Myjki ultradźwiękowe

Pierwsze badania nad zjawiskiem kawitacji prowadzono badając zjawisko implozji pęcherzyków powietrza, które tworzą się w wyniku ruchu śrub okrętów podwodnych. Zjawisko to jest odpowiedzialne za szybsze zużywanie się śrub oraz powstawanie hałasu, który może być wykryty przez sonar wrogiego okrętu, powodując dekonspirację łodzi podwodnej. Energia uwalniana przez zapadające się pęcherzyki dramatycznie wzrasta ze wzrostem ciśnienia hydrostatycznego do ciśnienia około dwukrotnie wyższego niż normalne ciśnienie atmosferyczne, po czym zaczyna gwałtownie spadać. Efekt ten określany bywa jako nietypowy efekt głębi.

Zasada działania myjek ultradźwiękowych

Myjka ultradźwiękowa składa się z generatora ultradźwięków ze specjalnymi przetwornikami, zamontowanymi na dnie wypełnionej płynem wanny ze stali nierdzewnej. Generator wytwarza fale o częstotliwości od 25 do 130 kHz. Aby zwiększyć skuteczność czyszczenia w myjce, do wody zawartej w zbiorniku dodaje się niewielką ilość detergentu lub środka dezynfekującego. Zabieg ten ma na celu obniżenie napięcia powierzchniowego cieczy i zmniejszanie energii potrzebnej do utworzenia pęcherzyków gazu.

Na samo zjawisko powstawania, a następnie zapadania się pęcherzyków powietrza niebagatelny wpływ ma temperatura, która w zakresie do 60⁰C ułatwia ten proces, zaś powyżej tej wartości zjawisko kawitacji zaczyna słabnąć . Dlatego optymalna jest temperatura pomiędzy 40⁰C i 50⁰C, zwiększająca efekt myjący.

Wielkość utworzonego pęcherzyka zależy od ilości uwalnianej energii w implozji, co z kolei jest regulowane poprzez częstotliwość generatora ultradźwięków. Okazuje się, że wyższe częstotliwości sprzyjają powstawaniu mniejszej wielkość pęcherzyków. Większa bańka uwalania więcej energii dlatego też nadaje się do czyszczenia bardziej zabrudzonych powierzchni. W myjkach ultradźwiękowych starszego typu czasami dochodziło do powstawania zjawiska fali stojącej. Fala stojąca – to fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.

W nowszych urządzeniach zmiana częstotliwości wytwarzanej przez generator zapobiega powstawaniu tego zjawiska. Dodatkowo stałe częstotliwości powodują powstawanie drgań harmonicznych, które mogą powodować szybsze niszczenie delikatnych elementów. Dlatego też częstotliwość generatora jest modulowana nieco poniżej i powyżej częstotliwości środkowej o +/- 1-4 kHz.

Ta metoda czyszczenia skutecznie więc zapobiega powstawaniu uszkodzeń mechanicznych. Myjka ultradźwiękowa jest więc urządzeniem gwarantującym najwyższą jakość i precyzję mycia.

Zjawisko kawitacji było badane dogłębnie przez Cartera, który zauważył, że we wnętrzu myjki cząstki zanieczyszczeń mogą stanowić centra tworzenia się zarodków dla pęcherzyków wydzielającego się gazu o średnicy 0,1 mm. Implozja takiego pęcherzyka powoduje oderwanie się zanieczyszczeń od powierzchni. Dodatkowo zjawisko to może powodować niszczenie ściany komórkowej mikroorganizmu. Prace Cartera zaowocowały w 1994 roku stworzeniem patentu, który opisywał proces czyszczenia przyrządów i materiałów medycznych za pomocą zjawiska kawitacji pod zwiększonym ciśnieniem. Do komory wprowadzono roztwór środka bakteriobójczego wraz z narzędziami, które mają zostać oczyszczone. Następnie zwiększano ciśnienie, i generowano ultradźwięki o amplitudzie 30 000 cykli w ciągu sekundy, a potem w gwałtowny sposób obniżano ciśnienie do wartości ciśnienia atmosferycznego. Proces ten sprzyja pękaniu ścian komórkowych i niszczeniu mikroorganizmów, w tym bakterii i wirusów, oprócz form przetrwanych.

