vitold@bakhir.ru
+7 (495) 774-6226, +7 (495) 774-8668
Электрохимические системы и технологии Витольда Бахира

Экономические предпосылки применения в лечебно-профилактических учреждениях электрохимических установок “стэл” для синтеза моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов

В.М.Бахир, В.И.Вторенко, В.И.Прилуцкий, Н.Ю.Шомовская

Академия медико-технических наук РФ

Тенденция к увеличению частоты инфекционных заболеваний в России, отмеченная
в начале 1990-х годов, сохраняется и в настоящее время. Возрастает потребность
в производстве и применении моющих и антимикробных средств, а также в кардинальном
улучшении работы противоэпидемиологических служб. Концепция профилактики внутрибольничных
инфекций (ВБИ) [1], направленная на борьбу с распространением инфекций в лечебно-профилактических
учреждениях (ЛПУ), оценивает минимальный экономический ущерб от ВБИ в 5 миллиардов
рублей (в ценах 1999 г.). Реальный экономический ущерб от инфекций в масштабах
страны намного выше. Концепция профилактики ВБИ предусматривает ряд мероприятий,
в том числе “разработку оптимальных условий и режимов применения новой
дезинфекционной техники”, а также “разработку системы экономических мер, стимулирующих
отечественных производителей современных дезинфицирующих средств”, совершенствование
экономического анализа работы санитарно-эпидемиологических служб с учетом затрат
на проведение дезинфекции и стерилизации. Экономический анализ в условиях реформирования
здравоохранения России приобретает особое значение ввиду дефицита материальных
ресурсов.

Очевидно, что если рассматривать ЛПУ, как объект особого эпидемиологического
риска, то соответствующие службы в составе ЛПУ должны быть преобразованы в дезинфекционные
кабинеты или отделения с рядом специфических функций, которые позволяют рассматривать
их как малое предприятие по производству рабочих растворов моющих и антимикробных
препаратов
. Потребность в антимикробных препаратах в ЛПУ стационарного типа
составляет 2,5 – 2,8 л на койку в день. При общем числе больничных коек в стране
108 на 10.000 населения (1.566.000 коек) [2] годовая потребность в рабочих растворах
антимикробных и моющих средств по стране составляет приблизительно 1,4 – 1,6
миллионов тонн в год (только для стационаров). Распределение значений стоимости
1 л рабочих растворов дезинфектантов представлено в таблице 1

Таблица 1. Распределение цен рабочих растворов дезинфектантов (руб/л) с объявленной
рыночной стоимостью

С, руб.

0,2

0,3 – 0,5

0,6 – 1,5

1,6 – 3,0

3,0 – 6,0

6,0 – 10,0

> 10

К

1

2

3

4

5

6

7

N

3

5

14

10

19

11

9

Примечание: С – цена одного литра рабочего раствора, К – категория
стоимости, N – количество учтенных наименований (марок) дезинфектантов.

По данным таблицы 1 средняя стоимость 1 литра рабочего раствора дезинфектанта
— в среднем 5 — 6 руб. По данным санитарно-эпидемиологических служб Санкт-Петербурга
среди традиционных антимикробных препаратов доминируют “Хлорамин” (4,5 руб/л),
“Лизофармин-300” (5 руб/л), “Аминалол” (1,5 руб/л), “Септодор” (от 1 до 66 руб/л
в зависимости от концентрации), а также ряд других дорогостоящих препаратов.
Исходя из этих данных, средняя стоимость 1 литра рабочего раствора дезинфектанта
порядка 5 руб. формирует затраты на антимикробные препараты по всем стационарам
ЛПУ России » 7 – 8 миллиардов рублей, что превышает убытки от ВБИ. При
таких условиях безусловно необходимая борьба с ВБИ становится экономически нерентабельной.
Чтобы устранить этот парадокс, необходимо удешевление дезинфицирующих растворов
при сохранении их эффективности и относительной безопасности для человека и
внешней среды. Расчетная коммерческая цена 1 литра рабочего раствора антимикробного
и/или моющего средства, эквивалентная убыткам от ВБИ, составляет » 3 руб/л
(не более). Этот расчет требует соблюдения неравенства:

(1)

