冷温水槽の汚染に対するオゾン水の安全性と有効性

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(1)Jpn J Extra-Corporeal Technology 47（4）：321 − 326, 2020. 研究論文. 冷温水槽の汚染に対するオゾン水の安全性と有効性橋本圭司・近藤力也・禾本拓也・山路祐生・島津将平中尾祐基・今西祥・山口遥・大吉真由実・梶本敦哉要旨近年、開心術で冷温水槽に起因する感染が問題となっている。原因は冷温水槽に発生するレジオネラ菌や非結核性抗酸菌の空気伝播と報告されている。オゾン水は塩素より強い殺菌力を持ち安全性が確認されている。これを循環水に用いることで安全に感染を防止できるのではないかと考え検討した。非結核性抗酸菌の汚染が確認された冷温水槽より汚染水を採液し、3.5mg/L のオゾン水で 2 倍、10 倍、100 倍希釈した液を培養し殺菌効果を確認した。人工肺材料への影響を確認するため、各素材の熱交換器を有した人工肺に 10L/min で 6 時間灌流を 3 回行った後、リークテストを行った。また、熱交換器部分を電子顕微鏡にて観察した。2 倍希釈のオゾン水は菌が検出されたが、 10 倍希釈と 100 倍希釈では検出されなかった。全ての人工肺でリークはなく、表面に変化は見られなかった。オゾン水は非結核性抗酸菌の殺菌に有効で人工肺への影響もなかったが、高い酸化力によるゴムや金属等に対する材料劣化が懸念され、今回検討していない人工肺や冷温水槽に対する影響は不明である。材料劣化対策を講じた人工肺や冷温水槽を使用すれば臨床で使用できる可能性が示唆された。索引用語：オゾン水、冷温水槽、汚染、感染予防 Safety and effectiveness of ozone water against contamination of heater-cooler units Keiji Hashimoto，Rikiya Kondo，Takuya Nogimoto，Yuki Yamaji，Shohei Shimazu，Yuki Nakao，Sho Imanishi， Haruka Yamaguchi，Mayumi Oyoshi，Atsuya Kajimoto Key words：ozonated water，heater-cooler units，contamination，infection prevention. Ⅰ．緒言. 環技術医学会からも感染防止に向けた注意喚起がなさ. 近年、開心術で冷温水槽に起因する感染が報告され. れているが、冷温水槽の構造的な問題により解決でき. 問題となっている。感染の原因は冷温水槽に発生する. ていないのが現状である 8-9）。. レジオネラ菌や非結核性抗酸菌である Mycobacterium. このような状況を背景として、一般家庭での除菌効. chimaera の空気伝播と報告されている。製造メー. 果や、浄水場、下水処理場、食品工場などでの使用実. カーからは感染対策として、消毒方法などの管理方法. 績、さらには院内感染予防へも応用され 10）、入手・用. を推奨しているが、操作が煩雑で臨床現場で行うには. 法が簡便なオゾン水に着目した。. 労を要す。アメリカ疾病予防センター（Centers for. オゾン水は水にオゾンを溶解したオゾン水溶液のこ. Disease Control and Prevention：CDC）や日本体外循. とでわずかにオゾン臭を発し各種物質と反応するが、. 1-7）. その他性状は通常の水と同じであり、反応後は分解し. ○兵庫県立淡路医療センター ME センター. 酸素へ変化するため環境への負荷は少ない。すでに低. 橋本圭司（Keiji Hashimoto）〒 656-0021 兵庫県洲本市塩屋 1 丁目 1 番 137 号. 濃度オゾン水のレジオネラ菌への殺菌効果は報告され. ‌Department of Clinical Engineering, Hyogo Prefectural Awaji. ている 11）。オゾン水は塩素より強い殺菌力を持つが、. Medical Center 1-1-137, Shioya, Sumoto, Hyogo, 656-0021, Japan ［原稿受領日：2020 年 7 月 29 日採択日：2020 年 11 月 14 日］. pH が中性に近く刺激が少ない上、急性毒性、亜急性毒性ともに安全性が確認されている 12）。一方で、高い酸化力による金属、高分子材料の腐食・劣化を引き起. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020. 321.