Wpływ ultradźwięków na mikroorganizmy

Bettner MD i inni badali wpływ ultradźwięków na mikroorganizmy (5). Dodatkowo stosowali oprócz ultradźwięków trzy detergenty enzymatyczne. W zależności od zastosowanego środka, początkowa temperatura pracy wynosiła 21⁰C, 37⁰C lub 60⁰C. Jako materiał doświadczalny zastosowano szczep Streptococcus mutans ATCC 25175 w stężeniu 1,0 x 10³ komórek / ml w roztworze soli fizjologicznej. Roztwór ten poddano procesowi czyszczenia w myjce ultradźwiękowej wraz z dodanym środkiem czyszczącym na okres 20 minut w różnych temperaturach. Następnie próbki zostały usunięte, rozcieńczone w bulionie i wykonano posiew. Proces ten powtarzano dwa razy. Płytki inkubowano w warunkach tlenowych w temperaturze 37⁰C przez 7 dni, a potem zliczano ilość kolonii.

Uzyskane wyniki wskazują, że samo zastosowanie środka czyszczącego w temperaturze 21⁰C, nie wpływa na śmiertelność szczepu S. mutans. Zastosowanie ultradźwięków i środka powierzchniowo czynnego już w temperaturze 21⁰C powoduję 30 proc. śmiertelność szczepu. Zaś podwyższenie temperatury do 60 ⁰C powoduje 100 proc. śmiertelność szczepu bakterii .

Czyszczenie narzędzi endodontycznych

Myjka ultradźwiękowa znajduje zastosowanie podczas czyszczenia narzędzi o niewielkich wymiarach, takich jak narzędzia endodontyczne. Perakaki K i inni porównują stopień oczyszczenia pilników endodontycznych. Jako metodę stosują czyszczenie w myjce ultradźwiękowej i kąpieli w roztworze o właściwościach dezynfekujących. Po zakończonym procesie powierzchnia obydwu grup narzędzi była porównywalna w obrazie mikroskopowym. Uzyskany wynik wskazuje jednoznacznie, że zastosowanie myjki zmniejsza o połowę ilość pozostałych zanieczyszczeń na powierzchni.

Zastosowanie do czyszczenia z resztek cementów

Prace badawcze przeprowadzone przez Mosharraf R i innych wskazują na myjki jako skuteczne narzędzie do czyszczenia z resztek cementów, takich jak np. tlenek cynku- eugenol. Autorzy przebadali połączenie pomiędzy powierzchnią uzupełnienia na podbudowie metalowej a zębem, uprzednio pokrywając uzupełnienie cementem tymczasowym na bazie eugenolu. Jak wiadomo materiały tego typu osłabiają połączenie, kiedy stosujemy cementy, zwłaszcza na bazie żywic metakrylanowch. Podczas testów zastosowano - jako procedury czyszczące wewnętrzną powierzchnię uzupełnienia - środki czyszczące na bazie alkoholi oraz mycie w myjce ultradźwiękowej. Po oczyszczeniu wewnętrznej powierzchni uzupełnień były one powtórnie cementowane na cement fosforanowy. Następnie cały układ ząb- korona poddawano działaniu sił rozciągających aż do zerwania połączenia. Próbki czyszczone w myjce uzyskiwały wyższe wartości sił rozciągających niż te, które oczyszczono tylko preparatem na bazie rozpuszczalnika organicznego.

Zastosowanie myjek ultradźwiękowych może przyśpieszyć inne rodzaje procesów np. czyszczenie łyżek wyciskowych z resztek z masy alginatowej lub resztek gipsów, szczególnie gdy zastosuje się do tego preparaty na bazie soli sodowej EDTA lub cytrynianu sodu.