где С – стоимость одного литра рабочего раствора дезинфектанта, руб/л;
Y — сумма убытков от ВБИ (в данном случае 5 миллиардов руб);
Q — суммарный необходимый объем рабочих растворов дезинфектантов, применяемых
в ЛПУ (» 1,5 миллиардов литров в год);

В условиях ЛПУ с высоким риском ВБИ требуются обеззараживающие препараты, обладающие действием не только на вегетативные формы бактерий (неспецифическая флора), но и на вирусы, грибковые организмы, кандиды, споры. Как известно, проблема ВБИ и общее обострение эпидемиологической ситуации сопряжены с увеличением числа штаммов микрорганизмов, устойчивых к дезинфектантам и антисептикам, которые должны применяться в растворах в повышенных концентрациях. Стоимость таких растворов повышается. При этом определенная доля антимикробных препаратов, к которым существуют устойчивые штаммы, используется как бы “вхолостую”, обеспечивая потребителю лишь частичный эффект. Для противомикробных средств можно ввести понятие “индекс стоимости эффекта обеззараживания” (IC), который определяется выражением:

(2)

где R — доля умеренно чувствительных и устойчивых (резистентных) штаммов, в
долях от 1,0 ~ 100% устойчивости.

Например, по данным [3] количество штаммов золотистого стафилококка, энтеробактерий и неферментирующих грамоотрицательных бактерий, устойчивых к “Хлорамину-Б” (при тестировании на чашках Петри с мясопептонным агаром, т.е. при повышенной органической нагрузке) составляет 19,6% (0,196 долей единицы), умеренно чувствительных — 40,7% (0,407), чувствительных – 39,7% (0,397). Соответственно: 1 R = 1 – (0,196 + 0,407) = 0,397; IC = 1/0,397 = 2,52. Это означает, что реальная стоимость обезвреживания микрофлоры в подобных условиях возрастает приблизительно в 2,5 раза до 11 руб/л (4,5 руб/л ´ 2,5). Физический смысл индекса IС при этом означает, что к затратам на “Хлорамин-Б” необходимо добавить дополнительные затраты на уничтожение устойчивой флоры, которые в сумме с предыдущими затратами ориентировочно возрастают в 2,5 раза, если пользоваться препаратами той же стоимости. Увеличение затрат при использовании дезинфектанта, по отношению к которому выработалась резистентная флора, на самом деле может быть больше или меньше “расчетной величины”. Поэтому индекс IC является ориентиром. Так, если препарат не может устранить ВБИ в конкретном учреждении (R резистентного штамма = 1) IC ® ¥, что символизирует “бесконечное” увеличение затрат на ликвидацию ВБИ при продолжении пользования неэффективными средствами.

У препарата “Септодор”, применяемого для подавления вирусной и специфической бактериальной флоры, стоимость варьирует от 4,4 до 11 руб. за литр рабочего раствора, в среднем около 7 — 8 руб/л. К этому препарату чувствительны 68,5% исследованных штаммов [3]. В данном случае IС = 1/0,685 » 1,5. Общие затраты на качественную дезинфекцию с применением других препаратов той же стоимости будут эквивалентны приблизительно 12 – 14 руб/л рабочего раствора. Следовательно “Септодор” по экономичности применения проигрывает “Хлорамину Б”, и в обоих случаях нужны дополнительные средства и поиск новых препаратов, способных подавить резистентную микрофлору.

Данные источника [3] нельзя абсолютизировать по следующим причинам: испытания проводились в условиях значительной органической нагрузки (питательная среда на чашке Петри), тестировались далеко не все микробные штаммы, и вирусные и грибковые возбудители не тестировались. Эти примеры показывают, что новизна препарата и результаты лабораторного тестирования не дают полной информации о его эффективности. Полностью на этот вопрос отвечают только данные подконтрольной эксплуатации с учетом, в том числе, экономического эффекта. По данным санитарно-эпидемиологической службы Санкт-Петербурга “Септодор” применяется в 16-ти ЛПУ, “Хлорамин-Б” — в 41-ом ЛПУ. Возможно, это связано именно с финансовыми моментами.

