001). Desinfección, esterilización y conservación . Lippincott Williams y Wilkins. ISBN 978-0-683-30740-5. Consultado el 19 de enero de 2013 .
- ^ RB Simpson (2002). Conceptos básicos de caucho . iSmithers Rapra Publishing. pag. 161. ISBN 978-1-85957-307-5. Consultado el 19 de enero de 2013 .
- ^ "Un nuevo enfoque para fabricar piezas de aviones, sin la infraestructura masiva: la película de nanotubos de carbono produce compuestos de grado aeroespacial sin necesidad de grandes hornos o autoclaves" . ScienceDaily . Consultado el 13 de enero de 2020 .
- ^ Australian / New Zealand Standard ™ —Instalaciones de atención médica en oficinas — Reprocesamiento de instrumentos y equipos médicos y quirúrgicos reutilizables y mantenimiento del entorno asociado
- ^ https://www.allamericancanner.com/Autoclave-Sterilizer.htm
- ^ Vigilancia y control de enfermedades transmisibles (1999-03-26). "Directrices de control de infecciones de la OMS para encefalopatías espongiformes transmisibles" (PDF) . Enfermedades Transmisibles (CDS) . Organización Mundial de la Salud. págs. 29–32 . Consultado el 5 de febrero de 2002 .
Sumergir en hidróxido de sodio (NaOH) 20 y calentar en un autoclave de desplazamiento por gravedad a 121 ° C durante 30 min; limpio; enjuagar con agua y someter a esterilización rutinaria.
- ^ Faugeroux, Delphine; Wells, Barbra. "Autoclaves de laboratorio: un estudio de caso" (PDF) . Diseño de laboratorio . 20 (6): 10-12 . Consultado el 24 de mayo de 2017 .