(2) こすことが懸念される。. レフタレート（polyethymene terephthalate：PET）は. 今回、このオゾン水を冷温水槽の循環水に使用すれ. 泉工医科工業社製 HPO-23H-CP とメドトロニック社製. ば安全に感染を防止できるのではないかと考え、非結. BB811、ステンレススチール（stainless steel：SS）は. 核性抗酸菌への消毒効果と各社人工肺熱交換器部分の. テルモ社製 CX-FX15E と JMS 社製 JK-MOXACFLCF、. 材料劣化について検証したので報告する。. ポリウレタン（polyuretane：PU）はリヴァノバ社製 050702J を使用した。13L のオゾン水を人工肺の冷温. Ⅱ．方法. 水ポートに接続し 10L/min で灌流させた（図 2）。臨. 1．オゾン水の生成と濃度. 床における使用時間は、人工肺の添付文書に記載され. オゾン水の生成はオゾンアソシア社製オゾンマイク. た性能評価を実施している 6 時間と仮定した。材料劣. ロフロートを使用した（図 1）。オゾンマイクロフロー. 化の安全マージンを考慮し 6 時間灌流を 3 回行った後、. トはバケツ等に貯めた水道水に浸し運転することでオ. リークテストを行った。リークテストは人工肺の血液. ゾン水を作成できる。2L の水道水に対し 30 分間運転. 回路および熱交換水回路に水道水を満たし、添付文書. し 5 分毎に濃度を測定した。また、作成後のオゾン濃. 記載の耐用圧力を 6 時間かけ、目視で水漏れの有無を. 度の経時変化を確認するため 30 分間運転後の濃度が. 確認した。その後、熱交換器部分を切り開き走査型電. 0mg/L となるまで毎分測定した。オゾン濃度測定はア. 子顕微鏡（SEM）にて 30 倍、100 倍、300 倍の条件で. イ電子工業社製オゾン水濃度計 AOM-05 を使用した。. 表面を観察した。比較のため水道水を使用し同様の試. 2．消毒効果. 験を行った。. 非結核性抗酸菌に汚染された水（汚染水）の消毒に. Ⅲ．結果. 何倍量のオゾン水が必要となるかを確認するため、汚染水をオゾン水で希釈し培養を行った。実験用の非結. 1．オゾン水の生成. 核性抗酸菌は、MGIT 法および小川法による培養で非. 生成時の濃度変化を図 3 に示す。オゾンフロートの. 結核性抗酸菌の汚染が確認された当センターの冷温水. 運転開始から 20 分で 3.5mg/L まで上昇し以降 30 分ま. 槽より採取し使用した。オゾン水による 100 倍希釈. で変化は見られなかった。運転停止後 5 分で 2mg/L ま. （汚染水：オゾン水＝0.5mL：49.5mL）、10 倍希釈（5. で低下し、31 分で 0mg/L となった（図 4）。. mL：45mL）、2 倍希釈（25mL：25mL）溶液を作成し、. 2．消毒効果. MGIT 法および小川法にて 6 週間培養した。希釈によ. オゾン水と RO 水の培養結果について表 1 に示す。. る検出感度への影響を確認するため、RO 水にて同様. 2 倍希釈で培養は陽性であったが、10 倍希釈と 100 倍. の条件で希釈し培養した。. 希釈では陰性であった。RO 水による希釈では全ての. 3．人工肺材料への影響. 検体で陽性で、希釈による結果への影響は見られなか. 対象として、熱交換器部分の材質がポリエチレンテ. った。. 人工肺. オゾン水 13L 図 1 オゾンマイクロフロート. 322. ローラ―ポンプ 10L/min. 図 2 実験用回路. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020.