Zastosowanie myjek przez pacjentów

Jednym z zastosowań tego typu urządzeń jest ułatwienie dbania o higienę protez osiadających. Przeprowadzone przez Cruz P i innych badania opisują wpływ różnego typu metod na czyszczenie powierzchni protez. Za pomocą szczoteczki, tabletek czyszczących, myjek ultradźwiękowych oraz połączenie myjki z tabletkami. Ilość powstającego biofilmu była mierzona za pomocą wykonywanych zdjęć. Uzyskane wyniki wskazują na to, że metody kombinowane łączące zastosowanie środków chemicznych oraz myjki ultradźwiękowej odznaczają się największą skutecznością czyszczenia. Analizując uzyskane wyniki można zauważyć, że samo czyszczenie mechaniczne 3 razy dziennie może powodować powstawanie osadów na 20-60 proc. powierzchni protezy. Stosowanie środków chemicznych zmniejsza ilość osadów od 5-do 35 proc. Stosowanie samych ultradźwięków powoduje pozostanie osadów od 4-do 35 proc. Najbardziej skuteczne połączenie środków chemicznych z ultradźwiękami powoduje redukcję briofilu od 0 do 20 proc. Zatem samo czyszczenie protez za pomocą wody i szczoteczki bez zastosowania środków powierzchniowo czynnych i wybielających, nie jest skuteczne.

Skuteczność czyszczenia narzędzi z resztek krwi

Celem badań Walker N, i innych było określenie skuteczności czyszczenia narzędzi przez zastosowanie różnych schematów postępowania. Powierzchnia narzędzi została zanieczyszczona krwią i hydroksyapatytem. Jako środków do czyszczenia wstępnego użyto Ultrasonic Cleaning Solution i ProEZ Foaming Enzymatic Spray oraz 5 środków dezynfekujących (UltraDose, General Purpose Cleaner, Co-enzyme Concentrate, Enzol Enzymatic Detergent, i Non-ionic Ultrasonic Cleaning Solution). Zastosowano dwa warianty czasowe: 7 i 15 minut czyszczenia za pomocą myjki ultradźwiękowej. Następnie po oczyszczeniu i umyciu wodą narzędzia były badane za pomocą testów Hemastix na obecność czerwonych ciałek krwi (poziom detekcji 35 jed/ ml). Jest to test kolorystyczny, uzyskane wybarwianie odczytuje się ze skali z oznaczonymi wartościami. Uzyskane wyniki wskazują, że najbardziej efektywną metodą czyszczenia jest działanie wieloetapowe. Na początku czyszczenie wstępne, niejonowym środkiem powierzchniowo czynnym, a następnie zasadnicza dezynfekcja. Najlepsze wyniki czyszczące uzyskano dla preparatu UltraDose. Bardzo pożądane jest wydłużenie czasu przebywania czyszczonych narzędzi w myjce z 7 do 15 minut, zwiększa to skuteczność o około 30 proc.

Kiedy nie stosować myjek

Badania (Nishigawa G i inni) prowadzone przez japońskich naukowców wskazują, że nie należy czyścić w myjce ultradźwiękowej wszelkich konstrukcji zbudowanych z dwutlenku cyrkonu, które zostały poddane piaskowaniu ostrokonturowym tlenkiem glinu modyfikowanym krzemionką (system Rokactec). Przed cementowaniem uzupełnień na podbudowie z dwutlenku cyrkonu na cement kompozytowy, dobrze jest wewnętrzną powierzchnię wypiaskować za pomocą modyfikowanego piasku, którego zadaniem jest wbicie w powierzchnie dwutlenku cyrkonu cząstek krzemionki. Będą one stanowiły o poprawie połączenia pomiędzy cementem kompozytowym, a uzupełnieniem. Po wypiaskowaniu próbki podzielono na dwie grupy ł, jedne zacementowano, a drugie dodatkowo czyszczono przed zacementowaniem w myjce ultradźwiękowej. Okazuje się że zastosowanie ultradźwięków powoduje osłabienie połączenia tych próbek, co można tłumaczyć wybiciem z powierzchni dwutlenku cyrkonu wbitych drobin krzemionki.

Dezynfekcja i mycie w myjce ultradźwiękowej.

