辐射消毒radiation sterilization

系利用辐射线穿透物品杀灭致病微生物的一种灭菌方法。此种杀灭微生物原理是：射线直接冲击细胞内靶分子，使微生物失活；此外细胞受辐射后产生自由基与其他化合物使其组织结构破坏。此种消毒方法简便，效果可靠，价格低廉，可广泛用于谷物、果品类、肉类、水产、食品等无菌存放，能明显延长物品保存期。

辐射消毒

辐射消毒是利用高能射线杀死或抑制医药制品中污染的微生物的过程。这种方法和一般传统消毒方法相比，具有不少优点。最主要的是可以先包装后消毒，可以实现高度自动化，消毒后医药制品的质量容易保证。消毒过程中不加任何化学药品，温度也不会明显升高，对不耐热及化学性质活泼的物品尤为适用，只要辐射剂量控制恰当，适用范围较宽，因此引起人们的普遍重视。缺点是设备昂贵，一次性投资费用较高，若剂量控制不当，会引起包装材料及被消毒器材的变质。
辐射消毒原理 作为辐射消毒用的高能射线，最常用的是γ线、X线和高能电子束。γ线和X线具有很强的穿透能力，剂量分布较为均匀，适于辐照较厚的物体。利用加速器产生的电子束，穿透能力较低，但能产生较高的剂量率，适于辐照较薄的物体。
电离辐射对微生物的作用方式有两种，一种是直接效应，另一种是间接效应。直接效应是辐射能被微生物体内的分子所吸收，在细胞内引起很大的物理效应和生物化学效应，导致明显的辐射损伤；而间接效应是辐射能被受照物分子周围的物质吸收，造成生物个体丧失活性。电离辐射产生这些效应时，不引起温度明显升高，故辐射消毒又称为“冷消毒”。
辐射消毒装置 辐射消毒的主要设备是辐照装置。在研究及应用的不同阶段，采用的装置及规模有所不同。一般来讲，实验室试验和中间试验阶段采用的装置较小，规模不大；而工业化或半工业化阶段，则需要有强大辐照装置的辐照工厂及一些附属建筑。目前最常用的辐射消毒装置有⁶⁰Co辐照装置及各种电子加速器等。
6⁰Co辐照装置应用比较普遍，它由⁶⁰Co源制成的辐照器，安全系统（包括屏蔽），物品传送器和⁶⁰Co源升降自动控制系统，贮藏及辅助装置等组成。⁶⁰Co源的强度由数千居里至上百万居里不等，其结构形状，根据要求排成单层圆桶形、多层圆桶形或平板格子形等。当辐照器不用时，便贮放在深水池底，池深5～7m，池水纯洁度要求最低电阻系数4×10⁵Ω/cm²,pH在5～7之间。为了提供良好的能见度，大多采用净水装置和离子交换树脂，以便过滤清除溶于水中的杂质及悬浮物。为使周围的辐射降低到最大允许标准以下，多采用迷宫或弯道设计来实现。这种辐照装置多半是自动化操作（见图），物品可连续传送或分批传送。

6⁰Co自动化操作辐照装置
1. 辐照器 2. 被辐照的制品 3. 传送带 4. 机
械手 5. 窥视孔 6. 贮存鈷源的水池 7. 装源道
8. 辊道 9. 装卸制品的机械 10. 操纵台
[本图引自IAEA: Radiosterilization of Medical
Products,p343,1974]

6⁰Co辐照装置一般分为高容量(1,000,000 Ci或>1,000,000 Ci)、中等容量(500,000 Ci)和低容量(100,000Ci)三种（见表）。这种辐照装置的优点是操作容易，产额高，经常性费用低，适于自动化操作，特别适于消毒包装厚、体积大、对热敏感的物品。缺点是消毒所需要的时间比较长，⁶⁰Co源需要不断的补充更换，设备费用贵，安装⁶⁰Co源需要较大的投资，因此设计⁶⁰Co辐照装置时，总要争取达到最大的设备利用率，最好的设备利用率可达到30～40%。
四种类型⁶⁰Co辐照装置的性能

辐照装置性能	高 容 量	中 等 容 量	低 容 量
			分 批	自 动 化
产品箱尺寸(in) 包装密度(g/cm2) 剂量均匀性(最大/最小) 效率(%) 处理速度(ft3/h·kCi60Co) 年产率(ft3/Ci)	12×15×21 0.10～0.25 1.19～1.25 18.5～38.3 0.145～0.120 1.04	18×18×18 0.10～0.25 1.30～1.35 17.9～36.0 0.134～0.108 0.94	16×16×16 0.10～0.25 1.27～1.29 6.2～15.0 0.046～0.045 0.32	16×16×16 0.10～0.25 1.27～1.29 6.6～16.2 0.049 0.40

注：1.使用效率是根据放射源强度和最低剂量计算 2.处理速度是依据2.5 M rad的最低剂量计算 3.年产率是依据2.5M
rad的最低剂量，提供0.2g/cm²操作8,000小时计算
在辐射消毒中采用的电子加速器有直线加速器和绝缘 间，通常认为电子能量超过12MeV，将会使照射物产生芯变压器型加速器等，其能量范围在1.5～10MeV之 放射性，因此把电子能量控制在5MeV以下是比较安全的。
从加速器产生的电子束和⁶⁰Co放出的γ线，其主要区别在于穿透性和强度或能量流的不同。γ线穿透性强，剂量分布较为均匀，适于照射体积大、包装厚的物品，但能量吸收率或消毒率比较低，因此多数γ线消毒装置，要达到2.5Mrad剂量，通常需要8～24小时，平均剂量率为0.1～0.3M rad/h。而电子束穿透能力较小，在被照物中剂量分布的变化很显著，最大剂量出现在离表面一定的深度，因此适于消毒一些体积小包装薄的物品。但电子束能产生较高的剂量率，只需要照射瞬间，就可达到2.5M rad剂量，故能减少包装材料的降解效应。在建筑放射源的投资费用上，电子加速器要比⁶⁰Co源便宜6～7倍，运转费用便宜2倍。因此，在物品处理速度和物品处理系统设计上，电子束消毒和γ线消毒有较大的区别。近来，利用能量为3MeV,75KW和150KW的加速器，可以产生大量的X线，这种能量的X线，在穿透性上非常类似60Co放出的γ线。利用X线进行辐射消毒，也是比较适宜和经济的。
辐射消毒剂量的选择 为了选择最适宜的辐射消毒剂量，必须事先研究有关微生物类型、辐射抗性和微生物最初污染水平等。当消毒前微生物数<103/g时，辐射消毒剂量可采用2.5M rad。如果微生物最初污染的数量比较大时，消毒剂量采用3.5～4.5Mrad。一般来讲，干燥固态的药物对电离辐射要比水溶液或任何其他形态的分子聚合物稳定得多，所以被消毒的物品多半采用干燥的固体形式。
在确定辐射消毒剂量时，既要保证医药制品的完全消毒，又要考虑不影响药品和包装材料的性能。
辐射消毒的应用 多年来，辐射消毒已广泛地应用于医药制品(如抗生素、维生素、激素、眼药膏、中药成药等)，塑料制品(如塑料针筒、导管、容器和假肢等)，纤维产品（如脱脂棉和外科包扎用品等），医疗器械，橡皮制品和生物组织移植等的消毒与灭菌。