С учетом необходимости применения антимикробных препаратов не только в ЛПУ, но и в поликлиниках, ветеринарии, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в быту, на транспорте, в системе водоснабжения, для обеззараживания стоков и т.д. потребность в дезинфицирующих средствах возрастает во много раз. Речь может идти о десятках миллионов тонн рабочих растворов препаратов в год и, соответственно, о величине расходов около 1011 руб/год. Таким образом, актуальность удешевления дезинфицирующих средств резко возрастает. Возможность появления устойчивых штаммов к различным антимикробным препаратам сильно зависит от химической устойчивости этих препаратов и от накопления во внешней среде продуктов их деградации, к которым микроорганизмы быстро приспосабливаются. Противомикробные средства, содержащие активно действующие вещества (АДВ) типа четвертичных аммониевых соединений, альдегидов, катионных поверхностно-активных соединений (ПАВ) и спиртов основаны на композиции веществ, стабильных по природе, или образующих стабильные продукты превращений, которые длительное время сохраняют свойства исходных АДВ. Это дает возможность микроорганизмам адаптироваться к таким стабильным веществам, что приводит к увеличению количества резистентных штаммов. Поэтому в соответствие с выражением (2) реальная стоимость обеззараживания будет все время возрастать, т.к. для подавления устойчивой микрофлоры потребуются новые препараты и организация дополнительных микробиологических служб, тестирующих флору на чувствительность в каждом ЛПУ. Стоимость микробиологических анализов будет накладываться на суммарные расходы на приобретение расширенного спектра дезинфектантов. Общие расходы при этом уже сейчас способны поглотить значительную часть национального бюджета.

Традиционные хлорсодержащие препараты, производимые сейчас под десятками наименований, содержат разнообразные соединения (в том числе хлорорганические), но почти во всех случаях АДВ этих препаратов сводится или к хлорноватистой кислоте, образующейся при реакциях с нейтральным органическим субстратом (рН » 7), или к молекулярному хлору, возникающему в кислых средах (рН < 5) [4]. Хлорноватистая кислота и молекулярный хлор химически нестабильны (метастабильны). Хлорноватистая кислота распадается на ион хлорида хлорид (Cl) и активный кислород. Хлорид-ион биологически нейтрален и не влияет на образование устойчивых штаммов микробов. Активный кислород метастабилен, не накапливается в среде, что почти исключает селекцию микробов на адаптацию к этому агенту. Для аэробных форм его действие с точки зрения адаптации не рассматривается, т.к. “аэробы” требуют обычного молекулярного кислорода (О2). Молекулярный кислород возгоняется в атмосферу и не может накапливаться в зоне размножения микробов. Также ведет себя молекулярный хлор (Cl2). Благодаря указанным факторам метастабильности хлорсодержащие препараты старого поколения (начиная с “хлорной воды” Земмельвейса) активно помогали бороться с инфекциями в течение почти полутора веков. В настоящее время хорошо зарекомендовали себя в качестве дезинфектантов и антисептиков метастабильные препараты на основе пероксидных соединений в качестве АДВ. [5,6,7]. Из числа этих препаратов наиболее известна перекись водорода. По данным источника [3] абсолютной устойчивостью к перекиси водорода обладают только 3,1% штаммов из 226 исследованных. Стоимость этого препарата (по данным московских аптек) 34 руб/л. Тем не менее этот препарат занимает одно из первых мест по частоте использования в клиниках.