(3) Jpn J Extra-Corporeal Technology 47（4），2020. （mg/L） 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0. オゾン濃度 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30（min）. 図 3 生成時オゾン濃度変化. （mg/L） 4 3.5. オゾン濃度. 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30（min）. 図 4 生成後オゾン濃度変化. 表 1 培養結果希釈水. 希釈倍数. MGIT 法. 小川法. 総合判定. オゾン水. 2 倍. ＋. －. ＋. 10 倍. －. －. －. 100 倍. －. －. －. 2 倍. ＋. －. ＋. 10 倍. ＋. －. ＋. 100 倍. ＋. －. ＋. RO 水 . Ⅳ．考察. 3．人工肺材料への影響リークテストの結果を表 2 に示す。すべての人工肺. 冷温水槽は各社から販売されており、循環水の交換. で水漏れは見られなかった。SEM 観察結果を図 5 に. 頻度や管理方法は様々である。日本体外循環技術医学. 示す。JK-MOXACFLCF は構造上の問題から切り開け. 会は使用毎の排水・乾燥を推奨しているが冷温水槽の. ず観察できなかったが、観察したすべての熱交換器表. 構造上の問題から完全に乾燥させることは困難であり、. 面において劣化による外観変化は見られなかった。. 残った水分により細菌が繁殖する。使用毎に次亜塩素酸ナトリウム等で消毒を行うことが理想的であるが、. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020. 323.

(4) 表 2 リークテスト結果素材. 耐用圧力. 水漏れ. MERA/HPO-23H-CP. 人工肺. PET. 2,250mmHg. －. MEDTRONIC/BB811. PET. 1,550mmHg. －. TERUMO/CX-FX-15E. SS. 1,470mmHg. －. JMS/JK-MOXACFLCF. SS. 952mmHg. －. LIVANOVA/050702J. PU. 1,500mmHg. －. （a）オゾン水灌流後. （b）水道水灌流後図 5-1 電子顕微鏡観察結果（HPO-23H-CP）. （a）オゾン水灌流後. （b）水道水灌流後図 5-2 電子顕微鏡観察結果（BB811）. 324. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020.

(5) Jpn J Extra-Corporeal Technology 47（4），2020. （a）オゾン水灌流後. （b）水道水灌流後図 5-3 電子顕微鏡観察結果（CX-FX-15E）. （a）オゾン水灌流後. （b）水道水灌流後図 5-4 電子顕微鏡観察結果（050702J）. 消毒に適切な封入時間と残留薬剤の除去のため十分な. 対する殺菌効果が報告されている 13）。またレジオネラ. すすぎ作業が必要であり、臨床使用の合間に行うのは. においても 0.005mg/L のオゾン水で 99.99％殺菌が可. 困難である。オゾン水は消毒液として 2mg/L という低. 能とされており 11）、他の消毒液と比較しても強力な殺. 濃度において黄色ブドウ球菌、MRSA、大腸菌、O-157、. 菌力を有していると言えることから、熱交換の循環水. サルモネラ菌、セラチア菌、緑膿菌、腸炎ビブリオに. に使用することで安全に汚染を防止できるのではない. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020. 325.