1. Umieścić narzędzia w przygotowanym roztworze preparatu myjąco-dezynfekcyjnego w myjce ultradźwiękowej.
2. Narzędzia należy umieszczać w roztworze ostrożnie, tak aby unikać rozlewania się płynu.
3. W celu skutecznego oczyszczenia narzędzia powinny być całkowicie zanurzone, a myjka powinna być wypełniona płynem do zaznaczonej wysokości.
4. Zakryć pojemnik myjki ultradźwiękowej pokrywką i uruchomić myjkę (czas mycia i dezynfekcji według informacji zawartej na opakowaniu preparatu lub na ulotce informacyjnej). Przykrycie myjki ma za zadanie zmniejszyć możliwość rozprzestrzeniania się mikroorganizmów oraz środków dezynfekcyjnych na zewnątrz. Idealna częstotliwość generatora w myjce wynosi 35-50 kHz.
5. Po upływie zalecanego czasu działania wyjąć narzędzia z roztworu
   i wypłukać wodą o jakości co najmniej wody pitnej i osuszyć. Do ostatecznego płukania używać wody demineralizowanej aby uniknąć powstawania smug ze zwykłej wody na powierzchni narzędzi
6. Po zakończeniu mycia i dezynfekcji narzędzi wylać roztwór z myjki ultradźwiękowej a następnie umyć ją i dezynfekować. Ważną sprawą jest regularna wymiana roztworu dezynfekująco-myjącego, gdyż duża ilość zanieczyszczeń osłabia efekt dezynfekcji i może przyczynić się do powstania korozji.

Literatura

1. Patrícia Costa Cruz, Ingrid Machado de Anadrare, Amanda Peracini, Maria Cristina Monteiro de Souzagugelimin, The effectiveness of chemical denture cleansers complete dentures J Appl Oral Sci. 2011;19(6):668-73
2. Mosharraf R, Soleimani B, Sanaee-Nasab M.A comparison of two methods of removing zinc oxide-eugenol provisional cement residue from the internal surface of cast restorations. J Contemp Dent Pract. 2009 May 1;10(3):27-34
3. Nishigawa G, Maruo Y, Irie M, Oka M, Yoshihara K, Minagi S, Nagaoka N, Yoshida Y, Suzuki K.Ultrasonic cleaning of silica-coated zirconia influences bond strength between zirconia and resin luting material. Dent Mater J. 2008 Nov;27(6):842-8.
4. Perakaki K, Mellor AC, Qualtrough AJ. Comparison of an ultrasonic cleaner and a washer disinfector in the cleaning of endodontic files. J Hosp Infect. 2007 Dec;67(4):355-9. Epub 2007 Nov 19.
5. Bettner MD, Beiswanger MA, Miller CH, Palenik CJ. Effect of ultrasonic cleaning on microorganisms. Am J Dent. 1998 Aug;11(4):185-8.
6. Walker N, Burke FJ, Palenik CJ. Comparison of ultrasonic cleaning schemes: a pilot study. Prim Dent Care. 2006 Apr;13(2):51-6.

Autor:

dr Zbigniew Raszewski

Naukowiec biomedyczny, ekspert w zakresie biomateriałów i materiałoznawstwa stomatologicznego

Dr Zbigniew Raszewski jest naukowcem specjalizującym się w obszarze biomateriałów oraz inżynierii materiałowej stosowanej w stomatologii. Jego działalność naukowa koncentruje się na właściwościach fizykochemicznych materiałów stomatologicznych, ich biozgodności oraz zastosowaniu w nowoczesnych procedurach klinicznych. Autor licznych publikacji naukowych i artykułów eksperckich, w których analizuje rozwój materiałów kompozytowych, bioaktywnych oraz rozwiązań stosowanych w implantologii i protetyce. Jego prace obejmują zarówno aspekty teoretyczne, jak i praktyczne zastosowania biomateriałów w leczeniu pacjentów. : Jest również redaktorem naukowym i autorem opracowań specjalistycznych z zakresu technologii dentystycznych, w tym materiałów stosowanych w protetyce i nowoczesnych technikach cyfrowych. Jego publikacje stanowią istotne źródło wiedzy dla lekarzy dentystów oraz techników dentystycznych, wspierając wdrażanie innowacyjnych rozwiązań w praktyce klinicznej.

Zobacz wszystkie artykuły autora