В настоящее время разработано и внедрено в практику новое поколение биоцидных хлорсодержащих и кислородсодержащих растворов, синтезированных электрохимическим методом. К ним относятся: гипохлорит натрия, вырабатываемый в электролизерах статического типа, и нейтральный анолит АНК (рН 6,8 – 7,8), вырабатываемый установками СТЭЛ (производство ОАО НПО “Экран”, Москва) с проточным мембранным электрохимическим реактором на основе модулей ПЭМ (в последнем поколении ПЭМ-3) по технологии электрохимической активации (ЭХА). Анолит АНК при значениях рН, близких к нейтральным, содержит в качестве АДВ хлорноватистую кислоту (HClO), гипохлорит-ион (ClO), озон, перекись водорода, другие метастабильные соединения пероксидного типа, содержащие активный кислород (8). В зарубежной литературе подобные композиции АДВ, полученные электрохимическим способом, называют “смешанными оксидантами” (7). Метастабильность – отличительное качество ЭХА-растворов. Анолит АНК не оставляет загрязнений, не кумулируется в организме и во внешней среде, обладает моющим действием. Концентрации АДВ в составе анолита АНК составляют сотые доли целого весового процента (0,02 – 0,09%), что намного ниже концентрации “активного хлора” в хлорсодержащих антисептиках старого поколения (хлорамин, хлорная известь и т.д.). При необходимости диапазон содержания АДВ в анолите АНК может регулироваться в более широких пределах. Низкие концентрации “активного хлора” в анолите существенно уменьшают вероятность образования токсических галогеносодержащих соединений (ГСС) в соответствие с известным химическим законом действующих масс. Запах окислителей в составе анолита АНК или отсутствует, или не превышает по интенсивности запах хлорированной воды над плавательным бассейном, не распространяется на расстояние более 1 – 2 м от открытой емкости с раствором. Анолит АНК может быть получен в больших объемах на месте применения, что расценивается как фактор преимущества.

По данным НИИ профилактической токсикологии и дезинфекции (9) анолиты типа АНК, синтезированные на установках СТЭЛ, при содержании “активного хлора” 0,02 – 0,09% (200 – 900 мг/л ¸ 3 – 12,5 ммоль/л) относятся к IV классу токсичности. АДВ анолита АНК относятся к категории эубиотиков – веществ, вырабатываемых в организме при реакции фагоцитоза. Анолит АНК хорошо совместим с тканями организма, может применяться для аппликационного лечения гнойных ран без раздражения грануляционной ткани (10). Разработаны модификации анолита АНК, не обладающие коррозионным действием на металлические изделия при холодной стерилизации. Соответственно, спектр применения анолита АНК распространяется почти на все области использования жидких дезинфектантов в медицине и в других промышленно-хозяйственных сферах.

Сообщений о наличии микрофлоры, резистентной к анолиту АНК, нет. Практическим подтверждением этому служат результаты подконтрольной эксплуатации установок СТЭЛ в ГКБ №№ 15 и 52 г.Москвы. В настоящее время эти клиники более чем на 90% обеспечивают свои потребности в дезинфектантах за счет применения анолита АНК. Количество неудовлетворительных бактериальных смывов уменьшилось приблизительно в 10 раз. Показатели заболеваемости вирусным гепатитом В среди ранее лечившихся в указанных больницах были до применения анолита АНК 0,45 – 0,50%. После начала применения анолита этот показатели снизился до 0,06 – 0,08% (в 6 – 7 раз) (11). В случае появления микрофлоры, устойчивой к анолиту, подобные результаты не могли бы быть достигнуты. Аналогичные сообщения получены из ЛПУ Ростова н/Д (12). В Санкт-Петербурге анолит АНК используют в 25 ЛПУ. В Самарской губернии работают около 100 установок различной модификации (А.Г.Рябов, ООО “Чистый мир”): из них модели производительностью 40 и 80 литров анолита в час составляют 75% всех моделей, 20% составляют установки производительностью 20 литров в час; 5% — установки большой производительности (120-250 литров в час). Наибольшее количество установок сосредоточено в больницах города Самара (более 50%), городах Тольятти, Новокуйбышевске, Чапаевске (около 30%) и в Центральных больницах сельских районов (20%). Установки СТЭЛ работают в больницах г.Ульяновска (данные ЦКБ), г.Буденовска, в г.Ельце Липецкой области, в ЛПУ Тверской, Ивановской, Воронежской, Новосибирской, Белгородской областей, в Витебской области (Белорусия, данные УЗО Витебского облисполкома за 2003 г.). В гарнизонном госпитале г.Хлебниково (13). В Москве анолит АНК используют также в течение ряда лет ГКБ №40, Госпиталь ветеранов войн №3, Институт военной медицины, ЦИТО, ряд других учреждений.

Установки СТЭЛ работают в США, Мексике, Южной Корее, в ЮАР, в Литве, в Украине, в государствах Средней Азии, в Юго-восточной Азии, в других странах. ЭХА дезинфектанты применяются в Японии.