(6) かと考えた。今回、オゾン水作成に使用したマイクロ. ●参考文献 1） Sommerstein R, Rüegg C, Sax H, et al：Transmission of. フロートでは 3.5mg/L のオゾン水が作成可能であっ. Mycobacterium chimaera from Heater-Cooler Units dur-. た。生体への安全性について、ウサギを使用した急性. ing Cardiac Surgery despite an Ultraclean Air Ventilation. 毒性実験では 20mg/L のオゾン水の 1mL の点眼、100. System. Emerg Infect Dis, 22（6）；1008-1013, 2016. 2） Kohler P, Kuster SP, Hasse B, et al：Healthcare-associat-. mL の経口投与、20mL の腹腔内注射、3mL の筋肉注. ed prosthetic heart valve, aortic vascular graft, and dis-. 射による肉眼所見、各組織学的所見に異常は認められ. seminated Mycobacterium chimaera infections subsequent. ていない。また 4mg/L のオゾン水の 1mL の点眼、10. to open heart surgery. Eur Heart J, 36（40）；2745-2753,. mL の腹腔内注射、2mL の筋肉注射を毎日 1 回、4 週. 2015. 3） Tompkins LS, Roessleret BJ, Cohen ML, et al.：Legionella. 間継続による亜急性毒性実験でも、肉眼所見、各組織. prosthetic-valve endocarditis. N Engl J Med, 318（9）；. 学所見に異常は認められていない 12）。院内感染予防の. 530-535, 1988.. ため 4mg/L のオゾン水を用いた 15 秒間の手指洗浄の. 4） Phillips MS, von Reyn CF：Nosocomial infections due to. 研究においてもオゾン水による刺激はほとんど認めら. nontuberculous mycobacteria. Clin Infect Dis, 33（8）； 1363-1374, 2001.. れず頻回の使用でも手荒れが少ないと報告されてお. 5） Nagpal A, Wentinkvet JE, Tosh PK, et al.：A cluster of. り 10）、3.5mg/L のオゾン水は医療者の安全性が高いと. Mycobacterium wolinskyi surgical site infections at an. 考える。今回の検討で汚染水に対して 9 倍以上の使用. academic medical center. Infect Control Hosp Epidemiol, 35（9）；1169-1175, 2014.. により非結核性抗酸菌に対する消毒効果が確認できた。. 6） Achermann Y, Rössle M, Hasse B, et al.：Prosthetic valve. 冷温水槽における排水不能の水は 1％と推定されるた. endocarditis and bloodstream infection due to Mycobacte-. め 14）、臨床使用後に排水し、次回使用時にオゾン水を. rium chimaera. J Clin Microbiol, 51（6）；1769-1773, 2013.. 循環水として補充することで清潔に使用することがで. 7） Sax H, Bloemberg G, Weberal R, et al.：Prolonged outbreak of Mycobacterium chimaera infection after open-. きると考える。また、オゾン水作成から 31 分で 0mg/. chest heart surgery. Clin Infect Dis, 61（1）；67-75, 2015.. L となるためすすぎ作業は不要で、薬剤の残留がなく. 8） Centers for Disease Control and Prevention：Emergency. 安全に使用できる。一方で、オゾン水の使用において. preparedness and response, HAN00397,13 October 2016.. は構造材料の耐オゾン性を評価することが必要である。. 27 July 2020.. 熱交換器部分の材質が PET、SS、PU の人工肺におい. 9）日本体外循環技術医学会安全対策委員会．手術室における. て、臨床使用の条件で材料劣化は見られなかった。し. 冷温水槽など水路回路を備える装置の衛生管理，医療機器・. かし、臨床使用するには熱交換器用カプラ、冷温水供. 安全管理情報 No.16，平成 27 年 1 月．. 給チューブ、冷温水槽等の耐オゾン性も確認しなければならないが、冷温水槽は各社から販売されており内部構成部品の材料も様々で、耐オゾン性については個々で評価する必要がある。今後、オゾン耐性素材に. http://jasect.sakura.ne.jp/wp/wp-content/uploads/2018/ 08/anzenseij-youhou-16.pdf, Accessed 9 November 2020.. 10）赤堀幸男，村上篤司，星昭二．オゾン水の殺菌効果と院内感染予防への応用，日集中医誌，7（1）；3-10，2000． 11）中室克彦，土井均，枝川亜希子，ほか：低濃度オゾン水の Legionella に対する殺菌効果．防菌防黴誌，37（6）；. よる冷温水槽が開発されればオゾン水を臨床使用できる可能性が示唆された。. https://emergency.cdc.gov/han/han00397.asp, Accessed. 407-412，2009． 12）星昭二，桜井譲，北川敏，ほか．オゾン水による急性、亜急性毒性実験．静岡済生会総合病院医学雑誌，. Ⅴ．結語. 1996；28，29-40.. 体外循環における熱交換の循環水にオゾン水を用いることで、冷温水槽の汚染に起因する感染の原因とな. 13）塩田剛太郎：環境分野におけるオゾン利用の実際．医療・環境オゾン研究，増刊 3 号：72-78，2007． 14）岡田ひとみ，百瀬直樹，山口敦司，ほか：アデノシン三リ. る非結核性抗酸菌の消毒が可能であった。PET、SS、. ン酸測定を用いた冷温水槽の循環水の腐敗評価―実用的な冷温水槽の水管理方法―．体外循環技術，44（2）；88-93，. PU の人工肺についてオゾン耐性を確認できたが、臨. 2017．. 床使用にはオゾン耐性素材を用いた冷温水槽でなければならないため、各社製品での検討が必要である。. . 本稿のすべての著者には規定された COI はない。. 326. 体外循環技術 Vol.47 No.4 2020. 【2018 年グラント助成研究】.

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