Имеются сообщения о хорошей самоокупаемости установок СТЭЛ в России — порядка 1,5 – 3 мес. в зависимости от режима эксплуатации с учетом капитальных, разовых затрат и текущих затрат на производство анолита. Конкурентоспособность установок СТЭЛ и анолита АНК на отечественном и зарубежном рынках очевидны. Здесь важную роль играет низкая себестоимость получения анолита АНК, которая складывается из разовых затрат на приобретение и монтаж установки СТЭЛ и текущих затрат, связанных с потреблением исходных веществ, энергии, обслуживания установки, контроля продукции, эксплуатации рабочего помещения, заработной платы персонала и т.д.

Расчет себестоимости анолита АНК за литр рабочего раствора в условиях Российской Федерации.

Структура расходов при получении анолита от установки СТЭЛ рассматривается на примере СТЭЛ-10Н-120-01 производительностью по анолиту 70-75 л/ч.

  1. Приобретение установки стоимостью » 30.000
    руб. (в ценах 2003 г.) – разовые затраты с учетом расходов на организацию
    рабочего места;
  2. Затраты на соль из расчета не более 5 г/л в течение года (252 рабочих дня
    по 5,5 часа в день при стоимости соли 3,5 руб/кг) — 1700 – 1800 руб/год;
  3. Расход электроэнергии из расчета 0,00875 кВт/л/ч, 1,62 руб/кВт/ч ~
    1400 – 1500 руб/год;
  4. Приобретение соляной кислоты для промывки установки (0,07 л/день, 30 руб/л)
    – 530 руб/год
  5. Амортизационные отчисления по п.1 из расчета гарантийного срока службы установки
    5 лет – 6000 руб.

Максимальная сумма расходов по п.п. 2 — 5 составляет » 9800 руб/год потраченных на выработку » 100000 л анолита, что соответствует » 0,1 руб/л.

Экономическая ситуация, соответствующая п.п. 1 – 5, эквивалентна разовому беспроцентному кредитованию по статье “приобретение дезинфектантов” в размере 30.000 руб. сроком на пять лет. При инфляции порядка 10% в год это обеспечивает выгоду » 2800 руб/год.

Расходы на производство анолита АНК уменьшаются за счет увеличения производства раствора за смену с использованием установок большего типоразмера, за счет двусменной работы, за счет синтеза анолита с меньшим уровнем минерализации (до 1 г/л соли). С учетом этого стоимость приготовления 1 л анолита 0,05 – 0,07 руб/л.

Максимальный типоразмер установки СТЭЛ рассчитан на производительность 700 л/ч при возможности трехсменной работы суммарно 15 часов в сутки. Мощность установки 2 кВт/ч. При правильном техническом обслуживании установка дает анолит с удельной концентрацией оксидантов 1000 мг/л при минерализации 2,2 г/л. Стоимость изготовления одного литра такого анолита при односменной работе 0,19 руб/л, при трехсменной работе – 0,07 – 0,08 руб/л. На основе одного литра исходного анолита могут быть приготовлены 2 или 3 литра рабочего раствора стоимостью в дипазоне 0,02 – 0,01 руб/литр (в зависимости от режима работы). По расчетам, проведенным в Самаре себестоимость 1 л анолита АНК составляет 0,12 руб/л. Данный расчет не учитывает стоимость воды, которая применяется для приготовления рабочих растворов дезинфектантов любой марки.

Низкая себестоимость анолита АНК, отсутствие к нему резистентности, широкий спектр действия и хорошая биосовместимость позволяют считать анолит АНК и его модификации перспективными дезинфектантами и антисептиками по основным показателям назначения (антимикробные и моющие свойства), а также по показателям экономичности. Разрыв себестоимости анолита и уровня рентабельности его применения (см. выражение [1]) не более 2,9 руб/л. Приготовление анолита “на месте” (в дезинфекционном отделение, непосредственно в лечебных и хозяйственных отделениях) требует некоторых дополнительных затрат (накопительные емкости на 60 л, система подвидки) и повышения квалификации персонала, работающего с установкой СТЭЛ (возможно введение особой штатной единицы), но снимает затраты по следующим расходным позициям:

  • складские помещения длительного хранения заменяются несколькими накопительными
    емкостями или не требуются вовсе;
  • не требуются аварийные и страховые запасы препаратов;
  • не требуется закупка импортных средств и их транспортировка на значительные
    расстояния (в пределах РФ или из-за рубежа, от магазина до ЛПУ);
  • резко снижается риск аллергического и токсического действия;
  • резко уменьшается потребность в огромном производственно-химическом комплексе
    с производительной мощностью порядка сотен тысяч тонн химикатов в год от этапа
    добычи сырья до переработки и получения концентрированных дезинфектантов,
    из которых получены рабочие растворы;
  • снижается общее токсикологическое давление на экосистему.

Если с учетом всех видов расходов конечная цена 1 л анолита составит 1,5 рубля, соответствующий расход на душу населения в России уменьшится ориентировочно в 3,7 раза, что эквивалентно экономии не менее 1,4 доллара на человека ~ 200 млн. долларов на все население. Фактически с учетом потребностей других сфер деятельности эта экономия будет на порядок выше. Таким образом технологии ЭХА в области дезинфектологии способны существенно уменьшить расходную часть Государственного бюджета.

Источники

  1. В.И.Покровский. Концепция профилактики внутрибольничных инфекций. Москва.
    РАМН. 1999.
  2. (Сводка). Здоровье населения России и деятельность учреждений здравоохранения
    в 2001 г. МЗ РФ. Департамент организации и развития медицинской помощи населению.
    Отдел статистики и информатики. П. 2.11. С. 121. М. 2002.
  3. В.А.Бондарев, Г.Б.Алтайская, З.А.Горбунова. Организация работы Липецкого
    областного центра дезинфекции и стерилизации по определению активности дезинфектантов
    к различным видам микроорганизмов. (ж.) “Дезинфекционное дело”. №2. 1999.
    С. 4 – 7.
  4. В.М.Бахир, Б.И.Леонов, С.А.Паничева с соавт. (ж.) Медицинский алфавит. №9.
    2003. С. 20 – 23.
  5. В.С.Касаткин. Общая информация о пероксидах. Информационное сообщение. РГСХА.
    Москва. 12.09.2003. 7 с.
  6. В.Н.Шерасимов, Е.А.Голов, И.В.Бабич с соавт. Исследование механизма действия
    нового класса перекисных дезинфектантов – пероксидгидратов. (ж) “Дезинфекционное
    дело”. №1. 1999. С. 14 – 18.
  7. Beth Hamm. Disinfection By-Product Reduction. Using On-Site Generation Mixed
    Oxidants in Groundwater Treatment. Company of Tetra Tech. Inc. Лесингтон.
    Кентукки. 2002.
  8. В.М.Бахир, Б.И.Леонов, С.А.Паничева с соавт. Эффективность и безопасность
    химических средств для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации.
    (ж) “Дезинфекционное дело”. №1. 2003. С. 29 – 35.
  9. В кн. “Дезинфекционные средства”. Ч.1. Вып.1. Ред. А.А.Монисов, М.Г.Шандала.
  10. Н.В.Локтионова с соавт. (ЦИТО, Москва). В кн. “Всероссийская конференция
    “Методы и средства стерилизации и дезинфекции в медицине”, ВНИИИМТ, Москва,
    1993. С. 9 – 12.
  11. В.Б.Ровинская, О.И.Сухова. Опыт применения электрохимически активированных
    растворов в многопрофильном стационаре. “Труды Первого Международного симпозиума
    “Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности”.
    М.: ВНИИИ мед. техники, 1997. – С. 70 – 72.
  12. Л.К.Брусова, В.И.Семилет, А.С.Соколов, Е.В.Москаленко с соавт. Опыт применения
    современных дезинфектантов в лечебно-профилактических учреждениях г. Ростова-на-Дону.
    (ж) “Дезинфекционное дело”, №1, 2003, с. 46 – 47.
  13. С.Н.Михайлов, В.В.Мистрюков, И.М.Чуева. “Военно-медицинский журнал”, №9.
    1999. С. 56 – 58.

Опубликовано в журнале “Медицинский алфавит” №11, 2003, с. 24 – 25, №1,
2004, с. 25 – 27.